JP7569249B2 - Work Machine - Google Patents
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Description
本発明は、作業機械に関する。 The present invention relates to a work machine.
作業装置を有する油圧ショベル等の作業機械が知られている。特許文献１には、作業装置の姿勢を検出する姿勢検出手段と、姿勢検出手段からの信号により作業装置の位置を演算する位置演算手段と、作業装置の侵入を禁止する侵入不可領域を教示する教示手段と、を備える作業機械が開示されている。この作業機械は、作業装置の位置と侵入不可領域との距離ｄを演算し、距離ｄによって決まる関数をレバー操作信号に乗じて出力するレバーゲイン演算手段と、レバーゲイン演算手段からの信号によりアクチュエータの動きを制御するアクチュエータ制御手段とを備えている。
Working machines such as hydraulic excavators having a working device are known.
特許文献１には、例えば、バケットの刃先を位置決めした状態で、侵入不可領域Ｎ１（上）、Ｎ２（下）、Ｎ３（奥）、Ｎ４（手前）を選択する教示スイッチをオペレータが押すことにより、侵入不可領域条件が設定されることが記載されている。
For example,
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、例えば、電線、橋等の障害物が作業機械の上方の狭い範囲に存在している場合であっても、その障害物の高さに合わせて作業機械の上方全体に侵入不可領域が設定されることになる。その結果、特許文献１に記載の技術では、作業空間が不要に制限され、作業効率が低下するおそれがある。
However, with the technology described in
本発明は、侵入不可面を設定する場合であっても、作業空間を広くとることができ、作業効率の向上が可能な作業機械を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a work machine that can provide a large working space and improve work efficiency even when an impenetrable surface is set.
本発明の一態様による作業機械は、走行体と前記走行体に対して旋回可能に設けられる旋回体とを有する車体と、前記旋回体に取り付けられる作業装置と、前記旋回体および前記作業装置の位置姿勢情報を検出する位置姿勢検出装置と、前記位置姿勢検出装置の検出結果に基づいて、前記車体の上方に設定された侵入不可面に前記作業装置が侵入しないように、前記旋回体または前記作業装置の動作を制限する制御装置と、オペレータによる前記侵入不可面の設定操作を行うための入力装置とを備える。前記制御装置は、前記入力装置から入力された入力情報と前記位置姿勢検出装置の検出結果とに基づいて、前記旋回体の旋回中心軸に直交する扇形状面を前記侵入不可面として前記車体の上方に設定する。前記制御装置は、前記位置姿勢検出装置の検出結果に基づいて、前記扇形状面に前記作業装置が侵入しないように、前記旋回体または作業装置の動作を制限する。前記侵入不可面は、前記車体の底面からの高さの異なる複数の扇形状面で設定される。
A working machine according to one aspect of the present invention includes a vehicle body having a running body and a rotating body provided so as to be rotatable with respect to the running body, a working device attached to the rotating body, a position and attitude detection device that detects position and attitude information of the rotating body and the working device, a control device that limits the operation of the rotating body or the working device so that the working device does not enter an impenetrable surface set above the vehicle body based on the detection result of the position and attitude detection device, and an input device for an operator to perform a setting operation of the impenetrable surface. The control device sets a fan-shaped surface perpendicular to the rotation center axis of the rotating body as the impenetrable surface above the vehicle body based on the input information input from the input device and the detection result of the position and attitude detection device. The control device limits the operation of the rotating body or the working device so that the working device does not enter the fan-shaped surface based on the detection result of the position and attitude detection device. The impenetrable surface is set by a plurality of fan-shaped surfaces having different heights from the bottom surface of the vehicle body.
本発明によれば、侵入不可面を設定する場合であっても、作業空間を広くとることができ、作業効率の向上が可能な作業機械を提供することができる。 The present invention provides a work machine that can provide a large working space and improve work efficiency even when an impenetrable surface is set.
図面を参照して、本発明の実施形態に係る作業機械について説明する。 The following describes a work machine according to an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
＜第１実施形態＞
－油圧ショベル－
図１は、本発明の第１実施形態に係る作業機械の一例として示す油圧ショベル１００の側面図である。図１に示すように、油圧ショベル１００は、クローラ式の走行体１と走行体１に対して旋回可能に設けられる旋回体２とを有する車体３０と、旋回体２に取り付けられるフロント作業装置（以下、作業装置と記す）３と、を備える。
First Embodiment
- Hydraulic excavator -
Fig. 1 is a side view of a
走行体１には左右一対の走行用の油圧モータ（以下、走行モータと記す）が設けられる。左右の走行モータにより、左右のクローラが独立して回転駆動される。これにより、走行体１が前方または後方に走行する。
The running
旋回体２には、油圧ショベル１００の各種操作を行う操作装置、およびオペレータが着席する運転席等が配置された運転室４が設けられている。また、旋回体２には、エンジン等の原動機、油圧ポンプおよび旋回用の油圧モータ（以下、旋回モータと記す）などが搭載されている。旋回体２は、旋回モータにより走行体１に対して右方向または左方向に旋回される。
The rotating
運転室４内には、油圧ショベル１００全体の動作を制御する制御装置であるメインコントローラ１１０と、油圧ショベル１００の稼働状態を表す画像を表示する表示装置５と、オペレータによる侵入不可面の設定操作を行うための入力装置１３と、が設けられている。表示装置５は、例えば、液晶ディスプレイ装置である。入力装置１３は、複数のスイッチおよび操作スティック等を有し、侵入不可面の設定操作の他、表示装置５の操作、エンジン回転速度の設定操作等が可能である。なお、入力装置１３は、表示装置５の液晶ディスプレイ上に形成されるタッチセンサであってもよい。つまり、油圧ショベル１００は、表示装置５および入力装置１３として機能するタッチパネルモニタを備えていてもよい。入力装置１３は、オペレータにより、侵入不可面の設定操作が行われると、オペレータの操作に応じた操作情報を入力情報としてメインコントローラ１１０に入力する。
In the cab 4, there are provided a
作業装置３は、旋回体２に取り付けられる多関節型の作業装置であって、複数の油圧アクチュエータ、および複数の油圧アクチュエータにより駆動される複数（本実施形態では３つ）の被駆動部材（駆動対象部材）を有する。３つの被駆動部材（ブーム３ａ、アーム３ｂおよびバケット３ｃ）は、直列的に連結されている。ブーム３ａは、その基端部が旋回体２の前部に、ブームピンを介して回動可能に連結される。アーム３ｂは、その基端部がブーム３ａの先端部に、アームピンを介して回動可能に連結される。バケット３ｃは、アーム３ｂの先端部に、バケットピンを介して回動可能に連結される。
The
ブーム３ａは、油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）であるブームシリンダ３ｄの伸縮動作によって回転駆動される。アーム３ｂは、油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）であるアームシリンダ３ｅの伸縮動作によって回転駆動される。バケット３ｃは、油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）であるバケットシリンダ３ｆの伸縮動作によって回転駆動される。ブームシリンダ３ｄは、その一端側がブーム３ａに接続され他端側が旋回体２のフレームに接続されている。アームシリンダ３ｅは、その一端側がアーム３ｂに接続され他端側がブーム３ａに接続されている。バケットシリンダ３ｆは、その一端側がバケットリンク３ｇを介してバケット３ｃに接続され他端側がアーム３ｂに接続されている。
The
－位置姿勢検出装置－
油圧ショベル１００は、油圧ショベル１００の位置姿勢（作業装置３の位置姿勢、旋回体２の位置姿勢および走行体１の位置姿勢）に関する情報（以下、位置姿勢情報とも記す）を検出する複数の姿勢センサ６～１０を有する位置姿勢検出装置１０２（図２参照）を備えている。複数の姿勢センサ６～１０には、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）６，７，８および角度センサ９，１０が含まれる。
- Position and orientation detection device -
The
ブーム３ａの側面にはブーム用ＩＭＵ６が取り付けられ、アーム３ｂの側面にはアーム用ＩＭＵ７が取り付けられ、バケットリンク３ｇの側面にはバケット用ＩＭＵ８が取り付けられている。ＩＭＵ６，７，８は、ブーム３ａ、アーム３ｂおよびバケット３ｃの直交３軸の角速度および加速度を取得し、メインコントローラ１１０に出力する。
A boom IMU 6 is attached to the side of the
旋回体２のフレーム上には、基準面（例えば水平面）に対する旋回体２の前後方向の傾斜角度（以下、ピッチ角度とも記す）および左右方向の傾斜角度（以下、ロール角度とも記す）を検出し、その検出結果をメインコントローラ１１０に出力する傾斜角度センサ９が取り付けられる。走行体１と旋回体２をつなぐセンタージョイント（図示せず）には、走行体１に対する旋回体２の相対角度（以下、旋回角度と記す）を検出し、その検出結果をメインコントローラ１１０に出力する旋回角度センサ１０が取り付けられている。
A
本実施形態において、ＩＭＵ６，７，８および傾斜角度センサ９、旋回角度センサ１０は、メインコントローラ１１０に電気的に接続されている。メインコントローラ１１０は、ＩＭＵ６，７，８および傾斜角度センサ９からの信号に基づいて、旋回体２に対するブーム３ａの回動角度（ブーム角度）、ブーム３ａに対するアーム３ｂの回動角度（アーム角度）、アーム３ｂに対するバケット３ｃの回動角度（バケット角度）を演算する。このように、ＩＭＵ６，７，８および傾斜角度センサ９は、作業装置３の姿勢情報を検出する作業姿勢センサとして機能する。なお、作業姿勢センサとしては、ブーム角度、アーム角度、バケット角度に応じた電圧信号を出力するポテンショメータを採用してもよい。また、作業姿勢センサとしては、ブームシリンダ３ｄ、アームシリンダ３ｅ、バケットシリンダ３ｆのストロークを検出するストロークセンサを採用してもよい。
In this embodiment, the
－システム構成および油圧ショベル搭載機器の説明－
図２は、油圧ショベル１００のシステム構成を示す図である。
- Explanation of system configuration and equipment installed on hydraulic excavator -
FIG. 2 is a diagram showing a system configuration of the
メインコントローラ１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサ９１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ等の記憶装置である不揮発性メモリ９２と、所謂ＲＡＭ（Random Access Memory）と呼ばれる揮発性メモリ９３と、入出力インターフェース（不図示）と、これらの機器を電気的に接続するバス（不図示）と、を含んだコンピュータで構成される。なお、メインコントローラ１１０は、１つのコンピュータで構成してもよいし、複数のコンピュータで構成してもよい。
The
不揮発性メモリ９２には、各種演算が実行可能なプログラムが格納されている。すなわち、不揮発性メモリ９２は、本実施形態の機能を実現するプログラムを読み取り可能な記憶媒体である。プロセッサ９１は、不揮発性メモリ９２に記憶されたプログラムを揮発性メモリ９３に展開して演算実行する処理装置であって、プログラムに従って入出力インターフェース、不揮発性メモリ９２および揮発性メモリ９３から取り入れたデータに対して所定の演算処理を行う。
The
入出力インターフェースの入力部は、外部の装置（入力装置１３、操作装置１５、位置姿勢検出装置１０２、各種センサ等）から入力された信号をプロセッサ９１で演算可能なように変換する。入出力インターフェースの出力部は、プロセッサ９１での演算結果に応じた出力用の信号を生成し、その信号を外部の装置（表示装置５、電磁比例弁２４、ロックバルブ２２、ポンプレギュレータ２１等）に出力する。
The input section of the input/output interface converts signals input from external devices (
前述したように、油圧ショベル１００の運転室４内には、油圧ショベル１００の各種操作を行う操作装置が設けられている。図２では、ブーム上げ操作、ブーム下げ操作、アームクラウド操作、アームダンプ操作、バケットクラウド操作、バケットダンプ操作、左旋回操作、右旋回操作、右前進走行操作、右後進走行操作、左前進走行操作、左後進走行操作のそれぞれを行うための複数の操作装置のうちの１つを表す操作装置１５を代表して示している。また、操作装置１５とコントロールバルブ１９との間に設けられる電磁比例弁も複数の油圧アクチュエータの動作方向毎に設けられるが、図２では、代表して、１つの電磁比例弁２４を代表して示している。さらに、コントロールバルブ１９は、複数のアクチュエータ毎に設けられる流量制御弁を備えているが、流量制御弁の図示は省略している。
As described above, the cab 4 of the
エンジン１６は、油圧ショベル１００の動力源であり、例えば、ディーゼルエンジン等の内燃機関により構成される。エンジン１６は、エンジンコントローラ１７によって制御される。エンジンコントローラ１７は、エンジン１６に組み込まれているセンサから出力される信号に基づいてエンジン１６の状態を把握し、エンジン１６の回転速度、トルクを制御している。
The
メインコントローラ１１０およびエンジンコントローラ１７は、ＣＡＮ通信によって互いに接続されており、それぞれ必要な情報の授受を行っている。例えば、メインコントローラ１１０は、入力装置１３のエンジンコントロールダイヤルの操作位置に基づいてエンジン目標回転速度を演算し、エンジン目標回転速度をエンジンコントローラ１７に出力する。エンジンコントローラ１７は、エンジン実回転速度がエンジン目標回転速度となるようにエンジン１６を制御する。エンジンコントローラ１７は、エンジン１６に内蔵されているセンサの信号に基づいてエンジン実回転速度を演算し、そのエンジン実回転速度をメインコントローラ１１０に出力する。
The
メインコントローラ１１０は、入力装置１３、エンジンコントローラ１７、各種センサ等からの情報に基づいて表示装置５を制御し、表示装置５の表示画面に所定の情報を表示させる。例えば、メインコントローラ１１０は、ＣＡＮ通信上にあるエンジン実回転速度を取得し、表示装置５に出力する。表示装置５は、取得したエンジン実回転速度を油圧ショベル１００の稼働状態を表す情報の１つとして表示する。
The
メインポンプ１８は、エンジン１６によって駆動される可変容量式の油圧ポンプであり、作動流体である作動油を吐出する。ポンプレギュレータ２１は、メインポンプ１８の傾転（押除け容積）制御機構を内蔵している。ポンプレギュレータ２１は、メインコントローラ１１０からの信号に基づいて、メインポンプ１８の容積すなわち吐出容量を制御する。メインポンプ１８から吐出される作動油は、各油圧アクチュエータへの油の流れを制御するコントロールバルブ１９を通り、走行モータ１ａ、旋回モータ２ａ、ブームシリンダ３ｄ、アームシリンダ３ｅ、バケットシリンダ３ｆに供給される。
The
本実施形態では、操作装置１５は、傾動可能な操作レバーを有する電気式操作レバー装置である。メインコントローラ１１０には、操作装置１５から操作レバーの操作量に応じた操作信号が入力される。メインコントローラ１１０は、後述するように、操作レバーの操作量に応じた制御電流を電磁比例弁２４に出力する。電磁比例弁２４は、制御電流に応じたパイロット操作圧を生成し、コントロールバルブ１９を制御する。コントロールバルブ１９が制御されることにより、油圧アクチュエータに供給される作動油の流量が制御され、油圧アクチュエータが駆動する。
In this embodiment, the operating
油圧ショベル１００は、パイロット油圧源として固定容量式の油圧ポンプであるパイロットポンプ２０を備えている。パイロットポンプ２０は、エンジン１６によって駆動され、作動油を吐出する。パイロットポンプ２０の吐出圧であるパイロット一次圧は、図示しないパイロットリリーフバルブによって所定の圧力（例えば、４ＭＰａ）に保たれる。
The
パイロットポンプ２０のパイロット一次圧は、上述のポンプレギュレータ２１に導かれ、メインポンプ１８の容積を制御するために用いられる。また、パイロットポンプ２０のパイロット一次圧は、電磁比例弁２４を介してコントロールバルブ１９に導かれ、コントロールバルブ１９を制御するために用いられる。
The pilot primary pressure of the
パイロットポンプ２０と電磁比例弁２４との間には、パイロットポンプ２０の吐出配管であるパイロットラインを遮断可能なロックバルブ２２が設けられている。ロックバルブ２２は、油圧ショベル１００が備える全ての油圧アクチュエータの動作可否を切り替え可能な動作ロック装置である。ロックバルブ２２は、メインコントローラ１１０によって駆動するソレノイドによって回路遮断位置と回路連通位置に切り換えられる電磁切換弁である。運転室４内に設置されたロックレバーがロック位置にあるとき、ロックスイッチ１２はＯＦＦ（端子間は開放）状態になっている。運転室４内に設置されたロックレバーがロック解除位置にあるとき、ロックスイッチ１２はＯＮ（端子間は導通）状態になっている。
Between the
メインコントローラ１１０は、ロックスイッチ１２の状態を監視している。メインコントローラ１１０は、ロックスイッチ１２がＯＦＦ状態のときには、ロックバルブ２２を非励磁状態の回路遮断位置とする。メインコントローラ１１０は、ロックスイッチ１２がＯＮ状態のときには、ロックバルブ２２を励磁状態の回路連通位置とする。
The
ロックバルブ２２とコントロールバルブ１９の間のパイロットラインには、電磁比例弁２４が設けられている。メインコントローラ１１０は、操作装置１５のレバー操作量の大きさに応じて、電磁比例弁２４を駆動する。
An electromagnetic
ロックバルブ２２が回路連通位置のときには、電磁比例弁２４にパイロット一次圧が供給されている。操作装置１５の操作レバーの操作方向および操作量に応じて、操作レバーおよびその操作方向に対応する電磁比例弁２４が制御される。電磁比例弁２４は、パイロット一次圧を減圧することによりパイロット操作圧を生成する。電磁比例弁２４によって生成されたパイロット操作圧は、コントロールバルブ１９内の対応する流量制御弁（スプール）を動かす。これにより、メインポンプ１８から吐出される作動油の流れが、コントロールバルブ１９によって制御され、対応する油圧アクチュエータが動作する。
When the
ロックバルブ２２が回路遮断位置のときには、電磁比例弁２４にパイロット一次圧が供給されない。これにより、パイロット操作圧が生成されなくなるので（パイロット操作圧が０ＭＰａとなるので）、油圧アクチュエータ（走行モータ１ａ、旋回モータ２ａ、ブームシリンダ３ｄ、アームシリンダ３ｅおよびバケットシリンダ３ｆ）の動作は不可となる。
When the
－メインコントローラの機能－
図３は、メインコントローラ１１０の機能ブロック図である。図３に示すように、メインコントローラ１１０は、不揮発性メモリ９２に記憶されているプログラムが実行されることにより、要求パイロット圧指令部３５、電磁比例弁制御部３６、位置姿勢演算部３７、距離演算部３８、侵入不可面設定部３９および動作制限機能設定部４０として機能する。
- Main controller functions -
Fig. 3 is a functional block diagram of the
要求パイロット圧指令部３５は、操作装置１５からの操作信号を操作レバー操作量に変換する。操作レバー操作量は、例えばレバー中立のときには０％、フルレバー（最大操作）のときには１００％となる値で表す。
The required pilot
要求パイロット圧指令部３５は、操作レバー操作量から電磁比例弁２４の要求パイロット圧を演算する。電磁比例弁制御部３６は、要求パイロット圧をそれに対応する電磁比例弁２４の制御電流値に変換し、電磁比例弁２４のソレノイドに制御電流を出力して電磁比例弁２４を駆動する。本実施形態では、制御電流値が増加するほど、電磁比例弁２４で生成されるパイロット操作圧が大きくなる。これにより、油圧ショベル１００は、オペレータの意図したレバー操作に従って動作する。
The required pilot
位置姿勢演算部３７は、位置姿勢検出装置１０２の検出結果に基づいて、ブーム角度、アーム角度、バケット角度、ピッチ角度、ロール角度および旋回角度を演算する。メインコントローラ１１０の不揮発性メモリ９２には、当該油圧ショベル１００の各部の寸法データが記憶されている。位置姿勢演算部３７は、不揮発性メモリ９２に記憶されている寸法データと、位置姿勢検出装置１０２の検出結果である位置姿勢情報に基づいて、ショベル基準座標系における作業装置３の複数の特定の位置を演算する。つまり、位置姿勢演算部３７は、作業空間において作業装置３がどのような範囲に存在しているのかを演算する。
The position and
ショベル基準座標系は、油圧ショベル１００の走行体１を基準としてｘ軸、ｙ軸およびｚ軸が設定される直交座標系である。本実施形態では、図１に示すように、旋回体２の旋回中心軸ＣＬと油圧ショベル１００の底面（すなわち走行体１の接地面を含む平面）１０１とが交わる点が、ショベル基準座標系の原点Ｏとして設定される。ショベル基準座標系では、旋回中心軸ＣＬがｚ軸として設定され、走行体１の前後方向（進行方向）に延びる軸がｘ軸として設定され、ｘ軸およびｚ軸に直交する軸がｙ軸（図４参照）として設定される。位置姿勢演算部３７は、位置姿勢検出装置１０２の検出結果である作業装置３の姿勢情報と、各部の寸法データとに基づいて、予め設定された作業装置３の特定の位置（以下、特定点とも記す）の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を演算する。特定点は、例えば、バケット３ｃの爪先の左端点、右端点、左右方向の中心点、アームシリンダ３ｅ、バケットシリンダ３ｆ、バケットリンク３ｇの所定位置などである。なお、本実施形態では、バケット３ｃの爪先の左右方向の中心点をバケット特定点Ｐｂとも記す。
The excavator reference coordinate system is an orthogonal coordinate system in which the x-axis, y-axis, and z-axis are set with respect to the running
位置姿勢演算部３７は、車体３０の底面１０１からバケット特定点Ｐｂまでの高さ、すなわち底面１０１からバケット特定点Ｐｂまでの旋回中心軸方向の距離を演算する。
The position and
図３に示す侵入不可面設定部３９は、オペレータの操作に応じて入力装置１３から入力される操作情報と位置姿勢演算部３７での演算結果に基づいて、車体３０の底面１０１よりも上方において、底面１０１からの高さの異なる複数の扇形状面Ｓ（ｉ）（図５参照）を設定する。扇形状面Ｓ（ｉ）は、作業装置３の侵入を禁止する仮想的な面である。
The impenetrable
図４および図５を参照し、扇形状面Ｓ（ｉ）について説明する。なお、ｉは、複数の扇形状面Ｓ（ｉ）を識別する変数であり、１からｎまでの整数である。ｎは、設定される扇形状面Ｓ（ｉ）の総数である。図４は、油圧ショベル１００の平面図であり、扇形状面Ｓ（ｉ）について示す。図５は、複数の扇形状面Ｓ（ｉ）で設定される侵入不可面Ｓについて示す図である。図４および図５に示すように、扇形状面Ｓ（ｉ）は、旋回体２の旋回中心軸ＣＬに直交する扇形状の面である。
The sector-shaped surface S(i) will be described with reference to Figures 4 and 5. Note that i is a variable that identifies the multiple sector-shaped surfaces S(i) and is an integer from 1 to n. n is the total number of sector-shaped surfaces S(i) that are set. Figure 4 is a plan view of the
扇形状面Ｓ（ｉ）は、第１半径（以下、右側半径と記す）Ｒｒ（ｉ）、第２半径（以下、左側半径と記す）Ｌｒ（ｉ）、および、右側半径Ｒｒ（ｉ）と左側半径Ｌｒ（ｉ）との間の円弧によって囲まれる面である。扇形状面Ｓ（ｉ）は、基準線ＢＬから右側半径Ｒｒ（ｉ）までの第１角度（以下、右角度と記す）θＲ（ｉ）と、基準線ＢＬから左側半径Ｌｒ（ｉ）までの第２角度（以下、左角度と記す）θＬ（ｉ）と、基準面からの高さＨ（ｉ）と、で規定される。本実施形態では、基準面は、油圧ショベル１００の底面１０１、すなわちｘｙ平面である。また、基準線ＢＬは、走行体１の前後方向（進行方向）に延びる線であり、ｘ軸に相当する。
The sector-shaped surface S(i) is a surface surrounded by a first radius (hereinafter referred to as the right radius) Rr(i), a second radius (hereinafter referred to as the left radius) Lr(i), and an arc between the right radius Rr(i) and the left radius Lr(i). The sector-shaped surface S(i) is defined by a first angle (hereinafter referred to as the right angle) θR(i) from the reference line BL to the right radius Rr(i), a second angle (hereinafter referred to as the left angle) θL(i) from the reference line BL to the left radius Lr(i), and a height H(i) from the reference plane. In this embodiment, the reference plane is the
右側半径Ｒｒ（ｉ）および左側半径Ｌｒ（ｉ）は、旋回中心軸ＣＬ（ｚ軸）から延びる線分であり、その線分の長さは最大旋回半径に相当する。最大旋回半径は、作業装置３を前方（旋回中心軸に直交する方向）に向かって伸ばしたときの、旋回中心軸ＣＬからバケット３ｃの先端（爪先）までの長さに相当する。最大旋回半径は、旋回中心軸ＣＬに直交する方向における、旋回中心軸ＣＬから作業装置３が届く位置までの最大の長さに相当する。最大旋回半径は、不揮発性メモリ９２に記憶されている。
The right radius Rr(i) and the left radius Lr(i) are line segments extending from the turning center axis CL (z-axis), and the length of the line segments corresponds to the maximum turning radius. The maximum turning radius corresponds to the length from the turning center axis CL to the tip (tip) of the
旋回角度θは、旋回中心軸方向から見た場合であって、バケット特定点Ｐｂが基準線ＢＬ上に位置するときには０°となり、基準線ＢＬから旋回体２が右旋回するにしたがって増加する。オペレータにより右角度θＲ（ｉ）の設定操作が行われると、そのときの旋回体２の旋回角度θに基づいて右角度θＲ（ｉ）が設定される。また、オペレータにより左角度θＬ（ｉ）の設定操作が行われると、そのときの旋回体２の旋回角度θに基づいて左角度θＬ（ｉ）が設定される。
The rotation angle θ, as viewed from the direction of the central axis of rotation, is 0° when the bucket specific point Pb is located on the reference line BL, and increases as the
侵入不可面設定部３９は、入力装置１３からの操作情報および位置姿勢演算部３７での演算結果に基づいて、右角度θＲ（ｉ）、左角度θＬ（ｉ）および高さＨ（ｉ）を設定する。侵入不可面設定部３９は、扇形状面の設定数をｎ個（ｎは３以上）としたとき、（ｎ－１）個の扇形状面のそれぞれを規定する右角度θＲ（ｉ）、左角度θＬ（ｉ）および高さＨ（ｉ）に基づいて、（ｎ－１）個の扇形状面を設定する。侵入不可面設定部３９は、残り１個の扇形状面Ｓ（ｎ）を規定する高さＨ（ｎ）、および、旋回中心軸方向から見たときに（ｎ－１）個の扇形状面Ｓ（ｎ）により形成される扇形状の領域の両側辺の基準線ＢＬからの角度に基づいて、残り１個の扇形状面Ｓ（ｎ）を設定する。
The impenetrable
なお、図示しないが、侵入不可面設定部３９は、オペレータへ所定の操作を促す案内画像等を表示装置５に出力し、表示装置５の表示画面に表示させる。侵入不可面設定部３９による扇形状面Ｓ（ｉ）の設定方法の具体的な処理の流れについては後述する。
Although not shown, the impenetrable
図３に示す距離演算部３８は、位置姿勢演算部３７で演算された作業装置３の各特定点と、侵入不可面設定部３９で設定された扇形状面Ｓ（ｉ）との最短距離、すなわちｚ軸方向の距離を演算する。なお、距離演算部３８は、複数の各特定点と扇形状面Ｓ（ｉ）との距離のうち、最も小さい値を移動可能距離ｄとして設定する。
The
動作制限機能設定部４０は、オペレータの操作により入力装置１３から入力される操作情報に基づいて、動作制限機能を有効または無効に設定する。動作制限機能設定部４０は、オペレータにより有効操作がなされ、この操作に応じた操作情報が入力装置１３から入力されると、動作制限機能を有効に設定する。動作制限機能設定部４０は、オペレータにより無効操作がなされ、この操作に応じた操作情報が入力装置１３から入力されると、動作制限機能を無効に設定する。
The operation restriction
動作制限機能が無効に設定されているときには、電磁比例弁制御部３６は、移動可能距離ｄにかかわらず、要求パイロット圧指令部３５で演算された電磁比例弁２４の要求パイロット圧を生成するように電磁比例弁２４の制御電流値を演算する。
When the operation limiting function is disabled, the solenoid proportional
動作制限機能が有効に設定されているときには、電磁比例弁制御部３６は、移動可能距離ｄに応じて電磁比例弁２４の制御電流の上限を制限する。具体的には、電磁比例弁制御部３６は、移動可能距離ｄが小さくなるほど制御電流の上限値を小さくする。これにより、移動可能距離ｄが小さくなるほど電磁比例弁２４で生成されるパイロット操作圧（二次圧）が小さくなる。つまり、作業装置３が侵入不可面Ｓに近づくと作業装置３が減速し、作業装置３が侵入不可面Ｓに達する前に作業装置３を停止させることができる。このように、電磁比例弁制御部３６は、作業装置３が侵入不可面Ｓに侵入しないように、移動可能距離ｄに応じて作業装置３の動作を制限する。
When the operation limiting function is enabled, the solenoid proportional
なお、電磁比例弁制御部３６は、作業装置３を侵入不可面Ｓに侵入させる方向（作業装置３を侵入不可面Ｓに近づける方向）へ移動させる操作が行われた場合にのみ、電磁比例弁２４の制御電流を制限する。つまり、電磁比例弁制御部３６は、侵入不可面Ｓから作業装置３が離れる方向に移動する操作に対しては電磁比例弁２４の制御電流を制限しない。また、電磁比例弁制御部３６は、作業装置３が侵入不可面Ｓに侵入している状態で動作制限機能が無効から有効に切り換えられた場合などに、作業装置３を下方に移動させるような操作に対しても電磁比例弁２４の制御電流を制限しない。
The solenoid proportional
位置姿勢演算部３７、距離演算部３８および電磁比例弁制御部３６は、位置姿勢検出装置１０２の検出結果に基づいて、車体３０の上方に設定された侵入不可面Ｓに作業装置３が侵入しないように、作業装置３の動作を制限する動作制限部として機能する。
The position and
図６を参照して、侵入不可面設定部３９により実行される侵入不可面の設定処理の一例について詳しく説明する。侵入不可面の設定処理は、オペレータが入力装置１３を用いて侵入不可面の設定処理の開始操作を行うことにより実行される。以下、オペレータによる入力装置１３の操作と共に各処理について説明する。なお、本実施形態では、いわゆるダイレクトティーチ設定方法により、扇形状面Ｓ（ｉ）が設定される。ダイレクトティーチ設定方法は、現在の作業装置３の特定点に基づいて扇形状面Ｓ（ｉ）を設定する方法である。この設定方法では、作業装置３の特定点を所定の位置に配置させ、オペレータが、入力装置１３の侵入不可面位置決定スイッチによる設定操作を行うことで、侵入不可面Ｓを規定する角度、高さの設定が可能となる。
With reference to FIG. 6, an example of the impenetrable surface setting process executed by the impenetrable
オペレータが侵入不可面の設定処理の開始操作を行うと、侵入不可面設定部３９は、設定する扇形状面Ｓ（ｉ）の総数の入力を促す案内画像を表示装置５に表示させる。オペレータは、入力装置１３を用いて扇形状面Ｓ（ｉ）の総数ｎの入力操作を行う。これにより、侵入不可面設定部３９は、ステップＳ１１０において、扇形状面Ｓ（ｉ）の総数ｎを設定し、ステップＳ１２０へ進む。ステップＳ１２０において、侵入不可面設定部３９は、識別変数ｉを１に設定し（ｉ＝１）、ステップＳ１２３へ進む。なお、ステップＳ１２０において、侵入不可面設定部３９は、ｉ個目の扇形状面Ｓ（ｉ）の設定のための操作を受け付けている状態であることを示す案内画像を表示装置５の表示画面に表示させる。
When the operator performs an operation to start the process of setting the impenetrable surfaces, the impenetrable
オペレータは、入力装置１３を用いて扇形状面Ｓ（ｉ）を規定する右角度θＲ（ｉ）の設定を開始するための操作を行う。さらに、オペレータは、旋回体操作用の操作レバーを操作して、所定の位置ＭＲ（ｉ）（図４、図５参照）まで旋回体２を旋回させた後、停止させる。その状態で、オペレータが、入力装置１３を用いて右角度θＲ（ｉ）の設定操作を行う。侵入不可面設定部３９は、入力装置１３から右角度θＲ（ｉ）の設定操作に応じた操作情報（第１入力情報）が入力されると、ステップＳ１２３において、位置姿勢演算部３７で演算された旋回角度θに基づいて右角度θＲ（ｉ）を設定し、ステップＳ１２６へ進む。本実施形態では、位置姿勢演算部３７で演算された旋回角度θを右角度θＲ（ｉ）として設定する。
The operator uses the
オペレータは、入力装置１３を用いて扇形状面Ｓ（ｉ）を規定する左角度θＬ（ｉ）の設定を開始するための操作を行う。さらに、オペレータは、旋回体操作用の操作レバーを操作して、所定の位置ＭＬ（ｉ）（図４、図５参照）まで旋回体２を旋回させた後、停止させる。その状態で、オペレータが、入力装置１３を用いて左角度θＬ（ｉ）の設定操作を行う。侵入不可面設定部３９は、入力装置１３から左角度θＬ（ｉ）の設定操作に応じた操作情報（第２入力情報）が入力されると、ステップＳ１２６において、位置姿勢演算部３７で演算された旋回角度θに基づいて左角度θＬ（ｉ）を設定し、ステップＳ１２９へ進む。
The operator uses the
図７を参照して、左角度θＬ（ｉ）の設定方法の詳細について説明する。侵入不可面設定部３９は、位置姿勢演算部３７で演算された旋回角度θを仮角度φ（φ≧０）として設定する。仮角度φは、油圧ショベル１００を上方から見たときに、基準線ＢＬから時計回りに左側半径Ｌｒ（ｉ）まで増加する角度である。
The method for setting the left angle θL(i) will be described in detail with reference to FIG. 7. The impenetrable
侵入不可面設定部３９は、以下の（条件１）が成立した場合（図７（ａ）参照）には、式（１）により左角度θＬ（ｉ）を設定し、以下の（条件２）が成立した場合（図７（ｂ）参照）には、式（２）により左角度θＬ（ｉ）を設定する。
（条件１）仮角度φが右角度θＲ（ｉ）よりも小さい（φ＜θＲ（ｉ））
（条件２）仮角度φが右角度θＲ（ｉ）よりも大きい（φ＞θＲ（ｉ））
θＬ（ｉ）＝φ ・・・（１）
θＬ（ｉ）＝－（３６０°－φ） ・・・（２）
なお、φ＝θＲ（ｉ）が成立した場合、侵入不可面設定部３９は、左角度を右角度と同じ値に設定することはできないことをオペレータに知らせるためのエラー画像を表示装置５の表示画面に表示させる。
The inaccessible
(Condition 1) The tentative angle φ is smaller than the right angle θR(i) (φ<θR(i)).
(Condition 2) The tentative angle φ is greater than the right angle θR(i) (φ>θR(i)).
θL(i)=φ...(1)
θL(i)=-(360°-φ)...(2)
In addition, if φ = θR(i) is established, the inaccessible
オペレータは、入力装置１３を用いて扇形状面Ｓ（ｉ）を規定する高さＨ（ｉ）の設定を開始するための操作を行う。さらに、オペレータは、作業装置操作用の操作レバーを操作して、所定の位置にバケット３ｃの爪先（バケット特定点Ｐｂ）を位置させた後、停止させる。その状態で、オペレータが、入力装置１３を用いて高さＨ（ｉ）の設定操作を行う。侵入不可面設定部３９は、入力装置１３から高さＨ（ｉ）の設定操作に応じた操作情報（第３入力情報）が入力されると、図６に示すステップＳ１２９において、位置姿勢演算部３７で演算された底面１０１からバケット３ｃの爪先（バケット特定点Ｐｂ）までの旋回中心軸方向の距離を高さＨ（ｉ）として設定し、ステップＳ１３２へ進む。
The operator uses the
ステップＳ１３２において、侵入不可面設定部３９は、ステップＳ１２３で設定された右角度θＲ（ｉ）、ステップＳ１２６で設定された左角度θＬ（ｉ）およびステップＳ１２９で設定された高さＨ（ｉ）に基づいて、扇形状面Ｓ（ｉ）を設定する。ここで、右側半径Ｒｒ（ｉ）、左側半径Ｌｒ（ｉ）、および、右側半径Ｒｒ（ｉ）と左側半径Ｌｒ（ｉ）との間の円弧によって囲まれる扇形状の面は２個ある。図７を参照して、２個の扇形状の面Ｓａ，Ｓｂのうち、いずれが扇形状面Ｓ（ｉ）として設定されるのかについて説明する。
In step S132, the impenetrable
本実施形態では、侵入不可面設定部３９は、中心角＝θＲ（ｉ）－θＬ（ｉ）を満たす扇形状の面を扇形状面Ｓ（ｉ）として設定する。つまり、侵入不可面設定部３９は、図７に示すように、油圧ショベル１００を上方から見たときに、左側半径Ｌｒ（ｉ）から右側半径Ｒｒ（ｉ）に向かって時計回りに延びる円弧を有する扇形状の面Ｓａを扇形状面Ｓ（ｉ）として設定する。換言すれば、侵入不可面設定部３９は、油圧ショベル１００を上方から見たときに、右側半径Ｒｒ（ｉ）から左側半径Ｌｒ（ｉ）に向かって反時計回りに延びる円弧を有する扇形状の面Ｓａを扇形状面Ｓ（ｉ）として設定する。
In this embodiment, the impenetrable
図６に示すように、侵入不可面設定部３９は、扇形状面Ｓ（ｉ）の設定処理（Ｓ１３２）を完了すると、ステップＳ１３５へ進む。ステップＳ１３５において、侵入不可面設定部３９は、識別変数ｉが１であるか否かを判定する。侵入不可面設定部３９は、識別変数ｉが１であると判定するとステップＳ１４１へ進み、識別変数ｉが１でないと判定するとステップＳ１３８へ進む。
As shown in FIG. 6, when the impenetrable
ステップＳ１４１において、侵入不可面設定部３９は、扇形状面Ｓ（ｎ－１）の設定が完了したか否かを判定する。ステップＳ１４１において、侵入不可面設定部３９は、扇形状面Ｓ（ｎ－１）の設定は完了していないと判定した場合には、ステップＳ１４４へ進む。ステップＳ１４１において、侵入不可面設定部３９は、扇形状面Ｓ（ｎ－１）の設定は完了していると判定した場合には、ステップＳ１４７へ進む。
In step S141, the impenetrable
ステップＳ１４４において、侵入不可面設定部３９は、識別変数ｉの値を１増やしてステップＳ１２３へ戻る。なお、ステップＳ１４４において、侵入不可面設定部３９は、ｉ個目の扇形状面の設定が完了し、（ｉ＋１）個目の扇形状面の設定のための操作を受け付けている状態であることを示す案内画像を表示装置５の表示画面に表示させる。
In step S144, the impenetrable
２個目以降の扇形状面Ｓ（ｉ）の設定処理（Ｓ１３２）が完了すると、ステップＳ１３５において、識別変数ｉが１でないと判定され、扇形状面の補正処理（Ｓ１３８）が実行される。ステップＳ１３８において、侵入不可面設定部３９は、旋回体２の旋回方向に隣り合う２個の扇形状面のうち高い位置に設定される扇形状面を補正する。以下、補正処理について詳細に説明する。
When the setting process (S132) for the second and subsequent sector-shaped surfaces S(i) is completed, in step S135, it is determined that the identification variable i is not 1, and the correction process (S138) for the sector-shaped surfaces is executed. In step S138, the impenetrable
侵入不可面設定部３９は、旋回方向に隣り合う２個の扇形状面のうちいずれが高いかを判定する。侵入不可面設定部３９は、高い位置に設定されている扇形状面（上側扇形状面とも記す）を低い位置に設定されている扇形状面（下側扇形状面とも記す）と隙間なく、かつ、重なることなく隣接するように補正する。侵入不可面設定部３９は、上側扇形状面の下側扇形状面側の半径の基準線ＢＬからの角度を、下側扇形状面の上側扇形状面側の半径の基準線ＢＬからの角度に基づいて設定する。
The impossible
これにより、旋回中心軸方向から見たときに、複数の扇形状面のうち旋回体２の旋回方向に隣り合う２個の扇形状面間に隙間がある場合には、２個の扇形状面のうちの高い位置に設定される扇形状面が拡大補正されることにより、隙間が埋められる。また、旋回中心軸方向から見たときに、複数の扇形状面のうち旋回体２の旋回方向に隣り合う２個の扇形状面同士に重なりがある場合には、２個の扇形状面のうち高い位置に設定される扇形状面が縮小補正されることにより、重なりがなくなる。
As a result, if there is a gap between two adjacent sectorial surfaces in the rotation direction of the
図８および図９を参照して、第１扇形状面Ｓ（１）と、第１扇形状面Ｓ（１）よりも高い位置に設定される第２扇形状面Ｓ（２）とが設定された場合に行われる補正処理について詳しく説明する。図８は、扇形状面が拡大補正される例について示し、図９は、扇形状面が縮小補正される例について示す。 Referring to Figures 8 and 9, the correction process that is performed when a first sector-shaped surface S(1) and a second sector-shaped surface S(2) that is set at a higher position than the first sector-shaped surface S(1) are set will be described in detail. Figure 8 shows an example in which the sector-shaped surface is corrected to be enlarged, and Figure 9 shows an example in which the sector-shaped surface is corrected to be reduced.
図８（ａ）に示すように、旋回中心軸方向から見たときに、第１扇形状面Ｓ（１）と第２扇形状面Ｓ（２）との間に隙間Ｓｇが形成されている場合には、拡大補正処理が実行される。侵入不可面設定部３９は、第１扇形状面Ｓ（１）の高さＨ（１）と、第２扇形状面Ｓ（２）の高さＨ（２）とを比較する。侵入不可面設定部３９は、第１扇形状面Ｓ（１）と第２扇形状面Ｓ（２）のうち高い位置に設定される方を補正対象に設定する。図８に示す例では、高さＨ（２）＞高さＨ（１）であるため、第２扇形状面Ｓ（２）が補正対象として設定される。
As shown in FIG. 8(a), when a gap Sg is formed between the first sector-shaped surface S(1) and the second sector-shaped surface S(2) when viewed from the direction of the central axis of rotation, an enlargement correction process is executed. The impenetrable
侵入不可面設定部３９は、油圧ショベル１００を上方から見て基準線ＢＬから時計回りに第１扇形状面Ｓ（１）の左側半径Ｌｒ（１）まで増加する角度を第２扇形状面Ｓ（２）の右角度θＲ（２）に設定する。つまり、図８（ｂ）に示すように、侵入不可面設定部３９は、第２扇形状面Ｓ（２）の右側半径Ｒｒ（２）を第１扇形状面Ｓ（１）の左側半径Ｌｒ（１）に一致させるように、第２扇形状面Ｓ（２）を拡大補正する。
The impenetrable
このように、侵入不可面設定部３９は、旋回中心軸方向から見たときに、複数の扇形状面Ｓ（ｉ）のうち旋回体２の旋回方向に隣り合う２個の扇形状面の間の隙間Ｓｇを埋めるように、旋回体２の旋回方向に隣り合う２個の扇形状面のうち高い位置に設定される扇形状面を補正する。
In this way, the impenetrable
図９（ａ）に示すように、旋回中心軸方向から見たときに、第１扇形状面Ｓ（１）と第２扇形状面Ｓ（２）とが重なり、重なり領域Ｓｄが形成されている場合には、縮小補正処理が実行される。侵入不可面設定部３９は、第１扇形状面Ｓ（１）の高さＨ（１）と、第２扇形状面Ｓ（２）の高さＨ（２）とを比較する。侵入不可面設定部３９は、第１扇形状面Ｓ（１）と第２扇形状面Ｓ（２）のうち高い位置に設定される方を補正対象に設定する。図９に示す例では、高さＨ（２）＞高さＨ（１）であるため、第２扇形状面Ｓ（２）が補正対象として設定される。
As shown in FIG. 9(a), when viewed from the direction of the central axis of rotation, the first sector-shaped surface S(1) and the second sector-shaped surface S(2) overlap to form an overlapping area Sd, in which case a reduction correction process is performed. The impenetrable
侵入不可面設定部３９は、油圧ショベル１００を上方から見て基準線ＢＬから時計回りに第１扇形状面Ｓ（１）の左側半径Ｌｒ（１）まで増加する角度を第２扇形状面Ｓ（２）の右角度θＲ（２）に設定する。つまり、図９（ｂ）に示すように、侵入不可面設定部３９は、第２扇形状面Ｓ（２）の右側半径Ｒｒ（２）を第１扇形状面Ｓ（１）の左側半径Ｌｒ（１）に一致させるように、第２扇形状面Ｓ（２）を縮小補正する。
The impenetrable
このように、侵入不可面設定部３９は、旋回中心軸方向から見たときに、複数の扇形状面Ｓ（ｉ）のうち旋回体２の旋回方向に隣り合う２個の扇形状面同士の重なり領域Ｓｄをなくすように、旋回体２の旋回方向に隣り合う２個の扇形状面のうち高い位置に設定される扇形状面を補正する。
In this way, the impenetrable
なお、扇形状面の補正処理（Ｓ１３８）は、第２扇形状面Ｓ（２）を規定する右角度θＲ（２）と、第１扇形状面Ｓ（１）を規定する左角度θＬ（１）とが同じ場合には、省略してもよい。図６に示すように、侵入不可面設定部３９は、扇形状面の補正処理（Ｓ１３８）を完了すると、ステップＳ１４１へ進む。侵入不可面設定部３９は、ステップＳ１４１において、扇形状面Ｓ（ｎ－１）の設定が完了したか否かを判定し、肯定判定した場合にはステップＳ１４７へ進む。
The correction process for the sector-shaped surface (S138) may be omitted if the right angle θR(2) defining the second sector-shaped surface S(2) is the same as the left angle θL(1) defining the first sector-shaped surface S(1). As shown in FIG. 6, when the correction process for the sector-shaped surface (S138) is completed, the impenetrable
ステップＳ１４７において、侵入不可面設定部３９は、残り１個の扇形状面Ｓ（ｎ）を規定する高さＨ（ｎ）の設定が可能な状態であることを表す案内画像を表示装置５の表示画面に表示させる。オペレータは、作業装置操作用の操作レバーを操作して、所定の位置にバケット３ｃの爪先（バケット特定点Ｐｂ）を位置させた後、停止させる。その状態で、オペレータが、入力装置１３を用いて高さＨ（ｎ）の設定操作を行う。これにより、侵入不可面設定部３９は、ステップＳ１４７において、位置姿勢演算部３７で演算された底面１０１からバケット３ｃの爪先（バケット特定点Ｐｂ）までの旋回中心軸方向の距離を扇形状面Ｓ（ｎ）の高さＨ（ｎ）として設定し、ステップＳ１５０へ進む。
In step S147, the impenetrable
ステップＳ１５０において、侵入不可面設定部３９は、残り１個の扇形状面Ｓ（ｎ）を規定する高さＨ（ｎ）、および、旋回中心軸方向から見たときに（ｎ－１）個の扇形状面Ｓ（ｉ）により形成される扇形状の領域の両側辺の基準線ＢＬからの角度を残り１個の扇形状面Ｓ（ｎ）を規定する右角度θＲ（ｎ）および左角度θＬ（ｎ）として設定する。図８（ｂ）および図９（ｂ）に示すように、扇形状面Ｓ（ｉ）の総数ｎが３の場合の例では、（ｎ－１）個の扇形状面Ｓ（ｉ）により形成される扇形状の領域の両側辺は、第１扇形状面Ｓ（１）の右側半径Ｒｒ（１）および第２扇形状面Ｓ（２）の左側半径Ｌｒ（２）である。
In step S150, the impenetrable
本実施形態では、侵入不可面設定部３９は、油圧ショベル１００を上方から見て基準線ＢＬから時計回りに第２扇形状面Ｓ（２）の左側半径Ｌｒ（２）まで増加する角度を第３扇形状面Ｓ（３）の右角度θＲ（３）に設定する。また、侵入不可面設定部３９は、基準線ＢＬから時計回りに第１扇形状面Ｓ（１）の右側半径Ｒｒ（１）まで増加する角度を仮角度φに設定する。さらに、侵入不可面設定部３９は、（条件１）が成立する場合には、式（１）により第３扇形状面Ｓ（３）の左角度θＬ（３）を設定し、（条件２）が成立する場合には、式（２）により、第３扇形状面Ｓ（３）の左角度θＬ（３）を設定する。侵入不可面設定部３９は、中心角＝θＲ（３）－θＬ（３）を満たす扇形状の面を第３扇形状面Ｓ（３）として設定する。
In this embodiment, the impermeable
つまり、侵入不可面設定部３９は、複数の扇形状面Ｓ（ｉ）を旋回中心軸方向から見たときに、複数の扇形状面Ｓ（ｉ）全体で円形状を呈するように、残り１個の扇形状面Ｓ（ｎ）を設定する。換言すれば、侵入不可面設定部３９は、全ての扇形状面Ｓ（ｉ）の中心角の和が３６０°となるように、残り１個の扇形状面Ｓ（ｎ）を設定する。侵入不可面設定部３９が最後の扇形状面Ｓ（ｎ）の設定処理（Ｓ１５０）を完了すると、図５に示すような侵入不可面Ｓが設定され、図６のフローチャートに示す処理が終了する。
In other words, the impenetrable
電磁比例弁制御部３６は、複数の扇形状面Ｓ（ｉ）が設定され、かつ、動作制限機能が有効に設定されると、扇形状面Ｓ（ｉ）と作業装置３との間の移動可能距離ｄに応じて作業装置３の動作を制限する。これにより、油圧ショベル１００は、扇形状面Ｓ（ｉ）よりも下方の作業空間内で動作することになる。その結果、扇形状面Ｓ（ｉ）よりも上方に配置されている障害物と作業装置３との接触が防止される。
When multiple sector-shaped surfaces S(i) are set and the operation restriction function is enabled, the solenoid proportional
また、本実施形態では、扇形状面Ｓ（ｉ）を複数設定することができるので、円形状の侵入不可面を１つしか設定できない場合に比べて、作業空間を広くとることができる。これにより、油圧ショベル１００による作業の効率の向上を図ることができる。一例として、油圧ショベル１００が掘削積込作業を行う場合について説明する。掘削積込作業は、作業装置３により土砂を掘削し、旋回体２を旋回させてバケット３ｃを運搬車両の荷台の上方に配置させ、バケット３ｃをダンプ動作させることにより土砂を放土させ、運搬車両に土砂を積み込む作業である。
In addition, in this embodiment, since multiple sector-shaped surfaces S(i) can be set, the working space can be made larger than when only one circular impenetrable surface can be set. This improves the efficiency of work by the
オペレータは、掘削領域の上方に電線等の障害物がある場合、その障害物よりも低い位置に扇形状面を設定する。また、オペレータは、運搬車両の上方を含む領域（掘削領域以外の領域）に、所定の高さの扇形状面（作業空間の最上面）を設定する。これにより、掘削領域の上方の障害物に油圧ショベル１００が接触することを防止できる。また、運搬車両への積込作業において、作業装置３が上方へ行き過ぎることを防止できる。つまり、作業装置３の無駄な動作を防止できるので、掘削積込作業の効率を向上できる。なお、運搬車両の上方に障害物がある場合には、オペレータは、その障害物よりも低い位置に扇形状面を設定する。これにより、油圧ショベル１００が積込作業を行う場合に、油圧ショベル１００と障害物との接触を防止できる。
If there is an obstacle such as an electric wire above the excavation area, the operator sets the sector-shaped surface at a position lower than the obstacle. The operator also sets a sector-shaped surface (the top surface of the working space) at a predetermined height in an area (area other than the excavation area) that includes the area above the transport vehicle. This prevents the
上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。 The above-described embodiment provides the following advantages:
（１）油圧ショベル（作業機械）１００は、走行体１と走行体１に対して旋回可能に設けられる旋回体２とを有する車体３０と、旋回体２に取り付けられる作業装置３と、旋回体２および作業装置３の位置姿勢情報を検出する位置姿勢検出装置１０２と、位置姿勢検出装置１０２の検出結果に基づいて、車体３０の上方に設定された侵入不可面に作業装置３が侵入しないように、作業装置３の動作を制限するメインコントローラ（制御装置）１１０と、オペレータによる侵入不可面の設定操作を行うための入力装置１３と、を備えている。メインコントローラ１１０は、入力装置１３から入力された操作情報（入力情報）と位置姿勢検出装置１０２の検出結果とに基づいて、旋回体２の旋回中心軸ＣＬに直交する扇形状面Ｓ（ｉ）を侵入不可面Ｓとして車体３０の上方に設定する。メインコントローラ１１０は、位置姿勢検出装置１０２の検出結果に基づいて、扇形状面Ｓ（ｉ）に作業装置３が侵入しないように、作業装置３の動作を制限する。
(1) A hydraulic excavator (working machine) 100 includes a
この構成によれば、例えば、障害物が油圧ショベル１００の上方の所定の範囲に存在している場合には、その障害物の位置および高さに応じて扇形状面Ｓ（１）を設定すればよい。その他の扇形状面は、障害物よりも高い位置に設定することができる。このため、扇形状面Ｓ（１）の外側の領域において、従来に比べて作業空間を広くとることができる。つまり、本実施形態によれば、侵入不可面Ｓを設定する場合であっても、作業空間を広くとることができ、作業効率の向上が可能な油圧ショベル１００を提供することができる。
According to this configuration, for example, if an obstacle is present within a predetermined range above the
（２）侵入不可面Ｓは、車体３０の底面１０１からの高さの異なる複数の扇形状面Ｓ（ｉ）で設定される。本実施形態では、例えば、油圧ショベル１００の上方に、高さの異なる複数の障害物が存在した場合に、それぞれの障害物の高さに応じた扇形状面Ｓ（ｉ）を個別に設定することができる。したがって、本実施形態によれば、複数の扇形状面Ｓ（ｉ）を設定する場合であっても、作業空間を広くとることができ、作業効率の向上が可能な油圧ショベル１００を提供することができる。また、障害物が存在しない場合において、作業装置３の上方への行き過ぎを防止するために、扇形状面を設定することもできる。つまり、本実施形態によれば、作業装置３と障害物との接触を防止するための扇形状面と、作業効率の向上を目的とした扇形状面とを個別に設定することができる。その結果、本実施形態に係る油圧ショベル１００では、障害物と作業装置３との接触を防止しつつ、作業効率を向上することができる。
(2) The impenetrable surface S is set as a plurality of sector-shaped surfaces S(i) at different heights from the
（３）メインコントローラ１１０は、旋回中心軸方向から見たときに、複数の扇形状面Ｓ（ｉ）のうち旋回体２の旋回方向に隣り合う２個の扇形状面の間の隙間を埋めるように、旋回体２の旋回方向に隣り合う上記２個の扇形状面のうち高い位置に設定される扇形状面を補正して、侵入不可面Ｓを設定する。これにより、オペレータの操作により、旋回中心軸方向から見たときに、複数の扇形状面間に隙間が形成された場合であっても、扇形状面が拡大することにより隙間が埋められる。その結果、作業装置３が隙間を通って扇形状面よりも上方に移動してしまうことが防止される。
(3) The
また、メインコントローラ１１０は、隣り合う２個の扇形状面のうち低い方を拡大補正するのではなく、高い方を拡大補正する。したがって、本実施形態によれば、隣り合う２個の扇形状面のうち低い方を拡大補正する場合に比べて、作業空間を広くとることができ、作業効率を向上できる。
In addition, the
（４）扇形状面Ｓ（ｉ）は、旋回体２の旋回中心軸ＣＬからの右側半径（第１半径）Ｒｒ、旋回体２の旋回中心軸ＣＬからの左側半径（第２半径）Ｌｒ、および、右側半径Ｒｒと左側半径Ｌｒとの間の円弧によって囲まれる面であり、基準線ＢＬから右側半径Ｒｒまでの右角度（第１角度）θＲと、基準線ＢＬから左側半径Ｌｒまでの左角度（第２角度）θＬと、車体３０の底面（基準面）１０１からの高さＨと、で規定される。メインコントローラ１１０は、操作情報（入力情報）と位置姿勢検出装置１０２の検出結果とに基づいて、上記扇形状面Ｓ（ｉ）を規定する右角度θＲ、左角度θＬおよび高さＨを設定する。これにより、オペレータは、簡易な操作で、扇形状面Ｓ（ｉ）を設定することができる。
(4) The sector-shaped surface S(i) is a surface surrounded by a right radius (first radius) Rr from the central axis CL of the
（５）本実施形態では、侵入不可面Ｓを設定する複数の扇形状面Ｓ（ｉ）は、少なくとも３個以上のｎ個の扇形状面Ｓ（ｉ）で設定される。メインコントローラ１１０は、（ｎ－１）個（すなわち、ｉ＝１，…，ｎ－１）の扇形状面Ｓ（ｉ）のそれぞれを規定する右角度θＲ（ｉ）、左角度θＬ（ｉ）および高さＨ（ｉ）に基づいて、（ｎ－１）個の扇形状面Ｓ（ｉ）を設定する。メインコントローラ１１０は、残り１個の扇形状面Ｓ（ｎ）を規定する高さＨ（ｎ）、および、旋回中心軸方向から見たときに（ｎ－１）個の扇形状面Ｓ（ｉ）により形成される扇形状の領域の両側辺の基準線ＢＬからの角度に基づいて、残り１個の扇形状面Ｓ（ｎ）を設定する。
(5) In this embodiment, the multiple sector-shaped surfaces S(i) that set the impenetrable surface S are set to at least three or more n sector-shaped surfaces S(i). The
この構成によれば、オペレータは、全ての扇形状面Ｓ（ｉ）を規定するための右角度θＲ（ｉ）、左角度θＬ（ｉ）および高さＨ（ｉ）を設定するための操作を行う必要がない。オペレータは、複数の扇形状面Ｓ（ｉ）のうち、最後の扇形状面Ｓ（ｎ）については、高さＨ（ｎ）のみ入力すればよい。したがって、簡易な操作で複数の扇形状面Ｓ（ｉ）を設定することができる。 With this configuration, the operator does not need to perform operations to set the right angle θR(i), left angle θL(i), and height H(i) for defining all sector-shaped surfaces S(i). The operator only needs to input the height H(n) for the last sector-shaped surface S(n) among the multiple sector-shaped surfaces S(i). Therefore, multiple sector-shaped surfaces S(i) can be set with simple operations.
＜第１実施形態の変形例１＞
第１実施形態では、旋回方向に隣り合う扇形状面同士が重なっている場合に、隣り合う扇形状面のうち高い方を低い方に合わせて縮小補正する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。旋回方向に隣り合う扇形状面同士が重なっている場合には、図６のステップＳ１３８の補正処理は省略してもよい。
<First Modification of First Embodiment>
In the first embodiment, an example has been described in which, when adjacent sector-shaped surfaces overlap in the turning direction, the higher of the adjacent sector-shaped surfaces is reduced to match the lower one, but the present invention is not limited to this. When adjacent sector-shaped surfaces overlap in the turning direction, the correction process in step S138 in FIG. 6 may be omitted.
＜第１実施形態の変形例２＞
第１実施形態では、隣り合う扇形状面のうち高い方を低い方に合わせて補正する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。つまり、図６のステップＳ１３８の処理は省略することができる。なお、この場合、次のような侵入不可面の設定方法を採用することが好ましい。メインコントローラ１１０は、表示装置５の表示画面に、旋回体２を上方から見たときに反時計回りに（すなわち左旋回方向に）順番に扇形状面を設定することを案内する画像を表示させる。
<
In the first embodiment, an example has been described in which the higher of the adjacent sector-shaped surfaces is corrected to match the lower one, but the present invention is not limited to this. That is, the process of step S138 in FIG. 6 can be omitted. In this case, it is preferable to adopt the following method of setting the impenetrable surface. The
メインコントローラ１１０は、識別変数ｉが２以上であるか否かを判定し、識別変数ｉが２以上である場合には、図６に示すステップＳ１２３において、１つ前の演算サイクルのステップＳ１２６において左角度θＬ（ｉ－１）の演算に用いた仮角度φを右角度θＲ（ｉ）に設定する。これにより、旋回方向に隣り合う扇形状面間に隙間が形成されることなく、複数の扇形状面Ｓ（ｉ）が形成される。
The
この構成では、オペレータは、２個目以降の扇形状面Ｓ（ｉ）の右角度θＲを設定するための操作を行う必要がない。したがって、さらに、簡易な操作で複数の扇形状面Ｓ（ｉ）を設定することができる。 In this configuration, the operator does not need to perform any operation to set the right angle θR of the second or subsequent sector-shaped surfaces S(i). Therefore, multiple sector-shaped surfaces S(i) can be set with even simpler operations.
＜第１実施形態の変形例３＞
第１実施形態では、複数の扇形状面Ｓ（ｉ）を設定する際、オペレータが入力装置１３を用いて扇形状面Ｓ（ｉ）の総数ｎの入力操作を行う例について説明したが、本発明はこれに限定されない。設定する扇形状面Ｓ（ｉ）の総数ｎは、一定の値としてもよい。この場合、予め不揮発性メモリ９２に、扇形状面Ｓ（ｉ）の総数ｎが記憶される。
<
In the first embodiment, an example has been described in which, when setting a plurality of sector-shaped surfaces S(i), the operator uses the
＜第１実施形態の変形例４＞
図６のフローチャートでは、右角度設定処理（Ｓ１２３）、左角度設定処理（Ｓ１２６）、高さ設定処理（Ｓ１２９）の順に処理を実行する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。ステップＳ１２３，Ｓ１２６，Ｓ１２９の設定処理は、任意の順番で実行できる。
<Fourth Modification of the First Embodiment>
6, an example has been described in which the right angle setting process (S123), the left angle setting process (S126), and the height setting process (S129) are executed in this order, but the present invention is not limited to this. The setting processes of steps S123, S126, and S129 can be executed in any order.
＜第２実施形態＞
図１０および図１１を参照して、第２実施形態に係る油圧ショベル１００について説明する。なお、第１実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。第１実施形態では、複数の扇形状面Ｓ（ｉ）を設定する際、オペレータが入力装置１３を用いて扇形状面Ｓ（ｉ）の総数ｎの入力操作を行う例について説明した。これに対して、第２実施形態では、オペレータが、任意の数の扇形状面を規定する右角度θＬ、左角度θＲおよび高さＨを入力するための操作を行った後、完了操作を行う。侵入不可面設定部３９は、完了操作前までに入力された右角度θＬ、左角度θＲおよび高さＨに基づいて、複数の扇形状面Ｓ（ｉ）を設定し、所定の扇形状面Ｓ（ｉ）の補正を行って、侵入不可面Ｓを設定する。
Second Embodiment
A
以下、図１０を参照して、第２実施形態に係る侵入不可面設定部３９による侵入不可面の設定処理について詳しく説明する。図１０は、図６と同様の図であり、第２実施形態に係る侵入不可面設定部３９により実行される侵入不可面の設定処理の一例について示すフローチャートである。図１０のフローチャートでは、図６のフローチャートのステップＳ１１０の処理が省略され、ステップＳ１３５～Ｓ１５０の処理に代えて、ステップＳ２４１～Ｓ２４８の処理が実行される。
The process of setting an impenetrable surface by the impenetrable
オペレータは、入力装置１３を用いて１個目の扇形状面Ｓ（１）の設定を開始するための操作を行う。これにより、ステップＳ１２０において、侵入不可面設定部３９は、識別変数ｉを１に設定し（ｉ＝１）、ステップＳ１２３へ進む。ステップＳ１２３～Ｓ１３２までの処理は、図６のフローチャートで説明した処理と同様であるので詳細な説明を省略する。侵入不可面設定部３９は、ステップＳ１２３～Ｓ１３２において、複数の扇形状面Ｓ（ｉ）のそれぞれを規定する右角度θＲ（ｉ）、左角度θＬ（ｉ）および高さＨ（ｉ）を、入力装置１３から入力される操作情報（入力情報）と位置姿勢検出装置１０２の検出結果に基づいて設定する。
The operator uses the
侵入不可面設定部３９は、扇形状面Ｓ（ｉ）の設定処理（Ｓ１３２）を完了すると、ステップＳ２４１へ進む。ステップＳ２４１において、侵入不可面設定部３９は、侵入不可面Ｓの設定操作を完了するためのオペレータの完了操作が行われたか否かを判定する。侵入不可面設定部３９は、オペレータの完了操作に応じた操作情報が入力装置１３から入力されると、完了操作が行われたと判定し、ステップＳ２４８へ進む。侵入不可面設定部３９は、オペレータにより、完了操作が行われることなく、次の扇形状面を設定するための操作が行われた場合には、完了操作は行われなかったと判定し、ステップＳ２４４へ進む。
When the impenetrable
ステップＳ２４４において、侵入不可面設定部３９は、識別変数ｉの値を１増やしてステップＳ１２３へ戻る。また、ステップＳ２４４において、侵入不可面設定部３９は、ｉ個目の扇形状面の設定が完了し、（ｉ＋１）個目の扇形状面の設定のための操作を受け付けている状態であることを示す案内画像を表示装置５の表示画面に表示させる。
In step S244, the impenetrable
ステップＳ２４８において、侵入不可面設定部３９は、扇形状面Ｓ（ｉ）の補正処理を実行する。侵入不可面設定部３９は、旋回中心軸方向から見たときに、複数の扇形状面Ｓ（ｉ）のうち旋回体２の旋回方向に隣り合う２個の扇形状面の間の隙間を埋めるように、旋回体２の旋回方向に隣り合う２個の扇形状面のうち高い位置に設定される扇形状面を補正する。侵入不可面設定部３９が補正処理（ステップＳ２４８）を完了すると、侵入不可面Ｓが設定され、図１０のフローチャートに示す処理が終了する。
In step S248, the impenetrable
図１１を参照して、３個の扇形状面が設定された場合に行われる補正処理について説明する。図１１（ａ）は補正処理が実行される前の状態を示し、図１１（ｂ）は補正処理が実行された後の状態を示している。図１１（ａ）に示すように、旋回中心軸方向から見たときに、旋回方向に隣り合う扇形状面間に、隙間Ｓｇ１２，Ｓｇ２３，Ｓｇ３１が形成されている。隙間Ｓｇ１２は、第１扇形状面Ｓ（１）と第２扇形状面Ｓ（２）との間に形成される隙間である。隙間Ｓｇ２３は、第２扇形状面Ｓ（２）と第３扇形状面Ｓ（３）との間に形成される隙間である。隙間Ｓｇ３１は、第３扇形状面Ｓ（３）と第１扇形状面Ｓ（１）との間に形成される隙間である。 Referring to FIG. 11, the correction process performed when three sector-shaped surfaces are set will be described. FIG. 11(a) shows the state before the correction process is performed, and FIG. 11(b) shows the state after the correction process is performed. As shown in FIG. 11(a), when viewed from the direction of the central axis of rotation, gaps Sg12, Sg23, and Sg31 are formed between adjacent sector-shaped surfaces in the rotation direction. Gap Sg12 is a gap formed between the first sector-shaped surface S(1) and the second sector-shaped surface S(2). Gap Sg23 is a gap formed between the second sector-shaped surface S(2) and the third sector-shaped surface S(3). Gap Sg31 is a gap formed between the third sector-shaped surface S(3) and the first sector-shaped surface S(1).
図１１に示す例では、第３扇形状面Ｓ（３）が最も高い位置に設定され、第１扇形状面Ｓ（１）が最も低い位置に設定され、第２扇形状面Ｓ（２）が第１扇形状面Ｓ（１）よりも高く、第３扇形状面Ｓ（３）よりも低い位置に設定されている。つまり、扇形状面の高さＨの大小関係は、高さＨ（１）＜高さＨ（２）＜高さＨ３である。 In the example shown in FIG. 11, the third sector-shaped surface S(3) is set at the highest position, the first sector-shaped surface S(1) is set at the lowest position, and the second sector-shaped surface S(2) is set at a position higher than the first sector-shaped surface S(1) and lower than the third sector-shaped surface S(3). In other words, the magnitude relationship of the heights H of the sector-shaped surfaces is height H(1) < height H(2) < height H3.
侵入不可面設定部３９は、油圧ショベル１００を上方から見て基準線ＢＬから時計回りに第１扇形状面Ｓ（１）を規定する左半径Ｌｒ（１）まで増加する角度を第２扇形状面Ｓ（２）の右角度θＲ（２）に設定する。つまり、図１１（ｂ）に示すように、侵入不可面設定部３９は、第２扇形状面Ｓ（２）の右側半径Ｒｒ（２）を第１扇形状面Ｓ（１）の左側半径Ｌｒ（１）に一致させるように、第２扇形状面Ｓ（２）を拡大補正する。
The impenetrable
侵入不可面設定部３９は、油圧ショベル１００を上方から見て基準線ＢＬから時計回りに第２扇形状面Ｓ（２）の左半径Ｌｒ（２）まで増加する角度を第３扇形状面Ｓ（３）の右角度θＲ（３）に設定する。また、侵入不可面設定部３９は、油圧ショベル１００を上方から見て基準線ＢＬから時計回りに第１扇形状面Ｓ（１）の右側半径Ｌｒ（１）まで増加する角度を仮角度φに設定にする。さらに、侵入不可面設定部３９は、（条件１）が成立する場合には、式（１）により第３扇形状面Ｓ（３）の左角度θＬ（３）を設定し、（条件２）が成立する場合には、式（２）により、第３扇形状面Ｓ（３）の左角度θＬ（３）を設定する。つまり、図１１（ｂ）に示すように、侵入不可面設定部３９は、第３扇形状面Ｓ（３）の右側半径Ｒｒ（３）を第２扇形状面Ｓ（２）の左側半径Ｌｒ（２）に一致させ、かつ、第３扇形状面Ｓ（３）の左側半径Ｌｒ（３）を第１扇形状面Ｓ（１）の右側半径Ｒｒ（１）に一致させるように、第３扇形状面Ｓ（３）を拡大補正する。
The impenetrable
以上のとおり、本第２実施形態に係るメインコントローラ１１０は、複数の扇形状面Ｓ（ｉ）のそれぞれを規定する右角度（第１角度）θＲ（ｉ）、左角度（第２角度）θＬ（ｉ）および高さＨ（ｉ）を、入力装置１３から入力される操作情報（入力情報）と位置姿勢検出装置１０２の検出結果とに基づいて設定する。メインコントローラ１１０は、設定操作を完了するためのオペレータの完了操作に応じた操作情報（入力情報）が入力装置１３から入力されると、旋回中心軸方向から見たときに、複数の扇形状面のうち旋回体２の旋回方向に隣り合う２個の扇形状面の間の隙間を埋めるように、旋回体２の旋回方向に隣り合う上記２個の扇形状面のうち高い位置に設定される扇形状面を補正して、侵入不可面Ｓを設定する。
As described above, the
このような本第２実施形態によれば、第１実施形態で説明した作用効果に加え、次の作用効果を奏する。本第２実施形態では、予め扇形状面Ｓ（ｉ）の総数ｎの入力操作を行う必要がない。このため、オペレータは、次々に扇形状面Ｓ（ｉ）を設定し、任意のタイミングで任意の数の扇形状面Ｓ（ｉ）の設定操作を完了することができる。 In addition to the effects and advantages described in the first embodiment, the second embodiment provides the following effects and advantages. In the second embodiment, there is no need to input the total number n of sector-shaped surfaces S(i) in advance. Therefore, the operator can set sector-shaped surfaces S(i) one after another and complete the setting operation for any number of sector-shaped surfaces S(i) at any timing.
＜第３実施形態＞
図１２および図１３を参照して、第３実施形態に係る油圧ショベル１００について説明する。なお、第１実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。第１実施形態では、侵入不可面Ｓが３個以上の扇形状面Ｓ（ｉ）で設定される例について説明した。これに対して、第３実施形態では、侵入不可面Ｓが第１扇形状面Ｓ（１）と第２扇形状面Ｓ（２）との２個の扇形状面で設定される例について説明する。
Third Embodiment
A
以下、図１２および図１３を参照して、第３実施形態に係る侵入不可面設定部３９による侵入不可面の設定処理について詳しく説明する。図１２は、図６と同様の図であり、第３実施形態に係る侵入不可面設定部３９により実行される侵入不可面の設定処理の一例について示すフローチャートである。図１３は、２個の扇形状面について示す図である。図１２に示す侵入不可面の設定処理は、オペレータが入力装置１３を用いて侵入不可面の設定処理の開始操作を行うことにより実行される。以下、オペレータによる入力装置１３の操作と共に各処理について説明する。
The impenetrable surface setting process by the impenetrable
オペレータは、入力装置１３を用いて第１扇形状面Ｓ（１）を規定する右角度θＲ（ｉ）の設定を開始するための操作を行う。さらに、オペレータは、旋回体操作用の操作レバーを操作して、図１３に示す所定の位置ＭＲ（１）まで旋回体２を旋回させた後、停止させる。その状態で、オペレータが、入力装置１３を用いて右角度θＲ（１）の設定操作を行う。侵入不可面設定部３９は、入力装置１３から右角度θＲ（１）の設定操作に応じた操作情報（第１入力情報）が入力されると、図１２に示すステップＳ３２３において、図６のステップＳ１２３と同様の処理により、位置姿勢演算部３７で演算された旋回角度θに基づいて右角度θＲ（１）を設定し、ステップＳ３２６へ進む。
The operator uses the
オペレータは、入力装置１３を用いて第１扇形状面Ｓ（１）を規定する左角度θＬ（１）の設定を開始するための操作を行う。さらに、オペレータは、旋回体操作用の操作レバーを操作して、図１３に示す所定の位置ＭＬ（１）まで旋回体２を旋回させた後、停止させる。その状態で、オペレータが、入力装置１３により左角度θＬ（１）の設定操作を行う。侵入不可面設定部３９は、入力装置１３から左角度θＬ（１）の設定操作に応じた操作情報（第２入力情報）が入力されると、図１２に示すステップＳ３２６において、図６のステップＳ１２６と同様の処理により、位置姿勢演算部３７で演算された旋回角度θに基づいて左角度θＬ（１）を設定し、ステップＳ３２９へ進む。
The operator uses the
オペレータは、入力装置１３を用いて第１扇形状面Ｓ（１）を規定する第１高さＨ（１）の設定を開始するための操作を行う。さらに、オペレータは、作業装置操作用の操作レバーを操作して、所定の位置にバケット３ｃの爪先（バケット特定点Ｐｂ）を位置させた後、停止させる。その状態で、オペレータが、入力装置１３を用いて第１高さＨ（１）の設定操作を行う。侵入不可面設定部３９は、入力装置１３から第１高さＨ（１）の設定操作に応じた操作情報（第３入力情報）が入力されると、図１２に示すステップＳ３２９において、位置姿勢演算部３７で演算された底面１０１からバケット３ｃの爪先（バケット特定点Ｐｂ）までの旋回中心軸方向の距離を第１高さＨ（１）として設定し、ステップＳ３３２へ進む。
The operator uses the
ステップＳ３３２において、侵入不可面設定部３９は、ステップＳ３２３で設定された右角度θＲ（１）、ステップＳ３２６で設定された左角度θＬ（１）およびステップＳ３２９で設定された第１高さＨ（１）に基づいて、第１扇形状面Ｓ（１）を設定する。ここで、図１３に示すように、右側半径Ｒｒ（１）、左側半径Ｌｒ（１）、および、右側半径Ｒｒ（１）と左側半径Ｌｒ（１）との間の円弧によって囲まれる扇形状の面は、２つある。本実施形態では、油圧ショベル１００を上方から見たときに、左側半径Ｌｒ（１）から右側半径Ｒｒ（１）に向かって時計回りに延びる円弧を有する扇形状の面を扇形状面Ｓ（１）として設定する。
In step S332, the impenetrable
図１２に示すステップＳ３３２の処理は図６のステップＳ１３２と同様の処理であるため、詳細な説明は省略する。侵入不可面設定部３９は、第１扇形状面Ｓ（１）の設定処理（Ｓ３３２）を完了すると、ステップＳ３４７へ進む。
The process of step S332 shown in FIG. 12 is the same as step S132 in FIG. 6, so a detailed description will be omitted. When the impenetrable
ステップＳ３４７において、侵入不可面設定部３９は、第２扇形状面Ｓ（２）を規定する第２高さＨ（２）の設定が可能な状態であることを表す案内画像を表示装置５の表示画面に表示させる。オペレータは、作業装置操作用の操作レバーを操作して、所定の位置にバケット３ｃの爪先（バケット特定点Ｐｂ）を位置させた後、停止させる。その状態で、オペレータが、入力装置１３を用いて第２高さＨ（２）の設定操作を行う。侵入不可面設定部３９は、入力装置１３から第２高さＨ（２）の設定操作に応じた操作情報が入力されると、ステップＳ３４７において、位置姿勢演算部３７で演算された底面１０１からバケット３ｃの爪先（バケット特定点Ｐｂ）までの旋回中心軸方向の距離を第２扇形状面Ｓ（２）の第２高さＨ（２）として設定し、ステップＳ３５０へ進む。
In step S347, the impenetrable
ステップＳ３５０において、侵入不可面設定部３９は、第２扇形状面Ｓ（２）を規定する第２高さＨ（２）、および、旋回中心軸方向から見たときに第１扇形状面Ｓ（１）の両側辺（右側半径Ｒｒ（１）および左側半径Ｌｒ（１））の基準線ＢＬからの角度に基づいて、第２扇形状面Ｓ（２）を設定する。
In step S350, the impenetrable
具体的には、侵入不可面設定部３９は、油圧ショベル１００を上方から見て基準線ＢＬから時計回りに第１扇形状面Ｓ（１）の左側半径Ｌｒ（１）まで増加する角度を第２扇形状面Ｓ（２）の右角度θＲ（２）に設定する。また、侵入不可面設定部３９は、基準線ＢＬから時計回りに第１扇形状面Ｓ（１）の右側半径Ｒｒ（１）まで増加する角度を仮角度φに設定する。さらに、侵入不可面設定部３９は、（条件１）が成立する場合には、式（１）により第２扇形状面Ｓ（２）の左角度θＬ（２）を設定し、（条件２）が成立する場合には、式（２）により、第２扇形状面Ｓ（２）の左角度θＬ（２）を設定する。侵入不可面設定部３９は、中心角＝θＲ（２）－θＬ（２）を満たす扇形状の面を第２扇形状面Ｓ（２）として設定する。
Specifically, the impermeable
つまり、侵入不可面設定部３９は、図１３に示すように、第１扇形状面Ｓ（１）および第２扇形状面Ｓ（２）を旋回中心軸方向から見たときに、第１扇形状面Ｓ（１）と第２扇形状面Ｓ（２）とで円形状を呈するように、第２扇形状面Ｓ（２）を設定する。換言すれば、第１扇形状面Ｓ（１）の中心角と第２扇形状面Ｓ（２）の中心角の和が３６０°となるように、第２扇形状面Ｓ（２）を設定する。さらに別の言い方をすれば、侵入不可面設定部３９は、右側半径Ｒｒ（１）、左側半径Ｌｒ（１）、および、右側半径Ｒｒ（１）と左側半径Ｌｒ（１）との間の円弧によって囲まれる２つの扇形状の面のうち、第１扇形状面Ｓ（１）では無い方の面を第２扇形状面Ｓ（２）として設定する。侵入不可面設定部３９が第２扇形状面Ｓ（２）の設定処理を完了すると、侵入不可面Ｓが設定され、図１２のフローチャートに示す処理が終了する。
In other words, the impenetrable
以上のとおり、本第３実施形態では、第１扇形状面Ｓ（１）が、右側半径Ｒｒ（１）、左側半径Ｌｒ（１）、および、右側半径Ｒｒ（１）と左側半径Ｌｒ（１）との間の円弧によって囲まれる面であり、基準線ＢＬから右側半径Ｒｒ（１）までの右角度θＲ（１）と、基準線ＢＬから左側半径Ｌｒ（１）までの左角度θＬ（１）と、車体３０の底面（基準面）１０１からの第１高さＨ１と、で規定される。また、第２扇形状面Ｓ（２）が、第１扇形状面Ｓ（１）を規定する右角度θＲ（１）および左角度θＬ（１）と、車体３０の底面（基準面）１０１からの第２高さＨ２とに基づいて規定される。メインコントローラ１１０は、入力装置１３からの操作情報（入力情報）と位置姿勢検出装置１０２の検出結果とに基づいて、第１扇形状面Ｓ（１）を規定する右角度θＲ（１）、左角度θＬ（１）および第１高さＨ（１）、ならびに第２扇形状面Ｓ（２）を規定する第２高さＨ（２）を設定する。
As described above, in the third embodiment, the first sector-shaped surface S(1) is a surface surrounded by the right radius Rr(1), the left radius Lr(1), and the arc between the right radius Rr(1) and the left radius Lr(1), and is defined by the right angle θR(1) from the reference line BL to the right radius Rr(1), the left angle θL(1) from the reference line BL to the left radius Lr(1), and the first height H1 from the bottom surface (reference surface) 101 of the
このような第３実施形態によれば、第１実施形態と同様、侵入不可面Ｓを設定する場合であっても、作業空間を広くとることができ、作業効率の向上が可能な油圧ショベル１００を提供することができる。また、第２扇形状面Ｓ（２）を設定するための情報は、高さだけでよい。このため、簡易な操作で２個の扇形状面を設定することができる。
According to the third embodiment, as in the first embodiment, even when an impenetrable surface S is set, it is possible to provide a
＜第３実施形態の変形例＞
第３実施形態に係る侵入不可面設定部３９は、第１扇形状面Ｓ（１）および第２扇形状面Ｓ（２）を旋回中心軸方向から見たときに、第１扇形状面Ｓ（１）と第２扇形状面Ｓ（２）とで円形状を呈するように、第２扇形状面Ｓ（２）を設定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。
<Modification of the third embodiment>
The impenetrable
侵入不可面設定部３９は、オペレータの操作に応じて入力装置１３から入力される操作情報と位置姿勢検出装置１０２の検出結果とに基づいて、第２扇形状面Ｓ（２）を規定する右角度θＲ（２）、左角度θＬ（２）および第２高さＨ（２）を設定してもよい。本変形例に係る侵入不可面設定部３９は、高さの異なる第１扇形状面Ｓ（１）および第２扇形状面Ｓ（２）を任意の大きさで設定することができる。
The impenetrable
＜第４実施形態＞
図１４および図１５を参照して、第４実施形態に係る油圧ショベル１００について説明する。なお、第３実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。第３実施形態では、右角度θＲ（１）、左角度θＬ（１）および第１高さＨ（１）を設定するための操作を行うことにより扇形状の第１扇形状面Ｓ（１）が設定され、さらに第２高さＨ（２）を設定するための操作を行うことにより扇形状の第２扇形状面Ｓ（２）が設定される例について説明した。これに対して、第４実施形態では、円形状の侵入不可面（以下、円形侵入不可面とも記す）Ｓｃが設定されている状態において、追加で、扇形状面が設定される例について説明する。
Fourth Embodiment
A
以下、図１４および図１５を参照して、第４実施形態に係る侵入不可面設定部３９による侵入不可面の設定処理について詳しく説明する。図１４は、図６と同様の図であり、第４実施形態に係る侵入不可面設定部３９により実行される侵入不可面の設定処理の一例について示すフローチャートである。図１５は、第４実施形態に係る侵入不可面設定部３９による侵入不可面の設定処理について説明する図である。図１４に示す侵入不可面の設定処理は、オペレータが入力装置１３を用いて侵入不可面の設定処理の開始操作を行うことにより実行される。以下、オペレータによる入力装置１３の操作と共に各処理について説明する。
The impenetrable surface setting process by the impenetrable
図１４に示すように、ステップＳ４１２において、侵入不可面設定部３９は、入力装置１３からの操作情報に基づいて、オペレータにより円形侵入不可面を設定する操作が行われたか、あるいは追加侵入不可面を設定する操作が行われたかを判定する。ステップＳ４１２において、侵入不可面設定部３９は、円形侵入不可面を設定する操作が行われたと判定すると、ステップＳ４１５へ進む。ステップＳ４１２において、侵入不可面設定部３９は、追加侵入不可面を設定する操作が行われたと判定すると、ステップＳ４２３へ進む。
As shown in FIG. 14, in step S412, the impenetrable
ステップＳ４１５において、侵入不可面設定部３９は、円形侵入不可面Ｓｃを規定する高さＨｃの設定が可能な状態であることを表す案内画像を表示装置５の表示画面に表示させる。オペレータは、作業装置操作用の操作レバーを操作して、所定の位置にバケット３ｃの爪先（バケット特定点Ｐｂ）を位置させた後、停止させる。その状態で、オペレータが、入力装置１３を用いて高さＨｃの設定操作を行う。侵入不可面設定部３９は、入力装置１３から高さＨｃの設定操作に応じた操作情報が入力されると、ステップＳ４１５において、位置姿勢演算部３７で演算された底面１０１からバケット３ｃの爪先（バケット特定点Ｐｂ）までの旋回中心軸方向の距離を円形侵入不可面Ｓｃの高さＨｃとして設定し、ステップＳ４１８へ進む。
In step S415, the impenetrable
ステップＳ４１８において、侵入不可面設定部３９は、図１５（ａ）に示すように、円形状の円形侵入不可面Ｓｃを高さＨｃに設定し、図１４のフローチャートに示す処理を終了する。
In step S418, the impenetrable
メインコントローラ１１０は、円形侵入不可面Ｓｃが設定されると、円形侵入不可面Ｓｃと作業装置３との距離である移動可能距離ｄに応じて作業装置３の動作を制限する。これにより、油圧ショベル１００は、円形侵入不可面Ｓｃよりも下方の作業空間内で動作することになる。その結果、円形侵入不可面Ｓｃよりも上方に配置されている障害物と作業装置３との接触が防止される。
When the circular impenetrable surface Sc is set, the
円形侵入不可面Ｓｃが設定されている状態において、追加で扇形状面を設定したい場合、オペレータは、入力装置１３を用いて、侵入不可面の設定処理の開始操作を行い、さらに追加侵入不可面を設定する操作を行う。これにより、侵入不可面設定部３９は、図１４に示すステップＳ４１２において、追加侵入不可面を設定する操作が行われたと判定し、ステップＳ４２３へ進む。
When a circular impenetrable surface Sc has been set, if the operator wishes to set an additional fan-shaped surface, the operator uses the
図１４のステップＳ４２３，Ｓ４２６，Ｓ４２９，Ｓ４３２の処理は、図１２のステップＳ３２３，Ｓ３２６，Ｓ３２９，Ｓ３３２の処理と同様であるので、説明を省略する。侵入不可面設定部３９は、第１扇形状面Ｓ（１）の設定処理（Ｓ４３２）を完了すると、ステップＳ４５０へ進む。
The processing of steps S423, S426, S429, and S432 in FIG. 14 is similar to the processing of steps S323, S326, S329, and S332 in FIG. 12, so a description thereof will be omitted. When the impenetrable
ステップＳ４５０において、侵入不可面設定部３９は、円形侵入不可面Ｓｃを規定する高さＨｃと、旋回中心軸方向から見たときに第１扇形状面Ｓ（１）の両側辺（右側半径Ｒｒ（１）および左側半径Ｌｒ（１））の基準線ＢＬからの角度に基づいて、第２扇形状面Ｓ（２）を設定する。
In step S450, the impenetrable
侵入不可面設定部３９は、図１５（ａ）に示す円形侵入不可面Ｓｃに代えて、図１５（ｂ）に示す扇状の第２扇形状面Ｓ（２）を設定する。別の言い方をすれば、侵入不可面設定部３９は、図１５（ａ）に示す円形侵入不可面Ｓｃを縮小補正して、図１５（ｂ）に示す扇状の第２扇形状面Ｓ（２）とする。
The impenetrable
具体的には、侵入不可面設定部３９は、油圧ショベル１００を上方から見て基準線ＢＬから時計回りに第１扇形状面Ｓ（１）の左側半径Ｌｒ（１）まで増加する角度を第２扇形状面Ｓ（２）の右角度θＲ（２）に設定する。また、侵入不可面設定部３９は、基準線ＢＬから時計回りに第１扇形状面Ｓ（１）の右側半径Ｒｒ（１）まで増加する角度を仮角度φに設定する。さらに、侵入不可面設定部３９は、（条件１）が成立する場合には、式（１）により第２扇形状面Ｓ（２）の左角度θＬ（２）を設定し、（条件２）が成立する場合には、式（２）により、第２扇形状面Ｓ（２）の左角度θＬ（２）を設定する。侵入不可面設定部３９は、中心角＝θＲ（２）－θＬ（２）を満たす扇形状の面を第２扇形状面Ｓ（２）として設定する。
Specifically, the impermeable
つまり、侵入不可面設定部３９は、図１５に示すように、第１扇形状面Ｓ（１）および第２扇形状面Ｓ（２）を旋回中心軸方向から見たときに、第１扇形状面Ｓ（１）と第２扇形状面Ｓ（２）とで円形状を呈するように、第２扇形状面Ｓ（２）を設定する。換言すれば、侵入不可面設定部３９は、第１扇形状面Ｓ（１）の中心角と第２扇形状面Ｓ（２）の中心角の和が３６０°となるように、第２扇形状面Ｓ（２）を設定する。侵入不可面設定部３９が第２扇形状面Ｓ（２）の設定処理を完了すると、図１５（ｂ）に示すような侵入不可面Ｓが設定され、図１４のフローチャートに示す処理が終了する。
In other words, the impenetrable
以上のとおり、メインコントローラ１１０は、入力装置１３からの操作情報および位置姿勢検出装置１０２の検出結果に基づいて、右角度θＲ、左角度θＬおよび高さＨを設定する。メインコントローラ１１０は、円形侵入不可面Ｓｃを規定する高さＨｃに基づいて、円形侵入不可面Ｓｃを設定する。さらに、メインコントローラ１１０は、第１扇形状面Ｓ（１）を規定する右角度θＲ（１）、左角度θＬ（１）および高さＨ（１）に基づいて、第１扇形状面Ｓ（１）を追加で設定する。この場合、メインコントローラ１１０は、円形侵入不可面Ｓｃを規定する高さＨｃ、ならびに、第１扇形状面Ｓ（１）を規定する右角度θＲ（１）および左角度θＬ（１）に基づいて、円形侵入不可面Ｓｃを補正することで第２扇形状面Ｓ（２）を設定する。
As described above, the
このような第４実施形態によれば、第１実施形態と同様、侵入不可面Ｓを設定する場合であっても、作業空間を広くとることができ、作業効率の向上が可能な油圧ショベル１００を提供することができる。また、第２扇形状面Ｓ（２）を設定するための情報は、高さだけでよい。このため、簡易な操作で２個の扇形状面を設定することができる。
According to the fourth embodiment, as in the first embodiment, even when an impenetrable surface S is set, it is possible to provide a
＜第５実施形態＞
図１６および図１７を参照して、第５実施形態に係る油圧ショベル１００について説明する。なお、第３実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。第３実施形態では、旋回中心軸ＣＬに直交する２個の扇形状面Ｓ（１），Ｓ（２）が形成される例について説明した。これに対して、第５実施形態では、侵入不可面設定部３９が、旋回中心軸ＣＬに平行な面であって、旋回体２の旋回方向に隣り合う２個の扇形状面Ｓ（１），Ｓ（２）を接続する補助侵入不可面Ｖａ，Ｖｂを設定する。補助侵入不可面Ｖａ，Ｖｂは、扇形状面Ｓ（１），Ｓ（２）と同様、作業装置３の侵入を禁止する仮想的な面である。
Fifth Embodiment
A
図１６および図１７を参照して、第５実施形態に係る侵入不可面設定部３９による侵入不可面の設定処理について詳しく説明する。図１６は、図６と同様の図であり、第５実施形態に係る侵入不可面設定部３９により実行される侵入不可面の設定処理の一例について示すフローチャートである。図１７は、第５実施形態に係る侵入不可面設定部３９により設定される第１扇形状面Ｓ（１）、第２扇形状面Ｓ（２）、第１補助侵入不可面Ｖａ、および第２補助侵入不可面Ｖｂについて示す図である。図１６に示す侵入不可面の設定処理は、オペレータが入力装置１３を用いて侵入不可面の設定処理の開始操作を行うことにより実行される。
The impenetrable surface setting process by the impenetrable
図１６のフローチャートには、図１２のフローチャートのステップＳ３５０の処理の後にステップＳ５６０の処理が追加されている。侵入不可面設定部３９は、第２扇形状面Ｓ（２）の設定処理（Ｓ３５０）を完了すると、ステップＳ５６０へ進む。
The flowchart in FIG. 16 adds step S560 to the flowchart in FIG. 12 after step S350. When the impenetrable
ステップＳ５６０において、侵入不可面設定部３９は、第１補助侵入不可面Ｖａおよび第２補助侵入不可面Ｖｂを設定する。図１７に示すように、第１補助侵入不可面Ｖａは、第１扇形状面Ｓ（１）の右側半径Ｒｒ（１）と第２扇形状面Ｓ（２）の左側半径Ｌｒ（２）とを接続する平面である。第２補助侵入不可面Ｖｂは、第１扇形状面Ｓ（１）の左側半径Ｌｒ（１）と第２扇形状面Ｓ（２）の右側半径Ｒｒ（２）とを接続する平面である。第１補助侵入不可面Ｖａおよび第２補助侵入不可面Ｖｂは、旋回中心軸ＣＬに平行な面、すなわち、扇形状面Ｓ（１），Ｓ（２）に直交する面である。
In step S560, the impermeable
侵入不可面設定部３９は、補助侵入不可面Ｖａ，Ｖｂの設定処理（Ｓ５６０）を完了すると図１６のフローチャートに示す処理を終了する。
When the impassable
電磁比例弁制御部３６は、複数の補助侵入不可面Ｖａ，Ｖｂが設定され、かつ、動作制限機能が有効に設定されると、作業装置３が補助侵入不可面Ｖａ，Ｖｂに侵入しないように、補助侵入不可面Ｖａ，Ｖｂと作業装置３の特定点との間の旋回方向の距離である移動可能距離に応じて旋回体２の動作を制限する。これにより、旋回体２の動作により、作業装置３が第１扇形状面Ｓ（１）の上方に位置する障害物に接触することを防止できる。
When multiple auxiliary impenetrable surfaces Va, Vb are set and the operation restriction function is enabled, the electromagnetic proportional
なお、補助侵入不可面Ｖａ，Ｖｂと作業装置３の特定点との間の旋回方向の距離を表すパラメータとしては、補助侵入不可面Ｖａ，Ｖｂと作業装置３の特定点との間の旋回方向の角度を採用できる。この場合、距離演算部３８は、位置姿勢演算部３７で演算された作業装置３の特定点と原点Ｏとを結ぶ直線と、特定点の旋回方向に存在する補助侵入不可面とのなす角度を、旋回方向の距離を表すパラメータとして採用する。
The angle in the rotation direction between the auxiliary impermeable surfaces Va, Vb and the specific point of the working
＜第５実施形態の変形例１＞
第５実施形態では、補助侵入不可面Ｖａ，Ｖｂが旋回中心軸ＣＬに平行な面である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第３実施形態の変形例に係る侵入不可面設定部３９により設定される第１扇形状面Ｓ（１）と第２扇形状面Ｓ（２）との間には、旋回中心軸方向から見たときに隙間が形成される場合がある。このような扇形状面同士を補助侵入不可面Ｖａ，Ｖｂで接続する場合、図１８に示すように、補助侵入不可面Ｖａ，Ｖｂは旋回中心軸ＣＬに対して傾斜する面となる。本変形例によれば、第５実施形態と同様、旋回体２の動作により、作業装置３が第１扇形状面Ｓ（１）の上方に位置する障害物に接触することを防止できる。
<
In the fifth embodiment, an example in which the auxiliary impermeable surfaces Va and Vb are parallel to the central axis CL of rotation has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, a gap may be formed between the first sector-shaped surface S(1) and the second sector-shaped surface S(2) set by the impermeable
＜第５実施形態の変形例２＞
第５実施形態では、第３実施形態に係る侵入不可面設定部３９により設定された２個の扇形状面同士を接続する補助侵入不可面Ｖａ，Ｖｂについて説明したが、本発明はこれに限定されない。第１実施形態、第２実施形態において、旋回中心軸ＣＬに平行な面であって、複数の扇形状面Ｓ（ｉ）のうち旋回体２の旋回方向に隣り合う２個の扇形状面を接続する補助侵入不可面を設定してもよい。この場合、旋回方向に隣り合う全ての扇形状面同士を補助侵入不可面で接続することが好ましい。
<
In the fifth embodiment, the auxiliary impermeable surfaces Va, Vb that connect two sector-shaped surfaces set by the impermeable
次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせることも可能である。 The following modified examples are also within the scope of the present invention, and it is possible to combine the configurations shown in the modified examples with the configurations described in the above-mentioned embodiments, to combine the configurations described in the different embodiments above, or to combine the configurations described in the different modified examples below.
＜変形例１＞
侵入不可面設定部３９による処理の流れは、上記実施形態で説明した流れに限定されない。例えば、図１０のステップＳ１３２の処理は、ステップＳ２４１において肯定判定された後に実行してもよい。
<
The flow of the process by the impenetrable
＜変形例２＞
上記実施形態では、バケット特定点Ｐｂが、バケット３ｃの爪先の左右方向の中心点である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。侵入不可面設定部３９は、角度θＬ（ｉ），θＲ（ｉ）を設定するときに、バケット特定点を選択してもよい。例えば、侵入不可面設定部３９は、左角度θＬ（ｉ）を設定するときにはバケット特定点をバケット３ｃの爪先の左端点とし、右角度θＲ（ｉ）を設定するときにはバケット特定点をバケット３ｃの爪先の右端点としてもよい。
<
In the above embodiment, an example has been described in which the bucket specific point Pb is the center point in the left-right direction of the tip of the
＜変形例３＞
第１～第４実施形態では、メインコントローラ１１０が、位置姿勢検出装置１０２の検出結果に基づいて、扇形状面Ｓ（ｉ）に作業装置３が侵入しないように、作業装置３の動作を制限する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。メインコントローラ１１０は、扇形状面Ｓ（ｉ）の周方向に作業装置３が配置されている状態で、旋回体２が旋回した場合に、扇形状面Ｓ（ｉ）に作業装置３が侵入しないように、扇形状面Ｓ（ｉ）と作業装置３との周方向距離に応じて旋回体２の動作を制限してもよい。つまり、メインコントローラ１１０は、位置姿勢検出装置１０２の検出結果に基づいて、扇形状面Ｓ（ｉ）に作業装置３が侵入しないように、旋回体２または作業装置３の動作を制限する機能を有していればよい。
<
In the first to fourth embodiments, an example has been described in which the
＜変形例４＞
上記実施形態では、現在の作業装置３の位置に基づいて侵入不可面が設定されるダイレクトティーチ設定方法について説明したが、本発明はこれに限定されない。オペレータが、右角度θＲ、左角度θＬおよび高さＨを数値で入力する数値入力設定方法を採用してもよい。この場合、侵入不可面設定部３９は、オペレータの操作に応じて入力装置１３から入力される操作情報である数値に基づいて、右角度θＲ、左角度θＬおよび高さＨを設定する。
<Modification 4>
In the above embodiment, a direct teach setting method has been described in which the impenetrable surface is set based on the current position of the working
＜変形例５＞
上記実施形態では、作業機械がクローラ式の油圧ショベルである例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ホイール式の油圧ショベル、クローラ式またはホイール式のクレーン等の作業機械に本発明を適用してもよい。
<
In the above embodiment, an example has been described in which the work machine is a crawler-type hydraulic excavator, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be applied to work machines such as wheel-type hydraulic excavators, crawler-type or wheel-type cranes, etc.
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments merely show some of the application examples of the present invention, and are not intended to limit the technical scope of the present invention to the specific configurations of the above embodiments.
１…走行体、２…旋回体、３…作業装置、３ｄ…ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）、３ｅ…アームシリンダ（油圧アクチュエータ）、３ｆ…バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）、５…表示装置、１３…入力装置、１５…操作装置、１８…メインポンプ、１９…コントロールバルブ、２０…パイロットポンプ、２４…電磁比例弁、３０…車体、３５…要求パイロット圧指令部、３６…電磁比例弁制御部、３７…位置姿勢演算部、３８…距離演算部、３９…侵入不可面設定部、４０…動作制限機能設定部、１００…油圧ショベル（作業機械）、１０１…底面（基準面）、１０２…位置姿勢検出装置、１１０…メインコントローラ（制御装置）、ＢＬ…基準線、ＣＬ…旋回中心軸、ｄ…移動可能距離、Ｈ（ｉ）…高さ、Ｈ（１）…第１高さ、Ｈ（２）…第２高さ、ｉ…識別変数、ｎ…総数、Ｐｂ…バケット特定点（特定の位置）、Ｓｇ…隙間、Ｓｇ１２…隙間、Ｓｇ２３…隙間、Ｓｇ３１…隙間、Ｖａ…第１補助侵入不可面（補助侵入不可面）、Ｖｂ…第２補助侵入不可面（補助侵入不可面）、θ…旋回角度、Ｓ…侵入不可面、Ｓ（ｉ）…扇形状面、Ｓ（１）…第１扇形状面、Ｓ（２）…第２扇形状面、Ｓｃ…円形侵入不可面、Ｒｒ…右側半径（第１半径）、Ｌｒ…左側半径（第２半径）、θＲ…右角度（第１角度）、θＬ…左角度（第２角度） 1...Traveling body, 2...Swivel body, 3...Working device, 3d...Boom cylinder (hydraulic actuator), 3e...Arm cylinder (hydraulic actuator), 3f...Bucket cylinder (hydraulic actuator), 5...Display device, 13...Input device, 15...Operation device, 18...Main pump, 19...Control valve, 20...Pilot pump, 24...Electromagnetic proportional valve, 30...Vehicle body, 35...Required pilot pressure command unit, 36...Electromagnetic proportional valve control unit, 37...Position and attitude calculation unit, 38...Distance calculation unit, 39...Intrusion-prohibited surface setting unit, 40...Operation restriction function setting unit, 100...Hydraulic excavator (working machine), 101...Bottom surface (reference surface), 102...Position and attitude detection device, 110...Main control troller (control device), BL...reference line, CL...rotation center axis, d...movable distance, H(i)...height, H(1)...first height, H(2)...second height, i...identification variable, n...total number, Pb...bucket specific point (specific position), Sg...gap, Sg12...gap, Sg23...gap, Sg31...gap, Va...first auxiliary non-entry surface (auxiliary non-entry surface), Vb...second auxiliary non-entry surface (auxiliary non-entry surface), θ...rotation angle, S...non-entry surface, S(i)...sector-shaped surface, S(1)...first sector-shaped surface, S(2)...second sector-shaped surface, Sc...circular non-entry surface, Rr...right radius (first radius), Lr...left radius (second radius), θR...right angle (first angle), θL...left angle (second angle)
Claims (8)
前記旋回体に取り付けられる作業装置と、
前記旋回体および前記作業装置の位置姿勢情報を検出する位置姿勢検出装置と、
前記位置姿勢検出装置の検出結果に基づいて、前記車体の上方に設定された侵入不可面に前記作業装置が侵入しないように、前記旋回体または前記作業装置の動作を制限する制御装置とを備えた作業機械において、
オペレータによる前記侵入不可面の設定操作を行うための入力装置を備え、
前記制御装置は、
前記入力装置から入力された入力情報と前記位置姿勢検出装置の検出結果とに基づいて、前記旋回体の旋回中心軸に直交する扇形状面を前記侵入不可面として前記車体の上方に設定し、
前記位置姿勢検出装置の検出結果に基づいて、前記扇形状面に前記作業装置が侵入しないように、前記旋回体または前記作業装置の動作を制限し、
前記侵入不可面は、前記車体の底面からの高さの異なる複数の扇形状面で設定されることを特徴とする作業機械。 A vehicle body having a running body and a rotating body provided so as to be rotatable with respect to the running body;
A working device attached to the rotating body;
a position and orientation detection device for detecting position and orientation information of the rotating body and the working device;
a control device that limits operation of the rotating body or the working device based on a detection result of the position and attitude detection device so that the working device does not enter an inaccessible surface set above the vehicle body,
an input device for an operator to set the impenetrable surface,
The control device includes:
based on the input information input from the input device and the detection result of the position and attitude detection device, a sector-shaped surface perpendicular to the rotation central axis of the rotating body is set above the vehicle body as the impenetrable surface;
restricting the operation of the rotating body or the working device based on a detection result of the position and orientation detection device so that the working device does not enter the sector-shaped surface;
A work machine characterized in that the impenetrable surface is defined by a plurality of sector-shaped surfaces at different heights from the bottom surface of the vehicle body .
前記扇形状面は、前記旋回体の旋回中心軸からの第１半径、前記旋回体の旋回中心軸からの第２半径、および、前記第１半径と前記第２半径との間の円弧によって囲まれる面であり、基準線から前記第１半径までの第１角度と、前記基準線から前記第２半径までの第２角度と、基準面からの高さと、で規定され、
前記制御装置は、
前記入力情報と前記位置姿勢検出装置の検出結果とに基づいて、前記扇形状面を規定する前記第１角度、前記第２角度および前記高さを設定することを特徴とする作業機械。 2. The work machine according to claim 1,
the sector-shaped surface is a surface surrounded by a first radius from a central axis of rotation of the rotating body, a second radius from the central axis of rotation of the rotating body, and an arc between the first radius and the second radius, and is defined by a first angle from a reference line to the first radius, a second angle from the reference line to the second radius, and a height from a reference plane;
The control device includes:
a position and orientation detection device that detects a position of the fan-shaped surface based on the input information and the detection result of the position and orientation detection device, and that detects the position and orientation of the fan-shaped surface based on the input information and the detection result of the position and orientation detection device,
前記制御装置は、
前記旋回中心軸方向から見たときに、前記複数の扇形状面のうち前記旋回体の旋回方向に隣り合う２個の扇形状面の間の隙間を埋めるように、前記２個の扇形状面のうち高い位置に設定される前記扇形状面を補正して、前記侵入不可面を設定することを特徴とする作業機械。 2. The work machine according to claim 1 ,
The control device includes:
a sector-shaped surface that is set at a higher position out of the two sector-shaped surfaces so as to fill a gap between two adjacent sector-shaped surfaces in the rotation direction of the rotating body when viewed from the direction of the central axis of rotation, thereby setting the non-entry surface.
前記侵入不可面は第１扇形状面と第２扇形状面との２個の扇形状面で設定され、
前記第１扇形状面は、前記旋回体の旋回中心軸からの第１半径、前記旋回体の旋回中心軸からの第２半径、および、前記第１半径と前記第２半径との間の円弧によって囲まれる面であり、基準線から前記第１半径までの第１角度と、前記基準線から前記第２半径までの第２角度と、基準面からの第１高さと、で規定され、
前記第２扇形状面は、前記第１扇形状面を規定する前記第１角度および前記第２角度と、前記基準面からの第２高さとに基づいて規定され、
前記制御装置は、前記入力情報と前記位置姿勢検出装置の検出結果とに基づいて、前記第１扇形状面を規定する前記第１角度、前記第２角度および前記第１高さ、ならびに前記第２高さを設定することを特徴とする作業機械。 2. The work machine according to claim 1 ,
The impenetrable surface is set to include two sector-shaped surfaces, a first sector-shaped surface and a second sector-shaped surface,
the first sector-shaped surface is a surface surrounded by a first radius from a central axis of rotation of the rotating body, a second radius from the central axis of the rotating body, and an arc between the first radius and the second radius, and is defined by a first angle from a reference line to the first radius, a second angle from the reference line to the second radius, and a first height from a reference plane;
the second sector-shaped surface is defined based on the first angle and the second angle that define the first sector-shaped surface and a second height from the reference plane;
the control device sets the first angle, the second angle, the first height, and the second height that define the first sector-shaped surface based on the input information and the detection results of the position and orientation detection device.
前記侵入不可面を設定する前記複数の扇形状面は少なくとも３個以上のｎ個の扇形状面で設定され、
前記扇形状面は、前記旋回体の旋回中心軸からの第１半径、前記旋回体の旋回中心軸からの第２半径、および、前記第１半径と前記第２半径との間の円弧によって囲まれる面であり、基準線から前記第１半径までの第１角度と、前記基準線から前記第２半径までの第２角度と、基準面からの高さと、で規定され、
前記制御装置は、
前記入力情報と前記位置姿勢検出装置の検出結果とに基づいて、前記第１角度、前記第２角度および前記高さを設定し、
（ｎ－１）個の前記扇形状面のそれぞれを規定する前記第１角度、前記第２角度および前記高さに基づいて、前記（ｎ－１）個の扇形状面を設定し、
残り１個の前記扇形状面を規定する前記高さ、および、前記旋回中心軸方向から見たときに前記（ｎ－１）個の扇形状面により形成される扇形状の領域の両側辺の前記基準線からの角度に基づいて、前記残り１個の扇形状面を設定することを特徴とする作業機械。 2. The work machine according to claim 1 ,
The plurality of sector-shaped surfaces that set the impenetrable surface are set to n sector-shaped surfaces, which are at least three or more,
the sector-shaped surface is a surface surrounded by a first radius from a central axis of rotation of the rotating body, a second radius from the central axis of rotation of the rotating body, and an arc between the first radius and the second radius, and is defined by a first angle from a reference line to the first radius, a second angle from the reference line to the second radius, and a height from a reference plane;
The control device includes:
setting the first angle, the second angle, and the height based on the input information and a detection result of the position and orientation detection device;
setting the (n-1) sector-shaped surfaces based on the first angle, the second angle, and the height that define each of the (n-1) sector-shaped surfaces;
a remaining sector-shaped surface is set based on the height that defines the remaining sector-shaped surface and the angles from the reference line to both sides of a sector-shaped area formed by the (n-1) sector-shaped surfaces when viewed from the direction of the central axis of rotation.
前記制御装置は、
前記旋回中心軸に平行な面であって、前記複数の扇形状面のうち前記旋回体の旋回方向に隣り合う２個の扇形状面を接続する補助侵入不可面を設定し、
前記作業装置が前記補助侵入不可面に侵入しないように前記旋回体の動作を制限することを特徴とする作業機械。 2. The work machine according to claim 1 ,
The control device includes:
an auxiliary non-entry surface is set, the auxiliary non-entry surface being a surface parallel to the central axis of rotation and connecting two adjacent sector-shaped surfaces among the plurality of sector-shaped surfaces in a rotation direction of the rotating body;
A work machine comprising: a work implement; a rotating body; a work unit; a work device;
前記扇形状面は、前記旋回体の旋回中心軸からの第１半径、前記旋回体の旋回中心軸からの第２半径、および、前記第１半径と前記第２半径との間の円弧によって囲まれる面であり、基準線から前記第１半径までの第１角度と、前記基準線から前記第２半径までの第２角度と、基準面からの高さと、で規定され、
前記制御装置は、
前記複数の扇形状面のそれぞれを規定する前記第１角度、前記第２角度および前記高さを、前記入力情報と前記位置姿勢検出装置の検出結果とに基づいて設定し、
前記設定操作を完了するためのオペレータの完了操作に応じた前記入力情報が前記入力装置から入力されると、前記旋回中心軸方向から見たときに、前記複数の扇形状面のうち前記旋回体の旋回方向に隣り合う２個の扇形状面の間の隙間を埋めるように、前記２個の扇形状面のうち高い位置に設定される前記扇形状面を補正して、前記侵入不可面を設定することを特徴とする作業機械。 2. The work machine according to claim 1 ,
the sector-shaped surface is a surface surrounded by a first radius from a central axis of rotation of the rotating body, a second radius from the central axis of rotation of the rotating body, and an arc between the first radius and the second radius, and is defined by a first angle from a reference line to the first radius, a second angle from the reference line to the second radius, and a height from a reference plane;
The control device includes:
setting the first angle, the second angle, and the height that define each of the plurality of sector-shaped surfaces based on the input information and a detection result of the position and orientation detection device;
when the input information corresponding to an operator's completion operation for completing the setting operation is input from the input device, the non-entry surface is set by correcting one of the plurality of fan-shaped surfaces that is set at a higher position so as to fill a gap between two fan-shaped surfaces that are adjacent to each other in the rotation direction of the rotating body when viewed from the direction of the central axis of the rotation.
前記位置姿勢検出装置は、
前記旋回体の旋回角度を検出する旋回角度センサと、
前記作業装置の姿勢情報を検出する作業姿勢センサと、を含み、
前記制御装置は、
前記作業姿勢センサで検出された前記作業装置の姿勢情報に基づいて、前記作業装置の特定の位置を演算し、
前記入力装置から第１入力情報が入力されると、前記旋回角度センサで検出された旋回角度に基づいて前記第１角度を設定し、
前記入力装置から第２入力情報が入力されると、前記旋回角度センサで検出された旋回角度に基づいて前記第２角度を設定し、
前記入力装置から第３入力情報が入力されると、前記基準面から前記作業装置の前記特定の位置までの距離を、前記基準面からの高さとして設定することを特徴とする作業機械。 3. The work machine according to claim 2 ,
The position and orientation detection device includes:
A rotation angle sensor that detects a rotation angle of the rotating body;
a working posture sensor for detecting posture information of the working device,
The control device includes:
Calculating a specific position of the working device based on the posture information of the working device detected by the working posture sensor;
When first input information is input from the input device, the first angle is set based on the turning angle detected by the turning angle sensor;
When second input information is input from the input device, the second angle is set based on the turning angle detected by the turning angle sensor;
A work machine characterized in that, when third input information is input from the input device, a distance from the reference plane to the specific position of the work implement is set as a height from the reference plane.
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