特許 6675995 ショベル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6675995

(24)【登録日】2020年3月13日

(45)【発行日】2020年4月8日

(54)【発明の名称】ショベル

(51)【国際特許分類】

   E02F 3/43 20060101AFI20200330BHJP

【ＦＩ】

   E02F3/43 D

【請求項の数】2

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2017-18994(P2017-18994)

(22)【出願日】2017年2月3日

(62)【分割の表示】特願2014-520018(P2014-520018)の分割

【原出願日】2013年6月4日

(65)【公開番号】特開2017-75529(P2017-75529A)

(43)【公開日】2017年4月20日

【審査請求日】2017年3月2日

(31)【優先権主張番号】特願2012-131013(P2012-131013)

(32)【優先日】2012年6月8日

(33)【優先権主張国】JP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】呉 春男

【審査官】 湯本 照基

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１７６５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３３６１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２５００４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０６−０３０２５４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１２−０１７６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０３７２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−００１９６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０２７５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１３２１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１８９２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０３６３６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２０４９１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１８３６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０８８６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１６５６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２８７１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００９７６７２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｆ ３／４２

Ｅ０２Ｆ ３／４３

Ｅ０２Ｆ ３／８４

Ｅ０２Ｆ ３／８５

Ｅ０２Ｆ ９／２０

Ｅ０２Ｆ ９／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

走行体と、
前記走行体上で旋回可能に保持される旋回体と、
前記旋回体に搭載され、ブーム、前記ブームに接続されるアーム、及び、前記アームに接続されるバケットを含むアタッチメントと、
棒状の形状をなし、グリップ部が立設した状態で運転席の左側前方及び運転席の右側前方の少なくとも一方に配置される前後方向及び左右方向を含む複数の方向に傾倒可能なレバーと、を有し、
前記バケットは、前記レバーが第１方向に倒されたときに、前記レバーに基づき算出される前記アームに対する第１の指令値を用いて所定の直線に沿って移動し、且つ、前記レバーが前記第１方向とは異なる第２方向に倒されたときに前記所定の直線と交差する方向に移動し、
前記レバーの２つが同時に倒されたときに、前記バケットを前記所定の直線に沿って移動させる動作、前記バケットを前記所定の直線と交差する直線に沿って移動させる動作、前記旋回体の旋回動作、及び、前記バケットの開閉動作のうちの少なくとも２つが同時に実行される、
ショベル。

【請求項2】

走行体と、
前記走行体上で旋回可能に保持される旋回体と、
前記旋回体に搭載され、ブーム、前記ブームに接続されるアーム、及び、前記アームに接続されるバケットを含むアタッチメントと、
棒状の形状をなし、グリップ部が立設した状態で運転席の左側前方及び運転席の右側前方の少なくとも一方に配置される前後方向及び左右方向を含む複数の方向に傾倒可能なレバーと、を有し、
前記バケットは、前記レバーが第１方向に倒されたときに、前記レバーに基づき算出される前記アームに対する第１の指令値を用いて所定の直線に沿って移動し、且つ、前記レバーが前記第１方向とは異なる第２方向に倒されたときに前記所定の直線と交差する方向に移動し、
前記バケットを前記所定の直線に沿って移動させることができる第１操作状態と、前記第１操作状態とは異なる第２操作状態とを切り替える手段を備え、
前記第２操作状態では、前記レバーが前記第１方向に倒されたときに前記ブームのみが動作し、前記レバーが前記第２方向に倒されたときに前記アームのみが動作する、
ショベル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はショベルに関し、より詳細には、均し整地作業、法面整形作業等を行うショベルに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、均し整地作業を容易に行えるようにする油圧ショベルの掘削軌跡制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

この掘削軌跡制御装置は、油圧ショベルのフロントアタッチメントの延在方向に水平に延びる作業許可領域を設定し、アーム先端ピンの軸心位置が作業許可領域内にある場合、アーム及びブームの動作を許可する。一方、この掘削軌跡制御装置は、作業許可領域の周りに作業抑制領域を設定し、アーム先端ピンの軸心位置が作業抑制領域内に侵入した場合、アーム引き、ブーム上げ、及びブーム下げの何れかの動作を禁止する。

【0004】

このようにして、この掘削軌跡制御装置は、フロントアタッチメントの延在方向に沿った直線引き作業や均し整地作業を操作者が容易に行えるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平８−２７７５４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載の掘削軌跡制御装置を搭載する油圧ショベルでは、操作者は、アーム及びブームを動かすときにそれぞれに対応する個別の操作レバーを用いる。そのため、操作者は、直線引き作業や均し整地作業においてバケットを移動させる際に２つの操作レバーを同時に操作する必要がある。そのため、油圧ショベルの操作に不慣れな操作者にとっては直線引き作業や均し整地作業は依然として困難な作業であり、そのような操作者に対する支援が十分であるとはいえない。

【0007】

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、フロントアタッチメントをより容易に操作できるようにするショベルを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係るショベルは、走行体と、前記走行体上で旋回可能に保持される旋回体と、前記旋回体に搭載され、ブーム、前記ブームに接続されるアーム、及び、前記アームに接続されるバケットを含むアタッチメントと、棒状の形状をなし、グリップ部が立設した状態で運転席の左側前方及び運転席の右側前方の少なくとも一方に配置される前後方向及び左右方向を含む複数の方向に傾倒可能なレバーと、を有し、前記バケットは、前記レバーが第１方向に倒されたときに、前記レバーに基づき算出される前記アームに対する第１の指令値を用いて所定の直線に沿って移動し、且つ、前記レバーが前記第１方向とは異なる第２方向に倒されたときに前記所定の直線と交差する方向に移動し、前記レバーの２つが同時に倒されたときに、前記バケットを前記所定の直線に沿って移動させる動作、前記バケットを前記所定の直線と交差する直線に沿って移動させる動作、前記旋回体の旋回動作、及び、前記バケットの開閉動作のうちの少なくとも２つが同時に実行される。
同様に、上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係るショベルは、走行体と、前記走行体上で旋回可能に保持される旋回体と、前記旋回体に搭載され、ブーム、前記ブームに接続されるアーム、及び、前記アームに接続されるバケットを含むアタッチメントと、棒状の形状をなし、グリップ部が立設した状態で運転席の左側前方及び運転席の右側前方の少なくとも一方に配置される前後方向及び左右方向を含む複数の方向に傾倒可能なレバーと、を有し、前記バケットは、前記レバーが第１方向に倒されたときに、前記レバーに基づき算出される前記アームに対する第１の指令値を用いて所定の直線に沿って移動し、且つ、前記レバーが前記第１方向とは異なる第２方向に倒されたときに前記所定の直線と交差する方向に移動し、前記バケットを前記所定の直線に沿って移動させることができる第１操作状態と、前記第１操作状態とは異なる第２操作状態とを切り替える手段を備え、前記第２操作状態では、前記レバーが前記第１方向に倒されたときに前記ブームのみが動作し、前記レバーが前記第２方向に倒されたときに前記アームのみが動作する。

【発明の効果】

【0010】

上述の手段により、本発明は、フロントアタッチメントをより容易に操作できるようにするショベルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施例に係る制御方法を実行する油圧式ショベルを示す側面図である。

【図2】油圧式ショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。

【図3】本発明の実施例に係る制御方法で用いられる三次元直交座標系の説明図である。

【図4】ＸＺ平面におけるフロントアタッチメントの動きを説明する図である。

【図5】キャビン内の運転席の上面斜視図である。

【図6】自動均しモードにおいてレバー操作が行われた場合の処理の流れを示すフローチャートである。

【図7】Ｘ方向移動制御の流れを示すブロック図（その１）である。

【図8】Ｘ方向移動制御の流れを示すブロック図（その２）である。

【図9】Ｚ方向移動制御の流れを示すブロック図（その１）である。

【図10】Ｚ方向移動制御の流れを示すブロック図（その２）である。

【図11】本発明の実施例に係る制御方法を実行するハイブリッド式ショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。

【図12】ハイブリッド式ショベルの蓄電系の構成例を示すブロック図である。

【図13】本発明の実施例に係る制御方法を実行するハイブリッド式ショベルの駆動系の別の構成例を示すブロック図である。

【図14】法面整形モードで用いられる座標系の説明図（その１）である。

【図15】法面整形モードで用いられる座標系の説明図（その２）である。

【図16】法面整形モードでのフロントアタッチメントの動きを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は、本発明の実施例に係る制御方法を実行する油圧式ショベルを示す側面図である。

【0013】

油圧式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、操作体としてのブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端には、操作体としてのアーム５が取り付けられ、アーム５の先端には操作体としてのエンドアタッチメントであるバケット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、フロント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、キャビン１０が設けられ、且つエンジン等の動力源が搭載される。

【0014】

図２は、図１の油圧式ショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。図２において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細実線でそれぞれ示されている。

【0015】

機械式駆動部としてのエンジン１１の出力軸には、油圧ポンプとしてメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続されている。メインポンプ１４には、高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続されている。また、メインポンプ１４は、ポンプ１回転当たりの吐出流量がレギュレータ１４Ａによって制御される可変容量型油圧ポンプである。

【0016】

コントロールバルブ１７は、油圧式ショベルにおける油圧系の制御を行う油圧制御装置である。下部走行体１用の油圧モータ１Ａ（右用）及び１Ｂ（左用）、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は、高圧油圧ラインを介してコントロールバルブ１７に接続される。また、パイロットポンプ１５には、パイロットライン２５を介して操作装置２６が接続される。

【0017】

操作装置２６は、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、ペダル２６Ｃを含む。レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、及びペダル２６Ｃは、油圧ライン２７及び２８を介して、コントロールバルブ１７及び圧力センサ２９にそれぞれ接続される。圧力センサ２９は、電気系の駆動制御を行うコントローラ３０に接続されている。

【0018】

なお、本実施例では、各操作体の姿勢を検知するための姿勢センサが各操作体に取り付けられている。具体的には、ブーム４の傾斜角度を検出するためのブーム角度センサ４Ｓがブーム４の支持軸に取り付けられている。また、アーム５の開閉角度を検出するためのアーム角度センサ５Ｓがアーム５の支持軸に取り付けられ、バケット６の開閉角度を検出するためのバケット角度センサ６Ｓがバケット６の支持軸に取り付けられている。ブーム角度センサ４Ｓは、検出したブーム角度をコントローラ３０に供給する。また、アーム角度センサ５Ｓは、検出したアーム角度をコントローラ３０に供給し、バケット角度センサ６Ｓは、検出したバケット角度をコントローラ３０に供給する。

【0019】

コントローラ３０は、油圧式ショベルの駆動制御を行う主制御部としてのショベル制御装置である。コントローラ３０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)及び内部メモリを含む演算処理装置で構成され、ＣＰＵが内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムを実行することにより実現される装置である。

【0020】

次に、図３を参照しながら、本発明の実施例に係る制御方法で用いられる三次元直交座標系について説明する。なお、図３のＦ３Ａは、油圧式ショベルの側面図であり、図３のＦ３Ｂは、油圧式ショベルの上面図である。

【0021】

Ｆ３Ａ及びＦ３Ｂに示すように、三次元直交座標系のＺ軸は、油圧式ショベルの旋回軸ＰＣに相当し、三次元直交座標系の原点Ｏは、旋回軸ＰＣと油圧式ショベルの設置面との交点に相当する。

【0022】

また、Ｚ軸と直交するＸ軸は、フロントアタッチメントの延在方向に伸び、同じくＺ軸と直交するＹ軸は、フロントアタッチメントの延在方向に垂直な方向に伸びる。すなわち、Ｘ軸及びＹ軸は、油圧式ショベルの旋回とともにＺ軸回りを回転する。なお、油圧式ショベルの旋回角度θは、Ｆ３Ｂに示すような上面視で、Ｘ軸に関し反時計回り方向をプラス方向とする。

【0023】

また、Ｆ３Ａに示すように、上部旋回体３に対するブーム４の取り付け位置は、ブーム回転軸としてのブームピンの位置であるブームピン位置Ｐ１で表される。同様に、ブーム４に対するアーム５の取り付け位置は、アーム回転軸としてのアームピンの位置であるアームピン位置Ｐ２で表される。また、アーム５に対するバケット６の取り付け位置は、バケット回転軸としてのバケットピンの位置であるバケットピン位置Ｐ３で表される。さらに、バケット６の先端位置はバケット先端位置Ｐ４で表される。

【0024】

また、ブームピン位置Ｐ１とアームピン位置Ｐ２とを結ぶ線分ＳＧ１の長さはブーム長さとして所定値Ｌ_１で表され、アームピン位置Ｐ２とバケットピン位置Ｐ３とを結ぶ線分ＳＧ２の長さはアーム長さとして所定値Ｌ_２で表され、バケットピン位置Ｐ３とバケット先端位置Ｐ４とを結ぶ線分ＳＧ３の長さはバケット長さとして所定値Ｌ_３で表される。

【0025】

また、線分ＳＧ１と水平面との間に形成される角度は対地角β_１で表され、線分ＳＧ２と水平面との間に形成される角度は対地角β_２で表され、線分ＳＧ３と水平面との間に形成される角度は対地角β_３で表される。なお、以下では、対地角β_１、β_２、β_３をそれぞれブーム回転角度、アーム回転角度、バケット回転角度とも称する。

【0026】

ここで、ブームピン位置Ｐ１の三次元座標を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）＝（Ｈ_０Ｘ、０、Ｈ_０Ｚ）とし、バケット先端位置Ｐ４の三次元座標を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）＝（Ｘｅ、Ｙｅ、Ｚｅ）とすると、Ｘｅ、Ｚｅはそれぞれ式（１）及び式（２）で表される。なお、Ｘｅ及びＹｅはエンドアタッチメントの平面位置を表し、Ｚｅはエンドアタッチメントの高さを表す。

【0027】

Ｘｅ＝Ｈ_０Ｘ＋Ｌ_１ｃｏｓβ_１＋Ｌ_２ｃｏｓβ_２＋Ｌ_３ｃｏｓβ_３・・・（１）
Ｚｅ＝Ｈ_０ｚ＋Ｌ_１ｓｉｎβ_１＋Ｌ_２ｓｉｎβ_２＋Ｌ_３ｓｉｎβ_３・・・（２）
なお、Ｙｅは０となる。バケット先端位置Ｐ４は、ＸＺ平面上に存在するためである。

【0028】

また、ブームピン位置Ｐ１の座標値が固定値であるため、対地角β_１、β_２、及びβ_３が決まれば、バケット先端位置Ｐ４の座標値が一意に決定される。同様に、対地角β_１が決まれば、アームピン位置Ｐ２の座標値が一意に決定され、対地角β_１及びβ_２が決まれば、バケットピン位置Ｐ３の座標値が一意に決定される。

【0029】

次に、図４を参照しながら、ブーム角度センサ４Ｓ、アーム角度センサ５Ｓ、及びバケット角度センサ６Ｓのそれぞれの出力とブーム回転角度β_１、アーム回転角度β_２、及びバケット回転角度β_３との関係について説明する。なお、図４は、ＸＺ平面におけるフロントアタッチメントの動きを説明する図である。

【0030】

図４に示すように、ブーム角度センサ４Ｓはブームピン位置Ｐ１に設置され、アーム角度センサ５Ｓはアームピン位置Ｐ２に設置され、バケット角度センサ６Ｓはバケットピン位置Ｐ３に設置される。

【0031】

また、ブーム角度センサ４Ｓは、線分ＳＧ１と鉛直線との間に形成される角度α_１を検出して出力する。アーム角度センサ５Ｓは、線分ＳＧ１の延長線と線分ＳＧ２との間に形成される角度α_２を検出して出力する。バケット角度センサ６Ｓは、線分ＳＧ２の延長線と線分ＳＧ３との間に形成される角度α_３を検出して出力する。なお、図４において、角度α_１は、線分ＳＧ１に関し反時計回り方向をプラス方向とする。同様に、角度α_２は、線分ＳＧ２に関し反時計回り方向をプラス方向とし、角度α_３は、線分ＳＧ３に関し反時計回り方向をプラス方向とする。また、図４において、ブーム回転角度β_１、アーム回転角度β_２、バケット回転角度β_３は、Ｘ軸に平行な線に関し反時計回り方向をプラス方向とする。

【0032】

以上の関係から、ブーム回転角度β_１、アーム回転角度β_２、バケット回転角度β_３は、角度α_１、α_２、α_３を用いてそれぞれ式（３）、式（４）、式（５）で表される。

【0033】

β_１＝９０−α_１・・・（３）
β_２＝β_１−α_２＝９０−α_１−α_２・・・（４）
β_３＝β_２−α_３＝９０−α_１−α_２−α_３・・・（５）
なお、上述の通り、β_１、β_２、β_３は、水平面に対するブーム４、アーム５、バケット６の傾きとして表される。

【0034】

したがって、式（１）〜式（５）を用いると、角度α_１、α_２、α_３が決まれば、ブーム回転角度β_１、アーム回転角度β_２、バケット回転角度β_３が一意に決定され、且つ、バケット先端位置Ｐ４の座標値が一意に決定される。同様に、角度α_１が決まれば、ブーム回転角度β_１及びアームピン位置Ｐ２の座標値が一意に決定され、角度α_１、α_２が決まれば、アーム回転角度β_２及びバケットピン位置Ｐ３の座標値が一意に決定される。

【0035】

なお、ブーム角度センサ４Ｓ、アーム角度センサ５Ｓ、バケット角度センサ６Ｓは、ブーム回転角度β_１、アーム回転角度β_２、バケット回転角度β_３を直接的に検出してもよい。この場合、式（３）〜式（５）の演算を省略できる。

【0036】

次に、図５を参照しながら、本発明の実施例に係るショベルの制御方法で用いられる操作装置２６について説明する。なお、図５は、キャビン１０内の運転席の上面斜視図であり、運転席の左側前方にレバー２６Ａが配置され、運転席の右側前方にレバー２６Ｂが配置された状態を示す。また、図５のＦ５Ａは、通常モードの際のレバー設定を示し、図５のＦ５Ｂは、自動均しモードの際のレバー設定を示す。

【0037】

具体的には、Ｆ５Ａの通常モードでは、レバー２６Ａを前方に倒すとアーム５が開き、レバー２６Ａを後方に倒すとアーム５が閉じる。また、レバー２６Ａを左方に倒すと上部旋回体３が上面視で反時計回りに左旋回し、レバー２６Ａを右方に倒すと上部旋回体３が上面視で時計回りに右旋回する。また、レバー２６Ｂを前方に倒すとブーム４が下降し、レバー２６Ｂを後方に倒すとブーム４が上昇する。また、レバー２６Ｂを左方に倒すとバケット６が閉じ、レバー２６Ｂを右方に倒すとバケット６が開く。

【0038】

一方、Ｆ５Ｂの自動均しモードでは、レバー２６Ａを前方に倒すとバケット先端位置Ｐ４のＸ座標及びＹ座標の値を不変としながらＺ座標の値が減少するようブーム４及びアーム５の少なくとも一方が動く。なお、バケット６が動いてもよい。また、レバー２６Ａを後方に倒すとバケット先端位置Ｐ４のＸ座標及びＹ座標の値を不変としながらＺ座標の値が増大するようブーム４及びアーム５の少なくとも一方が動く。なお、バケット６が動いてもよい。以下では、レバー２６Ａの前後方向への操作、すなわち、エンドアタッチメントとしてのバケット６のＺ方向操作に応じて実行される制御を「Ｚ方向移動制御」又は「高さ制御」とする。なお、レバー２６Ａの左右方向への操作は通常モードの場合と同じである。

【0039】

また、Ｆ５Ｂの自動均しモードでは、レバー２６Ｂを前方に倒すとバケット先端位置Ｐ４のＹ座標及びＺ座標の値を不変としながらＸ座標の値が増大するようブーム４及びアーム５の少なくとも一方が動く。なお、バケット６が動いてもよい。また、レバー２６Ｂを後方に倒すとバケット先端位置Ｐ４のＹ座標及びＺ座標の値を不変としながらＸ座標の値が減少するようブーム４及びアーム５の少なくとも一方が動く。なお、バケット６が動いてもよい。以下では、レバー２６Ｂの前後方向への操作、すなわち、エンドアタッチメントとしてのバケット６のＸ方向操作に応じて実行される制御を「Ｘ方向移動制御」又は「平面位置制御」とする。

【0040】

また、Ｆ５Ｂの自動均しモードでは、レバー２６Ｂを左方に倒すとバケット回転角度β_３が増大し、レバー２６Ｂを右方に倒すとバケット回転角度β_３が減少する。すなわち、レバー２６Ｂを左方に倒すとバケット６が閉じ、レバー２６Ｂを右方に倒すとバケット６が開く。このように、レバー２６Ｂの左右方向への操作によってもたらされるバケット６の動きは、通常モードの場合と同じである。しかしながら、通常モードではレバー操作量に対応する流量の作動油をバケットシリンダ９に供給することによってバケット６を動かすのに対し、自動均しモードではレバー操作量に対応するバケット回転角度β_３の目標値を決定することによってバケット６を動かす点で相違する。なお、自動均しモードでの制御の詳細は後述される。

【0041】

図６は、自動均しモードにおいてレバー操作が行われた場合の処理の流れを示すフローチャートである。

【0042】

最初に、コントローラ３０は、キャビン１０内の運転席付近に設置されるモード切り替えスイッチにおいて自動均しモードが選択されたか否かを判断する（ステップＳ１）。

【0043】

自動均しモードが選択されたと判断した場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、レバー操作量を検出する（ステップＳ２）。

【0044】

具体的には、コントローラ３０は、例えば、圧力センサ２９の出力に基づいてレバー２６Ａ、２６Ｂの操作量を検出する。

【0045】

その後、コントローラ３０は、Ｘ方向操作が行われたか否かを判断する（ステップＳ３）。具体的には、コントローラ３０は、レバー２６Ｂの前後方向への操作が行われたか否かを判断する。

【0046】

Ｘ方向操作が行われたと判断した場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、コントローラ３０は、Ｘ方向移動制御（平面位置制御）を実行する（ステップＳ４）。

【0047】

Ｘ方向操作が行われていないと判断した場合（ステップＳ３のＮＯ）、コントローラ３０は、Ｚ方向操作が行われたか否かを判断する（ステップＳ５）。具体的には、コントローラ３０は、レバー２６Ａの前後方向への操作が行われたか否かを判断する。

【0048】

Ｚ方向操作が行われたと判断した場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、コントローラ３０は、Ｚ方向移動制御（高さ制御）を実行する（ステップＳ６）。

【0049】

Ｚ方向操作が行われていないと判断した場合（ステップＳ５のＮＯ）、コントローラ３０は、θ方向操作が行われたか否かを判断する（ステップＳ７）。具体的には、コントローラ３０は、レバー２６Ａの左右方向への操作が行われたか否かを判断する。

【0050】

θ方向操作が行われたと判断した場合（ステップＳ７のＹＥＳ）、コントローラ３０は、旋回動作を実行する（ステップＳ８）。

【0051】

θ方向操作が行われていないと判断した場合（ステップＳ７のＮＯ）、コントローラ３０は、β_３方向操作が行われたか否かを判断する（ステップＳ９）。具体的には、コントローラ３０は、レバー２６Ｂの左右方向への操作が行われたか否かを判断する。

【0052】

β_３方向操作が行われたと判断した場合（ステップＳ９のＹＥＳ）、コントローラ３０は、バケット開閉動作を実行する（ステップＳ１０）。

【0053】

なお、図６に示す制御の流れは、Ｘ方向操作、Ｚ方向操作、θ方向操作、及びβ_３方向操作のうちの１つが実行される単独操作の場合のものであるが、４つの操作のうちの複数の操作が同時に実行される複合操作の場合にも同様に適用され得る。例えば、Ｘ方向移動制御、Ｚ方向移動制御、旋回動作、及びバケット開閉動作のうちの複数の制御が同時に実行されてもよい。

【0054】

次に、図７及び図８を参照しながら、Ｘ方向移動制御（平面位置制御）の詳細について説明する。なお、図７及び図８は、Ｘ方向移動制御の流れを示すブロック図である。

【0055】

レバー２６ＢでＸ方向操作が行われると、コントローラ３０は、図７に示すように、レバー２６ＢのＸ方向操作に応じてバケット先端位置Ｐ４のＸ軸方向における変位をオープン制御する。具体的には、コントローラ３０は、例えば、バケット先端位置Ｐ４の移動後のＸ座標の値として指令値Ｘｅｒを生成する。より具体的には、コントローラ３０は、Ｘ方向指令値生成部ＣＸを用いて、レバー２６Ｂのレバー操作量Ｌｘに応じたＸ方向指令値Ｘｅｒを生成する。Ｘ方向指令値生成部ＣＸは、例えば、予め登録されたテーブル等を用いてレバー操作量ＬｘからＸ方向指令値Ｘｅｒを導出する。また、Ｘ方向指令値生成部ＣＸは、例えば、レバー２６Ｂの操作量が大きい程、バケット先端位置Ｐ４の移動前のＸ座標の値Ｘｅと移動後のＸ座標の値Ｘｅｒとの差ΔＸｅが大きくなるように値Ｘｅｒを生成する。なお、コントローラ３０は、レバー２６Ｂの操作量にかかわらずΔＸｅが一定となるように値Ｘｅｒを生成してもよい。また、バケット先端位置Ｐ４のＹ座標及びＺ座標の値は移動の前後で不変である。

【0056】

その後、コントローラ３０は、生成した指令値Ｘｅｒに基づいて、ブーム回転角度β_１、アーム回転角度β_２、及びバケット回転角度β_３のそれぞれの指令値β_１ｒ、β_２ｒ、β_３ｒを生成する。

【0057】

具体的には、コントローラ３０は、上述の式（１）及び式（２）を用いて指令値β_１ｒ、β_２ｒ、β_３ｒを生成する。バケット先端位置Ｐ４のＸ座標及びＺ座標の値Ｘｅ、Ｚｅは、式（１）及び式（２）に示すように、ブーム回転角度β_１、アーム回転角度β_２、及びバケット回転角度β_３の関数である。また、バケット先端位置Ｐ４の移動後のＺ座標の値Ｚｅｒには現在値がそのまま用いられる。そのため、バケット回転角度β_３の指令値β_３ｒを現在値のままとすると、式（１）のＸｅには生成された指令値Ｘｅｒが代入され、β_３には現在値がそのまま代入される。また、式（２）のＺｅには現在値がそのまま代入され、β_３にも現在値がそのまま代入される。その結果、２つの未知数β_１、β_２を含む式（１）及び式（２）の連立方程式を解くことによって、ブーム回転角度β_１及びアーム回転角度β_２の値が導出される。コントローラ３０は、これらの導出された値を指令値β_１ｒ、β_２ｒとする。

【0058】

その後、コントローラ３０は、図８に示すように、ブーム回転角度β_１、アーム回転角度β_２、及びバケット回転角度β_３のそれぞれの値が、生成された指令値β_１ｒ、β_２ｒ、β_３ｒとなるようにブーム４、アーム５、及びバケット６を動作させる。なお、コントローラ３０は、式（３）〜式（５）を用いて、指令値β_１ｒ、β_２ｒ、β_３ｒに対応する指令値α_１ｒ、α_２ｒ、α_３ｒを導き出してもよい。そして、コントローラ３０は、ブーム角度センサ４Ｓ、アーム角度センサ５Ｓ、バケット角度センサ６Ｓの出力である角度α_１、α_２、α_３が、導出された指令値α_１ｒ、α_２ｒ、α_３ｒとなるようにブーム４、アーム５、及びバケット６を動作させてもよい。

【0059】

具体的には、コントローラ３０は、ブーム回転角度β_１の現在値と指令値β_１ｒとの差Δβ_１に対応するブームシリンダパイロット圧指令を生成する。そして、ブームシリンダパイロット圧指令に対応する制御電流をブーム電磁比例弁に対して出力する。ブーム電磁比例弁は、自動均しモードでは、ブームシリンダパイロット圧指令に対応する制御電流に応じたパイロット圧をブーム制御弁に対して出力する。なお、ブーム電磁比例弁は、通常モードでは、レバー２６Ｂの前後方向への操作量に応じたパイロット圧をブーム制御弁に対して出力する。

【0060】

その後、ブーム電磁比例弁からのパイロット圧を受けたブーム制御弁は、メインポンプ１４が吐出する作動油を、パイロット圧に対応する流れ方向及び流量でブームシリンダ７に供給する。ブームシリンダ７は、ブーム制御弁を介して供給される作動油により伸縮する。ブーム角度センサ４Ｓは、伸縮するブームシリンダ７によって動かされるブーム４の角度α_１を検出する。

【0061】

その後、コントローラ３０は、ブーム角度センサ４Ｓが検出した角度α_１を式（３）に代入してブーム回転角度β_１を算出する。そして、ブームシリンダパイロット圧指令を生成する際に用いるブーム回転角度β_１の現在値として、算出した値をフィードバックする。

【0062】

なお、上述の説明は、指令値β_１ｒに基づくブーム４の動作に関するものであるが、指令値β_２ｒに基づくアーム５の動作、及び、指令値β_３ｒに基づくバケット６の動作にも同様に適用可能である。そのため、指令値β_２ｒに基づくアーム５の動作、及び、指令値β_３ｒに基づくバケット６の動作の流れについてはその説明を省略する。

【0063】

また、コントローラ３０は、図７に示すように、ポンプ吐出量導出部ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３を用いて、指令値β_１ｒ、β_２ｒ、β_３ｒからポンプ吐出量を導出する。本実施例では、ポンプ吐出量導出部ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３は、予め登録されたテーブル等を用いて指令値β_１ｒ、β_２ｒ、β_３ｒからポンプ吐出量を導出する。ポンプ吐出量導出部ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３が導出したポンプ吐出量は合計され、合計ポンプ吐出量としてポンプ流量演算部に入力される。ポンプ流量演算部は、入力された合計ポンプ吐出量に基づいてメインポンプ１４の吐出量を制御する。本実施例では、ポンプ流量演算部は、合計ポンプ吐出量に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を変更することによってメインポンプ１４の吐出量を制御する。

【0064】

その結果、コントローラ３０は、ブーム制御弁、アーム制御弁、バケット制御弁の開口制御とメインポンプ１４の吐出量の制御とを実行することによって、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に適切な量の作動油を分配できる。

【0065】

このように、コントローラ３０は、指令値Ｘｅｒの生成、指令値β_１ｒ、β_２ｒ、及びβ_３ｒの生成、メインポンプ１４の吐出量の制御、並びに、角度センサ４Ｓ、５Ｓ、６Ｓの出力に基づく操作体４、５、６のフィードバック制御を１制御サイクルとし、この制御サイクルを繰り返すことによって、バケット先端位置Ｐ４のＸ方向移動制御を行う。

【0066】

また、上述の説明では、バケット回転角度β_３の指令値β_３ｒとしてバケット回転角度β_３の現在値がそのまま用いられている。しかしながら、アーム回転角度β_２の値に応じて一意に決まる値、例えば、アーム回転角度β_２の値に固定値を加えた値がバケット回転角度β_３の指令値β_３ｒとして用いられてもよい。

【0067】

また、Ｘ方向移動制御ではバケット先端位置Ｐ４のＹ座標及びＺ座標を固定としながらバケット先端位置Ｐ４のＸ座標の変位がオープン制御される。しかしながら、バケットピン位置Ｐ３のＹ座標及びＺ座標を固定としながらバケットピン位置Ｐ３のＸ座標の変位がオープン制御されてもよい。この場合、指令値β_３ｒの生成、及び、バケット６の制御は省略される。

【0068】

次に、図９及び図１０を参照しながら、Ｚ方向移動制御（高さ制御）の詳細について説明する。なお、図９及び図１０は、Ｚ方向移動制御の流れを示すブロック図である。

【0069】

レバー２６ＡでＺ方向操作が行われると、コントローラ３０は、図９に示すように、レバー２６ＡのＺ方向操作に応じてバケット先端位置Ｐ４のＺ軸方向における変位をオープン制御する。具体的には、コントローラ３０は、例えば、バケット先端位置Ｐ４の移動後のＺ座標の値として指令値Ｚｅｒを生成する。より具体的には、コントローラ３０は、Ｚ方向指令値生成部ＣＺを用いて、レバー２６Ａの操作量Ｌｚに応じたＺ方向指令値Ｚｅｒを生成する。Ｚ方向指令値生成部ＣＺは、例えば、予め登録されたテーブル等を用いてレバー操作量ＬｚからＺ方向指令値Ｚｅｒを導出する。また、Ｚ方向指令値生成部ＣＺは、例えば、レバー２６Ａの操作量が大きい程、バケット先端位置Ｐ４の移動前のＺ座標の値Ｚｅと移動後のＺ座標の値Ｚｅｒとの差ΔＺｅが大きくなるように値Ｚｅｒを生成する。なお、コントローラ３０は、レバー２６Ａの操作量にかかわらずΔＺｅが一定となるように値Ｚｅｒを生成してもよい。また、バケット先端位置Ｐ４のＸ座標及びＹ座標の値は移動の前後で不変である。

【0070】

その後、コントローラ３０は、生成した指令値Ｚｅｒに基づいて、ブーム回転角度β_１、アーム回転角度β_２、及びバケット回転角度β_３のそれぞれの指令値β_１ｒ、β_２ｒ、β_３ｒを生成する。

【0071】

具体的には、コントローラ３０は、上述の式（１）及び式（２）を用いて指令値β_１ｒ、β_２ｒ、β_３ｒを生成する。バケット先端位置Ｐ４のＸ座標及びＺ座標の値Ｘｅ、Ｚｅは、式（１）及び式（２）に示すように、ブーム回転角度β_１、アーム回転角度β_２、及びバケット回転角度β_３の関数である。また、バケット先端位置Ｐ４の移動後のＸ座標の値Ｘｅｒには現在値がそのまま用いられる。そのため、バケット回転角度β_３の指令値β_３ｒを現在値のままとすると、式（１）のＸｅには現在値がそのまま代入され、β_３にも現在値がそのまま代入される。また、式（２）のＺｅには生成された指令値Ｚｅｒが代入され、β_３には現在値がそのまま代入される。その結果、２つの未知数β_１、β_２を含む式（１）及び式（２）の連立方程式を解くことによって、ブーム回転角度β_１及びアーム回転角度β_２の値が導出される。コントローラ３０は、これらの導出された値を指令値β_１ｒ、β_２ｒとする。

【0072】

その後、コントローラ３０は、図１０に示すように、ブーム回転角度β_１、アーム回転角度β_２、及びバケット回転角度β_３のそれぞれの値が、生成された指令値β_１ｒ、β_２ｒ、β_３ｒとなるようにブーム４、アーム５、及びバケット６を動作させる。なお、ブーム４、アーム５、及びバケット６の動作、及びメインポンプ１４の吐出量の制御については、Ｘ方向移動制御で説明した内容がそのまま適用可能であるため、ここではその説明を省略する。

【0073】

このように、コントローラ３０は、指令値Ｚｅｒの生成、指令値β_１ｒ、β_２ｒ、及びβ_３ｒの生成、メインポンプ１４の吐出量の制御、並びに、角度センサ４Ｓ、５Ｓ、６Ｓの出力に基づく操作体４、５、６のフィードバック制御を１制御サイクルとし、この制御サイクルを繰り返すことによって、バケット先端位置Ｐ４のＺ方向移動制御を行う。

【0074】

また、上述の説明では、バケット回転角度β_３の指令値β_３ｒとしてバケット回転角度β_３の現在値がそのまま用いられている。しかしながら、アーム回転角度β_２の値に応じて一意に決まる値、例えば、アーム回転角度β_２の値に固定値を加えた値がバケット回転角度β_３の指令値β_３ｒとして用いられてもよい。

【0075】

また、Ｚ方向移動制御ではバケット先端位置Ｐ４のＸ座標及びＹ座標を固定としながらバケット先端位置Ｐ４のＺ座標の変位がオープン制御される。しかしながら、バケットピン位置Ｐ３のＸ座標及びＹ座標を固定としながらバケットピン位置Ｐ３のＺ座標の変位がオープン制御されてもよい。この場合、指令値β_３ｒの生成、及び、バケット６の制御は省略される。

【0076】

以上に説明した通り、本発明の実施例に係るショベルの制御方法は、レバーの操作量を、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のそれぞれの伸縮制御ではなく、バケット先端位置Ｐ４の位置制御に用いる。そのため、本制御方法は、バケット回転角度β_３、並びに、バケット先端位置Ｐ４のＸ座標及びＹ座標の値を維持しながら、Ｚ座標の値を増減させる動作を１つのレバーの操作で実現させることができる。また、バケット回転角度β_３、並びに、バケット先端位置Ｐ４のＹ座標及びＺ座標の値を維持しながら、Ｘ座標の値を増減させる動作を１つのレバーの操作で実現させることができる。

【0077】

また、本制御方法は、エンドアタッチメントの平面位置とエンドアタッチメントの高さをバケットピン位置Ｐ３とし、レバー操作量をバケットピン位置Ｐ３の位置制御に用いることもできる。この場合、本制御方法は、バケットピン位置Ｐ３のＸ座標及びＹ座標の値を維持しながら、Ｚ座標の値を増減させる動作を１つのレバーの操作で実現させることができる。また、バケットピン位置Ｐ３のＹ座標及びＺ座標の値を維持しながら、Ｘ座標の値を増減させる動作を１つのレバーの操作で実現させることができる。この場合、バケットピン位置Ｐ３の三次元座標を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）＝（Ｘ_Ｐ３、Ｙ_Ｐ３、Ｚ_Ｐ３）とすると、Ｘ_Ｐ３、Ｚ_Ｐ３はそれぞれ式（６）及び式（７）で表される。

【0078】

Ｘ_Ｐ３＝Ｈ_０Ｘ＋Ｌ_１ｃｏｓβ_１＋Ｌ_２ｃｏｓβ_２・・・（６）
Ｚ_Ｐ３＝Ｈ_０ｚ＋Ｌ_１ｓｉｎβ_１＋Ｌ_２ｓｉｎβ_２・・・（７）
なお、Ｙ_Ｐ３は０となる。バケットピン位置Ｐ３は、ＸＺ平面上に存在するためである。

【0079】

また、この場合、Ｘ方向移動制御で指令値Ｘｅｒから指令値β_３ｒが生成されることはなく、Ｚ方向移動制御で指令値Ｚｅｒから指令値β_３ｒが生成されることはない。

【0080】

次に、図１１を参照しながら、本発明の実施例に係る制御方法を実行するハイブリッドショベルについて説明する。なお、図１１は、ハイブリッドショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。図１１において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細実線でそれぞれ示されている。また、図１１の駆動系は、電動発電機１２、変速機１３、インバータ１８、及び蓄電系１２０を備える点、旋回用油圧モータ２１Ｂの代わりに、インバータ２０、旋回用電動機２１、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、及び旋回減速機２４で構成される負荷駆動系を備える点で図２の駆動系と相違する。但し、その他の点において図２の駆動系と共通する。そのため、共通点の説明を省略しながら相違点を詳細に説明する。

【0081】

図１１において、機械式駆動部としてのエンジン１１と、発電も行うアシスト駆動部としての電動発電機１２は、変速機１３の２つの入力軸にそれぞれ接続されている。変速機１３の出力軸には、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が接続されている。

【0082】

電動発電機１２には、インバータ１８を介して、蓄電器としてのキャパシタを含む蓄電系（蓄電装置）１２０が接続されている。

【0083】

蓄電系１２０は、インバータ１８とインバータ２０との間に配置されている。これにより、電動発電機１２及び旋回用電動機２１の少なくとも一方が力行運転を行っている際には、蓄電系１２０は力行運転に必要な電力を供給するとともに、少なくとも一方が発電運転を行っている際には、蓄電系１２０は発電運転によって発生した電力を電気エネルギとして蓄積する。

【0084】

図１２は蓄電系１２０の構成例を示すブロック図である。蓄電系１２０は、蓄電器としてのキャパシタ１９と昇降圧コンバータ１００とＤＣバス１１０とを含む。第２の蓄電器としてのＤＣバス１１０は、第１の蓄電器としてのキャパシタ１９と電動発電機１２と旋回用電動機２１との間での電力の授受を制御する。キャパシタ１９には、キャパシタ電圧値を検出するためのキャパシタ電圧検出部１１２と、キャパシタ電流値を検出するためのキャパシタ電流検出部１１３が設けられている。キャパシタ電圧検出部１１２及びキャパシタ電流検出部１１３によって検出されるキャパシタ電圧値及びキャパシタ電流値は、コントローラ３０に供給される。また、上述では、蓄電器の例としてキャパシタ１９を示したが、キャパシタ１９の代わりにリチウムイオン電池等の充電可能な二次電池、リチウムイオンキャパシタ、又は、電力の授受が可能なその他の形態の電源を蓄電器として用いてもよい。

【0085】

昇降圧コンバータ１００は、電動発電機１２及び旋回用電動機２１の運転状態に応じて、ＤＣバス電圧値が一定の範囲内に収まるように昇圧動作と降圧動作を切り換える制御を行う。ＤＣバス１１０は、インバータ１８、２０と昇降圧コンバータ１００との間に配設されており、キャパシタ１９、電動発電機１２、旋回用電動機２１の間での電力の授受を行う。

【0086】

図１１に戻り、インバータ２０は、旋回用電動機２１と蓄電系１２０との間に設けられ、コントローラ３０からの指令に基づき、旋回用電動機２１に対して運転制御を行う。これにより、インバータ２０は、旋回用電動機２１が力行運転をしている際には、必要な電力を蓄電系１２０から旋回用電動機２１に供給する。また、旋回用電動機２１が発電運転をしている際には、旋回用電動機２１により発電された電力を蓄電系１２０のキャパシタ１９に蓄電する。

【0087】

旋回用電動機２１は、力行運転及び発電運転の双方が可能な電動機であればよく、上部旋回体３の旋回機構２を駆動するために設けられている。力行運転の際には、旋回用電動機２１の回転駆動力が減速機２４にて増幅され、上部旋回体３が加減速制御され回転運動を行う。また、発電運転の際には、上部旋回体３の慣性回転は、減速機２４にて回転数が増加されて旋回用電動機２１に伝達され、回生電力を発生させることができる。ここでは、旋回用電動機２１は、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御信号によりインバータ２０によって交流駆動される電動機である。旋回用電動機２１は、例えば、磁石埋込型のＩＰＭモータで構成することができる。これにより、より大きな誘導起電力を発生させることができるので、回生時に旋回用電動機２１にて発電される電力を増大させることができる。

【0088】

なお、蓄電系１２０のキャパシタ１９の充放電制御は、キャパシタ１９の充電状態、電動発電機１２の運転状態（力行運転又は発電運転）、旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）に基づき、コントローラ３０によって行われる。

【0089】

レゾルバ２２は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転位置及び回転角度を検出するセンサである。具体的には、レゾルバ２２は、旋回用電動機２１の回転前の回転軸２１Ａの回転位置と、左回転又は右回転した後の回転位置との差を検出することにより、回転軸２１Ａの回転角度及び回転方向を検出する。旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転角度及び回転方向を検出することにより、旋回機構２の回転角度及び回転方向が導出される。

【0090】

メカニカルブレーキ２３は、機械的な制動力を発生させる制動装置であり、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａを機械的に停止させる。このメカニカルブレーキ２３は、電磁式スイッチにより制動／解除が切り替えられる。この切り替えは、コントローラ３０によって行われる。

【0091】

旋回変速機２４は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転を減速して旋回機構２に機械的に伝達する変速機である。これにより、力行運転の際には、旋回用電動機２１の回転力を増力させ、より大きな回転力を上部旋回体３へ伝達することができる。これとは逆に、回生運転の際には、上部旋回体３で発生した回転を増速して旋回用電動機２１に機械的に伝達することができる。

【0092】

旋回機構２は、旋回用電動機２１のメカニカルブレーキ２３が解除された状態で旋回可能となり、これにより、上部旋回体３が左方向又は右方向に旋回される。

【0093】

コントローラ３０は、電動発電機１２の運転制御（電動アシスト運転又は発電運転の切り換え）を行うとともに、昇降圧制御部としての昇降圧コンバータ１００を駆動制御することによるキャパシタ１９の充放電制御を行う。コントローラ３０は、キャパシタ１９の充電状態、電動発電機１２の運転状態（電動アシスト運転又は発電運転）、及び旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）に基づいて、昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切り換え制御を行い、これによりキャパシタ１９の充放電制御を行う。また、コントローラ３０は、キャパシタ１９に充電する量（充電電流又は充電電力）の制御も行う。

【0094】

この昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切り換え制御は、ＤＣバス電圧検出部１１１によって検出されるＤＣバス電圧値、キャパシタ電圧検出部１１２によって検出されるキャパシタ電圧値、及びキャパシタ電流検出部１１３によって検出されるキャパシタ電流値に基づいて行われる。

【0095】

アシストモータである電動発電機１２が発電した電力は、インバータ１８を介して蓄電系１２０のＤＣバス１１０に供給され、昇降圧コンバータ１００を介してキャパシタ１９に供給される。また、旋回用電動機２１が回生運転して生成した回生電力は、インバータ２０を介して蓄電系１２０のＤＣバス１１０に供給され、昇降圧コンバータ１００を介してキャパシタ１９に供給される。

【0096】

次に、図１３を参照しながら、本発明の実施例に係る制御方法を実行するハイブリッドショベルの別の例について説明する。なお、図１３は、ハイブリッドショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。図１３において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細実線でそれぞれ示されている。また、図１３の駆動系は、エンジン１１及び電動発電機１２の２つの出力軸が変速機１３を介してメインポンプ１４に接続される構成（パラレル方式）の代わりに、インバータ１８Ａを介して電気的に駆動されるポンプ用電動機４００の出力軸がメインポンプ１４に接続される構成（シリアル方式）を採用する点で図１１の駆動系と相違する。但し、その他の点において図１１の駆動系と共通する。

【0097】

本発明の実施例に係る制御方法は、以上のような構成を有するハイブリッド式ショベルにも適用可能である。

【0098】

次に、図１４を参照して、自動均しモードの一例である法面整形モードについて説明する。なお、図１４は、法面整形モードで用いられる座標系の説明図であり、図３のＦ３Ａに対応する。また、法面整形モードの際のレバー設定は、図５のＦ５Ｂに示す自動均しモードの際のレバー設定と同じである。また、図１４は、法面に平行なＵ軸、法面に垂直なＷ軸を含むＵＶＷ三次元直交座標系を用いた点で、水平面に平行なＸ軸、水平面に垂直なＺ軸を含むＸＹＺ三次元直交座標系を用いる図３のＦ３Ａと相違するがその他の点で共通する。なお、法面角度γ_１は、法面整形モードを実行する前に操作者によって法面角度入力部を介して設定され得る。また、図１４では、Ｗ軸方向における負の方向へ、すなわち、ショベルから見て下り勾配となるように、法面が形成される場合を示す。

【0099】

ここで、ブームピン位置Ｐ１の三次元座標を（Ｕ、Ｖ、Ｗ）＝（Ｈ_０Ｕ、０、Ｈ_０Ｗ）とし、バケット先端位置Ｐ４の三次元座標を（Ｕ、Ｖ、Ｗ）＝（Ｕｅ、Ｖｅ、Ｗｅ）とすると、Ｕｅ、Ｗｅは、上述の（１）式及び（２）式と同様に、それぞれ式（１）'及び式（２）'で表される。なお、Ｕｅ及びＶｅはエンドアタッチメントのＵＶ平面における位置を表し、ＷｅはエンドアタッチメントのＵＶ平面からの距離を表す。

【0100】

Ｕｅ＝Ｈ_０Ｕ＋Ｌ_１ｃｏｓβ_１'＋Ｌ_２ｃｏｓβ_２'＋Ｌ_３ｃｏｓβ_３'・・・（１）'
Ｗｅ＝Ｈ_０Ｗ＋Ｌ_１ｓｉｎβ_１'＋Ｌ_２ｓｉｎβ_２'＋Ｌ_３ｓｉｎβ_３'・・・（２）'
なお、Ｖｅは０となる。バケット先端位置Ｐ４は、ＵＷ平面上に存在するためである。また、角度β_１'は、対地角β_１に法面角度γ_１を加算した角度である。同様に、角度β_２'は、対地角β_２に法面角度γ_１を加算した角度であり、角度β_３'は、対地角β_３に法面角度γ_１を加算した角度である。

【0101】

また、バケットピン位置Ｐ３の三次元座標を（Ｕ、Ｖ、Ｗ）＝（Ｕ_Ｐ３、Ｖ_Ｐ３、Ｗ_Ｐ３）とすると、ＵＰ３、ＷＰ３は、上述の（６）式及び（７）式と同様に、それぞれ式（６）'及び式（７）'で表される。

【0102】

Ｕ_Ｐ３＝Ｈ_０Ｕ＋Ｌ_１ｃｏｓβ_１'＋Ｌ_２ｃｏｓβ_２'・・・（６）'
Ｗ_Ｐ３＝Ｈ_０Ｗ＋Ｌ_１ｓｉｎβ_１'＋Ｌ_２ｓｉｎβ_２'・・・（７）'
法面整形モードでは、レバー２６Ｂを前方に倒すと、バケット先端位置Ｐ４のＶ座標の値Ｖｅ及びＷ座標の値Ｗｅを不変としながら、Ｕ座標の値Ｕｅが増大するよう、ブーム４、アーム５、及びバケット６の少なくとも１つが動く。

【0103】

また、法面整形モードでは、レバー２６Ｂを後方に倒すと、バケット先端位置Ｐ４のＶ座標の値Ｖｅ及びＷ座標の値Ｗｅを不変としながら、Ｕ座標の値Ｕｅが減少するよう、ブーム４、アーム５、及びバケット６の少なくとも１つが動く。

【0104】

つまり、レバー２６Ｂの前後方向への操作（図５のＦ５ＢのＸ方向操作に相当し、以下、「Ｕ方向操作」とする。）に応じて、バケット先端位置Ｐ４はＵ軸方向へ動かされる。また、レバー２６Ａの前後方向への操作（図５のＦ５ＢのＺ方向操作に相当し、以下、「Ｗ方向操作」とする。）に応じてバケット先端位置Ｐ４はＷ軸方向へ動かされる。なお、ＵＶＷ三次元直交座標系とＸＹＺ三次元直交座標系とを組み合わせて、コントローラ３０が、操作者のレバー２６Ｂの前後方向への操作に応じてバケット先端位置Ｐ４をＵ軸方向へ動かし、操作者のレバー２６Ａの前後方向への操作に応じてバケット先端位置Ｐ４をＺ軸方向へ動かすように設定することもできる。

【0105】

なお、法面整形モードにおけるこのようなレバー２６Ａ、２６Ｂの前後方向への操作、すなわち、エンドアタッチメントとしてのバケット６のＷ方向操作、Ｕ方向操作に応じて実行される制御を「法面位置制御」と称する。また、法面整形モードにおけるレバー２６Ａの左右方向への操作、及び、レバー２６Ｂの左右方向への操作に応じて実行される制御は、自動均しモードの場合と同じである。

【0106】

このようにして、操作者は、自動均しモードにおけるＸ方向移動制御（平面位置制御）の一例としての、法面整形モードにおける法面位置制御を利用して、所望の法面に沿ったバケット６の移動を容易に実現することができる。

【0107】

次に、図１５及び図１６を参照して、法面整形モードの別の一例について説明する。なお、図１５は、法面整形モードで用いられる座標系の説明図であり、図３のＦ３Ａに対応する。また、図１６は、ＸＺ平面におけるフロントアタッチメントの動きを説明する図であり、図４に対応する。また、法面整形モードの際のレバー設定は、図５のＦ５Ｂに示す自動均しモードの際のレバー設定と同じである。また、図１５、図１６は、法面角度γ_１とバケット先端位置Ｐ４の推移とを図示した点で、図３のＦ３Ａ、図４と相違するがその他の点で共通する。なお、法面角度γ_１は、法面整形モードを実行する前に操作者によって設定され得る。また、図１５、図１６では、Ｚ軸方向における負の方向へ、すなわち、ショベルから見て下り勾配となるように、法面が形成される場合を示す。

【0108】

法面整形モードでは、レバー２６Ｂを前方に倒すと、バケット先端位置Ｐ４のＹ座標の値Ｙｅを不変とし、且つ、角度γ_１の法面ＳＦ１とバケット先端位置Ｐ４との間の距離を不変としながら、Ｘ座標の値Ｘｅが増大するよう、ブーム４、アーム５、及びバケット６の少なくとも１つが動く。すなわち、バケット先端位置Ｐ４が法面ＳＦ１に平行な平面ＳＦ２上をＹ軸に垂直な方向で且つショベルから遠ざかる方向に移動する。このとき、Ｚ座標の値Ｚｅは、ショベルから見て上り勾配の法面の場合に増大し、ショベルから見て下り勾配の法面の場合に減少する。なお、図１５は、ショベルから見て下り勾配の法面ＳＦ１を示す。

【0109】

また、法面整形モードでは、レバー２６Ｂを後方に倒すと、バケット先端位置Ｐ４のＹ座標の値Ｙｅを不変とし、且つ、法面ＳＦ１とバケット先端位置Ｐ４との間の距離を不変としながら、Ｘ座標の値Ｘｅが減少するよう、ブーム４、アーム５、及びバケット６の少なくとも１つが動く。すなわち、バケット先端位置Ｐ４が法面ＳＦ１に平行な平面ＳＦ２上をＹ軸に垂直な方向で且つショベルに近づく方向に移動する。このとき、Ｚ座標の値Ｚｅは、ショベルから見て上り勾配の法面の場合に減少し、ショベルから見て下り勾配の法面の場合に増大する。

【0110】

ここで、現時点のバケット先端位置Ｐ４の三次元座標を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）＝（Ｘｅ、Ｙｅ、Ｚｅ）とし、移動後のバケット先端位置Ｐ４'の三次元座標を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）＝（Ｘｅ'、Ｙｅ'、Ｚｅ'）とし、Ｘ軸方向の移動量をΔＸｅ（＝Ｘｅ'−Ｘｅ）とすると、Ｚ軸方向の移動量ΔＺｅ（＝Ｚｅ'−Ｚｅ）は、式（８）で表される。

【0111】

ΔＺｅ＝ΔＸｅ×ｔａｎγ_１・・・（８）
また、法面整形モードでは、バケット先端位置Ｐ４の位置制御の代わりに、バケットピン位置Ｐ３の位置制御が実行されてもよい。この場合、バケットピン位置Ｐ３のＹ座標の値Ｙ_Ｐ３を不変とし、且つ、角度γ_１の法面ＳＦ１とバケットピン位置Ｐ３との間の距離を不変としながら、Ｘ座標の値Ｘ_ｐ３が変化するよう、ブーム４、アーム５、及びバケット６の少なくとも１つが動く。すなわち、バケットピン位置Ｐ３が法面ＳＦ１に平行な平面上をＹ軸に垂直な方向に移動する。

【0112】

ここで、現時点のバケットピン位置Ｐ３の三次元座標を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）＝（Ｘ_Ｐ３、Ｙ_Ｐ３、Ｚ_Ｐ３）とし、移動後のバケットピン位置Ｐ３'の三次元座標を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）＝（Ｘ_ｐ３、Ｙ_ｐ３'、Ｚ_ｐ３'）とし、Ｘ軸方向の移動量をΔＸ_ｐ３（＝Ｘ_ｐ３'−Ｘ_ｐ３）とすると、Ｚ軸方向の移動量ΔＺ_ｐ３（＝Ｚ_ｐ３'−Ｚ_ｐ３）は、式（９）で表される。

【0113】

ΔＺ_ｐ３＝ΔＸ_ｐ３×ｔａｎγ_１・・・（９）
なお、本実施例では、法面整形モードにおけるこのようなレバー２６Ｂの前後方向への操作、すなわち、エンドアタッチメントとしてのバケット６のＸ方向操作に応じて実行される制御を「法面位置制御」と称する。また、法面整形モードにおけるレバー２６Ａの操作、及び、レバー２６Ｂの左右方向への操作に応じて実行される制御は、自動均しモードの場合と同じである。

【0114】

このようにして、操作者は、自動均しモードにおけるＸ方向移動制御（平面位置制御）の一例としての、法面整形モードにおける法面位置制御を利用して、所望の法面に沿ったバケット６の移動を容易に実現することができる。

【0115】

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。

【0116】

例えば、上述の実施例では、エンドアタッチメントとしてバケット６を用いるが、リフティングマグネット、ブレーカ等が用いられてもよい。

【0117】

また、本願は、２０１２年６月８日に出願した日本国特許出願２０１２−１３１０１３号に基づく優先権を主張するものでありその日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。

【符号の説明】

【0118】

１・・・下部走行体 １Ａ、１Ｂ・・・走行用油圧モータ ２・・・旋回機構 ３・・・上部旋回体 ４・・・ブーム ４Ｓ・・・ブーム角度センサ ５・・・アーム ５Ｓ・・・アーム角度センサ ６・・・バケット ６Ｓ・・・バケット角度センサ 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 １２・・・電動発電機 １３・・・変速機 １４・・・メインポンプ １４Ａ・・・レギュレータ １５・・・パイロットポンプ １６・・・高圧油圧ライン １７・・・コントロールバルブ １８・・・インバータ １９・・・キャパシタ ２０・・・インバータ ２１・・・旋回用電動機 ２１Ａ・・・回転軸 ２２・・・レゾルバ ２３・・・メカニカルブレーキ ２４・・・旋回変速機 ２５・・・パイロットライン ２６・・・操作装置 ２６Ａ、２６Ｂ・・・レバー ２６Ｃ・・・ペダル ２７、２８・・・油圧ライン ２９・・・パイロット圧センサ ３０・・・コントローラ １００・・・昇降圧コンバータ １１０・・・ＤＣバス １１１・・・ＤＣバス電圧検出部 １１２・・・キャパシタ電圧検出部 １１３・・・キャパシタ電流検出部 １２０・・・蓄電系 ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３・・・ポンプ吐出量導出部 ＣＸ・・・Ｘ方向指令値生成部 ＣＺ・・・Ｚ方向指令値生成部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】