特開 2025-7617 ショベル

(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】P2025007617

(43)【公開日】2025-01-17

(54)【発明の名称】ショベル

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/22 20060101AFI20250109BHJP

   E02F 9/02 20060101ALI20250109BHJP

   B62D 55/06 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

E02F9/22 A

E02F9/02 A

B62D55/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023109138

(22)【出願日】2023-07-03

(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】佐野 裕介

(72)【発明者】

【氏名】本田 圭二

【テーマコード（参考）】

2D003

【Ｆターム（参考）】

2D003AA01

2D003AB01

2D003BA01

2D003CA02

2D003DA02

2D003DA04

2D003DB03

2D003DB04

2D003DB05

2D003FA02

(57)【要約】

【課題】カーブ走行する際に制限が課されるショベルを提供する。
【解決手段】下部走行体と、前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、前記下部走行体のカーブ走行の際の軌道の曲率半径を制限する制限部とを有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

下部走行体と、
前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、
前記下部走行体のカーブ走行の際の軌道の曲率半径を制限する制限部と、を有する、ショベル。

【請求項2】

前記下部走行体は、左右一対のクローラを有し、当該一対のクローラの回転速度を互いに異ならせることで前記カーブ走行を行い、
前記制限部は、前記一対のクローラのうちの一方の回転速度に対する他方の回転速度の比率を制限することで前記曲率半径を制限する、請求項１に記載のショベル。

【請求項3】

前記制限部は、前記一対のクローラのうち一方の回転速度に比べ、前記下部走行体のカーブ走行の際に回転速度が小さくなる他方のクローラの回転速度を制限することで前記曲率半径を制限する、請求項２に記載のショベル。

【請求項4】

前記曲率半径を制限するための閾値半径を特定可能な情報を取得する条件取得部を有し、
前記制限部は、前記条件取得部にて取得された情報に基づいて前記曲率半径を制限する、請求項１に記載のショベル。

【請求項5】

前記閾値半径と、地面の硬さを示す硬さ情報とが対応づけられたデータベースを有し、
前記条件取得部は、地面の硬さを示す硬さ情報を取得し、
前記制限部は、前記条件取得部にて取得された硬さ情報に対応する閾値半径を用いて前記曲率半径を制限する、請求項４に記載のショベル。

【請求項6】

前記硬さ情報は、地面の硬さを複数のレベルで示し、
前記条件取得部は、地面の硬さを示すレベルが入力されることで、地面の硬さを示す硬さ情報を取得する、請求項５に記載のショベル。

【請求項7】

前記閾値半径と前記硬さ情報とは、地面の硬さが柔らかくなるほど前記閾値半径が大きくなるように対応づけられている、請求項５に記載のショベル。

【請求項8】

前記下部走行体の一部を地面から浮かせて前記ショベルの走行方向を変更する空中ターンを検出する検出部を有し、
前記制限部は、前記検出部にて前記空中ターンが検出された際、前記曲率半径を制限しない、請求項１に記載のショベル。

【請求項9】

前記下部走行体の走行ルートを表示する表示部を有する、請求項１に記載のショベル。

【請求項10】

前記制限部による制限をＯＮ／ＯＦＦするための操作部を有する、請求項１に記載のショベル。

【請求項11】

下部走行体と、
前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、
ルート設定部にて設定された走行ルートに従って前記下部走行体を走行させる走行制御部と、を有し、
前記ルート設定部は、前記下部走行体のカーブ走行の際の曲率半径が、特定された閾値半径以上となるように前記走行ルートを設定する、ショベル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ショベルに関する。

【背景技術】

【0002】

作業車両において、障害物の位置に基づいて初期位置から目的位置へ移動するための経路を探索する技術が、例えば特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１５７２５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１には、ショベルがカーブ走行する際に制限を課す構成については開示されていない。

【0005】

本発明は、カーブ走行する際に制限が課されるショベルを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために本発明は、
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、
前記下部走行体のカーブ走行の際の軌道の曲率半径を制限する制限部とを有するショベルである。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、カーブ走行する際に制限が課されるショベルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明のショベルの一実施形態を示す側面図である。

【図2】本発明のショベルの一実施形態を示す上面図である。

【図3】図１及び図２に示したショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。

【図4】ショベルのカーブ走行の一例を説明するための図である。

【図5】ショベルがスピンターンする場合のクローラの動きを説明するための図である。

【図6】本実施形態におけるショベルの動作の一例を説明するためのフローチャートである。

【図7】表示装置に表示される硬さ指定画面の一例を示す図である。

【図8】硬さ／半径データベースの構成の一例を示す図である。

【図9】本実施形態のショベルのカーブ走行の際の軌道の一例を示す図である。

【図10】表示装置にカーブ走行の際のショベルの軌道を表示する例を示す図である。

【図11】表示装置に表示される閾値半径指定画面の一例を示す図である。

【図12】本実施形態におけるショベルの動作の他の例を説明するためのフローチャートである。

【図13】本実施形態のショベルのカーブ走行の際の軌道の他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

【0010】

《ショベルの概要》
まず、本発明のショベルの一実施形態の概要について説明する。

【0011】

図１は、本発明のショベルの一実施形態を示す側面図であり、図２は、本発明のショベルの一実施形態を示す上面図である。

【0012】

図１及び図２に示すように、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、各種作業を行うためのアタッチメントＡＴと、キャビン１０とを備える。以下、ショベル１００（上部旋回体３）の前方は、ショベル１００を上部旋回体３の旋回軸に沿って真上から平面視（上面視）で見たときに、上部旋回体３に対するアタッチメントが延び出す方向に対応する。また、ショベル１００（上部旋回体３）の左方及び右方は、それぞれ、キャビン１０内の操縦席に着座するオペレータから見た左方及び右方に対応する。

【0013】

下部走行体１は、例えば、左右一対のクローラ１Ｃを含む。具体的には、クローラ１Ｃは、左クローラ１ＣＬ及び右クローラ１ＣＲを含む。下部走行体１は、左クローラ１ＣＬ及び右クローラ１ＣＲが左側走行用油圧モータ２ＭＬ及び右側走行用油圧モータ２ＭＲ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。なお、左側走行用油圧モータ２ＭＬ及び右側走行用油圧モータ２ＭＲは電動モータであってもよい。

【0014】

上部旋回体３は、旋回機構２が旋回用油圧モータ２Ａで油圧駆動されることにより、下部走行体１に対して旋回する。なお、旋回用油圧モータ２Ａは電動モータであってもよい。

【0015】

アタッチメントＡＴ（作業アタッチメントの一例）は、ブーム４、アーム５及びバケット６を含む。

【0016】

ブーム４は、上部旋回体３の前部中央に俯仰可能に取り付けられ、ブーム４の先端には、アーム５が上下回動可能に取り付けられ、アーム５の先端には、バケット６が上下回動可能に取り付けられる。

【0017】

バケット６は、エンドアタッチメントの一例である。バケット６は、例えば、掘削作業等に用いられる。また、アーム５の先端には、作業内容等に応じて、バケット６の代わりに、他のエンドアタッチメントが取り付けられてもよい。他のエンドアタッチメントは、例えば、大型バケット、法面用バケット、浚渫用バケット等の他の種類のバケットであってよい。また、他のエンドアタッチメントは、攪拌機、ブレーカ、グラップル等のバケット以外の種類のエンドアタッチメントであってもよい。

【0018】

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により油圧駆動される。

【0019】

なお、ショベル１００は、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５及びバケット６等の被駆動要素の一部が電気駆動される構成であってもよい。即ち、ショベル１００は、被駆動要素の一部が電動アクチュエータで駆動される、ハイブリッドショベルや電動ショベル等であってもよい。

【0020】

キャビン１０は、オペレータが搭乗する操縦室であり、上部旋回体３の前部左側に搭載される。なお、ショベル１００が遠隔操作される場合や完全自動運転によって動作する場合、キャビン１０は、省略されてもよい。

【0021】

また、ショベル１００は、例えば、通信装置Ｔ１を搭載し、所定の通信回線を通じて、外部装置と相互に通信可能であってよい。

【0022】

ショベル１００は、キャビン１０に搭乗するオペレータの操作に応じて、アクチュエータ（例えば、油圧アクチュエータ）を動作させ、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５及びバケット６等の動作要素（以下、被駆動要素と称する）を駆動する。

【0023】

キャビン１０の操縦席付近には、操作装置２６が設けられている。操作装置２６は、オペレータが各種被駆動要素（下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、バケット６等）の操作を行うために用いられる。換言すれば、操作装置２６は、オペレータがそれぞれの被駆動要素を駆動する油圧アクチュエータ（即ち、左側走行用油圧モータ２ＭＬ、左側走行用油圧モータ２ＭＬ、旋回用油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９等）の操作を行うために用いられる。例えば、これら各種被駆動要素にそれぞれ対応したレバーを有し、このレバーを操作することで各種被駆動要素の操作を行う。

【0024】

上部旋回体３の後部には、エンジン１１が搭載されている。エンジン１１は、原動機であり、油圧駆動系におけるメイン動力源である。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。なお、エンジン１１の搭載位置は、上部旋回体３の後部に限らない。

【0025】

なお、ショベル１００には、エンジン１１に代えて、或いは、加えて、他の原動機が搭載されてもよい。他の原動機は、例えば、後述するメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５を駆動可能な電動機である。

【0026】

キャビン１０には、表示装置Ｄ１と音出力装置Ｄ２とが設けられている。

【0027】

表示装置Ｄ１は、本願発明の表示部の一例となるものである。表示装置Ｄ１は、キャビン１０内の着座したオペレータから視認し易い場所に設けられ、各種情報画像を表示し、視覚的な方法で各種情報を出力する。表示装置Ｄ１は、タッチパネルを有していてもよい。その場合、表示装置Ｄ１は、本願発明の操作部の一例として機能する。表示装置Ｄ１は、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイである。

【0028】

音出力装置Ｄ２は、聴覚的な方法で各種情報を出力する。音出力装置Ｄ２には、例えば、ブザー、アラーム、スピーカ等が含まれる。

【0029】

また、ショベル１００は、コントローラ３０を有する。コントローラ３０の機能については後述する。

【0030】

《ショベルの駆動系の構成》
次に、ショベル１００の駆動系の構成について説明する。

【0031】

図３は、図１及び図２に示したショベル１００の駆動系の構成例を示すブロック図である。図３中、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン及び電気制御系をそれぞれ二重線、太実線、破線及び点線で示している。

【0032】

図３に示すように、ショベル１００の駆動系は、主に、エンジン１１、レギュレータ１３、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、吐出圧センサ２８、操作圧センサ２９、コントローラ３０及びパイロット圧調整装置３１等を含む。

【0033】

エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５の入力軸に連結されている。エンジン１１は、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。

【0034】

メインポンプ１４は、高圧油圧ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給する。本実施形態では、メインポンプ１４は、斜板式可変容量型油圧ポンプである。

【0035】

レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御する。本実施形態では、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の斜板傾転角を調節することによってメインポンプ１４の吐出量を制御する。

【0036】

パイロットポンプ１５は、パイロットラインを介して操作装置２６及びパイロット圧調整装置３１を含む各種油圧制御機器に作動油を供給する。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。

【0037】

コントロールバルブ１７は、ショベルにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。コントロールバルブ１７は、制御弁１７１～１７６を含む。コントロールバルブ１７は、制御弁１７１～１７６を介して、メインポンプ１４が吐出する作動油を１または複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できる。

【0038】

制御弁１７１～１７６は、メインポンプ１４から油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び油圧アクチュエータから作動油タンクに流れる作動油の流量を制御する。油圧アクチュエータは、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、左側走行用油圧モータ２ＭＬ、右側走行用油圧モータ２ＭＲ及び旋回用油圧モータ２Ａを含む。

【0039】

操作装置２６は、本実施形態では、パイロットラインを介して、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する制御弁のパイロットポートに供給する。パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力（パイロット圧）は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６のレバーまたはペダル（図示せず）の操作方向及び操作量に応じた圧力である。

【0040】

吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出する。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。

【0041】

操作圧センサ２９は、操作装置２６を用いたオペレータの操作内容を検出する。本実施形態では、操作圧センサ２９は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６のレバーまたはペダルの操作方向及び操作量を圧力（操作圧）の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作装置２６の操作内容は、操作圧センサ２９以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。

【0042】

パイロット圧調整装置３１は、流量制御弁のパイロットポートに供給されるパイロット圧を調整するように構成されている。本実施形態では、パイロット圧調整装置３１は、コントローラ３０が出力する制御電流に応じ、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を用いてパイロット圧を増減させる減圧弁である。この構成により、パイロット圧調整装置３１は、例えば、オペレータによるバケット操作レバーの操作とは無関係に、コントローラ３０からの制御電流に応じてバケット６を開閉させることができる。また、オペレータによるブーム操作レバーの操作とは無関係に、コントローラ３０からの制御電流に応じてブーム４を上下させることができる。また、オペレータによるブーム操作レバーの操作とは無関係に、コントローラ３０からの制御電流に応じて下部走行体１の前進及び後進を、左クローラ１ＣＬと右クローラ１ＣＲとで独立に制御することができる。また、上部旋回体３の左旋回、右旋回、アーム５の開閉等についても同様である。なお、これらバケット６の開閉、ブーム４の上下、下部走行体１の前進及び後進のための左クローラ１ＣＬと右クローラ１ＣＲの回転、上部旋回体３の左旋回及び右旋回、並びにアーム５の開閉は、電動モータによって制御してもよい。

【0043】

コントローラ３０は、ショベル１００全体を制御する制御部である。

【0044】

コントローラ３０は、回転速度検出部３０１と、硬さ検出部３０２と、条件取得部３０３と、制限部３０４と、空中ターン検出部３０５と、ルート設定部３０６とを有する。

【0045】

回転速度検出部３０１は、左右一対となる左クローラ１ＣＬ及び右クローラ１ＣＲを回転させるための左側走行用油圧モータ２ＭＬ及び右側走行用油圧モータ２ＭＲの回転速度を検出する。下部走行体１は、左右一対となる左クローラ１ＣＬ及び右クローラ１ＣＲの回転速度を互いに異ならせることでカーブ走行を行う。回転速度検出部３０１は、左側走行用油圧モータ２ＭＬ及び右側走行用油圧モータ２ＭＲそれぞれの回転速度を検出する。

【0046】

硬さ検出部３０２は、ショベル１００が走行する地面の硬さを検出する。

【0047】

条件取得部３０３は、下部走行体１のカーブ走行の際の軌道の曲率半径を制限するための閾値半径を特定可能な情報を取得する。

【0048】

制限部３０４は、条件取得部３０３が取得した情報に基づいて、下部走行体１のカーブ走行の際の軌道の曲率半径を制限するための制御電流をパイロット圧調整装置３１に対して出力する。

【0049】

ルート設定部３０６は、下部走行体１のカーブ走行の際の曲率半径が、条件取得部３０３が取得した情報によって特定される閾値半径以上となるように、下部走行体１の走行ルートを設定する。

【0050】

空中ターン検出部３０５は、下部走行体１の一部を地面から浮かせてショベル１００の走行方向を変更する空中ターンを検出する。空中ターンにおいては、具体的には、ジャッキアップによって下部走行体１の一部を地面から浮かせてショベル１００の走行方向を変更することになる。

【0051】

《ショベルのカーブ走行》
図４は、ショベル１００のカーブ走行の一例を説明するための図である。

【0052】

例えば図４に示すように、ショベル１００がスタート地点Ｓから出発し、中間地点Ｍを通過してゴール地点Ｇに向かうとする。また、スタート地点Ｓから中間地点Ｍまでの直線ルートと、中間地点Ｍからゴール地点Ｇまでの直線ルートとが互いに直交しているものとする。

【0053】

その場合、ショベル１００は、スタート地点Ｓから中間地点Ｍまでまっすぐ走行し、中間地点Ｍにてゴール地点Ｇに向かって方向変換してゴール地点Ｇに向かうルートＲ１を走行する。すると、ショベル１００は、中間地点Ｍにて、その場で旋回するいわゆるスピンターンによって方向変換する場合がある。

【0054】

図５は、ショベル１００がスピンターンする場合の左クローラ１ＣＬ及び右クローラ１ＣＲの動きを説明するための図である。

【0055】

上述したように、ショベル１００は、操作装置２６のレバーまたはペダルの操作方向及び操作量に応じた圧力が制御弁１７１～１７６のパイロットポートに供給される。そして、制御弁１７１～１７６によって、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、並びに、左側走行用油圧モータ２ＭＬ及び右側走行用油圧モータ２ＭＲを含む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が制御される。これにより、左クローラ１ＣＬ及び右クローラ１ＣＲを含むアタッチメントＡＴが動作する。

【0056】

そこで、図５に示すように、右クローラ１ＣＲの回転方向がＡとなり、左クローラ１ＣＬの回転方向がＡとは反対方向となるＢとなるように操作装置２６のレバーまたはペダルを操作することで、ショベル１００をスピンターンさせることができる。

【0057】

しかしながらその場合、特に右クローラ１ＣＲ及び左クローラ１ＣＬの側面にて地面との間に大きな摩擦力が生じ、地面が削れてしまう。これは、ショベル１００がスピンターンする場合に限らず、ショベル１００のカーブ走行時の軌道の曲率半径が小さい場合に生じやすい。軌道の曲率半径を小さくするには、左クローラ１ＣＬの回転速度と右クローラ１ＣＲの回転速度との比率を大きくすることになる。例えば、左クローラ１ＣＬの回転速度と右クローラ１ＣＲの回転速度との比率が、１００：８０の場合よりも、１００：７０の場合の方が、軌道の曲率半径が小さくなる。一方、ショベル１００のスピンターンは、上述したように、左クローラ１ＣＬ及び右クローラ１ＣＲを互いに反対方向に回転させることで行う。すなわち、スピンターンにおける左クローラ１ＣＬの回転速度と右クローラ１ＣＲの回転速度との比率は、１００：－１００と大きなものとなる。

【0058】

このように、左クローラ１ＣＬの回転速度と右クローラ１ＣＲの回転速度との比率が大きいほど、地面が削られやすくなる。また、ショベル１００が走行する地面の硬さが柔らかいほど、地面が削られやすくなる。

【0059】

そこで、本実施形態においては、下部走行体１のカーブ走行の際の軌道の曲率半径を制限することで、地面が削られてしまうことを抑制する。

【0060】

《ショベルの動作》
図６は、本実施形態におけるショベル１００の動作の一例を説明するためのフローチャートである。

【0061】

〈制限設定フェーズ〉
ショベル１００にて下部走行体１のカーブ走行の際の軌道の曲率半径を制限する場合は、制限をＯＮ／ＯＦＦするための操作部を操作することで、制限をＯＮ状態とする（ステップＳ６０１）。操作部としては、例えば、表示装置Ｄ１が有するタッチパネルを用いてもよい。その場合、表示装置Ｄ１に、制限をＯＮ／ＯＦＦするためのボタンを表示させ、そのボタンの操作に基づいて、制限のＯＮ／ＯＦＦが制御されることになる。また、操作部として、表示装置Ｄ１とは異なる物理的なスイッチを設けてもよい。

【0062】

制限がＯＮ状態に設定されると、まず、表示装置Ｄ１に、地面の硬さを指定するための画面が表示される（ステップＳ６０２）。

【0063】

図７は、表示装置Ｄ１に表示される硬さ指定画面の一例を示す図である。

【0064】

例えば図７に示すように、表示装置Ｄ１に表示される硬さ指定画面には、地面の硬さを指定するための硬さ指定領域７０１が設けられている。硬さ指定領域７０１は、地面の硬さを５つのレベルで選択可能となっており、ショベル１００を操作するオペレータは、硬さ指定領域７０１に表示された５つのレベルのうち、ショベル１００が走行する地面の硬さに応じたレベルを選択することができる。このレベルの選択は、表示装置Ｄ１が有するタッチパネルにて認識される。

【0065】

このように、地面の硬さを複数のレベルで示し、地面の硬さを示すレベルが表示装置Ｄ１等に入力されることで、条件取得部３０３が、地面の硬さを示す硬さ情報を取得する。これにより、オペレータは簡単な操作で地面の硬さを指定することができる。なお、選択可能なレベルの数は５つに限らない。

【0066】

硬さ指定画面にて指定された地面の硬さは、条件取得部３０３にて地面の硬さを示す硬さ情報として取得され（ステップＳ６０３）、制限部３０４に対して、下部走行体１の軌道の曲率半径を制限するための閾値半径を特定可能な情報として出力される。

【0067】

制限部３０４は、硬さ／半径データベース３０７を参照し、条件取得部３０３から出力された硬さ情報に基づいて、下部走行体１の軌道の曲率半径を制限するための閾値半径を決定する（ステップＳ６０４）。

【0068】

図８は、硬さ／半径データベース３０７の構成の一例を示す図である。

【0069】

図８に示すように、硬さ／半径データベース３０７には、硬さ情報となる地面の硬さのレベルと、下部走行体１の軌道の曲率半径を制限するための閾値半径とが対応づけられている。上述したように、左クローラ１ＣＬの回転速度と右クローラ１ＣＲの回転速度との比率が大きい、すなわち、下部走行体１の軌道の曲率半径が小さいほど、地面が削られやすくなる。また、ショベル１００が走行する地面の硬さが柔らかいほど、地面が削られやすくなる。

【0070】

そのため、硬さ／半径データベース３０７においては、図７に示した硬さ指定画面に表示された地面の硬さが柔らかいほど、下部走行体１の軌道の曲率半径を制限するための閾値半径が大きくなるように設定づけられている。

【0071】

これにより、制限部３０４は、図７に示した硬さ指定画面にて指定された地面の硬さが柔らかいほど、下部走行体１のカーブ走行の際の軌道の曲率半径を制限するための閾値半径が大きくなるように決定する。このような構成とすることで、柔らかい地面において地面が削られることが抑制される。

【0072】

このようにして、ショベル１００の走行時における下部走行体１のカーブ走行の際の軌道の曲率半径を制限するための閾値半径が、ショベル１００が走行する地面の硬さに応じて決定される。

【0073】

なお、地面の硬さは、上述したように図７に示した硬さ指定画面にてオペレータが指定するものに限らず、コントローラ３０の硬さ検出部３０２にて検出することもできる。その場合は、例えば、硬さ検出部３０２において、バケット６を地面に押し付けた際のブームシリンダ７のロッド側油室の作動油の圧力に基づいて地面の硬さを検出してもよい。その場合、硬さ検出部３０２において、バケット６を地面に押し付けた際のブームシリンダ７のロッド側油室の作動油の圧力を用いて所定の演算を行って地面の硬さを検出してもよいし、ブームシリンダ７のロッド側油室の作動油の圧力と地面の硬さとを対応づけたテーブルを参照して地面の硬さを検出してもよい。なお、硬さ検出部３０２においてバケット６を地面に押し付けた際のブームシリンダ７のロッド側油室の作動油の圧力に基づいて地面の硬さを検出する場合は、バケット６の角度も考慮することが好ましい。

【0074】

このように、本実施形態においては、下部走行体１のカーブ走行の際の軌道の曲率半径を制限するための閾値半径と、地面の硬さを示す硬さ情報とが対応づけられた硬さ／半径データベース３０７を有している。そして、条件取得部３０３にて地面の硬さを示す硬さ情報を取得し、制限部３０４が、条件取得部３０３にて取得された硬さ情報に対応する閾値半径を用いて下部走行体１のカーブ走行の際の曲率半径を制限している。これにより、ショベル１００が走行する地面の硬さに応じて、地面が過度に削られない程度の適切な曲率半径で下部走行体１を走行させることができる。例えば、地面がコンクリートで覆われている場合、地面が削られることはほとんどないため、下部走行体１の曲率半径を小さくする必要はない。このように、地面の硬さに応じた必要最小限の曲率半径で下部走行体１を走行させることができる。

【0075】

〈制限実行フェーズ〉
下部走行体１の軌道の曲率半径を制限するための閾値半径が決定され、下部走行体１の軌道の曲率半径を制限された状態でショベル１００を走行させると、回転速度検出部３０１にて、左側走行用油圧モータ２ＭＬ及び右側走行用油圧モータ２ＭＲの回転速度が検出される。ここで、ショベル１００の走行時においてショベル１００をカーブ走行させる場合は、上述したように、オペレータは操作装置２６のレバーまたはペダルを操作し、左側走行用油圧モータ２ＭＬ及び右側走行用油圧モータ２ＭＲを介して左クローラ１ＣＬ及び右クローラ１ＣＲの回転速度を互いに異ならせる。そして、回転速度検出部３０１は、左側走行用油圧モータ２ＭＬ及び右側走行用油圧モータ２ＭＲの回転速度を検出する。

【0076】

上述したように、下部走行体１の軌道の曲率半径は、左クローラ１ＣＬの回転速度と右クローラ１ＣＲの回転速度との比率に応じたものとなる。そのため、回転速度検出部３０１にて、左側走行用油圧モータ２ＭＬ及び右側走行用油圧モータ２ＭＲの回転速度をそれぞれ検出することで、制限部３０４において、それらの回転速度の比率に基づいて下部走行体１の軌道の曲率半径を認識することができる。

【0077】

制限部３０４においては、左クローラ１ＣＬの回転速度と右クローラ１ＣＲの回転速度との比率を監視している。そして、これらの比率による下部走行体１のカーブ走行の際の軌道の曲率半径が、ステップＳ６０４にて決定した閾値半径未満である場合（ステップＳ６０５のＹＥＳ）、制限部３０４は、下部走行体１のカーブ走行の際の軌道の曲率半径を閾値半径とするための制御電流をパイロット圧調整装置３１に対して出力する。この際、制限部３０４は、左クローラ１ＣＬと右クローラ１ＣＲとのうち、カーブ走行のために回転速度が小さくなるクローラの回転速度を制限するための制御電流をパイロット圧調整装置３１に対して出力する。

【0078】

そして、パイロット圧調整装置３１において、制限部３０４から出力された制御電流に基づいて、左側走行用油圧モータ２ＭＬ及び右側走行用油圧モータ２ＭＲの回転速度が制御され、下部走行体１の軌道の曲率半径が閾値半径となるように下部走行体１の軌道の曲率半径が制限される（ステップＳ６０６）。

【0079】

一方、左クローラ１ＣＬの回転速度と右クローラ１ＣＲの回転速度との比率による下部走行体１のカーブ走行の際の軌道の曲率半径が、ステップＳ６０４にて決定した閾値半径以上の場合は（ステップＳ６０５のＮＯ）、制限部３０４は、クローラの回転速度を制限するための制御電流をパイロット圧調整装置３１に対して出力しない。これにより、左クローラ１ＣＬ及び右クローラ１ＣＲは、オペレータの操作装置２６のレバーまたはペダルに対する操作に基づく回転速度で回転し、下部走行体１は、オペレータの操作装置２６のレバーまたはペダルに対する操作に応じた軌道で走行する（ステップＳ６０７）。

【0080】

上記動作がショベル１００の走行が終了するまで行われる（ステップＳ６０８）。

【0081】

図９は、本実施形態のショベル１００のカーブ走行の際の軌道の一例を示す図である。

【0082】

例えば図９に示すように、ショベル１００がスタート地点Ｓから出発し、中間地点Ｍを通過してゴール地点Ｇに向かうとする。また、スタート地点Ｓから中間地点Ｍまでの直線ルートと、中間地点Ｍからゴール地点Ｇまでの直線ルートとが互いに直交しているものとする。

【0083】

その場合、ショベル１００は、スタート地点Ｓから中間地点Ｍまでまっすぐ走行し、中間地点Ｍにてゴール地点Ｇに向かって方向変換してゴール地点Ｇに向かうルートを走行する。ここで、上述した制限部３０４による軌道の制限がなければ、ショベル１００は、中間地点Ｍにてゴール地点Ｇに向かうためにその場で旋回するいわゆるスピンターンによって方向変換するルートＲ１を走行する場合がある。

【0084】

ところが、上述した制限部３０４による軌道の制限によって、下部走行体１のカーブ走行の際の軌道の曲率半径が制限され、ショベル１００は、制限された曲率半径に従ってカーブしたルートＲ２を走行してゴール地点Ｇに向かうことになる。また、制限された曲率半径が大きな場合は、ショベル１００は、ルートＲ２よりも大回りするルートＲ３を走行してゴール地点Ｇに向かうことになる。

【0085】

このように、制限部３０４において、下部走行体１のカーブ走行の際の軌道の曲率半径を制限することで、カーブ走行する際に制限が課されるショベルを提供することができる。その結果、地面が削れられることが抑制され、ショベル１００が走行した後の地面が平坦に維持され、その後、地面を平坦に戻す作業が減り、作業者の負担が低減される。

【0086】

また、制限部３０４が、一対となる左クローラ１ＣＬ及び右クローラ１ＣＲのうちの一方の回転速度に対する他方の回転速度の比率を制限することで曲率半径を制限する構成とすることにより、一対となる左クローラ１ＣＬ及び右クローラ１ＣＲの回転速度の比率が大きいことに起因して地面が削られることを抑制できる。

【0087】

また、制限部３０４が、一対となる左クローラ１ＣＬ及び右クローラ１ＣＲのうち一方の回転速度に比べ、下部走行体１のカーブ走行の際に回転速度が小さくなる他方のクローラの回転速度を制限することで曲率半径を制限している。これにより、下部走行体１のカーブ走行の際の速度を大きく低減させることなく、地面が削られることを抑制できる。

【0088】

また、曲率半径を制限するための閾値半径を特定可能な情報を取得する条件取得部３０３を有し、制限部３０４が、条件取得部３０３にて取得された情報に基づいて曲率半径を制限している。これにより、曲率半径を制限するための閾値半径を特定可能な情報をオペレータの操作等から取得することができる。

【0089】

なお、本実施形態においては、表示装置Ｄ１が有するタッチパネル等を操作して制限をＯＮ状態に設定することで、ショベル１００にて下部走行体１のカーブ走行の際の軌道の曲率半径を制限している。そのため、下部走行体１のカーブ走行の際の軌道の曲率半径を制限したくない場合は、表示装置Ｄ１が有するタッチパネル等を操作して制限をＯＦＦ状態に設定すれば、オペレータの操作に応じて制限なく、ショベル１００を走行させることができる。

【0090】

ここで、下部走行体１のカーブ走行の際の軌道の曲率半径が制限されることで、ショベル１００が走行する軌道がオペレータの操作によるものとは異なる場合、オペレータが戸惑ってしまう場合がある。そこで、下部走行体１のカーブ走行の際の軌道を表示する構成としてもよい。

【0091】

図１０は、表示装置Ｄ１にカーブ走行の際のショベル１００の軌道を表示する例を示す図である。

【0092】

図１０に示すように、表示装置Ｄ１に、ショベル１００の走行が制限されている旨を示す制限情報９０１と、制限による走行ルートを示すルート情報９０２とを表示してもよい。それにより、下部走行体１のカーブ走行の際の軌道の曲率半径が制限されることで、ショベル１００が走行する軌道がオペレータの操作によるものとは異なる場合であっても、オペレータが戸惑うことを回避できる。この場合、制限情報９０１及びルート情報９０２を、図８に示した硬さ／半径データベース３０７にて地面の硬さのレベルと対応づけておき、ステップＳ６０３にて取得された硬さ情報に対応する制限情報９０１及びルート情報９０２を表示させてもよい。

【0093】

本実施形態では、表示装置Ｄ１に、図７に示したような地面の硬さを指定するための画面が表示され、この硬さ指定画面を用いて、ショベル１００が走行する地面の硬さを指定可能としている。そして、その地面の硬さに応じた閾値半径によって、下部走行体１のカーブ走行の際の軌道の曲率半径を制限している。

【0094】

しかしながら、下部走行体１の軌道の曲率半径を制限するため閾値半径自体を指定する構成としてもよい。

【0095】

図１１は、表示装置Ｄ１に表示される閾値半径指定画面の一例を示す図である。

【0096】

例えば図１１に示すように、表示装置Ｄ１に表示される閾値半径指定画面には、下部走行体１のカーブ走行の際の軌道の曲率半径を制限するための閾値半径を指定するための半径指定領域１１０１が設けられている。半径指定領域１１０１は、閾値半径を５つのレベルで選択可能となっており、ショベル１００を操作するオペレータは、半径指定領域１１０１に表示された５つのレベルのうち、ショベル１００がカーブ走行する際の軌道の曲率半径を制限するための閾値半径のレベルを選択することができる。すなわち、オペレータは、ショベル１００がカーブ走行する際にこれ以上小さな曲率半径ではカーブできなくなる半径を選択することができる。このレベルの選択は、表示装置Ｄ１が有するタッチパネルにて認識される。

【0097】

このように、ショベル１００がカーブ走行する際の軌道の曲率半径を制限するための閾値半径を複数のレベルで示し、閾値半径を示すレベルが表示装置Ｄ１等に入力されることで、条件取得部３０３が、閾値半径を特定可能な情報を取得する。これにより、オペレータは簡単な操作で、ショベル１００がカーブ走行する際にこれ以上小さな曲率半径ではカーブできなくなる半径を指定することができる。なお、選択可能なレベルの数は５つに限らない。この場合、硬さ／半径データベース３０７は不要となる。

【0098】

なお、図１１に示した画面を用いた曲率半径の制限は、ショベル１００の走行における曲率半径の支援制御にも利用できる。曲率半径の支援制御を行う場合においても、例えば、ステップＳ６０１にて操作部を操作することで、制限をＯＮ状態とすることになるが、制限をＯＮ状態としない場合、ブザー等の警告を出力してもよい。

【0099】

また、本実施形態では、キャビン１０に設けられた操作装置２６へのオペレータの操作に対して制限をかけている。しかしながら、ショベル１００を遠隔操作する場合の遠隔操作ユニットへの操作に対して制限をかけてもよい。

【0100】

ここで、ショベル１００においては、方向変換をする場合、ジャッキアップによって下部走行体１の一部を地面から浮かせてショベル１００の走行方向を変更する空中ターンが行われることがある。空中ターンは、例えば、バケット６を地面に押さえつけることで左クローラ１ＣＬ及び右クローラ１ＣＲの一部を地面から浮かせ、その状態で旋回機構２によって下部走行体１に対して上部旋回体３を旋回させる。そのため、上述したスピンターンをはじめとした方向変換に比べて削られる地面の範囲は狭くなる。

【0101】

そこで、空中ターン検出部３０５にて空中ターンを検出した場合、制限部３０４が、上述した曲率半径をあえて制限しない構成としてもよい。その場合、空中ターン検出部３０５は、上述した空中ターン時におけるアタッチメントＡＴ及び旋回機構２に対する操作を検出した場合に空中ターンと判断してもよく、また、ショベル１００の姿勢が傾いた状態で旋回機構２に対する操作を検出した場合に空中ターンと判断してもよい。それにより、地面が削られる可能性が低い空中ターン時にて、あえて曲率半径を制限することなくショベル１００を走行させることができる。なお、空中ターン時は、そもそも左クローラ１ＣＬ及び右クローラ１ＣＲが回転しない。そのため、上述した曲率半径を制限した場合も制限しない場合も、地面の削られ方が大きく異なるわけではないが、上記動作によって、あえて曲率半径を制限することなくショベル１００を走行させることができる。

【0102】

（ショベルの動作の他の例）
以下に、ショベル１００を自動走行させる場合の動作の他の例について説明する。

【0103】

図１２は、本実施形態におけるショベル１００の動作の他の例を説明するためのフローチャートである。

【0104】

〈制限設定フェーズ〉
ショベル１００にて下部走行体１のカーブ走行の際の軌道の曲率半径を制限する場合は、制限をＯＮ／ＯＦＦするための操作部を操作することで、制限をＯＮ状態とする（ステップＳ１２０１）。操作部としては、例えば、表示装置Ｄ１が有するタッチパネルを用いてもよい。その場合、表示装置Ｄ１に、制限をＯＮ／ＯＦＦするためのボタンを表示させ、そのボタンの操作に基づいて、制限のＯＮ／ＯＦＦが制御されることになる。また、操作部として、表示装置Ｄ１とは異なる物理的なスイッチを設けてもよい。

【0105】

制限がＯＮ状態に設定されると、まず、表示装置Ｄ１に、ショベル１００のゴール地点を指定するための画面が表示される（ステップＳ１２０２）。ゴール地点を指定する画面では、緯度経度によってゴール地点を指定可能としてもよいし、地図を表示させ、地図上で指定可能としてもよい。

【0106】

指定されたゴール地点を示す情報は、ルート設定部３０６にて取得される（ステップＳ１２０３）。

【0107】

次に、表示装置Ｄ１に、図７に示したような、地面の硬さを指定するための硬さ指定画面が表示される（ステップＳ１２０４）。

【0108】

そして、表示装置Ｄ１に表示された硬さ指定画面にて地面の硬さが選択されると、選択された地面の硬さが、条件取得部３０３にて地面の硬さを示す硬さ情報として取得される（ステップＳ１２０５）。条件取得部３０３にて取得された硬さ情報は、ルート設定部３０６に対して、ショベル１００の走行ルートを設定する際に用いる制限情報として出力される。

【0109】

なお、ステップＳ１２０２，Ｓ１２０３における処理と、ステップＳ１２０４，Ｓ１２０５における処理とは順番を入れ替えて行ってもよい。

【0110】

次に、ルート設定部３０６が、まず、硬さ／半径データベース３０７を参照し、条件取得部３０３から出力された硬さ情報に基づいて、下部走行体１の軌道の曲率半径を制限するための閾値半径を決定する（ステップＳ１２０６）。すなわち、下部走行体１の軌道の曲率半径を制限するための閾値半径は、表示装置Ｄ１に表示された硬さ指定画面にて地面の硬さが選択されることで特定されることになる。

【0111】

次に、ルート設定部３０６が、ショベル１００の現在の位置及び向きと、ステップＳ１２０３にて取得されたゴール地点の情報と、ステップＳ１２０６にて決定した閾値半径とに基づいて、ショベル１００の走行ルートを設定する（ステップＳ１２０７）。なお、ショベル１００の現在の位置は、ショベル１００に搭載されたＧＰＳ等によって特定することができるが、オペレータが地図上で指定してもよい。また、ショベル１００の現在の向きは、方位センサ等を用いて特定することができる。

【0112】

ルート設定部３０６は、例えばまず、ショベル１００の現在の位置及び向きと、ステップＳ１２０３にて取得されたゴール地点の情報とから、ショベル１００の現在の位置からゴール地点までの最短ルートを設定する。

【0113】

次に、ショベル１００の現在の位置及び向きにおいて、ゴール地点まで走行するために下部走行体１がスピンターンを含むカーブ走行を実行する必要がある場合、そのカーブ走行における軌道の曲率半径が、ステップＳ１２０６にて決定した閾値半径未満であるかどうかを判断する。

【0114】

そして、カーブ走行における軌道の曲率半径が、ステップＳ１２０６にて決定した閾値半径未満である場合は、カーブ走行における軌道の曲率半径が、ステップＳ１２０６にて決定した閾値半径以上となるように走行ルートを変更する。

【0115】

〈制限実行フェーズ〉
ショベル１００の走行ルートが設定された後、ショベル１００を自動走行させると、ショベル１００は、現在の位置からゴール地点まで、ステップＳ１２０７にて設定された走行ルートを走行するようになる（ステップＳ１２０８）。

【0116】

上記動作がショベル１００の走行が終了するまで行われる（ステップＳ１２０９）。

【0117】

図１３は、本実施形態のショベル１００のカーブ走行の際の軌道の他の例を示す図である。

【0118】

例えば図１３に示すように、ショベル１００がスタート地点Ｓから出発してゴール地点Ｇに向かうとする。また、ショベル１００は、スタート地点Ｓにおいて、ゴール地点Ｇとは異なる方向を向いている。

【0119】

その場合、上述したルート設定部３０６におけるカーブ走行の際の軌道の曲率半径についての制限がなければ、ショベル１００は、スタート地点Ｓからまず、ゴール地点Ｇに向かうようにスピンターンまたは小さな曲率半径の軌道でカーブ走行し、その後、ゴール地点Ｇまでまっすぐ向かうルートＲ４を走行することになる。

【0120】

ところが、上述したように、ルート設定部３０６において、カーブ走行における軌道の曲率半径が、ステップＳ１２０６にて決定した閾値半径以上となるように走行ルートが設定されている。それにより、ショベル１００は、スタート地点Ｓからゴール地点Ｇまでまっすぐ向かうのではなく、下部走行体１のカーブ走行の際の曲率半径が、ステップＳ１２０６にて決定した閾値半径以上となるルートＲ５を走行してゴール地点Ｇに向かうことになる。また、地面の硬さによって制限された曲率半径が大きな場合は、ショベル１００は、ルートＲ６よりも大回りするルートＲ６を走行してゴール地点Ｇに向かうことになる。その場合、ルート設定部３０６にて設定された走行ルートを下部走行体１が走行するような制御電流がパイロット圧調整装置３１に出力される。そして、パイロット圧調整装置３１が走行制御部の一例となって、左側走行用油圧モータ２ＭＬ及び右側走行用油圧モータ２ＭＲの回転速度を制御し、下部走行体１を走行させることができる。

【0121】

このように、ショベル１００を自動走行させる場合においても、下部走行体１のカーブ走行の際の軌道の曲率半径に制限をかけた走行ルートを設定することができる。

【0122】

なお、本例においては、ショベル１００が走行する地面の硬さに応じて下部走行体１のカーブ走行の際の軌道の曲率半径に制限をかけた走行ルートを設定している。しかしながら、本例においても、図１１を用いて説明したように、下部走行体１のカーブ走行の際の軌道の曲率半径を制限するための閾値半径を指定することで、下部走行体１のカーブ走行の際の軌道の曲率半径に制限をかけた走行ルートを設定してもよい。

【0123】

また、本実施形態では、ルート設定部３０６がショベル１００に設けられている。しかしながら、ルート設定部３０６をショベル１００の外部に設け、ルート設定部３０６にて設定された走行ルートに従ってショベル１００を自動制御する構成としてもよい。その場合、ショベル１００は通信装置Ｔ１を用いて、自動制御のための通信を行ってもよい。

【0124】

以上、ショベルの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態、及び変形例等に限定されない。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、およ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】

【0125】

１ 下部走行体
１Ｃ クローラ
２ＭＬ 左側走行用油圧モータ
２ＭＲ 右側走行用油圧モータ
２Ａ 旋回用油圧モータ
３ 上部旋回体
４ ブーム
５ アーム
６ バケット
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ バケットシリンダ
１０ キャビン
１１ エンジン
１３ レギュレータ
１４ メインポンプ
１５ パイロットポンプ
１７ コントロールバルブ
２６ 操作装置
２８ 吐出圧センサ
２９ 操作圧センサ
３０ コントローラ（制御装置）
３１ パイロット圧調整装置
１００ ショベル
ＡＴ アタッチメント（作業アタッチメント）
Ｄ１ 表示装置
Ｄ２ 音出力装置
Ｔ１ 通信装置（取得装置）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】