JP2017226972A

JP2017226972A - ショベル

Info

Publication number: JP2017226972A
Application number: JP2016121858A
Authority: JP
Inventors: 春男呉; Chunnan Wu
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2016-06-20
Filing date: 2016-06-20
Publication date: 2017-12-28
Anticipated expiration: 2036-06-20
Also published as: JP7016606B2

Abstract

【課題】複合操作を支援する機能をより使い易くしたショベルを提供すること。【解決手段】本発明の実施例に係るショベルは、下部走行体１と、下部走行体１に搭載される上部旋回体３と、上部旋回体３に取り付けられたアタッチメントと、上部旋回体３に取り付けられたキャビン１０内に設置された操作装置２６と、操作装置２６に対する複合操作に応じて動くアタッチメントの動きを制御するコントローラ３０と、を備える。コントローラ３０は、所定期間における操作者の操作傾向を導き出し、その操作傾向に合ったアタッチメントの動きを維持するようにアタッチメントの動きを制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、複合操作が可能な複数の油圧アクチュエータを備えたショベルに関する。

複数の油圧シリンダを複合操作してフロント作業機の動作を制御するショベルが知られている（特許文献１参照。）。このショベルは、領域制限掘削制御モードの選択を指示する領域制限スイッチと、領域制限掘削制御モードで掘削領域（目標掘削面）の設定を指示する設定スイッチとを備える。ショベルの操作者は、設定スイッチで目標掘削面の境界を設定し且つ領域制限スイッチで領域制限掘削制御モードを開始させる。領域制限掘削制御モードでは、ショベルは、バケットの先端が掘削領域の境界に沿って動くようにフロント作業機の動作を制御する。

特開平１１−３５０５３７号公報

しかしながら、特許文献１のショベルは、領域制限掘削制御モードを開始するために、掘削領域の設定、モードの切り替えといった煩雑な操作をショベルの操作者に強いることとなり使い勝手が悪い。

そのため、複合操作を支援する機能をより使い易くしたショベルを提供することが望ましい。

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たアタッチメントと、前記上部旋回体に取り付けられた運転室内に設置された操作装置と、前記操作装置に対する複合操作に応じて動く前記アタッチメントの動きを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、所定期間における操作者の操作傾向を導き出し、該操作傾向に合った前記アタッチメントの動きを維持するように前記アタッチメントの動きを制御する。

上述の手段により、複合操作を支援する機能をより使い易くしたショベルを提供できる。

本発明の実施例に係るショベルの側面図である。図１のショベルの駆動系の構成例を示す図である。調整機構が取り付けられた操作装置の構成例を示す図である。アタッチメント動作制御処理のフローチャートである。ブーム上げ操作量、アーム閉じ操作量、爪先速度、及び爪先角度の時間的推移を示す図である。

図１は、本発明が適用される建設機械としてのショベル（掘削機）を示す側面図である。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が搭載されている。上部旋回体３にはブーム４が取り付けられている。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。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し、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。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る。

図２は、図１のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図であり、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、電気制御系をそれぞれ二重線、太実線、破線、点線で示す。

ショベルの駆動系は、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、圧力センサ２９、コントローラ３０、姿勢検出装置Ｓ１等を含む。

エンジン１１は、ショベルの駆動源である。本実施例では、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内燃機関としてのディーゼルエンジンである。また、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の入力軸に連結される。

メインポンプ１４は、高圧油圧ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給するための装置であり、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプである。

レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御するための装置である。本実施例では、レギュレータ１３は、例えば、メインポンプ１４の吐出圧、コントローラ３０からの指令電流等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。

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を含む各種油圧制御機器に作動油を供給する装置であり、例えば、固定容量型油圧ポンプである。

コントロールバルブ１７は、ショベルにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。具体的には、コントロールバルブ１７は、メインポンプ１４が吐出する作動油の流れを制御する複数の制御弁を含む。そして、コントロールバルブ１７は、それら制御弁を通じ、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する。それら制御弁は、メインポンプ１４からセンターバイパス管路を通って作動油タンクに流れる作動油の流量、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、左側走行油圧モータ１Ｌ、右側走行油圧モータ１Ｒ、及び旋回油圧モータ２Ａを含む。

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、キャビン１０内に設置され、パイロットポンプ１５が吐出する作動油をパイロットライン経由で油圧アクチュエータのそれぞれに対応する制御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（以下、「パイロット圧」とする。）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に応じた圧力である。

圧力センサ２９は、操作装置２６に対する操作内容を検出するためのセンサである。本実施例では、圧力センサ２９は、例えば、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。操作装置２６の操作内容は、圧力センサ以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。

姿勢検出装置Ｓ１は掘削アタッチメントの姿勢を検出する。本実施例では、姿勢検出装置Ｓ１は、ブーム角度センサ、アーム角度センサ、及びバケット角度センサを含む。ブーム角度センサは、ブーム角度を取得するセンサであり、例えば、ブームフートピン回りのブーム４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。アーム角度センサ及びバケット角度センサについても同様である。また、ブーム角度センサ、アーム角度センサ、及びバケット角度センサの各センサは、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせであってもよい。この場合、加速度センサ及びジャイロセンサのそれぞれの出力から、車体傾斜角、ブーム角度、アーム角度、バケット角度といった所望の角度を算出する。

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る。本実施例では、コントローラ３０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータで構成される。また、コントローラ３０は、アタッチメント制御部３１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。

アタッチメント制御部３１は、アタッチメントの動きを制御する機能要素である。基本的に、アタッチメントは、複数の操作装置２６のそれぞれに対する操作に応じて動く。その上で、アタッチメント制御部３１は、例えば、所定期間における複数の操作装置２６のそれぞれの操作内容が所定の開始条件を満たす場合、所定期間における操作者の操作傾向を導き出す。そして、所定の解除条件が満たされるまでは、その操作傾向に合ったアタッチメントの動きを維持するようにアタッチメントの動きを制御する。

開始条件は、例えば、「複数の操作装置２６のそれぞれの操作量が所定期間にわたって保持されていたこと」を含む。具体的には、「複数の操作装置２６のそれぞれの操作量が所定期間にわたって所定操作量未満であったこと」、「複数の操作装置２６のそれぞれの操作量が所定期間にわたって所定操作量未満で且つその変動幅が所定値未満であったこと」等を含む。

操作傾向は、例えば、所定期間におけるエンドアタッチメントの移動方向に基づいて導き出され且つ定められる。移動方向は、例えば、水平面に対する角度で表される。操作傾向は、エンドアタッチメントの移動速度及び移動方向に基づいて導き出され且つ定められてもよい。

具体的には、操作傾向は、例えば、バケット６の爪先を直線的に機体に近づける操作傾向、バケット６の爪先を直線的に機体から遠ざける操作傾向、バケット６の爪先を直線的に上昇させる操作傾向、バケット６の爪先を直線的に下降させる操作傾向等を含む。また、直線的な動きは旋回による動きを含んでいてもよい。旋回方向における均し作業を実現するためである。

解除条件は、例えば、「複数の操作装置２６の何れかの操作量が所定操作量以上となったこと」、「複数の操作装置２６の何れかの操作速度が所定速度以上となったこと」、「操作中の操作装置２６の何れかが中立位置に戻されたこと」、「操作中の操作装置２６の何れかが中立位置を超えて逆方向に操作されたこと」等を含む。

基本的に、掘削アタッチメントは、操作装置２６としてのブーム操作レバー、アーム操作レバー、及びバケット操作レバーのそれぞれに対する操作に応じて動く。アタッチメント制御部３１は、例えば、ブーム操作レバー及びアーム操作レバーのそれぞれが生成するパイロット圧に基づいてそれぞれの操作内容を把握する。そして、所定期間におけるブーム操作レバー及びアーム操作レバーのそれぞれの操作内容が所定の開始条件を満たす場合、所定期間における操作者の操作傾向をその操作内容から導き出す。このとき、アタッチメント制御部３１は、バケット操作レバー、旋回操作レバー等の操作内容を考慮してもよい。なお、本実施例では、ブーム操作レバーとバケット操作レバーは別個独立の操作レバーとして説明されるが、物理的には同じ１つの操作レバーであり傾倒方向のみが異なる。アーム操作レバーと旋回操作レバーの関係についても同様である。

開始条件は、例えば、ブーム操作レバー及びアーム操作レバーのそれぞれの操作量が所定期間にわたって所定操作量未満（微操作）であったことである。

操作傾向は、例えば、水平面に沿ってバケット６の爪先を直線的に近づける操作傾向（床掘り作業での水平引き）として導き出される。この場合、バケット６の爪先の移動方向は、水平面に対する角度がゼロ度の方向として導き出される。

その後、アタッチメント制御部３１は、所定の解除条件が満たされるまでは、その操作傾向に合った掘削アタッチメントの動きを維持するように掘削アタッチメントの動きを自動的に制御する。

具体的には、アタッチメント制御部３１は、導き出した操作傾向に合ったバケット６の爪先の移動方向（目標移動方向）を維持するようにブームシリンダ７及びアームシリンダ８を自動的に伸縮させる。バケットシリンダ９を自動的に伸縮させてもよく、旋回油圧モータを自動的に回転させてもよい。

例えば、アタッチメント制御部３１は、操作者によるブーム操作レバー及びアーム操作レバーの実際の操作量に基づいて算出される爪先の移動方向（調整前移動方向）が目標移動方向から逸脱している場合、掘削アタッチメントの調整動作によって目標移動方向を維持する。この場合、アタッチメント制御部３１は、操作者による実際の操作量とは無関係にブームシリンダ７及びアームシリンダ８を自動的に伸縮させることで目標移動方向を維持する。

ここで図３を参照し、掘削アタッチメントの調整動作を実現する調整機構の一例について説明する。図３は、調整機構５０が取り付けられた操作装置２６としてのアーム操作レバー２６Ａの構成例を示す図である。なお、以下の説明は、調整機構５０が取り付けられた他の操作レバーについても同様に適用される。例えば、ブーム用流量制御弁１７Ｂを左右に移動させるための、調整機構５０が取り付けられたブーム操作レバーについても同様に適用される。

調整機構５０は、アーム操作レバー２６Ａが生成するパイロット圧を所望のパイロット圧に調整する機構であり、主に電磁弁５１、電磁弁５２Ｌ、電磁弁５２Ｒ等を含む。所望のパイロット圧は、バケット６の爪先の調整前移動方向を目標移動方向に合わせるために必要なパイロット圧である。アタッチメント制御部３１は、姿勢検出装置Ｓ１等の出力に基づいて所望のパイロット圧を算出する。

電磁弁５１は、パイロットポンプ１５とアーム操作レバー２６Ａとを繋ぐ管路に置かれる電磁比例減圧弁であり、コントローラ３０からの制御電流に応じてその開口面積を増減させる。

電磁弁５２Ｌは、アーム操作レバー２６Ａとコントロールバルブ１７内に設置されるアーム用流量制御弁１７Ａの左側パイロットポート１７Ｌとを接続する管路Ｃ１に置かれる電磁切替弁であり、コントローラ３０からの指令に応じてその弁位置を切り替える。電磁弁５２Ｌは第１弁位置と第２弁位置とを有する。第１弁位置は、管路Ｃ１１と管路Ｃ１２とを連通させ、且つ、管路Ｃ３と管路Ｃ１２との連通を遮断する。第２弁位置は、管路Ｃ１１と管路Ｃ１２との連通を遮断し、且つ、管路Ｃ３と管路Ｃ１２とを連通させる。管路Ｃ１１はアーム操作レバー２６Ａと電磁弁５２Ｌとを接続する。管路Ｃ１２は電磁弁５２Ｌとアーム用流量制御弁１７Ａの左側パイロットポート１７Ｌとを接続する。管路Ｃ３は電磁弁５１と電磁弁５２Ｌとを接続する。

電磁弁５２Ｒは、アーム操作レバー２６Ａとアーム用流量制御弁１７Ａの右側パイロットポート１７Ｒとを接続する管路Ｃ２に置かれる電磁切替弁であり、コントローラ３０からの指令に応じてその弁位置を切り替える。電磁弁５２Ｒは第１弁位置と第２弁位置とを有する。第１弁位置は、管路Ｃ２１と管路Ｃ２２とを連通させ、且つ、管路Ｃ４と管路Ｃ２２との連通を遮断する。第２弁位置は、管路Ｃ２１と管路Ｃ２２との連通を遮断し、且つ、管路Ｃ４と管路Ｃ２２とを連通させる。管路Ｃ２１はアーム操作レバー２６Ａと電磁弁５２Ｒとを接続する。管路Ｃ２２は電磁弁５２Ｒとアーム用流量制御弁１７Ａの右側パイロットポート１７Ｒとを接続する。管路Ｃ４は電磁弁５１と電磁弁５２Ｒとを接続する。

アーム操作レバー２６Ａは、閉じ方向に傾けられると管路Ｃ１内の作動油の圧力を増大させ、開き方向に傾けられると管路Ｃ２内の作動油の圧力を増大させる。管路Ｃ１内の作動油の圧力であるアーム閉じパイロット圧は、圧力センサ２９の一例であるアーム閉じパイロット圧センサ２９Ｌによって検出される。管路Ｃ２内の作動油の圧力であるアーム開きパイロット圧は、圧力センサ２９の一例であるアーム開きパイロット圧センサ２９Ｒによって検出される。アーム閉じパイロット圧が増大するとスプール弁としてのアーム用流量制御弁１７Ａが右方向に移動してメインポンプ１４とアームシリンダ８のボトム側油室とを連通させてアームシリンダ８を伸張させる。アーム開きパイロット圧が増大するとアーム用流量制御弁１７Ａが左方向に移動してメインポンプ１４とアームシリンダ８のロッド側油室とを連通させてアームシリンダ８を収縮させる。

アタッチメント制御部３１は、アームシリンダ８を自動的に伸張させる場合、電磁弁５１に対して指令電流を出力し、且つ、電磁弁５２Ｌに対して開指令を出力する。指令電流を受けた電磁弁５１は、その指令電流に応じた開口面積を実現する。開指令を受けた電磁弁５２Ｌは第２弁位置に切り替わり、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を管路Ｃ１２に流入させる。このようにして、アタッチメント制御部３１は所望のアーム閉じパイロット圧を生成する。

同様に、アタッチメント制御部３１は、アームシリンダ８を自動的に収縮させる場合、電磁弁５１に対して指令電流を出力し、且つ、電磁弁５２Ｒに対して開指令を出力する。指令電流を受けた電磁弁５１は、その指令電流に応じた開口面積を実現する。開指令を受けた電磁弁５２Ｒは第２弁位置に切り替わり、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を管路Ｃ２２に流入させる。このようにして、アタッチメント制御部３１は所望のアーム開きパイロット圧を生成する。

このように、コントローラ３０は、例えば、所定期間におけるバケット６の移動速度、移動方向を目標移動速度、目標移動方向として設定する。そして、姿勢検出装置Ｓ１の検出値に基づき、バケット６の移動速度、移動方向が目標移動速度、目標移動方向となるように、電磁弁５１、電磁弁５２Ｌ、電磁弁５２Ｒに対して指令を出力する。

次に図４を参照し、アタッチメント制御部３１がアタッチメントの動きを制御する処理（以下、「アタッチメント動作制御処理」とする。）について説明する。図４は、アタッチメント動作制御処理のフローチャートである。

最初に、コントローラ３０のアタッチメント制御部３１は、ブーム操作レバー及びアーム操作レバーのそれぞれの操作量を検出する（ステップＳＴ１）。例えば、アタッチメント制御部３１は、圧力センサ２９の出力に基づいてブーム操作レバー及びアーム操作レバーのそれぞれの操作量を継続的に検出してＲＡＭに記憶する。

その後、アタッチメント制御部３１は、所定期間にわたってブーム操作レバー及びアーム操作レバーのそれぞれの操作量が保持されていたか否かを判定する（ステップＳＴ２）。例えば、アタッチメント制御部３１は、ＲＡＭに記憶されたブーム操作レバー及びアーム操作レバーのそれぞれの操作量の時間的推移を参照し、所定期間にわたって各操作量が所定操作量未満であったか否かを判定する。或いは、所定期間にわたって各操作量が所定操作量未満で且つ所定期間にわたる各操作量の変動幅が所定値未満であったか否かを判定してもよい。ここで、判定に必要な期間（所定期間）、変動幅（変動幅の所定値）等は、例えば、作業内容毎、機種毎、操作者毎に任意に決定されてもよい。

所定期間にわたって各操作量が保持されていたと判定した場合（ステップＳＴ２のＹＥＳ）、アタッチメント制御部３１は、バケット６の爪先の目標移動速度を決定する（ステップＳＴ３）。例えば、アタッチメント制御部３１は、姿勢検出装置Ｓ１の出力に基づいて所定期間におけるバケット６の爪先の移動軌跡及び移動距離を導き出す。そして、アタッチメント制御部３１は、爪先の平均移動速度を算出し、その平均移動速度を目標移動速度として設定する。

その後、アタッチメント制御部３１は、バケット６の爪先の移動方向の制御を開始する（ステップＳＴ４）。例えば、アタッチメント制御部３１は、姿勢検出装置Ｓ１の出力に基づいて所定期間におけるバケット６の爪先の移動軌跡を導き出す。そして、アタッチメント制御部３１は、各サンプリング時刻の移動方向を示す角度（水平面に対する角度）の平均値を目標移動方向を示す角度として設定する。所定期間におけるバケット６の爪先の移動軌跡の近似直線の水平面に対する角度を目標移動方向を示す角度として設定してもよい。そして、アタッチメント制御部３１は、バケット６の爪先が目標移動速度で目標移動方向に移動するようにブームシリンダ７及びアームシリンダ８を伸縮させる。

所定期間にわたって各操作量が保持されていなかったと判定した場合（ステップＳＴ２のＮＯ）、アタッチメント制御部３１は、目標移動速度及び目標移動方向を設定することなく、今回のアタッチメント動作制御処理を終了させる。そのため、ブームシリンダ７及びアームシリンダ８は、アタッチメント制御部３１によって自動的に伸縮させられることなく、操作者によるブーム操作レバー及びアーム操作レバーに対する実際の操作に応じて伸縮する。

また、判定手法として、操作量の時間的推移ではなく、バケット６の位置の時間的推移を参照してもよい。この場合、所定期間にわたってバケット６の移動方向の変動幅が所定値未満で且つ移動速度が所定値未満であったか否かを判定する。或いは、所定期間にわたってバケット６の移動速度が所定値未満で且つ所定期間にわたるバケット６の移動速度の変動幅が所定値未満であったか否かを判定してもよい。

次に図５を参照し、アタッチメント動作制御処理の効果について説明する。図５は、ブーム操作レバーの上げ方向への操作量（ブーム上げ操作量）、アーム操作レバーの閉じ方向への操作量（アーム閉じ操作量）、バケット６の爪先の移動速度（爪先速度）、及び、バケット６の爪先の移動方向を示す角度（爪先角度）の時間的推移を示す。この例では、ショベルの操作者は、ブーム操作レバー及びアーム操作レバーの複合操作により、水平面に沿ってバケット６を機体側に引き寄せる床掘り作業を行う。

具体的には、ショベルの操作者は、図５（Ａ）に示すように時刻ｔ１においてブーム操作レバーの上げ方向への操作を開始し、その後、ほぼ一定の操作量Ｂ１で上げ方向への操作を継続する。また、操作者は、図５（Ｂ）に示すように時刻ｔ１においてアーム操作レバーの閉じ方向への操作を開始し、その後、ほぼ一定の操作量Ａ１で閉じ方向への操作を継続する。

バケット６の爪先速度は、図５（Ｃ）に示すように時刻ｔ１において上昇し始め、その後、ほぼ一定の速度Ｖ１を維持する。バケット６の爪先角度は、図５（Ｄ）に示すように時刻ｔ１の時点からほぼ一定の爪先角度Ｄ１で機体方向に移動する。

時刻ｔ２において、所定期間にわたってブーム上げ操作量及びアーム閉じ操作量のそれぞれが保持されていたと判定した場合、アタッチメント制御部３１は、バケット６の爪先の目標移動速度を決定する。例えば、アタッチメント制御部３１は、時刻ｔ１１から時刻ｔ２までの期間におけるブーム上げ操作量が常に所定操作量ＴＨ１未満で且つアーム閉じ操作量が常に所定操作量ＴＨ２未満であった場合、所定期間にわたってブーム上げ操作量及びアーム閉じ操作量のそれぞれが保持されていたと判定する。そして、時刻ｔ１１から時刻ｔ２までの期間における爪先速度の平均値Ｖ１を目標移動速度として設定する。

また、時刻ｔ２において、所定期間にわたってブーム上げ操作量及びアーム閉じ操作量のそれぞれが保持されていたと判定した場合、アタッチメント制御部３１は、バケット６の爪先の目標移動方向を決定する。例えば、アタッチメント制御部３１は、時刻ｔ１１から時刻ｔ２までの期間における爪先角度の平均値Ｄ１を目標移動方向を示す角度として設定する。

その後、アタッチメント制御部３１は、解除条件が満たされるまでは、その操作傾向（爪先速度及び爪先角度）に合った掘削アタッチメントの動きを維持するように掘削アタッチメントの動きを制御する。

その結果、図５（Ａ）の実線で示すように時刻ｔ２以降に実際のブーム上げ操作量が操作量Ｂ１を下回りその乖離幅が大きくなっていく場合であっても、ブーム用流量制御弁１７Ｂは、一点鎖線で示すようにブーム上げ操作量が操作量Ｂ１で維持されているときとほぼ同じブーム上げパイロット圧を受ける。本実施例では、コントローラ３０は、指令に基づいてバケット６の爪先速度と爪先角度を自動制御するためである。図５（Ａ）の斜線領域は、実際のブーム上げ操作量と操作量Ｂ１との乖離幅を表す。この乖離幅は、アタッチメント制御部３１によるブームシリンダ７の自動的な伸張に対応するブーム上げ操作量を意味する。

ここで、設定されたバケット６の爪先の目標移動速度と目標移動方向を示す角度とを維持するためのブーム操作レバーの操作量（パイロット圧）は作業環境によって変化する。つまり、図５（Ａ）ではブーム上げ操作量が操作量Ｂ１で維持されているときとほぼ同じブーム上げパイロット圧を受ける例を示したが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、ブーム上げ操作量が所定の傾きで増加するときとほぼ同じ、或いは、ブーム上げ操作量が所定の傾きで減少するときとほぼ同じブーム上げパイロット圧を受けるように制御されてもよい。

また、図５（Ｂ）の実線で示すように時刻ｔ２以降に実際のアーム閉じ操作量が操作量Ａ１の近くで上下に変動する場合であっても、アーム用流量制御弁１７Ａは、一点鎖線で示すようにアーム閉じ操作量が操作量Ａ１で維持されているときとほぼ同じアーム閉じパイロット圧を受ける。本実施例では、コントローラ３０は、指令に基づいてバケット６の爪先速度と爪先角度を自動制御するためである。図５（Ｂ）の斜線領域は、実際のアーム閉じ操作量と操作量Ａ１との乖離幅を表す。この乖離幅は、アタッチメント制御部３１によるアームシリンダ８の自動的な伸縮に対応するアーム操作レバーの操作量を意味する。

ここで、設定されたバケット６の爪先の目標移動速度と目標移動方向を示す角度とを維持するためのアーム操作レバーの操作量（パイロット圧）は作業環境によって変化する。つまり、図５（Ｂ）ではアーム閉じ操作量が操作量Ａ１で維持されているときとほぼ同じアーム閉じパイロット圧を受ける例を示したが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、アーム閉じ操作量が所定の傾きで増加するときとほぼ同じ、或いは、アーム閉じ操作量が所定の傾きで減少するときとほぼ同じアーム閉じパイロット圧を受けるように制御されてもよい。

爪先速度は、時刻ｔ２以降は図５（Ｃ）に示すように目標移動速度Ｖ１で一定に維持される。同様に、爪先角度は、時刻ｔ２以降は図５（Ｄ）に示すように目標移動方向を示す角度Ｄ１で一定に維持される。図５（Ｃ）及び図５（Ｄ）の一点鎖線は、アタッチメント動作制御処理が実行されない場合の時間的推移を示す。

この例では、実際のブーム上げ操作量が操作量Ｂ１から下方に乖離しているため、アタッチメント動作制御処理が実行されない場合には、爪先角度は、図５（Ｄ）の一点鎖線で示すように目標移動方向を示す角度Ｄ１から徐々に乖離していく。これは、バケット６の爪先位置が徐々に深くなり、床掘り作業の負荷が徐々に大きくなることを意味する。そして、爪先速度は、床掘り作業の負荷の逓増に伴い、図５（Ｃ）の一点鎖線で示すように徐々に低下していく。コントローラ３０は、アタッチメント動作制御処理を実行することでこのような爪先角度の乖離及び爪先速度の低下を回避できる。

以上の構成により、ショベルの操作者は、バケット６を水平面に沿って引き寄せるには実際のブーム上げ操作量が不足している場合であっても、あたかもバケット６を水平面に沿って引き寄せるのに適したブーム上げ操作量で操作したときと同じ掘削アタッチメントの動きを実現できる。バケット６を水平面に沿って遠ざけたり、或いは、バケット６を法面に沿って近づけたり若しくは遠ざけたりする場合についても同様である。

また、操作者は、アタッチメント制御部３１による支援を必要としない粗掘削作業と、アタッチメント制御部３１による支援を必要とする仕上げ掘削作業との切り替わりの際にその支援を有効或いは無効にするための特別な操作又は作業を要求されることもない。そのため、操作者は、アタッチメント制御部３１による支援の有効化・無効化を意識することなく粗掘削作業と仕上げ作業とを自由に切り替えながらも適切なタイミングでアタッチメント制御部３１による支援を受けることができる。したがって、本発明の実施例に係るショベルは作業効率を向上できる。

また、ショベルの操作者は、ブーム上げ操作量が不足していること、及び、アタッチメント制御部３１による自動制御が開始されたことに気付くこともないため、快適な操作感を得ることができる。但し、アタッチメント制御部３１は、ブームシリンダ７を自動的に伸縮させている場合にはその旨を操作者に伝えるようにしてもよい。例えば、車載ディスプレイ、車載スピーカ、ＬＥＤランプ等を用いてその旨を操作者に伝えてもよい。アームシリンダ８等の他の油圧アクチュエータを自動的に動作させている場合についても同様である。

また、アタッチメント制御部３１による自動制御は、操作者が望む掘削アタッチメントの動きを、操作者による実際の複合操作の内容に沿って実現するものであり、操作者による実際の複合操作の内容からかけ離れた動きを許容するものではない。また、目標移動方向及び目標移動速度は、操作者による実際の複合操作の内容に基づいて設定されるため、アタッチメント制御部３１によって実現される掘削アタッチメントの動きが操作者の望む動きから大きく逸脱することはない。また、ショベルの操作者は、アタッチメント動作制御処理が実行されている場合であっても、解除条件を満たすことによって所望のタイミングで掘削アタッチメントの動きを停止させ或いは掘削アタッチメントに別の動きを行わせることができる。そのため、ショベルの操作に関して違和感を抱くこともない。

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。

１・・・下部走行体１Ｌ・・・左側走行油圧モータ１Ｒ・・・右側走行油圧モータ２・・・旋回機構２Ａ・・・旋回油圧モータ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１３・・・レギュレータ１４・・・メインポンプ１５・・・パイロットポンプ１７・・・コントロールバルブ１７Ａ・・・アーム用流量制御弁１７Ｂ・・・ブーム用流量制御弁１７Ｌ・・・左側パイロットポート１７Ｒ・・・右側パイロットポート２６・・・操作装置２６Ａ・・・アーム操作レバー２９・・・圧力センサ２９Ｌ、２９Ｒ・・・パイロット圧センサ３０・・・コントローラ３１・・・アタッチメント制御部５０・・・調整機構５１、５２Ｌ、５２Ｒ・・・電磁弁Ｃ１〜Ｃ４、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２・・・管路

Claims

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たアタッチメントと、
前記上部旋回体に取り付けられた運転室内に設置された操作装置と、
前記操作装置に対する複合操作に応じて動く前記アタッチメントの動きを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、所定期間における操作者の操作傾向を導き出し、該操作傾向に合った前記アタッチメントの動きを維持するように前記アタッチメントの動きを制御する、
ショベル。
前記操作傾向は、姿勢検出装置によって検出される前記所定期間におけるエンドアタッチメントの移動速度及び移動方向に基づいて導き出される、
請求項１に記載のショベル。
前記制御装置は、前記操作装置が生成するパイロット圧に基づいて前記操作装置の操作内容を把握し、少なくとも２つの前記操作装置のそれぞれの操作量が前記所定期間にわたって保持されていた場合に、前記操作傾向に合った前記アタッチメントの動きを維持するように前記アタッチメントの動きを制御する、
請求項１又は２に記載のショベル。
前記制御装置は、前記姿勢検出装置によって検出される前記エンドアタッチメントの移動速度及び移動方向に基づいて前記操作装置の操作内容を把握し、前記エンドアタッチメントの移動速度及び移動方向が前記所定期間にわたって保持されていた場合に、前記操作傾向に合った前記アタッチメントの動きを維持するように前記アタッチメントの動きを制御する、
請求項２に記載のショベル。