(57)【要約】【課題】アタッチメントを自律的に動作させたときにアタッチメントの所定部位が予め設定された軌道を正確に辿ることができるか否かを判断できるショベルを提供すること。【解決手段】本発明の実施形態に係るショベル１００は、下部走行体１と、下部走行体１に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、上部旋回体３に設けられたアタッチメントと、アタッチメントを動作させる複数のアクチュエータと、複数のアクチュエータを動作させてアタッチメントの所定部位を直線的な所定軌道に沿って移動させるように構成されたコントローラ３０と、を備えている。そして、コントローラ３０は、空中において所定部位を所定軌道に沿って移動させたときの所定部位の位置を算出し、且つ、所定部位の位置の推移を表示装置ＤＳに表示させる。【選択図】図１
2019183382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、
前記上部旋回体に設けられたアタッチメントと、
前記アタッチメントを動作させる複数のアクチュエータと、
複数の前記アクチュエータを動作させて前記アタッチメントの所定部位を直線的な所定軌道に沿って移動させるように構成された制御装置と、を備え、
前記制御装置は、空中において前記所定部位を前記所定軌道に沿って移動させたときの前記所定部位の位置を算出し、且つ、前記所定部位の位置の推移を表示させる、
ショベル。
【請求項２】
前記制御装置は、前記所定部位の位置の推移を波形で表示するように構成されている、
請求項１に記載のショベル。
【請求項３】
前記制御装置は、前記所定部位と前記所定軌道との間の距離が所定値を超えたか否かを判定するように構成されている、
請求項１又は２に記載のショベル。
【請求項４】
前記制御装置は、操作装置が生成するパイロット圧の推移を表示させる、
請求項１乃至３の何れかに記載のショベル。
【請求項５】
前記制御装置は、前記所定部位と前記所定軌道との間の距離が所定値を超えた場合に複数の前記アクチュエータの少なくとも１つの動きを調整する、
請求項１乃至４の何れかに記載のショベル。
【請求項６】
下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、前記上部旋回体に設けられたアタッチメントと、前記アタッチメントを動作させる複数のアクチュエータと、複数の前記アクチュエータを動作させて前記アタッチメントの所定部位を直線的な所定軌道に沿って移動させるように構成された制御装置と、を備えるショベルの管理装置であって、
前記制御装置が空中において前記所定部位を前記所定軌道に沿って移動させたときの前記所定部位の位置の推移を表示させる、
ショベルの管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ショベル及びショベルの管理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バケットを手動で開閉操作して所定の２地点のそれぞれにバケットの先端を合わせたときのバケット角度センサの２つの検出値に基づいてバケット角度の計測上の誤差を導き出すショベルが知られている（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１５０５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のショベルでは、アタッチメントを自律的に動作させたときにバケットの先端が予め設定された軌道を正確に辿ることができるか否かを判断できないおそれがある。
【０００５】
そこで、アタッチメントを自律的に動作させたときにアタッチメントの所定部位が予め設定された軌道を正確に辿ることができるか否かを判断できるショベルを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、前記上部旋回体に設けられたアタッチメントと、前記アタッチメントを動作させる複数のアクチュエータと、複数の前記アクチュエータを動作させて前記アタッチメントの所定部位を直線的な所定軌道に沿って移動させるように構成された制御装置と、を備え、前記制御装置は、空中において前記所定部位を前記所定軌道に沿って移動させたときの前記所定部位の位置を算出し、且つ、前記所定部位の位置の推移を表示させる。
【発明の効果】
【０００７】
上述の手段により、アタッチメントを自律的に動作させたときにアタッチメントの所定部位が予め設定された軌道を正確に辿ることができるか否かを判断できるショベルが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るショベルの側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るショベルの上面図である。
【図３】ショベルに搭載される基本システムの構成例を示す図である。
【図４】ショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す図である。
【図５】ショベルに搭載される油圧システムの一部を抜き出した図である。
【図６】コントローラの機能ブロック図である。
【図７】較正が行われているときのショベルの状態の一例を示す図である。
【図８】較正画面の表示例を示す図である。
【図９】較正画面の別の表示例を示す図である。
【図１０】較正が行われているときのショベルの状態の別の一例を示す図である。
【図１１】較正が行われているときのショベルの状態の更に別の一例を示す図である。
【図１２】ショベルを管理・支援する管理・支援システムの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
最初に、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る掘削機としてのショベル１００について説明する。図１はショベル１００の側面図であり、図２はショベル１００の上面図である。
【００１０】
本実施形態では、ショベル１００の下部走行体１は被駆動体としてのクローラ１Ｃを含む。クローラ１Ｃは、下部走行体１に搭載されている走行用油圧モータ２Ｍによって駆動される。但し、走行用油圧モータ２Ｍは、電動アクチュエータとしての走行用電動発電機であってもよい。具体的には、クローラ１Ｃは左クローラ１ＣＬ及び右クローラ１ＣＲを含む。左クローラ１ＣＬは左走行用油圧モータ２ＭＬによって駆動され、右クローラ１ＣＲは右走行用油圧モータ２ＭＲによって駆動される。下部走行体１は、クローラ１Ｃによって駆動されるため、被駆動体として機能する。
【００１１】
下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載されている。被駆動体としての旋回機構２は、上部旋回体３に搭載されている旋回用油圧モータ２Ａによって駆動される。但し、旋回用油圧モータ２Ａは、電動アクチュエータとしての旋回用電動発電機であってもよい。上部旋回体３は、旋回機構２によって駆動されるため、被駆動体として機能する。
【００１２】
上部旋回体３には被駆動体としてのブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端には被駆動体としてのアーム５が取り付けられ、アーム５の先端に被駆動体及びエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられている。ブーム４、アーム５及びバケット６は、アタッチメントの一例である掘削アタッチメントを構成する。ブーム４はブームシリンダ７で駆動され、アーム５はアームシリンダ８で駆動され、バケット６はバケットシリンダ９で駆動される。
【００１３】
ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられ、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられ、バケット６にはバケット角度センサＳ３が取り付けられている。
【００１４】
ブーム角度センサＳ１はブーム４の回動角度を検出する。本実施形態では、ブーム角度センサＳ１は加速度センサであり、上部旋回体３に対するブーム４の回動角度であるブーム角度を検出できる。ブーム角度は、例えば、ブーム４を最も下げたときに最小角度となり、ブーム４を上げるにつれて大きくなる。
【００１５】
アーム角度センサＳ２はアーム５の回動角度を検出する。本実施形態では、アーム角度センサＳ２は加速度センサであり、ブーム４に対するアーム５の回動角度であるアーム角度を検出できる。アーム角度は、例えば、アーム５を最も閉じたときに最小角度となり、アーム５を開くにつれて大きくなる。
【００１６】
バケット角度センサＳ３はバケット６の回動角度を検出する。本実施形態では、バケット角度センサＳ３は加速度センサであり、アーム５に対するバケット６の回動角度であるバケット角度を検出できる。バケット角度は、例えば、バケット６を最も閉じたときに最小角度となり、バケット６を開くにつれて大きくなる。
【００１７】
ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３はそれぞれ、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ、連結ピン回りの回動角度を検出するロータリエンコーダ、ジャイロセンサ、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせ等であってもよい。
【００１８】
上部旋回体３には、運転室としてのキャビン１０が設けられ、且つ、エンジン１１等の動力源が搭載されている。また、上部旋回体３には、コントローラ３０、物体検知装置７０、撮像装置８０、向き検出装置８５、機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５等が取り付けられている。キャビン１０の内部には、操作装置２６等が設けられている。なお、本書では、便宜上、上部旋回体３における、ブーム４が取り付けられている側を前方とし、カウンタウェイトが取り付けられている側を後方とする。
【００１９】
コントローラ３０は、ショベル１００を制御するための制御装置である。本実施形態では、コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータで構成されている。そして、コントローラ３０は、各機能要素に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードし、対応する処理をＣＰＵに実行させる。
【００２０】
物体検知装置７０は、ショベル１００の周囲に存在する物体を検知するように構成されている。また、物体検知装置７０は、物体検知装置７０又はショベル１００から認識された物体までの距離を算出するように構成されていてもよい。物体は、例えば、人、動物、車両、建設機械、建造物、穴等を含む。物体検知装置７０は、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、ステレオカメラ、ＬＩＤＡＲ、距離画像センサ、赤外線センサ等を含む。本実施形態では、物体検知装置７０は、キャビン１０の上面前端に取り付けられた前方センサ７０Ｆ、上部旋回体３の上面後端に取り付けられた後方センサ７０Ｂ、上部旋回体３の上面左端に取り付けられた左方センサ７０Ｌ、及び、上部旋回体３の上面右端に取り付けられた右方センサ７０Ｒを含む。
【００２１】
物体検知装置７０は、ショベル１００の周囲に設定された所定領域内の所定物体を検知するように構成されていてもよい。例えば、人と人以外の物体とを区別できるように構成されていてもよい。
【００２２】
撮像装置８０は、ショベル１００の周囲を撮像するように構成されている。本実施形態では、撮像装置８０は、上部旋回体３の上面後端に取り付けられた後方カメラ８０Ｂ、上部旋回体３の上面左端に取り付けられた左方カメラ８０Ｌ、及び、上部旋回体３の上面右端に取り付けられた右方カメラ８０Ｒを含む。前方カメラを含んでいてもよい。
【００２３】
後方カメラ８０Ｂは後方センサ７０Ｂに隣接して配置され、左方カメラ８０Ｌは左方センサ７０Ｌに隣接して配置され、且つ、右方カメラ８０Ｒは右方センサ７０Ｒに隣接して配置されている。前方カメラは、前方センサ７０Ｆに隣接して配置されていてもよい。
【００２４】
撮像装置８０が撮像した画像は、キャビン１０内に設置されている表示装置ＤＳに表示される。撮像装置８０は、俯瞰画像等の視点変換画像を表示装置ＤＳに表示できるように構成されていてもよい。俯瞰画像は、例えば、後方カメラ８０Ｂ、左方カメラ８０Ｌ及び右方カメラ８０Ｒのそれぞれが出力する画像を合成して生成される。
【００２５】
撮像装置８０は、物体検知装置として機能してもよい。この場合、物体検知装置７０は省略されてもよい。
【００２６】
この構成により、ショベル１００は、物体検知装置７０が検知した物体の画像を表示装置ＤＳに表示できる。そのため、ショベル１００の操作者は、被駆動体の動作が制限或いは禁止された場合、表示装置ＤＳに表示されている画像を見ることで、その原因となった物体が何であるかをすぐに確認できる。
【００２７】
向き検出装置８５は、上部旋回体３の向きと下部走行体１の向きとの相対的な関係に関する情報（以下、「向きに関する情報」とする。）を検出するように構成されている。例えば、向き検出装置８５は、下部走行体１に取り付けられた地磁気センサと上部旋回体３に取り付けられた地磁気センサの組み合わせで構成されていてもよい。或いは、向き検出装置８５は、下部走行体１に取り付けられたＧＮＳＳ受信機と上部旋回体３に取り付けられたＧＮＳＳ受信機の組み合わせで構成されていてもよい。旋回用電動発電機で上部旋回体３が旋回駆動される構成では、向き検出装置８５は、レゾルバで構成されていてもよい。向き検出装置８５は、例えば、下部走行体１と上部旋回体３との間の相対回転を実現する旋回機構２に関連して設けられるセンタージョイントに配置されていてもよい。
【００２８】
機体傾斜センサＳ４は、所定の平面に対するショベル１００の傾斜を検出する。本実施形態では、機体傾斜センサＳ４は、水平面に関する上部旋回体３の前後軸の傾斜角及び左右軸の傾斜角を検出する加速度センサである。加速度センサとジャイロセンサの組み合わせで構成されていてもよい。上部旋回体３の前後軸及び左右軸は、例えば、互いに直交してショベル１００の旋回軸上の一点であるショベル中心点を通る。
【００２９】
旋回角速度センサＳ５は、上部旋回体３の旋回角速度を検出する。本実施形態では、ジャイロセンサである。レゾルバ、ロータリエンコーダ等であってもよい。旋回角速度センサＳ５は、旋回速度を検出してもよい。旋回速度は、旋回角速度から算出されてもよい。
【００３０】
以下では、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４及び旋回角速度センサＳ５の任意の組み合わせは、集合的に姿勢センサとも称される。
【００３１】
次に、図３を参照し、ショベル１００に搭載される基本システムについて説明する。図３は、ショベル１００に搭載される基本システムの構成例を示す。図３において、機械的動力伝達ラインは二重線、作動油ラインは太実線、パイロットラインは破線、電力ラインは細実線、電気制御ラインは一点鎖線でそれぞれ示されている。
【００３２】
基本システムは、主に、エンジン１１、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、操作圧センサ２９、コントローラ３０、警報装置４９、制御弁６０、物体検知装置７０、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ７４）、エンジン回転数調整ダイヤル７５及び撮像装置８０等を含む。
【００３３】
エンジン１１は、負荷の増減にかかわらずエンジン回転数を一定に維持するアイソクロナス制御を採用したディーゼルエンジンである。エンジン１１における燃料噴射量、燃料噴射タイミング、ブースト圧等は、ＥＣＵ７４により制御される。エンジン１１は油圧ポンプとしてのメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５のそれぞれに接続されている。メインポンプ１４は作動油ラインを介してコントロールバルブ１７に接続されている。
【００３４】
コントロールバルブ１７は、ショベル１００の油圧系の制御を行う油圧制御装置である。コントロールバルブ１７は、左走行用油圧モータ２ＭＬ、右走行用油圧モータ２ＭＲ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、旋回用油圧モータ２Ａ等の油圧アクチュエータに接続されている。具体的には、コントロールバルブ１７は、各油圧アクチュエータに対応する複数のスプール弁を含む。各スプール弁は、ＰＣポートの開口面積及びＣＴポートの開口面積を増減できるように、パイロット圧に応じて変位可能に構成されている。ＰＣポートは、メインポンプ１４と油圧アクチュエータとを連通させるポートである。ＣＴポートは、油圧アクチュエータと作動油タンクとを連通させるポートである。
【００３５】
操作装置２６は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。アクチュエータは、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの少なくとも一方を含む。本実施形態では、操作装置２６は、油圧式操作装置であり、パイロットラインを介して、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、コントロールバルブ１７内の対応するスプール弁のパイロットポートに供給する。パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力（パイロット圧）は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量に応じた圧力である。操作装置２６は、例えば、左操作レバー、右操作レバー及び走行操作装置を含む。走行操作装置は、例えば、走行レバー及び走行ペダルを含む。操作装置２６は、電気式操作装置であってもよい。
【００３６】
吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出する。本実施形態では、吐出圧センサ２８は、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【００３７】
操作圧センサ２９は、操作者による操作装置２６の操作の内容を検出する。本実施形態では、操作圧センサ２９は、アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量を圧力（操作圧）の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作装置２６の操作内容は、操作圧センサ以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。
【００３８】
警報装置４９は、ショベル１００の作業に携わる人の注意を喚起できるように構成されている。警報装置４９は、例えば、室内警報装置及び室外警報装置の組み合わせで構成されていてもよい。室内警報装置は、キャビン１０内にいるショベル１００の操作者の注意を喚起できるように構成されている。室内警報装置は、例えば、キャビン１０内に設けられた音声出力装置、振動発生装置及び発光装置の少なくとも１つを含む。室内警報装置は、表示装置ＤＳであってもよい。室外警報装置は、ショベル１００の周囲で作業する作業者の注意を喚起できるように構成されている。室外警報装置は、例えば、キャビン１０の外に設けられた音声出力装置及び発光装置の少なくとも１つを含む。室外警報装置としての音声出力装置は、例えば、上部旋回体３の底面に取り付けられている走行アラーム装置であってもよい。室外警報装置は、上部旋回体３上に設けられる発光装置であってもよい。但し、室外警報装置は省略されてもよい。警報装置４９は、例えば、物体検知装置７０が物体を検知した場合に、ショベル１００の作業に携わる人にその旨を報知してもよい。
【００３９】
制御弁６０は、操作装置２６の有効状態と無効状態とを切り換えできるように構成されている。操作装置２６の有効状態は、操作者が操作装置２６を用いて油圧アクチュエータを操作できる状態である。操作装置２６の無効状態は、操作者が操作装置２６を用いて油圧アクチュエータを操作できない状態である。本実施形態では、制御弁６０は、コントローラ３０からの指令に応じて動作するように構成されているゲートロック弁である。具体的には、制御弁６０は、パイロットポンプ１５と操作装置２６とを繋ぐパイロットラインに配置され、コントローラ３０からの指令に応じてパイロットラインの遮断・連通を切り換えできるように構成されている。操作装置２６は、例えば、不図示のゲートロックレバーが引き上げられてゲートロック弁が開かれたときに有効状態となり、ゲートロックレバーが押し下げられてゲートロック弁が閉じられたときに無効状態となる。
【００４０】
ＥＣＵ７４は、冷却水温等、エンジン１１の状態に関するデータをコントローラ３０に向けて出力する。メインポンプ１４のレギュレータ１３は、斜板傾転角に関するデータをコントローラ３０に向けて出力する。吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧に関するデータをコントローラ３０に向けて出力する。作動油タンクとメインポンプ１４との間の管路に設けられた油温センサ１４ｃは、その管路を流れる作動油の温度に関するデータをコントローラ３０に向けて出力する。操作圧センサ２９は、操作装置２６が操作されたときに生成されるパイロット圧に関するデータをコントローラ３０に向けて出力する。コントローラ３０は一時記憶部（メモリ）にこれらのデータを蓄積しておき、必要なときに表示装置ＤＳに向けて出力できる。
【００４１】
エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジン１１の回転数を調整するためのダイヤルである。エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジン回転数の設定状態に関するデータをコントローラ３０に向けて出力する。エンジン回転数調整ダイヤル７５は、ＳＰモード、Ｈモード、Ａモード及びアイドリングモードの４段階でエンジン回転数を切り換えできるように構成されている。ＳＰモードは、作業量を優先したい場合に選択される回転数モードであり、最も高いエンジン回転数を利用する。Ｈモードは、作業量と燃費を両立させたい場合に選択される回転数モードであり、二番目に高いエンジン回転数を利用する。Ａモードは、燃費を優先させながら低騒音でショベル１００を稼働させたい場合に選択される回転数モードであり、三番目に高いエンジン回転数を利用する。アイドリングモードは、エンジン１１をアイドリング状態にしたい場合に選択される回転数モードであり、最も低いエンジン回転数を利用する。エンジン１１は、エンジン回転数調整ダイヤル７５で設定された回転数モードに対応するエンジン回転数で一定となるように制御される。
【００４２】
表示装置ＤＳは、制御部ＤＳａ、画像表示部ＤＳ１、及び、入力部としてのスイッチパネルＤＳ２を有する。制御部ＤＳａは、画像表示部ＤＳ１に表示される画像を制御できるように構成されている。本実施形態では、制御部ＤＳａは、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータで構成されている。この場合、制御部ＤＳａは、各機能要素に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードし、対応する処理をＣＰＵに実行させる。但し、各機能要素は、ハードウェアで構成されていてもよく、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせで構成されていてもよい。また、画像表示部ＤＳ１に表示される画像は、コントローラ３０又は撮像装置８０によって制御されてもよい。
【００４３】
スイッチパネルＤＳ２は、ハードウェアスイッチを含むパネルである。スイッチパネルＤＳ２は、タッチパネルであってもよい。表示装置ＤＳは、蓄電池ＢＴから電力の供給を受けて動作する。蓄電池ＢＴは、例えば、オルタネータ１１ａで発電した電気で充電される。蓄電池ＢＴの電力は、コントローラ３０等に供給されてもよい。エンジン１１のスタータ１１ｂは、例えば、蓄電池ＢＴからの電力で駆動され、エンジン１１を始動する。
【００４４】
レバーボタンＬＢは、操作装置２６に設けられたボタンである。本実施形態では、レバーボタンＬＢは、操作装置２６としての操作レバーの先端に設けられたボタンである。ショベル１００の操作者は、操作レバーを操作しながらレバーボタンＬＢを操作できる。操作者は、例えば、操作レバーを手で握った状態でレバーボタンＬＢを親指で押すことができる。
【００４５】
次に、図４を参照し、ショベル１００に搭載される油圧システムの構成例について説明する。図４は、ショベル１００に搭載される油圧システムの構成例を示す図である。図４は、機械的動力伝達系、作動油ライン、パイロットライン及び電気制御系を、それぞれ二重線、実線、破線及び点線で示している。
【００４６】
ショベル１００の油圧システムは、主に、エンジン１１、レギュレータ１３、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、吐出圧センサ２８、操作圧センサ２９、コントローラ３０、制御弁６０等を含む。
【００４７】
図４において、油圧システムは、エンジン１１によって駆動されるメインポンプ１４から、センターバイパス管路４０又はパラレル管路４２を経て作動油タンクまで作動油を循環させている。
【００４８】
エンジン１１は、ショベル１００の駆動源である。本実施形態では、エンジン１１は、例えば、所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５のそれぞれの入力軸に連結されている。
【００４９】
メインポンプ１４は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給する。本実施形態では、メインポンプ１４は、斜板式可変容量型油圧ポンプである。
【００５０】
レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御する。本実施形態では、レギュレータ１３は、コントローラ３０からの制御指令に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調節することによってメインポンプ１４の吐出量を制御する。
【００５１】
パイロットポンプ１５は、パイロットラインを介して操作装置２６を含む油圧制御機器に作動油を供給する。本実施形態では、パイロットポンプ１５は、固定容量型油圧ポンプである。
【００５２】
コントロールバルブ１７は、ショベル１００における油圧システムを制御する油圧制御装置である。本実施形態では、コントロールバルブ１７は、制御弁１７１〜１７６を含む。制御弁１７５は制御弁１７５Ｌ及び制御弁１７５Ｒを含み、制御弁１７６は制御弁１７６Ｌ及び制御弁１７５６を含む。コントロールバルブ１７は、制御弁１７１〜１７６を通じ、メインポンプ１４が吐出する作動油を１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できる。制御弁１７１〜１７６は、メインポンプ１４から油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び、油圧アクチュエータから作動油タンクに流れる作動油の流量を制御する。油圧アクチュエータは、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、左走行用油圧モータ２ＭＬ、右走行用油圧モータ２ＭＲ及び旋回用油圧モータ２Ａを含む。
【００５３】
メインポンプ１４は、左メインポンプ１４Ｌ及び右メインポンプ１４Ｒを含む。そして、左メインポンプ１４Ｌは、左センターバイパス管路４０Ｌ又は左パラレル管路４２Ｌを経て作動油タンクまで作動油を循環させ、右メインポンプ１４Ｒは、右センターバイパス管路４０Ｒ又は右パラレル管路４２Ｒを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。
【００５４】
左センターバイパス管路４０Ｌは、コントロールバルブ１７内に配置された制御弁１７１、１７３、１７５Ｌ及び１７６Ｌを通る作動油ラインである。右センターバイパス管路４０Ｒは、コントロールバルブ１７内に配置された制御弁１７２、１７４、１７５Ｒ及び１７６Ｒを通る作動油ラインである。
【００５５】
制御弁１７１は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を左走行用油圧モータ２ＭＬへ供給し、且つ、左走行用油圧モータ２ＭＬが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００５６】
制御弁１７２は、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油を右走行用油圧モータ２ＭＲへ供給し、且つ、右走行用油圧モータ２ＭＲが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００５７】
制御弁１７３は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を旋回用油圧モータ２Ａへ供給し、且つ、旋回用油圧モータ２Ａが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００５８】
制御弁１７４は、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をバケットシリンダ９へ供給し、且つ、バケットシリンダ９内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００５９】
制御弁１７５Ｌは、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。制御弁１７５Ｒは、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給し、且つ、ブームシリンダ７内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００６０】
制御弁１７６Ｌは、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００６１】
制御弁１７６Ｒは、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００６２】
左パラレル管路４２Ｌは、左センターバイパス管路４０Ｌに並行する作動油ラインである。左パラレル管路４２Ｌは、制御弁１７１、１７３、１７５Ｌの何れかによって左センターバイパス管路４０Ｌを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。右パラレル管路４２Ｒは、右センターバイパス管路４０Ｒに並行する作動油ラインである。右パラレル管路４２Ｒは、制御弁１７２、１７４、１７５Ｒの何れかによって右センターバイパス管路４０Ｒを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。
【００６３】
レギュレータ１３は、左レギュレータ１３Ｌ及び右レギュレータ１３Ｒを含む。左レギュレータ１３Ｌは、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することによって、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を制御する。具体的には、左レギュレータ１３Ｌは、例えば、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧の増大に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節して吐出量を減少させる。右レギュレータ１３Ｒについても同様である。吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ１４の吸収馬力がエンジン１１の出力馬力を超えないようにするためである。
【００６４】
操作装置２６は、左操作レバー２６Ｌ、右操作レバー２６Ｒ及び走行レバー２６Ｄを含む。走行レバー２６Ｄは、左走行レバー２６ＤＬ及び右走行レバー２６ＤＲを含む。
【００６５】
左操作レバー２６Ｌは、旋回操作とアーム５の操作に用いられる。左操作レバー２６Ｌは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７６のパイロットポートに導入させる。また、左右方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７３のパイロットポートに導入させる。
【００６６】
具体的には、左操作レバー２６Ｌは、アーム閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７６Ｌの右パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｒの左パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー２６Ｌは、アーム開き方向に操作された場合には、制御弁１７６Ｌの左パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｒの右パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー２６Ｌは、左旋回方向に操作された場合に、制御弁１７３の左パイロットポートに作動油を導入させ、右旋回方向に操作された場合に、制御弁１７３の右パイロットポートに作動油を導入させる。
【００６７】
右操作レバー２６Ｒは、ブーム４の操作とバケット６の操作に用いられる。右操作レバー２６Ｒは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７５のパイロットポートに導入させる。また、左右方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７４のパイロットポートに導入させる。
【００６８】
具体的には、右操作レバー２６Ｒは、ブーム下げ方向に操作された場合に、制御弁１７５Ｒの左パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー２６Ｒは、ブーム上げ方向に操作された場合には、制御弁１７５Ｌの右パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７５Ｒの左パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー２６Ｒは、バケット閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７４の右パイロットポートに作動油を導入させ、バケット開き方向に操作された場合に、制御弁１７４の左パイロットポートに作動油を導入させる。
【００６９】
走行レバー２６Ｄは、クローラ１Ｃの操作に用いられる。具体的には、左走行レバー２６ＤＬは、左クローラ１ＣＬの操作に用いられる。左走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。左走行レバー２６ＤＬは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７１のパイロットポートに導入させる。右走行レバー２６ＤＲは、右クローラ１ＣＲの操作に用いられる。右走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。右走行レバー２６ＤＲは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７２のパイロットポートに導入させる。
【００７０】
吐出圧センサ２８は、吐出圧センサ２８Ｌ及び吐出圧センサ２８Ｒを含む。吐出圧センサ２８Ｌは、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。吐出圧センサ２８Ｒについても同様である。
【００７１】
操作圧センサ２９は、操作圧センサ２９ＬＡ、２９ＬＢ、２９ＲＡ、２９ＲＢ、２９ＤＬ、２９ＤＲを含む。操作圧センサ２９ＬＡは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作内容は、例えば、レバー操作方向、レバー操作量（レバー操作角度）等である。
【００７２】
同様に、操作圧センサ２９ＬＢは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＲＡは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＲＢは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＤＬは、操作者による左走行レバー２６ＤＬに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＤＲは、操作者による右走行レバー２６ＤＲに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【００７３】
コントローラ３０は、操作圧センサ２９の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。
【００７４】
ここで、絞り１８と制御圧センサ１９を用いたネガティブコントロール制御について説明する。絞り１８は左絞り１８Ｌ及び右絞り１８Ｒを含み、制御圧センサ１９は左制御圧センサ１９Ｌ及び右制御圧センサ１９Ｒを含む。
【００７５】
左センターバイパス管路４０Ｌには、最も下流にある制御弁１７６Ｌと作動油タンクとの間に左絞り１８Ｌが配置されている。そのため、左メインポンプ１４Ｌが吐出した作動油の流れは、左絞り１８Ｌで制限される。そして、左絞り１８Ｌは、左レギュレータ１３Ｌを制御するための制御圧を発生させる。左制御圧センサ１９Ｌは、この制御圧を検出するためのセンサであり、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。コントローラ３０は、この制御圧に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することによって、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を制御する。コントローラ３０は、この制御圧が大きいほど左メインポンプ１４Ｌの吐出量を減少させ、この制御圧が小さいほど左メインポンプ１４Ｌの吐出量を増大させる。右メインポンプ１４Ｒの吐出量も同様に制御される。
【００７６】
具体的には、図４で示されるようにショベル１００における油圧アクチュエータが何れも操作されていない待機状態の場合、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、左センターバイパス管路４０Ｌを通って左絞り１８Ｌに至る。そして、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油の流れは、左絞り１８Ｌの上流で発生する制御圧を増大させる。その結果、コントローラ３０は、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油が左センターバイパス管路４０Ｌを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制する。一方、何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油の流れは、左絞り１８Ｌに至る量を減少或いは消失させ、左絞り１８Ｌの上流で発生する制御圧を低下させる。その結果、コントローラ３０は、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な作動油を循環させ、操作対象の油圧アクチュエータの駆動を確かなものとする。なお、コントローラ３０は、右メインポンプ１４Ｒの吐出量も同様に制御する。
【００７７】
上述のような構成により、図４の油圧システムは、待機状態においては、メインポンプ１４における無駄なエネルギ消費を抑制できる。無駄なエネルギ消費は、メインポンプ１４が吐出する作動油がセンターバイパス管路４０で発生させるポンピングロスを含む。また、図４の油圧システムは、油圧アクチュエータを作動させる場合には、メインポンプ１４から必要十分な作動油を作動対象の油圧アクチュエータに確実に供給できる。
【００７８】
制御弁６０は、操作装置２６の有効状態と無効状態とを切り換えるように構成されている。本実施形態では、制御弁６０は、スプール式電磁弁であり、コントローラ３０からの電流指令に応じて動作するように構成されている。操作装置２６の有効状態は、操作者が操作装置２６を操作することで関連する被駆動体を動かすことができる状態であり、操作装置２６の無効状態は、操作者が操作装置２６を操作しても関連する被駆動体を動かすことができない状態である。
【００７９】
本実施形態では、制御弁６０は、パイロットポンプ１５と操作装置２６とを繋ぐパイロットラインＣＤ１の連通状態と遮断状態とを切り換え可能な電磁弁である。具体的には、制御弁６０は、コントローラ３０からの指令に応じてパイロットラインＣＤ１の連通状態と遮断状態とを切り換えるように構成されている。より具体的には、制御弁６０は、第１弁位置になったときにパイロットラインＣＤ１を連通状態とし、第２弁位置になったときにパイロットラインＣＤ１を遮断状態とする。図４は、制御弁６０が第１弁位置となっていること、及び、パイロットラインＣＤ１が連通状態となっていることを示している。
【００８０】
制御弁６０は、不図示のゲートロックレバーに連動するように構成されていてもよい。具体的には、ゲートロックレバーが押し下げられたときにパイロットラインＣＤ１を遮断状態にし、ゲートロックレバーが引き上げられたときにパイロットラインＣＤ１を連通状態にするように構成されていてもよい。また、制御弁６０は、複数の操作装置２６のそれぞれの有効状態と無効状態とを別々に切り換えできるように構成されていてもよい。
【００８１】
上述の油圧システムを利用し、コントローラ３０は、必要に応じてショベル１００の駆動部の制動を自動的に実行できるように構成されていてもよい。駆動部の制動を自動的に実行することは、例えば、その駆動部に関する操作装置２６が操作されている場合であっても、その駆動部の動きを強制的に減速させ或いは停止させることを含んでいてもよい。
【００８２】
コントローラ３０は、例えば、物体検知装置７０が物体を検知した場合に、駆動部の制動を自動的に実行できるように構成されていてもよい。この場合、駆動部は、例えば、旋回用油圧モータ２Ａ及び走行用油圧モータ２Ｍの少なくとも１つを含んでいてもよい。駆動部の制動は、例えば、操作装置２６が操作されている状態で、制御弁６０によってパイロットラインＣＤ１を連通状態から遮断状態に切り換えることで実現される。操作されている状態の操作装置２６に対応する制御弁が中立弁位置に戻るためである。なお、駆動部の制動は、駆動部の動作速度を低下させること、及び、駆動部の動きを停止させることの少なくとも１つを含んでいてもよい。
【００８３】
コントローラ３０は、駆動部の制動を実行している場合に、所定の条件が満たされたときに、駆動部の制動を解除できるように構成されていてもよい。
【００８４】
「駆動部の制動を実行している場合」は、例えば、駆動部の動作速度を低下させている場合、駆動部の動きを停止させた場合、及び、駆動部の停止を維持している場合を含んでいてもよい。具体的には、「駆動部の制動を実行している場合」は、制御弁６０が第１弁位置と第２弁位置の間に位置している場合、及び、制御弁６０が第２弁位置に位置している場合を含んでいてもよい。但し、駆動部の動作速度を低下させている場合、すなわち、制御弁６０が第１弁位置と第２弁位置の間に位置している場合は除かれてもよい。
【００８５】
「所定の条件が満たされたとき」は、例えば、操作者が操作継続の意思を有すると判定したときであってもよい。コントローラ３０は、例えば、走行レバー２６Ｄが後進方向に操作されているときに走行用油圧モータ２Ｍを制動させたケースでは、走行レバー２６Ｄが後進方向に再操作されたときに、操作者が操作継続の意思を有すると判定してもよい。この場合、「再操作」は、走行レバー２６Ｄを中立位置に戻した後で再び後進方向に操作することであってもよく、中立位置を超えて走行レバー２６Ｄを前進方向に操作した後で再び後進方向に操作することであってもよく、走行レバー２６Ｄを中立位置の方向に操作した後で再び後進方向に操作することであってもよい。
【００８６】
この場合、コントローラ３０は、操作圧センサ２９の出力に基づいて操作装置２６の再操作が行われたか否かを判定してもよい。或いは、コントローラ３０は、キャビン１０内の操作者を撮像する室内撮像装置等の操作圧センサ２９以外の他の装置の出力に基づいて操作装置２６の再操作が行われたか否かを判定してもよい。
【００８７】
或いは、コントローラ３０は、制動の対象となった駆動部に関する操作装置２６が所定の操作方法で操作されたときに、操作者が操作継続の意思を有すると判定してもよい。コントローラ３０は、例えば、左操作レバー２６Ｌが右旋回方向に操作されているときに旋回用油圧モータ２Ａを制動させたケースでは、左操作レバー２６Ｌを左右に２往復操作されたときに、操作者が操作継続の意思を有すると判定してもよい。具体的には、左旋回方向、右旋回方向、左旋回方向及び右旋回方向の順で左操作レバー２６Ｌが操作されたときに、左操作レバー２６Ｌが所定の操作方法で操作されたとして、操作者が操作継続の意思を有すると判定してもよい。
【００８８】
或いは、コントローラ３０は、制動の対象となった駆動部に関する操作装置２６に設けられているレバーボタンＬＢが押された状態でその操作装置２６が再操作されたときに、操作者が操作継続の意思を有すると判定してもよい。コントローラ３０は、例えば、右操作レバー２６Ｒがブーム下げ方向に操作されているときにブームシリンダ７を制動させたケースでは、右操作レバー２６Ｒに設けられたレバーボタンＬＢが押された状態で右操作レバー２６Ｒがブーム下げ方向に再操作されたときに、操作者が操作継続の意思を有すると判定してもよい。
【００８９】
次に、図５を参照し、コントローラ３０がマシンコントロール機能によってアクチュエータを動作させるための構成について説明する。図５は、油圧システムの一部を抜き出した図であり、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）を含む。具体的には、図５（Ａ）は、アームシリンダ８の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図であり、図５（Ｂ）は、ブームシリンダ７の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。また、図５（Ｃ）は、バケットシリンダ９の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図であり、図５（Ｄ）は、旋回用油圧モータ２Ａの操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。
【００９０】
図５に示すように、油圧システムは、比例弁３１及びシャトル弁３２を含む。比例弁３１は、比例弁３１ＡＬ〜３１ＤＬ及び３１ＡＲ〜３１ＤＲを含み、シャトル弁３２は、シャトル弁３２ＡＬ〜３２ＤＬ及び３２ＡＲ〜３２ＤＲを含む。
【００９１】
比例弁３１は、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁３１は、パイロットポンプ１５とシャトル弁３２とを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁３１は、コントローラ３０が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ３０は、操作者による操作装置２６の操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１及びシャトル弁３２を介し、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。
【００９２】
シャトル弁３２は、２つの入口ポートと１つの出口ポートを有する。２つの入口ポートのうちの１つは操作装置２６に接続され、他方は比例弁３１に接続されている。出口ポートは、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに接続されている。そのため、シャトル弁３２は、操作装置２６が生成するパイロット圧と比例弁３１が生成するパイロット圧のうちの高い方を、対応する制御弁のパイロットポートに作用させることができる。
【００９３】
この構成により、コントローラ３０は、特定の操作装置２６に対する操作が行われていない場合であっても、その特定の操作装置２６に対応する油圧アクチュエータを動作させることができる。
【００９４】
例えば、図５（Ａ）に示すように、左操作レバー２６Ｌは、アーム５を操作するために用いられる。具体的には、左操作レバー２６Ｌは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７６のパイロットポートに作用させる。より具体的には、左操作レバー２６Ｌは、アーム閉じ方向（後方向）に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７６Ｌの右側パイロットポートと制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー２６Ｌは、アーム開き方向（前方向）に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７６Ｌの左側パイロットポートと制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに作用させる。
【００９５】
左操作レバー２６ＬにはスイッチＮＳが設けられている。本実施形態では、スイッチＮＳは、左操作レバー２６Ｌの先端に設けられた押しボタンスイッチである。操作者は、スイッチＮＳを押しながら左操作レバー２６Ｌを操作できる。スイッチＮＳは、右操作レバー２６Ｒに設けられていてもよく、キャビン１０内の他の位置に設けられていてもよい。
【００９６】
操作圧センサ２９ＬＡは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【００９７】
比例弁３１ＡＬは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＡＬ及びシャトル弁３２ＡＬを介して制御弁１７６Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＡＲは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＡＲ及びシャトル弁３２ＡＲを介して制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＡＬ、３１ＡＲは、制御弁１７６Ｌ、１７６Ｒを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
【００９８】
この構成により、コントローラ３０は、操作者によるアーム閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＡＬ及びシャトル弁３２ＡＬを介し、制御弁１７６Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、アーム５を閉じることができる。また、コントローラ３０は、操作者によるアーム開き操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＡＲ及びシャトル弁３２ＡＲを介し、制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、アーム５を開くことができる。
【００９９】
また、図５（Ｂ）に示すように、右操作レバー２６Ｒは、ブーム４を操作するために用いられる。具体的には、右操作レバー２６Ｒは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７５のパイロットポートに作用させる。より具体的には、右操作レバー２６Ｒは、ブーム上げ方向（後方向）に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｌの右側パイロットポートと制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー２６Ｒは、ブーム下げ方向（前方向）に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに作用させる。
【０１００】
操作圧センサ２９ＲＡは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【０１０１】
比例弁３１ＢＬは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＢＬ及びシャトル弁３２ＢＬを介して制御弁１７５Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＢＲは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＢＲ及びシャトル弁３２ＢＲを介して制御弁１７５Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＢＬ、３１ＢＲは、制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
【０１０２】
この構成により、コントローラ３０は、操作者によるブーム上げ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＢＬ及びシャトル弁３２ＢＬを介し、制御弁１７５Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、ブーム４を上げることができる。また、コントローラ３０は、操作者によるブーム下げ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＢＲ及びシャトル弁３２ＢＲを介し、制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、ブーム４を下げることができる。
【０１０３】
また、図５（Ｃ）に示すように、右操作レバー２６Ｒは、バケット６を操作するためにも用いられる。具体的には、右操作レバー２６Ｒは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、左右方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７４のパイロットポートに作用させる。より具体的には、右操作レバー２６Ｒは、バケット閉じ方向（左方向）に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７４の左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー２６Ｒは、バケット開き方向（右方向）に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７４の右側パイロットポートに作用させる。
【０１０４】
操作圧センサ２９ＲＢは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【０１０５】
比例弁３１ＣＬは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＣＬ及びシャトル弁３２ＣＬを介して制御弁１７４の左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＣＲは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＣＲ及びシャトル弁３２ＣＲを介して制御弁１７４の右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＣＬ、３１ＣＲは、制御弁１７４を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
【０１０６】
この構成により、コントローラ３０は、操作者によるバケット閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＣＬ及びシャトル弁３２ＣＬを介し、制御弁１７４の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、バケット６を閉じることができる。また、コントローラ３０は、操作者によるバケット開き操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＣＲ及びシャトル弁３２ＣＲを介し、制御弁１７４の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、バケット６を開くことができる。
【０１０７】
また、図５（Ｄ）に示すように、左操作レバー２６Ｌは、旋回機構２を操作するためにも用いられる。具体的には、左操作レバー２６Ｌは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、左右方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７３のパイロットポートに作用させる。より具体的には、左操作レバー２６Ｌは、左旋回方向（左方向）に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７３の左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー２６Ｌは、右旋回方向（右方向）に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７３の右側パイロットポートに作用させる。
【０１０８】
操作圧センサ２９ＬＢは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【０１０９】
比例弁３１ＤＬは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＤＬ及びシャトル弁３２ＤＬを介して制御弁１７３の左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＤＲは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＤＲ及びシャトル弁３２ＤＲを介して制御弁１７３の右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＤＬ、３１ＤＲは、制御弁１７３を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
【０１１０】
この構成により、コントローラ３０は、操作者による左旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＤＬ及びシャトル弁３２ＤＬを介し、制御弁１７３の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、旋回機構２を左旋回させることができる。また、コントローラ３０は、操作者による右旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＤＲ及びシャトル弁３２ＤＲを介し、制御弁１７３の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、旋回機構２を右旋回させることができる。
【０１１１】
ショベル１００は、下部走行体１を自動的に前進・後進させる構成を備えていてもよい。この場合、左走行用油圧モータ２ＭＬの操作に関する油圧システム部分、及び、右走行用油圧モータ２ＭＲの操作に関する油圧システム部分は、ブームシリンダ７の操作に関する油圧システム部分等と同じように構成されてもよい。
【０１１２】
次に、図６を参照し、コントローラ３０の機能について説明する。図６は、コントローラ３０の機能ブロック図である。図６の例では、コントローラ３０は、姿勢検出装置、操作装置２６、物体検知装置７０、撮像装置８０及びスイッチＮＳ等の少なくとも１つが出力する信号を受け、様々な演算を実行し、比例弁３１、表示装置ＤＳ及び音声出力装置Ｄ２等の少なくとも１つに制御指令を出力できるように構成されている。姿勢検出装置は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４及び旋回角速度センサＳ５を含む。コントローラ３０は、位置算出部３０Ａ、軌道取得部３０Ｂ、自律制御部３０Ｃ及び較正部３０Ｄを機能要素として有する。各機能要素は、ハードウェアで構成されていてもよく、ソフトウェアで構成されていてもよい。
【０１１３】
位置算出部３０Ａは、測位対象の位置を算出するように構成されている。本実施形態では、位置算出部３０Ａは、アタッチメントの所定部位の基準座標系における座標点を算出する。所定部位は、例えば、バケット６の爪先である。基準座標系の原点は、例えば、旋回軸とショベル１００の接地面との交点である。位置算出部３０Ａは、例えば、ブーム４、アーム５及びバケット６のそれぞれの回動角度からバケット６の爪先の座標点を算出する。位置算出部３０Ａは、バケット６の爪先の中央の座標点だけでなく、バケット６の爪先の左端の座標点、及び、バケット６の爪先の右端の座標点を算出してもよい。この場合、位置算出部３０Ａは、機体傾斜センサＳ４の出力を利用してもよい。
【０１１４】
軌道取得部３０Ｂは、ショベル１００を自律的に動作させるときにアタッチメントの所定部位が辿る軌道である目標軌道を取得するように構成されている。本実施形態では、軌道取得部３０Ｂは、自律制御部３０Ｃがショベル１００を自律的に動作させるときに利用する目標軌道を取得する。軌道取得部３０Ｂは、アタッチメントの所定部位の現在位置と目標施工面に関するデータとに基づいて目標軌道を導き出してもよい。後述の較正モードで用いる目標軌道は、ショベル１００の設定の適否を評価し易くするために直線的に形成されていることが好ましい。
【０１１５】
自律制御部３０Ｃは、ショベル１００を自律的に動作させるように構成されている。本実施形態では、所定の開始条件が満たされた場合に、軌道取得部３０Ｂが取得した目標軌道に沿ってアタッチメントの所定部位を移動させるように構成されている。具体的には、スイッチＮＳが押されている状態で操作装置２６が操作されたときに、所定部位が目標軌道に沿って移動するように、ショベル１００を自律的に動作させる。
【０１１６】
本実施形態では、自律制御部３０Ｃは、アクチュエータを自律的に動作させることで操作者によるショベルの手動操作を支援するように構成されている。例えば、自律制御部３０Ｃは、操作者がスイッチＮＳを押しながら手動でアーム閉じ操作を行っている場合に、目標軌道とバケット６の爪先の位置とが一致するようにブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９の少なくとも１つを自律的に伸縮させてもよい。この場合、操作者は、例えば、左操作レバー２６Ｌをアーム閉じ方向に操作するだけで、バケット６の爪先を目標軌道に一致させながら、アーム５を閉じることができる。この例では、主な操作対象であるアームシリンダ８は「主要アクチュエータ」と称される。また、主要アクチュエータの動きに応じて動く従動的な操作対象であるブームシリンダ７及びバケットシリンダ９は「従属アクチュエータ」と称される。
【０１１７】
本実施形態では、自律制御部３０Ｃは、比例弁３１に電流指令を与えて各アクチュエータに対応する制御弁に作用するパイロット圧を個別に調整することで各アクチュエータを自律的に動作させることができる。例えば、右操作レバー２６Ｒが傾倒されたか否かにかかわらず、ブームシリンダ７及びバケットシリンダ９の少なくとも１つを動作させることができる。
【０１１８】
較正部３０Ｄは、自律制御の実行に関する構成要素の較正を支援する。本実施形態では、較正部３０Ｄは、自律制御部３０Ｃが目標軌道に沿ってアタッチメントの所定部位を移動させたときの所定部位の位置の推移を表示装置ＤＳに表示させるように構成されている。所定部位の実際の移動軌跡と目標軌道とのズレの大きさを、較正を行う作業者（以下、「較正者」とする。）に認識させることができるようにするためである。
【０１１９】
較正者は、例えば、スイッチパネルＤＳ２に設けられた較正開始ボタンを押すことで、較正部３０Ｄによる較正を開始させることができる。較正開始ボタンが押されると、較正部３０Ｄは、軌道取得部３０Ｂが取得した目標軌道に関する情報を含む較正画面を表示装置ＤＳに表示させる。較正部３０Ｄは、較正者が複数の目標軌道から１つの目標軌道を選択できるように構成されていてもよい。この場合、目標軌道は、例えば、水平引き作業に関する較正用の目標軌道、法面作業に関する較正用の目標軌道、及び、深掘り作業に関する較正用の目標軌道等の少なくとも１つを含む。較正部３０Ｄは、目標軌道を選択するための画面を表示装置ＤＳに表示させてもよい。較正者は、例えば、表示装置ＤＳに表示された複数の目標軌道のそれぞれに対応するアイコンの１つを選択することで、所望の目標軌道を選択できる。
【０１２０】
較正画面が表示された状態で、較正者であるショベル１００の操作者は、例えば、スイッチＮＳを押しながら操作装置２６を操作して自律制御を実行する。例えば、水平引き作業に関する較正用の目標軌道が選択されている場合、較正者は、スイッチＮＳを押しながら左操作レバー２６Ｌをアーム閉じ方向に操作することで、バケット６の爪先を目標軌道に沿って移動させることができる。水平引き作業に関する較正は、典型的には、掘削アタッチメントを空中で動作させることで行われる。但し、バケット６の爪先を実際に土砂等の被掘削物に接触させた状態で行われてもよい。
【０１２１】
位置算出部３０Ａは、所定の制御周期で繰り返しバケット６の爪先の座標点を算出する。較正部３０Ｄは、較正画面において、目標軌道と共に、バケット６の爪先の座標点の推移を移動軌跡として表示させる。
【０１２２】
図７は、水平引き作業に関する較正が行われているときのショベル１００の状態を示す。図８は、水平引き作業に関する較正が行われているときに表示装置ＤＳに表示される較正画面の表示例を示す。図７及び図８の例では、水平引き作業に関する較正は、アタッチメントを空中で動作させることで、すなわち、掘削アタッチメントの所定部位であるバケット６の爪先が接地していない状態で行われる。そのため、ショベル１００は、接地対象としての地面から反力を受けない状態、つまり、バケット６が地面から離間した状態にある。
【０１２３】
操作者は、表示装置ＤＳに表示された較正画面を用い、較正を行う際に利用される動作モードである較正モードを選択する。その後、操作者は、水平引き作業に関する較正用の目標軌道ＴＰを選択する。これにより、ショベル１００は、図７に示すように、操作者によりスイッチＮＳが押された状態で左操作レバー２６Ｌがアーム閉じ方向に操作されると、掘削アタッチメントを自律制御する。具体的には、一点鎖線で示される目標軌道ＴＰに沿ってバケット６の爪先を移動させる。なお、この自律制御は、左操作レバー２６Ｌがアーム開き方向に操作されたときに実行されてもよく、右操作レバー２６Ｒが操作されたときに実行されてもよい。また、この自律制御は、操作者が所定のスイッチをＯＮにすることで実行されてもよい。
【０１２４】
本実施形態では、目標軌道ＴＰは、始点Ｐｓ（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ）から終点Ｐｅ（Ｘｅ、Ｙｅ、Ｚｅ）まで伸びる線分として表される。「Ｘｓ」は、ＸＹＺ直交座標系における始点ＰｓのＸ座標であり、「Ｙｓ（＝０）」は、始点ＰｓのＹ座標であり、「Ｚｓ」は、始点ＰｓのＺ座標である。また、「Ｘｅ」は、終点ＰｅのＸ座標であり、「Ｙｅ（＝０）」は、終点ＰｅのＹ座標であり、「Ｚｅ」は、終点ＰｅのＺ座標である。バケット６の爪先は、時点ｔｓにおいて始点Ｐｓにあり、時点ｔｅにおいて終点Ｐｅにある。なお、ＸＹＺ直交座標系の原点Ｏは、例えば、旋回軸とショベル１００の接地面との交点である。
【０１２５】
実線で示す掘削アタッチメントは、時点ｔ１における掘削アタッチメントの姿勢を示す。バケット６の爪先は、時点ｔ１において点Ｐ１にある。破線で示す掘削アタッチメントは、時点ｔ２における掘削アタッチメントの姿勢を示す。バケット６の爪先は、時点ｔ２において点Ｐ２にある。点線で示す掘削アタッチメントは、時点ｔ３における掘削アタッチメントの姿勢を示す。バケット６の爪先は、時点ｔ３において点Ｐ３にある。
【０１２６】
較正部３０Ｄは、水平引き作業に関する較正用の目標軌道ＴＰが選択されたときに、バケット６の爪先を始点Ｐｓに自動的に移動させてもよい。
【０１２７】
また、アーム閉じ動作は自動的に行われてもよい。この場合、較正者は、左操作レバー２６Ｌをアーム閉じ方向に傾倒させる必要はない。すなわち、較正者は、左操作レバー２６Ｌを操作することなく、水平引き作業に関する較正を行うことができる。具体的には、較正部３０Ｄは、比例弁３１ＡＬに電流指令を出力し、制御弁１７６のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することで、左操作レバー２６Ｌがアーム閉じ方向に実際に傾倒されたときと同様のパイロット圧を生成できる。なお、自律制御部３０Ｃは、アーム閉じ動作が自動的に行われている場合であっても、左操作レバー２６Ｌがアーム閉じ方向に傾倒された場合と同様に、目標軌道とバケット６の爪先の位置とが一致するようにブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９の少なくとも１つを自律的に伸縮させる。そして、較正部３０Ｄは、バケット６の爪先が終点Ｐｅに達した時点で、掘削アタッチメントの動きを停止させる。
【０１２８】
較正者は、水平引き作業に関する較正が行われた後で、すなわちバケット６の爪先が終点Ｐｅに達した後で、表示装置ＤＳに表示されている較正画面を見ることで、バケット６の爪先の実際の移動軌跡と目標軌道ＴＰとのズレの大きさを認識できる。
【０１２９】
較正画面は、例えば図８に示すように、第１グラフ画像Ｇ１及び第２グラフ画像Ｇ２を含む。
【０１３０】
第１グラフ画像Ｇ１は、水平距離と誤差との関係を示す。本実施形態では、横軸に配される水平距離は、ショベル１００の旋回軸からの距離を表し、縦軸に配される誤差は、バケット６の爪先と目標軌道ＴＰとの間の鉛直距離を表す。誤差に関し、正値はバケット６の爪先が目標軌道ＴＰよりも鉛直上方にあることを表し、負値はバケット６の爪先が目標軌道ＴＰよりも鉛直下方にあることを表す。但し、第１グラフ画像Ｇ１の縦軸は、高さ（バケット６の爪先のＺ座標）に対応していてもよい。また、第１グラフ画像Ｇ１の横軸は時間軸であってもよい。また、水平距離は、掘削アタッチメントの最大水平到達点を原点としたときのその原点からの距離であってもよい。
【０１３１】
第１グラフ画像Ｇ１において、白丸Ｇ１０は時点ｔｓにおける誤差を表し、黒丸Ｇ１１は時点ｔ１における誤差を表し、黒丸Ｇ１２は時点ｔ２における誤差を表し、黒丸Ｇ１３は時点ｔ３における誤差を表し、白丸Ｇ１４は時点ｔｅにおける誤差を表す。これらは、説明のためのものであり、実際には表示されない。
【０１３２】
第１グラフ画像Ｇ１における実線波形は、目標軌道ＴＰに沿って始点Ｐｓから終点Ｐｅまでバケット６の爪先を移動させたときの誤差の推移を表す。実線波形は、白丸Ｇ１０から黒丸Ｇ１１、黒丸Ｇ１２及び黒丸Ｇ１３を経て白丸Ｇ１４まで延びている。
【０１３３】
第１グラフ画像Ｇ１における一点鎖線は、上限線Ｇ１５及び下限線Ｇ１６を示す。上限線Ｇ１５は誤差の許容範囲の上限を表し、下限線Ｇ１６は誤差の許容範囲の下限を表す。誤差が許容範囲から逸脱したことを認識した場合、較正者は、自律制御の実行に関する構成要素の較正が適切に行われていないと判断できる。
【０１３４】
第２グラフ画像Ｇ２は、パイロット圧の時間的推移を示す。本実施形態では、縦軸に配されるパイロット圧は、アームシリンダ８に関する制御弁１７６に作用するパイロット圧を表す。
【０１３５】
第２グラフ画像Ｇ２において、白丸Ｇ２０は時点ｔｓにおけるパイロット圧を表し、黒丸Ｇ２１は時点ｔ１におけるパイロット圧を表し、黒丸Ｇ２２は時点ｔ２におけるパイロット圧を表し、黒丸Ｇ２３は時点ｔ３におけるパイロット圧を表し、白丸Ｇ２４は時点ｔｅにおけるパイロット圧を表す。これらは、説明のためのものであり、実際には表示されない。
【０１３６】
第２グラフ画像Ｇ２における実線波形は、目標軌道ＴＰに沿って始点Ｐｓから終点Ｐｅまでバケット６の爪先を移動させたときのパイロット圧の時間的推移を表す。実線波形は、白丸Ｇ２０から黒丸Ｇ２１、黒丸Ｇ２２及び黒丸Ｇ２３を経て白丸Ｇ２４まで延びている。
【０１３７】
第２グラフ画像Ｇ２における破線は、上限線Ｇ２５及び下限線Ｇ２６を示す。上限線Ｇ２５はパイロット圧の許容範囲の上限を表し、下限線Ｇ２６はパイロット圧の許容範囲の下限を表す。パイロット圧が許容範囲から逸脱したことを認識した場合、較正者は、自律制御の実行に関する構成要素の較正が適切に行われていないと判断できる。左操作レバー２６Ｌの操作量が大き過ぎた或いは小さ過ぎたと判断できるためである。また、ショベル１００が較正モードの際に、ショベル１００から所定の距離範囲内に物体が存在する場合には、バケット６を停止させてもよい。この場合、較正は一時停止され、物体が所定の距離範囲外へ移動した後、一時停止が解除される。
【０１３８】
図８の較正画面を見た較正者は、誤差が許容範囲内に収まっており、且つ、パイロット圧も許容範囲内に収まっていることを認識できる。そのため、自律制御の実行に関する構成要素の較正が適切に行われていることを認識できる。
【０１３９】
較正部３０Ｄは、誤差又はパイロット圧が許容範囲を逸脱したと判定した場合、その旨を較正者に報知してもよい。
【０１４０】
図９は、水平引き作業に関する較正が行われているときに表示装置ＤＳに表示される較正画面の別の表示例を示す。
【０１４１】
図９の表示例では、第１グラフ画像Ｇ１において、白丸Ｇ１７は時点ｔｓにおける誤差を表し、黒丸Ｇ１８は時点ｔ４における誤差を表し、白丸Ｇ１９は時点ｔｅにおける誤差を表す。また、第２グラフ画像Ｇ２において、白丸Ｇ２７は時点ｔｓにおけるパイロット圧を表し、黒丸Ｇ２８は時点ｔ４におけるパイロット圧を表し、白丸Ｇ２９は時点ｔｅにおけるパイロット圧を表す。これらは、説明のためのものであり、実際には表示されない。
【０１４２】
第２グラフ画像Ｇ２に示すように、アームシリンダ８に関する制御弁１７６に作用するパイロット圧は、時点ｔｓから時点ｔｅを通じて許容範囲内に収まっている。そのため、第２グラフ画像Ｇ２を見た較正者は、較正の際に左操作レバー２６Ｌが適切に操作されたことを認識できる。
【０１４３】
しかしながら、第１グラフ画像Ｇ１に示すように、バケット６の爪先と目標軌道ＴＰとの間の鉛直距離を表す誤差は、時点ｔ４において、下限線Ｇ１６を超えて−３５［ｍｍ］となっている。
【０１４４】
この場合、較正部３０Ｄは、誤差が許容範囲を逸脱したことを較正者に報知してもよい。自律制御の実行に関する構成要素の厳密な較正をやり直すように較正者を促すためである。なお、厳密な較正は、較正部３０Ｄによって支援される上述のような簡易な較正以外の較正を意味し、例えば、計器等を用いた構成要素の動きの測定、及び、構成要素の交換等を含む。本実施形態では、較正部３０Ｄは、較正画面上に警告画像Ｇ３を重畳表示するように構成されている。警告画像Ｇ３は、例えば、図９に示すような「誤差が下限を超えました」といったテキストメッセージであってもよく、誤差が許容範囲を逸脱したことを表す図形等であってもよい。較正部３０Ｄは、音声出力装置Ｄ２から警報を出力させてもよい。厳密な較正のやり直しの対象となる構成要素は、例えば、ブームシリンダ７に関する比例弁３１ＡＬ、比例弁３１ＡＲ、制御弁１７６Ｌ及び制御弁１７６Ｒ等の少なくとも１つを含む。誤差が許容範囲を超えた原因の１つとして、ブーム上げ動作の開始時におけるブームシリンダ７の伸長の遅れが挙げられるためである。但し、厳密な較正のやり直しの対象となる構成要素は、比例弁３１ＢＬ、３１ＢＲ、３１ＣＬ、３１ＣＲ、アームシリンダ８に関する制御弁１７６、及び、バケットシリンダ９に関する制御弁１７４等の少なくとも１つであってもよい。
【０１４５】
較正部３０Ｄは、通常、第１グラフ画像Ｇ１における黒丸Ｇ１８、及び、第２グラフ画像Ｇ２における黒丸Ｇ２８を表示させていないが、誤差又はパイロット圧が許容範囲から逸脱した場合には、その時点が特定され得るようにそれらを表示させてもよい。
【０１４６】
また、較正部３０Ｄは、誤差の波形に基づき、自律制御の実行に関するパラメータを自動的に補正するように構成されていてもよい。例えば、図９に示すように、バケット６の爪先の移動を開始させた直後の水平距離９メートル付近において誤差が負方向に急増して許容範囲を超えた場合、較正部３０Ｄは、ブーム上げ動作の応答速度が遅いことを原因として推定できる。この場合、較正部３０Ｄは、例えば、ブームシリンダ７の制御に関するパラメータの一例であるブームゲインを調整する（例えば高くする）ことで、ブーム上げ動作の応答速度を速めることができる。ブームゲインは、例えば、ＰＩＤ制御における比例ゲイン、積分ゲイン及び微分ゲインの少なくとも１つを含む。
【０１４７】
次に、図１０及び図１１を参照し、水平引き作業以外の他の作業に関する較正で利用される目標軌道ＴＰについて説明する。図１０は、法面作業に関する較正が行われているときのショベル１００の状態を示す。図１１は、深掘り作業に関する較正が行われているときのショベル１００の状態を示す。
【０１４８】
図１０に示すように、ショベル１００は、法面作業に関する較正用の目標軌道ＴＰ１が選択された後で、スイッチＮＳが押された状態で左操作レバー２６Ｌがアーム閉じ方向に操作されると、掘削アタッチメントを自律制御する。具体的には、一点鎖線で示される目標軌道ＴＰ１に沿ってバケット６の爪先を移動させる。なお、自律制御は、左操作レバー２６Ｌがアーム開き方向に操作されたときに実行されてもよく、右操作レバー２６Ｒが操作されたときに実行されてもよい。
【０１４９】
図１０の例では、目標軌道ＴＰ１は、始点Ｐｓ（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ）から終点Ｐｅ（Ｘｅ、Ｙｅ、Ｚｅ）まで伸びる線分として表される。また、目標軌道ＴＰ１と水平面との間には法面角度としての角度αが形成されている。バケット６の爪先は、時点ｔｓにおいて始点Ｐｓにあり、時点ｔｅにおいて終点Ｐｅにある。実線で示す掘削アタッチメントは、時点ｔｓと時点ｔｅとの間の時点ｔ１１における掘削アタッチメントの姿勢を示す。バケット６の爪先は、時点ｔ１１において点Ｐ１１にある。較正部３０Ｄは、法面作業に関する較正用の目標軌道ＴＰ１が選択されたときに、バケット６の爪先を始点Ｐｓに自動的に移動させてもよい。
【０１５０】
また、アーム閉じ動作は自動的に行われてもよい。この場合、較正者は、左操作レバー２６Ｌをアーム閉じ方向に傾倒させる必要はない。すなわち、較正者は、左操作レバー２６Ｌを操作することなく、法面作業に関する較正を行うことができる。
【０１５１】
較正者は、法面作業に関する較正が行われた後で、すなわちバケット６の爪先が終点Ｐｅに達した後で、表示装置ＤＳに表示されている較正画面を見ることで、バケット６の爪先の実際の移動軌跡と目標軌道ＴＰ１とのズレの大きさを認識できる。
【０１５２】
また、図１１に示すように、ショベル１００は、深掘り作業に関する較正用の目標軌道ＴＰ２が選択された後で、スイッチＮＳが押された状態で左操作レバー２６Ｌがアーム閉じ方向に操作されると、掘削アタッチメントを自律制御する。具体的には、一点鎖線で示される目標軌道ＴＰ２に沿ってバケット６の爪先を移動させる。なお、自律制御は、左操作レバー２６Ｌがアーム開き方向に操作されたときに実行されてもよく、右操作レバー２６Ｒが操作されたときに実行されてもよい。
【０１５３】
図１１の例では、目標軌道ＴＰ２は、始点Ｐｓ（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ）から終点Ｐｅ（Ｘｅ、Ｙｅ、Ｚｅ）まで伸びる水平な線分として表される。バケット６の爪先は、時点ｔｓにおいて始点Ｐｓにあり、時点ｔｅにおいて終点Ｐｅにある。実線で示す掘削アタッチメントは、時点ｔｓと時点ｔｅとの間の時点ｔ２１における掘削アタッチメントの姿勢を示す。バケット６の爪先は、時点ｔ２１において点Ｐ２１にある。較正部３０Ｄは、深掘り作業に関する較正用の目標軌道ＴＰ２が選択されたときに、バケット６の爪先を始点Ｐｓに自動的に移動させてもよい。
【０１５４】
また、アーム閉じ動作は自動的に行われてもよい。この場合、較正者は、左操作レバー２６Ｌをアーム閉じ方向に傾倒させる必要はない。すなわち、較正者は、左操作レバー２６Ｌを操作することなく、深掘り作業に関する較正を行うことができる。
【０１５５】
較正者は、深掘り作業に関する較正が行われた後で、すなわちバケット６の爪先が終点Ｐｅに達した後で、表示装置ＤＳに表示されている較正画面を見ることで、バケット６の爪先の実際の移動軌跡と目標軌道ＴＰ２とのズレの大きさを認識できる。
【０１５６】
このように、本発明の実施形態に係るショベル１００は、下部走行体１と、下部走行体１に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、上部旋回体３に設けられたアタッチメントと、アタッチメントを動作させる複数のアクチュエータと、複数のアクチュエータを動作させてアタッチメントの所定部位を直線的な所定軌道に沿って移動させるように構成された制御装置としてのコントローラ３０と、を備えている。そして、コントローラ３０は、空中において所定部位を所定軌道に沿って移動させたときの所定部位の位置を所定の制御周期で繰り返し算出し、且つ、所定部位の位置の推移を表示装置ＤＳに表示させる。
【０１５７】
複数のアクチュエータは、例えば、掘削アタッチメントを動作させるブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９であってもよい。この場合、コントローラ３０は、操作装置２６の一例である左操作レバー２６Ｌのアーム閉じ方向への操作に応じて複数のアクチュエータを動作させて掘削アタッチメントの所定部位であるバケット６の爪先を目標軌道ＴＰに沿って移動させてもよい。
【０１５８】
このように、ショベル１００は、目標軌道ＴＰに沿ってバケット６の爪先を移動させたときにバケット６の爪先の位置を所定の制御周期で繰り返し算出することで、バケット６の爪先の位置の推移を表示装置ＤＳに表示させることができる。具体的には、ショベル１００は、バケット６の爪先と目標軌道ＴＰとの間の鉛直距離である誤差の推移をデジタル表示ではなく波形で表示させることができる。そのため、較正者は、バケット６の爪先の位置の推移が、目標軌道ＴＰに関する適切な範囲内に収まっているか否かを容易に判断できる。
【０１５９】
コントローラ３０は、所定部位と所定軌道との間の距離が所定値を超えたか否かを判定するように構成されていてもよい。例えば、バケット６の爪先と目標軌道ＴＰとの間の鉛直距離が所定値を超えたか否かを判定するように構成されていてもよい。そして、その鉛直距離が所定値を超えたと判定した場合、その旨を較正者に報知するように構成されていてもよい。この構成により、コントローラ３０は、自律制御の実行に関する構成要素の較正が適切に行われていないおそれがあるという事実を較正者により確実に知らせることができる。
【０１６０】
また、コントローラ３０は、操作装置２６が生成するパイロット圧の推移を表示させるように構成されていてもよい。例えば、水平引き作業、法面作業又は深掘り作業等に関する較正が行われたときに左操作レバー２６Ｌが生成するアームシリンダ８に関する制御弁１７６に作用するパイロット圧の推移を、誤差の推移と共に、表示装置ＤＳに表示させてもよい。この構成により、較正者は、較正の際に操作装置２６が適切に操作されていたか否かを容易に確認することができる。そのため、操作装置２６が適切に操作されなかったときに得られたデータに基づいて較正の適否が判断されてしまうのを防止できる。
【０１６１】
また、コントローラ３０は、所定部位と所定軌道との間の距離が所定値を超えた場合に複数のアクチュエータの少なくとも１つの動きを調整するように構成されていてもよい。例えば、バケット６の爪先と目標軌道ＴＰと間の鉛直距離が所定値を超えたと判定した場合に、自律制御で動かされるブームシリンダ７の応答速度を調整するように構成されていてもよい。この構成により、較正者は、自律制御の実行に関する構成要素の厳密な較正をやり直すことなく、アクチュエータの動きを調整することで、バケット６の爪先の位置の推移を、目標軌道ＴＰに関する適切な範囲内に収めることができる。
【０１６２】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に制限されることはない。上述した実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形、置換等が適用され得る。また、別々に説明された特徴は、技術的な矛盾が生じない限り、組み合わせが可能である。
【０１６３】
例えば、上述の実施形態では、油圧式パイロット回路を備えた油圧式操作レバーが開示されている。例えば、左操作レバー２６Ｌに関する油圧式パイロット回路では、パイロットポンプ１５から左操作レバー２６Ｌへ供給される作動油が、左操作レバー２６Ｌのアーム開き方向への傾倒によって開閉されるリモコン弁の開度に応じた流量で、制御弁１７６Ｌ、１７６Ｒのパイロットポートへ伝達される。或いは、右操作レバー２６Ｒに関する油圧式パイロット回路では、パイロットポンプ１５から右操作レバー２６Ｒへ供給される作動油が、右操作レバー２６Ｒのブーム上げ方向への傾倒によって開閉されるリモコン弁の開度に応じた流量で、制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒのパイロットポートへ伝達される。
【０１６４】
但し、このような油圧式パイロット回路を備えた油圧式操作レバーではなく、電気式パイロット回路を備えた電気式操作レバーが採用されてもよい。この場合、電気式操作レバーのレバー操作量は、例えば、電気信号としてコントローラ３０へ入力される。また、パイロットポンプ１５と各制御弁のパイロットポートとの間には電磁弁が配置される。電磁弁は、コントローラ３０からの電気信号に応じて動作するように構成される。この構成により、電気式操作レバーを用いた手動操作が行われると、コントローラ３０は、レバー操作量に対応する電気信号によって電磁弁を制御してパイロット圧を増減させることで各制御弁を移動させることができる。
【０１６５】
また、ショベル１００による作業は、外部の管理装置を通じて管理されてもよく、外部の携帯端末（支援装置）を通じて支援されてもよい。ここで、図１２を参照し、ショベル１００を管理し且つ／或いは支援するための管理・支援システムについて説明する。図１２は、管理・支援システムの一例を示す概略図である。図１２で示すように、管理・支援システムは、ショベル１００、管理装置ＦＳ及び携帯端末ＭＳ（支援装置）を含む。ショベル１００、管理装置ＦＳ及び携帯端末ＭＳは、通信ネットワークＣＮを通じて互いに接続される通信端末として機能する。管理・支援システムを構成するショベル１００、管理装置ＦＳ及び携帯端末ＭＳは、それぞれ１台であってもよく、複数台であってもよい。図１２の例では、管理・支援システムは、１台のショベル１００と、１台の管理装置ＦＳと、１台の携帯端末ＭＳと、を含む。
【０１６６】
ショベル１００は通信装置Ｄ１を有する。通信装置Ｄ１はショベル１００の外部に向けて情報を発信する。通信装置Ｄ１は、例えば、管理装置ＦＳ及び携帯端末ＭＳの少なくとも一方が受信可能な情報を発信する。
【０１６７】
管理装置ＦＳは、ショベル１００の作業を管理する装置であり、例えば、作業現場外の管理センタ等に設置される、表示装置を備えたコンピュータである。管理装置ＦＳは、使用者が持ち運び可能な可搬性のコンピュータであってもよい。携帯端末ＭＳは、表示装置を備えた通信端末であり、スマートフォン、タブレット端末、ノートパソコン等を含む。
【０１６８】
例えば、ショベル１００において水平引き作業に関する較正が行われた場合、通信装置Ｄ１は、通信ネットワークＣＮを介して管理装置ＦＳ及び携帯端末ＭＳの少なくとも１つに情報を発信する。この情報は、較正画面を表示するために必要な情報を含む。管理装置ＦＳ及び携帯端末ＭＳは、それらの情報を受信して較正画面を付属の表示装置に表示する。これにより、ショベル１００の管理者等は、管理装置ＦＳ及び携帯端末ＭＳの少なくとも一方を用いて水平引き作業に関する較正の結果を確認できる。
【符号の説明】
【０１６９】
１・・・下部走行体  １Ｃ・・・クローラ  １ＣＬ・・・左クローラ  １ＣＲ・・・右クローラ  ２・・・旋回機構  ２Ａ・・・旋回用油圧モータ  ２Ｍ・・・走行用油圧モータ  ２ＭＬ・・・左走行用油圧モータ  ２ＭＲ・・・右走行用油圧モータ  ３・・・上部旋回体  ４・・・ブーム  ５・・・アーム  ６・・・バケット  ７・・・ブームシリンダ  ８・・・アームシリンダ  ９・・・バケットシリンダ  １０・・・キャビン  １１・・・エンジン  １１ａ・・・オルタネータ  １１ｂ・・・スタータ  １３・・・レギュレータ  １４・・・メインポンプ  １４ｃ・・・油温センサ  １５・・・パイロットポンプ  １７・・・コントロールバルブ  １８・・・絞り  １９・・・制御圧センサ  ２６・・・操作装置  ２６Ｄ・・・走行レバー  ２６ＤＬ・・・左走行レバー  ２６ＤＲ・・・右走行レバー  ２６Ｌ・・・左操作レバー  ２６Ｒ・・・右操作レバー  ２８・・・吐出圧センサ  ２９、２９ＤＬ、２９ＤＲ、２９ＬＡ、２９ＬＢ、２９ＲＡ、２９ＲＢ・・・操作圧センサ  ３０・・・コントローラ  ４０・・・センターバイパス管路  ４２・・・パラレル管路  ４９・・・警報装置  ６０・・・制御弁  ７０・・・物体検知装置  ７０Ｆ・・・前方センサ  ７０Ｂ・・・後方センサ  ７０Ｌ・・・左方センサ  ７０Ｒ・・・右方センサ  ７４・・・ＥＣＵ  ７５・・・エンジン回転数調整ダイヤル  ８０・・・撮像装置  ８０Ｂ・・・後方カメラ  ８０Ｌ・・・左方カメラ  ８０Ｒ・・・右方カメラ  ８５・・・向き検出装置  １００・・・ショベル  １７１〜１７６・・・制御弁  ＣＤ１・・・パイロットライン  ＢＴ・・・蓄電池  Ｄ１・・・通信装置  ＤＳ・・・表示装置  ＤＳａ・・・制御部  ＤＳ１・・・画像表示部  ＤＳ２・・・スイッチパネル  ＦＳ・・・管理装置  ＬＢ・・・レバーボタン  ＭＳ・・・携帯端末  Ｓ１・・・ブーム角度センサ  Ｓ２・・・アーム角度センサ  Ｓ３・・・バケット角度センサ  Ｓ４・・・機体傾斜センサ  Ｓ５・・・旋回角速度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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