(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体と、
前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられる、ブーム、アーム、及びバケットを含むアタッチメン
トと、
前記アタッチメントを駆動する油圧シリンダと、
前記アタッチメントの動作速度を制御する制御装置と、を備えるショベルであって、
前記制御装置は、前記バケットによる掘削作業中において前記油圧シリンダのうちのア
ームシリンダのストローク量が所定範囲内にあると判定し、且つ、前記アタッチメントを
動作させたときの前記バケットに加わる作業負荷が所定値未満であると判定した場合に前
記アームの動作速度を低下させる、又は、前記バケットによる掘削作業中において前記油
圧シリンダのうちのバケットシリンダのストローク量が所定範囲内にあると判定し、且つ
、前記アタッチメントを動作させたときの前記バケットに加わる作業負荷が所定値未満で
あると判定した場合に前記バケットの動作速度を低下させる、
ショベル。
【請求項２】
前記制御装置は、前記作業負荷が所定値以上であると判定した場合には前記アーム、若
しくは、バケットの動作速度を低下させない、
請求項１に記載のショベル。
【請求項３】
前記制御装置は、少なくとも前記アームシリンダ、若しくは、バケットシリンダにおけ
る作動油の圧力に基づいて前記作業負荷が所定値未満であるか否かを判定する、
請求項１又は２に記載のショベル。
【請求項４】
作業反力を導出する作業反力導出部を更に有し、
前記制御装置は、少なくとも前記作業反力導出部が導出した作業反力に基づいて前記作
業負荷が所定値未満であるか否かを判定する、
請求項１乃至３の何れか一項に記載のショベル。
【請求項５】
前記制御装置は、油圧ポンプの吐出量を低減させることで前記アーム、若しくは、バケ
ットの動作速度を低下させる、
請求項１乃至４の何れか一項に記載のショベル。
【請求項６】
前記制御装置は、前記油圧シリンダに関するパイロット圧を低減させることで前記アー
ム、若しくは、バケットの動作速度を低下させる、
請求項１乃至５の何れかに記載のショベル。
【請求項７】
前記制御装置は、前記アームシリンダ、若しくは、バケットシリンダに流入する作動油
の流量を調整可能な可変絞りの開度を小さくすることで前記アーム、若しくは、バケット
の動作速度を低下させる、
請求項１乃至６の何れかに記載のショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アタッチメントの姿勢を検出可能なショベルに関する。
【背景技術】
【０００２】
アーム角度及びブーム角度のそれぞれが所定角度以上の場合に、停止傾向にあるブームの動きを鈍化させることによってブーム停止時の反動を和らげる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】国際公開第２０１２／１２１２５３号
【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、バケットの背面で土砂を押し退ける作業等を行っているときにブームの動きを鈍化させると作業効率が低下してしまうおそれがある。
【０００５】
上述に鑑み、アタッチメントの動きが止まるときに発生する反動を和らげる制御を一律に実行することによる作業効率の低下を防止できるショベルを提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施例に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に搭載される上部旋
回体と、前記上部旋回体に取り付けられる、ブーム、アーム、及びバケットを含むアタッ
チメントと、前記アタッチメントを駆動する油圧シリンダと、前記アタッチメントの動作
速度を制御する制御装置と、を備えるショベルであって、前記制御装置は、前記バケット
による掘削作業中において前記油圧シリンダのうちのアームシリンダのストローク量が所
定範囲内にあると判定し、且つ、前記アタッチメントを動作させたときの前記バケットに
加わる作業負荷が所定値未満であると判定した場合に前記アームの動作速度を低下させる
、又は、前記バケットによる掘削作業中において前記油圧シリンダのうちのバケットシリ
ンダのストローク量が所定範囲内にあると判定し、且つ、前記アタッチメントを動作させ
たときの前記バケットに加わる作業負荷が所定値未満であると判定した場合に前記バケッ
トの動作速度を低下させる。
【発明の効果】
【０００７】
上述の手段により、アタッチメントの動きが止まるときに発生する反動を和らげる制御を一律に実行することによる作業効率の低下を防止できるショベルが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例に係るショベルの側面図である。
【図２】図１のショベルに搭載される姿勢検出装置を構成する各種センサの出力内容の一例を示すショベルの側面図である。
【図３】図１の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】図１のショベルに搭載される駆動系の構成例を示す図である。
【図５】外部演算装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図６】地面形状情報取得部が取得する掘削対象地面の現在の形状に関する情報の概念図である。
【図７】アタッチメント減速・停止処理のフローチャートである。
【図８】図７のアタッチメント減速・停止処理が行われるときの各種物理量の時間的推移を示す図である。
【図９】アタッチメント減速・停止処理のフローチャートである。
【図１０】アタッチメント減速・停止処理のフローチャートである。
【図１１】アタッチメント減速・停止処理のフローチャートである。
【図１２】図１１のアタッチメント減速・停止処理が行われるときの各種物理量の時間的推移を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
最初に、図１を参照し、本発明の実施例に係る建設機械としてのショベル（掘削機）について説明する。なお、図１は、本発明の実施例に係るショベルの側面図である。図１に示すショベルの下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載される。上部旋回体３にはブーム４が取り付けられる。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはバケット６が取り付けられる。作業要素としてのブーム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。なお、アタッチメントは、床堀アタッチメント、均しアタッチメント、浚渫アタッチメント等の他のアタッチメントであってもよい。また、ブーム４、アーム５、及びバケット６は、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によりそれぞれ油圧駆動される。また、上部旋回体３にはキャビン１０が設けられ、エンジン１１等の動力源が搭載される。また、上部旋回体３には通信装置Ｍ１、測位装置Ｍ２、及び姿勢検出装置Ｍ３が取り付けられる。
【００１０】
通信装置Ｍ１は、ショベルと外部との間の通信を制御する装置である。本実施例では、通信装置Ｍ１は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）測量システムとショベルとの間の無線通信を制御する。具体的には、通信装置Ｍ１は、例えば１日１回の頻度で、ショベルの作業を開始する際に作業現場の地形情報を取得する。ＧＮＳＳ測量システムは、例えばネットワーク型ＲＴＫ−ＧＮＳＳ測位方式を採用する。
【００１１】
測位装置Ｍ２は、ショベルの位置及び向きを測定する装置である。本実施例では、測位装置Ｍ２は、電子コンパスを組み込んだＧＮＳＳ受信機であり、ショベルの存在位置の緯度、経度、高度を測定し、且つ、ショベルの向きを測定する。
【００１２】
姿勢検出装置Ｍ３は、アタッチメントの姿勢を検出する装置である。本実施例では、姿勢検出装置Ｍ３は、掘削アタッチメントの姿勢を検出する装置である。
【００１３】
図２は、図１のショベルに搭載される姿勢検出装置Ｍ３を構成する各種センサの出力内容の一例を示すショベルの側面図である。具体的には、姿勢検出装置Ｍ３は、ブーム角度センサＭ３ａ、アーム角度センサＭ３ｂ、バケット角度センサＭ３ｃ、及び車体傾斜センサＭ３ｄを含む。
【００１４】
ブーム角度センサＭ３ａは、ブーム角度を取得するセンサであり、例えば、ブームフートピンの回転角度を検出する回転角度センサ、ブームシリンダ７のストローク量を検出するストロークセンサ、ブーム４の傾斜角度を検出する傾斜（加速度）センサ等を含む。ブーム角度センサＭ３ａは、例えば、ブーム角度としてブーム角度θ１及びブーム角度αを取得する。ブーム角度θ１は、ＸＺ平面において、ブームフートピン位置Ｐ１とアーム連結ピン位置Ｐ２とを結ぶ線分Ｐ１−Ｐ２の水平線に対する角度である。また、ブーム角度αは、線分Ｐ１−Ｐ２のブーム基準線Ｌ１に対する角度である。ブーム基準線Ｌ１は、ブームシリンダ７を収縮側ストロークエンドまで収縮させたときの線分Ｐ１−Ｐ２に対応する線分である。
【００１５】
アーム角度センサＭ３ｂは、アーム角度を取得するセンサであり、例えば、アーム連結ピンの回転角度を検出する回転角度センサ、アームシリンダ８のストローク量を検出するストロークセンサ、アーム５の傾斜角度を検出する傾斜（加速度）センサ等を含む。アーム角度センサＭ３ｂは、例えば、アーム角度としてアーム角度θ２及びアーム角度βを取得する。アーム角度θ２は、ＸＺ平面において、アーム連結ピン位置Ｐ２とバケット連結ピン位置Ｐ３とを結ぶ線分Ｐ２−Ｐ３の水平線に対する角度である。また、アーム角度βは、線分Ｐ２−Ｐ３のアーム基準線Ｌ２に対する角度である。アーム基準線Ｌ２は、アームシリンダ８を伸張側ストロークエンドまで伸張させたときの線分Ｐ２−Ｐ３に対応する線分である。
【００１６】
バケット角度センサＭ３ｃは、バケット角度を取得するセンサであり、例えば、バケット連結ピンの回転角度を検出する回転角度センサ、バケットシリンダ９のストローク量を検出するストロークセンサ、バケット６の傾斜角度を検出する傾斜（加速度）センサ等を含む。バケット角度センサＭ３ｃは、例えば、バケット角度としてバケット角度θ３を取得する。バケット角度θ３は、ＸＺ平面において、バケット連結ピン位置Ｐ３とバケット爪先位置Ｐ４とを結ぶ線分Ｐ３−Ｐ４の水平線に対する角度である。
【００１７】
車体傾斜センサＭ３ｄは、ショベルのＹ軸回りの傾斜角θ４、及び、ショベルのＸ軸回りの傾斜角θ５（図示せず。）を取得するセンサであり、例えば２軸傾斜（加速度）センサ等を含む。なお、図２のＸＹ平面は水平面である。
【００１８】
次に、図３を参照してショベルの基本システムについて説明する。ショベルの基本システムは、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、コントローラ３０、及びエンジン制御装置（ＥＣＵ）７４等を含む。
【００１９】
エンジン１１はショベルの駆動源であり、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の入力軸に接続される。
【００２０】
メインポンプ１４は、高圧油圧ライン１６を介して作動油をコントロールバルブ１７に供給する油圧ポンプであり、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプである。メインポンプ１４は、斜板の角度（傾転角）を変更することでピストンのストローク長を調整し、吐出流量、すなわち、ポンプ出力を変化させることができる。メインポンプ１４の斜板は、レギュレータ１４ａにより制御される。レギュレータ１４ａは、電磁比例弁（不図示）に対する制御電流の変化に応じて斜板の傾転角を変化させる。例えば、制御電流の増加に応じ、レギュレータ１４ａは、斜板の傾転角を大きくして、メインポンプ１４の吐出流量を多くする。また、制御電流の減少に応じ、レギュレータ１４ａは、斜板の傾転角を小さくして、メインポンプ１４の吐出流量を少なくする。
【００２１】
パイロットポンプ１５は、パイロットライン２５を介して各種油圧制御機器に作動油を供給するための油圧ポンプであり、例えば、固定容量型油圧ポンプである。
【００２２】
コントロールバルブ１７は、油圧システムを制御する油圧制御バルブである。コントロールバルブ１７は、後述するレバー又はペダル２６Ａ〜２６Ｃの操作方向及び操作量に対応する圧力の変化に応じ、例えば、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、走行用油圧モータ１Ａ（左用）、走行用油圧モータ１Ｂ（右用）、及び旋回用油圧モータ２Ａのうちの一又は複数のものに対し、メインポンプ１４から高圧油圧ライン１６を通じて供給された作動油を選択的に供給する。なお、以下の説明では、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、走行用油圧モータ１Ａ（左用）、走行用油圧モータ１Ｂ（右用）、及び旋回用油圧モータ２Ａを集合的に「油圧アクチュエータ」と称する。
【００２３】
操作装置２６は、操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置である。操作装置２６は、パイロットライン２５を介してパイロットポンプ１５から作動油の供給を受ける。そして、パイロットライン２５ａを通じて、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する流量制御弁のパイロットポートにその作動油を供給する。なお、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は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応するレバー又はペダル２６Ａ〜２６Ｃの操作方向及び操作量に対応する圧力とされる。
【００２４】
コントローラ３０は、ショベルを制御するための制御装置であり、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータで構成される。コントローラ３０のＣＰＵは、ショベルの動作や機能に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードし且つ実行することで、それらプログラムのそれぞれに対応する処理を実行させる。
【００２５】
具体的には、コントローラ３０は、メインポンプ１４の吐出流量の制御を行う。例えば、ネガコン弁（不図示）のネガコン圧に応じて上記制御電流を変化させ、レギュレータ１４ａを介してメインポンプ１４の吐出流量を制御する。
【００２６】
エンジン制御装置（ＥＣＵ）７４は、エンジン１１を制御する装置である。エンジン制御装置（ＥＣＵ）７４は、例えば、コントローラ３０からの指令に基づき、エンジン回転数調整ダイヤル７５により操作者が設定したエンジン回転数（モード）に応じてエンジン１１の回転数を制御するための燃料噴射量等をエンジン１１に出力する。
【００２７】
エンジン回転数調整ダイヤル７５は、キャビン１０内に設けられる、エンジン回転数を調整するためのダイヤルであり、本実施例では、Ｒｍａｘ、Ｒ４、Ｒ３、Ｒ２及びＲ１の５段階でエンジン回転数を切り換えることができる。なお、図４は、エンジン回転数調整ダイヤル７５でＲ４が選択された状態を示す。
【００２８】
Ｒｍａｘは、エンジン１１の最高回転数であり、作業量を優先したい場合に選択される。Ｒ４は、二番目に高いエンジン回転数であり、作業量と燃費を両立させたい場合に選択される。Ｒ３及びＲ２は、三番目及び四番目に高いエンジン回転数であり、燃費を優先させながら低騒音でショベルを稼働させたい場合に選択される。Ｒ１は、最も低いエンジン回転数（アイドリング回転数）であり、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アイドリングモードにおけるエンジン回転数である。例えば、Ｒｍａｘ（最高回転数）を２０００ｒｐｍ、Ｒ１（アイドリング回転数）を１０００ｒｐｍとし、その間を２５０ｒｐｍ毎に、Ｒ４（１７５０ｒｐｍ）、Ｒ３（１５００ｒｐｍ）、Ｒ２（１２５０ｒｐｍ）と多段階に設定してよい。そして、エンジン１１は、エンジン回転数調整ダイヤル７５で設定されたエンジン回転数で一定に回転数制御される。なお、ここでは、エンジン回転数調整ダイヤル７５による５段階でのエンジン回転数調整の事例を示したが、５段階には限られず何段階であってもよい。
【００２９】
また、ショベルには、操作者による操作を補助するために画像表示装置４０をキャビン１０の運転席の近傍に配置する。操作者は画像表示装置４０の入力部４２を利用して情報や指令をコントローラ３０に入力できる。また、ショベルの運転状況や制御情報を画像表示装置４０の画像表示部４１に表示させることで、操作者に情報を提供できる。
【００３０】
画像表示装置４０は、画像表示部４１及び入力部４２を含む。画像表示装置４０は、運転席内のコンソールに固定される。一般的に、運転席に着座した操作者からみて右側にブーム４が配置されており、操作者はブーム４の先端に取り付けられたアーム５、バケット６を視認しながらショベルを操作することが多い。キャビン１０の右側前方のフレームは操作者の視界の妨げとなる部分であるが、本実施例では、この部分を利用して画像表示装置４０を設けている。これにより、もともと視界の妨げとなっていた部分に画像表示装置４０が配置されるので、画像表示装置４０自体が操作者の視界を大きく妨げることは無い。フレームの幅にもよるが、画像表示装置４０全体がフレームの幅に入るように、画像表示装置４０は、画像表示部４１が縦長となるように構成されてもよい。
【００３１】
本実施例では、画像表示装置４０は、ＣＡＮ、ＬＩＮ等の通信ネットワークを介してコントローラ３０に接続される。なお、画像表示装置４０は、専用線を介してコントローラ３０に接続されてもよい。
【００３２】
また、画像表示装置４０は、画像表示部４１上に表示する画像を生成する変換処理部４０ａを含む。本実施例では、変換処理部４０ａは、ショベルに取り付けられた撮像装置Ｍ５の出力に基づいて画像表示部４１上に表示するカメラ画像を生成する。そのため、撮像装置Ｍ５は、例えば専用線を介して画像表示装置４０に接続される。また、変換処理部４０ａは、コントローラ３０の出力に基づいて画像表示部４１上に表示する画像を生成する。
【００３３】
なお、変換処理部４０ａは、画像表示装置４０が有する機能としてではなく、コントローラ３０が有する機能として実現されてもよい。この場合、撮像装置Ｍ５は、画像表示装置４０ではなく、コントローラ３０に接続される。
【００３４】
また、画像表示装置４０は、入力部４２としてのスイッチパネルを含む。スイッチパネルは、各種ハードウェアスイッチを含むパネルである。本実施例では、スイッチパネルは、ハードウェアボタンとしてのライトスイッチ４２ａ、ワイパースイッチ４２ｂ、及びウインドウォッシャスイッチ４２ｃを含む。ライトスイッチ４２ａは、キャビン１０の外部に取り付けられるライトの点灯・消灯を切り換えるためのスイッチである。ワイパースイッチ４２ｂは、ワイパーの作動・停止を切り換えるためのスイッチである。また、ウインドウォッシャスイッチ４２ｃは、ウインドウォッシャ液を噴射するためのスイッチである。
【００３５】
また、画像表示装置４０は、蓄電池７０から電力の供給を受けて動作する。蓄電池７０はオルタネータ１１ａ（発電機）で発電した電力で充電される。蓄電池７０の電力は、コントローラ３０及び画像表示装置４０以外のショベルの電装品７２等にも供給される。また、エンジン１１のスタータ１１ｂは、蓄電池７０からの電力で駆動され、エンジン１１を始動する。
【００３６】
エンジン１１は、上述のとおり、エンジン制御装置（ＥＣＵ）７４により制御される。ＥＣＵ７４からは、エンジン１１の状態を示す各種データ（例えば、水温センサ１１ｃで検出される冷却水温（物理量）を示すデータ）がコントローラ３０に常時送信される。したがって、コントローラ３０は一時記憶部（メモリ）３０ａにこのデータを蓄積しておき、必要なときに画像表示装置４０に送信できる。
【００３７】
また、コントローラ３０には以下のように各種のデータが供給され、コントローラ３０の一時記憶部３０ａに格納される。
【００３８】
まず、レギュレータ１４ａから斜板の傾転角を示すデータがコントローラ３０に供給される。また、メインポンプ１４の吐出圧力を示すデータが、吐出圧力センサ１４ｂからコントローラ３０に送られる。これらのデータ（物理量を表すデータ）は一時記憶部３０ａに格納される。また、メインポンプ１４が吸入する作動油が貯蔵されたタンクとメインポンプ１４との間の管路には、油温センサ１４ｃが設けられており、その管路を流れる作動油の温度を表すデータが、油温センサ１４ｃからコントローラ３０に供給される。
【００３９】
また、レバー又はペダル２６Ａ〜２６Ｃを操作した際に、パイロットライン２５ａを通じてコントロールバルブ１７に送られるパイロット圧が、油圧センサ１５ａ、１５ｂで検出され、検出したパイロット圧を示すデータがコントローラ３０に供給される。
【００４０】
また、エンジン回転数調整ダイヤル７５からは、エンジン回転数の設定状態を示すデータがコントローラ３０に常時送信される。
【００４１】
外部演算装置３０Ｅは、通信装置Ｍ１、測位装置Ｍ２、姿勢検出装置Ｍ３、撮像装置Ｍ５等の出力に基づいて各種演算を行い、演算結果をコントローラ３０に対して出力する制御装置である。本実施例では、外部演算装置３０Ｅは蓄電池７０から電力の供給を受けて動作する。
【００４２】
図４は、図１のショベルに搭載される駆動系の構成例を示す図であり、機械的動力伝達ライン、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気制御ラインをそれぞれ二重線、実線、破線、及び点線で示す。
【００４３】
ショベルの駆動系は、主に、エンジン１１、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒ、吐出量調整装置１４ａＬ、１４ａＲ、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、操作内容検出装置２９、コントローラ３０、外部演算装置３０Ｅ、及びパイロット圧調整装置５０を含む。
【００４４】
コントロールバルブ１７は、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油の流れを制御する流量制御弁１７１〜１７６を含む。そして、コントロールバルブ１７は、流量制御弁１７１〜１７６を通じ、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、走行用油圧モータ１Ａ（左用）、走行用油圧モータ１Ｂ（右用）、及び旋回用油圧モータ２Ａのうちの１又は複数のものに対しメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油を選択的に供給する。
【００４５】
操作装置２６は、操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置である。本実施例では、操作装置２６は、パイロットライン２５を通じ、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する流量制御弁のパイロットポートに供給する。
【００４６】
操作内容検出装置２９は、操作装置２６を用いた操作者の操作内容を検出する装置である。本実施例では、操作内容検出装置２９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のレバー又はペダルの操作方向及び操作量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。なお、操作装置２６の操作内容は、ポテンショメータ等、圧力センサ以外の他のセンサの出力を用いて導き出されてもよい。
【００４７】
エンジン１１によって駆動されるメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒは、センターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒのそれぞれを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。
【００４８】
センターバイパス管路４０Ｌは、コントロールバルブ１７内に配置された流量制御弁１７１、１７３、及び１７５を通る高圧油圧ラインであり、センターバイパス管路４０Ｒは、コントロールバルブ１７内に配置された流量制御弁１７２、１７４、及び１７６を通る高圧油圧ラインである。
【００４９】
流量制御弁１７１、１７２、１７３は、走行用油圧モータ１Ａ（左用）、走行用油圧モータ１Ｂ（右用）、旋回用油圧モータ２Ａに流出入する作動油の流量及び流れ方向を制御するスプール弁である。
【００５０】
また、流量制御弁１７４、１７５、１７６は、バケットシリンダ９、アームシリンダ８、ブームシリンダ７に流出入する作動油の流量及び流れ方向を制御するスプール弁である。
【００５１】
吐出量調整装置１４ａＬ、１４ａＲは、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を調整する機能要素である。本実施例では、吐出量調整装置１４ａＬはレギュレータであり、コントローラ３０からの制御指令に応じてメインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を増減させてメインポンプ１４Ｌの押し退け容積を増減させることでメインポンプ１４Ｌの吐出量を調整する。具体的には、吐出量調整装置１４ａＬは、コントローラ３０が出力する制御電流が大きくなるにつれて斜板傾転角を増大させて押し退け容積を増大させることでメインポンプ１４Ｌの吐出量を増大させる。吐出量調整装置１４ａＲによるメインポンプ１４Ｒの吐出量の調整についても同様である。
【００５２】
パイロット圧調整装置５０は、流量制御弁１７１〜１７６のそれぞれのパイロットポートに供給されるパイロット圧を調整する機能要素である。本実施例では、パイロット圧調整装置５０は、コントローラ３０が出力する制御電流に応じ、操作装置２６が生成するパイロット圧を増減させる減圧弁である。この構成により、パイロット圧調整装置５０は、操作者によるレバー又はペダルの操作量を強制的に増減させることができる。
【００５３】
次に、図５を参照して外部演算装置３０Ｅの機能について説明する。なお、図５は、外部演算装置３０Ｅの構成例を示す機能ブロック図である。本実施例では、外部演算装置３０Ｅは、通信装置Ｍ１、測位装置Ｍ２、姿勢検出装置Ｍ３の出力を受けて各種演算を実行し、その演算結果をコントローラ３０に対して出力する。コントローラ３０は、例えば、その演算結果に応じた制御指令を動作制限部Ｅ１に対して出力する。
【００５４】
動作制限部Ｅ１はアタッチメントの動きを制限するための機能要素であり、例えば、パイロット圧調整装置５０、吐出量調整装置１４ａＬ、１４ａＲ、流量制御弁１７１〜１７６等を含む。流量制御弁１７１〜１７６が電気信号に応じて動作する構成である場合、コントローラ３０は、流量制御弁１７１〜１７６に電気信号を直接的に送信する。
【００５５】
また、動作制限部Ｅ１は、ショベルの操作者に対して警告を出力する警告出力装置を含んでいてもよい。警告出力装置は、例えば、音声出力装置、警告ランプ等を含む。
【００５６】
具体的には、外部演算装置３０Ｅは、主に、地形データベース更新部３１、位置座標更新部３２、地面形状情報取得部３３、及び作業反力導出部３４を含む。
【００５７】
地形データベース更新部３１は、作業現場の地形情報を参照可能に体系的に記憶する地形データベースを更新する機能要素である。本実施例では、地形データベース更新部３１は、例えばショベルの起動時に通信装置Ｍ１を通じて作業現場の地形情報を取得して地形データベースを更新する。地形データベースは不揮発性メモリ等に記憶される。また、作業現場の地形情報は、例えば世界測位系に基づく３次元地形モデルで記述される。
【００５８】
位置座標更新部３２は、ショベルの現在位置を表す座標及び向きを更新する機能要素である。本実施例では、位置座標更新部３２は、測位装置Ｍ２の出力に基づいて世界測位系におけるショベルの位置座標及び向きを取得し、不揮発性メモリ等に記憶されるショベルの現在位置を表す座標及び向きに関するデータを更新する。
【００５９】
地面形状情報取得部３３は、作業対象の地面の現在の形状に関する情報を取得する機能要素である。本実施例では、地面形状情報取得部３３は、地形データベース更新部３１が更新した地形情報と、位置座標更新部３２が更新したショベルの現在位置を表す座標及び向きと、姿勢検出装置Ｍ３が検出した掘削アタッチメントの姿勢の過去の推移とに基づいて掘削対象地面の現在の形状に関する情報を取得する。
【００６０】
ここで、図６を参照し、地面形状情報取得部３３が掘削動作後の地面形状に関する情報を取得する処理について説明する。図６は、掘削動作後の地面形状に関する情報の概念図である。なお、図６の破線で示す複数のバケット形状は、前回の掘削動作の際のバケット６の軌跡を表す。バケット６の軌跡は、姿勢検出装置Ｍ３が過去に検出した掘削アタッチメントの姿勢の推移から導き出される。また、図６の太実線は、地面形状情報取得部３３が把握している掘削対象地面の現在の断面形状を表し、太点線は、地面形状情報取得部３３が把握している前回の掘削動作が行われる前の掘削対象地面の断面形状を表す。すなわち、地面形状情報取得部３３は、前回の掘削動作が行われる前の掘削対象地面の形状から、前回の掘削動作の際にバケット６が通過した空間に対応する部分を取り除くことで掘削対象地面の現在の形状を導き出す。このようにして、地面形状情報取得部３３は、掘削動作後の地面形状を推定できる。また、図６の一点鎖線で示すＺ軸方向に伸びる各ブロックは３次元地形モデルの各要素を表す。各要素は例えばＸＹ平面に平行な単位面積の上面と−Ｚ方向に無限大の長さを有するモデルで表現される。なお、３次元地形モデルは３次元メッシュモデルで表現されてもよい。
【００６１】
作業反力導出部３４は作業反力を導き出す機能要素である。作業反力導出部３４は、例えば、掘削アタッチメントの姿勢と作業対象地面の現在の形状に関する情報とに基づいて掘削反力を導き出す。掘削アタッチメントの姿勢は姿勢検出装置Ｍ３によって検出され、作業対象地面の現在の形状に関する情報は地面形状情報取得部３３によって取得される。掘削反力は、バケット６の先端で土砂を掘削する際にバケット６の先端に作用する反力ばかりでなく、バケット６の背面で土砂を押し退ける際にバケット６の背面に作用する反力も含む。
【００６２】
本実施例では、作業反力導出部３４は、バケット６と地面とが接触しているか否かを判定し、接触していないと判定した場合の掘削反力を所定の非接触時掘削反力値（例えば、値ゼロ）とし、接触していると判定した場合の掘削反力を非接触時掘削反力値より大きい所定の接触時掘削反力値とする。
【００６３】
また、作業反力導出部３４は、接触していると判定した場合にはその接触状態に基づいて掘削反力を導き出してもよい。例えば、掘削反力導出部３４は、所定の計算式を用いて掘削反力を導き出してもよい。この場合、作業反力導出部３４は、例えば、掘削深さが深いほど、すなわち、ショベルの接地面とバケット爪先位置Ｐ４（図２参照。）との鉛直距離が大きいほど掘削反力が大きくなるようにする。また、作業反力導出部３４は、例えば、バケット６の爪先の掘削対象地面に対する挿入深さが大きいほど掘削反力が大きくなるようにする。また、作業反力導出部３４は、土砂密度等の土砂特性を考慮して掘削反力を導き出してもよい。土砂特性は、車載入力装置（図示せず。）を通じて操作者が入力する値であってもよく、油圧シリンダにおける作動油の圧力を検出する圧力センサ等の各種センサの出力に基づいて自動的に算出される値であってもよい。
【００６４】
コントローラ３０は、アタッチメントを駆動している油圧シリンダのストローク量が所定範囲内にあると判定した場合、作業負荷を伴わない作業が行われているか否かの判定結果に基づいてアタッチメントの動作速度を制御する。具体的には、作業負荷を伴わない作業が行われていると判定した場合にアタッチメントの動作速度を徐々に低下させながらアタッチメントの動作を停止させる。以下では、アタッチメントの動作速度を徐々に低下させながらアタッチメントの動作を停止させる制御を「減速・停止制御」と称する。
【００６５】
コントローラ３０は、例えば、アーム角度センサの出力に基づいてアームシリンダ８のストローク量が収縮側ストロークエンド付近の所定範囲内にあるか否かを判定する。収縮側ストロークエンドに達したときのストローク量を０％とし、伸張側ストロークエンドに達したときのストローク量を１００％とすると、収縮側ストロークエンド付近の所定範囲内のストローク量は、例えば、所定の閾値（例えば１０％）以下である。なお、所定の閾値は、予め登録されていてもよく、ストローク量の変化速度が大きいほど大きくなるように動的に設定されてもよく、アーム操作レバーの（開き）操作量が大きいほど大きくなるように動的に設定されてもよい。
【００６６】
また、上述の説明は、アーム５を開く場合の説明であるが、アーム５を閉じる場合には、アームシリンダ８のストローク量が伸張側ストロークエンド付近の所定範囲内にあるか否かが判定される。伸張側ストロークエンド付近の所定範囲内のストローク量は、例えば、所定の閾値（例えば９０％）以上である。そして、この閾値も、アーム５を開く場合と同様、予め登録されていてもよく、ストローク量の変化速度が大きいほど小さくなるように動的に設定されてもよく、アーム操作レバーの（閉じ）操作量が大きいほど小さくなるように動的に設定されてもよい。
【００６７】
アーム５を開く方向に駆動するアームシリンダ８のストローク量が収縮側ストロークエンド付近の所定範囲内にあると判定した場合、コントローラ３０は、作業反力導出部３４が導出した掘削反力に基づき、作業負荷を伴わない作業が行われているか否かを判定する。
【００６８】
そして、掘削反力が所定値未満の場合に、作業負荷が所定値未満である、すなわち、作業負荷（作業反力）を伴わない作業が行われていると判定し、動作制限部Ｅ１に対して制御指令を出力する。そして、アームシリンダ８のストローク量が０％に近づくにつれてアーム５の動作速度を徐々に低下させ、アームシリンダ８のストローク量が０％に達する直前でアーム５の動作を停止させる。
【００６９】
コントローラ３０は、例えば、吐出量調整装置１４ａＬ、１４ａＲに対して制御指令を出力し、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの斜板傾転角を低減させて吐出量を低減させることでアーム５（アームシリンダ８）の動作を徐々に鈍化させながら停止させる。また、コントローラ３０は、パイロット圧調整装置５０に対して制御指令を出力し、アーム操作レバーの操作量に対応するパイロット圧を低減させて流量制御弁１７５を中立位置の方向に戻すことでアーム５の動作を徐々に鈍化させながら停止させてもよい。或いは、コントローラ３０は、アームシリンダ８に流入する作動油の流量を調整可能な可変絞り８ｂ（図４参照。）の開度を小さくすることでアーム５の動作を徐々に鈍化させながら停止させてもよい。また、コントローラ３０は、これらの複数の手段を組み合わせてアーム５の動作を徐々に鈍化させながら停止させてもよい。ブーム４（ブームシリンダ７）又はバケット６（バケットシリンダ９）の動作を徐々に鈍化させながら停止させる場合も同様である。
【００７０】
次に、図７を参照し、減速・停止制御を実行するか否かを判定する処理（以下、「アタッチメント減速・停止処理」とする。）の流れについて説明する。図７はアタッチメント減速・停止処理の流れを示すフローチャートである。コントローラ３０は、所定の制御周期で繰り返しこのアタッチメント減速・停止処理を実行する。また、本実施例では、ショベルの操作者は、アーム操作レバーを開き方向にフルレバー操作量で操作している。フルレバー操作量は所定操作量以上の操作量を意味し、所定操作量は、例えば、中立状態を０％とし、最大操作量を１００％としたときの８０％以上の操作量である。
【００７１】
最初に、コントローラ３０は、アタッチメントを駆動している油圧シリンダのストローク量が所定範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１）。本実施例では、アーム角度センサの出力に基づいてアームシリンダ８のストローク量が収縮側ストロークエンド付近の所定範囲内（例えば０％〜１０％の範囲内）にあるか否かを判定する。具体的には、アーム角度βが閾値βTHに達したときに、アームシリンダ８のストローク量が所定範囲内になったと判定する。
【００７２】
ストローク量が所定範囲内にないと判定した場合（ステップＳ１のＮＯ）、コントローラ３０は、今回のアタッチメント減速・停止処理を終了させ、通常制御の実行を継続する。すなわち、アーム操作レバーのレバー操作量に応じたアーム５の駆動を継続する。
【００７３】
一方、ストローク量が所定範囲内にあると判定した場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、作業反力が閾値ＴＨ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ２）。作業反力を伴わない作業が行われているか否かを判定し、作業反力を伴わない作業が行われていると判定した場合には、油圧シリンダのピストンがストロークエンドに近づくにつれて油圧シリンダの動作を徐々に鈍化させながら停止させるためである。
【００７４】
本実施例では、コントローラ３０は、アームシリンダ８のストローク量が収縮側ストロークエンド付近の所定範囲内にあると判定した場合、作業反力導出部３４が導出した作業反力が閾値ＴＨ１未満であるか否かを判定する。
【００７５】
そして、作業反力が閾値ＴＨ１以上であると判定した場合（ステップＳ２のＮＯ）、コントローラ３０は、今回のアタッチメント減速・停止処理を終了させ、通常制御の実行を継続する。作業反力を伴う作業が行われているにもかかわらずアタッチメントの動きが制限されてしまうのを防止するためである。
【００７６】
一方、作業反力が閾値ＴＨ１未満であると判定した場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、コントローラ３０は、減速・停止制御を実行する（ステップＳ３）。本実施例では、コントローラ３０は、動作制限部Ｅ１に対して制御指令を出力し、アームシリンダ８の収縮速度を徐々に低下させ、アームシリンダ８のピストンが収縮側ストロークエンドに達する直前でその収縮を停止させる。作業反力を伴わない作業が行われているにもかかわらず、アームシリンダ８の動作速度を制限することなく、ピストンが収縮側ストロークエンドに達するまでアームシリンダ８を動作させてしまうのを防止するためである。この制御により、コントローラ３０は、アーム５（アームシリンダ８）の動きが止まるときに発生するショックを緩和できる。
【００７７】
次に、図８を参照し、図７のアタッチメント減速・停止処理が行われるときの各種物理量の時間的推移について説明する。図８は図７のアタッチメント減速・停止処理が行われるときの各種物理量の時間的推移を示す図であり、作業反力を伴う作業が行われる場合の推移を実線で示し、作業反力を伴わない作業が行われる場合の推移を破線で示す。なお、作業反力を伴う作業はアーム５を開きながらバケット６の背面で土砂を押し退ける作業であり、作業反力を伴わない作業は空中でアーム５を開く作業である。また、ショベルの操作者は、図８（Ｄ）の実線及び破線で示すように、作業反力の有無にかかわらず、アーム操作レバーを開き方向にフルレバー操作量ＡMAXで継続的に操作している。
【００７８】
最初に、作業反力を伴う作業が行われる場合の推移について説明する。作業反力を伴う作業が行われる場合、アーム角度βは、図８（Ａ）の実線で示すように、一定の割合で増大し、時刻ｔ１において閾値βTHに達する。また、アーム開き速度は、図８（Ｂ）の実線で示すように、一定レベルで推移する。アーム角度βが閾値βTHに達すると、コントローラ３０は、アームシリンダ８のストローク量が収縮側ストロークエンド付近の所定範囲内になったと判定し、作業反力を伴わない作業が行われているか否かを判定する。
【００７９】
この場合、図８（Ｃ）の実線で示すように作業反力が閾値ＴＨ１より大きい値ＦHであるため、コントローラ３０は、作業反力を伴う作業が行われていると判定し、減速・停止制御を実行しない。
【００８０】
その結果、アーム角度βは、図８（Ａ）の実線で示すように時刻ｔ１後もそのまま増大し続け、時刻ｔ２においてアームシリンダ８のピストンが収縮側ストロークエンドに達したところで最大値βMAXに達する。アーム開き速度は、図８（Ｂ）の実線で示すように時刻ｔ１後もそのまま推移し、時刻ｔ２においてアームシリンダ８のピストンが収縮側ストロークエンドに達したところで急減してゼロとなる。
【００８１】
このようにして、コントローラ３０は、作業反力を伴う作業が行われる場合には、アームシリンダ８のピストンが収縮側ストロークエンドに近づいたときにもアーム開き速度を低下させることなくその作業を継続できる。
【００８２】
次に、作業反力を伴わない作業が行われる場合の推移について説明する。作業反力を伴わない作業が行われる場合、アーム角度βは、図８（Ａ）の破線で示すように、一定の割合で増大し、時刻ｔ１において閾値βTHに達する。また、アーム開き速度は、図８（Ｂ）の破線で示すように、一定レベルで推移する。アーム角度βが閾値βTHに達すると、コントローラ３０は、アームシリンダ８のストローク量が収縮側ストロークエンド付近の所定範囲内になったと判定し、作業反力を伴わない作業が行われているか否かを判定する。
【００８３】
この場合、図８（Ｃ）の破線で示すように作業反力が閾値ＴＨ１より小さい値ＦLであるため、コントローラ３０は、作業反力を伴わない作業が行われていると判定し、減速・停止制御を実行する。
【００８４】
その結果、アーム角度βは、図８（Ａ）の破線で示すように時刻ｔ１後にその増大率を徐々に小さくしながらも増大し続け、時刻ｔ３においてアームシリンダ８のピストンが収縮側ストロークエンドに達したところで最大値βMAXに達する。アーム開き速度は、図８（Ｂ）の破線で示すように時刻ｔ１後に徐々に低下し、時刻ｔ３においてアームシリンダ８のピストンが収縮側ストロークエンドに達するところでゼロとなる。
【００８５】
このようにして、コントローラ３０は、作業反力を伴わない作業が行われる場合には、アームシリンダ８のピストンが収縮側ストロークエンドに近づくにつれてアーム開き速度を徐々に低下させながらゼロにする。その結果、アーム５の急停止を回避でき、ショベルの安定性の確保、操作性の改善、作業効率の向上等を実現できる。また、急停止に起因するアームシリンダ８及びその周辺機器の損傷、機体の振動、操作性の悪化、作業効率の低下等を防止できる。
【００８６】
次に、図９〜図１１を参照し、作業反力導出部３４が導出する作業反力以外の情報に基づいて作業負荷を伴わない作業が行われているか否かを判定するアタッチメント減速・停止処理の別の例について説明する。
【００８７】
図９は、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油の圧力（以下、「ブームボトム圧」とする。）に基づいて作業負荷を伴わない作業が行われているか否かを判定するアタッチメント減速・停止処理の流れを示すフローチャートである。
【００８８】
図９のアタッチメント減速・停止処理は、ブーム操作レバーが下げ方向に操作されているときの処理である点で、アーム操作レバーが開き方向に操作されているときの処理である図７のアタッチメント減速・停止処理と異なる。そのため、図９のステップＳ１における「ストローク量」はブームシリンダ７のストローク量を意味する。
【００８９】
また、図９のアタッチメント減速・停止処理は、ステップＳ２の代わりにステップＳ２Ａを実行する点で図７のアタッチメント減速・停止処理と異なるがその他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。
【００９０】
図９のアタッチメント減速・停止処理では、作業負荷を伴わない作業が行われているか否かを判定するため、コントローラ３０は、ブームボトム圧が閾値ＴＨ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ２Ａ）。
【００９１】
本実施例では、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油の圧力を検出する圧力センサ７ａ（図４参照。）が出力するブームボトム圧が閾値ＴＨ２以上の場合に作業負荷を伴わない作業が行われていると判定する。この判定結果は、例えば、ブーム下げ動作時においてバケット６が地面に接触していない場合に導き出される。単にブーム下げ動作を行っている場合等、作業負荷を伴わない作業が行われる場合には、作業負荷を伴う作業（例えばバケット６を地面に接触させながらの作業）が行われる場合に比べてブームボトム圧が大きくなるためである。そして、この状況でブームシリンダ７のピストンが収縮側ストロークエンドに当接すると車体が大きく振動してしまう。従って減速・停止制御を行う必要がある。
【００９２】
図１０は、アームシリンダ８のボトム側油室の作動油の圧力（以下、「アームボトム圧」とする。）又はロッド側油室の作動油の圧力（以下、「アームロッド圧」とする。）に基づいて作業負荷（作業反力）を伴わない作業が行われているか否かを判定するアタッチメント減速・停止処理の流れを示すフローチャートである。
【００９３】
図１０のアタッチメント減速・停止処理は、アーム操作レバーが閉じ方向又は開き方向に操作されているときの処理である点で、アーム操作レバーが開き方向に操作されているときの処理である図７のアタッチメント減速・停止処理と異なる。
【００９４】
また、図１０のアタッチメント減速・停止処理は、ステップＳ２、Ｓ２Ａの代わりにステップＳ２１〜Ｓ２４を実行する点で図７、図９のアタッチメント減速・停止処理と異なるがその他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。
【００９５】
図１０のアタッチメント減速・停止処理では、作業反力を伴わない作業が行われているか否かを判定するため、コントローラ３０は、アーム閉じ操作が行われている場合にはアームボトム圧が閾値ＴＨ３Ａ未満であるか否かを判定し（ステップＳ２２）、アーム開き操作が行われている場合にはアームロッド圧が閾値ＴＨ３Ｂ未満であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。
【００９６】
本実施例では、コントローラ３０は、アーム閉じ操作が行われている場合にはアームシリンダ８のボトム側油室の作動油の圧力を検出する圧力センサ８ａ１（図４参照。）が出力するアームボトム圧が閾値ＴＨ３Ａ未満の場合に作業反力を伴わない作業が行われていると判定する。アーム閉じ操作によって作業反力を伴わない作業が行われる場合、作業反力を伴う作業（例えば掘削作業）が行われる場合に比べてアームボトム圧が小さくなるためである。同様に、コントローラ３０は、アーム開き操作が行われている場合にはアームシリンダ８のロッド側油室の作動油の圧力を検出する圧力センサ８ａ２（図４参照。）が出力するアームロッド圧が閾値ＴＨ３Ｂ未満の場合に作業反力を伴わない作業が行われていると判定する。アーム開き操作によって作業反力を伴わない作業が行われる場合、作業反力を伴う作業（例えば掘削作業）が行われる場合に比べてアームロッド圧が小さくなるためである。なお、アーム開き操作が行われている場合の閾値ＴＨ３Ａは、アーム閉じ操作が行われている場合の閾値ＴＨ３Ｂと同じ値であってもよく、異なる値であってもよい。
【００９７】
図１１は、アタッチメントの動作速度から作業負荷（作業反力）の大きさを導き出し、その作業負荷（作業反力）の大きさに基づいて作業負荷（作業反力）を伴わない作業が行われているか否かを判定するアタッチメント減速・停止処理の流れを示すフローチャートである。
【００９８】
図１１のアタッチメント減速・停止処理は、ステップＳ２、Ｓ２Ａ、Ｓ２１〜Ｓ２４の代わりにステップＳ２Ｃを実行する点で図７、図９、図１０のアタッチメント減速・停止処理と異なるがその他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。
【００９９】
図１１のアタッチメント減速・停止処理では、作業反力を伴わない作業が行われているか否かを判定するため、コントローラ３０は、アタッチメントの動作速度が閾値ＴＨ４以上であるか否かを判定する（ステップＳ２Ｃ）。
【０１００】
本実施例では、コントローラ３０は、アーム角度センサＭ３ｂ（図２参照。）が出力するアーム角度βに基づいて算出されるアーム開き速度（例えば、アーム操作レバーをフルレバー操作量で開き方向に操作したときの単位時間当たりのアーム角度βの変化量）が閾値ＴＨ４以上の場合に作業反力を伴わない作業が行われていると判定する。作業反力を伴わない作業が行われる場合、作業反力を伴う作業（例えば掘削作業）が行われる場合に比べてアーム開き速度が大きくなるためである。
【０１０１】
次に、図１２を参照し、図１１のアタッチメント減速・停止処理が行われるときの各種物理量の時間的推移について説明する。図１２は図１１のアタッチメント減速・停止処理が行われるときの各種物理量の時間的推移を示す図であり、作業反力を伴う作業が行われる場合の推移を実線で示し、作業反力を伴わない作業が行われる場合の推移を破線で示す。また、ショベルの操作者は、図１２（Ｄ）の実線及び破線で示すように、作業反力の有無にかかわらず、アーム操作レバーを開き方向にフルレバー操作量ＡMAXで継続的に操作している。
【０１０２】
最初に、作業反力を伴う作業が行われる場合の推移について説明する。作業反力を伴う作業が行われる場合、アーム角度βは、図１２（Ａ）の実線で示すように、一定の割合で増大し、時刻ｔ１において閾値βTHに達する。また、アーム開き速度は、図１２（Ｂ）の実線で示すように値Ｖ１で推移する。アーム角度βが閾値βTHに達すると、コントローラ３０は、アームシリンダ８のストローク量が収縮側ストロークエンド付近の所定範囲内になったと判定し、作業反力を伴わない作業が行われているか否かを判定する。
【０１０３】
この場合、図１２（Ｂ）の実線で示すようにアーム開き速度が閾値ＴＨ４より小さい値Ｖ１であるため、コントローラ３０は、作業反力を伴う作業が行われていると判定し、減速・停止制御を実行しない。
【０１０４】
その結果、アーム角度βは、図１２（Ａ）の実線で示すように時刻ｔ１後もそのまま増大し続け、時刻ｔ２においてアームシリンダ８のピストンが収縮側ストロークエンドに達したところで最大値βMAXに達する。アーム開き速度は、図１２（Ｂ）の実線で示すように時刻ｔ１後も値Ｖ１のまま推移し、時刻ｔ２においてアームシリンダ８のピストンが収縮側ストロークエンドに達したところで急減してゼロとなる。
【０１０５】
このようにして、コントローラ３０は、作業反力を伴う作業が行われる場合には、アームシリンダ８のピストンが収縮側ストロークエンドに近づいたときにもアーム開き速度を低下させることなくその作業を継続できる。
【０１０６】
次に、作業反力を伴わない作業が行われる場合の推移について説明する。作業反力を伴わない作業が行われる場合、アーム角度βは、図１２（Ａ）の破線で示すように、一定の割合で増大し、時刻ｔ１において閾値βTHに達する。また、アーム開き速度は、図１２（Ｂ）の破線で示すように値Ｖ２で推移する。アーム角度βが閾値βTHに達すると、コントローラ３０は、アームシリンダ８のストローク量が収縮側ストロークエンド付近の所定範囲内になったと判定し、作業反力を伴わない作業が行われているか否かを判定する。
【０１０７】
この場合、図１２（Ｃ）の破線で示すようにアーム開き角度が閾値ＴＨ４より大きい値Ｖ２であるため、コントローラ３０は、作業反力を伴わない作業が行われていると判定し、減速・停止制御を実行する。
【０１０８】
その結果、アーム角度βは、図１２（Ａ）の破線で示すように時刻ｔ１後にその増大率を徐々に小さくしながらも増大し続け、時刻ｔ３においてアームシリンダ８のピストンが収縮側ストロークエンドに達したところで最大値βMAXに達する。アーム開き速度は、図１２（Ｂ）の破線で示すように時刻ｔ１後に徐々に低下し、時刻ｔ３においてアームシリンダ８のピストンが収縮側ストロークエンドに達するところでゼロとなる。
【０１０９】
このようにして、コントローラ３０は、作業反力を伴わない作業が行われる場合には、アームシリンダ８のピストンが収縮側ストロークエンドに近づくにつれてアーム開き速度を徐々に低下させてゼロにする。その結果、アーム５の急停止を回避でき、ショベルの安定性の確保、操作性の改善、作業効率の向上等を実現できる。また、急停止に起因するアームシリンダ８及び周辺機器の損傷、機体の振動、操作性の悪化、作業効率の低下等を防止できる。
【０１１０】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【０１１１】
例えば、上述の実施例では、コントローラ３０は、ショベルの操作者がアーム操作レバーを開き方向にフルレバー操作量ＡMAXで継続的に操作している場合に減速・停止制御を実行するか否かを判定する。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。コントローラ３０は、例えば、ショベルの操作者がアーム操作レバーを徐々に中立位置に戻す場合も同様に減速・停止制御を実行するか否かを判定してもよい。
【０１１２】
また、上述の実施例では、外部演算装置３０Ｅはコントローラ３０の外部にある別の演算装置として説明されたが、コントローラ３０に一体的に統合されてもよい。また、コントローラ３０の代わりに外部演算装置３０Ｅが動作制限部Ｅ１を直接的に制御してもよい。
【０１１３】
また、上述の実施例では、地形データベース更新部３１は、ショベルの起動時に通信装置Ｍ１を通じて作業現場の地形情報を取得して地形データベースを更新する。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、地形データベース更新部３１は、アタッチメントの姿勢の推移に関する情報を用いることなく、撮像装置Ｍ５が撮像したショベル周辺の画像に基づいて作業現場の地形情報を取得して地形データベースを更新してもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１・・・下部走行体  １Ａ・・・走行用油圧モータ（左用）  １Ｂ・・・走行用油圧モータ（右用）  ２・・・旋回機構  ２Ａ・・・旋回用油圧モータ  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  ７ａ・・・圧力センサ  ８・・・アームシリンダ  ８ａ・・・圧力センサ  ８ｂ・・・可変絞り  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  １１ｃ・・・水温センサ  １４Ｌ、１４Ｒ・・・メインポンプ  １４ａ・・・レギュレータ  １４ａＬ、１４ａＲ・・・吐出量調整装置  １４ｂ・・・吐出圧力センサ  １４ｃ・・・油温センサ  １５・・・パイロットポンプ  １５ａ、１５ｂ・・・油圧センサ  １６・・・高圧油圧ライン  １７・・・コントロールバルブ  ２５、２５ａ・・・パイロットライン  ２６・・・操作装置  ２６Ａ〜２６Ｃ・・・レバー又はペダル  ２９・・・操作内容検出装置  ３０・・・コントローラ  ３０ａ・・・一時記憶部  ３０Ｅ・・・外部演算装置  ３１・・・地形データベース更新部  ３２・・・位置座標更新部  ３３・・・地面形状情報取得部  ３４・・・作業反力導出部  ４０・・・画像表示装置  ４０ａ・・・変換処理部  ４０Ｌ、４０Ｒ・・・センターバイパス管路  ４１・・・画像表示部  ４２・・・入力部  ４２ａ・・・ライトスイッチ  ４２ｂ・・・ワイパースイッチ  ４２ｃ・・・ウインドウォッシャスイッチ  ５０・・・パイロット圧調整装置  ７０・・・蓄電池  ７２・・・電装品  ７４・・・エンジン制御装置（ＥＣＵ）  ７５・・・エンジン回転数調整ダイヤル  １７１〜１７６・・・流量制御弁  Ｅ１・・・動作制限部  Ｍ１・・・通信装置  Ｍ２・・・測位装置  Ｍ３・・・姿勢検出装置  Ｍ３ａ・・・ブーム角度センサ  Ｍ３ｂ・・・アーム角度センサ  Ｍ３ｃ・・・バケット角度センサ  Ｍ３ｄ・・・車体傾斜センサ  Ｍ５・・・撮像装置
【図１】
0006710442.tif 000002
【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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