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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024158076
(43)【公開日】2024-11-08
(54)【発明の名称】ショベル
(51)【国際特許分類】
E02F 3/43 20060101AFI20241031BHJP
E02F 9/26 20060101ALI20241031BHJP
E02F 9/20 20060101ALI20241031BHJP
【ＦＩ】
E02F3/43 A
E02F9/26 B
E02F9/20 N
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023072937
(22)【出願日】2023-04-27
(71)【出願人】
【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】本田 圭二
【テーマコード（参考）】
2D003
2D015
【Ｆターム（参考）】
2D003AA01
2D003AB03
2D003AB04
2D003BA02
2D003BA06
2D003CA02
2D003DA04
2D003DB02
2D003DB03
2D003DB04
2D003DB05
2D015HA03
(57)【要約】
【課題】作業効率を高めることができるショベルを提供すること。
【解決手段】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る上部旋回体３と、上部旋回体３に取り付けられる、ブーム４、アーム５、及びバケット６を含むアタッチメントＡＴと、アタッチメントＡＴによる掘削動作に関する情報に基づいて掘削力を繰り返し算出するコントローラ３０と、を備える。コントローラ３０は、アーム閉じ動作中に生じる掘削力の反力によって下部走行体１が支点を中心に回動して上部旋回体３の前端部が浮き上がるのを抑制するために、掘削力が所定値を超えている場合に、バケット６の先端が支点に向かって移動するようにブーム４を上昇させる。
【選択図】図１
【解決手段】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る上部旋回体３と、上部旋回体３に取り付けられる、ブーム４、アーム５、及びバケット６を含むアタッチメントＡＴと、アタッチメントＡＴによる掘削動作に関する情報に基づいて掘削力を繰り返し算出するコントローラ３０と、を備える。コントローラ３０は、アーム閉じ動作中に生じる掘削力の反力によって下部走行体１が支点を中心に回動して上部旋回体３の前端部が浮き上がるのを抑制するために、掘削力が所定値を超えている場合に、バケット６の先端が支点に向かって移動するようにブーム４を上昇させる。
【選択図】図１
【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による掘削動作に関する情報に基づいて掘削力を繰り返し算出する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、アーム閉じ動作中に生じる掘削力の反力によって前記下部走行体が支点を中心に回動して前記上部旋回体の前端部が浮き上がるのを抑制するために、掘削力が所定値を超えている場合に、前記バケットの先端が前記支点に向かって移動するように前記ブームを上昇させる、
ショベル。
前記下部走行体に旋回可能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による掘削動作に関する情報に基づいて掘削力を繰り返し算出する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、アーム閉じ動作中に生じる掘削力の反力によって前記下部走行体が支点を中心に回動して前記上部旋回体の前端部が浮き上がるのを抑制するために、掘削力が所定値を超えている場合に、前記バケットの先端が前記支点に向かって移動するように前記ブームを上昇させる、
ショベル。
【請求項2】
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能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による掘削動作に関する情報に基づいて掘削力の値を繰り返し算出する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、アーム閉じ動作中に生じる掘削力の反力によって前記下部走行体が支点を中心に回動して前記上部旋回体の前端部が浮き上がるのを抑制するために、アーム閉じ動作中に生じる掘削力が所定値を超えている場合に、前記ブームを上昇させるように構成され、
前記ブームの上昇速度は、掘削力の現在値と所定値との間の差に基づいて決定され、その差が大きいほど大きい、
ショベル。
前記下部走行体に旋回可能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による掘削動作に関する情報に基づいて掘削力の値を繰り返し算出する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、アーム閉じ動作中に生じる掘削力の反力によって前記下部走行体が支点を中心に回動して前記上部旋回体の前端部が浮き上がるのを抑制するために、アーム閉じ動作中に生じる掘削力が所定値を超えている場合に、前記ブームを上昇させるように構成され、
前記ブームの上昇速度は、掘削力の現在値と所定値との間の差に基づいて決定され、その差が大きいほど大きい、
ショベル。
【請求項3】
前記制御装置は、掘削力が所定値を超えている場合に、ブームシリンダのストローク量を制御することによって前記ブームの上昇を制御する、
請求項１又は２に記載のショベル。
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、掘削力が所定値を超えている場合に、前記ブームの回動角度を制御することによって前記ブームの上昇を制御する、
請求項１又は２に記載のショベル。
請求項１又は２に記載のショベル。
【請求項5】
前記制御装置は、掘削力が所定値を超えている場合で、且つ、ブーム上げ操作が行われている場合には、ブーム上げ操作の操作量に応じた上昇速度よりも大きい上昇速度で前記ブームを上昇させる、
請求項１又は２に記載のショベル。
請求項１又は２に記載のショベル。
【請求項6】
掘削力が所定値を超えている場合は、掘削力の垂直成分が所定値を超えている場合であり、
前記垂直成分は、前記支点と前記バケットの先端とを結ぶ直線に垂直な方向における成分である、
請求項１又は２に記載のショベル。
前記垂直成分は、前記支点と前記バケットの先端とを結ぶ直線に垂直な方向における成分である、
請求項１又は２に記載のショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ショベルに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、過負荷防止装置を備えた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】特開昭６４－６４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述の過負荷防止装置は、ショベルの掘削作業中に、ブームシリンダのボトム側油室における作動油の圧力を地面からの反力として検出し、その圧力が所定圧に達したときにアタッチメントを自動的に動作させることによって、ショベルの前端が浮き上がるのを防止している。
【0005】
しかしながら、上述の過負荷防止装置は、ブームシリンダのボトム側油室における作動油の圧力が所定圧に達しさえすれば、アタッチメントを自動的に動作させてしまう。そのため、上述の過負荷防止装置は、ショベルの自重を最大限に利用した掘削をショベルに実現させることができず、作業効率を悪化させてしまうおそれがある。
【0006】
そこで、作業効率を高めることが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】
【0007】
本開示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による掘削動作に関する情報に基づいて掘削力を繰り返し算出する制御装置と、を備え、前記制御装置は、アーム閉じ動作中に生じる掘削力の反力によって前記下部走行体が支点を中心に回動して前記上部旋回体の前端部が浮き上がるのを抑制するために、掘削力が所定値を超えている場合に、前記バケットの先端が前記支点に向かって移動するように前記ブームを上昇させる。
【発明の効果】
【0008】
上述のショベルは、作業効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】ショベルの側面図である。
【図2】ショベルの制御システムの構成例を概略的に示す図である。
【図3】ショベルの油圧システムの構成例を概略的に示す図である。
【図4A】アームシリンダの操作に関する油圧システムの一部の図である。
【図4B】ブームシリンダの操作に関する油圧システムの一部の図である。
【図4C】バケットシリンダの操作に関する油圧システムの一部の図である。
【図4D】旋回油圧モータの操作に関する油圧システムの一部の図である。
【図4E】左走行油圧モータの操作に関する油圧システムの一部の図である。
【図4F】右走行油圧モータの操作に関する油圧システムの一部の図である。
【図5】掘削が行われる際にショベルに作用する力の関係を示す図である。
【図6】支援処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図7】支援処理を実行するショベルが土砂山を掘削する様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
【0011】
ショベル１００は、下部走行体１と、旋回機構２を介して旋回自在に下部走行体１に搭載される上部旋回体３と、アタッチメントＡＴの一例である掘削アタッチメントを構成するブーム４、アーム５、及び、バケット６と、キャビン１０とを備える。
【0012】
下部走行体１は、左右一対のクローラが走行油圧モータ２Ｍ（図２参照）でそれぞれ油圧駆動されることにより、ショベル１００を走行させる。走行油圧モータ２Ｍは、左走行油圧モータ２ＭＬ及び右走行油圧モータ２ＭＲを含む。つまり、左走行油圧モータ２ＭＬ及び右走行油圧モータ２ＭＲは、被駆動部としての下部走行体１（クローラ）を駆動する。
【0013】
上部旋回体３は、旋回油圧モータ２Ａ（図２参照）で駆動されることにより、下部走行体１に対して旋回する。つまり、旋回油圧モータ２Ａは、被駆動部としての上部旋回体３を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体３の向きを変化させることができる。
【0014】
尚、上部旋回体３は、旋回油圧モータ２Ａの代わりに、電動アクチュエータとしての旋回用電動機により電気駆動されてもよい。つまり、旋回用電動機は、旋回油圧モータ２Ａと同様、被駆動部としての上部旋回体３を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体３の向きを変化させることができる。
【0015】
ブーム４は、上部旋回体３の前部中央に回動可能に取り付けられ、ブーム４の先端には、アーム５が回動可能に取り付けられ、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が回動可能に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、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ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。
【0016】
尚、バケット６は、エンドアタッチメントの一例であり、アーム５の先端には、作業内容等に応じて、バケット６の代わりに、他のエンドアタッチメント、例えば、法面用バケット、浚渫用バケット、又はブレーカ等が取り付けられてもよい。
【0017】
キャビン１０は、操作者が搭乗する運転室であり、上部旋回体３の前部左側に設けられている。
【0018】
次に、図１に加えて、図２を参照し、ショベル１００の具体的な構成について説明する。図２は、ショベル１００の制御システムの構成例を概略的に示す図である。尚、図２において、機械的動力伝達ライン、作動油ライン、パイロットライン、電気信号ラインは、それぞれ、二重線、実線、破線、点線で示されている。
【0019】
ショベル１００の駆動系は、エンジン１１と、レギュレータ１３と、メインポンプ１４と、コントロールバルブユニット１７を含む。また、ショベル１００の油圧駆動系は、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６のそれぞれを油圧駆動する走行油圧モータ２Ｍ、旋回油圧モータ２Ａ、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等の油圧アクチュエータを含む。
【0020】
エンジン１１は、油圧駆動系における動力源であり、例えば、上部旋回体３の後部に搭載される。具体的には、エンジン１１は、コントローラ３０による直接的或いは間接的な制御下で、予め設定される目標回転数で一定回転し、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５を駆動する。エンジン１１は、例えば、ディーゼルエンジンである。
【0021】
レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御する。例えば、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の斜板の角度（傾転角）を調節する。レギュレータ１３は、例えば、左レギュレータ１３Ｌ及び右レギュレータ１３Ｒを含む（図３参照）。
【0022】
メインポンプ１４は、例えば、上部旋回体３の後部に搭載され、作動油ラインを通じてコントロールバルブユニット１７に作動油を供給する。メインポンプ１４は、エンジン１１により駆動される。メインポンプ１４は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、コントローラ３０の制御下で、レギュレータ１３により斜板の傾転角が調節されることでピストンのストローク長が調整され、吐出流量（押しのけ容積）が制御される。メインポンプ１４は、例えば、左メインポンプ１４Ｌ及び右メインポンプ１４Ｒを含む（図３参照）。
【0023】
コントロールバルブユニット１７は、例えば、上部旋回体３の中央部に搭載され、操作者による操作装置２６に対する操作に応じて、油圧駆動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ユニット１７は、作動油ラインを介してメインポンプ１４と接続され、メインポンプ１４から供給される作動油を、操作装置２６の操作状態に応じて、複数の油圧アクチュエータ（走行油圧モータ２Ｍ、旋回油圧モータ２Ａ、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）のそれぞれに選択的に供給する。具体的には、コントロールバルブユニット１７は、メインポンプ１４から油圧アクチュエータのそれぞれに供給される作動油の流量と流れる方向を制御する制御弁１７１～１７６を含む。より具体的には、制御弁１７１は、左走行油圧モータ２ＭＬに対応し、制御弁１７２は、右走行油圧モータ２ＭＲに対応し、制御弁１７３は、旋回油圧モータ２Ａに対応する。また、制御弁１７４は、バケットシリンダ９に対応し、制御弁１７５は、ブームシリンダ７に対応し、制御弁１７６は、アームシリンダ８に対応する。制御弁１７５は、例えば、制御弁１７５Ｌ及び制御弁１７５Ｒを含み、制御弁１７６は、例えば、制御弁１７６Ｌ、１７６Ｒを含む（図３参照）。
【0024】
ショベル１００の操作系は、パイロットポンプ１５及び操作装置２６を含む。また、ショベル１００の操作系は、コントローラ３０によるマシンコントロール機能に関する構成として電磁弁３１を含む。
【0025】
パイロットポンプ１５は、例えば、上部旋回体３の後部に搭載され、パイロットラインを介して制御弁１７１～１７６のそれぞれのパイロットポートにパイロット圧を供給する。パイロットポンプ１５は、例えば、固定容量式油圧ポンプであり、エンジン１１により駆動される。
【0026】
操作装置２６は、キャビン１０内の運転席の近くに設けられ、操作者が各種動作要素（下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等）の操作を行うための操作入力手段である。換言すれば、操作装置２６は、操作者がそれぞれの動作要素を駆動する油圧アクチュエータ（走行油圧モータ２Ｍ、旋回油圧モータ２Ａ、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等）の操作を行うための操作入力手段である。制御弁１７１～１７６のそれぞれのパイロットポートには、操作装置２６の操作内容（操作方向及び操作量）に応じたパイロット圧が入力される。図示例では、操作装置２６は、上部旋回体３（旋回油圧モータ２Ａ）及びアーム５（アームシリンダ８）を操作するレバー装置である左操作レバー２６Ｌ（図４Ａ参照）と、ブーム４（ブームシリンダ７）及びバケット６（バケットシリンダ９）を操作するレバー装置である右操作レバー２６Ｒ（図４Ｂ参照）と、下部走行体１のクローラ（走行油圧モータ２Ｍ）を操作する走行操作装置２６Ｄ（図４Ｅ参照）とを含む。走行操作装置２６Ｄは、左クローラ（左走行油圧モータ２ＭＬ）を操作する左走行レバー２６ＤＬ（図４Ｅ参照）と、右クローラ（右走行油圧モータ２ＭＲ）を操作する右走行レバー２６ＤＲ（図４Ｆ参照）とを含む。走行操作装置２６Ｄは、左クローラ（左走行油圧モータ２ＭＬ）を操作する左走行ペダル、及び、右クローラ（右走行油圧モータ２ＭＲ）を操作する右走行ペダルを含んでいてもよい。
【0027】
図示例では、操作装置２６は、電気信号を出力する電気式であり、操作装置２６からの電気信号は、コントローラ３０に入力され、コントローラ３０は、入力される電気信号に応じて、制御弁１７１～１７６のそれぞれのパイロットポートに作用するパイロット圧を制御することにより、操作装置２６に対する操作内容に応じた、各種油圧アクチュエータの動作を実現する。具体的には、パイロットポンプ１５と制御弁１７１～１７６のそれぞれのパイロットポートとの間には、コントローラ３０からの電気信号に応じて動作する電磁弁３１が配置されている。そして、操作装置２６が操作されると、コントローラ３０は、その操作量（例えば、レバー操作量）に対応する電気信号によって電磁弁３１を制御してパイロット圧を増減させることで、操作装置２６に対する操作の内容に合わせて、制御弁１７１～１７６のそれぞれを動作させることができる。尚、制御弁１７１～１７６は、コントローラ３０からの指令により駆動する電磁ソレノイド式スプール弁であってよい。
【0028】
ショベル１００の制御系は、コントローラ３０と、吐出圧センサ２８と、操作センサ２９と、電磁弁３１と、表示装置４０と、入力装置４２と、音出力装置４３と、記憶装置４７と、ブーム角度センサＳ１と、アーム角度センサＳ２と、バケット角度センサＳ３と、機体傾斜センサＳ４と、旋回状態センサＳ５と、撮像装置Ｓ６と、測位装置Ｑ１と、通信装置Ｔ１とを含む。
【0029】
コントローラ３０（制御装置の一例）は、キャビン１０内に設けられ、ショベル１００の駆動制御を行うように構成されている。コントローラ３０は、その機能が任意のハードウェア、ソフトウェア、或いは、その組み合わせにより実現されてよい。図示例では、コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、不揮発性の補助記憶装置と、各種入出力インターフェース等を含むマイクロコンピュータを中心に構成される。コントローラ３０は、例えば、ＲＯＭや不揮発性の補助記憶装置に格納される各種プログラムをＣＰＵ上で実行することにより各種機能を実現する。
【0030】
図示例では、コントローラ３０は、操作者等の所定操作により予め設定される作業モード等に基づき、目標回転数を設定し、エンジン１１を一定回転させる駆動制御を行う。コントローラ３０は、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てもよい。
【0031】
コントローラ３０は、操作者による操作装置２６を通じたショベル１００の手動操作をガイド（案内）するマシンガイダンス機能に関する制御を行うように構成されていてもよい。また、コントローラ３０は、操作者による操作装置２６を通じたショベル１００の手動操作を自動的に支援するマシンコントロール機能に関する制御を行うように構成されていてもよい。この場合、コントローラ３０は、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する機能部として、マシンガイダンス部５０を含んでいてもよい。
【0032】
尚、コントローラ３０の機能の一部は、他のコントローラ（制御装置）により実現されてもよい。すなわち、コントローラ３０の機能は、複数のコントローラにより分散される態様で実現されてもよい。例えば、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能は、専用のコントローラ（制御装置）により実現されてもよい。
【0033】
吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出する。吐出圧センサ２８により検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。吐出圧センサ２８は、例えば、左吐出圧センサ２８Ｌ及び右吐出圧センサ２８Ｒを含む（図３参照）。
【0034】
操作センサ２９は、操作装置２６の操作内容（操作方向及び操作量）を検出する。操作センサ２９の検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。操作センサ２９は、例えば、左操作レバー２６Ｌの前後方向（アーム操作方向）における操作内容を検出する操作センサ２９ＬＡ（図４Ａ参照）、右操作レバー２６Ｒの前後方向（ブーム操作方向）における操作内容を検出する操作センサ２９ＲＡ（図４Ｂ参照）、右操作レバー２６Ｒの左右方向（バケット操作方向）における操作内容を検出する操作センサ２９ＲＢ（図４Ｃ参照）、左操作レバー２６Ｌの左右方向（旋回操作方向）における操作内容を検出する操作センサ２９ＬＢ（図４Ｄ参照）、左走行レバー２６ＤＬの操作内容を検出する操作センサ２９ＤＬ（図４Ｅ参照）、及び、右走行レバー２６ＤＲの操作内容を検出する操作センサ２９ＤＲ（図４Ｆ参照）を含む。
【0035】
図示例では、操作センサ２９は、操作装置２６の操作量（傾倒量）や傾倒方向を検出可能な傾斜センサであるが、エンコーダ又はポテンショメータ等の任意のセンサであってもよい。
【0036】
電磁弁３１は、パイロットポンプ１５と制御弁１７１～１７６のそれぞれのパイロットポートとを接続するパイロットラインに設けられ、その流路面積（作動油が通流可能な断面積）を変更できるように構成される。電磁弁３１は、コントローラ３０から入力される制御指令に応じて動作する。これにより、コントローラ３０は、操作者により操作装置２６が操作されていない場合であっても、パイロットポンプ１５から吐出されるパイロット油を、電磁弁３１を介し、制御弁１７１～１７６のそれぞれのパイロットポートに供給できる。図示例では、電磁弁３１は、図４Ａ～図４Ｆに示すように、電磁弁３１ＡＬ～電磁弁３１ＦＬ及び電磁弁３１ＡＲ～電磁弁３１ＦＲを含む。
【0037】
表示装置４０は、キャビン１０内の運転席に着座した操作者から視認し易い場所に設けられ、コントローラ３０による制御下で、各種情報を表示する。表示装置４０は、車載通信ネットワークを介してコントローラ３０に接続されていてもよいし、一対一の専用線を介してコントローラ３０に接続されていてもよい。
【0038】
入力装置４２は、キャビン１０内の運転席に着座した操作者の手が届く範囲に設けられ、操作者による各種操作入力を受け付け、操作入力に応じた信号をコントローラ３０に出力する。入力装置４２は、例えば、各種情報を表示する表示装置４０の画面上に実装されるタッチパネル、レバー装置のレバー部の先端に設けられるノブスイッチ、表示装置４０の周囲に設置されるボタンスイッチ、レバー、トグルスイッチ、又は、回転ダイヤル等である。入力装置４２に対する操作に対応する信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
【0039】
また、入力装置４２は、モードスイッチ４２ａを有する。モードスイッチ４２ａは、ショベル１００の作業モードを切り替えるためのスイッチである。作業モードは、ショベル１００による作業の種別を意味し、例えば、クレーンモード及び通常モード等を含む。尚、モードスイッチ４２ａは、表示装置４０の画面上に表示されるソフトウェアスイッチであってもよく、表示装置４０の周辺に設置されたハードウェアスイッチであってもよく、キャビン１０内の別の位置に設置されたスイッチであってもよい。
【0040】
音出力装置４３は、例えば、キャビン１０内に設けられ、コントローラ３０と接続され、コントローラ３０による制御下で、音を出力する。音出力装置４３は、例えば、スピーカ又はブザー等である。音出力装置４３は、コントローラ３０からの音出力指令に応じて各種情報を聴覚的に出力する。
【0041】
記憶装置４７は、例えば、キャビン１０内に設けられ、コントローラ３０による制御下で、各種情報を記憶する。記憶装置４７は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体である。記憶装置４７は、ショベル１００の動作中に各種機器が出力する情報を記憶してもよく、ショベル１００の動作が開始される前に各種機器を介して取得する情報を記憶してもよい。記憶装置４７は、例えば、通信装置Ｔ１等を介して取得される、或いは、入力装置４２等を通じて設定される目標点に関するデータを記憶していてもよい。目標点は、例えば、目標施工面上の点である。目標点に関するデータは、ショベル１００の操作者により設定（保存）されてもよいし、施工管理者等により設定されてもよい。
【0042】
ブーム角度センサＳ１は、ブーム４に取り付けられ、ブーム４の回動角度（以下、「ブーム角度」）を検出する。ブーム角度は、例えば、側面視において、上部旋回体３の旋回平面（旋回軸に垂直な平面）に対してブーム４の両端の点（連結ピンの中心点）を結ぶ直線が成す角度である。ブーム角度センサＳ１は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、６軸センサ、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）、又は、それらの組み合わせ等である。また、ブーム角度センサＳ１は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、ブーム角度に対応する油圧シリンダ（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等で構成されていてもよい。アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３についても同様である。ブーム角度センサＳ１によるブーム角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
【0043】
アーム角度センサＳ２は、アーム５に取り付けられ、アーム５の回動角度（以下、「アーム角度」）を検出する。アーム角度は、例えば、側面視において、ブーム４の両端の点（連結ピンの中心点）を結ぶ直線に対してアーム５の両端の点（連結ピンの中心点）を結ぶ直線が成す角度である。アーム角度センサＳ２によるアーム角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
【0044】
バケット角度センサＳ３は、バケット６に取り付けられ、バケット６の回動角度（以下、「バケット角度」）を検出する。バケット角度は、例えば、側面視において、アーム５の両端の点（連結ピンの中心点）を結ぶ直線に対してバケット６の支点（連結ピンの中心点）と先端（刃先）とを結ぶ直線が成す角度である。バケット角度センサＳ３によるバケット角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。尚、バケット角度センサＳ３は省略されてもよい。
【0045】
機体傾斜センサＳ４は、水平面に対する機体（上部旋回体３又は下部走行体１）の傾斜状態を検出する。機体傾斜センサＳ４は、例えば、上部旋回体３に取り付けられ、ショベル１００（すなわち、上部旋回体３）の前後方向及び左右方向の２軸回りの傾斜角度（以下、「前後傾斜角」及び「左右傾斜角」）を検出する。機体傾斜センサＳ４は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、６軸センサ、ＩＭＵ、又は、それらの組み合わせ等である。機体傾斜センサＳ４による傾斜角度（前後傾斜角及び左右傾斜角）に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
【0046】
旋回状態センサＳ５は、上部旋回体３の旋回状態に関する情報を出力する。旋回状態センサＳ５は、例えば、上部旋回体３の旋回角速度を検出する。旋回状態センサＳ５は、旋回角度を検出してもよい。旋回状態センサＳ５は、例えば、ジャイロセンサ、レゾルバ、又はロータリエンコーダ等である。旋回状態センサＳ５による上部旋回体３の旋回角速度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
【0047】
空間認識装置としての撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の周辺を撮像する。図示例では、撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の前方を撮像するカメラＳ６Ｆ、ショベル１００の左方を撮像するカメラＳ６Ｌ、ショベル１００の右方を撮像するカメラＳ６Ｒ、及び、ショベル１００の後方を撮像するカメラＳ６Ｂを含む。尚、撮像装置Ｓ６は、直接、コントローラ３０と通信可能に接続されてもよい。
【0048】
図示例では、カメラＳ６Ｆは、キャビン１０の天井、すなわち、キャビン１０の内部に取り付けられている。カメラＳ６Ｆは、キャビン１０の屋根、ブーム４の側面等、キャビン１０の外部に取り付けられていてもよい。カメラＳ６Ｌは、上部旋回体３の上面左端に取り付けられ、カメラＳ６Ｒは、上部旋回体３の上面右端に取り付けられ、カメラＳ６Ｂは、上部旋回体３の上面後端に取り付けられている。
【0049】
撮像装置Ｓ６（カメラＳ６Ｆ、カメラＳ６Ｂ、カメラＳ６Ｌ、及びカメラＳ６Ｒ）のそれぞれは、例えば、広い画角をもたらす単眼の広角カメラである。撮像装置Ｓ６のそれぞれは、ステレオカメラ又は距離画像カメラ等であってもよい。撮像装置Ｓ６のそれぞれによる撮像画像は、表示装置４０を介してコントローラ３０に取り込まれる。
【0050】
空間認識装置としての撮像装置Ｓ６は、物体検知装置として機能してもよい。この場合、撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の周囲に存在する物体を検知してよい。検知対象の物体には、例えば、人、動物、車両、建設機械、建造物、及び穴等が含まれうる。物体検知装置としての撮像装置Ｓ６は、撮像装置Ｓ６又はショベル１００から認識された物体までの距離を算出してもよい。物体検知装置としての撮像装置Ｓ６は、ステレオカメラ又は距離画像センサ等であってもよい。具体的には、撮像装置Ｓ６は、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ等の撮像素子を有する単眼カメラであり、撮像した画像を表示装置４０に出力する。
【0051】
ショベル１００には、撮像装置Ｓ６に加えて、空間認識装置として、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、ＬＩＤＡＲ、赤外線センサ等の他の物体検知装置が設けられてもよい。空間認識装置としてのミリ波レーダ、超音波センサ、又はレーザレーダ等は、多数の信号（レーザ光等）を物体に向けて発し、その反射信号を受信することで、反射信号から物体の距離及び方向を検出してもよい。
【0052】
ブームシリンダ７にはブームロッド圧センサＳ７Ｒ及びブームボトム圧センサＳ７Ｂが取り付けられている。アームシリンダ８にはアームロッド圧センサＳ８Ｒ及びアームボトム圧センサＳ８Ｂが取り付けられている。バケットシリンダ９にはバケットロッド圧センサＳ９Ｒ及びバケットボトム圧センサＳ９Ｂが取り付けられている。ブームロッド圧センサＳ７Ｒ、ブームボトム圧センサＳ７Ｂ、アームロッド圧センサＳ８Ｒ、アームボトム圧センサＳ８Ｂ、バケットロッド圧センサＳ９Ｒ、及びバケットボトム圧センサＳ９Ｂは、集合的に「シリンダ圧センサ」とも称される。
【0053】
ブームロッド圧センサＳ７Ｒはブームシリンダ７のロッド側油室の圧力（以下、「ブームロッド圧」とする。）を検出し、ブームボトム圧センサＳ７Ｂはブームシリンダ７のボトム側油室の圧力（以下、「ブームボトム圧」とする。）を検出する。アームロッド圧センサＳ８Ｒはアームシリンダ８のロッド側油室の圧力（以下、「アームロッド圧」とする。）を検出し、アームボトム圧センサＳ８Ｂはアームシリンダ８のボトム側油室の圧力（以下、「アームボトム圧」とする。）を検出する。バケットロッド圧センサＳ９Ｒはバケットシリンダ９のロッド側油室の圧力（以下、「バケットロッド圧」とする。）を検出し、バケットボトム圧センサＳ９Ｂはバケットシリンダ９のボトム側油室の圧力（以下、「バケットボトム圧」とする。）を検出する。
【0054】
測位装置Ｑ１は、上部旋回体３の位置を測定するように構成されている。図示例では、測位装置Ｑ１は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）コンパスであり、上部旋回体３の位置及び向きを検出し、上部旋回体３の位置及び向きに対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。尚、上部旋回体３の向きは、上部旋回体３に取り付けられた方位センサ等の別の装置により検出されてもよい。
【0055】
通信装置Ｔ１は、移動体通信網、衛星通信網、又はインターネット網等を含む任意の通信ネットワークを通じて外部機器と通信を行うように構成されている。具体的には、通信装置Ｔ１は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、４Ｇ（4th Generation）、又は、５Ｇ（5th Generation）等の移動体通信規格に対応する移動体通信モジュール、又は、衛星通信網に接続するための衛星通信モジュール等で構成されていてもよい。
【0056】
マシンガイダンス部５０は、マシンガイダンス機能を実行するように構成されている。図示例では、マシンガイダンス部５０は、目標点と制御点（例えば、エンドアタッチメントの作業部位）との距離等の作業情報を、表示装置４０又は音出力装置４３等を通じて、操作者に伝える。目標点に関するデータは、記憶装置４７に予め記憶されている。目標点に関するデータは、基準座標系で表現されている。基準座標系は、例えば、世界測地系である。世界測地系は、地球の重心に原点をおき、Ｘ軸をグリニッジ子午線と赤道との交点の方向に、Ｙ軸を東経９０度の方向に、そして、Ｚ軸を北極の方向にとる三次元直交ＸＹＺ座標系である。操作者は、入力装置４２を通じ、施工現場の任意の点を基準点と定めた上で、その基準点と目標点との間の相対的な位置関係を設定してもよい。エンドアタッチメントの作業部位は、例えば、バケット６の先端（爪の先）、又は、バケット６の背面等である。マシンガイダンス部５０は、表示装置４０又は音出力装置４３等を通じて、作業情報を操作者に通知し、操作者による操作装置２６を通じたショベル１００の操作をガイドする。
【0057】
また、マシンガイダンス部５０は、マシンコントロール機能を実行するように構成されていてもよい。マシンガイダンス部５０は、例えば、操作者が手動で操作を行っているときに、目標点と制御点（エンドアタッチメントの作業部位における点）とが一致するように、旋回油圧モータ２Ａ、走行油圧モータ２Ｍ、ブーム４、アーム５、及び、バケット６の少なくとも一つを自動的に動作させてもよい。
【0058】
図示例では、マシンガイダンス部５０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、旋回状態センサＳ５、撮像装置Ｓ６、測位装置Ｑ１、通信装置Ｔ１、及び入力装置４２等から情報を取得する。そして、マシンガイダンス部５０は、取得した情報に基づき、目標点と制御点との間の距離を算出し、音出力装置４３からの音及び表示装置４０に表示される画像により、目標点と制御点との間の距離の大きさを操作者に通知したり、制御点と目標点とが一致するように、アクチュエータの動作を自動的に制御したりする。マシンガイダンス部５０は、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する機能要素として、位置算出部５１、距離算出部５２、情報伝達部５３、自動制御部５４、力算出部５５、及び、掘削支援部５６を含む。
【0059】
位置算出部５１は、所定の測位対象の位置を算出する。例えば、位置算出部５１は、制御点の基準座標系における座標を算出する。具体的には、位置算出部５１は、下部走行体１の走行距離、上部旋回体３の旋回角度、並びに、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（ブーム角度、アーム角度、及びバケット角度）等から制御点の座標を算出する。
【0060】
距離算出部５２は、２つの測位対象間の距離を算出するように構成されている。図示例では、距離算出部５２は、制御点と目標点との間の距離を算出する。例えば、距離算出部５２は、バケット６の先端上の制御点と目標施工面上の点との間の距離等を算出する。
【0061】
情報伝達部５３は、表示装置４０又は音出力装置４３等の通知手段を通じて、各種情報をショベル１００の操作者に伝達（通知）する。情報伝達部５３は、距離算出部５２により算出された各種距離等の大きさをショベル１００の操作者に通知してもよい。例えば、情報伝達部５３は、表示装置４０による視覚情報及び音出力装置４３による聴覚情報の少なくとも一方を用いて、制御点と目標点との間の距離の大きさを操作者に伝えてもよい。
【0062】
具体的には、情報伝達部５３は、音出力装置４３による断続音を用いて、制御点と目標点との間の距離の大きさを操作者に伝えてもよい。この場合、情報伝達部５３は、その距離が小さくなるほど、断続音の間隔を短くし、その距離が大きくなるほど、断続音の間隔を長くしてよい。また、情報伝達部５３は、連続音を用いてもよく、音の高低又は強弱等を変化させながら、その距離の大きさの違いを表すようにしてもよい。また、情報伝達部５３は、バケット６の先端における制御点が目標施工面よりも低い位置になった、つまり、目標施工面を超えてしまった場合、音出力装置４３を通じて警報を発してもよい。この警報は、例えば、断続音より顕著に大きい連続音である。
【0063】
また、情報伝達部５３は、制御点と目標点との間の距離の大きさ等を作業情報として表示装置４０に表示させてもよい。表示装置４０は、コントローラ３０による制御下で、撮像装置Ｓ６から受信した画像データと共に、情報伝達部５３から受信した作業情報を表示してもよい。情報伝達部５３は、アナログメータの画像又はバーグラフインジケータの画像等を用いて、その距離の大きさを操作者に伝えるようにしてもよい。
【0064】
自動制御部５４は、アクチュエータを自動的に動作させることで操作者による操作装置２６を通じたショベル１００の手動操作を自動的に支援する。具体的には、自動制御部５４は、複数の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作用するパイロット圧を個別に且つ自動的に調整することができる。これにより、自動制御部５４は、それぞれの油圧アクチュエータを自動的に動作させることができる。自動制御部５４によるマシンコントロール機能に関する制御は、例えば、入力装置４２に含まれる所定のスイッチが押下された場合に実行されてよい。所定のスイッチは、例えば、マシンコントロールスイッチ（以下、「ＭＣ（Machine Control）スイッチ」）であり、ノブスイッチとして操作装置２６（例えば、アーム５の操作に用いるレバー装置であるアーム操作レバー）の把持部の先端に配置されていてもよい。以下の説明は、ＭＣスイッチが押下されている場合に実行されるマシンコントロール機能に関する。
【0065】
例えば、自動制御部５４は、ＭＣスイッチ等が押されている場合、掘削作業を支援するために、アーム操作レバーの操作に応じたアームシリンダ８の動作に合わせて、ブームシリンダ７及びバケットシリンダ９の少なくとも一つを自動的に伸縮させる。具体的には、自動制御部５４は、操作者が手動でアーム５の閉じ操作（以下、「アーム閉じ操作」）を行っている場合に、目標施工面における目標点とバケット６の先端又は背面等の作業部位における制御点とが一致するようにブームシリンダ７及びバケットシリンダ９の少なくとも一つを自動的に伸縮させる。この場合、操作者は、例えば、アーム操作レバーをアーム閉じ方向に操作するだけで、バケット６の先端等を目標施工面に一致させながら、アーム５を閉じることができる。
【0066】
力算出部５５は掘削反力又は掘削力を算出するように構成されている。掘削反力は、掘削力の反力であり、掘削力と同じ大きさを有する、掘削力とは逆向きの力である。そのため、掘削反力を算出することは、掘削力を算出することに等しい。図示例では、力算出部５５は、掘削アタッチメントの姿勢と掘削アタッチメントに作用する荷重とに基づいて掘削力を導き出す。掘削アタッチメントの姿勢は姿勢センサによって検出される。姿勢センサは、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の少なくとも一つを含む。掘削アタッチメントに作用する荷重はシリンダ圧センサによって検出される。シリンダ圧センサは、ブームロッド圧センサＳ７Ｒ、ブームボトム圧センサＳ７Ｂ、アームロッド圧センサＳ８Ｒ、アームボトム圧センサＳ８Ｂ、バケットロッド圧センサＳ９Ｒ、及びバケットボトム圧センサＳ９Ｂの少なくとも一つを含む。
【0067】
具体的には、力算出部５５は、所定の計算式を用いて所定の演算周期で繰り返し掘削力を導き出す。また、力算出部５５は、土砂密度等の土砂特性を考慮し、導き出した掘削力を補正してもよい。土砂特性を表す値は、入力装置４２等を通じて操作者が入力する値であってもよく、画像センサ（撮像装置Ｓ６）又はシリンダ圧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。図示例では、力算出部５５は、掘削力の垂直成分を算出するように構成されていてもよい。掘削力の垂直成分は、機体の浮き上がりが発生するときの支点（回転中心）と掘削力の作用点（例えばバケット６の先端）とを結ぶ直線に垂直な方向における成分である。尚、支点回りの掘削力の垂直成分のモーメントは、支点回りの掘削反力の垂直成分のモーメントに対する反モーメントであり、支点回りの掘削反力の垂直成分のモーメントは、機体の浮き上がりをもたらす力のモーメントである。
【0068】
掘削支援部５６は、ショベル１００の操作者によって実行される掘削動作を支援するように構成されている。例えば、掘削支援部５６は、掘削動作中に下部走行体１が支点を中心に回動して上部旋回体３の前端部が浮き上がるのを抑制するように構成されている。具体的には、掘削支援部５６は、掘削動作中に繰り返し算出する掘削力の値が所定値を上回ったときに、ブーム４を自動的に上昇させるように構成されている。図示例では、掘削支援部５６は、掘削動作中に繰り返し算出する掘削力の垂直成分の値が所定値ＴＨを上回ったときに、ブーム４を自動的に上昇させるように構成されている。
【0069】
図示例では、所定値ＴＨは、機体の浮き上がりを発生させない掘削力の最大値である許容最大掘削力の垂直成分に基づいて算出される値であり、例えば、許容最大掘削力の垂直成分の値に所定の比率（例えば０．８）を乗じた値である。尚、許容最大掘削力の垂直成分の値は、掘削アタッチメントの姿勢に基づいて算出される値である。また、所定の比率は、典型的には、１．０未満の値であるが、１．０であってもよい。
【0070】
具体的には、掘削支援部５６は、掘削力の垂直成分の値が所定値ＴＨを上回っている場合には、掘削力の垂直成分の値と所定値ＴＨとの間の差である超過分が大きいほどブーム４の上昇速度が大きくなるように、ブーム４を自動的に上昇させる。この場合、掘削支援部５６は、超過分の大きさに基づいてブームシリンダ７に対応する電磁弁３１に対する制御指令の大きさを決定してもよい。
【0071】
また、掘削支援部５６は、掘削力の垂直成分の値が所定値ＴＨを上回っている場合には、掘削力の作用点が支点に向かって移動するようにブーム４を自動的に上昇させてもよい。この場合、掘削支援部５６は、アーム閉じ速度の大きさに基づいてブームシリンダ７に対応する電磁弁３１に対する制御指令の大きさを決定してもよい。尚、アーム閉じ速度は、単位時間当たりのアーム５の回動角度、単位時間当たりのアームシリンダ８の伸張量、単位時間当たりのアーム閉じ側パイロット圧の増分、又は、アーム操作レバーの操作量（傾倒角度）若しくは操作速度（傾倒角速度）等に対応している。
【0072】
また、掘削支援部５６は、超過分の大きさに基づく電磁弁３１に対する制御指令の大きさと、アーム閉じ速度の大きさに基づく電磁弁３１に対する制御指令の大きさとを同時並行的に決定するように構成されていてもよい。この場合、掘削支援部５６は、超過分の大きさに基づいて決まる制御指令の大きさを、アーム閉じ速度の大きさに基づいて決まる制御指令の大きさによって補正することにより、最終的に電磁弁３１に対して出力する制御指令の大きさを決定するように構成されていてもよい。或いは、掘削支援部５６は、超過分の大きさに基づいて決まる制御指令、及び、アーム閉じ速度の大きさに基づいて決まる制御指令のうちの大きい方を最終的に電磁弁３１に対して出力する制御指令として採用するように構成されていてもよい。
【0073】
次に、図３を参照して、ショベル１００の油圧システムについて説明する。図３は、ショベル１００の油圧システムの構成例を概略的に示す図である。尚、図３において、機械的動力伝達ライン、作動油ライン、パイロットライン、及び電気信号ラインは、図２等の場合と同様、それぞれ、二重線、実線、破線、及び点線で示されている。
【0074】
油圧システムは、エンジン１１により駆動される左メインポンプ１４Ｌから左センタバイパス油路Ｃ１Ｌ及び左パラレル油路Ｃ２Ｌを経て作動油タンクまで作動油を循環させ、且つ、エンジン１１により駆動される右メインポンプ１４Ｒから右センタバイパス油路Ｃ１Ｒ及び右パラレル油路Ｃ２Ｒを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。
【0075】
左センタバイパス油路Ｃ１Ｌは、左メインポンプ１４Ｌを起点として、コントロールバルブユニット１７内に配置される制御弁１７１、制御弁１７３、制御弁１７５Ｌ、及び制御弁１７６Ｌを順に通過し、作動油タンクに至る。
【0076】
右センタバイパス油路Ｃ１Ｒは、右メインポンプ１４Ｒを起点として、コントロールバルブユニット１７内に配置される制御弁１７２、制御弁１７４、制御弁１７５Ｒ、及び制御弁１７６Ｒを順に通過し、作動油タンクに至る。
【0077】
制御弁１７１は、左メインポンプ１４Ｌから吐出される作動油を左走行油圧モータ２ＭＬへ供給し、且つ、左走行油圧モータ２ＭＬが吐出する作動油を作動油タンクに排出させるスプール弁である。
【0078】
制御弁１７２は、右メインポンプ１４Ｒから吐出される作動油を右走行油圧モータ２ＭＲへ供給し、且つ、右走行油圧モータ２ＭＲが吐出する作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。
【0079】
制御弁１７３は、左メインポンプ１４Ｌから吐出される作動油を旋回油圧モータ２Ａへ供給し、且つ、旋回油圧モータ２Ａが吐出する作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。
【0080】
制御弁１７４は、右メインポンプ１４Ｒから吐出され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させるスプール弁である。
【0081】
制御弁１７５は、制御弁１７５Ｌ及び制御弁１７５Ｒを含む。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させ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させるスプール弁である。
【0082】
制御弁１７６は、制御弁１７６Ｌ及び制御弁１７６Ｒを含む。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させるスプール弁である。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させるスプール弁である。
【0083】
制御弁１７１～１７６のそれぞれは、パイロットポートに作用するパイロット圧に応じて、油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を調整したり、流れる方向を切り替えたりする。
【0084】
左パラレル油路Ｃ２Ｌは、左センタバイパス油路Ｃ１Ｌと並行するように配置され、制御弁１７３、制御弁１７５Ｌ、及び制御弁１７６Ｌのそれぞれに左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を供給できるように構成されている。これにより、左パラレル油路Ｃ２Ｌは、制御弁１７１、制御弁１７３、又は制御弁１７５Ｌの何れかによって左センタバイパス油路Ｃ１Ｌ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。
【0085】
右パラレル油路Ｃ２Ｒは、右センタバイパス油路Ｃ１Ｒと並行するように配置され、制御弁１７４、制御弁１７５Ｒ、及び制御弁１７６Ｒのそれぞれに右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油を供給できるように構成されている。これにより、右パラレル油路Ｃ２Ｒは、制御弁１７２、制御弁１７４、又は制御弁１７５Ｒの何れかによって右センタバイパス油路Ｃ１Ｒ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。
【0086】
左レギュレータ１３Ｌは、コントローラ３０による制御下で、左メインポンプ１４Ｌの斜板の傾転角を調節することによって、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を調節できるように構成されている。右レギュレータ１３Ｒは、コントローラ３０による制御下で、右メインポンプ１４Ｒの斜板の傾転角を調節することによって、右メインポンプ１４Ｒの吐出量を調節できるように構成されている。
【0087】
左吐出圧センサ２８Ｌは、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧を検出し、検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。右吐出圧センサ２８Ｒについても同様である。これにより、コントローラ３０は、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧に応じて左レギュレータ１３Ｌを制御することができ、且つ、右メインポンプ１４Ｒの吐出圧に応じて右レギュレータ１３Ｒを制御することができる。
【0088】
左センタバイパス油路Ｃ１Ｌには、最も下流にある制御弁１７６Ｌと作動油タンクとの間には、左絞り１８Ｌが設けられる。これにより、左メインポンプ１４Ｌにより吐出された作動油の流れは、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を制御するための左制御圧を発生させる。右センタバイパス油路Ｃ１Ｒには、最も下流にある制御弁１７６Ｒと作動油タンクとの間には、右絞り１８Ｒが設けられる。これにより、右メインポンプ１４Ｒにより吐出された作動油の流れは、右絞り１８Ｒで制限される。そして、右絞り１８Ｒは、右レギュレータ１３Ｒを制御するための右制御圧を発生させる。
【0089】
左制御圧センサ１９Ｌは、左制御圧を検出し、検出された左制御圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。右制御圧センサ１９Ｒは、右制御圧を検出し、検出された右制御圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
【0090】
コントローラ３０は、左吐出圧センサ２８Ｌにより検出される左メインポンプ１４Ｌの吐出圧に応じて、左レギュレータ１３Ｌを制御し、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ３０は、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧の増大に応じて、左レギュレータ１３Ｌを制御し、左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することにより、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を減少させてよい。右レギュレータ１３Ｒについても同様である。これにより、コントローラ３０は、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、メインポンプ１４の全馬力制御を行うことができる。
【0091】
また、コントローラ３０は、左制御圧センサ１９Ｌにより検出される左制御圧に応じて、左レギュレータ１３Ｌを制御することにより、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ３０は、左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、左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の吐出量についても同様である。
【0092】
具体的には、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（図３に示す状態）の場合、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、左センタバイパス油路Ｃ１Ｌ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の上流で発生する左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、左メインポンプ１４Ｌが吐出した作動油が左センタバイパス油路Ｃ１Ｌを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制する。右メインポンプ１４Ｒが吐出した作動油が右センタバイパス油路Ｃ１Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）についても同様である。
【0093】
一方、何れかの油圧アクチュエータが操作装置２６を通じて操作された場合、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の上流で発生する左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を確実に駆動させることができる。右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油についても同様である。
【0094】
次に、図４Ａ～図４Ｆを参照し、コントローラ３０が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４Ａ～図４Ｆは、油圧システムの一部を抜き出した図である。具体的には、図４Ａ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４Ｂ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。図４Ｃ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４Ｄは、旋回油圧モータ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。図４Ｅは、左走行油圧モータ２ＭＬ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４Ｆは、右走行油圧モータ２ＭＲ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。
【0095】
【0096】
電磁弁３１は、パイロットポンプ１５とコントロールバルブユニット１７内の対応する制御弁のパイロットポートとを接続する管路に配置され、開口面積を変更することにより、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、電磁弁３１は、電磁比例弁であり、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の操作に応じ、又は、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が吐出するパイロット油を、電磁弁３１を介し、コントロールバルブユニット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。そして、コントローラ３０は、電磁弁３１が生成するパイロット圧を、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。
【0097】
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る場合に加え、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。また、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る場合であっても、その特定の操作装置２６に対応する油圧アクチュエータの動作を強制的に停止させることができる。
【0098】
例えば、図４Ａ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が吐出するパイロット油を利用し、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。この場合、左操作レバー２６Ｌはアーム操作レバーとして機能する。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（アーム閉じ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（アーム閉じ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（アーム開き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（アーム開き側パイロットポート）に作用させる。
【0099】
操作装置２６にはスイッチＳＷが設けられている。本実施形態では、スイッチＳＷは、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２を含む。スイッチＳＷ１は、左操作レバー２６Ｌの先端に設けられたＭＣスイッチ（押しボタンスイッチ）である。操作者は、スイッチＳＷ１を押しながら左操作レバー２６Ｌを操作できる。スイッチＳＷ１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。スイッチＳＷ２は、左走行レバー２６ＤＬの先端に設けられたＭＣスイッチ（押しボタンスイッチ）である。操作者は、スイッチＳＷ２を押しながら左走行レバー２６ＤＬを操作できる。スイッチＳＷ２は、右走行レバー２６ＤＲ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。
【0100】
操作センサ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】
電磁弁３１ＡＬは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から電磁弁３１ＡＬ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パイロット油によるパイロット圧を調整する。電磁弁３１ＡＲは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から電磁弁３１ＡＲ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パイロット油によるパイロット圧を調整する。電磁弁３１ＡＬは、制御弁１７６Ｌ及び制御弁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。同様に、電磁弁３１ＡＲは、制御弁１７６Ｌ及び制御弁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。
【0102】
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に応じ、パイロットポンプ１５が吐出するパイロット油を、電磁弁３１ＡＬ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。また、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が吐出するパイロット油を、電磁弁３１ＡＬ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、コントローラ３０は、操作者によるアーム閉じ操作に応じ、或いは、操作者によるアーム閉じ操作とは無関係に、アーム５を閉じることができる。このように、電磁弁３１ＡＬは、「アーム用電磁弁」又は「アーム閉じ用電磁弁」として機能する。
【0103】
また、コントローラ３０は、操作者によるアーム開き操作に応じ、パイロットポンプ１５が吐出するパイロット油を、電磁弁３１ＡＲ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。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が吐出するパイロット油を、電磁弁３１ＡＲ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、コントローラ３０は、操作者によるアーム開き操作に応じ、或いは、操作者によるアーム開き操作とは無関係に、アーム５を開くことができる。このように、電磁弁３１ＡＲは、「アーム用電磁弁」又は「アーム開き用電磁弁」として機能する。
【0104】
また、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が行われている場合であっても、必要に応じて、制御弁１７６の閉じ側のパイロットポート（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）に作用するパイロット圧を減圧し、アーム５の閉じ動作を強制的に停止させることができる。操作者によるアーム開き操作が行われているときにアーム５の開き動作を強制的に停止させる場合についても同様である。
【0105】
或いは、コントローラ３０は、操作者によるアーム閉じ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、電磁弁３１ＡＲを制御し、制御弁１７６の閉じ側のパイロットポートの反対側にある、制御弁１７６の開き側のパイロットポート（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）に作用するパイロット圧を増大させ、制御弁１７６を強制的に中立位置に戻すことで、アーム５の閉じ動作を強制的に停止させてもよい。操作者によるアーム開き操作が行われている場合にアーム５の開き動作を強制的に停止させる場合についても同様である。
【0106】
また、以下の図４Ｂ～図４Ｆを参照しながらの説明を省略するが、操作者によるブーム上げ操作又はブーム下げ操作が行われている場合にブーム４の動作を強制的に停止させる場合、操作者によるバケット閉じ操作又はバケット開き操作が行われている場合にバケット６の動作を強制的に停止させる場合、及び、操作者による旋回操作が行われている場合に上部旋回体３の旋回動作を強制的に停止させる場合、についても同様である。また、操作者による走行操作が行われている場合に下部走行体１の走行動作を強制的に停止させる場合についても同様である。
【0107】
また、コントローラ３０は、アーム操作（アーム閉じ操作及びアーム開き操作）の応答性を良くするため、アーム操作が行われる前から微小なパイロット圧を制御弁１７６の両側のパイロットポートに作用させるように構成されていてもよい。ブーム操作（ブーム上げ操作及びブーム下げ操作）等の他の操作についても同様である。すなわち、コントローラ３０は、より多くのパイロット油を使用することにより、油圧アクチュエータの応答性を高めることができる。
【0108】
また、図４Ｂ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が吐出するパイロット油を利用し、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。この場合、右操作レバー２６Ｒはブーム操作レバーとして機能する。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（ブーム上げ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（ブーム上げ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（ブーム下げ側パイロットポート）に作用させる。
【0109】
操作センサ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検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【0110】
電磁弁３１ＢＬは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から電磁弁３１ＢＬ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パイロット油によるパイロット圧を調整する。電磁弁３１ＢＲは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から電磁弁３１ＢＲを介して制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに導入されるパイロット油によるパイロット圧を調整する。電磁弁３１ＢＬは、制御弁１７５Ｌ及び制御弁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。また、電磁弁３１ＢＲは、制御弁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。
【0111】
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に応じ、パイロットポンプ１５が吐出するパイロット油を、電磁弁３１ＢＬ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。また、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が吐出するパイロット油を、電磁弁３１ＢＬ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、コントローラ３０は、操作者によるブーム上げ操作に応じ、或いは、操作者によるブーム上げ操作とは無関係に、ブーム４を上げることができる。このように、電磁弁３１ＢＬは、「ブーム用電磁弁」又は「ブーム上げ用電磁弁」として機能する。
【0112】
また、コントローラ３０は、操作者によるブーム下げ操作に応じ、パイロットポンプ１５が吐出するパイロット油を、電磁弁３１ＢＲを介し、制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに供給できる。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が吐出するパイロット油を、電磁弁３１ＢＲ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、コントローラ３０は、操作者によるブーム下げ操作に応じ、或いは、操作者によるブーム下げ操作とは無関係に、ブーム４を下げることができる。このように、電磁弁３１ＢＲは、「ブーム用電磁弁」又は「ブーム下げ用電磁弁」として機能する。
【0113】
また、図４Ｃ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が吐出するパイロット油を利用し、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。この場合、右操作レバー２６Ｒはバケット操作レバーとして機能する。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。
【0114】
操作センサ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検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。尚、コントローラ３０は、バケット角度センサＳ３が省略されている場合、操作センサ２９ＲＢの出力に基づいてバケット角度を推定してもよい。
【0115】
電磁弁３１ＣＬは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から電磁弁３１ＣＬ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パイロット油によるパイロット圧を調整する。電磁弁３１ＣＲは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から電磁弁３１ＣＲ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パイロット油によるパイロット圧を調整する。電磁弁３１ＣＬ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。同様に、電磁弁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。
【0116】
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に応じ、パイロットポンプ１５が吐出するパイロット油を、電磁弁３１ＣＬを介し、制御弁１７４の左側パイロットポートに供給できる。また、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が吐出するパイロット油を、電磁弁３１ＣＬ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、コントローラ３０は、操作者によるバケット閉じ操作に応じ、或いは、操作者によるバケット閉じ操作とは無関係に、バケット６を閉じることができる。このように、電磁弁３１ＣＬは、「バケット用電磁弁」又は「バケット閉じ用電磁弁」として機能する。
【0117】
また、コントローラ３０は、操作者によるバケット開き操作に応じ、パイロットポンプ１５が吐出するパイロット油を、電磁弁３１ＣＲを介し、制御弁１７４の右側パイロットポートに供給できる。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が吐出するパイロット油を、電磁弁３１ＣＲ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、コントローラ３０は、操作者によるバケット開き操作に応じ、或いは、操作者によるバケット開き操作とは無関係に、バケット６を開くことができる。このように、電磁弁３１ＣＲは、「バケット用電磁弁」又は「バケット開き用電磁弁」として機能する。
【0118】
また、図４Ｄ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が吐出するパイロット油を利用し、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。この場合、左操作レバー２６Ｌは旋回操作レバーとして機能する。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。
【0119】
操作センサ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検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【0120】
電磁弁３１ＤＬは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から電磁弁３１ＤＬ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パイロット油によるパイロット圧を調整する。電磁弁３１ＤＲは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から電磁弁３１ＤＲ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パイロット油によるパイロット圧を調整する。電磁弁３１ＤＬ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。同様に、電磁弁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。
【0121】
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に応じ、パイロットポンプ１５が吐出するパイロット油を、電磁弁３１ＤＬを介し、制御弁１７３の左側パイロットポートに供給できる。また、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が吐出するパイロット油を、電磁弁３１ＤＬ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、コントローラ３０は、操作者による左旋回操作に応じ、或いは、操作者による左旋回操作とは無関係に、旋回機構２を左旋回させることができる。このように、電磁弁３１ＤＬは、「旋回用電磁弁」又は「左旋回用電磁弁」として機能する。
【0122】
また、コントローラ３０は、操作者による右旋回操作に応じ、パイロットポンプ１５が吐出するパイロット油を、電磁弁３１ＤＲを介し、制御弁１７３の右側パイロットポートに供給できる。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が吐出するパイロット油を、電磁弁３１ＤＲ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、コントローラ３０は、操作者による右旋回操作に応じ、或いは、操作者による右旋回操作とは無関係に、旋回機構２を右旋回させることができる。このように、電磁弁３１ＤＲは、「旋回用電磁弁」又は「右旋回用電磁弁」として機能する。
【0123】
また、図４Ｅに示すように、左走行レバー２６ＤＬは、左クローラ１ＣＬを操作するために用いられる。具体的には、左走行レバー２６ＤＬは、パイロットポンプ１５が吐出するパイロット油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７１のパイロットポートに作用させる。より具体的には、左走行レバー２６ＤＬは、前進方向（前方向）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１７１の左側パイロットポートに作用させる。また、左走行レバー２６ＤＬは、後進方向（後方向）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１７１の右側パイロットポートに作用させる。
【0124】
操作センサ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電気的に検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【0125】
電磁弁３１ＥＬ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、電磁弁３１ＥＬは、パイロットポンプ１５から電磁弁３１ＥＬを介して制御弁１７１の左側パイロットポートに導入されるパイロット油によるパイロット圧を調整する。電磁弁３１ＥＲ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、電磁弁３１ＥＲは、パイロットポンプ１５から電磁弁３１ＥＲを介して制御弁１７１の右側パイロットポートに導入されるパイロット油によるパイロット圧を調整する。電磁弁３１ＥＬ、３１ＥＲは、制御弁１７１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。
【0126】
この構成により、コントローラ３０は、操作者による左前進操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出するパイロット油を、電磁弁３１ＥＬを介し、制御弁１７１の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、左クローラ１ＣＬを前進させることができる。また、コントローラ３０は、操作者による左後進操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出するパイロット油を、電磁弁３１ＥＲを介し、制御弁１７１の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、左クローラ１ＣＬを後進させることができる。このように、電磁弁３１ＥＬは、「左走行用電磁弁」又は「左前進用電磁弁」として機能し、電磁弁３１ＥＲは、「左走行用電磁弁」又は「左後進用電磁弁」として機能する。
【0127】
また、図４Ｆに示すように、右走行レバー２６ＤＲは、右クローラ１ＣＲを操作するために用いられる。具体的には、右走行レバー２６ＤＲは、パイロットポンプ１５が吐出するパイロット油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７２のパイロットポートに作用させる。より具体的には、右走行レバー２６ＤＲは、前進方向（前方向）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１７２の右側パイロットポートに作用させる。また、右走行レバー２６ＤＲは、後進方向（後方向）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１７２の左側パイロットポートに作用させる。
【0128】
操作センサ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電気的に検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【0129】
電磁弁３１ＦＬ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、電磁弁３１ＦＬは、パイロットポンプ１５から電磁弁３１ＦＬを介して制御弁１７２の左側パイロットポートに導入されるパイロット油によるパイロット圧を調整する。電磁弁３１ＦＲ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、電磁弁３１ＦＲは、パイロットポンプ１５から電磁弁３１ＦＲを介して制御弁１７２の右側パイロットポートに導入されるパイロット油によるパイロット圧を調整する。電磁弁３１ＦＬ、３１ＦＲは、制御弁１７２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。
【0130】
この構成により、コントローラ３０は、操作者による右前進操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出するパイロット油を、電磁弁３１ＦＬを介し、制御弁１７２の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、右クローラ１ＣＲを前進させることができる。また、コントローラ３０は、操作者による右後進操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出するパイロット油を、電磁弁３１ＦＲを介し、制御弁１７２の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、右クローラ１ＣＲを後進させることができる。このように、電磁弁３１ＦＬは、「右走行用電磁弁」又は「右前進用電磁弁」として機能し、電磁弁３１ＦＲは、「右走行用電磁弁」又は「右後進用電磁弁」として機能する。
【0131】
また、ショベル１００は、バケットチルト機構を自動的に動作させる構成を備えていてもよい。この場合、バケットチルト機構を構成するバケットチルトシリンダ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。
【0132】
また、操作装置２６の形態として電気式操作レバーに関する説明を記載したが、電気式操作レバーではなく油圧式操作レバーが採用されてもよい。この場合、油圧式操作レバーの操作量は、圧力センサによって圧力の形で検出されてコントローラ３０へ入力されてもよい。また、油圧式操作レバーとしての操作装置２６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てもよい。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、油圧式操作レバーとしての操作装置２６を用いた手動操作が行われると、操作装置２６は、操作量に応じ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。また、各制御弁は電磁スプール弁で構成されていてもよい。この場合、電磁スプール弁は、電気式操作レバーの操作量に対応するコントローラ３０からの電気信号に応じて動作する。
【0133】
次に、図５を参照しながら、掘削が行われる際にショベル１００に作用する力の関係について説明する。図５は、掘削が行われる際にショベル１００に作用する力の関係を示す図である。尚、図５は、説明を簡単にするため、水平面上に位置しているショベル１００による掘削が行われる際にショベル１００に作用する力の関係を示している。
【0134】
最初に、掘削作業中にショベル１００の機体が浮き上がるのを抑制するための制御に関するパラメータについて説明する。
【0135】
図５において、点Ｐ１は、上部旋回体３とブーム４との間の連結点を示す。点Ｐ２は、上部旋回体３とブームシリンダ７のシリンダとの間の連結点を示す。点Ｐ３は、ブームシリンダ７のロッド７Ｃとブーム４との間の連結点を示す。点Ｐ４は、ブーム４とアームシリンダ８のシリンダとの間の連結点を示す。点Ｐ５は、アームシリンダ８のロッド８Ｃとアーム５との間の連結点を示す。点Ｐ６は、ブーム４とアーム５との間の連結点を示す。点Ｐ７は、アーム５とバケット６との間の連結点を示す。点Ｐ８は、掘削力の作用点（バケット６の先端）を示す。尚、図５は、明瞭化のため、バケットシリンダ９の図示を省略している。
【0136】
また、図５は、点Ｐ１と点Ｐ３を結ぶ直線と水平線との間の角度をブーム角度θ１とし、点Ｐ３と点Ｐ６を結ぶ直線と点Ｐ６と点Ｐ７を結ぶ直線との間の角度をアーム角度θ２とし、点Ｐ６と点Ｐ７を結ぶ直線と点Ｐ７と点Ｐ８を結ぶ直線との間の角度をバケット角度θ３として示す。ブーム角度θ１は、ブーム角度センサＳ１によって検出され、アーム角度θ２は、アーム角度センサＳ２によって検出され、バケット角度θ３は、バケット角度センサＳ３によって検出される。
【0137】
また、図５において、距離Ｄ１は、機体の浮き上がりが発生するときの支点である回転中心ＲＣとショベル１００の重心ＧＣとの間の水平距離、すなわち、ショベル１００の質量Ｍと重力加速度ｇとの積である重力Ｍ・ｇの作用線と回転中心ＲＣとの間の距離を示す。そして、距離Ｄ１と重力Ｍ・ｇの大きさとの積は、回転中心ＲＣ回りの第１の力のモーメントの大きさを表す。尚、記号「・」は乗算記号である。また、掘削力の作用点である点Ｐ８及び回転中心ＲＣは何れも水平面上に位置している。
【0138】
また、図５において、距離Ｄ２は、回転中心ＲＣと点Ｐ８との間の水平距離、すなわち、掘削反力ＦＲの鉛直成分ＦＲ１の作用線と回転中心ＲＣとの間の距離を示す。そして、距離Ｄ２と鉛直成分ＦＲ１の大きさとの積は、回転中心ＲＣ回りの第２の力のモーメントの大きさを表す。尚、掘削反力ＦＲは、鉛直線に対して掘削角度θを形成し、掘削反力ＦＲの鉛直成分ＦＲ１は、ＦＲ１＝ＦＲ×ｃｏｓθで表される。また、掘削角度θは、ブーム角度θ１、アーム角度θ２、及びバケット角度θ３に基づいて算出される。
【0139】
また、図５において、距離Ｄ３は、点Ｐ２と点Ｐ３を結ぶ直線と回転中心ＲＣとの間の距離、すなわち、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを引っ張り出そうとする力ＦＢの作用線と回転中心ＲＣとの間の距離を示す。そして、距離Ｄ３と力ＦＢの大きさとの積は、回転中心ＲＣ回りの第３の力のモーメントの大きさを表す。
【0140】
また、図５において、距離Ｄ４は、掘削反力ＦＲの作用線と点Ｐ６との間の距離を示す。そして、距離Ｄ４と掘削反力ＦＲの大きさとの積は、点Ｐ６回りの第１の力のモーメントの大きさを表す。
【0141】
また、図５において、距離Ｄ５は、点Ｐ４と点Ｐ５を結ぶ直線と点Ｐ６との間の距離、すなわち、アーム５を閉じるアーム推力ＦＡの作用線と点Ｐ６との間の距離を示す。そして、距離Ｄ５とアーム推力ＦＡの大きさとの積は、点Ｐ６回りの第２の力のモーメントの大きさを表す。
【0142】
ここで、掘削反力ＦＲの鉛直成分ＦＲ１が回転中心ＲＣ回りにショベルを浮き上がらせようとする力のモーメントと、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを引っ張り出そうとする力ＦＢが回転中心ＲＣ回りにショベルを浮き上がらせようとする力のモーメントとを置き換え可能であると仮定する。この場合、回転中心ＲＣ回りの第２の力のモーメントの大きさと回転中心ＲＣ回りの第３の力のモーメントの大きさとの関係は以下の（１）式で表される。
ＦＲ１・Ｄ２＝ＦＲ・ｃｏｓθ・Ｄ２＝ＦＢ・Ｄ３・・・（１）
また、アーム推力ＦＡが点Ｐ６回りにアーム５を閉じようとする力のモーメントと、掘削反力ＦＲが点Ｐ６回りにアーム５を開こうとする力のモーメントとはつり合うものと考えられる。この場合、点Ｐ６回りの第１の力のモーメントの大きさと点Ｐ６回りの第２の力のモーメントの大きさとの関係は以下の（２）式及び（２）'式で表される。尚、記号「／」は除算記号である。
ＦＡ・Ｄ５＝ＦＲ・Ｄ４・・・（２）
ＦＲ＝ＦＡ・Ｄ５／Ｄ４・・・（２）'
また、（１）式及び（２）式より、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを引っ張り出そうとする力ＦＢは、以下の（３）式で表される。
ＦＢ＝ＦＡ・Ｄ２・Ｄ５・ｃｏｓθ／（Ｄ３・Ｄ４）・・・（３）
さらに、図５のＸ－Ｘ断面図で示すように、ブームシリンダ７のロッド側油室７Ｒに面するピストンの環状受圧面積を面積Ａ１とし、ロッド側油室７Ｒにおける作動油の圧力を圧力ＰＢとすると、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを引っ張り出そうとする力ＦＢは、ＦＢ＝ＰＢ・Ａ１で表される。したがって、（３）式は、以下の（４）式及び（４）'式で表される。
ＰＢ＝ＦＡ・Ｄ２・Ｄ５・ｃｏｓθ／（Ａ１・Ｄ３・Ｄ４）・・・（４）
ＦＡ＝ＰＢ・Ａ１・Ｄ３・Ｄ４／（Ｄ２・Ｄ５・ｃｏｓθ）・・・（４）'
ここで、機体が浮き上がる際の、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを引っ張り出そうとする力ＦＢを力ＦＢｍａｘとすると、重力Ｍ・ｇが機体を浮き上がらせないようにする回転中心ＲＣ回りの第１の力のモーメントと、力ＦＢｍａｘが機体を浮き上がらせようとする回転中心ＲＣ回りの第３の力のモーメントとはつり合うものと考えられる。この場合、それら２つの力のモーメントの大きさの関係は以下の（５）式で表される。
Ｍ・ｇ・Ｄ１＝ＦＢｍａｘ・Ｄ３・・・（５）
また、このときのブームシリンダ７のロッド側油室７Ｒにおける作動油の圧力を、機体の浮き上がりを発生させない圧力の最大値である許容最大圧力ＰＢｍａｘとすると、許容最大圧力ＰＢｍａｘは、以下の（６）式で表される。
ＰＢｍａｘ＝Ｍ・ｇ・Ｄ１／（Ａ１・Ｄ３）・・・（６）
尚、距離Ｄ１は旋回角度に応じて決まる値であり、距離Ｄ２及び距離Ｄ３は、旋回角度と掘削アタッチメントの姿勢、すなわち、ブーム角度θ１、アーム角度θ２、及びバケット角度θ３とに応じて決まる値である。具体的には、距離Ｄ２は、旋回角度とブーム角度θ１、アーム角度θ２、及びバケット角度θ３とに応じて決まり、距離Ｄ３は、旋回角度とブーム角度θ１とに応じて決まる。また、距離Ｄ４は、バケット角度θ３に応じて決まり、距離Ｄ５は、アーム角度θ２に応じて決まる。
ＦＲ１・Ｄ２＝ＦＲ・ｃｏｓθ・Ｄ２＝ＦＢ・Ｄ３・・・（１）
また、アーム推力ＦＡが点Ｐ６回りにアーム５を閉じようとする力のモーメントと、掘削反力ＦＲが点Ｐ６回りにアーム５を開こうとする力のモーメントとはつり合うものと考えられる。この場合、点Ｐ６回りの第１の力のモーメントの大きさと点Ｐ６回りの第２の力のモーメントの大きさとの関係は以下の（２）式及び（２）'式で表される。尚、記号「／」は除算記号である。
ＦＡ・Ｄ５＝ＦＲ・Ｄ４・・・（２）
ＦＲ＝ＦＡ・Ｄ５／Ｄ４・・・（２）'
また、（１）式及び（２）式より、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを引っ張り出そうとする力ＦＢは、以下の（３）式で表される。
ＦＢ＝ＦＡ・Ｄ２・Ｄ５・ｃｏｓθ／（Ｄ３・Ｄ４）・・・（３）
さらに、図５のＸ－Ｘ断面図で示すように、ブームシリンダ７のロッド側油室７Ｒに面するピストンの環状受圧面積を面積Ａ１とし、ロッド側油室７Ｒにおける作動油の圧力を圧力ＰＢとすると、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを引っ張り出そうとする力ＦＢは、ＦＢ＝ＰＢ・Ａ１で表される。したがって、（３）式は、以下の（４）式及び（４）'式で表される。
ＰＢ＝ＦＡ・Ｄ２・Ｄ５・ｃｏｓθ／（Ａ１・Ｄ３・Ｄ４）・・・（４）
ＦＡ＝ＰＢ・Ａ１・Ｄ３・Ｄ４／（Ｄ２・Ｄ５・ｃｏｓθ）・・・（４）'
ここで、機体が浮き上がる際の、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを引っ張り出そうとする力ＦＢを力ＦＢｍａｘとすると、重力Ｍ・ｇが機体を浮き上がらせないようにする回転中心ＲＣ回りの第１の力のモーメントと、力ＦＢｍａｘが機体を浮き上がらせようとする回転中心ＲＣ回りの第３の力のモーメントとはつり合うものと考えられる。この場合、それら２つの力のモーメントの大きさの関係は以下の（５）式で表される。
Ｍ・ｇ・Ｄ１＝ＦＢｍａｘ・Ｄ３・・・（５）
また、このときのブームシリンダ７のロッド側油室７Ｒにおける作動油の圧力を、機体の浮き上がりを発生させない圧力の最大値である許容最大圧力ＰＢｍａｘとすると、許容最大圧力ＰＢｍａｘは、以下の（６）式で表される。
ＰＢｍａｘ＝Ｍ・ｇ・Ｄ１／（Ａ１・Ｄ３）・・・（６）
尚、距離Ｄ１は旋回角度に応じて決まる値であり、距離Ｄ２及び距離Ｄ３は、旋回角度と掘削アタッチメントの姿勢、すなわち、ブーム角度θ１、アーム角度θ２、及びバケット角度θ３とに応じて決まる値である。具体的には、距離Ｄ２は、旋回角度とブーム角度θ１、アーム角度θ２、及びバケット角度θ３とに応じて決まり、距離Ｄ３は、旋回角度とブーム角度θ１とに応じて決まる。また、距離Ｄ４は、バケット角度θ３に応じて決まり、距離Ｄ５は、アーム角度θ２に応じて決まる。
【0143】
そのため、コントローラ３０は、旋回角度とブーム角度θ１と（６）式とを用いて許容最大圧力ＰＢｍａｘを算出することができる。
【0144】
また、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のロッド側油室７Ｒにおける圧力ＰＢを許容最大圧力ＰＢｍａｘ以下の所定圧力以下に維持することによってショベル１００の機体の浮き上がりを抑制することができる。具体的には、コントローラ３０は、圧力ＰＢが所定圧力に達した場合に、ロッド側油室７Ｒから作動油タンクに流出する作動油の流量を増大させ、圧力ＰＢを低下させる。圧力ＰＢの低下は、（４）'式が示すように、アーム推力ＦＡの低下をもたらし、さらには、（２）'式が示すように、掘削反力ＦＲ及びその鉛直成分ＦＲ１の低下をもたらすためである。
【0145】
尚、機体の浮き上がりを発生させない掘削反力の最大値である許容最大掘削反力ＦＲｍａｘは、以下の（７）式で表され、許容最大掘削反力ＦＲｍａｘの鉛直成分ＦＲ１ｍａｘは、以下の（８）式で表される。許容最大掘削反力ＦＲｍａｘは、許容最大掘削力と同じ大きさを有する、許容最大掘削力とは逆向きの力である。
ＦＲｍａｘ＝Ｍ・ｇ・Ｄ１／（Ｄ２・ｃｏｓθ）・・・（７）
ＦＲ１ｍａｘ＝Ｍ・ｇ・Ｄ１／Ｄ２・・・（８）
また、回転中心ＲＣの位置は、旋回状態センサＳ５の出力に基づいて決定される。例えば、下部走行体１前後軸と上部旋回体３の前後軸との間の角度である旋回角度が０度の場合には、下部走行体１が接地面（水平面）と接触する部分のうちの後端が回転中心ＲＣとなり、旋回角度が１８０度の場合には、下部走行体１が接地面と接触する部分のうちの前端が回転中心ＲＣとなる。また、旋回角度が９０度又は２７０度の場合には、下部走行体１が接地面と接触する部分のうちの側端が回転中心ＲＣとなる。
ＦＲｍａｘ＝Ｍ・ｇ・Ｄ１／（Ｄ２・ｃｏｓθ）・・・（７）
ＦＲ１ｍａｘ＝Ｍ・ｇ・Ｄ１／Ｄ２・・・（８）
また、回転中心ＲＣの位置は、旋回状態センサＳ５の出力に基づいて決定される。例えば、下部走行体１前後軸と上部旋回体３の前後軸との間の角度である旋回角度が０度の場合には、下部走行体１が接地面（水平面）と接触する部分のうちの後端が回転中心ＲＣとなり、旋回角度が１８０度の場合には、下部走行体１が接地面と接触する部分のうちの前端が回転中心ＲＣとなる。また、旋回角度が９０度又は２７０度の場合には、下部走行体１が接地面と接触する部分のうちの側端が回転中心ＲＣとなる。
【0146】
次に、図６及び図７を参照し、コントローラ３０が掘削動作を支援する処理（以下、「支援処理」とする。）について説明する。図６は、支援処理の流れの一例を示すフローチャートである。コントローラ３０は掘削動作が行われているときに所定の制御周期で繰り返しこの支援処理を実行する。図７は、支援処理を実行するショベル１００が土砂山を掘削する様子を示す図である。具体的には、図７は、操作者が左操作レバー２６Ｌを後方（アーム閉じ方向）に操作して掘削作業を行っているときの様子を示している。尚、図７では、明瞭化のため、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の図示が省略されている。
【0147】
最初に、コントローラ３０は、掘削力が所定値を上回っているか否かを判定する（ステップＳＴ１）。図示例では、コントローラ３０の掘削支援部５６は、力算出部５５が算出した掘削力ＥＦの垂直成分ＥＦ１が所定値ＴＨを上回っている場合に、掘削力ＥＦが所定値を上回っていると判定する。図示例では、所定値ＴＨは、許容最大掘削力の垂直成分の値に０．７を乗じた値である。
【0148】
図７は、矢印ＡＲ１で示すような機体の浮き上がりが発生するときの支点である回転中心ＲＣと掘削力ＥＦの作用点ＷＰとを結ぶ線分Ｌ１と、作用点ＷＰを通るとともに線分Ｌ１に垂直な線分Ｌ２とを示している。また、図７は、掘削力ＥＦ及びその垂直成分ＥＦ１のそれぞれをブロック矢印で示し、垂直成分ＥＦ１の値が超過分ＥＸだけ所定値ＴＨを上回っていること、及び、垂直成分ＥＦ１の値が許容最大掘削力の垂直成分である許容最大垂直成分ＵＬを下回っていることを示している。
【0149】
掘削力ＥＦが所定値を上回っていないと判定した場合（ステップＳＴ１のＮＯ）、掘削支援部５６は、今回の支援処理を終了させる。機体の浮き上がりが発生しないためである。この場合、掘削力の作用点であるバケット６の先端は、図７の点線で示す軌道Ｌ３に沿って移動する。
【0150】
掘削力ＥＦが所定値を上回っていると判定した場合（ステップＳＴ１のＹＥＳ）、掘削支援部５６は、超過分に基づいてブーム上げ速度を決定する（ステップＳＴ２）。図示例では、掘削支援部５６は、超過分が大きいほどブーム上げ速度が大きくなるようにブーム上げ速度を決定する。図示例では、ブーム上げ速度を決定することは、ブーム上げ用電磁弁としての電磁弁３１ＢＬ（図４Ｂ参照）の開口面積を決定すること、すなわち、電磁弁３１ＢＬに対する制御指令（電流指令）の大きさを決定することを意味する。そして、ブーム上げ速度を大きくすることは、電磁弁３１ＢＬの開口面積を大きくすることを意味する。尚、電磁弁３１ＢＬの開口面積は、開ループ制御によって制御されてもよく、パイロット圧センサが検出するブーム上げ側パイロット圧、ストロークセンサが検出するブームシリンダ７のストローク量、又は、ブーム角度センサＳ１が検出するブーム角度等に基づく閉ループ制御によって制御されてもよい。
【0151】
その後、掘削支援部５６は、アーム操作量が所定量を上回っているか否かを判定する（ステップＳＴ３）。図示例では、掘削支援部５６は、左操作レバー２６Ｌの後方（アーム閉じ方向）への操作量（傾倒角度）が所定量（所定角度）を上回っている場合に、アーム操作量が所定量を上回っていると判定する。
【0152】
尚、掘削支援部５６は、左操作レバー２６Ｌの後方（アーム閉じ方向）への操作量が所定量を上回っているか否かを判定する代わりに、左操作レバー２６Ｌの後方（アーム閉じ方向）への操作速度（単位時間当たりの操作角度）が所定速度を上回っているか否かを判定してもよい。そして、操作速度が所定速度を上回っている場合に、アーム操作量が所定量を上回っていると判定してもよい。
【0153】
アーム操作量が所定量を上回っていると判定した場合（ステップＳＴ３のＹＥＳ）、掘削支援部５６は、アーム操作量に基づいてブーム上げ速度を補正する（ステップＳＴ４）。図示例では、掘削支援部５６は、図７の矢印ＡＲ２で示すように作用点ＷＰが線分Ｌ１に沿って移動するように、超過分の大きさに基づいて決定したブーム上げ速度を補正する。換言すれば、掘削支援部５６は、線分Ｌ２に平行な方向における作用点ＷＰの移動速度がゼロとなるようにブーム上げ速度を補正する。すなわち、掘削支援部５６は、アーム閉じ動作による線分Ｌ２に平行な方向における作用点ＷＰの下方への移動が、ブーム上げ動作による線分Ｌ２に平行な方向における作用点ＷＰの上方への移動によって打ち消されるようにブーム上げ速度を補正する。
【0154】
一方、アーム操作量が所定量を上回っていないと判定した場合（ステップＳＴ３のＮＯ）、掘削支援部５６は、ブーム上げ速度を補正することなく、次のステップであるステップＳＴ５を実行する。
【0155】
その後、掘削支援部５６は、ブーム上げ動作を実行する（ステップＳＴ５）。図示例では、超過分の大きさに基づいて決定したブーム上げ速度、又は、アーム操作量に基づいて補正したブーム上げ速度を実現するようにブーム上げ動作を実行する。すなわち、掘削支援部５６は、操作者によるブーム上げ操作が行われているか否かにかかわらず、ブーム上げ動作を実行する。尚、操作者によるブーム上げ操作が行われている場合には、掘削支援部５６は、ブーム上げ操作によって決まるブーム上げ速度と、掘削支援部５６が導き出したブーム上げ速度とのうちの大きい方が実現されるようにブーム上げ動作を実行する。
【0156】
このような支援処理を実行することにより、コントローラ３０は、機体の浮き上がりを抑制しながら、許容最大掘削力となり得る掘削力を利用した掘削動作を実現できる。そのため、コントローラ３０は、ショベル１００の作業効率を高めることができる。
【0157】
上述のように、本開示の実施形態に係るショベル１００は、図１に示すように、下部走行体１と、下部走行体１に旋回可能に搭載される上部旋回体３と、上部旋回体３に取り付けられる、ブーム４、アーム５、及びバケット６を含むアタッチメントＡＴと、アタッチメントＡＴによる掘削動作に関する情報に基づいて掘削力を繰り返し算出する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、図７に示すように、アーム閉じ動作中に生じる掘削力ＥＦの反力によって下部走行体１が支点（回転中心ＲＣ）を中心に回動し、矢印ＡＲ１で示すように上部旋回体３の前端部が浮き上がるのを抑制するために、掘削力ＥＦが所定値を超えている場合に、作用点ＷＰが支点（回転中心ＲＣ）に向かって移動するようにブーム４を上昇させるように構成されている。
【0158】
この構成により、コントローラ３０は、掘削動作の際に上部旋回体３の前端部が浮き上がるのを抑制することができる。すなわち、コントローラ３０は、掘削動作の際にいわゆるジャッキアップが発生してしまうのを抑制できる。そのため、ショベル１００は、許容最大掘削力を利用した掘削動作を実現でき、作業効率を高めることができる。
【0159】
また、別の観点から見ると、本開示の実施形態に係るショベル１００において、コントローラ３０は、図７に示すように、アーム閉じ動作中に生じる掘削力ＥＦの反力によって下部走行体１が支点（回転中心ＲＣ）を中心に回動し、矢印ＡＲ１で示すように上部旋回体３の前端部が浮き上がるのを抑制するために、アーム閉じ動作中に生じる掘削力ＥＦが所定値を超えている場合に、ブーム４を上昇させるように構成されている。そして、ブーム４の上昇速度（ブーム上げ速度）は、掘削力ＥＦの現在値と所定値との間の差である超過分に基づいて決定され、その超過分が大きいほど大きくなるように制御される。図７に示す例では、コントローラ３０は、アーム閉じ動作中に生じる掘削力ＥＦの垂直成分ＥＦ１が所定値ＴＨを超えている場合に、ブーム４を上昇させるように構成されている。そして、ブーム４の上昇速度（ブーム上げ速度）は、掘削力ＥＦの垂直成分ＥＦ１の現在値と所定値ＴＨとの間の差である超過分ＥＸに基づいて決定され、その超過分ＥＸが大きいほど大きくなるように制御される。
【0160】
この構成により、コントローラ３０は、掘削動作の際に上部旋回体３の前端部が浮き上がるのを抑制することができる。すなわち、コントローラ３０は、掘削動作の際にいわゆるジャッキアップが発生してしまうのを抑制できる。そのため、ショベル１００は、許容最大掘削力を利用した掘削動作を実現でき、作業効率を高めることができる。
【0161】
また、ショベル１００において、コントローラ３０は、掘削力ＥＦが所定値を超えている場合に、ブームシリンダ７のストローク量、ブーム４の回動角度、ブーム上げ側パイロット圧、又は、ブーム上げ用電磁弁としての電磁弁３１ＢＬの開口面積等を開ループ制御又は閉ループ制御等によって制御することでブーム４の上昇を制御するように構成されていてもよい。
【0162】
この構成により、コントローラ３０は、ブーム上げ速度を高精度に制御することができ、ジャッキアップが発生してしまうのをより確実に抑制できる。
【0163】
また、ショベル１００において、コントローラ３０は、掘削力ＥＦが所定値を超えている場合で、且つ、ブーム上げ操作が行われている場合には、ブーム上げ操作の操作量に応じた上昇速度よりも大きい上昇速度でブーム４を上昇させてもよい。
【0164】
この構成により、コントローラ３０は、ショベル１００の操作者がブーム上げ操作及びアーム閉じ操作を含む複合操作を行っている場合にも、ブーム４を適切な上昇速度で上昇させることによってジャッキアップが発生してしまうのを抑制できる。
【0165】
また、ショベル１００において、掘削力ＥＦが所定値を超えている場合は、図７に示すように、掘削力ＥＦの垂直成分ＥＦ１が所定値ＴＨを超えている場合であってもよい。尚、垂直成分ＥＦ１は、支点（回転中心ＲＣ）と作用点（バケット６の先端）とを結ぶ直線（線分Ｌ１）に垂直な方向における成分である。
【0166】
この構成により、コントローラ３０は、掘削力ＥＦのうちの、ジャッキアップの発生に大きな影響を及ぼす垂直成分ＥＦ１の大きさに基づいてブーム４を上昇させるか否かを判定できる。そのため、コントローラ３０は、掘削動作の際にジャッキアップが発生してしまうのをより確実に抑制できる。そして、ショベル１００は、許容最大掘削力を利用した掘削動作をより確実に実現でき、作業効率をさらに高めることができる。
【0167】
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く、後述する実施形態に制限されることもない。上述した或いは後述する実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形又は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。
【0168】
例えば、ショベル１００は、遠隔操作式のショベルであってもよい。この場合、コントローラ３０は、ショベル１００の外部にある遠隔操作室に設置される制御装置であってもよい。また、ショベル１００は、操作者による操作を必要としない自律式のショベルであってもよい。
【符号の説明】
【0169】
１・・・下部走行体 ２・・・旋回機構 ２Ａ・・・旋回油圧モータ ２Ｍ・・・走行油圧モータ ２ＭＬ・・・左走行油圧モータ ２ＭＲ・・・右走行油圧モータ 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ユニット １８Ｌ・・・左絞り １８Ｒ・・・右絞り １９Ｌ・・・左制御圧センサ １９Ｒ・・・右制御圧センサ ２６・・・操作装置 ２６Ｄ・・・走行操作装置 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、・・・操作センサ ３０・・・コントローラ ３１、３１ＡＬ～３１ＦＬ、３１ＡＲ～３１ＦＲ・・・電磁弁 ４０・・・表示装置 ４２・・・入力装置 ４２ａ・・・モードスイッチ ４３・・・音出力装置 ４７・・・記憶装置 ５０・・・マシンガイダンス部 ５１・・・位置算出部 ５２・・・距離算出部 ５３・・・情報伝達部 ５４・・・自動制御部 ５５・・・力算出部 ５６・・・掘削支援部 １００・・・ショベル １７１～１７６・・・制御弁 ＡＴ・・・アタッチメント ＥＦ・・・掘削力 ＥＦ１・・・垂直成分 ＥＸ・・・超過分 Ｑ１・・・測位装置 ＲＣ・・・回転中心 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・・・旋回状態センサ Ｓ６・・・撮像装置 Ｓ６Ｂ、Ｓ６Ｆ、Ｓ６Ｌ、Ｓ６Ｒ・・・カメラ Ｓ７Ｂ・・・ブームボトム圧センサ Ｓ７Ｒ・・・ブームロッド圧センサ Ｓ８Ｂ・・・アームボトム圧センサ Ｓ８Ｒ・・・アームロッド圧センサ Ｓ９Ｂ・・・バケットボトム圧センサ Ｓ９Ｒ・・・バケットロッド圧センサ Ｔ１・・・通信装置 ＴＨ・・・所定値 ＵＬ・・・許容最大垂直成分 ＷＰ・・・作用点
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図4F】
【図5】
【図6】
【図7】