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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】P2025007266
(43)【公開日】2025-01-17
(54)【発明の名称】掘削制御装置、掘削機械及び掘削機械の制御方法
(51)【国際特許分類】
E21B 44/00 20060101AFI20250109BHJP
E21B 44/08 20060101ALI20250109BHJP
E21B 11/00 20060101ALI20250109BHJP
E02F 3/47 20060101ALI20250109BHJP
【ＦＩ】
E21B44/00
E21B44/08
E21B11/00 Z
E02F3/47 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023108546
(22)【出願日】2023-06-30
(71)【出願人】
【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
(71)【出願人】
【識別番号】000246273
【氏名又は名称】コベルコ建機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100115381
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 昌崇
(74)【代理人】
【識別番号】100214961
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 洋三
(72)【発明者】
【氏名】沢村 俊明
(72)【発明者】
【氏名】菅野 直紀
(72)【発明者】
【氏名】細井 英彰
(72)【発明者】
【氏名】寺田 稜
【テーマコード（参考）】
2D129
【Ｆターム（参考）】
2D129AB16
2D129BA03
2D129BA08
2D129BB03
2D129CA04
2D129CB08
2D129CB13
2D129JA01
(57)【要約】
【課題】掘削作業においてケーシング内における水を考慮する必要がある場合及びケーシング内における水を考慮する必要がない場合の何れにおいてもハンマグラブの着地を適切に判定する。
【解決手段】掘削制御装置は、ハンマグラブ１０の高さに相関する高さ情報を取得するための高さ検出器と、ハンマグラブ１０の重さに相関する荷重値を取得するための荷重値検出器と、ハンマグラブ１０の着地判定を行うコントローラ１０１と、を備える。コントローラ１０１は、着地判定においてケーシング１１内における水を考慮する場合には、ハンマグラブ１０が着地したか否かを前記高さ情報を用いて判定し、着地判定においてケーシング１１内における水を考慮しない場合には、ハンマグラブ１０が着地したか否かを前記荷重値を用いて判定する。
【選択図】図４
【解決手段】掘削制御装置は、ハンマグラブ１０の高さに相関する高さ情報を取得するための高さ検出器と、ハンマグラブ１０の重さに相関する荷重値を取得するための荷重値検出器と、ハンマグラブ１０の着地判定を行うコントローラ１０１と、を備える。コントローラ１０１は、着地判定においてケーシング１１内における水を考慮する場合には、ハンマグラブ１０が着地したか否かを前記高さ情報を用いて判定し、着地判定においてケーシング１１内における水を考慮しない場合には、ハンマグラブ１０が着地したか否かを前記荷重値を用いて判定する。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハンマグラブを吊り下げるワイヤロープがウインチドラムから繰り出されることにより筒状のケーシング内において前記ハンマグラブを底部に落下させる掘削作業を行う掘削機械のための掘削制御装置であって、
前記ハンマグラブの高さに相関する高さ情報を取得するための高さ検出器と、
前記ハンマグラブの重さに相関する荷重値を取得するための荷重値検出器と、
前記ハンマグラブの着地判定を行うコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記着地判定において前記ケーシング内における水を考慮する場合には、前記ハンマグラブが着地したか否かを前記高さ情報を用いて判定し、
前記着地判定において前記ケーシング内における水を考慮しない場合には、前記ハンマグラブが着地したか否かを前記荷重値を用いて判定する、掘削制御装置。
前記ハンマグラブの高さに相関する高さ情報を取得するための高さ検出器と、
前記ハンマグラブの重さに相関する荷重値を取得するための荷重値検出器と、
前記ハンマグラブの着地判定を行うコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記着地判定において前記ケーシング内における水を考慮する場合には、前記ハンマグラブが着地したか否かを前記高さ情報を用いて判定し、
前記着地判定において前記ケーシング内における水を考慮しない場合には、前記ハンマグラブが着地したか否かを前記荷重値を用いて判定する、掘削制御装置。
【請求項2】
前記ケーシング内における水に関する情報である水情報を前記コントローラに提供する水情報提供器をさらに備え、
前記コントローラは、前記水情報に基づいて、前記着地判定のモードを、前記ケーシング内における水を考慮するモード又は前記ケーシング内における水を考慮しないモードに設定する、請求項１に記載の掘削制御装置。
前記コントローラは、前記水情報に基づいて、前記着地判定のモードを、前記ケーシング内における水を考慮するモード又は前記ケーシング内における水を考慮しないモードに設定する、請求項１に記載の掘削制御装置。
【請求項3】
前記コントローラは、前記着地判定において前記ケーシング内における水を考慮しない場合には、前記ハンマグラブが着地したか否かを前記荷重値及び前記高さ情報の両方を用いて判定する、請求項１に記載の掘削制御装置。
【請求項4】
前記コントローラは、前記ハンマグラブが着地したと判定すると、前記ウインチドラムの回転を停止させるためのブレーキ制御を行う、請求項１に記載の掘削制御装置。
【請求項5】
前記高さ検出器は、前記ウインチドラムの回転量を検出するためのドラム回転検出器を含み、
前記コントローラは、前記回転量を用いて前記ハンマグラブの高さを演算する、請求項１に記載の掘削制御装置。
前記コントローラは、前記回転量を用いて前記ハンマグラブの高さを演算する、請求項１に記載の掘削制御装置。
【請求項6】
前記コントローラは、前記着地判定において前記ケーシング内における水を考慮する場合には、前記ハンマグラブが水中を落下するときに前記ワイヤロープの弛みが生じることが抑制されるように前記ウインチドラムに対するブレーキ力を調節する制御を行う、請求項５に記載の掘削制御装置。
【請求項7】
前記コントローラは、
前記ハンマグラブが前記底部に接地している状態から前記ワイヤロープが前記ウインチドラムに巻き取られることにより前記荷重値が増加する荷重値変化に基づいて、前記ハンマグラブが前記底部から離れるときの高さ位置である地離れ高さを決定し、
前記地離れ高さ及び前記回転量を用いて前記ハンマグラブの高さを演算する、請求項５に記載の掘削制御装置。
前記ハンマグラブが前記底部に接地している状態から前記ワイヤロープが前記ウインチドラムに巻き取られることにより前記荷重値が増加する荷重値変化に基づいて、前記ハンマグラブが前記底部から離れるときの高さ位置である地離れ高さを決定し、
前記地離れ高さ及び前記回転量を用いて前記ハンマグラブの高さを演算する、請求項５に記載の掘削制御装置。
【請求項8】
前記コントローラは、前記着地判定において前記ケーシング内における水を考慮しない場合には、前記ハンマグラブの落下速度が所定の速度許容範囲に含まれるように前記ウインチドラムに対するブレーキ力を調節する制御を行う、請求項１に記載の掘削制御装置。
【請求項9】
オペレータによる入力を受ける重さ設定入力器をさらに備え、
前記コントローラは、前記重さ設定入力器が前記入力を受けたときの前記荷重値を用いて前記ハンマグラブの重さを設定する、請求項１に記載の掘削制御装置。
前記コントローラは、前記重さ設定入力器が前記入力を受けたときの前記荷重値を用いて前記ハンマグラブの重さを設定する、請求項１に記載の掘削制御装置。
【請求項10】
前記コントローラは、前記ハンマグラブの着地のタイミング、及び、前記ハンマグラブが前記底部から離れる地離れのタイミングを、前記荷重値検出器が取得する前記荷重値を用いてそれぞれ決定し、前記着地のタイミングにおける前記ハンマグラブの高さ位置の基準高さ位置に対する相対位置と、前記地離れのタイミングにおける前記ハンマグラブの高さ位置の前記基準高さ位置に対する相対位置と、前記ハンマグラブの高さの変化速度と、を用いて、前記ハンマグラブの高さの初期値と、前記荷重値検出器の遅れに関する特性と、を取得する、請求項１に記載の掘削制御装置。
【請求項11】
前記コントローラは、前記ハンマグラブの着地のタイミング、及び、前記ハンマグラブが前記底部から離れる地離れのタイミングを、前記荷重値検出器が取得する前記荷重値を用いてそれぞれ決定し、前記着地のタイミングにおける前記ハンマグラブの高さ位置の基準高さ位置に対する相対位置と、前記地離れのタイミングにおける前記ハンマグラブの高さ位置の前記基準高さ位置に対する相対位置と、前記ハンマグラブの高さの変化速度と、を用いて、ワイヤロープ長に起因する誤差と、前記荷重値検出器の遅れに関する特性と、を取得する、請求項１に記載の掘削制御装置。
【請求項12】
下部体と、
前記下部体に旋回可能に支持される上部旋回体と、
前記上部旋回体に起伏可能に支持される起伏部材と、
前記ワイヤロープと、
前記ウインチドラムと、
前記ハンマグラブと、
請求項１～１１の何れか１項に記載の掘削制御装置と、を備える掘削機械。
前記下部体に旋回可能に支持される上部旋回体と、
前記上部旋回体に起伏可能に支持される起伏部材と、
前記ワイヤロープと、
前記ウインチドラムと、
前記ハンマグラブと、
請求項１～１１の何れか１項に記載の掘削制御装置と、を備える掘削機械。
【請求項13】
前記掘削制御装置は、
前記下部体に対する前記上部旋回体の旋回角度を取得するための旋回角度検出器と、
前記上部旋回体に対する前記起伏部材の角度である起伏角度を取得するための起伏角度検出器と、を備え、
前記コントローラは、前記旋回角度及び前記起伏角度が前記掘削作業において許容される作業許容範囲に含まれるか否かを判定する、請求項１２に記載の掘削機械。
前記下部体に対する前記上部旋回体の旋回角度を取得するための旋回角度検出器と、
前記上部旋回体に対する前記起伏部材の角度である起伏角度を取得するための起伏角度検出器と、を備え、
前記コントローラは、前記旋回角度及び前記起伏角度が前記掘削作業において許容される作業許容範囲に含まれるか否かを判定する、請求項１２に記載の掘削機械。
【請求項14】
前記コントローラは、前記旋回角度及び前記起伏角度が前記作業許容範囲に含まれる場合には、前記掘削作業の少なくとも一部の自動制御を許容し、前記旋回角度及び前記起伏角度が前記作業許容範囲に含まれない場合には、前記自動制御の実行を保留する、請求項１３に記載の掘削機械。
【請求項15】
ハンマグラブを吊り下げるワイヤロープがウインチドラムから繰り出されることにより筒状のケーシング内において前記ハンマグラブを底部に落下させる掘削作業を行う掘削機械の制御方法であって、
前記ハンマグラブの着地判定において前記ケーシング内における水を考慮する場合には、前記ハンマグラブの高さに相関する高さ情報を用いて前記ハンマグラブが着地したか否かを判定することと、
前記着地判定において前記ケーシング内における水を考慮しない場合には、前記ハンマグラブの重さに相関する荷重値を用いて前記ハンマグラブが着地したか否かを判定することと、を備える、掘削機械の制御方法。
前記ハンマグラブの着地判定において前記ケーシング内における水を考慮する場合には、前記ハンマグラブの高さに相関する高さ情報を用いて前記ハンマグラブが着地したか否かを判定することと、
前記着地判定において前記ケーシング内における水を考慮しない場合には、前記ハンマグラブの重さに相関する荷重値を用いて前記ハンマグラブが着地したか否かを判定することと、を備える、掘削機械の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ハンマグラブを用いた掘削作業において掘削機械を制御する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ハンマグラブを備えた掘削機械が知られている（例えば特許文献１）。ハンマグラブは、オールケーシング工法を用いたハンマグラブ作業に用いられるアタッチメントである。このハンマグラブ作業は、地中に押し込まれたケーシング（筒状の部材）内の土砂を掘削する掘削作業と、この掘削作業において掘削された土砂をケーシングの外に排出する排土作業と、を含む。掘削作業では、ハンマグラブを吊り下げるワイヤロープがウインチドラムから繰り出されることによりケーシング内においてハンマグラブを底部に落下させ、これにより、ケーシング内の土砂が掘削される。この掘削作業では、例えば、ケーシング内においてハンマグラブを自由落下させることによって、掘削作業のサイクルタイムを短縮するとともにハンマグラブが着地するときの衝撃力を利用して底部の掘削を効率よく行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平５－１６３８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、高い落下速度でハンマグラブが底部に着地すると、ハンマグラブは底部において急停止する一方でウインチドラムは慣性で回り続けるため、ワイヤロープがウインチドラムから過剰に繰り出される状態である過繰り出しが生じる。オペレータは、このような過繰り出しが生じることを抑制するために、ハンマグラブの着地後にブレーキ操作（ブレーキペダル操作）を行ってウインチドラムの回転を停止させる必要がある。しかし、掘削作業は、オペレータがケーシング内のハンマグラブを目視することができない状況で行われるので、ハンマグラブの着地に応じてブレーキ操作を適切に行うことは、オペレータにとって難易度が高い。従って、ハンマグラブの着地を適切に判定することが可能な制御装置の開発が望まれる。
【0005】
また、掘削作業が行われる地中の状態は作業現場ごとに異なる。具体的には、地中に押し込まれたケーシング内には、地下水などの水が溜まっていることもあれば、水が溜まっていないこともある。しかしながら、特許文献１に記載の制御装置は、ケーシング内における水については何ら考慮していないので、ハンマグラブの着地を適切に判定することができない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示は、掘削作業においてケーシング内における水を考慮する必要がある場合及びケーシング内における水を考慮する必要がない場合の何れにおいてもハンマグラブの着地を適切に判定することができる掘削制御装置、掘削機械、及び掘削機械の制御方法を提供することを目的とする。
【0007】
第１の態様に係る掘削制御装置は、ハンマグラブを吊り下げるワイヤロープがウインチドラムから繰り出されることにより筒状のケーシング内において前記ハンマグラブを底部に落下させる掘削作業を行う掘削機械のための掘削制御装置であって、前記ハンマグラブの高さに相関する高さ情報を取得するための高さ検出器と、前記ハンマグラブの重さに相関する荷重値を取得するための荷重値検出器と、前記ハンマグラブの着地判定を行うコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記着地判定において前記ケーシング内における水を考慮する場合には、前記ハンマグラブが着地したか否かを前記高さ情報を用いて判定し、前記着地判定において前記ケーシング内における水を考慮しない場合には、前記ハンマグラブが着地したか否かを前記荷重値を用いて判定する。
【0008】
第１の態様に係る掘削制御装置では、コントローラは、ケーシング内における水を考慮する場合及びケーシング内における水を考慮しない場合のそれぞれに適した着地判定を行うので、これらの何れの場合においても、ハンマグラブの着地判定を適切に行うことができる。
【0009】
第２の態様は、第１の態様に係る掘削制御装置において、さらに次の特徴を備えることが好ましい。すなわち、第２の態様に係る掘削制御装置は、前記ケーシング内における水に関する情報である水情報を前記コントローラに提供する水情報提供器をさらに備え、前記コントローラは、前記水情報に基づいて、前記着地判定のモードを、前記ケーシング内における水を考慮するモード（水考慮モード）又は前記ケーシング内における水を考慮しないモード（非考慮モード）に設定することが好ましい。この第２の態様では、コントローラは、水情報提供器から提供される水情報に基づいて、着地判定のモードを水考慮モード及び非考慮モードの何れかに設定することができる。そして、前記コントローラは、前記着地判定のモードが前記水考慮モードに設定されている場合には、前記ハンマグラブが着地したか否かを前記高さ情報を用いて判定し、前記着地判定のモードが前記非考慮モードに設定されている場合には、前記ハンマグラブが着地したか否かを前記荷重値を用いて判定する。
【0010】
第３の態様は、第１又は第２の態様に係る掘削制御装置において、さらに次の特徴を備えることが好ましい。すなわち、第３の態様に係る掘削制御装置では、前記コントローラは、前記着地判定において前記ケーシング内における水を考慮しない場合には、前記ハンマグラブが着地したか否かを前記荷重値及び前記高さ情報の両方を用いて判定することが好ましい。この第３の態様では、コントローラは、荷重値のみを用いてハンマグラブの着地を判定する場合に比べて、ハンマグラブの着地をより適切に判定することができる。具体的には、掘削作業においてハンマグラブが落下を開始する時点からハンマグラブが着地する時点までの時間帯のうち、落下開始直後の時間帯には、荷重値検出器により検出される荷重値が一時的に減少する場合がある。この落下開始直後の時間帯は、ハンマグラブが比較的高い位置にある時間帯であるので、落下開始直後の時間帯において荷重値の一時的な減少が生じた場合であっても、コントローラは、その一時的な荷重値の減少と、ハンマグラブの着地に起因する荷重値の減少と、を前記高さ情報を用いて区別することができる。従って、コントローラは、着地判定においてケーシング内における水を考慮しない場合には、着地判定の主たる指標として荷重値を用いるとともに着地判定の補助的な指標として高さ情報を用いることで、ハンマグラブの着地をより適切に判定することができる。
【0011】
コントローラは、ハンマグラブが着地したと判定すると、その判定結果をオペレータに報知してもよく、オペレータは、判定結果が報知されると、ブレーキ操作（ブレーキペダル操作）を行ってウインチドラムの回転を停止させてもよい。ただし、下記の第４の態様のように、ウインチドラムにブレーキをかけてウインチドラムの回転を停止させるための制御がコントローラによって自動で行われることが好ましい。第４の態様は、第１～第３の何れか１つに係る掘削制御装置において、さらに次の特徴を備えることが好ましい。すなわち、前記コントローラは、前記ハンマグラブが着地したと判定すると、前記ウインチドラムの回転を停止させるためのブレーキ制御（着地時ブレーキ制御）を行うことが好ましい。この第４の態様では、コントローラがハンマグラブの着地判定だけでなく着地時ブレーキ制御も行うので、ハンマグラブの着地後にワイヤロープがウインチドラムから過剰に繰り出される状態である過繰り出しが生じることを抑制しつつ、オペレータの負担をさらに軽減することができる。
【0012】
第５の態様は、第１～第４の態様の何れか１つに係る掘削制御装置において、さらに次の特徴を備えていてもよい。すなわち、第５の態様に係る掘削制御装置では、前記高さ検出器は、前記ウインチドラムの回転量を検出するためのドラム回転検出器を含み、前記コントローラは、前記回転量を用いて前記ハンマグラブの高さを演算してもよい。この第５の態様では、コントローラは、ハンマグラブの高さに相関するウインチドラムの回転量（高さ情報の一例）を用いてハンマグラブの高さを演算することができる。
【0013】
第６の態様は、第５の態様に係る掘削制御装置において、さらに次の特徴を備えることが好ましい。すなわち、第６の態様に係る掘削制御装置では、前記コントローラは、前記着地判定において前記ケーシング内における水を考慮する場合には、前記ハンマグラブが水中を落下するときに前記ワイヤロープの弛みが生じることが抑制されるように前記ウインチドラムに対するブレーキ力を調節する制御を行うことが好ましい。この第６の態様では、コントローラは、前記回転量を用いてハンマグラブの高さを演算する場合において、ワイヤロープの弛みに起因する演算値の誤差が大きくなることを抑制できるので、ハンマグラブが着地したか否かをより適切に判定することができる。具体的には例えば、前記コントローラは、前記ハンマグラブが水中を落下するときに前記ワイヤロープの弛みの状態が所定の弛み許容範囲に含まれるように前記ウインチドラムに対するブレーキ力を調節する制御を行ってもよい。また、前記コントローラは、前記ハンマグラブが水中を落下するときに、予め決められたブレーキ力で前記ウインチドラムに対してブレーキをかける制御を行ってもよく、予め決められた周期で前記ウインチドラムに対してブレーキをかける制御を行ってもよい。
【0014】
第７の態様は、第５又は第６の態様に係る掘削制御装置において、さらに次の特徴を備えていてもよい。すなわち、第７の態様に係る掘削制御装置では、前記コントローラは、前記ハンマグラブが前記底部に接地している状態から前記ワイヤロープが前記ウインチドラムに巻き取られることにより前記荷重値が増加する荷重値変化に基づいて、前記ハンマグラブが前記底部から離れるときの高さ位置である地離れ高さを決定し、前記地離れ高さ及び前記回転量を用いて前記ハンマグラブの高さを演算することが好ましい。掘削作業が繰り返し行われる場合には、地表に対する底部の相対位置は、掘削作業の度に次第に下方にずれる。このような場合であっても、第７の態様では、コントローラは、ハンマグラブが底部から離れるときの高さ位置である地離れ高さを、次回の掘削作業の前に、前記荷重値変化に基づいて更新することができるので、次回の掘削作業におけるハンマグラブの高さ位置をより正確に取得することができる。
【0015】
第８の態様は、第１～第７の態様の何れか１つに係る掘削制御装置において、さらに次の特徴を備えることが好ましい。すなわち、第８の態様に係る掘削制御装置では、前記コントローラは、前記着地判定において前記ケーシング内における水を考慮しない場合には、前記ハンマグラブの落下速度が所定の速度許容範囲に含まれるように前記ウインチドラムに対するブレーキ力を調節する制御（衝撃力調整制御）を行うことが好ましい。この第８の態様では、例えば、掘削作業においてハンマグラブの落下距離（落下開始高さ位置から底部までの距離）が長く落下速度が大きくなりやすい場合であっても、ハンマグラブの落下速度が過度に大きくなることを抑制できるので、ハンマグラブが着地するときの衝撃に起因するハンマグラブの破損を抑制できる。
【0016】
第９の態様は、第１～第８の態様の何れか１つに係る掘削制御装置において、さらに次の特徴を備えることが好ましい。すなわち、第９の態様に係る掘削制御装置は、オペレータによる入力を受ける重さ設定入力器をさらに備え、前記コントローラは、前記重さ設定入力器が前記入力を受けたときの前記荷重値を用いて前記ハンマグラブの重さを設定することが好ましい。この第９の態様では、オペレータは、ハンマグラブの重さを設定（更新）したいときには、重さ設定入力器に所定の入力を行うことでコントローラにおいてハンマグラブの重さを設定することができる。
【0017】
第１０の態様は、第１～第９の態様の何れか１つに係る掘削制御装置において、さらに次の特徴を備えることが好ましい。すなわち、第１０の態様に係る掘削制御装置では、前記コントローラは、前記ハンマグラブの着地のタイミング、及び、前記ハンマグラブが前記底部から離れる地離れのタイミングを、前記荷重値検出器が取得する前記荷重値を用いてそれぞれ決定し、前記着地のタイミングにおける前記ハンマグラブの高さ位置の基準高さ位置に対する相対位置と、前記地離れのタイミングにおける前記ハンマグラブの高さ位置の前記基準高さ位置に対する相対位置と、前記ハンマグラブの高さの変化速度と、を用いて、前記ハンマグラブの高さの初期値と、前記荷重値検出器の遅れに関する特性と、を取得することが好ましい。この第１０の態様では、コントローラは、ハンマグラブの高さの初期値及び荷重値検出器の遅れに関する特性を取得することができる。また、コントローラは、荷重値検出器の遅れに関する特性を考慮してハンマグラブの高さをより正確に演算することができる。
【0018】
第１１の態様は、第１～第９の態様の何れか一つに係る掘削制御装置において、さらに次の特徴を備えていてもよい。すなわち、第１１の態様に係る掘削制御装置では、前記コントローラは、前記ハンマグラブの着地のタイミング、及び、前記ハンマグラブが前記底部から離れる地離れのタイミングを、前記荷重値検出器が取得する前記荷重値を用いてそれぞれ決定し、前記着地のタイミングにおける前記ハンマグラブの高さ位置の基準高さ位置に対する相対位置と、前記地離れのタイミングにおける前記ハンマグラブの高さ位置の前記基準高さ位置に対する相対位置と、前記ハンマグラブの高さの変化速度と、を用いて、ワイヤロープ長に起因する誤差と、前記荷重値検出器の遅れに関する特性と、を取得してもよい。
【0019】
第１２の態様に係る掘削機械は、下部体と、前記下部体に旋回可能に支持される上部旋回体と、前記上部旋回体に起伏可能に支持される起伏部材と、前記ワイヤロープと、前記ウインチドラムと、前記ハンマグラブと、第１～第１１の態様の何れか１つに係る掘削制御装置と、を備える。この第１２の態様に係る掘削機械では、コントローラは、ケーシング内における水を考慮する場合及びケーシング内における水を考慮しない場合のそれぞれに適した着地判定を行うので、これらの何れの場合においても、ハンマグラブの着地判定を適切に行うことができる。
【0020】
第１３の態様は、第１２の態様に係る掘削機械において、さらに次の特徴を備えることが好ましい。すなわち、第１３の態様に係る掘削機械では、前記掘削制御装置は、前記下部体に対する前記上部旋回体の旋回角度を取得するための旋回角度検出器と、前記上部旋回体に対する前記起伏部材の角度である起伏角度を取得するための起伏角度検出器と、を備え、前記コントローラは、前記旋回角度及び前記起伏角度が前記掘削作業において許容される作業許容範囲に含まれるか否かを判定することが好ましい。ハンマグラブはワイヤロープを介して起伏部材に支持されるので、旋回角度及び起伏角度は、ハンマグラブの位置に相関する。従って、この第１３の態様では、コントローラは、ハンマグラブが掘削作業に適した位置、すなわち、ハンマグラブがケーシングに対応する位置に配置されているか否かを、旋回角度と起伏角度を用いて間接的に判定することができる。
【0021】
第１４の態様は、第１３の態様に係る掘削機械において、さらに次の特徴を備えることが好ましい。すなわち、第１４の態様に係る掘削機械では、前記コントローラは、前記旋回角度及び前記起伏角度が前記作業許容範囲に含まれる場合には、前記掘削作業の少なくとも一部の自動制御を許容し、前記旋回角度及び前記起伏角度が前記作業許容範囲に含まれない場合には、前記自動制御の実行を保留することが好ましい。この第１４の態様では、コントローラは、旋回角度及び起伏角度が作業許容範囲に含まれるか否かの判定結果に基づいて、前記自動制御を許容するか保留するかを決めることができる。
【0022】
第１５の態様は、ハンマグラブを吊り下げるワイヤロープがウインチドラムから繰り出されることにより筒状のケーシング内において前記ハンマグラブを底部に落下させる掘削作業を行う掘削機械の制御方法であって、前記ハンマグラブの着地判定において前記ケーシング内における水を考慮する場合には、前記ハンマグラブの高さに相関する高さ情報を用いて前記ハンマグラブが着地したか否かを判定することと、前記着地判定において前記ケーシング内における水を考慮しない場合には、前記ハンマグラブの重さに相関する荷重値を用いて前記ハンマグラブが着地したか否かを判定することと、を備える。この第１５の態様に係る掘削機械の制御方法では、ケーシング内における水を考慮する場合及びケーシング内における水を考慮しない場合のそれぞれに適した着地判定が実行されるので、これらの何れの場合においても、ハンマグラブの着地判定を適切に行うことができる。
【発明の効果】
【0023】
以上のように、本開示によれば、掘削作業においてケーシング内における水を考慮する必要がある場合及びケーシング内における水を考慮する必要がない場合の何れにおいてもハンマグラブの着地を適切に判定することができる掘削制御装置、掘削機械、及び掘削機械の制御方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本開示の実施形態に係る掘削制御装置を備えた掘削機械を示す側面図である。
【図2】前記掘削機械の油圧回路を示す図である。
【図3】前記掘削制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図4】前記掘削制御装置のコントローラが行う演算制御動作の一例を示すフローチャートである。
【図5】ケーシング内における水を考慮する必要がない場合の掘削作業におけるハンマグラブの高さ及び荷重値の経時変化の一例を示す図である。
【図6】ケーシング内における水を考慮する必要がある場合の掘削作業におけるハンマグラブの高さ及び荷重値の経時変化の一例を示す図である。
【図7】前記掘削制御装置のコントローラが行う演算制御動作の他の例を示すフローチャートである。
【図8】ハンマグラブの高さの初期値と、荷重値検出器の遅れに関する特性と、を取得する手法について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
本開示の好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係る掘削機械２００を示す。図２は、掘削機械２００が備える油圧回路の一例を示す図である。図３は、実施形態に係る掘削制御装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。
【0026】
本実施形態に係る掘削機械２００は、クレーンである。掘削機械２００は、オールケーシング工法を用いたハンマグラブ作業を行うことができる。このハンマグラブ作業は、図１に示すように作業対象である地盤（地中）に押し込まれた筒状の部材であるケーシング１１内においてハンマグラブ１０を底部１２に落下させることでケーシング１１内の土砂を掘削する掘削作業と、掘削された土砂を保持するハンマグラブ１０を上昇させてケーシング１１の外に土砂を排出する排出作業と、を含む。掘削機械２００は、当該掘削機械２００の動作を制御する掘削制御装置１００（図３参照）を備える。
【0027】
図３に示すように、本実施形態に係る掘削制御装置１００は、コントローラ１０１と、ハンマグラブ１０の高さに相関するウインチドラムの回転量を検出するドラム回転検出器１０２と、ハンマグラブ１０の重さに相関する荷重値を取得するための荷重値検出器１０８と、を備える。ドラム回転検出器１０２は、高さ検出器の一例であり、ウインチドラムの回転量は、ハンマグラブ１０の高さに相関する高さ情報の一例である。
【0028】
コントローラ１０１は、ケーシング１１内を落下するハンマグラブ１０の着地判定を行う。コントローラ１０１は、前記着地判定においてケーシング１１内における水を考慮する場合には、ハンマグラブ１０が着地したか否かを前記回転量（前記高さ情報）を用いて判定し、前記着地判定においてケーシング１１内における水を考慮しない場合には、ハンマグラブ１０が着地したか否かを前記荷重値を用いて判定する制御である着地判定制御を行う。この掘削制御装置１００では、コントローラ１０１は、ケーシング１１内における水を考慮する場合及びケーシング１１内における水を考慮しない場合のそれぞれに適した着地判定を行うので、これらの何れの場合においても、ハンマグラブ１０の着地判定を適切に行うことができる。
【0029】
具体的には、着地判定においてケーシング１１内における水を考慮する必要がない場合、例えば、ケーシング１１内に水が溜まっていない場合又はケーシング１１内に水が溜まっていてもその水位が低い場合には、掘削作業においてケーシング１１内を落下するハンマグラブ１０は底部１２に着地するまでの間に水の抵抗をほとんど受けないので、底部１２に着地する直前のハンマグラブ１０の落下速度は比較的大きくなる。この場合、ハンマグラブ１０が着地する直前とハンマグラブ１０が着地した直後の荷重値の変化量は大きくなるので、荷重値検出器１０８が検出する荷重値はハンマグラブ１０の着地を判定するための主たる指標として有用であり、従って、コントローラ１０１は、ハンマグラブ１０が着地したか否かを前記荷重値を用いて適切に判定することができる。
【0030】
一方、着地判定においてケーシング１１内における水を考慮する必要がある場合、例えば、ケーシング１１内に水が溜まっていてその水位が比較的高い場合には、掘削作業においてケーシング１１内を落下するハンマグラブ１０は、底部１２に着地する前に着水して水中を降下し、底部１２に着地するまでの間に水の抵抗を受け続けるので、底部１２に着地する直前のハンマグラブ１０の落下速度は、ケーシング内に水が溜まっていない場合に比べて小さくなる。この場合、ハンマグラブ１０が着地する直前とハンマグラブ１０が着地した直後の荷重値の変化量も小さくなるので、ハンマグラブ１０の着地を判定するための主たる指標として、荷重値検出器が検出する荷重値を用いることは好ましくない。一方、ハンマグラブ１０の主要部を構成する部材は、一般に、比重（水を基準とする比重）が１よりもかなり大きな金属などの材料を用いて形成されているので、ハンマグラブ１０が水の抵抗を受けながら水中を降下する場合でも、ハンマグラブ１０の高さはハンマグラブ１０が着地するまで確実に減少する。従って、ケーシング１１内に水が溜まっていてその水位が比較的高い場合には、ハンマグラブ１０の高さに相関する高さ情報はハンマグラブ１０の着地を判定するための主たる指標として有用であり、従って、コントローラ１０１は、ハンマグラブ１０が着地したか否かを前記高さ情報を用いて適切に判定することができる。
【0031】
本実施形態に係る掘削制御装置１００は、ケーシング１１内における水に関する情報である水情報をコントローラ１０１に提供する水情報提供器９１（図２参照）をさらに備える。
【0032】
コントローラ１０１は、水情報提供器９１から入力される水情報に基づいて、前記着地判定のモードを、ケーシング１１内における水を考慮するモード（水考慮モード）又はケーシング１１内における水を考慮しないモード（非考慮モード）に設定する。そして、コントローラ１０１は、前記着地判定のモードが前記水考慮モードに設定されている場合には、ハンマグラブ１０が着地したか否かを前記高さ情報を用いて判定し、前記着地判定のモードが前記非考慮モードに設定されている場合には、ハンマグラブ１０が着地したか否かを前記荷重値を用いて判定する。
【0033】
水情報提供器９１としては、以下のような具体例を挙げることができる。水情報提供器９１は、オペレータによる入力を受けることが可能な水情報入力器を含んでいてもよい。この場合、オペレータによる入力は、着地判定においてケーシング１１内における水を考慮する必要があることを特定するための入力と、着地判定においてケーシング１１内における水を考慮する必要がないことを特定するための入力と、を含んでいてもよい。オペレータは、ケーシング１１内における水位を、例えば、掘削作業の前に行われるボーリング調査などの事前調査に基づいて把握することができる。オペレータは、例えば、ケーシング１１内における水位がゼロ又は比較的小さな値である場合には、ケーシング１１内における水を考慮しない着地判定をコントローラ１０１に実行させるための入力を水情報入力器に対して行い、ケーシング１１内における水位が比較的大きな値である場合には、ケーシング１１内における水を考慮する着地判定をコントローラ１０１に実行させるための入力を水情報入力器に対して行ってもよい。前記入力は、例えば、ケーシング１１内における水を考慮すること及び考慮しないことの何れかを選択するような入力であってもよく、水の有無の入力であってもよく、水位の入力であってもよい。そして、水情報入力器は、オペレータによる入力に関する情報である水情報をコントローラ１０１に出力し、コントローラ１０１は、水情報入力器から入力される水情報に基づいて、着地判定のモードを水考慮モード又は非考慮モードに設定することができる。
【0034】
また、水情報提供器９１は、ケーシング１１内における水位を検出することが可能な水位センサを含んでいてもよい。この場合、水位センサは、水位に関する情報である水情報をコントローラ１０１に出力し、コントローラ１０１は、水位センサから入力される水情報に基づいて、着地判定のモードを水考慮モード又は非考慮モードに設定することができる。
【0035】
本実施形態に係る掘削制御装置１００、掘削機械２００、及び、掘削機械２００の制御方法の主な特徴は以上のとおりである。
【0036】
以下では、掘削制御装置１００、掘削機械２００、及び、掘削機械２００の制御方法について具体例を挙げてさらに詳細に説明するが、本開示における掘削制御装置、掘削機械、及び、掘削機械の制御方法は、以下の具体例に限定されない。
【0037】
図１に示すように、掘削機械２００は、下部体２０１と、この下部体２０１の上に旋回可能に支持される上部旋回体２０２と、この上部旋回体２０２に起伏可能に支持される起伏部材２０４と、複数のウインチと、ハンマグラブ１０と、を備える。
【0038】
下部体２０１は、例えばクローラ走行装置などの走行装置を備え、自走可能なように構成される。ただし、下部体は、上部旋回体２０２を旋回可能に支持するものであればよく、自走可能ではない支持台のような構造体により構成されていてもよい。
【0039】
上部旋回体２０２は、下部体２０１に旋回可能に取り付けられた旋回フレーム２０３と、旋回フレーム２０３の前部に支持されたキャビンと、旋回フレーム２０３の後部に支持されたカウンタウエイトと、を備える。
【0040】
本実施形態では、起伏部材２０４は、旋回フレーム２０３に起伏可能に支持されたブームにより構成される。ただし、起伏部材は、ブームと、このブームの先端部に回動可能に支持された図略のジブと、を含んでいてもよい。旋回フレーム２０３の上にはガントリ２０７が立設されている。ガントリ２０７の上端部には下部スプレッダ２１０が配置されている。起伏部材２０４の先端部にはガイライン２０８の一端が接続されており、ガイライン２０８の他端には上部スプレッダ２０９が接続されている。下部スプレッダ２１０と上部スプレッダ２０９とは互いに離間して配置されている。下部スプレッダ２１０及び上部スプレッダ２０９には、起伏ワイヤロープ２１１が掛け回されている。
【0041】
複数のウインチは、主巻ウインチＷＣ１、補巻ウインチＷＣ２及び起伏ウインチＷＣ３を含む。本実施形態では、複数のウインチは上部旋回体２０２に支持されているが、複数のウインチの少なくとも一つが例えば起伏部材２０４に支持されていてもよい。
【0042】
起伏ウインチＷＣ３は、起伏ワイヤロープ２１１が巻き付けられた起伏ウインチドラムＤＲ３を有する。起伏ウインチＷＣ３は、起伏ワイヤロープ２１１の巻き取り又は繰り出しを行うことにより下部スプレッダ２１０に対する上部スプレッダ２０９の離間距離を縮小又は拡大させる。当該離間距離の縮小又は拡大に伴って、起伏部材２０４が起伏される。
【0043】
主巻ウインチＷＣ１は、主巻ワイヤロープＲ１の巻き取り及び繰り出しを行うための装置である。補巻ウインチＷＣ２は、補巻ワイヤロープＲ２の巻き取り及び繰り出しを行うための装置である。
【0044】
図１及び図２に示すように、主巻ウインチＷＣ１は、主巻ワイヤロープＲ１が巻き付けられたウインチドラムである主巻ドラムＤＲ１と、この主巻ドラムＤＲ１を駆動する主巻モータ３４と、主巻クラッチブレーキ４８と、減速機４７と、を有する。主巻ドラムＤＲ１は、本開示におけるウインチドラムの一例であり、主巻ワイヤロープＲ１は、本開示におけるワイヤロープの一例である。
【0045】
補巻ウインチＷＣ２の構成は、主巻ウインチＷＣ１の構成と実質的に同じである。従って、図２の油圧回路では、主巻ウインチＷＣ１の構成が代表して描かれており、補巻ウインチＷＣ２の構成の図示は省略されている。補巻ウインチＷＣ２は、補巻ワイヤロープＲ２が巻き付けられた補巻ドラムＤＲ２と、この補巻ドラムＤＲ２を駆動する補巻モータ３５と、補巻クラッチブレーキ４９と、減速機４７と、を有する。
【0046】
図１に示すように、ハンマグラブ１０は、胴体１０Ａと、グラブ１０Ｂと、クラウン１０Ｃと、を備える。グラブ１０Ｂは、胴体１０Ａの下部に開閉可能に取り付けられている。クラウン１０Ｃは、グラブ１０Ｂの開状態と閉状態を切り換えるための部材である。図１の具体例では、クラウン１０Ｃは胴体１０Ａよりも上方に配置されている。
【0047】
起伏部材２０４の先端部には、主巻ポイントシーブ２０５及び補巻ポイントシーブ２０６が取り付けられている。主巻ワイヤロープＲ１は、主巻ポイントシーブ２０５に巻き掛けられた状態で当該主巻ポイントシーブ２０５から垂れ下がっている。補巻ワイヤロープＲ２は、補巻ポイントシーブ２０６に巻き掛けられた状態で当該補巻ポイントシーブ２０６から垂れ下がっている。主巻ワイヤロープＲ１は、ハンマグラブ１０の胴体１０Ａ及びグラブ１０Ｂを吊り下げるためのワイヤロープであり、補巻ワイヤロープＲ２は、クラウン１０Ｃを吊り下げるためのワイヤロープである。
【0048】
ハンマグラブ１０は、例えば次のように動作する。まず、主巻ドラムＤＲ１から主巻ワイヤロープＲ１が繰り出されることによってハンマグラブ１０がケーシング１１内において作業対象（掘削対象）である地盤の底部１２に落下する。ハンマグラブ１０は、落下に伴うエネルギーを利用して底部１２の土砂を掘削する。その後、主巻ウインチＷＣ１により主巻ワイヤロープＲ１が巻き取られてグラブ１０Ｂが閉じることにより、グラブ１０Ｂに土砂が保持される。そして、主巻ウインチＷＣ１により主巻ワイヤロープＲ１がさらに巻き取られてハンマグラブ１０が上昇してケーシング１１外に出され、上部旋回体２０２が旋回することでハンマグラブ１０が所定位置の上に移動した後、補巻ウインチＷＣ２の補巻ドラムＤＲ２から補巻ワイヤロープＲ２が繰り出される。そうすると、クラウン１０Ｃがハンマグラブ１０の胴体１０Ａに嵌合する。これにより、補巻ワイヤロープＲ２に胴体１０Ａ及びクラウン１０Ｃが吊下げられ、かつ、グラブ１０Ｂは開放可能な状態となる。この状態で主巻ウインチＷＣ１の主巻ドラムＤＲ１から主巻ワイヤロープＲ１が繰り出されることによりグラブ１０Ｂが開いてハンマグラブ１０から土砂が前記所定位置に排土される。
【0049】
主巻モータ３４及び補巻モータ３５のそれぞれは、油圧モータであり、油圧ポンプ３１に接続されている。主巻モータ３４は、油圧ポンプ３１から吐出される作動油の供給を受けることにより主巻ドラムＤＲ１を繰出方向及び巻取方向の何れかに回転させるように作動する。同様に、補巻モータ３５は、油圧ポンプ３１から吐出される作動油の供給を受けることにより補巻ドラムＤＲ２を繰出方向及び巻取方向の何れかに回転させるように作動する。油圧ポンプ３１は、図示されないエンジン、電動モータなどの駆動源によって駆動される。
【0050】
主巻ウインチＷＣ１の減速機４７は、主巻モータ３４の回転を減速し、主巻モータ３４から主巻ドラムＤＲ１に動力（回転力）を伝える。補巻ウインチＷＣ２の減速機４７は、補巻モータ３５の回転を減速し、補巻モータ３５から補巻ドラムＤＲ２に動力（回転力）を伝える。これらの減速機４７のそれぞれは、例えば遊星歯車機構を有する。
【0051】
主巻クラッチブレーキ４８は、接続状態とフリー状態との間で切り換わることが可能である。主巻クラッチブレーキ４８は、前記接続状態と前記フリー状態との間で主巻モータ３４と主巻ドラムＤＲ１との連結の度合いを調節することが可能である。
【0052】
前記接続状態は、主巻モータ３４の動力を主巻ドラムＤＲ１に伝えることが可能な状態である。すなわち、前記接続状態は、主巻モータ３４の動力により主巻ワイヤロープＲ１の繰り出し及び巻き取りが可能な状態である。従って、前記接続状態で主巻モータ３４が作動すると、主巻モータ３４の動力が減速機４７を介して主巻ドラムＤＲ１に伝わり、主巻ドラムＤＲ１が回転する。主巻ドラムＤＲ１が回転すると、主巻ワイヤロープＲ１の繰り出し又は巻き取りが行われる。
【0053】
前記フリー状態は、主巻ワイヤロープＲ１を主巻ドラムＤＲ１からハンマグラブ１０の重量によって繰り出すことが可能な状態である。すなわち、前記フリー状態は、主巻ワイヤロープＲ１の張力によって主巻ドラムＤＲ１から主巻ワイヤロープＲ１を繰り出すことが可能な状態、つまりハンマグラブ１０が自由落下することが可能な状態、である。従って、前記フリー状態では、主巻ワイヤロープＲ１を繰り出す繰出方向に主巻モータ３４を作動させなくても、主巻ドラムＤＲ１から主巻ワイヤロープＲ１を繰り出すことができる。
【0054】
同様に、補巻クラッチブレーキ４９は、接続状態とフリー状態との間で切り換わることが可能である。補巻クラッチブレーキ４９は、前記接続状態と前記フリー状態との間で補巻モータ３５と補巻ドラムＤＲ２との連結の度合いを調節することが可能である。
【0055】
前記接続状態は、補巻モータ３５の動力を補巻ドラムＤＲ２に伝えることが可能な状態である。すなわち、前記接続状態は、補巻モータ３５の動力により補巻ワイヤロープＲ２の繰り出し及び巻き取りが可能な状態である。従って、前記接続状態で補巻モータ３５が作動すると、補巻モータ３５の動力が減速機４７を介して補巻ドラムＤＲ２に伝わり、補巻ドラムＤＲ２が回転する。補巻ドラムＤＲ２が回転すると、補巻ワイヤロープＲ２の繰り出し又は巻き取りが行われる。
【0056】
前記フリー状態は、補巻ワイヤロープＲ２を補巻ドラムＤＲ２からハンマグラブ１０の重量によって繰り出すことが可能な状態である。すなわち、前記フリー状態は、補巻ワイヤロープＲ２の張力によって補巻ドラムＤＲ２から補巻ワイヤロープＲ２を繰り出すことが可能な状態である。従って、前記フリー状態では、補巻ワイヤロープＲ２を繰り出す繰出方向に補巻モータ３５を作動させなくても、補巻ドラムＤＲ２から補巻ワイヤロープＲ２を繰り出すことができる。
【0057】
主巻クラッチブレーキ４８は、主巻ドラムＤＲ１に対してブレーキ力を与えること、つまり主巻ドラムＤＲ１にブレーキをかけること、が可能である。主巻クラッチブレーキ４８は、主巻ドラムＤＲ１に対するブレーキ力を調節することが可能である。
【0058】
同様に、補巻クラッチブレーキ４９は、補巻ドラムＤＲ２に対してブレーキ力を与えること、つまり補巻ドラムＤＲ２にブレーキをかけることが可能である。補巻クラッチブレーキ４９は、補巻ドラムＤＲ２に対するブレーキ力を調節することが可能である。
【0059】
本実施形態では、主巻クラッチブレーキ４８及び補巻クラッチブレーキ４９のそれぞれは、いわゆる湿式ブレーキであり、ケース４０と、パイロットポンプ３６から加えられる油圧によりケース４０に対して変位するピストン４２と、複数のブレーキディスク４１（複数のクラッチプレート）と、を備える。複数のブレーキディスク４１のそれぞれは、例えば作動油に浸された摩擦板である。
【0060】
複数のブレーキディスク４１は、ピストン４２の作動により、複数のブレーキディスク４１が互いに接触した状態と、複数のブレーキディスク４１が互いに離れた状態と、の間で切り換わることが可能である。主巻クラッチブレーキ４８及び補巻クラッチブレーキ４９のそれぞれは、複数のブレーキディスク４１が互いに離れた状態であるときには前記フリー状態となる。主巻クラッチブレーキ４８の状態が前記フリー状態であるときには、ハンマグラブ１０は自重により下降（自由落下）することが可能になる。また、主巻クラッチブレーキ４８及び補巻クラッチブレーキ４９のそれぞれは、複数のブレーキディスク４１が互いに接触した状態になることにより、前記接続状態となる。
【0061】
より具体的には、主巻クラッチブレーキ４８及び補巻クラッチブレーキ４９のそれぞれは、バネ４６を備える。主巻クラッチブレーキ４８及び補巻クラッチブレーキ４９のそれぞれのケース４０内には一対の油室４３，４４が形成されている。ピストン４２は、一対の油室４３，４４を仕切る仕切り４５を有する。バネ４６は、複数のブレーキディスク４１が互いに近づく方向にピストン４２を付勢する。
【0062】
例えばパイロットポンプ３６から一対の油室４３，４４に加えられる油圧が同じである場合には、バネ４６の付勢力を受けるピストン４２が複数のブレーキディスク４１を押すことで複数のブレーキディスク４１は、互いに接触した状態となる。パイロットポンプ３６から一方の油室４４に加えられる油圧が他方の油室４３に加えられる油圧よりも所定の大きさ以上に大きくなると、複数のブレーキディスク４１は、互いに離れた状態となる。すなわち、主巻クラッチブレーキ４８及び補巻クラッチブレーキ４９のそれぞれでは、油室４４に加えられる油圧と油室４３に加えられる油圧との差に応じて複数のブレーキディスク４１の接触の度合いが変化する。従って、主巻クラッチブレーキ４８は、油室４３と油室４４の差に応じて主巻ドラムＤＲ１に対するブレーキ力を調節することができ、補巻クラッチブレーキ４９は、油室４３と油室４４との差に応じて補巻ドラムＤＲ２に対するブレーキ力を調節することができる。
【0063】
図２及び図３に示すように、掘削制御装置１００は、複数の操作器と、複数のバルブと、コントローラ１０１と、ドラム回転検出器１０２と、レバー入力検出器１０３と、旋回角度検出器１０４と、起伏角度検出器１０５と、ペダル入力検出器１０６と、モニタスイッチ１０７と、荷重値検出器１０８と、モニタ１１５と、を備える。
【0064】
複数の操作器は、主巻ウインチ操作器５１と、補巻ウインチ操作器５３と、主巻ブレーキ操作器５２と、補巻ブレーキ操作器５４と、を含む。
【0065】
主巻ウインチ操作器５１は、オペレータによる主巻ウインチ操作が入力される主巻レバー５１Ａを備える。レバー入力検出器１０３は、主巻レバー５１Ａに入力された主巻ウインチ操作の方向及び操作量を検出し、検出結果をコントローラ１０１に入力する。主巻ウインチ操作は、主巻ワイヤロープＲ１を巻き上げる巻き上げ操作と、主巻ワイヤロープＲ１を繰り出す繰り出し操作と、を含む。
【0066】
補巻ウインチ操作器５３は、オペレータによる補巻ウインチ操作が入力される補巻レバー５３Ａを備える。レバー入力検出器１０３は、補巻レバー５３Ａに入力された補巻ウインチ操作の方向及び操作量を検出し、検出結果をコントローラ１０１に入力する。
【0067】
主巻ブレーキ操作器５２は、オペレータによる主巻ブレーキ操作が入力される主巻ペダル５２Ａを備える。ペダル入力検出器１０６は、主巻ペダル５２Ａに入力された主巻ブレーキ操作の操作量を検出し、検出結果をコントローラ１０１に入力する。
【0068】
補巻ブレーキ操作器５４は、オペレータによる補巻ブレーキ操作が入力される補巻ペダル５４Ａを備える。ペダル入力検出器１０６は、補巻ペダル５４Ａに入力された補巻ブレーキ操作の操作量を検出し、検出結果をコントローラ１０１に入力する。
【0069】
複数のバルブは、主巻ドラムＤＲ１の動作を制御するための主巻バルブ群と、補巻ドラムＤＲ２の動作を制御するための補巻バルブ群と、を含む。図２に示すように、主巻バルブ群は、主巻制御弁３２と、繰出比例弁６１Ａと、巻取比例弁６１Ｂと、主巻ブレーキ制御比例弁６２と、主巻ペダル比例弁６７と、ブレーキ系統切換弁６５と、モード切換弁６６と、緊急ブレーキ切換弁６９と、を含む。補巻バルブ群の構成は、主巻バルブ群の構成と実質的に同じである。従って、図２の油圧回路では、主巻バルブ群が代表して描かれており、補巻バルブ群の図示は省略されている。補巻バルブ群は、補巻制御弁３３と、繰出比例弁６３Ａと、巻取比例弁６３Ｂと、補巻ブレーキ制御比例弁６４と、補巻ペダル比例弁６８と、ブレーキ系統切換弁６５と、モード切換弁６６と、緊急ブレーキ切換弁６９と、を含む。
【0070】
主巻制御弁３２は、油圧ポンプ３１と主巻モータ３４との間に介在し、補巻制御弁３３は、油圧ポンプ３１と補巻モータ３５との間に介在する。主巻制御弁３２及び補巻制御弁３３のそれぞれは、繰出パイロットポートと巻取パイロットポートを有する。
【0071】
主巻制御弁３２は、両パイロットポートにパイロット圧が加えられていないときには、中立位置に保持されて主巻モータ３４を油圧ポンプ３１から遮断する。主巻制御弁３２は、繰出パイロットポートにパイロット圧が加えられたときには、主巻モータ３４を繰出方向に回転させるための油路を形成するように開弁する。主巻制御弁３２は、巻取パイロットポートにパイロット圧が加えられたときには、主巻モータ３４を巻取方向に回転させるための油路を形成するように開弁する。
【0072】
同様に、補巻制御弁３３は、両パイロットポートにパイロット圧が加えられていないときには、中立位置に保持されて補巻モータ３５を油圧ポンプ３１から遮断する。補巻制御弁３３は、繰出パイロットポートにパイロット圧が加えられたときには、補巻モータ３５を繰出方向に回転させるための油路を形成するように開弁する。補巻制御弁３３は、巻取パイロットポートにパイロット圧が加えられたときには、補巻モータ３５を巻取方向に回転させるための油路を形成するように開弁する。
【0073】
繰出比例弁６１Ａは、図示されない油圧源と主巻制御弁３２の繰出パイロットポートとの間に介在する。繰出比例弁６１Ａは、例えば電磁比例弁である。繰出比例弁６１Ａは、コントローラ１０１から入力される主巻繰出指令に応じた２次圧であるパイロット圧を生成し、当該パイロット圧を主巻制御弁３２の繰出パイロットポートに入力する。これにより、主巻制御弁３２の開度は主巻繰出指令に応じた大きさに調節され、主巻モータ３４がパイロット圧に応じた速度で繰出方向に回転する。
【0074】
巻取比例弁６１Ｂは、前記油圧源と主巻制御弁３２の巻取パイロットポートとの間に介在する。巻取比例弁６１Ｂは、例えば電磁比例弁である。巻取比例弁６１Ｂは、コントローラ１０１から入力される主巻巻取指令に応じた２次圧であるパイロット圧を生成し、当該パイロット圧を主巻制御弁３２の巻取パイロットポートに入力する。これにより、主巻制御弁３２の開度は主巻巻取指令に応じた大きさに調節され、主巻モータ３４がパイロット圧に応じた速度で巻取方向に回転する。
【0075】
同様に、繰出比例弁６３Ａは、前記油圧源と補巻制御弁３３の繰出パイロットポートとの間に介在する。繰出比例弁６３Ａは、例えば電磁比例弁である。繰出比例弁６３Ａは、コントローラ１０１から入力される補巻繰出指令に応じた２次圧であるパイロット圧を生成し、当該パイロット圧を補巻制御弁３３の繰出パイロットポートに入力する。これにより、補巻制御弁３３の開度は補巻繰出指令に応じた大きさに調節され、補巻モータ３５がパイロット圧に応じた速度で繰出方向に回転する。
【0076】
巻取比例弁６３Ｂは、前記油圧源と補巻制御弁３３の巻取パイロットポートとの間に介在する。巻取比例弁６３Ｂは、例えば電磁比例弁である。巻取比例弁６３Ｂは、コントローラ１０１から入力される補巻巻取指令に応じた２次圧であるパイロット圧を生成し、当該パイロット圧を補巻制御弁３３の巻取パイロットポートに入力する。これにより、補巻制御弁３３の開度は補巻巻取指令に応じた大きさに調節され、補巻モータ３５がパイロット圧に応じた速度で巻取方向に回転する。なお、前記油圧源は、パイロットポンプ３６であってもよく、パイロットポンプ３６とは別のポンプであってもよい。
【0077】
主巻ブレーキ制御比例弁６２は、パイロットポンプ３６と主巻クラッチブレーキ４８との間に介在する。主巻ブレーキ制御比例弁６２は、例えば電磁比例弁である。主巻ブレーキ制御比例弁６２は、コントローラ１０１から入力される主巻ブレーキ指令に応じた２次圧（主巻パイロット圧）を生成し、この２次圧は、主巻クラッチブレーキ４８の油室４３に入力される。すなわち、主巻ブレーキ制御比例弁６２は、コントローラ１０１から入力される主巻ブレーキ指令に応じたブレーキ力を、主巻クラッチブレーキ４８において発生させることができる。
【0078】
同様に、補巻ブレーキ制御比例弁６４は、パイロットポンプ３６と補巻クラッチブレーキ４９との間に介在する。補巻ブレーキ制御比例弁６４は、例えば電磁比例弁である。補巻ブレーキ制御比例弁６４は、コントローラ１０１から入力される補巻ブレーキ指令に応じた２次圧（補巻パイロット圧）を生成し、この２次圧は、補巻クラッチブレーキ４９の油室４３に入力される。すなわち、補巻ブレーキ制御比例弁６４は、コントローラ１０１から入力される補巻ブレーキ指令に応じたブレーキ力を、補巻クラッチブレーキ４９において発生させることができる。
【0079】
主巻ペダル比例弁６７は、パイロットポンプ３６と主巻クラッチブレーキ４８との間に介在する。主巻ペダル比例弁６７は、オペレータによって主巻ペダル５２Ａに入力される主巻ブレーキ操作の操作量に応じた２次圧（主巻パイロット圧）を生成し、この２次圧は、主巻クラッチブレーキ４８の油室４３に入力される。すなわち、主巻ペダル比例弁６７は、オペレータによる主巻ブレーキ操作の操作量に応じたブレーキ力を、主巻クラッチブレーキ４８において発生させることができる。
【0080】
同様に、補巻ペダル比例弁６８は、パイロットポンプ３６と補巻クラッチブレーキ４９との間に介在する。補巻ペダル比例弁６８は、オペレータによって補巻ペダル５４Ａに入力される補巻ブレーキ操作の操作量に応じた２次圧（補巻パイロット圧）を生成し、この２次圧は、補巻クラッチブレーキ４９の油室４３に入力される。すなわち、補巻ペダル比例弁６８は、オペレータによる補巻ブレーキ操作の操作量に応じたブレーキ力を、補巻クラッチブレーキ４９において発生させることができる。
【0081】
モード切換弁６６は、迂回油路が形成される状態と、比例弁油路が形成される状態と、を切り換えるための切換弁である。モード切換弁６６は、ブレーキ系統切換弁６５と主巻クラッチブレーキ４８との間に介在する。
【0082】
迂回油路は、パイロットポンプ３６が主巻ブレーキ制御比例弁６２及び主巻ペダル比例弁６７を迂回して主巻クラッチブレーキ４８の油室４３に接続される油路である。すなわち、迂回油路は、パイロットポンプ３６がこれらの比例弁６２，６７を介さずに主巻クラッチブレーキ４８の油室４３に接続される油路である。
【0083】
比例弁油路は、パイロットポンプ３６が主巻ブレーキ制御比例弁６２及び主巻ペダル比例弁６７の何れか一方を介して主巻クラッチブレーキ４８の油室４３に接続される油路である。比例弁油路は、ブレーキ制御比例弁油路と、ペダル比例弁油路と、を含む。ブレーキ制御比例弁油路は、パイロットポンプ３６が主巻ブレーキ制御比例弁６２を介して主巻クラッチブレーキ４８の油室４３に接続される油路である。ペダル比例弁油路は、パイロットポンプ３６が主巻ペダル比例弁６７を介して主巻クラッチブレーキ４８の油室４３に接続される油路である。
【0084】
具体的には、例えば、モード切換弁６６は、コントローラ１０１から入力される指令に応じて、迂回油路を形成する位置である迂回油路形成位置（図２の右側位置）と、比例弁油路を形成する位置である比例弁油路形成位置（図２の左側位置）と、の間で切り換わることが可能なスプールを有する２位置型の電磁切換弁であってもよい。図２に示す具体例では、モード切換弁６６のソレノイドが非励磁状態であるときには、モード切換弁６６のスプールは迂回油路形成位置に配置され、モード切換弁６６のソレノイドが励磁状態であるときには、モード切換弁６６のスプールは比例弁油路形成位置に配置される。ただし、モード切換弁６６の構造はこの具体例に限られない。モード切換弁６６は、ソレノイドが励磁状態であるときにスプールが迂回油路形成位置に配置され、ソレノイドが非励磁状態であるときにスプールが比例弁油路形成位置に配置されるように構成されていてもよい。
【0085】
ブレーキ系統切換弁６５は、前記ブレーキ制御比例弁油路が形成される状態と、前記ペダル比例弁油路が形成される状態と、を切り換えるための切換弁である。ブレーキ系統切換弁６５は、比例弁６２，６７とモード切換弁６６との間に介在する。
【0086】
具体的には、例えば、ブレーキ系統切換弁６５は、コントローラ１０１から入力される指令に応じて、ブレーキ制御比例弁油路を形成する位置であるブレーキ制御比例弁油路形成位置（図２の下側位置）と、ペダル比例弁油路を形成する位置であるペダル比例弁油路形成位置（図２の上側位置）と、の間で切り換わることが可能なスプールを有する２位置型の電磁切換弁であってもよい。図２に示す具体例では、ブレーキ系統切換弁６５のソレノイドが非励磁状態であるときには、ブレーキ系統切換弁６５のスプールはペダル比例弁油路形成位置に配置され、ブレーキ系統切換弁６５のソレノイドが励磁状態であるときには、ブレーキ系統切換弁６５のスプールはブレーキ制御比例弁油路形成位置に配置される。ただし、ブレーキ系統切換弁６５の構造はこの具体例に限られない。ブレーキ系統切換弁６５は、ソレノイドが励磁状態であるときにスプールがペダル比例弁油路形成位置に配置され、ソレノイドが非励磁状態であるときにスプールがブレーキ制御比例弁油路形成位置に配置されるように構成されていてもよい。
【0087】
補巻バルブ群のモード切換弁６６は、迂回油路が形成される状態と、比例弁油路が形成される状態と、を切り換えるための切換弁である。補巻バルブ群のブレーキ系統切換弁６５は、前記ブレーキ制御比例弁油路が形成される状態と、前記ペダル比例弁油路が形成される状態と、を切り換えるための切換弁である。補巻バルブ群のブレーキ系統切換弁６５及びモード切換弁６６の構成は、上述した主巻バルブ群のブレーキ系統切換弁６５及びモード切換弁６６の構成と実質的に同じであるので、これらについての詳細な説明は省略する。
【0088】
緊急ブレーキ切換弁６９は、主巻クラッチブレーキ４８の油室４４がパイロットポンプ３６に接続されるポンプ接続状態と、油室４４がタンクに接続されるタンク接続状態と、を切り換えるための切換弁である。具体的には、例えば、緊急ブレーキ切換弁６９は、パイロットポンプ３６からの作動油が油室４４に供給されることを許容する供給位置（図２の左側位置）と、油室４４内の作動油が油室４４からタンクに排出されることを許容する排出位置（図２の右側位置）と、の間で切り換わることが可能なスプールを有する２位置型の電磁切換弁であってもよい。
【0089】
通常時には、コントローラ１０１は、図２に示すように、緊急ブレーキ切換弁６９のスプールを供給位置にセットし、緊急ブレーキ切換弁６９の状態をポンプ接続状態とする。一方、緊急時には、コントローラ１０１は、緊急ブレーキ切換弁６９のスプールを供給位置から排出位置に切り換える。すなわち、緊急ブレーキ切換弁６９の状態は、ポンプ接続状態からタンク接続状態に切り換わり、油室４４はタンクに接続される。これにより、主巻ドラムＤＲ１に対するブレーキ力が発生した状態、すなわち主巻ドラムＤＲ１に対するブレーキがかかった状態となるので、主巻ドラムＤＲ１の回転が減速して停止する。補巻バルブ群の緊急ブレーキ切換弁６９の構成は、上述した主巻バルブ群の緊急ブレーキ切換弁６９の構成と実質的に同じであるので、それについての詳細な説明は省略する。
【0090】
図３に示すドラム回転検出器１０２は、例えば図２に示す主巻回転センサ１０２Ａと補巻回転センサ１０２Ｂとを含んでいてもよい。主巻回転センサ１０２Ａは、主巻ドラムＤＲ１の回転量である主巻回転量ωｍを検出し、主巻回転量ωｍの検出結果をコントローラ１０１に入力する。補巻回転センサ１０２Ｂは、補巻ドラムＤＲ２の回転量である補巻回転量ωａを検出し、補巻回転量ωａの検出結果をコントローラ１０１に入力する。なお、主巻回転センサ１０２Ａは、主巻ドラムＤＲ１の回転量に対応する他の部材の動き（例えば、主巻ポイントシーブ２０５の回転量）を検出するセンサであってもよい。同様に、補巻回転センサ１０２Ｂは、補巻ドラムＤＲ２の回転量に対応する他の部材の動き（例えば、補巻ポイントシーブ２０６の回転量）を検出するセンサであってもよい。
【0091】
モニタスイッチ１０７は、ハンマグラブ１０の重さであるハンマグラブ重さを設定するために用いられる重さ設定入力器の一例である。オペレータがハンマグラブ重さを設定したいときにオペレータがモニタスイッチ１０７を押すことでハンマグラブ重さがコントローラ１０１に記憶される。モニタスイッチ１０７は、例えば、上部旋回体２０２のキャビン内に配置された図略のモニタに設けられていてもよく、上部旋回体２０２の外においてオペレータが操作可能な携帯情報端末に設けられていてもよい。
【0092】
具体的には例えば、オペレータは、ハンマグラブ１０の状態が所定の条件を満たしているか否かを確認し、当該所定の条件を満たしているときに重さ設定入力器に対して入力を行い、重さ設定入力器は、当該入力に係る信号をコントローラ１０１に入力し、コントローラ１０１は、当該信号の入力を受けると、その時点において荷重値検出器１０８が検出する荷重値と予め記憶された関係式とを用いて演算した値をハンマグラブ１０の重さとして設定してもよい。この場合、前記所定の条件は、例えば、ハンマグラブ１０が接地していないことを含んでいてもよい。また、前記所定の条件は、例えば、ハンマグラブ１０が接地していないこと、及び、ハンマグラブ１０内に土砂が保持されていないこと、を含んでいてもよい。
【0093】
荷重値検出器１０８は、ハンマグラブ重さに相関する荷重値を検出することができるセンサである。本実施形態では、荷重値検出器１０８は、下部スプレッダ２１０に取り付けられたロードセルを含んでいてもよい。この場合、ロードセルは、下部スプレッダ２１０に掛け回された起伏ワイヤロープ２１１に作用する荷重を検出可能なように構成されていてもよい。ただし、荷重値検出器１０８は、ハンマグラブ重さに相関する荷重値を検出することが可能な位置に配置されたセンサであればよく、下部スプレッダ２１０に取り付けられたロードセルに限られない。荷重値検出器１０８は、荷重値の検出結果をコントローラ１０１に入力する。コントローラ１０１は、荷重値検出器１０８から入力される検出結果に基づいてハンマグラブ重さに相関する荷重値を取得することができる。
【0094】
一般に、クレーンは、モーメントリミッタ（過負荷防止装置）を備えている。このモーメントリミッタは、ブームを含む起伏部材の長さ、起伏部材の角度（姿勢）、ロープの張力などの情報を用いて、クレーンに作用するモーメントを演算し、演算されたモーメントが許容範囲を超えると、クレーンの動作を停止させたり、警報を発する動作を行ったりする。このモーメントリミッタは、ロードセルなどの荷重値検出器により検出されるワイヤロープの張力を用いて前記モーメントを演算する。本実施形態に係る掘削機械２００の荷重値検出器１０８は、前記モーメントを演算するための検出器としても用いられてもよい。
【0095】
掘削制御装置１００は、図略の一時キャンセルスイッチを備えていてもよい。一時キャンセルスイッチは、オペレータが掘削制御装置による自動制御を一時的に解除したいときにオペレータが入力する入力器である。
【0096】
旋回角度検出器１０４は、下部体２０１に対する上部旋回体２０２の旋回角度を検出する。起伏角度検出器１０５は、上部旋回体２０２に対する起伏部材２０４の起伏角度を検出する。旋回角度検出器１０４は、旋回角度の検出結果をコントローラ１０１に入力し、起伏角度検出器１０５は、起伏角度の検出結果をコントローラ１０１に入力する。本実施形態では、起伏角度は、上部旋回体２０２に対するブームの起伏角度である。
【0097】
コントローラ１０１（メカトロコントローラ）は、掘削機械２００の動作を制御する。コントローラ１０１は、コンピュータを含み、コンピュータは、ＣＰＵ、ＭＰＵなどの演算処理装置と、メモリと、を含む。
【0098】
図３に示すように、コントローラ１０１は、条件設定部１１１と、ハンマグラブ状態演算部１１２と、画面表示演算部１１３と、指令電流値演算部１１４と、を備える。
【0099】
条件設定部１１１は、掘削作業を行う上で必要な種々の設定を行う。条件設定部１１１は、例えば、初期設定、初期設定以外の条件設定、などを行う。具体的には、条件設定部１１１は、例えば、ハンマグラブ重さを設定する。条件設定部１１１は、例えば、荷重値検出器１０８が検出する荷重値を用いてハンマグラブ重さを演算してもよい。具体的には、条件設定部１１１は、オペレータによりモニタスイッチ１０７が押された時点において荷重値検出器１０８が検出する荷重値を用いて演算した値をハンマグラブ重さとして設定し、設定されたハンマグラブ重さをメモリに記憶するように構成されていてもよい。また、条件設定部１１１は、前記重さ設定入力器に対してオペレータが入力する入力値（例えば数値）をハンマグラブ重さとして設定してもよい。
【0100】
ハンマグラブ状態演算部１１２は、ハンマグラブ１０の高さ、ハンマグラブ１０の落下速度、などのハンマグラブ１０の動作に関係する種々の状態量を演算する。
【0101】
ハンマグラブ状態演算部１１２は、ドラム回転検出器１０２の主巻回転センサ１０２Ａが検出する主巻回転量ωｍを用いて主巻ドラムＤＲ１に巻かれている主巻ワイヤロープＲ１の巻き層を演算する。巻き層は、主巻ドラムＤＲ１に巻かれている主巻ワイヤロープＲ１の層数のことである。主巻ドラムＤＲ１の直径及び軸方向の長さを含む主巻ドラムＤＲ１のサイズ、主巻ワイヤロープＲ１の直径などの情報は、コントローラ１０１に予め記憶されている。従って、ハンマグラブ状態演算部１１２は、主巻ドラムＤＲ１の基準位置からの回転数を主巻回転量ωｍを用いて得ることができ、その時点における主巻ワイヤロープＲ１の層数（巻き層）を演算することもできる。
【0102】
ハンマグラブ状態演算部１１２は、ドラム回転検出器１０２の補巻回転センサ１０２Ｂが検出する補巻回転量ωａを用いて補巻ドラムＤＲ２に巻かれている補巻ワイヤロープＲ２の巻き層を演算する。巻き層は、補巻ドラムＤＲ２に巻かれている補巻ワイヤロープＲ２の層数のことである。補巻ドラムＤＲ２の直径及び軸方向の長さを含む補巻ドラムＤＲ２のサイズ、補巻ワイヤロープＲ２の直径などの情報は、コントローラ１０１に予め記憶されている。従って、ハンマグラブ状態演算部１１２は、補巻ドラムＤＲ２の基準位置からの回転数を補巻回転量ωａを用いて得ることができ、その時点における補巻ワイヤロープＲ２の層数（巻き層）を演算することもできる。
【0103】
ハンマグラブ状態演算部１１２は、作業対象（掘削対象）においてその時点における穴の底部１２を原点として、その時点におけるハンマグラブ１０の高さを演算する。ハンマグラブ１０の高さは、ハンマグラブ１０が底部１２よりも上にあるときに正の値となる。ハンマグラブ状態演算部１１２は、ハンマグラブ作業中にハンマグラブ１０の高さを周期的に繰り返し演算することで、ハンマグラブ作業中におけるハンマグラブ１０の高さをリアルタイムで取得する。
【0104】
ハンマグラブ状態演算部１１２は、ドラム回転検出器１０２の主巻回転センサ１０２Ａからコントローラ１０１に入力される主巻回転量ωｍの検出結果を用いてハンマグラブ１０の高さ（ハンマグラブ高さ）を演算することができる。
【0105】
具体的には例えば、ハンマグラブ状態演算部１１２は、主巻回転センサ１０２Ａからコントローラ１０１に入力される主巻回転量ωｍの検出結果と、主巻ワイヤロープＲ１の層数（巻き層）と、を用いてハンマグラブ高さを演算することで、層数が考慮されたより正確なハンマグラブ高さを取得することができる。ただし、ハンマグラブ状態演算部１１２は、層数を考慮せずに、主巻回転量ωｍの検出結果を用いてハンマグラブ高さを演算してもよい。
【0106】
ハンマグラブ状態演算部１１２は、ハンマグラブ高さの基準である前記原点、すなわち穴の底部１２の位置を、例えば次のように取得することができる。ハンマグラブ状態演算部１１２は、ハンマグラブ１０が穴の底部１２に接地している状態から主巻ワイヤロープＲ１が主巻ドラムＤＲ１によって巻き取られる過程において、荷重値検出器１０８により検出される荷重値が増加する荷重値変化に基づいてハンマグラブ１０が底部１２から離れるときの高さ位置である地離れ高さを判定することができる。ハンマグラブ状態演算部１１２は、この地離れ高さをその時点における原点に設定する。
【0107】
ハンマグラブ状態演算部１１２は、上記のように演算されるハンマグラブ高さを用いて、単位時間あたりのハンマグラブ高さの減少量、すなわち、ハンマグラブ１０の落下速度を演算する。
【0108】
画面表示演算部１１３は、ハンマグラブ状態演算部１１２が演算するハンマグラブ高さ、後述する指令電流値演算部１１４が決める制御状態、などを取得し、オペレータにとって有用な情報をモニタ１１５に表示する。
【0109】
指令電流値演算部１１４は、ハンマグラブ１０の状態、各種センサから入力される検出結果、オペレータ設定、などに基づいて制御指令を演算し、当該制御指令を、比例弁６１Ａ，６１Ｂ，６２，６３Ａ，６３Ｂ，６４，６７，６８、切換弁６５，６６，６９、などの制御対象に出力する。
【0110】
具体的には例えば、指令電流値演算部１１４は、ハンマグラブ１０の状態、各種センサから入力される検出結果、オペレータ設定、などに基づいて、掘削機械２００の制御状態を決定し、決定された制御状態に応じた制御指令を演算し、当該制御指令を制御対象に出力してもよい。制御状態としては、制御なし状態、衝撃力調整状態、着地時ブレーキ制御状態、ほぐし制御状態、巻上制御状態、着水速度制御状態、水中速度制御状態、アシスト機能一時無効状態、などを例示できる。
【0111】
制御なし状態は、切換弁によって油圧回路上で比例弁電流指令値による制御が行われる状態でありながら、比例弁電流指令値がゼロとなっている状態である。衝撃力調整状態は、ハンマグラブ１０を自由落下させているときに適宜ブレーキを作動させて落下速度を調整する状態、及び／又は、ハンマグラブ１０を一定の高さで一時停止させることによって着地時の衝撃力を調整する状態である。着地時ブレーキ制御状態は、ハンマグラブ１０が着地したと判定されたときに、ウインチドラムの回転を停止させるためのブレーキ制御を行うための状態である。
【0112】
指令電流値演算部１１４は、制御状態が衝撃力調整状態である場合には、衝撃力調整制御を実行する。指令電流値演算部１１４は、制御状態が着地時ブレーキ制御状態である場合には、着地時ブレーキ制御を実行する。指令電流値演算部１１４は、制御状態が着水速度制御状態である場合には、着水速度制御を実行する。指令電流値演算部１１４は、制御状態が水中速度制御状態である場合には、水中速度制御を実行する。指令電流値演算部１１４は、制御状態がアシスト機能一時無効状態である場合には、アシスト機能を一時的に無効にするアシスト機能無効制御を実行する。
【0113】
また、本実施形態に係るコントローラ１０１は、上述した着地判定制御を行う。すなわち、コントローラ１０１は、前記着地判定においてケーシング１１内における水を考慮する場合には、ハンマグラブ１０が着地したか否かを前記回転量（前記高さ情報）を用いて判定し、前記着地判定においてケーシング１１内における水を考慮しない場合には、ハンマグラブ１０が着地したか否かを前記荷重値を用いて判定する。
【0114】
図４は、掘削制御装置１００のコントローラ１０１が行う着地判定制御における演算制御動作の一例を示すフローチャートである。
【0115】
図４のステップＳ１１において、コントローラ１０１は、ケーシング１１内における水に関する情報である水情報を前記水情報提供器９１から取得する。具体的には、水情報提供器９１がオペレータによる入力を受けることが可能な水情報入力器を含む場合、オペレータは、事前調査で予め把握しているケーシング１１内の水位を考慮して、水情報入力器に対して水情報を入力する。水情報は、水の有無に関する情報であってもよく、水位（数値）であってもよく、水の考慮の要否に関する情報であってもよい。水情報入力器は、当該水情報入力器に入力された水情報をコントローラ１０１に出力し、これにより、コントローラ１０１は、水情報を取得することができる。
【0116】
ステップＳ１２において、コントローラ１０１は、取得した水情報に基づいて、着地判定のモードを、ケーシング１１内における水を考慮するモードである水考慮モード又はケーシング１１内における水を考慮しないモードである非考慮モードに設定する。具体的には例えば、オペレータがケーシング１１内に水がないことを示す水情報を入力した場合、コントローラ１０１は、着地判定のモードを非考慮モードに設定し、オペレータがケーシング１１内に水があることを示す水情報を入力した場合、コントローラ１０１は、着地判定のモードを水考慮モードに設定してもよい。また、オペレータが水情報入力器にケーシング１１内の水位を水情報として入力した場合、又は、水位センサがケーシング１１内の水位に関する水情報をコントローラ１０１に入力した場合、コントローラ１０１は、前記水位と所定の水位閾値との比較結果に基づいて着地判定のモードを設定してもよい。すなわち、コントローラ１０１は、前記水位が水位閾値未満である場合、着地判定のモードを非考慮モードに設定し、前記水位が水位閾値以上である場合、着地判定のモードを水考慮モードに設定してもよい。
【0117】
ステップＳ１３において、コントローラ１０１は、着地判定のモードが水考慮モードであるか否かを判定する。コントローラ１０１は、着地判定のモードが水考慮モードである場合（ステップＳ１３においてＹＥＳ）、ステップＳ１４以降の処理を行い、着地判定のモードが非考慮モードである場合（ステップＳ１３においてＮＯ），ステップＳ１６以降の処理を行う。
【0118】
［水考慮モード］
着地判定のモードが水考慮モードである場合、コントローラ１０１は、水考慮モードの着地判定指標を取得し（ステップＳ１４）、取得した着地判定指標を用いて、水考慮モードの着地判定条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ１５）。水考慮モードの着地判定指標は、少なくともハンマグラブ高さを含んでいればよいが、本実施形態では、ハンマグラブ高さと荷重値の両方を含む。着地判定のモードが水考慮モードである場合、コントローラ１０１は、ハンマグラブ高さ、すなわち高さ情報を着地判定の主たる指標として用いるので、ハンマグラブ１０の着地を適切に判定することができる。また、本実施形態では、着地判定のモードが水考慮モードである場合、コントローラ１０１は、高さ情報を着地判定の主たる指標として用いるとともに荷重値を着地判定の補助的な指標として用いるので、ハンマグラブ１０の着地をより適切に判定することができる。
着地判定のモードが水考慮モードである場合、コントローラ１０１は、水考慮モードの着地判定指標を取得し（ステップＳ１４）、取得した着地判定指標を用いて、水考慮モードの着地判定条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ１５）。水考慮モードの着地判定指標は、少なくともハンマグラブ高さを含んでいればよいが、本実施形態では、ハンマグラブ高さと荷重値の両方を含む。着地判定のモードが水考慮モードである場合、コントローラ１０１は、ハンマグラブ高さ、すなわち高さ情報を着地判定の主たる指標として用いるので、ハンマグラブ１０の着地を適切に判定することができる。また、本実施形態では、着地判定のモードが水考慮モードである場合、コントローラ１０１は、高さ情報を着地判定の主たる指標として用いるとともに荷重値を着地判定の補助的な指標として用いるので、ハンマグラブ１０の着地をより適切に判定することができる。
【0119】
水考慮モードの着地判定条件は、例えば、次の式（１）で示される条件であってもよい。
【0120】
【数1】
【0121】
ここで、Ｈｈａｍｍｅｒは、ハンマグラブ高さであり、ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅは、ハンマグラブ１０の開閉に必要なワイヤロープ長であり、Ｗｓｅｎｓｉｎｇは、ステップＳ１４において取得される荷重値（現在の荷重値）であり、Ｗｈａｍｍｅｒは、ハンマグラブ１０の重さである。αは、浮力を考慮するための補正定数であり、β１は、１未満の正の数であって水考慮モードにおいてハンマグラブ１０の着地を適切に判定するために設定された定数である。
【0122】
ハンマグラブ１０の開閉に必要なワイヤロープ長（ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ）は、ハンマグラブ１０のグラブ１０Ｂが閉じた状態から開いた状態に切り換わるために主巻ドラムＤＲ１から繰り出される必要があるワイヤロープ長である。このワイヤロープ長（ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ）がハンマグラブ１０の種類ごとに異なる場合には、掘削作業を行う前に、オペレータが図略の入力器にワイヤロープ長（ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ）に関する情報を入力することによりコントローラ１０１がワイヤロープ長（ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ）の設定を行ってもよい。また、コントローラ１０１は、ハンマグラブ１０の種類を自動で検出可能な場合には、その検出結果に基づいてワイヤロープ長（ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ）の設定を行ってもよい。
【0123】
水考慮モードの着地判定条件が式（１）で示される条件である場合、着地判定のための高さ閾値（第１の高さ閾値）は、「－ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ」である。すなわち、第１の高さ閾値は、ハンマグラブ１０の開閉に必要なワイヤロープ長（ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ）にマイナスの符号をつけた値である。また、着地判定のための荷重閾値（第１の荷重閾値）は、「αβ１Ｗｈａｍｍｅｒ」である。すなわち、第１の荷重閾値は、ハンマグラブ１０の重さ（Ｗｈａｍｍｅｒ）に定数α及び定数β１をかけた値である。
【0124】
ステップＳ１５において、コントローラ１０１は、ハンマグラブ高さ（Ｈｈａｍｍｅｒ）が第１の高さ閾値よりも小さいという条件である第１の高さ条件が満たされるか否かを判定するとともに、現在の荷重値（Ｗｓｅｎｓｉｎｇ）が第１の荷重閾値よりも小さいという条件である第１の荷重条件が満たされるか否かを判定する。コントローラ１０１は、第１の高さ条件が満たされ、かつ、第１の荷重条件が満たされた場合（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、ハンマグラブ１０が着地したと判定し、ステップＳ１８の処理（後述のブレーキ制御）を行う。一方、コントローラ１０１は、第１の高さ条件及び第１の荷重条件の少なくとも一方が満たされない場合（ステップＳ１５においてＮＯ）、ステップＳ１８の処理（ブレーキ制御）を行わない。コントローラ１０１は、第１の高さ条件及び第１の荷重条件の少なくとも一方が満たされない場合（ステップＳ１５においてＮＯ）、図４に示すフローチャートの処理（例えばステップＳ１３以降の処理）を制御周期ごとに呼び出して実行する。
【0125】
［非考慮モード］
着地判定のモードが非考慮モードである場合、コントローラ１０１は、非考慮モードの着地判定指標を取得し（ステップＳ１６）、取得した着地判定指標を用いて、非考慮モードの着地判定条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ１７）。非考慮モードの着地判定指標は、少なくとも荷重値を含んでいればよいが、本実施形態では、荷重値とハンマグラブ高さ（高さ情報）の両方を含む。着地判定のモードが非考慮モードである場合、コントローラ１０１は、荷重値を着地判定の主たる指標として用い、ハンマグラブ高さを着地判定の補助的な指標として用いるので、ハンマグラブ１０の着地をより適切に判定することができる。
着地判定のモードが非考慮モードである場合、コントローラ１０１は、非考慮モードの着地判定指標を取得し（ステップＳ１６）、取得した着地判定指標を用いて、非考慮モードの着地判定条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳ１７）。非考慮モードの着地判定指標は、少なくとも荷重値を含んでいればよいが、本実施形態では、荷重値とハンマグラブ高さ（高さ情報）の両方を含む。着地判定のモードが非考慮モードである場合、コントローラ１０１は、荷重値を着地判定の主たる指標として用い、ハンマグラブ高さを着地判定の補助的な指標として用いるので、ハンマグラブ１０の着地をより適切に判定することができる。
【0126】
非考慮モードの着地判定条件は、例えば、次の式（２）で示される条件であってもよい。
【0127】
【数2】
【0128】
ここで、Ｈｈａｍｍｅｒは、ハンマグラブ高さであり、ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅは、ハンマグラブ１０の開閉に必要なワイヤロープ長であり、Ｗｓｅｎｓｉｎｇは、ステップＳ１６において取得される荷重値（現在の荷重値）であり、Ｗｈａｍｍｅｒは、ハンマグラブ１０の重さである。Ｈｃｏｎｓｔは、０以上の定数であり、β２は、１未満の正の定数であって非考慮モードにおいてハンマグラブ１０の着地を適切に判定するために設定された定数である。なお、Ｈｃｏｎｓｔは、０より大きい定数であってもよい。
【0129】
非考慮モードの着地判定条件が式（２）で示される条件である場合、着地判定のための高さ閾値（第２の高さ閾値）は、「－ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ＋Ｈｃｏｎｓｔ」である。すなわち、第２の高さ閾値は、ハンマグラブ１０の開閉に必要なワイヤロープ長（ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ）にマイナスの符号をつけた値に定数「Ｈｃｏｎｓｔ」を足した値である。また、着地判定のための荷重閾値（第２の荷重閾値）は、「β２Ｗｈａｍｍｅｒ」である。すなわち、第２の荷重閾値は、ハンマグラブ１０の重さ（Ｗｈａｍｍｅｒ）に定数β２をかけた値である。なお、定数β２は、定数β１と異なる値であってもよく、同じ値であってもよい。
【0130】
ステップＳ１７において、コントローラ１０１は、ハンマグラブ高さ（Ｈｈａｍｍｅｒ）が第２の高さ閾値よりも小さいという条件である第２の高さ条件が満たされるか否かを判定するとともに、現在の荷重値（Ｗｓｅｎｓｉｎｇ）が第２の荷重閾値よりも小さいという条件である第２の荷重条件が満たされるか否かを判定する。コントローラ１０１は、第２の高さ条件が満たされ、かつ、第２の荷重条件が満たされた場合（ステップＳ１７においてＹＥＳ）、ハンマグラブ１０が着地したと判定し、ステップＳ１８の処理（後述のブレーキ制御）を行う。一方、コントローラ１０１は、第２の高さ条件及び第２の荷重条件の少なくとも一方が満たされない場合（ステップＳ１７においてＮＯ）、ステップＳ１８の処理（ブレーキ制御）を行わない。コントローラ１０１は、第２の高さ条件及び第２の荷重条件の少なくとも一方が満たされない場合（ステップＳ１７においてＮＯ）、図４に示すフローチャートの処理（例えばステップＳ１３以降の処理）を制御周期ごとに呼び出して実行する。
【0131】
着地判定条件が満たされた場合（ステップＳ１５においてＹＥＳ又はステップＳ１７においてＹＥＳ）、コントローラ１０１は、ブレーキ制御を行う（ステップＳ１８）。すなわち、コントローラ１０１は、ハンマグラブ１０が着地したと判定すると、主巻ドラムＤＲ１の回転を停止させるためのブレーキ制御を行う。本実施形態では、コントローラ１０１がハンマグラブ１０の着地判定だけでなく主巻ドラムＤＲ１の回転を停止させるためのブレーキ制御も行うので、ハンマグラブ１０の着地後にワイヤロープが主巻ドラムＤＲ１から過剰に繰り出される状態である過繰り出しが生じることを抑制しつつ、オペレータの負担をさらに軽減することができる。
【0132】
具体的には、コントローラ１０１は、モード切換弁６６のスプールを比例弁油路形成位置（図２の左側位置）に配置するための指令をモード切換弁６６に出力し、ブレーキ系統切換弁６５のスプールをブレーキ制御比例弁油路形成位置（図２の下側位置）に配置するための指令をブレーキ系統切換弁６５に出力する。そして、コントローラ１０１は、主巻ドラムＤＲ１の回転に対してフルブレーキがかかるような主巻ブレーキ指令（指令電流値）を主巻ブレーキ制御比例弁６２に入力する。これにより、ハンマグラブ１０が底部１２に着地した直後に主巻クラッチブレーキ４８において大きなブレーキ力が発生し、主巻ワイヤロープＲ１が主巻ドラムＤＲ１から余分に繰り出されることが抑制される。
【0133】
【0134】
図５は、ケーシング１１内における水を考慮する必要がない場合、すなわち、着地判定のモードが非考慮モードに設定されている場合の掘削作業におけるハンマグラブ高さ及び荷重値の経時変化の一例を示す図である。図５の（ａ）～（ｅ）に示す具体例では、ケーシング１１内には水が溜まっていない。
【0135】
図５において、時間ｔ０の時点では、ハンマグラブ１０は、ケーシング１１内において底部に接地しており、荷重値検出器１０８により検出される荷重値は、ゼロ又はそれに近い値である。この時間ｔ０の時点から主巻ワイヤロープＲ１が主巻ドラムＤＲ１に巻き取られることによって主巻ワイヤロープＲ１が巻き上げられると、コントローラ１０１は、荷重値が増加する荷重値変化に基づいて地離れ高さを決定する。本実施形態では、コントローラ１０１は、前記荷重値変化に基づいて決定される地離れ高さを原点（ゼロ点）に設定する。本実施形態では、コントローラ１０１は、次回の掘削作業を行う前に、前記荷重値変化に基づいて原点を更新する。図５の上側のグラフにおいてハンマグラブ高さの原点は、グラフの縦軸と横軸の交点に対応する高さ位置である。
【0136】
具体的には、掘削作業において、ハンマグラブ１０は、グラブ１０Ｂが開いた状態（開状態）でケーシング１１内を落下するので、掘削作業が完了してハンマグラブ１０が底部１２に接地しているとき（例えば図５における時間ｔ０）には、グラブ１０Ｂは図５の（ａ）に示すように開いた状態（開状態）である。また、この時間ｔ０の時点では、ハンマグラブ１０を吊り下げる主巻ワイヤロープＲ１には多少の弛みがある。この時間ｔ０の時点から、主巻ワイヤロープＲ１の巻き上げが開始されると、主巻ワイヤロープＲ１の弛み量が次第に少なくなる。主巻ワイヤロープＲ１の弛みがなくなった状態で主巻ワイヤロープＲ１がさらに巻き上げられると、図５の（ｂ）に示すようにハンマグラブ１０が接地した状態が維持されながらグラブ１０Ｂが閉じる。これにより、グラブ１０Ｂに土砂が保持される。そして、主巻ワイヤロープＲ１がさらに巻き上げられると、ハンマグラブ１０が図５の（ｃ）に示すように地離れすることにより、時間ｔ１において荷重値が増加する又は急増する。本実施形態では、コントローラ１０１は、この時間ｔ１の時点においてハンマグラブ１０が地離れしたと判定する。
【0137】
コントローラ１０１は、地離れ高さ（原点）を基準とし、ドラム回転検出器１０２により検出される回転量を用いてハンマグラブ高さを逐次演算する。ハンマグラブ１０が地離れ高さ（原点）よりも上方に配置されているときには、ハンマグラブ高さはゼロより大きな正の値となる。本実施形態では、コントローラ１０１は、ドラム回転検出器１０２により検出される主巻ドラムＤＲ１の回転量を用いてハンマグラブ高さを演算するので、ハンマグラブ高さは、負の値を取り得る。ハンマグラブ１０が底部１２に接地しているときにハンマグラブ高さが負の値である場合には、ワイヤロープが前記負の値の絶対値の大きさに相当する分だけ弛んでいることを意味する。
【0138】
ハンマグラブ１０が時間ｔ１の時点で地離れした後、主巻ワイヤロープＲ１がさらに巻き上げられ、時間ｔ２の時点において、ハンマグラブ１０は、ケーシング１１から取り出される。ハンマグラブ１０が土砂を保持している場合には、次回の掘削作業の前に、排土作業が行われる。この排土作業は、ハンマグラブ１０が保持する土砂を、ケーシング１１の外の所定の場所にハンマグラブ１０から排出する作業である。この排土作業では、上部旋回体２０２の旋回動作が行われるので、排土作業における旋回角度（下部体２０１に対する上部旋回体２０２の旋回角度）は、掘削作業における旋回角度とは異なる。また、排土作業では、上部旋回体２０２の旋回動作と起伏部材２０４の起伏動作とが行われる場合もあり、この場合、排土作業における旋回角度及び起伏角度（上部旋回体２０２に対する起伏部材２０４の起伏角度）は、掘削作業における旋回角度及び起伏角度とは異なる。
【0139】
排土作業が完了すると、次回の掘削作業のために、ハンマグラブ１０がケーシング１１に対応する位置に再び配置されるように起伏部材２０４の起伏角度及び上部旋回体２０２の旋回角度が調節される。次回の掘削作業の開始時点では、ハンマグラブ１０の少なくとも一部は、ケーシング１１の内部に配置されていることが好ましい。次回の掘削作業は、図５の具体例では、時間ｔ３の時点で開始される。
【0140】
この掘削作業において、ハンマグラブ１０は、時間ｔ３の時点で落下（例えば自由落下）を開始し、図５の（ｄ）に示すようにケーシング１１内を落下しながら底部１２に接近し、時間ｔ５の時点で図５の（ｅ）に示すように底部１２に着地する。
【0141】
着地判定のモードが非考慮モードに設定されている場合、掘削作業においてケーシング１１内を落下するハンマグラブ１０は底部１２に着地するまでの間に水の抵抗を受けない又はほとんど受けないので、底部１２に着地する直前のハンマグラブ１０の落下速度は、比較的大きくなる。この場合、図５の下側のグラフの時間ｔ５から時間ｔ６までの時間帯における荷重値変化に示されているように、ハンマグラブ１０が着地する直前とハンマグラブ１０が着地した直後の荷重値の変化量は大きくなるので、荷重値検出器１０８が検出する荷重値はハンマグラブ１０の着地を判定するための主たる指標として有用であり、従って、コントローラ１０１は、ハンマグラブ１０が着地したか否かを前記荷重値を用いて適切に判定することができる。
【0142】
コントローラ１０１は、ハンマグラブ１０が着地したと判定すると、主巻ドラムＤＲ１の回転を停止させるためのブレーキ制御、具体的には、主巻ドラムＤＲ１に対してフルブレーキをかけて主巻ドラムＤＲ１の回転が停止するようなブレーキ制御を行う。その結果、時間ｔ６の時点で主巻ドラムＤＲ１の回転が停止し、掘削作業が完了する。これにより、ハンマグラブ１０が着地した後に主巻ドラムＤＲ１から主巻ワイヤロープＲ１が繰り出される時間は、時間ｔ５から時間ｔ６までの短時間に抑えられるので、ハンマグラブ１０の着地後に主巻ワイヤロープＲ１が主巻ドラムＤＲ１から過剰に繰り出される状態である過繰り出しが生じることを抑制することができる。しかも、オペレータは、ハンマグラブ１０の着地後にブレーキ操作を行う必要がないので、オペレータの負担が軽減される。
【0143】
掘削作業においてハンマグラブ１０が落下を開始する時間ｔ３の時点からハンマグラブ１０が着地する時間ｔ５の時点までの時間帯のうち、落下開始直後の時間帯には、図５の下側のグラフに示すように、荷重値検出器１０８により検出される荷重値が一時的に減少する場合がある。図５の具体例では、荷重値検出器１０８により検出される荷重値は、落下開始までは、ハンマグラブ１０の重さに対応する値であるが、落下開始直後に一時的に減少した後、着地の前に再びハンマグラブ１０の重さに対応する値又はそれに近い値まで増加し、その後、時間ｔ５の時点でハンマグラブ１０が底部１２に着地することでゼロ又はそれに近い値まで減少している。
【0144】
従って、本実施形態では、コントローラ１０１は、着地判定においてケーシング１１内における水を考慮しない場合には、着地判定の主たる指標として荷重値を用いるとともに着地判定の補助的な指標として高さ情報を用いてハンマグラブ１０が着地したか否かを判定する。
【0145】
図５の上側のグラフに示すように、落下開始直後の時間帯は、ハンマグラブ１０が比較的高い位置にある時間帯であり、言い換えると、ハンマグラブ高さと地離れ高さ（原点）との上下の距離が大きい時間帯である。従って、落下開始直後の時間帯において荷重値の一時的な減少が生じた場合であっても、コントローラ１０１は、その一時的な荷重値の減少と、ハンマグラブ１０の着地に起因する荷重値の減少と、を前記高さ情報を用いて区別することができる。すなわち、補助的な指標としての高さ情報は、一時的な荷重値の減少を、着地判定の判断材料から排除することを目的とする。
【0146】
本実施形態では、第２の高さ閾値は、上述したように「－ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ＋Ｈｃｏｎｓｔ」に設定されている。その理由は、次のとおりである。
【0147】
地離れ高さ（原点）の更新は、図５の（ｂ）及び（ｃ）に示すようにハンマグラブ１０のグラブ１０Ｂが閉じた状態で行われる一方で、掘削作業においてハンマグラブ１０が落下しているとき（図５の（ｄ））及びハンマグラブ１０が着地するとき（図５の（ｅ））には、ハンマグラブ１０のグラブ１０Ｂは開いた状態である。本実施形態に係るハンマグラブ１０は、グラブ１０Ｂが閉じた状態から開いた状態に切り換わるためには、主巻ワイヤロープＲ１が所定の長さだけ主巻ドラムＤＲ１から繰り出される必要がある。この所定の長さは、上述したハンマグラブ１０の開閉に必要なワイヤロープ長（ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ）である。図５の上側のグラフの縦軸の変数であるハンマグラブ高さは、ドラム回転検出器１０２により検出される主巻ドラムＤＲ１の回転量を用いて演算される換算値である。従って、掘削作業においてハンマグラブ１０が実際に着地するとき、すなわち、掘削作業においてハンマグラブ１０が地離れ高さ（原点）に到達するときの主巻ドラムＤＲ１の回転量は、掘削作業前における原点の更新時にハンマグラブ１０が配置されていたときの主巻ドラムＤＲ１の回転量よりも、ハンマグラブ１０の開閉に必要なワイヤロープ長（ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ）の分だけ大きくなっている。従って、図５の上側のグラフに示すように、グラブ１０Ｂが開状態であるときに前記回転量を用いて演算されるハンマグラブ高さ（換算値）は、ハンマグラブ１０の実際の高さ位置よりもワイヤロープ長（ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ）の分だけ小さい値になる。このため、図５の上側のグラフに示すように、地離れ高さ（原点）からワイヤロープ長（ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ）を引いた高さ位置に前記換算値が対応するような時間ｔ５の時点においてハンマグラブ１０が着地する。
【0148】
上述したように、着地判定のモードが非考慮モードである場合、前記高さ情報は、ハンマグラブ１０が実際に着地することを判定することを目的とするのではなく、落下開始直後の一時的な荷重値の減少を着地判定の判断材料から排除することを目的とする情報である。従って、着地判定のモードが非考慮モードである場合の第２の高さ閾値は、ハンマグラブ１０が実際に底部１２に着地するときの高さ位置である「－ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ」ではなく、それよりも上方の位置「－ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ＋Ｈｃｏｎｓｔ」に設定されている。すなわち、第２の高さ閾値は、第１の高さ閾値（－ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ）よりも大きな値に設定されている。言い換えると、第２の高さ閾値に相当する高さ位置は、第１の高さ閾値に相当する高さ位置よりも上方に設定されており、底部１２に対応する位置ではなく、底部１２よりも上方の位置である。
【0149】
図５に示す具体例では、前記回転量を用いて換算されるハンマグラブ高さ「Ｈｈａｍｍｅｒ」は、時間ｔ４の時点において第２の高さ閾値「－ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ＋Ｈｃｏｎｓｔ」未満になるが、落下開始直後の一次的な荷重値の減少は、時間ｔ４よりも前の時間帯、すなわち、ハンマグラブ高さが第２の高さ閾値以上である時間帯で生じており、その後、荷重値は、ハンマグラブ高さが第２の高さ閾値未満になる前に、再びハンマグラブ１０の重さに対応する値又はそれに近い値まで増加している。従って、コントローラ１０１は、ハンマグラブ高さが第２の高さ閾値よりも小さいという条件（第２の高さ条件）が満たされるか否かを判定するとともに、現在の荷重値（Ｗｓｅｎｓｉｎｇ）が第２の荷重閾値よりも小さいという条件（第２の荷重条件）が満たされるか否かを判定することで、落下開始直後の一時的な荷重値の減少を着地判定の判断材料から排除しつつ、ハンマグラブ１０の着地を適切に判定することができる。
【0150】
図６は、ケーシング１１内における水を考慮する必要がある場合、すなわち、着地判定のモードが水考慮モードに設定されている場合の掘削作業におけるハンマグラブ高さ及び荷重値の経時変化の一例を示す図である。図６の（ａ）～（ｅ）に示す具体例では、ケーシング１１内には比較的多くの水が溜まっている。
【0151】
図６に示す水考慮モードにおいて次回の掘削作業の前に行われる地離れ高さ（原点）の更新手順は、図５を参照しつつ説明した非考慮モードにおける更新手順と同様である。具体的には、図６における時間ｔ０の時点から主巻ワイヤロープＲ１が主巻ドラムＤＲ１に巻き取られることによって主巻ワイヤロープＲ１が巻き上げられると、時間ｔ１１の時点で荷重値が増加する又は急増する。コントローラ１０１は、時間ｔ１１の時点においてハンマグラブ１０が地離れしたと判定する。コントローラ１０１は、前記荷重値変化に基づいて決定される地離れ高さを原点（ゼロ点）に設定する。図６の上側のグラフにおいてハンマグラブ高さの原点は、グラフの縦軸と横軸の交点に対応する高さ位置である。
【0152】
ハンマグラブ１０が時間ｔ１１の時点で地離れした後、主巻ワイヤロープＲ１がさらに巻き上げられ、時間ｔ１２の時点において、ハンマグラブ１０は、ケーシング１１から取り出される。ハンマグラブ１０が土砂を保持している場合には、次回の掘削作業の前に、排土作業が行われる。なお、時間ｔ１１から時間ｔ１２までの時間帯の前半において、荷重値検出器１０８により検出される荷重値がハンマグラブ１０の重さに対応する荷重値よりも大きい理由は、ハンマグラブ１０が水中を上昇しているときに水から抵抗を受けるからである。従って、時間ｔ１１から時間ｔ１２までの時間帯の後半においてハンマグラブ１０が水中から空気中に出ると、荷重値検出器１０８により検出される荷重値は、ハンマグラブ１０の重さに対応する荷重値まで低下する。次回の掘削作業は、図６の具体例では、時間ｔ１３の時点で開始される。
【0153】
この掘削作業において、ハンマグラブ１０は、時間ｔ１３の時点で落下（例えば自由落下）を開始し、時間ｔ１４の時点で着水し、時間ｔ１４以降の時間帯では、図６の（ｄ）に示すようにケーシング１１内において水中を落下しながら底部１２に接近し、時間ｔ１５の時点で図６の（ｅ）に示すように底部１２に着地する。
【0154】
コントローラ１０１は、ハンマグラブ１０が着地したと判定すると、主巻ドラムＤＲ１の回転を停止させるためのブレーキ制御、具体的には例えば、主巻ドラムＤＲ１に対してフルブレーキをかけて主巻ドラムＤＲ１の回転が停止するようなブレーキ制御を行い、その結果、時間ｔ１６の時点で主巻ドラムＤＲ１の回転が停止し、掘削作業が完了する。これにより、ハンマグラブ１０が着地した後に主巻ドラムＤＲ１から主巻ワイヤロープＲ１が繰り出される時間は、時間ｔ１５から時間ｔ１６までの短時間に抑えられるので、ハンマグラブ１０の着地後に主巻ワイヤロープＲ１が主巻ドラムＤＲ１から過剰に繰り出される状態である過繰り出しが生じることを抑制することができる。しかも、オペレータは、ハンマグラブ１０の着地後にブレーキ操作を行う必要がないので、オペレータの負担が軽減される。
【0155】
着地判定のモードが水考慮モードに設定されている場合には、掘削作業においてケーシング１１内を落下するハンマグラブ１０は、底部１２に着地する前に着水して水中を降下し、底部１２に着地するまでの間に水の抵抗を受け続けるので、底部１２に着地する直前のハンマグラブ１０の落下速度は、ケーシング１１内に水がない場合又は水位が比較的低い場合に比べて、小さくなる。また、ハンマグラブ１０が水中を落下するときにハンマグラブ１０が水の抵抗を受けることで、荷重値検出器１０８により検出される荷重値は、ケーシング１１内に水がない場合又は水位が比較的低い場合に比べて、小さくなる。この場合、図６の下側のグラフにおける時間ｔ１４から時間ｔ１６までの時間帯の荷重値の変化に示されているように、ハンマグラブ１０が着地する直前とハンマグラブ１０が着地した直後の荷重値の変化量も小さくなるので、ハンマグラブ１０の着地を判定するための主たる指標として、荷重値検出器１０８が検出する荷重値を用いることは好ましくない。
【0156】
一方、ハンマグラブ１０の主要部を構成する部材は、通常、比重（水を基準とする比重）が１よりもかなり大きな金属などの材料を用いて形成されているので、ハンマグラブ１０が水の抵抗を受けながら水中を降下する場合でも、ハンマグラブ高さは、図６の上側のグラフに示すようにハンマグラブ１０が着地するまで確実に減少する。従って、ケーシング１１内に水が溜まっていてその水位が比較的高い場合には、ハンマグラブ高さに相関する高さ情報はハンマグラブ１０の着地を判定するための主たる指標として有用であり、従って、コントローラ１０１は、ハンマグラブ１０が着地したか否かを前記高さ情報を用いて適切に判定することができる。
【0157】
本実施形態では、第１の高さ閾値は、上述したように「－ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ」に設定されている。第１の高さ閾値（－ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ）は、第２の高さ閾値（－ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ＋Ｈｃｏｎｓｔ）よりも小さな値に設定されている。第１の高さ閾値に相当する高さ位置は、第２の高さ閾値に相当する高さ位置よりも下方に設定されており、底部１２に対応する位置である。その理由は、着地判定のモードが水考慮モードに設定されている場合には、ハンマグラブ高さ、すなわち、高さ情報が着地判定の主たる指標として用いられるからである。
【0158】
着地判定のモードが水考慮モードに設定されている場合も同様に、ハンマグラブ１０のグラブ１０Ｂが開状態であるときに前記回転量を用いて演算されるハンマグラブ高さ（換算値）は、ハンマグラブ１０の実際の高さ位置よりもワイヤロープ長（ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ）の分だけ小さい値になる。このため、コントローラ１０１は、図６の上側のグラフに示すように、地離れ高さ（原点）からワイヤロープ長（ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ）を引いた高さ位置（又は当該高さ位置未満）に前記換算値がなる時間ｔ１５の時点においてハンマグラブ１０が着地したと判定する。
【0159】
なお、図３におけるオペレータ設定１０９及び前回設定記憶値１１０の概要は次のとおりである。
【0160】
オペレータ設定１０９（オペレータ設定器）は、種々の設定を行い、設定された情報をコントローラ１０１に入力するように構成されていてもよい。種々の設定は、例えば、ハンマグラブ１０が主巻ワイヤロープ及び補巻ワイヤロープの何れに接続されているかについての設定、ケーシング１１の位置の設定（ケーシング１１のトップ位置の高さ、旋回角度、起伏角度の設定など）、ハンマグラブ重さの設定、ワイヤロープ長（ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ）の設定、水の有無の設定、水面の高さの設定、衝撃力調整機能設定（ハンマグラブが降下中にブレーキを作動させる機能の設定）、各機能のＯＮ・ＯＦＦ設定（例えば、着地時ブレーキ制御などのアシスト制御をＯＮ・ＯＦＦするための設定）、ブザーレバー振動設定（音やレバー振動でオペレータに警告などをするための設定）のうちの一部又は全部を含んでいてもよい。コントローラ１０１は、オペレータ設定器から入力される情報に基づいて種々の制御を行ってもよい。
【0161】
前回設定記憶値１１０（前回設定記憶器）は、作業機械のキーオフ時にも上記の種々の設定を記憶しておくための記憶器であってもよい。コントローラ１０１は、キーオフがされたときに前回設定記憶器（例えば不揮発性のメモリー）に前記種々の設定を書き込み、次回のキーオン時に前回設定記憶器から前記種々の設定を読み込んで、種々の制御を行ってもよい。
【0162】
［変形例１］
次に、本実施形態の変形例１に係る掘削制御装置１００について説明する。この変形例１では、コントローラ１０１は、前記旋回角度及び前記起伏角度が掘削作業において許容される作業許容範囲に含まれるか否かを判定する。ハンマグラブ１０はワイヤロープ（主巻ワイヤロープＲ１）を介して起伏部材２０４に支持されるので、旋回角度及び起伏角度は、ハンマグラブ１０の位置に相関する。従って、この変形例１では、コントローラ１０１は、ハンマグラブ１０が掘削作業に適した位置、すなわち、ハンマグラブ１０がケーシング１１に対応する位置に配置されているか否かを、旋回角度と起伏角度を用いて間接的に判定することができる。
次に、本実施形態の変形例１に係る掘削制御装置１００について説明する。この変形例１では、コントローラ１０１は、前記旋回角度及び前記起伏角度が掘削作業において許容される作業許容範囲に含まれるか否かを判定する。ハンマグラブ１０はワイヤロープ（主巻ワイヤロープＲ１）を介して起伏部材２０４に支持されるので、旋回角度及び起伏角度は、ハンマグラブ１０の位置に相関する。従って、この変形例１では、コントローラ１０１は、ハンマグラブ１０が掘削作業に適した位置、すなわち、ハンマグラブ１０がケーシング１１に対応する位置に配置されているか否かを、旋回角度と起伏角度を用いて間接的に判定することができる。
【0163】
具体的には、掘削制御装置１００は、オペレータによる入力を受ける基準入力器９２（図２参照）をさらに備えていてもよい。基準入力器９２は、オペレータによる入力（例えばスイッチ操作）を受けると、当該入力に対応する信号をコントローラ１０１に入力する。コントローラ１０１は、基準入力器９２から信号が入力されると、その時点における旋回角度を基準旋回角度として記憶するとともに、その時点における起伏角度を基準起伏角度として記憶する。具体的には例えば、オペレータは、ハンマグラブ１０が掘削作業に適した位置に配置されているときに、基準入力器９２に対する入力を行う。掘削作業に適したハンマグラブ１０の位置としては、例えば、ハンマグラブ１０の少なくとも一部がケーシング１１内に配置されるような位置であってもよい。
【0164】
図７は、変形例１に係る掘削制御装置１００のコントローラ１０１が行う演算制御動作の一例を示すフローチャートである。この図７に示すフローチャートは、ステップＳ２１～Ｓ２４の処理をさらに含む点で、図４に示すフローチャートと異なる。図７に示すフローチャートのステップＳ１１～Ｓ１８の処理は、図４に示すフローチャートのステップＳ１１～Ｓ１８の処理と同じである。従って、以下では、主にステップＳ２１～Ｓ２４の処理について説明する。
【0165】
この変形例１では、ステップＳ２１において、コントローラ１０１は、旋回角度及び起伏角度が作業許容範囲に含まれるか否かを判定する。具体的には、コントローラ１０１は、下記の式（３）に示すように、旋回角度検出器１０４から入力される実際の旋回角度（θｓｅｎｋａｉ）と基準旋回角度（θｃａｓｉｎｇ）との差である旋回角度差が所定の旋回角度閾値（εθ）未満であるか否かを判定する。また、コントローラ１０１は、下記の式（４）に示すように、起伏角度検出器１０５から入力される実際の起伏角度（γｂｏｏｍ）と基準起伏角度（γｃａｓｉｎｇ）との差である起伏角度差が所定の起伏角度閾値（εγ）未満であるか否かを判定する。これにより、コントローラ１０１は、ケーシング１１に対するハンマグラブ１０の相対位置を、旋回角度及び起伏角度を用いて間接的に判定することができる。
【0166】
【数3】
【0167】
【数4】
【0168】
旋回角度差が旋回角度閾値未満であること、及び、起伏角度差が起伏角度閾値未満であることの両方が満たされる場合（ステップＳ２１においてＹＥＳ）、コントローラ１０１は、アシスト機能可能フラグを「ＯＮ」に設定する（ステップＳ２２）。一方、旋回角度差が旋回角度閾値未満であること、及び、起伏角度差が起伏角度閾値未満であることの少なくとも一方が満たされない場合（ステップＳ２１においてＮＯ）、コントローラ１０１は、アシスト機能可能フラグを「ＯＦＦ」に設定する（ステップＳ２３）。
【0169】
ステップＳ２４において、コントローラ１０１は、アシスト機能可能フラグがＯＮであるか否かを判定する。アシスト機能可能フラグがＯＮに設定されている場合（ステップＳ２４においてＹＥＳ）、コントローラ１０１は、ステップＳ１３以降の処理を実行する。すなわち、コントローラ１０１は、旋回角度及び起伏角度が前記作業許容範囲に含まれる場合には、ステップＳ１３－Ｓ１８の処理（掘削作業の少なくとも一部の自動制御）を許容し、これらの処理を実行する。
【0170】
一方、アシスト機能可能フラグがＯＦＦに設定されている場合（ステップＳ２４においてＮＯ）、コントローラ１０１は、ステップＳ１３以降の処理を実行しない。すなわち、コントローラ１０１は、旋回角度及び起伏角度が前記作業許容範囲に含まれない場合には、ステップＳ１３－Ｓ１８の処理（前記自動制御）の実行を保留する制御（アシスト機能無効制御）を行う。
【0171】
［変形例２］
次に、本実施形態の変形例２に係る掘削制御装置１００について説明する。この変形例２では、コントローラ１０１は、ハンマグラブ高さの初期値を算出するとともに、荷重値検出器１０８の遅れに関する特性（遅れ特性）を取得する。
次に、本実施形態の変形例２に係る掘削制御装置１００について説明する。この変形例２では、コントローラ１０１は、ハンマグラブ高さの初期値を算出するとともに、荷重値検出器１０８の遅れに関する特性（遅れ特性）を取得する。
【0172】
コントローラ１０１は、ハンマグラブ１０の着地のタイミング、及び、ハンマグラブ１０が底部１２から離れる地離れのタイミングを、荷重値検出器１０８が取得する荷重値を用いてそれぞれ決定し、前記着地のタイミングにおけるハンマグラブ１０の高さ位置の基準高さ位置に対する相対位置と、前記地離れのタイミングにおけるハンマグラブ１０の高さ位置の基準高さ位置に対する相対位置と、ハンマグラブ１０の高さの変化速度（ハンマグラブ１０の移動速度）と、を用いて、ハンマグラブ１０の高さの初期値と、荷重値検出器１０８の遅れに関する特性と、を取得する。具体的には以下のとおりである。
【0173】
図８は、ハンマグラブ高さの初期値及び荷重値検出器１０８の遅れ特性を取得する手法を説明するための模式図である。この手法では、ハンマグラブ１０の着地とハンマグラブ１０の地離れが繰り返し行われ、着地のタイミングと地離れのタイミングが荷重値検出器１０８で読み取られ、コントローラ１０１は、各タイミングにおける揚程値を演算し、演算された複数の揚程値を用いて、ハンマグラブ高さの初期値及び荷重値検出器１０８の遅れ特性を推定する。ハンマグラブ１０の着地と地離れは、コントローラ１０１によって自動で行われてもよく、オペレータのレバー操作によって手動で行われてもよい。前記揚程値は、所定の基準高さ位置に対するハンマグラブ１０の高さ位置の相対位置を表す値（例えば、基準高さ位置とハンマグラブ１０の高さ位置との差）である。前記基準高さ位置は、当該手法が実行される前に予め決められる基準であり、例えば地面の高さ位置（グラウンドレベル）であってもよく、他の高さ位置であってもよい。具体的には例えば、前記基準高さ位置は、例えば、起伏部材の起伏角度（ブームの起伏角度）が特定の角度で、かつ、上部旋回体の旋回角度が特定の角度であるときの特定部位の位置であってもよい。特定部位は、例えば、起伏部材の先端部（ブームの先端部）であってもよく、起伏部材の他の部位であってもよい。
【0174】
なお、当該手法では、着地と地離れが同じ高さ位置で発生し、荷重値検出器１０８の遅れがハンマグラブ１０の速さ変化に比べて小さくばらつきも小さい、という仮定のもとで、コントローラ１０１は、一例として最小二乗法を用いてハンマグラブ高さの初期値及び荷重値検出器１０８の遅れ特性を演算する。
【0175】
ここで、後述する数式に含まれる「ｘ*」は、真の着地のタイミングにおける揚程値又は真の地離れのタイミングにおける揚程値であり、「ｘ」は、コントローラ１０１がハンマグラブ１０の着地又は地離れを認識した時点における揚程値であり、「ｖ」は、コントローラ１０１が着地又は地離れを認識した時点におけるハンマグラブ１０の速さであり、「Δｔ」は、荷重値検出器１０８の遅れである。荷重値検出器１０８の遅れΔｔの単位は時間である。荷重値検出器１０８の遅れに起因して、図８において破線で示される真の着地又は地離れのタイミングに対して、コントローラ１０１が着地又は地離れを認識するタイミング（図８において実線で示されるタイミング）が後にずれる。
【0176】
以上のことを前提とすると、次の式（５）が成り立つ。ここでは、上方向を座標系の正の方向とするが、下方向を座標系の正の方向としても同じ式が成り立つ。
【0177】
【数5】
【0178】
また、着地と地離れの２つのパターンがあり、繰り返し回数をＮ回とすると、次の式（６）が成り立つ。なお、「ｘ」及び「ｖ」のそれぞれに付された添え字のうち、「ｉ＝１」が地離れを意味し、「ｉ＝２」が着地を意味し、「ｊ」は、繰り返し回数がｊ回目であることを示す（「ｉ＝１，２」、「Ｊ＝１，２，・・・，Ｎ」）。
【0179】
【数6】
【0180】
従って、「ｘ*」、「Δｔ」を定めたときの誤差の二乗和Ｓｅは、次の式（７）により表される。
【0181】
【数7】
【0182】
最小二乗解は、次の式（８）から求められる。
【0183】
【数8】
【0184】
「ｘ*」は、次の式（９）により表されれ、「Δｔ」は、次の式（１０）により表される。
【0185】
【数9】
【0186】
【数10】
【0187】
なお、式（９）及び式（１０）における「Ｄ」は、次の式（１１）で表される値である。
【0188】
【数11】
【0189】
この変形例２では、コントローラ１０１は、ハンマグラブ１０の高さの初期値及び荷重値検出器１０８の遅れに関する特性を取得することができる。また、コントローラ１０１は、荷重値検出器１０８の遅れに関する特性を考慮してハンマグラブ１０の高さをより正確に演算することができる。なお、この変形例２においてハンマグラブ高さの初期値は、１回目の掘削作業における原点として使用される。また、この変形例２において取得される荷重値検出器１０８の遅れは、その後の掘削作業において、当該遅れの分だけ検出のタイミングを補正するために使用される。
【0190】
［変形例３］
上記の変形例２では、コントローラ１０１は、上記の式（５）～式（１１）を用いて、ハンマグラブ高さの初期値「ｘ*」（すなわち、真の着地のタイミングにおける揚程値及び／又は真の地離れのタイミングにおける揚程値）を算出するとともに、荷重値検出器１０８の遅れに関する特性「Δｔ」を取得するが、以下に説明する変形例３のように、コントローラ１０１は、変形例２と同様の手法を用いて、ワイヤロープ長に起因する誤差（ΔＨ）と、荷重値検出器１０８の遅れ（Δｔ）と、を取得することもできる。具体的には以下のとおりである。
上記の変形例２では、コントローラ１０１は、上記の式（５）～式（１１）を用いて、ハンマグラブ高さの初期値「ｘ*」（すなわち、真の着地のタイミングにおける揚程値及び／又は真の地離れのタイミングにおける揚程値）を算出するとともに、荷重値検出器１０８の遅れに関する特性「Δｔ」を取得するが、以下に説明する変形例３のように、コントローラ１０１は、変形例２と同様の手法を用いて、ワイヤロープ長に起因する誤差（ΔＨ）と、荷重値検出器１０８の遅れ（Δｔ）と、を取得することもできる。具体的には以下のとおりである。
【0191】
この変形例３では、コントローラ１０１は、ハンマグラブ１０の着地のタイミング、及び、ハンマグラブ１０が底部１２から離れる地離れのタイミングを、荷重値検出器１０８が取得する荷重値を用いてそれぞれ決定し、前記着地のタイミングにおける前記ハンマグラブ１０の高さ位置の基準高さ位置に対する相対位置と、前記地離れのタイミングにおける前記ハンマグラブの高さ位置の前記基準高さ位置に対する相対位置と、ハンマグラブ１０の高さの変化速度と、を用いて、ワイヤロープ長に起因する誤差ΔＨと、荷重値検出器１０８の遅れΔｔと、を取得する。誤差ΔＨは、例えば、ハンマグラブ１０の開閉に必要なワイヤロープ長（ＨＯｐｅｎＣｌｏｓｅ）に起因する誤差であってもよい。
【0192】
ワイヤロープ長に起因する誤差ΔＨと荷重値検出器１０８の遅れΔｔとを考慮した場合、真の着地又は地離れのタイミングと、コントローラ１０１がハンマグラブ１０の着地又は地離れを認識したタイミングと、の誤差Δｘは、ΔＨとΔｔを用いて下記の式（１２）のように表される。
【0193】
Δｘ＝ΔＨ＋ｖΔｔ ・・・（１２）
ここで、「ｖ」は、コントローラ１０１が着地又は地離れを認識した時点におけるハンマグラブ１０の速さである。
ここで、「ｖ」は、コントローラ１０１が着地又は地離れを認識した時点におけるハンマグラブ１０の速さである。
【0194】
この式（１２）は、次の式（１３）のように書き換えることが可能である。
ΔＨ＝Δｘ－ｖΔｔ ・・・（１３）
ΔＨ＝Δｘ－ｖΔｔ ・・・（１３）
【0195】
式（１３）は、変形例２において説明した式（５）及び式（６）と同じ形をしている。従って、コントローラ１０１は、変形例２において一例として挙げた最小二乗法を用いて（具体的には式（７）～式（１１）を用いて）、ワイヤロープ長に起因する誤差（ΔＨ）と、荷重値検出器１０８の遅れ（Δｔ）と、を取得することができる。すなわち、この変形例３では、変形例２における式（７）～式（１１）において、「ｘ*」が「ΔＨ」に置き換えられるとともに、「ｘ」が「Δｘ」に置き換えられて、変形例２と同様の演算が行われる。
【0196】
この変形例３では、コントローラ１０１は、毎回の掘削作業の中で、上記の式（５）～式（１１）の演算を行うことでワイヤロープ長に起因する誤差（ΔＨ）と、荷重値検出器１０８の遅れ（Δｔ）と、を取得し、取得された誤差（ΔＨ）と荷重値検出器１０８の遅れ（Δｔ）とを用いて、荷重値検出器１０８による検出の誤差を補正してもよい。
【0197】
なお、上記の変形例２及び変形例３では、最小二乗法を用いた演算手法を例に挙げて説明したが、この最小二乗法に代えて、又は、最小二乗法とともに、適応信号処理アルゴリズムの手法が用いられてもよい。
【0198】
［変形例４］
次に、本実施形態の変形例４に係る掘削制御装置１００について説明する。この変形例４では、コントローラ１０１は、前記着地判定においてケーシング１１内における水を考慮する場合には、ハンマグラブ１０が水中を落下するときに主巻ワイヤロープＲ１の弛みが生じることが抑制されるように主巻ドラムＤＲ１に対するブレーキ力を調節する制御（水中速度制御）を行う。具体的には例えば、コントローラ１０１は、ハンマグラブ１０の落下中におけるワイヤロープの弛みの状態が所定の弛み許容範囲内に含まれるように前記主巻ドラムＤＲ１に対するブレーキ力を調節する制御を行ってもよい。コントローラ１０１は、ハンマグラブ１０の落下中における主巻ワイヤロープＲ１の弛みの状態を、荷重値検出器１０８から入力される荷重値を用いて判定してもよい。この場合、シミュレーション、実験などが行われることにより取得された荷重値と弛みの状態との関係を用いて、コントローラ１０１は、ハンマグラブ１０の落下中における主巻ワイヤロープＲ１の弛みの状態を判定してもよい。
次に、本実施形態の変形例４に係る掘削制御装置１００について説明する。この変形例４では、コントローラ１０１は、前記着地判定においてケーシング１１内における水を考慮する場合には、ハンマグラブ１０が水中を落下するときに主巻ワイヤロープＲ１の弛みが生じることが抑制されるように主巻ドラムＤＲ１に対するブレーキ力を調節する制御（水中速度制御）を行う。具体的には例えば、コントローラ１０１は、ハンマグラブ１０の落下中におけるワイヤロープの弛みの状態が所定の弛み許容範囲内に含まれるように前記主巻ドラムＤＲ１に対するブレーキ力を調節する制御を行ってもよい。コントローラ１０１は、ハンマグラブ１０の落下中における主巻ワイヤロープＲ１の弛みの状態を、荷重値検出器１０８から入力される荷重値を用いて判定してもよい。この場合、シミュレーション、実験などが行われることにより取得された荷重値と弛みの状態との関係を用いて、コントローラ１０１は、ハンマグラブ１０の落下中における主巻ワイヤロープＲ１の弛みの状態を判定してもよい。
【0199】
着地判定においてケーシング１１内における水を考慮する必要がある場合、例えば、ケーシング１１内に水が溜まっていてその水位が比較的高い場合には、掘削作業においてケーシング１１内を落下するハンマグラブ１０は、底部１２に着地する前に着水して水中を降下し、底部１２に着地するまでの間に水の抵抗を受ける。従って、主巻ドラムＤＲ１から繰り出される主巻ワイヤロープＲ１の繰り出し速度よりもハンマグラブ１０の落下速度が小さくなると、ハンマグラブ１０の落下中にワイヤロープに弛みが生じる場合がある。一方、ワイヤロープの弛みの状態が所定の弛み許容範囲内に含まれるように主巻ドラムＤＲ１に対するブレーキ力をコントローラ１０１が調節する場合には、コントローラ１０１は、前記回転量を用いてハンマグラブ１０の高さをより正確に演算することができ、これにより、ハンマグラブ１０が着地したか否かをより適切に判定することができる。
【0200】
この変形例４では、制御状態が水中速度制御状態である場合、コントローラ１０１は、ワイヤロープの弛みの状態が所定の弛み許容範囲内に含まれるように主巻ブレーキ指令を主巻ブレーキ制御比例弁６２に入力する。これにより、主巻ドラムＤＲ１から繰り出される主巻ワイヤロープＲ１の繰り出し速度とハンマグラブ１０の落下速度とのバランスが適度に調節される。
【0201】
［変形例５］
次に、本実施形態の変形例５に係る掘削制御装置１００について説明する。この変形例５では、コントローラ１０１は、前記着地判定においてケーシング１１内における水を考慮しない場合には、ハンマグラブ１０の落下速度が所定の速度許容範囲内に含まれるように主巻ドラムＤＲ１に対するブレーキ力を調節する制御（衝撃力調整制御）を行う。この変形例５では、例えば、掘削作業においてハンマグラブ１０の落下距離が長く落下速度が大きくなりやすい場合であっても、ハンマグラブ１０の落下速度が過度に大きくなることを抑制できるので、ハンマグラブ１０が着地するときの衝撃に起因するハンマグラブ１０の破損を抑制できる。
次に、本実施形態の変形例５に係る掘削制御装置１００について説明する。この変形例５では、コントローラ１０１は、前記着地判定においてケーシング１１内における水を考慮しない場合には、ハンマグラブ１０の落下速度が所定の速度許容範囲内に含まれるように主巻ドラムＤＲ１に対するブレーキ力を調節する制御（衝撃力調整制御）を行う。この変形例５では、例えば、掘削作業においてハンマグラブ１０の落下距離が長く落下速度が大きくなりやすい場合であっても、ハンマグラブ１０の落下速度が過度に大きくなることを抑制できるので、ハンマグラブ１０が着地するときの衝撃に起因するハンマグラブ１０の破損を抑制できる。
【0202】
この変形例５では、制御状態が衝撃力調整状態である場合、コントローラ１０１は、ハンマグラブ１０の落下速度が所定の速度許容範囲内に含まれるように主巻ブレーキ指令を主巻ブレーキ制御比例弁６２に入力する。これにより、ハンマグラブ１０の落下速度が過度に大きくなることが抑制される。
【0203】
［他の変形例］
本開示は、以上説明した実施形態に限定されない。本開示は、例えば次のような形態を含む。
本開示は、以上説明した実施形態に限定されない。本開示は、例えば次のような形態を含む。
【0204】
（Ａ）着地判定指標について
ケーシング内における水を考慮する必要がある場合（着地判定のモードが水考慮モードに設定されている場合）、コントローラは、ハンマグラブが着地したか否かを、荷重値を用いずに高さ情報を用いて判定してもよい。また、ケーシング内における水を考慮する必要がない場合（着地判定のモードが非考慮モードに設定されている場合）、コントローラは、ハンマグラブが着地したか否かを、高さ情報を用いずに荷重値を用いて判定してもよい。
ケーシング内における水を考慮する必要がある場合（着地判定のモードが水考慮モードに設定されている場合）、コントローラは、ハンマグラブが着地したか否かを、荷重値を用いずに高さ情報を用いて判定してもよい。また、ケーシング内における水を考慮する必要がない場合（着地判定のモードが非考慮モードに設定されている場合）、コントローラは、ハンマグラブが着地したか否かを、高さ情報を用いずに荷重値を用いて判定してもよい。
【0205】
（Ｂ）高さ検出器について
前記実施形態では、高さ検出器は、ハンマグラブ１０の高さに相関するウインチドラムの回転量を検出するドラム回転検出器１０２を含む。ただし、高さ検出器は、ハンマグラブの高さに相関する高さ情報を取得することができるものであればよく、ドラム回転検出器１０２に限られない。
前記実施形態では、高さ検出器は、ハンマグラブ１０の高さに相関するウインチドラムの回転量を検出するドラム回転検出器１０２を含む。ただし、高さ検出器は、ハンマグラブの高さに相関する高さ情報を取得することができるものであればよく、ドラム回転検出器１０２に限られない。
【0206】
（Ｃ）掘削機械（クレーン）の仕様について
図１に示す前記実施形態に係る掘削機械は、ジブ及びストラットを備えていないが、掘削機械の仕様は、図１に示すものに限定されない。本開示に係る掘削機械は、ジブ、フロントストラット及びリヤストラットを備えるラッフィングクレーンであってもよく、ジブ及び１つのストラットを備える固定ジブ仕様のクレーンであってもよい。また、本開示に係る掘削機械は、ガントリではなくマストを備えるクレーン（例えば大型のクレーン）であってもよい。また、本開示に係る掘削機械は、伸縮式ブームを備えたクレーンであってもよい。伸縮式ブームを備えたクレーンとしては、例えば、タイヤを備えたラフテレーンクレーン、クローラを備えたテレスコピックブームクローラクレーンなどを挙げることができる。
図１に示す前記実施形態に係る掘削機械は、ジブ及びストラットを備えていないが、掘削機械の仕様は、図１に示すものに限定されない。本開示に係る掘削機械は、ジブ、フロントストラット及びリヤストラットを備えるラッフィングクレーンであってもよく、ジブ及び１つのストラットを備える固定ジブ仕様のクレーンであってもよい。また、本開示に係る掘削機械は、ガントリではなくマストを備えるクレーン（例えば大型のクレーン）であってもよい。また、本開示に係る掘削機械は、伸縮式ブームを備えたクレーンであってもよい。伸縮式ブームを備えたクレーンとしては、例えば、タイヤを備えたラフテレーンクレーン、クローラを備えたテレスコピックブームクローラクレーンなどを挙げることができる。
【0207】
（Ｄ）操作器について
本開示に係る操作器は、主巻ウインチ及び補巻ウインチの種類及びその駆動装置によって適宜選定すればよい。例えば、図２及び図３に示される主巻ウインチ操作器５１の主巻レバー入力検出器５１Ｂ、及び補巻ウインチ操作器５３の補巻レバー入力検出器５３Ｂのそれぞれが、レバー操作に応じたパイロット圧を出力するリモコン弁と、このリモコン弁の２次圧を検出する圧力センサと、により構成されていてもよい。
本開示に係る操作器は、主巻ウインチ及び補巻ウインチの種類及びその駆動装置によって適宜選定すればよい。例えば、図２及び図３に示される主巻ウインチ操作器５１の主巻レバー入力検出器５１Ｂ、及び補巻ウインチ操作器５３の補巻レバー入力検出器５３Ｂのそれぞれが、レバー操作に応じたパイロット圧を出力するリモコン弁と、このリモコン弁の２次圧を検出する圧力センサと、により構成されていてもよい。
【0208】
（Ｅ）ウインチについて
本開示に係る主巻ウインチ及び補巻ウインチは、例えば電動ウインチであってもよい。この場合、図１に示す油圧回路は、当該電動ウインチを駆動する電気回路（例えばインバータを含む回路）に置換されることが可能である。
本開示に係る主巻ウインチ及び補巻ウインチは、例えば電動ウインチであってもよい。この場合、図１に示す油圧回路は、当該電動ウインチを駆動する電気回路（例えばインバータを含む回路）に置換されることが可能である。
【0209】
（Ｆ）主巻と補巻について
前記実施形態では、ハンマグラブ１０の胴体１０Ａ及びグラブ１０Ｂは、主巻ドラムＤＲ１から繰り出される主巻ワイヤロープＲ１に吊り下げされているが、補巻ドラムＤＲ２から繰り出される補巻ワイヤロープＲ２に吊り下げられてもよい。この場合、ハンマグラブ１０のクラウン１０Ｃは、主巻ワイヤロープＲ１に吊り下げられる。すなわち、本開示に係る掘削制御装置は、前記実施形態において「主巻」に関する構成要素が担う機能を「補巻」に関する構成要素が担うような変形例も含む。
前記実施形態では、ハンマグラブ１０の胴体１０Ａ及びグラブ１０Ｂは、主巻ドラムＤＲ１から繰り出される主巻ワイヤロープＲ１に吊り下げされているが、補巻ドラムＤＲ２から繰り出される補巻ワイヤロープＲ２に吊り下げられてもよい。この場合、ハンマグラブ１０のクラウン１０Ｃは、主巻ワイヤロープＲ１に吊り下げられる。すなわち、本開示に係る掘削制御装置は、前記実施形態において「主巻」に関する構成要素が担う機能を「補巻」に関する構成要素が担うような変形例も含む。
【0210】
（Ｇ）着水速度制御
コントローラ１０１は、着水時の衝撃を緩和するための着水速度制御をさらに行ってもよい。具体的には例えば、コントローラ１０１は、着地判定のモードが水考慮モードである場合、ハンマグラブ１０の落下速度が所定の着水速度許容範囲内に含まれるように主巻ドラムＤＲ１に対するブレーキ力を調節する制御（衝撃力調整制御）を行う。
コントローラ１０１は、着水時の衝撃を緩和するための着水速度制御をさらに行ってもよい。具体的には例えば、コントローラ１０１は、着地判定のモードが水考慮モードである場合、ハンマグラブ１０の落下速度が所定の着水速度許容範囲内に含まれるように主巻ドラムＤＲ１に対するブレーキ力を調節する制御（衝撃力調整制御）を行う。
【符号の説明】
【0211】
１０ ：ハンマグラブ
１０Ｂ ：グラブ
１１ ：ケーシング
１２ ：底部
１００ ：掘削制御装置
１０１ ：コントローラ
１０２ ：ドラム回転検出器
１０２Ａ ：主巻回転センサ
１０４ ：旋回角度検出器
１０５ ：起伏角度検出器
１０７ ：モニタスイッチ
１０８ ：荷重値検出器
２００ ：掘削機械
２０１ ：下部体
２０２ ：上部旋回体
２０４ ：起伏部材
ＤＲ１ ：主巻ドラム（本開示におけるウインチドラム）
Ｒ１ ：主巻ワイヤロープ（本開示におけるワイヤロープ）
１０Ｂ ：グラブ
１１ ：ケーシング
１２ ：底部
１００ ：掘削制御装置
１０１ ：コントローラ
１０２ ：ドラム回転検出器
１０２Ａ ：主巻回転センサ
１０４ ：旋回角度検出器
１０５ ：起伏角度検出器
１０７ ：モニタスイッチ
１０８ ：荷重値検出器
２００ ：掘削機械
２０１ ：下部体
２０２ ：上部旋回体
２０４ ：起伏部材
ＤＲ１ ：主巻ドラム（本開示におけるウインチドラム）
Ｒ１ ：主巻ワイヤロープ（本開示におけるワイヤロープ）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
