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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】P2024172592
(43)【公開日】2024-12-12
(54)【発明の名称】作業機械
(51)【国際特許分類】
E02F 9/26 20060101AFI20241205BHJP
G01G 5/04 20060101ALI20241205BHJP
【ＦＩ】
E02F9/26 B
G01G5/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023090411
(22)【出願日】2023-05-31
(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】西牧 潤
(72)【発明者】
【氏名】平沼 一則
【テーマコード（参考）】
2D015
【Ｆターム（参考）】
2D015HA03
2D015HB01
2D015HB02
2D015HB04
2D015HB05
(57)【要約】
【課題】作業具から放出された物体の重量を精度よく特定する。
【解決手段】本開示の一態様に係る作業機械は、下部走行体と、前記下部走行体に旋回自在の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アタッチメントと、前記アタッチメントの先端に設けられる作業具と、前記作業具を駆動させる油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する制御弁と、前記制御弁を動作させるパイロット圧を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、さらに、前記作業具によって物体が搬送されている間に前記物体の重量を測定し、前記パイロット圧の変化に関する情報に基づいて前記作業具の姿勢の変化を特定し、前記作業具の姿勢の変化に応じて前記作業具から前記物体を放出されたことを推定した場合、測定した結果に基づいて放出された前記物体の重量を特定するように構成されている。
【選択図】図５
【解決手段】本開示の一態様に係る作業機械は、下部走行体と、前記下部走行体に旋回自在の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アタッチメントと、前記アタッチメントの先端に設けられる作業具と、前記作業具を駆動させる油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する制御弁と、前記制御弁を動作させるパイロット圧を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、さらに、前記作業具によって物体が搬送されている間に前記物体の重量を測定し、前記パイロット圧の変化に関する情報に基づいて前記作業具の姿勢の変化を特定し、前記作業具の姿勢の変化に応じて前記作業具から前記物体を放出されたことを推定した場合、測定した結果に基づいて放出された前記物体の重量を特定するように構成されている。
【選択図】図５
【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自在の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アタッチメントと、
前記アタッチメントの先端に設けられる作業具と、
前記作業具を駆動させる油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する制御弁と、
前記制御弁を動作させるパイロット圧を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、さらに、前記作業具によって物体が搬送されている間に前記物体の重量を測定し、前記パイロット圧の変化に関する情報に基づいて前記作業具の姿勢の変化を特定し、前記作業具の姿勢の変化に応じて前記作業具から前記物体を放出されたことを推定した場合、測定した結果に基づいて放出された前記物体の重量を特定するように構成されている、
作業機械。
前記下部走行体に旋回自在の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アタッチメントと、
前記アタッチメントの先端に設けられる作業具と、
前記作業具を駆動させる油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する制御弁と、
前記制御弁を動作させるパイロット圧を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、さらに、前記作業具によって物体が搬送されている間に前記物体の重量を測定し、前記パイロット圧の変化に関する情報に基づいて前記作業具の姿勢の変化を特定し、前記作業具の姿勢の変化に応じて前記作業具から前記物体を放出されたことを推定した場合、測定した結果に基づいて放出された前記物体の重量を特定するように構成されている、
作業機械。
【請求項2】
前記アタッチメント又は前記上部旋回体の姿勢を検出する姿勢検出部と、を備え、
前記制御部は、前記姿勢検出部により検出される姿勢の変化から、前記アタッチメント又は前記上部旋回体の動作を推定し、所定の動作が行われた時に前記物体の重量を測定するように構成されている、
請求項１に記載の作業機械。
前記制御部は、前記姿勢検出部により検出される姿勢の変化から、前記アタッチメント又は前記上部旋回体の動作を推定し、所定の動作が行われた時に前記物体の重量を測定するように構成されている、
請求項１に記載の作業機械。
【請求項3】
前記制御部は、さらに、前記パイロット圧の変化に関する情報に基づいて前記作業具から前記物体が放出されたと推定した後、前記所定の動作が行われた時に前記作業具に残っている前記物体の重量を測定するように構成されている、
請求項２に記載の作業機械。
請求項２に記載の作業機械。
【請求項4】
前記制御部は、前記所定の動作が行われたと推定された後から出力される前記パイロット圧の積分値に基づいて前記作業具の姿勢の変化を特定するように構成されている、
請求項２又は３に記載の作業機械。
請求項２又は３に記載の作業機械。
【請求項5】
前記油圧アクチュエータは、前記作業具を開かせる駆動及び前記作業具を閉じさせる駆動が可能であり、
前記制御弁は、前記作業具を開かせる第１パイロット圧が入力された場合に、前記油圧アクチュエータに開かせる駆動を行うように圧油の流れを制御し、前記作業具を閉じさせる第２パイロット圧が入力された場合に、前記油圧アクチュエータに閉じさせる駆動を行うように圧油の流れを制御し、
前記制御部は、前記第１パイロット圧と、前記第２パイロット圧と、の差分の変化に基づいて前記作業具の姿勢の変化を特定するように構成されている、
請求項１に記載の作業機械。
前記制御弁は、前記作業具を開かせる第１パイロット圧が入力された場合に、前記油圧アクチュエータに開かせる駆動を行うように圧油の流れを制御し、前記作業具を閉じさせる第２パイロット圧が入力された場合に、前記油圧アクチュエータに閉じさせる駆動を行うように圧油の流れを制御し、
前記制御部は、前記第１パイロット圧と、前記第２パイロット圧と、の差分の変化に基づいて前記作業具の姿勢の変化を特定するように構成されている、
請求項１に記載の作業機械。
【請求項6】
前記油圧アクチュエータは、前記作業具を開かせる駆動及び前記作業具を閉じさせる駆動が可能であり、
前記制御弁は、前記作業具を開かせる第１パイロット圧が入力された場合に、前記油圧アクチュエータに開かせる駆動を行うように圧油の流れを制御し、前記作業具を閉じさせる第２パイロット圧が入力された場合に、前記油圧アクチュエータに閉じさせる駆動を行うように圧油の流れを制御し、
前記制御部は、前記所定の動作が行われたと推定された後から出力される、前記第１パイロット圧と、前記第２パイロット圧と、の差分の積分値に基づいて前記作業具の姿勢の変化を特定するように構成されている、
請求項２又は３に記載の作業機械。
前記制御弁は、前記作業具を開かせる第１パイロット圧が入力された場合に、前記油圧アクチュエータに開かせる駆動を行うように圧油の流れを制御し、前記作業具を閉じさせる第２パイロット圧が入力された場合に、前記油圧アクチュエータに閉じさせる駆動を行うように圧油の流れを制御し、
前記制御部は、前記所定の動作が行われたと推定された後から出力される、前記第１パイロット圧と、前記第２パイロット圧と、の差分の積分値に基づいて前記作業具の姿勢の変化を特定するように構成されている、
請求項２又は３に記載の作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、作業機械に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、アタッチメントの先端に設けられた作業具に物体を保持し、且つ当該アタッチメントを用いて物体を持ち上げて、当該物体がダンプトラックの荷台の上に来るように旋回動作を行った後、ダンプトラックやトレーラの荷台等に積み込む作業機械が知られている。近年、作業機械は、作業具に保持されている物体の重量を検出する機能が設けられている。当該機能で物体の重量を検出することで、作業機械がダンプトラックやトレーラの荷台に積載した物体の合計量を重量から把握できる（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０２１／２４１５２６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
作業機械に積載物の重量を検出する機能を用いる場合、作業機械から放出された積載物の重量を精度よく検出するためには、アタッチメントの現在の動作を認識するのが好ましい。そこで、近年、作業具を含むアタッチメントの姿勢を検出するためのセンサを作業機械に設ける傾向にある。これにより、例えば、作業具から物体が放出されているのか否か等を把握できる。
【0005】
しかしながら、作業具の姿勢を検出するためにセンサ等が設けられていない作業機械でも、作業具から放出される物体の重量の計測を行いたい場合もある。
【0006】
本発明の一態様は、作業具の姿勢を検出するためのセンサを設けることなく、作業具の姿勢を特定し、当該作業具の姿勢を考慮して当該作業具から放出された物体の重量の計測することで、作業具から放出された物体の重量を精度よく特定する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様に係る作業機械は、下部走行体と、前記下部走行体に旋回自在の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アタッチメントと、前記アタッチメントの先端に設けられる作業具と、前記作業具を駆動させる油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する制御弁と、前記制御弁を動作させるパイロット圧を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、さらに、前記作業具によって物体が搬送されている間に前記物体の重量を測定し、前記パイロット圧の変化に関する情報に基づいて前記作業具の姿勢の変化を特定し、前記作業具の姿勢の変化に応じて前記作業具から前記物体を放出されたことを推定した場合、測定した結果に基づいて放出された前記物体の重量を特定するように構成されている。
【発明の効果】
【0008】
本発明の一態様によれば、作業具から放出された物体の重量を精度よく特定する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】第１の実施形態に係るショベルの側面図である。
【図2】第１の実施形態に係るショベルの構成の一例を概略的に示す図である。
【図3】第１の実施形態に係るショベルの油圧システムの構成の一例を概略的に示す図である。
【図4】第１の実施形態に係るバケットシリンダ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5】第１の実施形態に係るショベルのコントローラが有する機能のブロック構成の一例を示した図である。
【図6】第１の実施形態に係る重量算出部における土砂の重量の算出手法を説明する模式図である。
【図7】第１の実施形態に係るショベルの状態の変化を示した状態遷移図である。
【図8】第１の実施形態に係るパイロット圧の積分値とショベルの状態との対応関係の一例を示した図である。
【図9】第２の実施形態に係る、開きパイロット圧と閉じパイロット圧との差分の変化と、ショベルの状態の遷移と、の対応関係を示した図である。
【図10】第３の実施形態に係るショベルの状態の変化と、パイロット圧の変化と、の対応関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。また、以下で説明する実施形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述される全ての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の又は対応する符号を付し、説明を省略することがある。
【0011】
（作業機械の概要）
本実施形態では、作業機械の一例としてショベルを用いる例について説明するが、ショベルに制限するものではない。建設機械、標準機、応用器、林業機械、又は油圧ショベルをベースとした搬送機械に適用してもよい。
本実施形態では、作業機械の一例としてショベルを用いる例について説明するが、ショベルに制限するものではない。建設機械、標準機、応用器、林業機械、又は油圧ショベルをベースとした搬送機械に適用してもよい。
【0012】
【0013】
本実施形態に係るショベル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（作業機）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を備える。
【0014】
下部走行体１は、左右一対のクローラが走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ（後述する図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。つまり、一対の走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ（走行モータの一例）は、被駆動部としての下部走行体１（クローラ）を駆動する。
【0015】
上部旋回体３は、旋回油圧モータ２Ａ（後述する図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。
【0016】
なお、上部旋回体３は、旋回油圧モータ２Ａの代わりに、電動機（以下、「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、非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。
【0017】
ブーム４は、上部旋回体３の前部中央に俯仰可能に枢着され、ブーム４の先端には、アーム５が上下回動可能に枢着され、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が上下回動可能に枢着される。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、それぞれ、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。
【0018】
なお、バケット６は、エンドアタッチメント（作業具）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、土羽打ち可能な他のエンドアタッチメント、例えば、法面用バケット等が取り付けられてもよい。
【0019】
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の前部左側に搭載される。
【0020】
【0021】
図２は、本実施形態に係るショベル１００の構成の一例を概略的に示す図である。
【0022】
なお、図２において、機械的動力系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系は、それぞれ、二重線、実線、破線、及び点線で示されている。
【0023】
本実施形態に係るショベル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１７を含む。また、本実施形態に係るショベル１００の油圧駆動系は、上述の如く、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１Ｌ，１Ｒ、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。
【0024】
エンジン１１は、油圧駆動系におけるメイン動力源であり、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、後述するコントローラ３０による直接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、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。
【0025】
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、後述の如く、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを含む。
【0026】
メインポンプ１４は、例えば、エンジン１１と同様、上部旋回体３の後部に搭載され、高圧油圧ラインを通じてコントロールバルブ１７に作動油を供給する。メインポンプ１４は、上述の如く、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、上述の如く、コントローラ３０による制御下で、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（吐出圧）が制御される。メインポンプ１４は、例えば、後述の如く、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒを含む。
【0027】
コントロールバルブ１７は、ショベル１００における油圧システムを制御する油圧制御装置である。本実施形態では、コントロールバルブ１７は、制御弁１７１～１７６を含み、油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する。制御弁１７５は、制御弁１７５Ｌ，制御弁１７５Ｒ（図３参照）を含み、制御弁１７６は制御弁１７６Ｌ，１７６Ｒ（図３参照）を含む。コントロールバルブ１７は、制御弁１７１～１７６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できるように構成されている。制御弁１７１～１７６は、例えば、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、走行油圧モータ１Ｌ、１Ｒ、及び旋回油圧モータ２Ａを含む。より具体的には、制御弁１７１は、左走行油圧モータ１Ｌに対応し、制御弁１７２は、右走行油圧モータ１Ｒ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。また、制御弁１７５は、例えば、後述の如く、制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒ（図３参照）を含み、制御弁１７６は、例えば、後述の如く、制御弁１７６Ｌ，１７６Ｒ（図３参照）を含む。制御弁１７１～１７６の詳細は、後述する。
【0028】
パイロットポンプ１５は、パイロット圧生成装置の一例であり、パイロットラインを介して油圧制御機器に作動油を供給できるように構成されている。本実施形態では、パイロットポンプ１５は、固定容量型油圧ポンプである。但し、パイロット圧生成装置は、メインポンプ１４によって実現されてもよい。すなわち、メインポンプ１４は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給する機能に加え、パイロットラインを介して各種油圧制御機器に作動油を供給する機能を備えていてもよい。この場合、パイロットポンプ１５は、省略されてもよい。
【0029】
操作装置２６は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。アクチュエータは、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの少なくとも一方を含む。
【0030】
吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出するように構成されている。本実施形態では、吐出圧センサ２８は、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。吐出圧センサ２８は、例えば、後述の如く、吐出圧センサ２８Ｌ，２８Ｒを含む。
【0031】
操作センサ２９は、操作装置２６を用いた操作者の操作内容を検出するように構成されている。本実施形態では、操作センサ２９は、アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。本実施形態では、コントローラ３０は、操作センサ２９の出力に応じて電磁弁３１の開口面積を制御する。そして、コントローラ３０は、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、コントロールバルブ１７内の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（パイロット圧）は、原則として、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量に応じた圧力である。このように、操作装置２６は、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、コントロールバルブ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ように構成されている。
【0032】
マシンコントロール用制御弁として機能する電磁弁３１は、パイロットポンプ１５とコントロールバルブ１７内の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、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、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の操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、電磁弁３１を介し、コントロールバルブ１７内の制御弁のパイロットポートに供給できる。電磁弁３１は、例えば、後述の如く、電磁弁３１ＡＬ，３１ＡＲ，３１ＢＬ，３１ＢＲ，３１ＣＬ，３１ＣＲを含む。
【0033】
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。
【0034】
本実施形態に係るショベル１００の制御系は、コントローラ３０と、表示装置４０と、入力装置４２と、音声出力装置４３と、記憶装置４７と、ブーム角度センサ（姿勢検出部の一例）Ｓ１と、アーム角度センサ（姿勢検出部の一例）Ｓ２と、機体傾斜センサＳ４と、旋回状態センサ（姿勢検出部の一例）Ｓ５と、撮像装置Ｓ６と、測位装置ＰＳと、通信装置Ｔ１を含む。
【0035】
このように、本実施形態に係るショベル１００においては、アタッチメントの姿勢（角度）を検出するために、ブーム角度センサＳ１、及びアーム角度センサＳ２が設けられる一方、バケット角度センサが設けられていないものとする。
【0036】
コントローラ３０（制御装置の一例）は、例えば、キャビン１０内に設けられ、ショベル１００の駆動制御を行う。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。例えば、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。
【0037】
例えば、コントローラ３０は、操作者等の操作等に基づき、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。
【0038】
また、例えば、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る。
【0039】
また、例えば、コントローラ３０は、例えば、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。また、コントローラ３０は、例えば、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。
【0040】
なお、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。即ち、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。
【0041】
表示装置４０は、キャビン１０内の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、各種情報画像を表示する。表示装置４０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の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。
【0042】
入力装置４２は、キャビン１０内の着座した操作者から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、各種情報画像を表示する表示装置のディスプレイに実装されるタッチパネル、レバー装置２６Ａ～２６Ｃ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、回転ダイヤル等を含む。入力装置４２に対する操作内容に対応する信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
【0043】
音声出力装置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、音声を出力する。音声出力装置４３は、例えば、スピーカやブザー等である。音声出力装置４３は、コントローラ３０からの音声出力指令に応じて各種情報を音声出力する。
【0044】
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。
【0045】
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の上部旋回体３に対する俯仰角度（以下、「ブーム角度」）、例えば、側面視において、上部旋回体３の旋回平面に対してブーム４の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。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）等を含んでよい。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シリンダストロークセンサ等を含んでもよい。以下、アーム角度センサＳ２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。
【0046】
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のブーム４に対する回動角度（以下、「アーム角度」）、例えば、側面視において、ブーム４の両端の支点を結ぶ直線に対してアーム５の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。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。
【0047】
機体傾斜センサ（姿勢検出部の一例）Ｓ４は、水平面に対する機体（上部旋回体３或いは下部走行体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（即ち、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等を含んでよい。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。
【0048】
旋回状態センサＳ５は、上部旋回体３の旋回状態に関する検出情報を出力する。旋回状態センサＳ５は、例えば、上部旋回体３の旋回角速度及び旋回角度を検出する。旋回状態センサＳ５は、例えば、ジャイロセンサ、レゾルバ、ロータリエンコーダ等を含んでよい。旋回状態センサＳ５による上部旋回体３の旋回角度や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。
【0049】
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。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。
【0050】
カメラＳ６Ｆは、例えば、キャビン１０の天井、即ち、キャビン１０の内部に取り付けられている。また、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。
【0051】
撮像装置Ｓ６（カメラＳ６Ｆ，Ｓ６Ｂ，Ｓ６Ｌ，Ｓ６Ｒ）は、それぞれ、例えば、非常に広い画角を有する単眼の広角カメラである。また、撮像装置Ｓ６は、ステレオカメラや距離画像カメラ等であってもよい。撮像装置Ｓ６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。
【0052】
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、穴等が含まれうる。また、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には、例えば、ステレオカメラ、距離画像センサ等が含まれうる。そして、空間認識装置は、例えば、ＣＣＤや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。また、空間認識装置は、空間認識装置又はショベル１００から認識された物体までの距離を算出するように構成されていてもよい。また、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ミリ波レーダ、超音波センサ、又はレーザレーダ等を利用する場合には、多数の信号（レーザ光等）を物体に発信し、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。
【0053】
なお、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。
【0054】
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。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は、集合的に「シリンダ圧センサ」とも称される。
【0055】
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。
【0056】
測位装置ＰＳは、上部旋回体３の位置及び向きを測定する。測位装置ＰＳは、例えば、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。また、測位装置ＰＳの機能のうちの上部旋回体３の向きを検出する機能は、上部旋回体３に取り付けられた方位センサにより代替されてもよい。
【0057】
通信装置Ｔ１は、基地局を末端とする移動体通信網、衛星通信網、インターネット網等を含む所定のネットワークを通じて外部機器と通信を行う。通信装置Ｔ１は、例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、４Ｇ（4th Generation）、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や、衛星通信網に接続するための衛星通信モジュール等である。
【0058】
［ショベルの油圧システム］
次に、図３を参照して、本実施形態に係るショベル１００の油圧システムについて説明する。
次に、図３を参照して、本実施形態に係るショベル１００の油圧システムについて説明する。
【0059】
図３は、本実施形態に係るショベル１００の油圧システムの構成の一例を概略的に示す図である。
【0060】
【0061】
当該油圧回路により実現される油圧システムは、エンジン１１により駆動されるメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒのそれぞれから、センタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒ、パラレル油路Ｃ２Ｌ，Ｃ２Ｒを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。
【0062】
センタバイパス油路Ｃ１Ｌは、メインポンプ１４Ｌを起点として、コントロールバルブ１７内に配置される制御弁１７１，１７３，１７５Ｌ，１７６Ｌを順に通過し、作動油タンクに至る。
【0063】
センタバイパス油路Ｃ１Ｒは、メインポンプ１４Ｒを起点として、コントロールバルブ１７内に配置される制御弁１７２，１７４，１７５Ｒ，１７６Ｒを順に通過し、作動油タンクに至る。
【0064】
制御弁１７１は、メインポンプ１４Ｌから吐出される作動油を走行油圧モータ１Ｌへ供給し、且つ、走行油圧モータ１Ｌ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。
【0065】
制御弁１７２は、メインポンプ１４Ｒから吐出される作動油を走行油圧モータ１Ｒへ供給し、且つ、走行油圧モータ１Ｒ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。
【0066】
制御弁１７３は、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。
【0067】
制御弁１７４は、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。
【0068】
制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒは、それぞれ、メインポンプ１４Ｌ，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。
【0069】
制御弁１７６Ｌ，１７６Ｒは、メインポンプ１４Ｌ，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。
【0070】
制御弁１７１，１７２，１７３，１７４，１７５Ｌ，１７５Ｒ，１７６Ｌ，１７６Ｒは、それぞれ、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給排される作動油の流量を調整したり、流れる方向を切り換えたりする。
【0071】
パラレル油路Ｃ２Ｌは、センタバイパス油路Ｃ１Ｌと並列的に、制御弁１７１，１７３，１７５Ｌ，１７６Ｌにメインポンプ１４Ｌの作動油を供給する。具体的には、パラレル油路Ｃ２Ｌは、制御弁１７１の上流側でセンタバイパス油路Ｃ１Ｌから分岐し、制御弁１７１，１７３，１７５Ｌ，１７６Ｒのそれぞれに並列してメインポンプ１４Ｌの作動油を供給可能に構成される。これにより、パラレル油路Ｃ２Ｌは、制御弁１７１，１７３，１７５Ｌの何れかによって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。
【0072】
パラレル油路Ｃ２Ｒは、センタバイパス油路Ｃ１Ｒと並列的に、制御弁１７２，１７４，１７５Ｒ，１７６Ｒにメインポンプ１４Ｒの作動油を供給する。具体的には、パラレル油路Ｃ２Ｒは、制御弁１７２の上流側でセンタバイパス油路Ｃ１Ｒから分岐し、制御弁１７２，１７４，１７５Ｒ，１７６Ｒのそれぞれに並列してメインポンプ１４Ｒの作動油を供給可能に構成される。パラレル油路Ｃ２Ｒは、制御弁１７２，１７４，１７５Ｒの何れかによって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。
【0073】
レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒは、それぞれ、コントローラ３０による制御下で、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの斜板の傾転角を調節することによって、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を調節する。
【0074】
吐出圧センサ２８Ｌは、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。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、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出圧に応じて、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御することができる。
【0075】
センタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒには、最も下流にある制御弁１７６Ｌ，１７６Ｒのそれぞれと作動油タンクとの間には、ネガティブコントロール絞り（以下、「ネガコン絞り」）１８Ｌ，１８Ｒが設けられる。これにより、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒにより吐出された作動油の流れは、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒで制限される。そして、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒは、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御するための制御圧（以下、「ネガコン圧」）を発生させる。
【0076】
ネガコン圧センサ１９Ｌ，１９Ｒは、ネガコン圧を検出し、検出されたネガコン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。
【0077】
コントローラ３０は、吐出圧センサ２８Ｌ，２８Ｒにより検出されるメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出圧に応じて、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御し、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌの吐出圧の増大に応じて、レギュレータ１３Ｌを制御し、メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することにより、吐出量を減少させてよい。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１４Ｌ，１４Ｒ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１４Ｌ，１４Ｒの全馬力制御を行うことができる。
【0078】
また、コントローラ３０は、ネガコン圧センサ１９Ｌ，１９Ｒにより検出されるネガコン圧に応じて、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御することにより、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ３０は、ネガコン圧が大きいほどメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を減少させ、ネガコン圧が小さいほどメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を増大させる。
【0079】
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、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油は、センタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒを通ってネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒに至る。そして、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油の流れは、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒの上流で発生するネガコン圧を増大させる。その結果、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油がセンタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制する。
【0080】
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、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油は、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、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油の流れは、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒに至る量を減少或いは消失させ、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒの上流で発生するネガコン圧を低下させる。その結果、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒ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。
【0081】
操作装置２６は、左操作レバー２６Ｌ、右操作レバー２６Ｒ及び走行レバー２６Ｄを含む。走行レバー２６Ｄは、左走行レバー２６ＤＬ及び右走行レバー２６ＤＲを含む。
【0082】
左操作レバー２６Ｌは、旋回操作とアーム５の操作に用いられる。左操作レバー２６Ｌが、前後方向に操作された場合、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量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導入させる。また、左操作レバー２６Ｌが、左右方向に操作された場合、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量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導入させる。
【0083】
具体的には、左操作レバー２６Ｌは、アーム閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７６Ｌの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー２６Ｌは、アーム開き方向に操作された場合には、制御弁１７６Ｌの左側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー２６Ｌは、左旋回方向に操作された場合に、制御弁１７３の左側パイロットポートに作動油を導入させ、右旋回方向に操作された場合に、制御弁１７３の右側パイロットポートに作動油を導入させる。
【0084】
右操作レバー２６Ｒは、ブーム４の操作とバケット６の操作に用いられる。右操作レバー２６Ｒは、前後方向に操作された場合、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量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導入させる。また、左右方向に操作された場合、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量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導入させる。
【0085】
具体的には、右操作レバー２６Ｒは、ブーム下げ方向に操作された場合に、制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー２６Ｒは、ブーム上げ方向に操作された場合には、制御弁１７５Ｌの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー２６Ｒは、バケット閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７４の右側パイロットポートに作動油を導入させ、バケット開き方向に操作された場合に、制御弁１７４の左側パイロットポートに作動油を導入させる。
【0086】
以下では、左右方向に操作される左操作レバー２６Ｌは、「旋回操作レバー」と称され、前後方向に操作される左操作レバー２６Ｌは、「アーム操作レバー」と称される場合がある。また、左右方向に操作される右操作レバー２６Ｒは、「バケット操作レバー」と称され、前後方向に操作される右操作レバー２６Ｒは、「ブーム操作レバー」と称される場合がある。
【0087】
左走行レバー２６ＤＬは、左クローラ１ＣＬの操作に用いられる。左走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。左走行レバー２６ＤＬは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量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導入させる。右走行レバー２６ＤＲは、右クローラ１ＣＲの操作に用いられる。右走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。右走行レバー２６ＤＲは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量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導入させる。
【0088】
操作センサ２９は、操作者による操作装置２６の操作の内容を検出できるように構成されている。本実施形態では、操作センサ２９は、アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量を検出し、検出した操作方向及び操作量に対応するパイロット圧の検出信号をコントローラ３０に対して出力する。
【0089】
操作センサ２９は、操作センサ２９ＬＡ、２９ＬＢ、２９ＲＡ、２９ＲＢ、２９ＤＬ、２９ＤＲを含む。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。操作の内容は、例えば、レバー操作方向、レバー操作量（レバー操作角度）等である。
【0090】
同様に、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。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。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。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検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【0091】
コントローラ３０は、操作センサ２９の出力を受信し、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る。また、コントローラ３０は、絞り１８の上流に設けられた制御圧センサ１９の出力を受信し、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る。絞り１８は左絞り１８Ｌ及び右絞り１８Ｒを含み、制御圧センサ１９はネガコン圧センサ１９Ｌ、１９Ｒを含む。
【0092】
次に、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４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る。
【0093】
また、図４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。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。
【0094】
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。
【0095】
電磁弁３１ＣＬ、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。電磁弁３１ＣＬ、３１ＣＲは、コントローラ３０から入力された制御指令に従って、制御弁１７４を動作させるためのパイロット油によるパイロット圧を制御する。換言すれば、コントローラ３０が、制御指令を出力することで、制御弁１７４を動作させるパイロット圧を制御する。
【0096】
具体的には、電磁弁３１ＣＬは、パイロットポンプ１５から、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（以下、閉じパイロット圧とも称する）を調整する。同様に、電磁弁３１ＣＲは、パイロットポンプ１５から、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（以下、開きパイロット圧とも称する）を調整する。
【0097】
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。
【0098】
そして、制御弁１７４は、パイロットポートに導入されたパイロット圧に応じて、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。
【0099】
バケットシリンダ９は、制御弁１７４から供給される作動油に応じて、バケット６を開かせる駆動及びバケット６を閉じさせる駆動を可能としている。なお、本実施形態は、作業具を駆動させる油圧アクチュエータの一例として、バケットシリンダ９を用いる例について説明するが、バケットシリンダ９を用いる例に制限するものではなく、作業具を駆動させるための油圧アクチュエータであればよく、シリンダ以外の機構を用いてもよい。
【0100】
具体的には、制御弁１７４は、右側パイロットポートに開きパイロット圧（第１パイロット圧の一例）が入力された場合に、バケットシリンダ９にバケット６に開かせる駆動を行うように作動油の流れを制御し、左側パイロットポートに閉じパイロット圧（第２パイロット圧の一例）が入力された場合に、バケットシリンダ９にバケット６に閉じさせる駆動を行うように作動油の流れを制御する。
【0101】
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。
【0102】
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。
【0103】
［ショベルの重量検出機能に関する構成の詳細］
次に、図５を参照して、本実施形態に係るショベル１００のコントローラ３０における、バケット６に積載された物体（例えば土砂）の重量検出機能に関する構成について説明する。図５は、本実施形態に係るショベル１００のコントローラ３０が有する機能のブロック構成の一例を示した図である。
次に、図５を参照して、本実施形態に係るショベル１００のコントローラ３０における、バケット６に積載された物体（例えば土砂）の重量検出機能に関する構成について説明する。図５は、本実施形態に係るショベル１００のコントローラ３０が有する機能のブロック構成の一例を示した図である。
【0104】
コントローラ３０は、バケット６で掘削した土砂等の物体の重量を検出する機能に関する機能部として、重量処理部６０を含む。さらに、コントローラ３０は、表示装置４０を制御するための機能部として、表示制御部５０を含む。
【0105】
本実施形態に係る重量処理部６０は、バケット６によって土砂（物体の一例）が搬送されている間に土砂の重量を測定し、バケットシリンダ９に流れる作業油を制御する制御弁１７４を動作させるパイロット圧の積分値に基づいてバケット６の姿勢（角度）の変化を特定し、バケット６の姿勢の変化に応じてバケット６から土砂（物体）を放出されたことを推定した場合、搬送されている間に測定された結果に基づいて放出された土砂（物体）の重量を確定（特定）する。
【0106】
ところで、従来からショベルにおいてバケットから土砂が放出されるか否かは、バケットに設けられた角度センサの検知結果で判定する傾向にあった。しかしながら、バケットに角度センサを設けるとコストが高くなる。さらには、ショベルのアタッチメントの先端に装着される（バケットを含む）作業具によっては、アタッチメントの先端近傍で振動又は衝撃が生じる可能性がある。この場合、角度センサの検知精度が低下したり、角度センサに不具合が発生したりする可能性がある。角度センサに不具合が発生した場合には、角度センサの交換等が必要になる。つまり、作業具から土砂の放出が他の手法で検知可能であれば、アタッチメントの先端近傍には角度センサが設けない方がよい場合もある。
【0107】
そこで、本実施形態に係る重量処理部６０は、制御弁１７４を動作させるパイロット圧の積分値に基づいてバケット６の姿勢（角度）の変化を特定し、土砂が放出されたか否かを判定する。これにより、本実施形態では、バケット６に角度センサを設けずとも、バケット６から放出された土砂（物体）の重量の測定精度が低下することを抑制できる。
【0108】
本実施形態では、バケット６の姿勢（角度）の変化の特定にパイロット圧の積分値を用いる例について説明する。つまり、バケットシリンダ９を駆動させる制御弁１７４を動作させるパイロット圧は、操作者によるバケット６の開き操作又は閉じ操作とみなすことができるので、パイロット圧の積分値は、バケット６が開いた角度の量又はバケット６が閉じた角度の量とみなすことができる。そこで、本実施形態では、パイロット圧の積分値に基づいて、バケット６の姿勢、例えばバケット６が土砂を放出可能な程度に開いたか否か等を判定する。なお、積分に用いられるパイロット圧は、パイロットラインを流れる実際の作動油の圧力の検知結果でもよいし、操作センサ２９から出力されたパイロット圧の検出信号に基づいてもよい。なお、本実施形態は、バケット６の姿勢（角度）の変化の特定するために、パイロット圧の積分値を用いる例について説明するが、パイロット圧の積分値を用いる手法に制限するものではなく、バケット６の開き操作又は閉じ操作に対応している、パイロット圧の変化に関する情報を用いた手法であればよい。
【0109】
そこで、本実施形態に係る重量処理部６０は、上述した制御を行うために、状態判定部６１と、重量算出部６２と、重量確定部６３と、最大積載量検出部６４と、残積載量算出部６５と、重心算出部６６と、を有する。
【0110】
ここで、本実施形態に係るショベル１００によるダンプトラックへの土砂（物体の一例）の積み込み作業の動作の一例について説明する。
【0111】
まず、ショベル１００は、掘削位置において、アタッチメントを制御してバケット６により土砂を掘削する（掘削動作）。次に、ショベル１００は、ブーム４の上げ動作を行う。ショベル１００は、ブーム４の上げ動作と共に、重量算出部６２によるバケット６内の土砂（物体の一例）の重量の算出を行う。
【0112】
次に、ショベル１００は、上部旋回体３を旋回させ、バケット６を掘削位置から放出位置へと移動する（旋回動作）。また、ショベル１００は、上部旋回体３の旋回動作と共に、重量算出部６２によるバケット６内の土砂（物体の一例）の重量の算出を行ってもよい。放出位置の下方には、ダンプトラックの荷台が配置されている。次に、ショベル１００は、放出位置において、アタッチメントを制御してバケット６内の土砂（物体の一例）を放出することにより、バケット６内の土砂をダンプトラックの荷台へと積み込む（放出動作）。
【0113】
次に、ショベル１００は、上部旋回体３を旋回させ、バケット６を放出位置から掘削位置へと移動する（旋回動作）。これらの動作を繰り返すことにより、ショベル１００は、掘削した土砂（物体の一例）をダンプトラックの荷台へと積み込む。
【0114】
本実施形態においては、状態判定部６１が、ショベル１００がどのような動作を行っているか状態の判定を行う。具体的な状態の判定手法については後述する。
【0115】
重量算出部６２は、バケット６に積載されている物体（例えば土砂）の重量を算出する。本実施形態に係る重量算出部６２は、ブームシリンダ７の推力に基づいて、物体（例えば土砂）の重量を算出する。
【0116】
本実施形態に係る重量算出部６２は、バケット６に物体（例えば、土砂）が積載された後、物体の重量の算出を常時行っている。
【0117】
そして、重量確定部６３は、重量算出部６２により常時算出されている複数の重量から、所定の条件を満たした重量を、積載されている物体の重量として仮確定し、実際に物体が放出された段階で、仮確定されていた重量を、放出された物体の重量として確定（特定）する。
【0118】
このため、本実施形態では、重量算出部６２により算出された物体の重量のうち、バケット６に積載されている物体の実際の重量として、仮確定するための所定の条件が設定されている。
【0119】
具体的には、バケット６の位置が所定の高さ以上になったと判定された時、又は、上部旋回体３の旋回速度が所定の速度以上になったと判定された時に、重量確定部６３は、仮確定するための条件を満たしたとみなし、当該タイミングで重量算出部６２によって計測された物体の重量で仮確定する。なお、当該物体の重量の仮確定は、条件を満たしたと判定される毎に更新される。なお、本実施形態は、重量算出部６２が常時重量を算出する例について説明するが、重量の算出を常時行う手法に制限するものではなく、例えば、所定の条件を満たしたと判定されたタイミングで重量の算出を行ってもよい。
【0120】
例えば、ブーム上げによって、バケット６が所定の高さ以上の位置に来た時に、重量算出部６２が、当該位置で取得したブームシリンダ７の推力に基づいて、物体の重量を算出する。所定の高さ以上の位置とは、ブームシリンダ７の推力に含まれるノイズが少ないと推測される位置として予め設定された高さの位置とする。
【0121】
例えば、上部旋回体３の旋回によって、上部旋回体３の回転速度が所定の速度以上になった時に、重量算出部６２が、ブームシリンダ７の推力に基づいて、物体の重量を算出する。所定の速度とは、物体の重量を算出する際にノイズが少ないと推測される速度として予め設定された速度とする。
【0122】
そして、仮確定された物体の重量は、当該物体がダンプトラック等に放出された段階で確定される。つまり、仮確定された物体の重量は、ダンプトラックに放出されるまでは、ショベル１００の状況に応じて更新される。そして、ダンプトラックに放出された段階で、仮確定されていた重量が、ダンプトラックに積載された重量として定められる。
【0123】
最大積載量検出部６４は、土砂を積載する対象のダンプトラックの最大積載量を検出する。例えば、最大積載量検出部６４は、撮像装置Ｓ６で撮像された画像に基づいて、土砂を積載する対象のダンプトラックを特定する。次に、最大積載量検出部６４は、特定されたダンプトラックの画像に基づいて、ダンプトラックの最大積載量を検出する。例えば、最大積載量検出部６４は、特定されたダンプトラックの画像に基づいて、ダンプトラックの車種（サイズ等）を判定する。最大積載量検出部６４は、車種と最大積載量とを対応付けしたテーブルを有しており、画像から判定した車種及びテーブルに基づいて、ダンプトラックの最大積載量を求める。なお、入力装置４２によってダンプトラックの最大積載量、車種等が入力され、最大積載量検出部６４は、入力装置４２の入力情報に基づいて、ダンプトラックの最大積載量を求めてもよい。
【0124】
残積載量算出部６５は、最大積載量検出部６４で検出したダンプトラックの最大積載量と、重量確定部６３で確定されたバケット６からダンプトラックに放出された物体の重量との差を残積載量として算出する。残積載量とは、ダンプトラックに積載可能な土砂の残りの重量である。
【0125】
重心算出部６６は、バケット６内の物体（例えば土砂）の重心を算出する。例えば、重心算出部６６は、バケット６の爪先位置と物体の重心との位置関係が既知のものであり、且つ、バケット６の開口面が水平面と略平行のものとして、ブーム角度センサＳ１と、アーム角度センサＳ２と、に基づいて、物体の重心を算出してもよい。なお、算出方法はこれに限られるものではなく、種々の方法を用いることができる。
【0126】
本実施形態に係る表示制御部５０は、重量算出部６２で算出されたバケット６内の物体の重量、最大積載量検出部６４で検出されたダンプトラックの最大積載量、重量確定部６３で確定されたダンプトラックに放出された物体の重量（荷台に積載された物体の重量の合計）、及び残積載量算出部６５で算出されたダンプトラックの残積載量（積載可能な土砂の残りの重量）のうちいずれか一つ以上を、表示装置４０に表示してもよい。
【0127】
なお、重量確定部６３で確定されたダンプトラックに放出された物体の重量の合計が最大積載量を超えた場合、表示制御部５０が、表示装置４０に警告を表示してもよい。また、算出されたバケット６内に積載されている物体の重量が残積載量を超える場合、表示制御部５０が、表示装置４０に警告を表示してもよい。
【0128】
［重量算出部６２における物体の重量算出方法］
次に、図５を参照しつつ、図６を用いて、本実施形態に係るショベル１００の重量算出部６２におけるバケット６内の土砂（物体）の重量を算出する方法について説明する。
次に、図５を参照しつつ、図６を用いて、本実施形態に係るショベル１００の重量算出部６２におけるバケット６内の土砂（物体）の重量を算出する方法について説明する。
【0129】
図６は、本実施形態に係る重量算出部６２における土砂重量の算出手法を説明する模式図である。図６（ａ）はショベル１００を示し、図６（ｂ）はバケット６付近を示す。なお、以下の説明において、後述するピンＰ１とバケット重心Ｇ３及び土砂重心Ｇｓが水平線Ｌ１上に配置されているものとして説明する。
【0130】
ここで、上部旋回体３とブーム４を連結するピンをＰ１とする。上部旋回体３とブームシリンダ７を連結するピンをＰ２とする。ブーム４とブームシリンダ７を連結するピンをＰ３とする。ブーム４とアームシリンダ８を連結するピンをＰ４とする。アーム５とアームシリンダ８を連結するピンをＰ５とする。ブーム４とアーム５を連結するピンをＰ６とする。アーム５とバケット６を連結するピンをＰ７とする。また、ブーム４の重心をＧ１とする。アーム５の重心をＧ２とする。バケット６の重心をＧ３とする。バケット６に積載された土砂（物体の一例）の重心をＧｓとする。基準線Ｌ２は、ピンＰ７を通りバケット６の開口面と平行な線とする。また、ピンＰ１とブーム４の重心Ｇ１との距離をＤ１とする。ピンＰ１とアーム５の重心Ｇ２との距離をＤ２とする。ピンＰ１とバケット６の重心Ｇ３との距離をＤ３とする。ピンＰ１と土砂の重心Ｇｓとの距離をＤｓとする。ピンＰ２とピンＰ３を結ぶ直線と、ピンＰ１との距離をＤｃとする。また、ブームシリンダ７のシリンダ圧による力をＦｂとする。また、ブーム重量（ブーム４の自重による重力）のうち、ピンＰ１とブーム重心Ｇ１を結ぶ直線に対して垂直方向の垂直成分をＷ１ａとする。アーム重量（アーム５の自重による重力）のうち、ピンＰ１とアーム重心Ｇ２を結ぶ直線に対して垂直方向の垂直成分をＷ２ａとする。バケット６の重量をＷ６とし、バケット６に積載された土砂（物体の一例）の重量をＷｓとする。
【0131】
図６（ａ）に示すように、ピンＰ７の位置は、ブーム角度及びアーム角度により算出される。即ち、ピンＰ７の位置は、ブーム角度センサＳ１及びアーム角度センサＳ２の検出値に基づいて算出することができる。
【0132】
また、図６（ｂ）に示すように、ピンＰ７とバケット重心Ｇ３との位置関係（バケット６の基準線Ｌ２と、ピンＰ７とバケット重心Ｇ３を結ぶ直線との角度θ４、ピンＰ７とバケット重心Ｇ３との距離Ｄ４）は、既定値である。
【0133】
また、ピンＰ７と土砂重心Ｇｓとの位置関係（バケット６の基準線Ｌ２と、ピンＰ７と土砂重心Ｇｓを結ぶ直線との角度θ５、ピンＰ７と土砂重心Ｇｓとの距離Ｄ５）は、例えば、実験的に予め求めてコントローラ３０に記憶させておく。
【0134】
そして、ショベル１００がバケット６で土砂を搬送している間、バケット６から土砂が零れ落ちないように、操作者によるバケット操作によって、バケット６の開口面が水平面と略平行になるように制御されている。
【0135】
そこで、本実施形態に係る重心算出部６６は、基準線Ｌ２が、ピンＰ７を通りバケット６の開口面と平行な線とみなして、ブーム角度センサＳ１、及びアーム角度センサＳ２の検出値と、に基づいて、土砂重心Ｇｓを推定する。換言すれば、バケット６が搬送している土砂の重量を精度よく計測するタイミングは、少なくともショベル１００がバケット６の開口面が水平面と略平行になるように、土砂を搬送している間とする。例えば、掘削した後にブーム上げが行われているタイミング、又は、上部旋回体３が旋回しているタイミングで、土砂の重量を計測してもよい。
【0136】
次に、ピンＰ１回りの各モーメントとブームシリンダ７との釣り合いの式は、以下の式（Ａ１）で表すことができる。
【0137】
ＷｓＤｓ＋Ｗ１ａＤ１＋Ｗ２ａＤ２＋Ｗ３Ｄ３＝ＦｂＤｃ ……（Ａ１）
式（Ａ１）を土砂重量Ｗｓについて展開すると、以下の式（Ａ２）で表すことができる。
式（Ａ１）を土砂重量Ｗｓについて展開すると、以下の式（Ａ２）で表すことができる。
【0138】
Ｗｓ＝（ＦｂＤｃ－（Ｗ１ａＤ１＋Ｗ２ａＤ２＋Ｗ３Ｄ３））／Ｄｓ ……（Ａ２）
ここで、ブームシリンダ７のシリンダ圧による力Ｆｂ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の少なくとも１つの検出値より算出される。距離Ｄｃ及びブーム重量の垂直成分Ｗ１ａは、ブーム角度センサＳ１の検出値より算出される。アーム重量の垂直成分Ｗ２ａ及び距離Ｄ２は、ブーム角度センサＳ１及びアーム角度センサＳ２のそれぞれの検出値より算出される。距離Ｄ１及びバケット重量Ｗ３（バケット６の自重による重力）は既知の値である。また、土砂重心Ｇｓとバケット重心Ｇ３を推定したことにより、距離Ｄｓ、距離Ｄ３も推定される。
ここで、ブームシリンダ７のシリンダ圧による力Ｆｂ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の少なくとも１つの検出値より算出される。距離Ｄｃ及びブーム重量の垂直成分Ｗ１ａは、ブーム角度センサＳ１の検出値より算出される。アーム重量の垂直成分Ｗ２ａ及び距離Ｄ２は、ブーム角度センサＳ１及びアーム角度センサＳ２のそれぞれの検出値より算出される。距離Ｄ１及びバケット重量Ｗ３（バケット６の自重による重力）は既知の値である。また、土砂重心Ｇｓとバケット重心Ｇ３を推定したことにより、距離Ｄｓ、距離Ｄ３も推定される。
【0139】
よって、土砂重量Ｗｓは、ブームシリンダ７のシリンダ圧の検出値（ブームロッド圧センサＳ７Ｒ、ブームボトム圧センサＳ７Ｂの検出値）、ブーム角度（ブーム角度センサＳ１の検出値）及びアーム角度（アーム角度センサＳ２の検出値）に基づいて算出することができる。これにより、重量算出部６２は、重心算出部６６で推定した土砂重心Ｇｓに基づいて土砂重量Ｗｓを算出できる。
【0140】
なお、本実施形態は、バケット６の姿勢は、バケット６の開口面が水平であるものとみなして、土砂重心を推定し、土砂重量を算出するものとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、前方を撮像するカメラＳ６Ｆでバケット６を撮像し、その画像に基づいて、バケット６の姿勢を推定してもよい。また、カメラＳ６Ｆでバケット６を撮像し、その画像に基づいて、バケット６の開口面が水平であると判定した場合に土砂重心の推定及び土砂重量の算出を行ってもよい。
【0141】
［状態判定部６１におけるショベル１００の動作の判定方法］
次に、ショベル１００の状態の判定について説明する。図７は、本実施形態に係るショベル１００の状態の変化を示した状態遷移図である。
次に、ショベル１００の状態の判定について説明する。図７は、本実施形態に係るショベル１００の状態の変化を示した状態遷移図である。
【0142】
図７で示される状態遷移図では、状態"０"である掘削から、ショベル１００の状態の変化について説明する。
【0143】
まず、状態判定部６１は、状態"０"の掘削時に、重量算出部６２が算出された土砂重量が、所定の重量以上であるか否かを判定する。状態判定部６１は、所定の重量以上であると判定した場合、バケット６に所定の重量以上の土砂が積載されたとみなして、状態"１"の計測開始に遷移する（Ｓ１６０１）。所定の重量は、例えば、バケット６に積載される土砂が最も少ない場合に基づいて定められた量とする。
【0144】
状態"１"の計測開始時に、状態判定部６１は、旋回状態センサＳ５の検知結果から、上部旋回体３の旋回速度が所定の速度以上か否かを判定する。また、状態判定部６１は、状態"１"の計測開始時に、ブーム角度センサＳ１及びアーム角度センサＳ２の検知結果から、バケット６の位置が所定の高さ以上上昇したか否かを判定する。このように当該状態において２種類の判定を行う場合、先に条件を満たした方に従って状態の遷移が行われる。なお、所定の速度は、ショベル１００の性能など、実施態様に応じて定められるものとする。所定の高さは、上述したように、ブームシリンダ７の推力に含まれるノイズが少ないと推測される高さ等であって実施態様に応じて定められるものとする。
【0145】
状態"１"の掘削時に、状態判定部６１は、旋回速度が所定の速度以上であると判定した場合、状態"２"の旋回＋重量の仮確定に遷移する（Ｓ１６０２）。
【0146】
状態"２"では、重量確定部６３は、旋回速度が所定の速度以上と判定された時に上部旋回体３が旋回していると推定し、旋回（所定の動作の一例）している時に重量算出部６２により算出（測定）された重量を、バケット６の土砂重量として仮確定する。
【0147】
そして、状態判定部６１は、状態"２"の旋回＋重量の仮確定時に、ブーム角度センサＳ１及びアーム角度センサＳ２の検知結果から、バケット６の位置が所定の高さ以上上昇したか否かを判定する。また、状態判定部６１は、状態"２"に遷移した時、換言すれば旋回が行われたと推定された時から現在までに出力されたバケット６の開きパイロット圧の積分を開始する。そして、状態判定部６１は、開きパイロット圧の積分値が第１閾値以上か否かを判定する。なお、第１閾値は、土砂の放出が開始された程度にバケット６が開いたとみなせる値とし、実施態様に応じて定められる。
【0148】
一方、状態"１"の掘削時に、状態判定部６１は、バケット６の位置が所定の高さ以上上昇したと判定した場合、状態"３"のブーム上げ＋重量の仮確定に遷移する（Ｓ１６０３）。
【0149】
同様に、状態"２"の旋回＋重量の仮確定時に、状態判定部６１は、バケット６の位置が所定の高さ以上上昇したと判定した場合、状態"３"のブーム上げ＋重量の仮確定に遷移する（Ｓ１６０４）。
【0150】
状態"３"では、重量確定部６３は、バケット６の位置が所定の高さ以上上昇したと判定された時に、ブーム上げが行われていると推定し、ブーム上げ（所定の動作の一例）が行われている時に重量算出部６２により算出（測定）された重量を、バケット６の土砂重量として仮確定する。本実施形態においては、バケット６の位置が所定の高さ以上上昇したタイミング、換言すれば、ノイズが少ないと推測される位置で算出された重量を、バケット６の土砂重量として仮確定することで、土砂重量の計測精度の向上を実現できる。
【0151】
そして、状態判定部６１は、状態"３"のブーム上げ＋重量の仮確定に遷移した時、換言すればブーム上げが行われたと推定された時から現在までのバケット６の開きパイロット圧の積分を開始する。そして、状態判定部６１は、開きパイロット圧の積分値が第１閾値以上か否かを判定する。
【0152】
一方、状態"２"の旋回＋重量の仮確定時に、状態判定部６１は、開きパイロット圧の積分値が第１閾値以上であると判定した場合、バケット６の姿勢が土砂を放出可能な程度に開いた（変化した）と特定して、状態"４"の排土に遷移する（Ｓ１６０５）。
【0153】
また、状態"３"のブーム上げ＋重量の仮確定時に、状態判定部６１は、開きパイロット圧の積分値が第１閾値以上であると判定した場合、バケット６の姿勢が土砂を放出可能な程度に開いた（変化した）と特定して、状態"４"の排土に遷移する（Ｓ１６０６）。
【0154】
そして、状態判定部６１は、状態"４"の排土時に、状態"４"に遷移した時から現在までの、バケット６の開きパイロット圧の積分を開始する。そして、状態判定部６１は、開きパイロット圧の積分値が第２閾値以上か否かを判定する。なお、第２閾値は、土砂の放出が完了した程度にバケット６が開いたとみなせる値とし、実施態様に応じて定められる。
【0155】
また、状態"４"の排土時に、状態判定部６１は、旋回状態センサＳ５の検知結果から、上部旋回体３の旋回速度が所定の速度以上か否かを判定する。また、状態判定部６１は、状態"４"の排土時に、ブーム角度センサＳ１及びアーム角度センサＳ２の検知結果から、バケット６の位置が所定の高さ以上上昇したか否かを判定する。
【0156】
状態"４"の排土時に、状態判定部６１は、旋回速度が所定の速度以上であると判定した場合、状態"５"の旋回＋重量を再び仮確定に遷移する（Ｓ１６０７）。
【0157】
状態"５"では、重量確定部６３は、旋回速度が所定の速度以上と判定された時に、上部旋回体３が旋回していると推定し、旋回（所定の動作の一例）している時に重量算出部６２により算出された重量を、バケット６に残っている土砂重量として再び仮確定する。その後、再び、状態判定部６１は、状態"４"の排土に遷移する（Ｓ１６０８）。
【0158】
状態"４"の排土時に、状態判定部６１は、バケット６の位置が所定の高さ以上上昇したと判定した場合、状態"６"のブーム上げ＋重量を再び仮確定に遷移する（Ｓ１６０９）。
【0159】
状態"６"では、重量確定部６３は、バケット６の位置が所定の高さ以上上昇したと判定された時に、ブーム上げが行われていると推定し、ブーム上げが行われている時に重量算出部６２により算出された重量を、バケット６に残っている土砂重量として再び仮確定する。その後、再び、状態判定部６１は、状態"４"の排土に遷移する（Ｓ１６１０）。
【0160】
本実施形態においては、状態"２"又は状態"３"で土砂の重量を仮確定した後、状態"５"又は状態"６"において再び土砂の重量の仮確定を可能としている。つまり、ショベル１００においては、バケット６に土砂を積載した後、ダンプトラックに放出する前に、調整のためにバケット６から土砂を放出することもある。この場合、ダンプトラックに放出していないので、状態"２"又は状態"３"で仮確定した土砂重量を用いると誤差が生じる可能性がある。そこで、本実施形態においては、状態"４"で土砂を放出した後に、ブーム上げ又は旋回が行われた場合には、バケット６からの土砂の放出は調整のために行われたものとして、重量確定部６３は、バケット６に残っている土砂重量を再び仮確定する。これにより、本実施形態においては土砂重量の算出精度の向上を実現できる。
【0161】
また、状態"４"の排土時に、状態判定部６１は、開きパイロット圧の積分値が第２閾値以上であると判定した場合、バケット６の姿勢が土砂を放出完了した程度に開いた（変化した）と特定して、状態"７"の確定に遷移する（Ｓ１６１１）。
【0162】
状態"７"では、重量確定部６３は、開きパイロット圧の積分値が第２閾値以上であると判定された時に、土砂の放出が完了した程度にバケット６が開いた（変化した）と特定して、既に仮確定されていた土砂重量を、実際にバケット６に放出された土砂の重量として確定する。
【0163】
そして、状態判定部６１は、状態"７"の確定時に、状態"７"に遷移した時から現在までの、バケット６の閉じパイロット圧の積分を開始する。そして、状態判定部６１は、閉じパイロット圧の積分値が第３閾値以上か否かを判定する。なお、第３閾値は、バケット６による掘削が開始したとみなせる値とし、実施態様に応じて定められる。
【0164】
また、状態"７"の確定時に、状態判定部６１は、放出によって所定の重量以上減少した、及び、閉じパイロット圧の積分値が第３閾値以上であると判定した場合、バケット６の姿勢が掘削を開始した程度に閉じた（変化した）と特定して、状態"０"の確定に遷移する（Ｓ１６１２）。
【0165】
図７で示される例では、重量の仮確定が複数回行われた場合、後に仮確定が行われた重量で更新される。これにより、操作者が調整のために、バケット６から土砂を少しこぼす操作を行った場合、こぼした後の土砂の重量が、ダンプトラックに放出した土砂の重量として特定できる。
【0166】
次に、パイロット圧の積分値と、ショベル１００の状態の変化と、の関係について説明する。図８は、本実施形態に係るパイロット圧の積分値とショベル１００の状態との対応関係の一例を示した図である。図８は、ショベル１００が状態"０"、状態"１"、状態"２"、状態"４"、状態"７"に遷移する例とする。図８は、状態の遷移の一例を示したもので、図７に示したように様々な状態の遷移の仕方がある。
【0167】
図８で示される例では、ショベル１００の状態を示した線（実線）１７０１と、バケット６の開きパイロット圧の積分値の線（１点鎖線）１７０２と、バケット６の閉じパイロット圧の積分値の線（２点鎖線）１７０３と、が示されている。ショベル１００の状態を示す番号は、図７と同様として説明を省略する。
【0168】
まずは、線１７０１に示されるように、ショベル１００は、状態"０"から、状態"１"、状態"２"へと遷移する。状態"２"まで遷移する条件は、図７と同様として説明を省略する。
【0169】
状態判定部６１が状態"２"に遷移したと判定したタイミングで、重量確定部６３は、バケット６の土砂重量を仮確定する。そして、状態判定部６１は、バケット６の開きパイロット圧の積分値の算出を開始する。これにより線１７０２で示されるように、時間の変化に応じて開きパイロット圧の積分値が上昇していく。
【0170】
状態判定部６１は、開きパイロット圧の積分値が第１閾値以上になったか否かを判定する。状態判定部６１は、開きパイロット圧の積分値が第１閾値より小さいと判定した場合には、状態"２"を維持する。
【0171】
状態判定部６１は、開きパイロット圧の積分値が第１閾値以上と判定した場合に、土砂を放出するためにバケット６が開いたと推定して、状態"４"に遷移させる。したがって、線１７０２が第１閾値に到達した時点で、線１７０１が状態"４"に変化する。その際に、状態判定部６１は、今まで算出されていた開きパイロット圧の積分値を初期化（線１７０２の値が"０"）して、再び、バケット６の開きパイロット圧の積分値の算出を開始する。
【0172】
状態判定部６１は、開きパイロット圧の積分値が第２閾値以上になったか否かを判定する。状態判定部６１は、開きパイロット圧の積分値が第２閾値より小さいと判定した場合には、状態"４"を維持する。
【0173】
状態判定部６１は、開きパイロット圧の積分値が第２閾値以上と判定した場合に、土砂の放出が終了する程度にバケット６が開いたと推定して、状態"７"に遷移させる。したがって、線１７０２が第２閾値に到達した時点で、線１７０１が状態"７"に変化する。
【0174】
重量確定部６３は、状態"７"に遷移したタイミングで、仮確定されていたバケット６の土砂重量を、放出された土砂重量として確定する。状態判定部６１は、バケット６の閉じパイロット圧の積分値の算出を開始する。
【0175】
状態判定部６１は、閉じパイロット圧の積分値が第３閾値以上になったか否かを判定する。状態判定部６１は、閉じパイロット圧の積分値が第３閾値より小さいと判定した場合には、状態"７"を維持する。
【0176】
状態判定部６１は、閉じパイロット圧の積分値が第３閾値以上と判定した場合に、土砂を掘削が開始された程度にバケット６が閉じたと推定して、状態"０"に遷移させる。つまり、線１７０３が第３閾値に到達した時点で、線１７０１が状態"０"に変化する。
【0177】
点線１７０４は、従来のバケットに設けられた角度センサの検知結果に基づいてショベルの状態遷移を検知した場合を示している。つまり、点線１７０４と、線１７０１とは、ほぼ一致しているので、バケット６に角度センサを用いずとも、適切にバケット６の姿勢を検出できていることを認識できる。
【0178】
本実施形態では、バケット６の姿勢の変化を特定するために、開きパイロット圧の積分値又は閉じパイロット圧の積分値を用いる場合について説明した。本実施形態では、積分値を用いることで、単に操作者がバケット６の開き操作又は閉じ操作を行ったか否かの判定にとどまらず、開き操作又は閉じ操作がどの程度行われていたかを判定している。開き操作又は閉じ操作がどの程度行われていたかとは、バケット６の姿勢がどの程度変化に対応したかに対応しているので、バケット６に対する角度センサを用いることなく、バケット６の姿勢の変化を精度よく検出できる。したがって、バケット６の積載されている物体の重量の測定精度の向上を実現できる。
【0179】
（第２の実施形態）
上述した実施形態においては、開きパイロット圧の積分値又は閉じパイロット圧の積分値を用いる場合について説明した。しかしながら、上述した実施形態は、パイロット圧の変化に関する情報を、開きパイロット圧の積分値又は閉じパイロット圧の積分値に制限するものではない。そこで第２の実施形態においては、状態判定部６１が、開きパイロット圧と、閉じパイロット圧と、の差分に基づいて、ショベル１００の状態を判定する例について説明する。
上述した実施形態においては、開きパイロット圧の積分値又は閉じパイロット圧の積分値を用いる場合について説明した。しかしながら、上述した実施形態は、パイロット圧の変化に関する情報を、開きパイロット圧の積分値又は閉じパイロット圧の積分値に制限するものではない。そこで第２の実施形態においては、状態判定部６１が、開きパイロット圧と、閉じパイロット圧と、の差分に基づいて、ショベル１００の状態を判定する例について説明する。
【0180】
開きパイロット圧と、閉じパイロット圧と、の差分は、バケット６の角速度に対応している。このため、状態判定部６１は、開きパイロット圧と、閉じパイロット圧と、の差分の変化に基づいて、バケット６の姿勢の変化を特定する。
【0181】
図９は、第２の実施形態に係る、開きパイロット圧と閉じパイロット圧との差分の変化と、ショベル１００の状態の遷移と、の対応関係を示した図である。図９に示される例では、開きパイロット圧から閉じパイロット圧を減算した値（開きパイロット圧と閉じパイロット圧との差分の一例）を、線１８０１で示している。また、点線を指し示す数値は、状態を示す番号とする。状態を示す番号は、第１の実施形態と同様として、説明を省略する。
【0182】
図９に示される例では、状態判定部６１は、開きパイロット圧と閉じパイロット圧との差分が＋第４閾値より大きくなった場合に、バケット６が開いたと判定し、開きパイロット圧と閉じパイロット圧との差分が－第４閾値より小さくなった場合に、バケット６が閉じたと判定する。なお、第４閾値は、バケット６が開いた又は閉じたと判定するために予め定められた値であって、実施態様に応じて定められる。
【0183】
図９に示される例では、ショベル１００の状態"０"の掘削の時に、状態判定部６１が、開きパイロット圧と、閉じパイロット圧と、の差分が、－第４閾値より小さくなったと判定した場合に、掘削によってバケット６が閉じたと特定される。
【0184】
図９に示される例では、第１の実施形態と同様に、状態判定部６１が、重量算出部６２が算出された土砂重量が所定の重量以上であると判定した場合に、状態"１"の計測開始に遷移する。
【0185】
その後、状態判定部６１は、第１の実施形態と同様の判定を行うことで、状態"２"の旋回＋重量の仮確定に遷移する。
【0186】
状態"２"の旋回＋重量の仮確定の時に、重量確定部６３が、上述した実施形態と同様に、計測された土砂の重量で仮確定する。さらに、状態判定部６１が、開きパイロット圧と、閉じパイロット圧と、の差分が、＋第４閾値より大きくなったと判定した場合に、排土のためにバケット６が開き始めたと特定し、状態"４"の排土に遷移する。
【0187】
状態"４"の排土の時に、状態判定部６１が、開きパイロット圧と、閉じパイロット圧と、の差分が、"０"になったと判定した場合に、排土のためのバケット６の開きが完了したと特定し、状態"７"の確定に遷移する。
【0188】
状態"７"の確定の時に、重量確定部６３が、上述した実施形態と同様に、仮確定されていた土砂の重量を確定する。さらに、状態判定部６１が、開きパイロット圧と、閉じパイロット圧と、の差分が、－第４閾値より小さくなったと判定した時、排土が完了したためにバケット６が閉じたと特定し、その後、開きパイロット圧と、閉じパイロット圧と、の差分が、"０"になったと判定した場合に、掘削を開始するためにバケット６の姿勢変化が停止したと特定し、状態"０"の確定に遷移する。
【0189】
本実施形態では、開きパイロット圧と、閉じパイロット圧と、の差分の変化に基づいて、バケット６の開き又は閉じ等の姿勢の変化を特定できる。したがって、状態判定部６１が、バケット６の姿勢の変化に基づいて、ショベル１００の状態を特定できるので、バケット６で搬送された土砂の重量の算出が可能となる。
【0190】
（第３の実施形態）
第２の実施形態においては、状態判定部６１が、開きパイロット圧と、閉じパイロット圧と、の差分に基づいてバケット６の姿勢を判定する例について説明した。これに対して、第３の実施形態では、開きパイロット圧と、閉じパイロット圧と、の差分の積分値に基づいて、ショベル１００の状態を判定する例について説明する。
第２の実施形態においては、状態判定部６１が、開きパイロット圧と、閉じパイロット圧と、の差分に基づいてバケット６の姿勢を判定する例について説明した。これに対して、第３の実施形態では、開きパイロット圧と、閉じパイロット圧と、の差分の積分値に基づいて、ショベル１００の状態を判定する例について説明する。
【0191】
つまり、第３の実施形態では、開きパイロット圧と、閉じパイロット圧と、の差分の積分値を用いることで、バケット６の角速度の積分値、換言すれば、バケット６の姿勢（角度）の変化を特定できる。
【0192】
そして、第３の実施形態に係る状態判定部６１は、開きパイロット圧と、閉じパイロット圧と、の差分の積分値に応じて、特定されたバケット６の姿勢（角度）の変化に基づいて、ショベル１００の状態を特定する。
【0193】
図１０は、本実施形態に係るショベル１００の状態の変化と、パイロット圧の変化と、の対応関係を示した図である。図１０（ａ）にはショベル１００の状態を示し、図１０（ｂ）には、開きパイロット圧から閉じパイロット圧を減算した値（開きパイロット圧と閉じパイロット圧との差分の一例）の積分値を示し、図１０（ｃ）には、開きパイロット圧と閉じパイロット圧とを示している。なお、状態毎に行われる処理は、上述した実施形態と同様として説明を省略する。
【0194】
図１０（ｃ）に示される例では、二点鎖線１９０１で、閉じパイロット圧を示し、一点鎖線１９０２で開きパイロット圧を示している。
【0195】
図１０（ｂ）に示される例では、開きパイロット圧から閉じパイロット圧を減算した値の積分値を線１９１１で示している。線１９１１で示される積分値は、ショベル１００の状態が遷移する毎に、初期化される。例えば、時刻ｔ１で、ショベル１００が状態"０"から状態"１"に遷移したので、線１９１１で示される積分値が"０"となる。
【0196】
図１０（ａ）に示される例では、線１９２１でショベル１００の状態の遷移を示している。図１０（ａ）では、線１９２１で示されるように、状態"０"、状態"１"、状態"２"、状態"４"、状態"７"の順に遷移していく例とする。ショベル１００の状態"０"の掘削、時刻ｔ１からの状態"１"の測定開始、時刻ｔ２からの状態"２"の旋回＋重量の仮確定までの遷移は、第１の実施形態と同様の判定によって行われる。
【0197】
そして、状態"２"の旋回＋重量の仮確定から状態"４"の排土に遷移させる際には、状態判定部６１が、積分値が第５閾値以上か否かの判定によって行われる。なお、第５閾値は、土砂の放出が開始された程度にバケット６が開いたとみなせる値とし、実施態様に応じて定められる。状態判定部６１が、時刻ｔ４で、積分値が第５閾値以上と判定した時、状態"２"から状態"４"に遷移させる。状態判定部６１は、状態の遷移と共に、積分値を初期化する。
【0198】
状態"４"の排土から状態"７"の確定に遷移させる際には、状態判定部６１が、積分値が第６閾値以上か否かの判定によって行われる。なお、第６閾値は、土砂の放出が完了した程度にバケット６が開いたとみなせる値とし、実施態様に応じて定められる。状態判定部６１が、時刻ｔ７で、積分値が第６閾値以上と判定した時、状態"４"から状態"７"に遷移させる。また、重量確定部６３は、状態"２"の測定で仮確定されていた土砂の重量を確定する。そして、状態判定部６１は、状態の遷移と共に、積分値を初期化する。
【0199】
状態"７"の確定から状態"０"の掘削に遷移させる際には、状態判定部６１が、積分値が－第７閾値以下か否かの判定によって行われる。なお、－第７閾値は、バケット６による掘削が開始したとみなせる値とし、実施態様に応じて定められる。状態判定部６１が、時刻ｔ０で、積分値が－第７閾値以下と判定した時、状態"７"から状態"０"に遷移させる。状態判定部６１は、状態の遷移と共に、積分値を初期化する。
【0200】
本実施形態においては、開きパイロット圧と、閉じパイロット圧と、の差分の積分値に基づいて、バケット６の姿勢（角度）の変化を特定できる。したがって、状態判定部６１が、バケット６の姿勢の変化に基づいて、ショベル１００の状態を特定できるので、バケット６で搬送された土砂の重量の算出精度の向上を実現できる。
【0201】
＜作用＞
上述した実施形態においては、ショベル１００にバケット６の姿勢を検出するための角度センサ等を設けることなく、バケット６の姿勢を特定し、当該バケット６の姿勢を考慮して当該バケット６から放出された物体の重量の算出している。これにより、バケット６の姿勢を検出する角度センサが設けられていない場合でも、角度センサが設けられていない場合と同様にバケット６から放出された物体の重量を適切に算出できる。換言すれば、コントローラ３０は、物体の重量の算出精度を維持できる。さらに、バケット６の角度センサを設ける必要がないので、コストの削減を実現できる。また、バケット６の角度センサが設けられていないので、バケット６近傍に衝撃又は振動が生じた場合に角度センサに異常が生じることを抑制できる。したがって、ショベル１００に異常が生じる可能性を低減しているので、保守性の向上を実現できる。
上述した実施形態においては、ショベル１００にバケット６の姿勢を検出するための角度センサ等を設けることなく、バケット６の姿勢を特定し、当該バケット６の姿勢を考慮して当該バケット６から放出された物体の重量の算出している。これにより、バケット６の姿勢を検出する角度センサが設けられていない場合でも、角度センサが設けられていない場合と同様にバケット６から放出された物体の重量を適切に算出できる。換言すれば、コントローラ３０は、物体の重量の算出精度を維持できる。さらに、バケット６の角度センサを設ける必要がないので、コストの削減を実現できる。また、バケット６の角度センサが設けられていないので、バケット６近傍に衝撃又は振動が生じた場合に角度センサに異常が生じることを抑制できる。したがって、ショベル１００に異常が生じる可能性を低減しているので、保守性の向上を実現できる。
【0202】
以上、本発明に係る作業機械の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本発明の技術的範囲に属する。
【符号の説明】
【0203】
１００ ショベル
１ 下部走行体
２ 旋回機構
３ 上部旋回体
４ ブーム（アタッチメント）
５ アーム（アタッチメント）
６ バケット（作業具）
７ ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）
８ アームシリンダ（油圧アクチュエータ）
９ バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）
１７ コントロールバルブ
１７１～１７６ 制御弁
３０ コントローラ
５０ 表示制御部
６０ 重量処理部
６１ 状態判定部
６２ 重量算出部
６３ 重量確定部
６４ 最大積載量検出部
６５ 残積載量算出部
６６ 重心算出部
１ 下部走行体
２ 旋回機構
３ 上部旋回体
４ ブーム（アタッチメント）
５ アーム（アタッチメント）
６ バケット（作業具）
７ ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）
８ アームシリンダ（油圧アクチュエータ）
９ バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）
１７ コントロールバルブ
１７１～１７６ 制御弁
３０ コントローラ
５０ 表示制御部
６０ 重量処理部
６１ 状態判定部
６２ 重量算出部
６３ 重量確定部
６４ 最大積載量検出部
６５ 残積載量算出部
６６ 重心算出部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】