(57)【要約】【課題】旋回パーキングブレーキを保護しながら要求精度を満たす掘削作業が可能な旋回式油圧ショベルを提供する。【解決手段】油圧ショベルは、旋回指令操作に基いて旋回アクチュエータ１１の作動を制御する旋回制御装置１２，１３と、アーム操作指令に基づいてアームアクチュエータ８の作動を制御するアーム制御装置１７，１８と、旋回パーキングブレーキ３０と、ブレーキ切換装置４０と、ブレーキ制御部及び掘削動作判定部５０と、を備える。ブレーキ制御部は、アーム引き動作が仕上げ施工動作でないと掘削動作判定部が判定した場合には旋回パーキングブレーキ３０をブレーキ解除状態にするようにブレーキ切換装置４０を作動させ、前記アーム引き動作が仕上げ施工動作であると掘削動作判定部が判定した場合は旋回パーキングブレーキ３０を前記ブレーキ作動状態にするようにブレーキ切換装置４０を作動させる。【選択図】図１
2019015105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回式油圧ショベルであって、
下部走行体と、
当該下部走行体の上に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
当該上部旋回体と一体に旋回するように当該上部旋回体に支持される作業装置であって、当該上部旋回体に起伏可能に支持されるブーム、当該ブームの先端に回動可能に連結されるアーム、及び当該アームの先端に回動可能に連結されるバケット、を有するものと、
前記上部旋回体を旋回させる旋回アクチュエータと、
前記アームを当該アームが前記ブームに近づくアーム引き方向及びその反対側のアーム押し方向に回動させるアームアクチュエータと、
前記上部旋回体を旋回させるための旋回指令操作を受け、当該旋回指令操作に基いて前記旋回アクチュエータの作動を制御する旋回制御装置と、
前記アームを前記アーム引き方向に動かすためのアーム引き操作指令及び前記アームを前記アーム押し方向に動かすためのアーム押し操作指令を受け、当該アーム引き操作指令及び当該アーム押し操作指令に基づいて前記アームアクチュエータの作動を制御するアーム制御装置と、
前記上部旋回体の旋回を阻止して停止状態を保持するような停止保持力を当該上部旋回体に与えるブレーキ作動状態と当該上部旋回体の旋回を許容するように前記停止保持力を解除するブレーキ解除状態とに切換可能な旋回パーキングブレーキと、
前記旋回パーキングブレーキを前記ブレーキ作動状態と前記ブレーキ解除状態とに切換えるブレーキ切換装置と、
前記ブレーキ切換装置の作動を制御するブレーキ制御部と、
前記アーム引き方向の前記アームの回動を伴うアーム引き動作が仕上げ施工のための掘削動作である仕上げ施工動作か否かを判定する掘削動作判定部と、を備え、
前記ブレーキ制御部は、前記アーム引き動作が前記仕上げ施工動作でないと前記掘削動作判定部が判定した場合には前記旋回指令操作の有無にかかわらず前記旋回パーキングブレーキをブレーキ解除状態にするように前記ブレーキ切換装置を作動させ、前記アーム引き動作が前記仕上げ施工動作であると前記掘削動作判定部が判定した場合であって少なくとも前記旋回指令操作が入力されていないときには前記旋回パーキングブレーキを前記ブレーキ作動状態にするように前記ブレーキ切換装置を作動させる、旋回式油圧ショベル。
【請求項２】
請求項１記載の旋回式油圧ショベルであって、前記ブレーキ制御部は、前記アーム引き動作が前記仕上げ施工動作であると前記掘削動作判定部が判定したときは前記旋回指令操作の有無にかかわらず前記旋回パーキングブレーキをブレーキ作動状態に維持するように前記ブレーキ切換装置を作動させる、旋回式油圧ショベル。
【請求項３】
請求項１または２記載の旋回式油圧ショベルであって、前記旋回動作判定部は、前記アーム引き動作が前記バケットの先端の動きに関連して予め設定された判定条件を満たす場合にのみ当該アーム引き動作が前記仕上げ施工動作と判定する、旋回式油圧ショベル。
【請求項４】
請求項３記載の旋回式油圧ショベルであって、前記旋回式油圧ショベルは前記バケットの先端の位置を特定するバケット先端位置特定部をさらに備え、前記判定条件は、前記仕上げ施工のために設定された目標面に対する前記バケットの先端の位置の偏差が予め設定された判定値以下であるという条件を含む、旋回式油圧ショベル。
【請求項５】
請求項３または４記載の旋回式油圧ショベルであって、前記判定条件は、前記アーム引き動作が予め設定された判定期間以上継続するという条件を含む、旋回式油圧ショベル。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれかに記載の旋回式油圧ショベルであって、前記判定条件はね前記バケットの先端の動きに関連する速度が予め設定された判定値以下であるという条件を含む、旋回式油圧ショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋回機能を有する油圧ショベルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
旋回式の油圧ショベルは、下部走行体と、当該下部走行体の上に旋回可能に搭載される上部旋回体と、当該上部旋回体と一体に旋回するように当該上部旋回体に支持される作業装置と、前記上部旋回体を旋回させる旋回モータと、旋回パーキングブレーキと、を備える。前記作業装置は、前記上部旋回体に起伏可能に支持されるブームと、当該ブームの先端部に回動可能に連結されるアームと、当該アームの先端に回動可能に連結されるバケットと、を有する。
【０００３】
前記旋回パーキングブレーキは、前記上部旋回体を旋回させるための旋回指令操作が与えられていないときに前記上部旋回体を確実に停止状態に保持するために、前記旋回体に停止保持力を与える。例えば特許文献１には、前記旋回指令操作と、アームを引き方向に動かすためのアーム引き指令操作と、によってそれぞれ生成されるパイロット圧を旋回パーキングブレーキに導入してこれをブレーキ解除状態に切換えるものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３０３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に記載される装置では、旋回指令操作が行われるときだけでなく、前記アームの引き方向の動きを伴う掘削作業時にも旋回パーキングブレーキの作動状態が解除されるので、当該掘削作業中に前記バケットの先端が障害物や硬い岩等に当たって旋回方向の大きな反力を受けた場合、その反力に起因して当該バケットが旋回方向（左右方向）に動いてしまう。従って、前記掘削作業がいわゆる仕上げ施工のための作業、つまり掘削面を精度よく目標面に沿わせることが求められる作業、では、所望の掘削精度が得られないおそれがある。その一方、前記掘削作業時にも前記旋回パーキングブレーキを作動させたままにしておくと、通常の掘削作業時に前記障害物等から前記バケットが受ける反力が前記旋回パーキングブレーキやその他の要素（例えば作業装置）に過度の荷重を与え、これにより当該旋回パーキングブレーキ等が破損するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、旋回パーキングブレーキを備えた旋回式油圧ショベルであって、掘削作業時に受ける大きな反力から前記旋回パーキングブレーキを有効に保護しながら、要求される精度での掘削作業を可能にする旋回式油圧ショベルを提供することにある。
【０００７】
この目的を達成するための手段として、本発明者らは、掘削作業の内容に応じて旋回パーキングブレーキのオンオフの切換を行うことに想到した。すなわち、前記掘削作業の中でも短時間で多くの土砂を掘削することが要求される粗施工のための作業では、土中の障害物等にバケットが高い速度で、また強い力で当接する可能性があるので、これによる反力から前記旋回パーキングブレーキを保護するために当該旋回パーキングブレーキの作動を解除することが好ましい。一方、前記バケットの先端位置を高い精度で目標面に沿って動かすことが求められる仕上げ施工のための作業では、前記旋回パーキングブレーキを作動状態にして上部旋回体の旋回動作を規制することにより、前記バケットの先端位置が旋回方向に変位するのを阻止することが、高い精度での仕上げ施工を可能にする。しかも、当該仕上げ施工では掘削量が少なく、しかも高い精度を確保するために前記バケットの動きが低速で行われるので、仮に当該バケットが障害物に接触したとしてもこれにより前記旋回パーキングブレーキ等に与えられるダメージは少ない。
【０００８】
本発明は、このような観点からなされたものである。すなわち、本発明により提供されるのは、旋回式の油圧ショベルであって、下部走行体と、当該下部走行体の上に旋回可能に搭載される上部旋回体と、当該上部旋回体と一体に旋回するように当該上部旋回体に支持される作業装置であって、当該上部旋回体に起伏可能に支持されるブーム、当該ブームの先端に回動可能に連結されるアーム、及び当該アームの先端に回動可能に連結されるバケット、を有するものと、前記上部旋回体を旋回させる旋回アクチュエータと、前記アームを当該アームが前記ブームに近づくアーム引き方向及びその反対側のアーム押し方向に回動させるアームアクチュエータと、前記上部旋回体を旋回させるための旋回指令操作を受け、当該旋回指令操作に基いて前記旋回アクチュエータの作動を制御する旋回制御装置と、前記アームを前記アーム引き方向に動かすためのアーム引き操作指令及び前記アームを前記アーム押し方向に動かすためのアーム押し操作指令を受け、当該アーム引き操作指令及び当該アーム押し操作指令に基づいて前記アームアクチュエータの作動を制御するアーム制御装置と、前記上部旋回体の旋回を阻止して停止状態を保持するような停止保持力を当該上部旋回体に与えるブレーキ作動状態と当該上部旋回体の旋回を許容するように前記停止保持力を解除するブレーキ解除状態とに切換可能な旋回パーキングブレーキと、当該旋回パーキングブレーキを前記ブレーキ作動状態と前記ブレーキ解除状態とに切換えるブレーキ切換装置と、前記ブレーキ切換装置の作動を制御するブレーキ制御部と、前記アーム引き方向の前記アームの回動を伴うアーム引き動作が仕上げ施工のための掘削動作である仕上げ施工動作か否かを判定する掘削動作判定部と、を備える。前記ブレーキ制御部は、前記アーム引き動作が前記仕上げ施工動作でないと前記掘削動作判定部が判定した場合には前記旋回指令操作の有無にかかわらず前記旋回パーキングブレーキをブレーキ解除状態にするように前記ブレーキ切換装置を作動させ、前記アーム引き動作が前記仕上げ施工動作であると前記掘削動作判定部が判定した場合であって少なくとも前記旋回指令操作が入力されていないときには前記旋回パーキングブレーキを前記ブレーキ作動状態にするように前記ブレーキ切換装置を作動させる。
【０００９】
この旋回式油圧ショベルでは、前記アーム引き動作を伴う掘削動作のうち粗施工を行うための動作が行われているときは、前記掘削動作判定部が当該動作を仕上げ施工のための動作ではないと判定して前記旋回指令操作の有無にかかわらず前記旋回パーキングブレーキをブレーキ解除状態にするようなブレーキ強制解除指令をブレーキ制御部に入力するため、当該粗施工のための掘削動作中に前記バケットに旋回方向の大きな反力が作用したとしても、当該反力から前記旋回パーキングブレーキを有効に保護することができる。その一方、当該掘削動作判定部は、前記仕上げ施工を行うための動作が行われていると判定した場合であって少なくとも前記旋回指令操作が行われていないときには前記旋回パーキングブレーキをブレーキ作動状態にするようなブレーキ作動指令を前記ブレーキ制御部に入力することにより、当該掘削動作中における前記作業装置の旋回方向の動きを拘束して高い精度での仕上げ施工を行うことを可能にする。
【００１０】
この旋回式油圧ショベルにおいて、前記ブレーキ制御部は、前記アーム引き動作が前記仕上げ施工動作であると前記掘削動作判定部が判定したときは前記旋回指令操作の有無にかかわらず前記旋回パーキングブレーキをブレーキ作動状態に維持するように前記ブレーキ切換装置を作動させることが、より好ましい。このことは、仕上げ施工中にオペレータが誤って旋回操作装置に旋回指令操作を入力することによる仕上げ施工の精度の低下を防ぐことを可能にする。
【００１１】
前記旋回動作判定部による判定の態様は限定されない。当該旋回動作判定部は、前記アーム引き動作が前記バケットの先端の動きに関連して予め設定された判定条件を満たす場合にのみ前記仕上げ施工動作と判定するのがよい。前記バケットの先端は、掘削対象である地面に対して直接作用する部位であるから、その動きに基づいて的確な判定を行うことが可能である。
【００１２】
例えば、前記旋回式油圧ショベルは前記バケットの先端の位置を特定するバケット先端位置特定部をさらに備える場合において、前記判定条件は、前記仕上げ施工のために設定された目標面に対する前記バケットの先端の位置の偏差が予め設定された判定値以下であるという条件を含むのが、好ましい。当該判定条件は、これに代え、あるいはこれに加え、前記アーム引き動作が予め設定された判定期間以上継続するという条件や、バケットの先端の動きに関連する速度（例えばアーム引き速度）が予め設定された判定値以下であるという条件、を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る作業機械に相当する油圧ショベルの側面図である。
【図２】前記第実施の形態に係る作業機械に搭載された油圧回路の要部を示す図である。
【図３】前記実施の形態に係るコントローラの機能構成を示すブロック図である。
【図４】前記コントローラの行う旋回パーキングブレーキについての演算制御動作のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図５】前記メインルーチンにおける掘削動作の判定のためのサブルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係る作業機械に相当する油圧ショベルを示す。当該油圧ショベルは、地面（走行面）上を走行可能なクローラ式の下部走行体１と、その上に搭載される上部旋回体２と、この上部旋回体２に装着される作業装置３と、を備える。
【００１６】
前記上部旋回体２は、旋回フレーム２ａ、キャブ２ｂ、カウンタウェイト２ｃ等を有する。前記旋回フレーム２ａは、前記下部走行体１により前記走行面に対し垂直な旋回中心軸まわりに旋回自在に支持される。前記キャブ２ｂは前記旋回フレーム２ａの前部に搭載され、運転室を画定する。
【００１７】
前記作業装置３は、ブーム４と、アーム５と、バケット６と、を有する。前記ブーム４は、前記旋回フレーム２ａによって起伏可能、すなわち上下方向に回動可能に、に支持される。前記アーム５は、前記ブーム４の先端に回動可能に連結される基端部と、その反対側の先端部と、を有する。前記バケット６は、前記アーム５の先端部に回動可能に取付けられる。当該作業装置３は、さらに、前記ブーム４、アーム５及びバケット６をそれぞれ動かすための複数の油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）、すなわち、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、を含む。
【００１８】
前記バケット６は、先端（以下「バケット先端」と称する。）６ａを有する。バケット先端６ａは、掘削動作においてその掘削対象である地面に直接作用する。前記掘削動作の中には図１に示すような仕上げ施工が含まれる。この仕上げ施工では、前記バケット先端６ａを目標面ＳＴに沿って動かすような作業が行われる。当該目標面ＳＴは、後述のＧＰＳシステムで用いられるグローバル座標において予め設定された面である。
【００１９】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る油圧回路であって、前記上部旋回体２の旋回駆動及び前記アーム５の駆動のための回路の例を示す。この回路は、油圧ポンプ１０と、旋回モータ１１と、旋回操作装置１２と、旋回コントロールバルブ１３と、アーム操作装置１７と、アームコントロールバルブ１８と、を備える。
【００２０】
前記油圧ポンプ１０は、前記旋回駆動及びアーム駆動のための共通の油圧源である。当該油圧ポンプ１０は、前記上部旋回体２に搭載されるエンジン１９に連結され、当該エンジン１９により駆動されることにより、前記旋回モータ１１及び前記アームシリンダ８に供給されるべき作動油を吐出する。前記旋回モータ１１は、作動油の供給を受けることにより前記下部走行体１に対して前記上部旋回体２を旋回させる油圧アクチュエータ、つまり旋回アクチュエータ、に相当し、前記アームシリンダ８は、作動油の供給を受けることにより前記ブーム４に対して前記アーム５を回動させる油圧アクチュエータ、つまりアームアクチュエータ、に相当する。本発明では、前記旋回アクチュエータ及び前記アームアクチュエータのためにそれぞれ個別の油圧源が与えられてもよい。
【００２１】
前記旋回モータ１１は、油圧モータからなるモータ本体１６と、左旋回管路１４と、右旋回管路１５と、リリーフ回路２０と、チェック弁回路２１と、連通路２２と、メイクアップライン２３と、を含む。
【００２２】
前記モータ本体１６は、前記上部旋回体２の旋回軸部に連結され、作動油の供給を受けて前記上部旋回体２を旋回させるように当該上部旋回体２に旋回トルクを与える動作を行う。具体的に、当該モータ本体１６は、前記左旋回管路１４に接続される左旋回ポート１６ａと、前記右旋回管路１５に接続される右旋回ポート１６ｂと、を有し、左旋回ポート１６ａへの作動油の供給を受けることにより、右旋回ポート１６ｂからの作動油の排出を伴いながら前記上部旋回体２に左旋回操作を行わせる向きの旋回トルクを当該上部旋回体２に与える一方、右旋回ポート１６ｂへの作動油の供給を受けることにより、左旋回ポート１６ａからの作動油の排出を伴いながら前記上部旋回体２に右旋回操作を行わせる向きの旋回トルクを当該上部旋回体２に与える。
【００２３】
前記リリーフ弁回路２０、前記チェック弁回路２１、前記連通路２２及び前記メイクアップライン２３は、前記旋回コントロールバルブ１３が前記中立位置に復帰したときに前記旋回モータ１１を制動させるための回路を構成する。これらは本発明において必須のものではない。前記リリーフ弁回路２０は、左右一対のリリーフ弁を有し、前記チェック弁回路２１は左右一対のチェック弁を有する。前記連通路２２は、前記リリーフ弁回路２０のうち前記一対のリリーフ弁同士の間に位置する部位と、前記チェック弁回路２１のうち前記一対のチェック弁同士の間に位置する部位とを接続する。前記メイクアップライン２３は、前記連通路２２が負圧になったときに当該メイクアップライン２３を通じて前記タンクから前記連通路２２に作動油が吸い上げられることを許容してキャビテーションを防止するように前記連通路２２とタンクとを相互に接続する。
【００２４】
前記旋回操作装置１２及び前記旋回コントロールバルブ１３は、前記上部旋回体２の旋回駆動を制御するための旋回制御装置を構成する。当該旋回制御装置は、前記上部旋回体２を旋回させるための旋回指令操作を受けることにより、前記油圧ポンプ１０から前記旋回モータ１１への作動油の供給を許容して、当該旋回モータ１１を作動させる。
【００２５】
前記旋回コントロールバルブ１３は、前記油圧ポンプ１０からタンクに至るセンターバイパスライン２５の途中に設けられるとともに、当該油圧ポンプ１０と前記旋回モータ１１の左右旋回管路１４，１５との間に介在し、当該油圧ポンプ１０から当該旋回モータ１１のモータ本体１６に供給される作動油の方向及び流量を変化させるように作動する。
【００２６】
前記旋回コントロールバルブ１３は、左旋回パイロットポート１３ａ及び右旋回パイロットポート１３ｂを有するパイロット操作式の３位置油圧切換弁により構成される。当該旋回コントロールバルブ１３は、前記パイロットポート１３ａ，１３ｂのいずれにもパイロット圧が入力されないときは図２の中央位置である中立位置を保ち、前記センターバイパスライン２５を開通するとともに前記左右旋回管路１４，１５を前記油圧ポンプ１０に対してブロックすることにより、旋回モータ１１の駆動を停止させる。一方、当該旋回コントロールバルブ１３は、前記左旋回パイロットポート１３ａにパイロット圧が入力されると当該パイロット圧の大きさに対応したストロークで前記中立位置から図２の左位置である左旋回位置に切換えられ、当該ストロークに対応した流量で前記油圧ポンプ１０から前記左旋回管路１４を通じて前記旋回モータ１１の左旋回ポート１６ａに作動油が供給されるのを許容するとともに右旋回ポート１６ｂから排出される作動油が前記右旋回管路１５を通じてタンクに戻ることを許容する。当該旋回コントロールバルブ１３は、逆に、前記右旋回パイロットポート１３ｂにパイロット圧が入力されると当該パイロット圧の大きさに対応したストロークで前記中立位置から図２の右位置である右旋回位置に切換えられ、当該ストロークに対応した流量で前記油圧ポンプ１０から前記右旋回管路１５を通じて前記旋回モータ１１の右旋回ポート１６ｂに作動油が供給されるのを許容するとともに左旋回ポート１６ａから排出される作動油が前記左旋回管路１４を通じてタンクに戻ることを許容する。
【００２７】
前記旋回操作装置１２は、旋回操作レバー１２ａと、旋回パイロット弁１２ｂと、を有する。前記旋回操作レバー１２ａは、操作部材であり、当該旋回操作レバー１２ａに対してオペレータから前記旋回指令操作が与えられることによりその向きに回動する。前記旋回パイロット弁１２ｂは、パイロット油圧源であるパイロットポンプ２４に接続される入口ポートと、一対の出口ポートと、を有し、当該一対の出口ポートは左旋回パイロットライン２６Ａ及び右旋回パイロットライン２６Ｂをそれぞれ介して前記旋回コントロールバルブ１３の左旋回パイロットポート１３ａ及び右旋回パイロットポート１３ｂに接続される。前記パイロットポンプ２４は前記エンジン１９により駆動されることによりパイロット油を吐出する。
【００２８】
前記旋回パイロット弁１２ｂは、前記旋回操作レバー１２ａに与えられる旋回指令操作に対応して作動するように当該旋回操作レバー１２ａに連結される。具体的に、当該旋回パイロット弁１２ｂは、前記左旋回及び右旋回パイロットポート１３ａ，１３ｂのうち前記旋回操作レバー１２ａに与えられる前記旋回指令操作の向きに対応するパイロットポートに対して前記パイロットポンプ２４から当該旋回指令操作の大きさに対応したパイロット圧が供給されることを許容するように開弁する。
【００２９】
前記アーム操作装置１７及び前記アームコントロールバルブ１８は、前記アーム５の駆動を制御するためのアーム制御装置を構成する。当該アーム制御装置は、前記アーム５を引き方向及び押し方向にそれぞれ動かすためのアーム引き指令操作及びアーム押し指令操作を受けることにより、前記油圧ポンプ１０から前記アームシリンダ８への作動油の供給を許容して、当該旋回モータ１１を作動させる。
【００３０】
前記アームコントロールバルブ１８は、前記センターバイパスライン２５の途中に設けられるとともに、当該油圧ポンプ１０と前記アームシリンダ８のへッド側室８ａ及びロッド側室８ｂとの間に介在し、当該油圧ポンプ１０から当該アームシリンダ８に供給される作動油の方向及び流量を変化させるように作動する。
【００３１】
前記アームコントロールバルブ１８は、アーム引きパイロットポート１８ａ及びアーム押しパイロットポート１８ｂを有するパイロット操作式の３位置油圧切換弁により構成される。当該アームコントロールバルブ１８は、前記パイロットポート１８ａ，１８ｂのいずれにもパイロット圧が入力されないときは図２の中央位置である中立位置を保ち、前記センターバイパスライン２５を開通するとともに前記アームシリンダ８を前記油圧ポンプ１０に対してブロックすることにより、アーム５の回動を阻止する。
【００３２】
一方、当該アームコントロールバルブ１８は、前記アーム引きパイロットポート１８ａにパイロット圧が入力されると当該パイロット圧の大きさに対応したストロークで前記中立位置から図２の右位置であるアーム引き位置に切換えられ、当該ストロークに対応した流量で前記油圧ポンプ１０から前記アームシリンダ８のへッド側室８ａに作動油が供給されるのを許容するとともにロッド側室８ｂから排出される作動油がタンクに戻ることを許容する。これによりアームシリンダ８が伸長してアーム５を引き方向に回動させる。当該アームコントロールバルブ１８は、逆に、前記アーム押しパイロットポート１８ｂにパイロット圧が入力されると当該パイロット圧の大きさに対応したストロークで前記中立位置から図２の左位置であるアーム押し位置に切換えられ、当該ストロークに対応した流量で前記油圧ポンプ１０から前記アームシリンダ８のロッド側室８ｂに作動油が供給されるのを許容するとともにへッド側室８ａから排出される作動油がタンクに戻ることを許容する。これにより前記アームシリンダ８が収縮して前記アーム５を押し方向に回動させる。
【００３３】
前記アーム操作装置１７は、アーム操作レバー１７ａと、アームパイロット弁１７ｂと、を有する。前記アーム操作レバー１７ａは、操作部材であり、当該アーム操作レバー１７ａに対してオペレータからアーム引き指令操作またはこれと反対の向きのアーム押し指令操作が与えられることによりその操作の向きに回動する。前記アームパイロット弁１７ｂは、前記パイロットポンプ２４に接続される入口ポートと、一対の出口ポートと、を有し、当該一対の出口ポートはアーム引きパイロットライン２６Ｃ及び図略のアーム押しパイロットラインをそれぞれ介して前記アームコントロールバルブ１８のアーム引きパイロットポート１８ａ及びアーム押しパイロットポート１８ｂに接続される。前記アームパイロット弁１７ｂは、前記アーム操作レバー１７ａに連結され、前記アーム引き及びアーム押しパイロットポート１８ａ，１８ｂのうち前記アーム操作レバー１７ａに与えられる前記アーム引きまたはアーム押し指令操作の向きに対応するパイロットポートに対して前記パイロットポンプ２４から当該指令操作の大きさに対応したパイロット圧が供給されることを許容するように開弁する。
【００３４】
この油圧ショベルは、さらに、旋回パーキングブレーキ３０と、ブレーキ切換装置４０と、旋回パーキングブレーキ３０の制御のための複数のセンサと、図３にも示されるコントローラ５０と、を備える。
【００３５】
前記旋回パーキングブレーキ３０は、少なくとも前記上部旋回体２が前記旋回モータ１１により駆動されていないとき、つまり、少なくとも当該旋回モータ１１が当該上部旋回体２に旋回トルクを与えていないとき、に前記上部旋回体２を停止状態に保つように当該上部旋回体２に機械的な停止保持力を与えるためのブレーキ装置である。当該旋回パーキングブレーキ３０は、前記上部旋回体２に前記停止保持力を与えるブレーキ作動状態と、当該上部旋回体２が旋回可能となるように当該上部旋回体２を解放するブレーキ解除状態とに切換可能である。
【００３６】
この実施の形態に係る前記旋回パーキングブレーキ３０は、油圧式のネガティブブレーキであり、ブレーキ解除圧の供給を受けたときにのみ前記ブレーキ解除状態に切換えられ、当該供給を受けていないときは前記ブレーキ作動状態を保持する。具体的に、当該旋回パーキングブレーキ３０は、バネ室及びその反対側のブレーキ解除室を有する油圧シリンダ３２と、前記バネ室に装填されるバネ３４と、を含む。当該旋回パーキングブレーキ３０は、前記ブレーキ解除室に前記ブレーキ解除圧が供給されないときは前記バネ３４の弾発力によって前記上部旋回体２の適当な部位、例えば旋回軸部、に拘束力つまり前記停止保持力を与える。一方、前記ブレーキ解除室に前記ブレーキ解除圧が供給されると、当該ブレーキ解除圧は前記バネ３４の弾発力に抗して前記拘束力の付与を解除するブレーキ解除力として前記油圧シリンダ３２に作用する。
【００３７】
前記ブレーキ切換装置４０は、前記旋回パーキングブレーキ３０への前記ブレーキ解除圧の供給及び当該供給の停止によって、当該旋回パーキングブレーキ３０を前記ブレーキ作動状態と前記ブレーキ解除状態とに切換える。具体的に、当該ブレーキ切換装置４０は、前記パイロットポンプ２４が吐出するパイロット油を前記ブレーキ解除室３２ｂに導くためのブレーキ解除ライン４４と、当該ブレーキ解除ライン４４の途中に設けられてこれを開閉するブレーキ制御弁４２と、を有する。
【００３８】
前記ブレーキ制御弁４２は、この実施の形態では、ソレノイド４６を有する２位置電磁切換弁である。当該ブレーキ制御弁４２は、前記ソレノイド４６にその励磁電流であるブレーキ解除指令が入力されないときは、図２における右側の閉位置を保ち、この閉位置で前記ブレーキ解除ライン４４を遮断して前記パイロットポンプ２４から前記ブレーキ解除室へのブレーキ解除圧の供給を遮断する。一方、前記ソレノイド４６に前記ブレーキ解除指令が入力されると、図１における左側の開位置に切換えられ、この開位置では前記ブレーキ解除ライン４４を開通して前記パイロットポンプ２４から前記ブレーキ解除室へのブレーキ解除圧の供給を許容する。
【００３９】
前記複数のセンサは、図２及び図３に示される旋回パイロット圧センサ２８及びアーム引きパイロット圧センサ２９と、図３に示されるグローバル座標位置検出器６０及び複数の角度センサを含む。
【００４０】
前記旋回パイロット圧センサ２８は、前記旋回操作装置１２の旋回操作レバー１２ａに旋回指令操作が与えられているか否かの情報を前記コントローラ５０に与えるものである。具体的に、当該旋回パイロット圧センサ２８は、前記左旋回パイロットライン２６Ａ及び前記右旋回パイロットライン２６Ｂのそれぞれにおけるパイロット圧のうちシャトル弁２７によって高位選択された旋回パイロット圧の供給を受け、当該旋回パイロット圧の大きさに対応する旋回パイロット圧検出信号を生成してコントローラ５０に入力する。
【００４１】
前記アーム引きパイロット圧センサ２９は、前記アーム操作装置１７のアーム操作レバー１７ａにアーム引き指令操作が与えられているか否かの情報を前記コントローラ５０に与えるものである。具体的に、当該アーム引きパイロット圧センサ２９は、前記アーム引きパイロットライン２６Ｃにおけるアーム引きパイロット圧の大きさに対応するアームパイロット圧検出信号を生成してコントローラ５０に入力する。
【００４２】
前記グローバル座標位置検出部６０は、ＧＰＳシステムにより把握される前記油圧ショベルのグローバル座標での位置、すなわちグローバル座標位置、を検出するものである。当該グローバル座標位置検出部６０は、例えば前記上部旋回体２に搭載されるＧＰＳ受信機を含み、３つ以上のＧＰＳ衛星から当該ＧＰＳ受信機までの距離に基いて当該ＧＰＳ受信機のグローバル座標位置を特定し、これに対応するグローバル座標位置信号を生成して前記コントローラ５０に入力する。
【００４３】
前記複数の角度センサは、前記油圧ショベルにおける前記バケット先端６ａの位置を求めるための情報をコントローラ５０に与えるためのものであり、旋回角度センサ６２、ブーム角度センサ６４、アーム角度センサ６５及びバケット角度センサ６６を含む。前記旋回角度センサ６２は、前記下部走行体１に対する前記上部旋回体２の旋回角度に対応する旋回角度検出信号を生成して前記コントローラ５０に入力する。同様に、前記ブーム角度センサ６４、アーム角度センサ６５及びバケット角度センサ６６は、前記ブーム４の起伏角度、前記ブーム４に対する前記アーム５の相対角度、及び前記アーム５に対する前記バケット６の相対角度にそれぞれ対応するブーム角度検出信号、アーム角度検出信号及びバケット角度検出信号をそれぞれ生成し、コントローラ５０に入力する。
【００４４】
前記コントローラ５０は、例えばマイクロコンピュータにより構成され、前記油圧ショベルに含まれる各要素の動作を制御する。当該コントローラ５０は、前記旋回パーキングブレーキ３０の作動を制御するための機能として、図３に示されるバケット先端位置演算部５２、掘削動作判定部５４、及びブレーキ制御部５６を有する。
【００４５】
前記バケット先端演算部５２は、前記角度センサ６２，６４，６５，６６から入力される検出信号に基いて前記油圧ショベルにおける前記バケット先端６ａの位置を演算するとともに、その演算結果と、前記グローバル座標位置検出部６０により特定される当該油圧ショベルのグローバル座標位置と、に基づき、前記グローバル座標における前記バケット先端６ａの位置、すなわち当該バケット先端６ａのグローバル座標位置を演算する。
【００４６】
さらに、当該バケット位置情報演算部５２は、前記グローバル座標において前記仕上げ施工のために予め設定されている前記目標面ＳＴに対する前記バケット先端６ａの位置の偏差δを演算するとともに、当該グローバル座標における前記バケット先端６ａの位置及び前記目標面ＳＴの位置についての情報を表示装置７０に入力する。当該表示装置７０は、前記キャブ２ｂ内に設けられ、当該目標面ＳＴに対する当該バケット先端６ａの相対位置を示す画像を表示する。当該画像は、仕上げ施工の際にオペレータが前記目標面ＳＴに沿って前記バケット先端６ａを移動させることを補助する。
【００４７】
前記掘削動作判定部５４は、前記アーム５の前記アーム引き方向の動作であるアーム引き動作が行われている場合において当該アーム引き動作（原則的には掘削動作）が仕上げ施工のための動作である仕上げ施工動作であるか否かを判定する。具体的に、当該掘削動作判定部５４は、前記アーム引き動作が予め設定された判定条件を満たすか否かを判断し、当該判定条件を満たす場合にのみ当該アーム引き動作が前記仕上げ施工動作であると判定する。
【００４８】
前記ブレーキ制御部５６は、前記旋回パイロット圧センサ２８により検出される旋回指令操作の有無と、前記アーム引きパイロット圧センサ２９により検出されるアーム引き指令操作の有無と、前記掘削動作判定部５４により行われる判定の結果と、に基づき、特定の場合にのみ前記ブレーキ制御弁４２にブレーキ解除指令を入力して前記旋回パーキングブレーキ３０の作動の解除を行う。
【００４９】
次に、前記旋回パーキングブレーキ３０の作動及び解除の切換について前記コントローラ５０が実際に行う演算制御動作を、図４及び図５のフローチャートを参照しながら説明する。図４は、当該演算制御動作のメインルーチンを示し、図５は当該メインルーチンに含まれる掘削動作の判定のためのサブルーチンを示す。
【００５０】
前記コントローラ５０のブレーキ制御部５６及び掘削動作判定部５４は、前記旋回パイロット圧センサ２８及び前記アーム引きパイロット圧センサ２９から入力されるパイロット圧検出信号に基づき、前記旋回操作レバー１２ａに与えられる旋回指令操作の有無及び前記アーム操作レバー１７ａに与えられるアーム引き指令操作の有無を判断する（ステップＳ１，Ｓ２）。
【００５１】
前記旋回指令操作及び前記アーム引き指令操作のいずれも与えられていない場合（ステップＳ１，Ｓ２のそれぞれにおいてＮＯ）、ブレーキ制御部５６は、旋回パーキングブレーキ３０の作動状態を保持する（ステップＳ３）。具体的に、当該ブレーキ制御部５６は、前記ブレーキ制御弁４２に対するブレーキ解除指令の入力を行わないことにより、当該ブレーキ制御弁４２を閉位置に保つ。これにより、前記旋回パーキングブレーキ３０は、作動状態を継続し、前記上部旋回体２に機械的な制動力を与えて下部走行体１に対する上部旋回体２の旋回を阻止する。
【００５２】
一方、前記アーム操作レバー１７ａにアーム引き指令操作が与えられていない状態で前記旋回操作レバー１２ａに旋回指令操作が与えられた場合（ステップＳ１でＮＯかつステップＳ２でＹＥＳ）、つまり、アーム操作レバー１７ａがアーム引き動作のための方向に操作されていない状態で前記旋回操作レバー１２ａが操作された場合、前記ブレーキ制御部５６は前記旋回パーキングブレーキ３０の作動を解除する（ステップＳ４）。具体的に、当該ブレーキ制御部５６は、前記ブレーキ制御弁４２にブレーキ解除指令を入力してこれを開弁させ、パイロットポンプ２４から前記旋回パーキングブレーキ３０の油圧シリンダ３２のブレーキ解除室にブレーキ解除用のパイロット油が導入される、つまりブレーキ解除圧が導入される、ことを許容する。これにより、当該旋回パーキングブレーキ３０は前記上部旋回体２を解放し、前記旋回操作レバー１２ａに与えられる旋回指令操作の向き及び大きさに対応した方向及び速度で当該上部旋回体１２が旋回駆動されることを許容する。
【００５３】
前記アーム操作レバー１７ａにアーム引き指令操作が与えられると（ステップＳ１でＹＥＳ）、前記旋回指令操作の有無にかかわらず、コントローラ５０の掘削動作判定部５４は、前記操作に対応するアーム引き動作が仕上げ施工動作（仕上げ施工のための掘削動作）であるか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００５４】
この実施の形態に係る掘削動作判定部５４は、油圧ショベルの作動状態がバケット先端６ａの動きに関連して設定された次の条件を全て満たす場合にのみ、前記アーム引き指令操作による動作が仕上げ施工動作であると判定する。
【００５５】
条件１：前記仕上げ施工のために設定された前記目標面ＳＴに対する前記バケット先端６ａの位置の偏差δが予め設定された判定値δｏ以下であること。
【００５６】
条件２：前記アーム引き動作の速度であるアーム引き速度Ｖが０よりも大きく予め設定された判定値Ｖｏ以下であること。つまり、アーム５が低速でアーム引き方向に駆動されること。前記アーム引き速度Ｖは、バケット先端の動きに関連する速度であって、アーム引き指令操作に対応するアーム引きパイロット圧によって把握することが可能である。
【００５７】
条件３：条件１及び条件２を満たす状態が予め設定された判定期間以上継続すること。
【００５８】
図５は、前記掘削動作判定部５４がステップＳ５において実際に行う判定動作を示したものである。掘削動作判定部５４は、判定の開始にあたり、当該判定開始からの経過時間の計測を行うためのタイマカウントＮｔを０にリセットする（ステップＳ５１）。そして、バケット位置偏差δが判定値δｏ以下である（δ≦δｏ）か否か、及び、アーム引き速度Ｖが０よりも大きくかつ判定値Ｖｏ以下である（０＜Ｖ＜Ｖｏ）か否かを判定する（ステップＳ５２，Ｓ５３）。ここで、実際のアーム５の動きがアーム押し方向の回動である場合には前記アーム引き速度Ｖが負の値となる。
【００５９】
前記バケット位置偏差δが前記判定値δｏよりも大きい場合（ステップＳ５２でＮＯ）、つまり実際のバケット先端６ａの位置が仕上げ施工のための目標面ＳＴから大きく外れている場合、あるいは前記アーム引き速度Ｖが前記判定値Ｖｏよりも大きい場合（ステップＳ５３でＮＯ）、つまりアーム５が予め設定された低速域を超える速度でアーム引き方向に駆動されている場合、掘削動作判定部５４は、現在の動作が仕上げ施工動作ではないという判定結果に対応して判定フラグを「０」に設定する（ステップＳ５４）。
【００６０】
前記バケット位置偏差δが前記判定値δｏ以下であり（ステップＳ５２でＹＥＳ）、かつ、前記アーム引き速度Ｖが前記判定値Ｖｏ以下の正の値である場合（ステップＳ５３でＹＥＳ）、掘削動作判定部５４は前記タイマカウントＮｔに１を加算し（ステップＳ５５）、この判定動作を前記タイマカウントＮｔが前記判定期間の長さに相当する判定値Ｎｔｏに達するまで継続する（ステップＳ５６でＮＯ）。そして、当該タイマカウントＮｔが当該判定値Ｎｔｏに到達した時点（ステップＳ５６でＹＥＳ）、すなわち、δ≦δｏ及び０＜Ｖ≦Ｖｏという条件を満たす状態が前記判定期間だけ継続した時点、で前記判定フラグを現在の動作が仕上げ施工動作であるという判定結果に対応する「１」に設定する（ステップＳ５７）。
【００６１】
前記判定期間中に前記バケット位置偏差δが前記判定値δｏよりも大きくなった場合（ステップＳ５２でＮＯ）、あるいは前記アーム引き速度Ｖが前記判定値Ｖｏよりも大きくなるかまたは０以下となった場合（つまりアーム引き指令操作が過大となるか解除された場合；ステップＳ５３でＮＯ）、掘削動作判定部５４はその時点で判定フラグを「０」に設定する（ステップＳ５４）。
【００６２】
ブレーキ制御部５６は、前記のような掘削動作判定部５４の判定が行われると、その判定結果に基いて旋回パーキングブレーキ３０の作動及びその解除の切換を行う（図４のステップＳ６，Ｓ３，Ｓ４）。つまり、ブレーキ制御部５６は、前記アーム引き指令操作が与えられた場合には（ステップＳ１でＹＥＳ）、前記旋回指令操作の有無にかかわらず、専ら掘削動作の判定の結果に対応した旋回パーキングブレーキ３０の作動制御を行う。
【００６３】
具体的に、前記判定フラグが「０」である場合（図４のステップＳ６でＮＯ）、前記ブレーキ制御部５６は、ブレーキ制御弁４２にブレーキ解除指令を入力して旋回パーキングブレーキ３０を解除する（ステップＳ４）。このように仕上げ施工動作でないと判定されるアーム引き動作は、いわゆる粗施工のための掘削動作である可能性が高く、この場合にはバケット先端６ａが障害物や硬い岩等に当たって旋回方向に大きな反力を受ける可能性があるが、前記旋回パーキングブレーキ３０の解除は前記反力を受けて上部旋回体２全体が前記旋回方向に動くことを可能にし、これにより、前記大きな反力に起因する前記旋回パーキングブレーキ３０その他の要素の破損を防ぐ。
【００６４】
前記判定フラグが「１」である場合（図４のステップＳ６でＮＯ）、つまり前記アーム引き動作が仕上げ施工動作と判定された場合、ブレーキ制御部５６は、アーム引き操作指令にかかわらずブレーキ制御弁４２へのブレーキ解除指令の入力を止めて旋回パーキングブレーキ３０の作動を維持する（ステップＳ３）。前記仕上げ施工動作では、バケット６による掘削量が少なく、かつ、アーム引き速度Ｖが低いため、仮にバケット先端６ａが障害物等に当たってもその衝撃は小さく、前記旋回パーキングブレーキ３０が作動していても当該旋回パーキングブレーキ３０やその他の要素に与えるダメージは小さい。そして、当該旋回パーキングブレーキ３０が小さな反力に抗して前記上部旋回体２及び作業装置３の旋回方向の変位を抑止することが、仕上げ施工の精度を高めることを可能にする。
【００６５】
前記判定期間中（図５でステップＳ５６でＮＯ）における旋回パーキングブレーキ３０の切換については、任意に設定されることが可能である。例えば、当該判定期間中は、旋回パーキングブレーキ３０の保護を重視してその作動を解除する制御が行われてもよいし、逆に、仕上げ施工動作が行われている確率が高いという観点から当該旋回パーキングブレーキ３０の作動状態が維持されてもよい。あるいは、当該判定期間中は判定不能であるという観点から当該旋回パーキングブレーキ３０の状態が現状に維持されてもよい。
【００６６】
本発明は、以上説明した実施の形態に限定されず、例えば次のような態様を含む。
（１）アーム引き動作中での旋回指令操作について
図４に示される演算制御動作では、アーム引き動作が仕上げ施工動作と判定された場合に旋回指令操作の有無にかかわらず旋回パーキングブレーキ３０が作動状態に維持されるが、オペレータの意思を尊重するという観点から、アーム引き動作が仕上げ施工動作と判定されていても旋回指令操作が与えられた時点で旋回パーキングブレーキの作動を解除する制御が行われてもよい。逆に、前記実施の形態のように前記旋回指令操作の有無にかかわらず前記旋回パーキングブレーキをブレーキ作動状態に維持することは、仕上げ施工中にオペレータが誤って旋回操作装置に旋回指令操作を入力することによる仕上げ施工の精度の低下を防ぐことを可能にする。
（２）バケット先端の動きに関連する速度について
前記実施の形態では、「バケット先端の動きに関連する速度」としてアーム引きパイロット圧により把握されるアーム引き速度Ｖが採用されているが、「バケット先端の動きに関連する速度」は、バケット先端の移動速度そのものであってもよい。当該移動速度は、例えば、前記バケット先端位置演算部５２により特定されるバケット先端位置の時間微分により算定されることが可能である。
（３）バケット先端位置を特定する基準座標について
前記実施の形態では、バケット先端位置及び仕上げ施工のための目標面がいずれもＧＰＳ測位のためのグローバル座標において設定されているが、当該バケット先端位置及び当該目標面は油圧ショベルを基準にした座標において設定されてもよい。例えば、当該目標面は、ＧＰＳシステムにおいてではなく、前記キャブ２ｂ内の運転室との相対位置関係においてオペレータの入力により設定されたものでもよい。
（４）その他の判定条件について
前記実施の形態では、アーム引き動作が仕上げ施工動作であると判定するための判定条件が３つの条件１〜３を含んでいるが、このうちの１つまたは２つの条件のみが前記判定条件に含まれてもよい。あるいは、アーム引き動作が所定の判定期間以上継続していることのみ（Ｖ＞０）が前記判定条件に設定されてもよい。
【００６７】
前記判定条件は、前記条件１〜３に限定されない。当該判定条件は、例えば、空中でのアーム引き動作（バケット先端が掘削対象から離れた状態でのアーム引き方向の動作）及び重掘削動作を排除するために、前記アームシリンダ８のへッド側室８ａの圧力が一定の範囲内にあるという条件を含んでもよい。
（５）仕上げ施工動作について
本発明に係る仕上げ施工動作は、コンピュータ等によって自動的に行われるものであってもよい。例えば、前記実施形態に係るバケット先端位置演算部により演算される位置偏差δに基づき、前記コンピュータ等が作業装置３の駆動を自動制御するものであってもよい。このような自動仕上げ施工動作においても、前記旋回パーキングブレーキの作動状態の維持は当該仕上げ施工の精度を有効に高める。
【符号の説明】
【００６８】
１      下部走行体
２      上部旋回体
４      ブーム
５      アーム
６      バケット
６ａ    バケット先端
８      アームシリンダ（アームアクチュエータ）
１０    油圧ポンプ
１１    旋回モータ（旋回アクチュエータ）
１２    旋回操作装置
１２ａ  旋回操作レバー
１３    旋回コントロールバルブ
１７    アーム操作装置
１７ａ  アーム操作レバー
１７ｂ  アームパイロット弁
１８    アームコントロールバルブ
２８    旋回パイロット圧センサ
２９    アーム引きパイロット圧センサ
３０    旋回パーキングブレーキ
４０    ブレーキ切換装置
５０    コントローラ
５２    バケット先端位置演算部
５４    掘削動作判定部
５６    ブレーキ制御部
６０    グローバル座標位置検出器
６２    旋回角度センサ
６４    ブーム角度センサ
６５    アーム角度センサ
６６    バケット角度センサ
【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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