JP2021014714A - ショベル - Google Patents

Abstract

【課題】操作者が意図したとおりに上部旋回体の旋回を停止させることができるショベルを提供すること。【解決手段】ショベル１００は、下部走行体１と、下部走行体１に旋回可能に搭載されている上部旋回体３と、上部旋回体３に搭載されているコントローラ３０と、を備えている。コントローラ３０は、旋回減速時に所定の旋回速度パターンにしたがって上部旋回体３を自動旋回制御するように構成されている。コントローラ３０は、例えば、旋回減速時に電磁弁としての可変リリーフ弁５１を制御することにより、所定の旋回速度パターンにしたがって上部旋回体３を自動旋回制御するように構成されていてもよい。【選択図】図１

Description

本開示は、ショベルに関する。

従来、旋回用油圧モータを備えたョベルが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−１７２９６２号公報

上述のショベルでは、操作者は、旋回中の上部旋回体を所望の旋回角度で停止させる際に旋回操作レバーを中立位置に向けて戻す。旋回角度は、旋回開始時の上部旋回体の前後軸を基準とする旋回軸回りの角度である。旋回中の上部旋回体は、上部旋回体の慣性モーメントが大きいほど止まり難い。上部旋回体の慣性モーメントは、アタッチメントの姿勢、水平面に対する上部旋回体の傾きである機体傾斜角度、及び、バケット内に取り込まれている土砂の重量等によって異なる。

上部旋回体の慣性モーメントが大きい場合に、上部旋回体の慣性モーメントが小さいときと同じレバー操作量で旋回操作レバーが中立位置に向けて戻されると、上部旋回体は、操作者の意図に反し、所望の旋回角度を超えて旋回してしまうおそれがある。或いは、上部旋回体の慣性モーメントが小さい場合に、上部旋回体の慣性モーメントが大きいときと同じレバー操作量で旋回操作レバーが中立位置に向けて戻されると、上部旋回体は、操作者の意図に反し、所望の旋回角度に達する前に停止してしまうおそれがある。

このように、操作者は、慣性モーメントの大きさを正確に把握できないため、意図したとおりに上部旋回体の旋回を停止させることが困難な場合がある。

そこで、操作者が意図したとおりに上部旋回体の旋回を停止させることができるショベルを提供することが望ましい。

本発明の実施形態に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載されている上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載されている制御装置と、を備え、前記制御装置は、旋回減速時に所定の旋回速度パターンにしたがって前記上部旋回体を自動旋回制御する。

上述のショベルは、操作者が意図したとおりに上部旋回体の旋回を停止させることができる。

本発明の実施形態に係るショベルの構成例を示す図である。 図１のショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す図である。 旋回制御システムの構成例を示す図である。 旋回操作レバーのレバー操作角度と旋回速度との関係を示す図である。 旋回制御システムの別の構成例を示す図である。 旋回制御システムの更に別の構成例を示す図である。 旋回制御システムの更に別の構成例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付図面では、同一又は対応する部材又は部品には、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る建設機械としての掘削機（ショベル１００）の構成例を示す。ショベル１００は、クローラ式の下部走行体１と、下部走行体１の上に旋回機構２を介してＸ軸回りに旋回可能に搭載されている上部旋回体３と、を有する。

上部旋回体３は、前方中央部にアタッチメントの一例である掘削アタッチメントを備えている。掘削アタッチメントは、ブーム４、アーム５、及びバケット６を含む。ブーム４は、ブームシリンダ７によって駆動され、アーム５は、アームシリンダ８によって駆動され、バケット６は、バケットシリンダ９によって駆動される。ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられ、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられ、バケット６にはバケット角度センサＳ３が取り付けられている。

ブーム角度センサＳ１は、ブーム４の回動角度を検出するように構成されている。本実施形態では、ブーム角度センサＳ１は加速度センサであり、上部旋回体３に対するブーム４の回動角度を検出する。

アーム角度センサＳ２は、アーム５の回動角度を検出するように構成されている。本実施形態では、アーム角度センサＳ２は加速度センサであり、ブーム４に対するアーム５の回動角度を検出する。

バケット角度センサＳ３は、バケット６の回動角度を検出するように構成されている。本実施形態では、バケット角度センサＳ３は加速度センサであり、アーム５に対するバケット６の回動角度を検出する。

ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３の少なくとも１つは、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ、連結ピン回りの回動角度を検出するロータリエンコーダ、ジャイロセンサ、又は、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせ等であってもよい。

上部旋回体３には、機体傾斜センサＳ４及び旋回角速度センサＳ５が取り付けられている。機体傾斜センサＳ４は、機体傾斜角を検出するように構成されている。本実施形態では、機体傾斜センサＳ４は、水平面に対する上部旋回体３の前後軸回りの傾斜角及び左右軸回りの傾斜角を検出する加速度センサである。上部旋回体３の前後軸及び左右軸は、例えば、互いに直交してショベル１００の旋回軸上の一点であるショベル中心点を通る。

旋回角速度センサＳ５は、上部旋回体３の旋回角速度を検出するように構成されている。本実施形態では、旋回角速度センサＳ５は、ジャイロセンサである。但し、旋回角速度センサＳ５は、レゾルバ又はロータリエンコーダ等であってもよい。旋回角速度センサＳ５は、旋回速度を検出するように構成されていてもよい。旋回速度は、旋回角速度から算出されてもよい。

図２は、図１のショベル１００に搭載される油圧システムの構成例を示す。油圧システムは、エンジン又は電動モータ等の駆動源によって駆動される油圧ポンプ１４を有する。油圧ポンプ１４は、１回転当たりの吐出量である押し退け容積を可変とする可変容量型ポンプである。本実施形態では、油圧ポンプ１４は、流量制御弁１７０〜１７６を通るセンターバイパス管路４２を経て作動油タンクまで作動油を循環させる。油圧ポンプ１４は、左油圧ポンプ１４Ｌ及び右油圧ポンプ１４Ｒを含む。センターバイパス管路４２は、左センターバイパス管路４２Ｌ及び右センターバイパス管路４２Ｒを含む。左油圧ポンプ１４Ｌは、流量制御弁１７１、１７３、１７５Ｌ、及び１７６Ｌを通る左センターバイパス管路４２Ｌを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。右油圧ポンプ１４Ｒは、流量制御弁１７０、１７２、１７４、１７５Ｒ、及び１７６Ｒを通る右センターバイパス管路４２Ｒを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。

流量制御弁１７０は、右センターバイパス管路４２Ｒにおける流量制御弁１７２の上流側に設けられ、走行直進弁として機能するスプール弁である。そして、流量制御弁１７０は、左油圧ポンプ１４Ｌが吐出する作動油を左走行用油圧モータ１Ａに供給し且つ右油圧ポンプ１４Ｒが吐出する作動油を右走行用油圧モータ１Ｂに供給する状態と、左油圧ポンプ１４Ｌが吐出する作動油を左走行用油圧モータ１Ａ及び右走行用油圧モータ１Ｂの双方に供給する状態とを切り換えることができるように構成されている。

具体的には、流量制御弁１７０は、走行操作と他の油圧アクチュエータの操作とが同時に行われている場合、右油圧ポンプ１４Ｒが吐出する作動油をバイパス管路ＢＰ１経由で流量制御弁１７１の下流側に供給して左センターバイパス管路４２Ｌに流入させる。また、左油圧ポンプ１４Ｌが吐出する作動油をバイパス管路ＢＰ２経由で流量制御弁１７２の上流側に供給して右センターバイパス管路４２Ｒに流入させる。これにより、左油圧ポンプ１４Ｌが吐出する作動油のみが左走行用油圧モータ２ＭＬ及び右走行用油圧モータ２ＭＲの双方に供給されるため、下部走行体１の直進性が向上する。

一方、流量制御弁１７０は、走行操作のみが行われている場合、右油圧ポンプ１４Ｒが吐出する作動油をそのまま下流側に通過させると共に、左油圧ポンプ１４Ｌが吐出する作動油をバイパス管路ＢＰ１経由で流量制御弁１７１の下流側に供給して左センターバイパス管路４２Ｌに流入させる。これにより、左油圧ポンプ１４Ｌが吐出する作動油が左走行用油圧モータ２ＭＬに供給され、且つ、右油圧ポンプ１４Ｒが吐出する作動油が右走行用油圧モータ２ＭＲに供給されるため、下部走行体１の走破性が向上する。

流量制御弁１７１は、左油圧ポンプ１４Ｌが吐出する作動油を油圧アクチュエータとしての左走行用油圧モータ１Ａに供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。

流量制御弁１７２は、右油圧ポンプ１４Ｒが吐出する作動油を油圧アクチュエータとしての右走行用油圧モータ１Ｂに供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。

流量制御弁１７３は、左油圧ポンプ１４Ｌが吐出する作動油を油圧アクチュエータとしての旋回用油圧モータ２Ａに供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。

流量制御弁１７４は、右油圧ポンプ１４Ｒが吐出する作動油を油圧アクチュエータとしてのバケットシリンダ９へ供給し、また、バケットシリンダ９内の作動油を作動油タンクへ排出するためのスプール弁である。

流量制御弁１７５Ｌは、油圧ポンプ１４が吐出する作動油を油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７へ供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁であり、流量制御弁１７５Ｌ及び流量制御弁１７５Ｒを含む。具体的には、流量制御弁１７５Ｌは、左油圧ポンプ１４Ｌが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給するために作動油の流れを切り替えるように構成されている。流量制御弁１７５Ｒは、右油圧ポンプ１４Ｒが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給し、且つ、ブームシリンダ７内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り替えるように構成されている。本実施形態では、流量制御弁１７５Ｌは、ブーム操作レバーが所定のレバー操作量以上でブーム上げ方向に操作された場合、左油圧ポンプ１４Ｌが吐出する作動油をブームシリンダ７のボトム側油室に供給する。流量制御弁１７５Ｒは、ブーム操作レバーがブーム上げ方向に操作された場合、右油圧ポンプ１４Ｒが吐出する作動油をブームシリンダ７のボトム側油室に供給し、ブーム操作レバーがブーム下げ方向に操作された場合、右油圧ポンプ１４Ｒが吐出する作動油をブームシリンダ７のロッド側油室に供給する。

流量制御弁１７６は、油圧ポンプ１４が吐出する作動油を油圧アクチュエータとしてのアームシリンダ８へ供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁であり、流量制御弁１７６Ｌ及び流量制御弁１７６Ｒを含む。具体的には、流量制御弁１７６Ｌは、左油圧ポンプ１４Ｌが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り替えるように構成されている。流量制御弁１７６Ｒは、右油圧ポンプ１４Ｒが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り替えるように構成されている。本実施形態では、流量制御弁１７６Ｌは、操作装置としてのアーム操作レバーがアーム閉じ方向に操作された場合、左油圧ポンプ１４Ｌが吐出する作動油をアームシリンダ８のボトム側油室に供給し、アーム操作レバーがアーム開き方向に操作された場合、左油圧ポンプ１４Ｌが吐出する作動油をアームシリンダ８のロッド側油室に供給する。流量制御弁１７６Ｒは、アーム操作レバーが所定のレバー操作量以上でアーム閉じ方向に操作された場合、右油圧ポンプ１４Ｒが吐出する作動油をアームシリンダ８のボトム側油室に供給し、アーム操作レバーが所定のレバー操作量以上でアーム開き方向に操作された場合、右油圧ポンプ１４Ｒが吐出する作動油をアームシリンダ８のロッド側油室に供給する。

センターバイパス管路４２は、最も下流にある流量制御弁１７６と作動油タンクとの間に絞り１８を備えている。絞り１８は、油圧ポンプ１４が吐出する作動油の流れを制限することにより、絞り１８の上流で油圧ポンプ１４に関する制御圧（ネガティブコントロール制御のための制御圧）を発生させる。本実施形態では、絞り１８は、左絞り１８Ｌ及び右絞り１８Ｒを含む。左絞り１８Ｌは、左油圧ポンプ１４Ｌが吐出する作動油の流れを制限することにより、左絞り１８Ｌの上流で左油圧ポンプ１４Ｌに関する制御圧を発生させる。右絞り１８Ｒは、右油圧ポンプ１４Ｒが吐出する作動油の流れを制限することにより、右絞り１８Ｒの上流で右油圧ポンプ１４Ｒに関する制御圧を発生させる。

情報取得装置Ｅ１は、ショベル１００に関する情報を取得できるように構成されている。本実施形態では、情報取得装置Ｅ１は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、ブームロッド圧センサ、ブームボトム圧センサ、アームロッド圧センサ、アームボトム圧センサ、バケットロッド圧センサ、バケットボトム圧センサ、ブームシリンダストロークセンサ、アームシリンダストロークセンサ、バケットシリンダストロークセンサ、吐出圧センサ２８、旋回操作圧センサ２９、空間情報取得装置、向き検出装置、情報入力装置、測位装置、及び通信装置等のうちの少なくとも１つを含む。情報取得装置Ｅ１は、例えば、ショベル１００に関する情報として、ブーム角度、アーム角度、バケット角度、機体傾斜角度、旋回角速度、ブームロッド圧、ブームボトム圧、アームロッド圧、アームボトム圧、バケットロッド圧、バケットボトム圧、ブームストローク量、アームストローク量、バケットストローク量、油圧ポンプ１４の吐出圧、操作装置の操作圧、ショベル１００の周囲の三次元空間に関する情報、上部旋回体３の向きと下部走行体１の向きとの相対的な関係に関する情報、コントローラ３０に対して入力された情報、及び、現在位置に関する情報等のうちの少なくとも１つを取得する。また、情報取得装置Ｅ１は、他の建設機械又は飛行体等から情報を入手してもよい。飛行体は、例えば、作業現場に関する情報を取得するマルチコプタ又は飛行船等である。

空間情報取得装置は、ショベル１００の周囲の三次元空間に関する情報を取得するように構成されている。また、空間情報取得装置は、空間情報取得装置又はショベル１００から空間情報取得装置によって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。空間情報取得装置は、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、単眼カメラ、ステレオカメラ、ＬＩＤＡＲ、距離画像センサ、又は赤外線センサ等である。本実施形態では、空間情報取得装置は、キャビン１０の上面前端に取り付けられた前方カメラ、上部旋回体３の上面後端に取り付けられた後方カメラ、上部旋回体３の上面左端に取り付けられた左方カメラ、及び、上部旋回体３の上面右端に取り付けられた右方カメラを含む。

向き検出装置は、上部旋回体３の向きと下部走行体１の向きとの相対的な関係に関する情報を検出するように構成されている。向き検出装置は、例えば、下部走行体１に取り付けられた地磁気センサと上部旋回体３に取り付けられた地磁気センサの組み合わせで構成されていてもよい。或いは、向き検出装置は、下部走行体１に取り付けられたＧＮＳＳ受信機と上部旋回体３に取り付けられたＧＮＳＳ受信機の組み合わせで構成されていてもよい。向き検出装置は、ロータリエンコーダ又はロータリポジションセンサ等であってもよい。旋回電動発電機で上部旋回体３が旋回駆動される構成では、向き検出装置は、レゾルバで構成されていてもよい。向き検出装置は、例えば、下部走行体１と上部旋回体３との間の相対回転を実現する旋回機構２に関連して設けられるセンタージョイントに取り付けられていてもよい。

向き検出装置は、上部旋回体３に取り付けられたカメラで構成されていてもよい。この場合、向き検出装置は、上部旋回体３に取り付けられているカメラが取得した画像（入力画像）に既知の画像処理を施して入力画像に含まれる下部走行体１の画像を検出する。そして、向き検出装置は、既知の画像認識技術を用いて下部走行体１の画像を検出することで、下部走行体１の長手方向を特定する。そして、向き検出装置は、上部旋回体３の前後軸の方向と下部走行体１の長手方向との間に形成される角度を導き出す。上部旋回体３の前後軸の方向は、入力画像から導き出される。カメラの光軸の方向と上部旋回体３の前後軸の方向との関係が既知のためである。クローラは、上面視で上部旋回体３の輪郭から外部に突出しているため、向き検出装置は、クローラの画像を検出することで下部走行体１の長手方向を特定できる。向き検出装置は、コントローラ３０に統合されていてもよい。

情報入力装置は、ショベルの操作者がコントローラ３０に対して情報を入力できるように構成されている。本実施形態では、情報入力装置は、キャビン１０内に設置された表示装置の画像表示部に近接して設置されるスイッチパネルである。但し、情報入力装置は、表示装置の画像表示部の上に配置されるタッチパネルであってもよく、操作レバーの先端に設けられるダイヤル若しくは十字ボタン等であってもよく、キャビン１０内に設置されたマイクロフォン等の音入力装置であってもよい。また、情報入力装置は、通信装置であってもよい。この場合、操作者は、スマートフォン等の通信端末を介してコントローラ３０に情報を入力できる。

測位装置は、現在位置を測定するように構成されている。本実施形態では、測位装置は、上部旋回体３に取り付けられたＧＮＳＳ受信機であり、上部旋回体３の位置を検出し、検出値をコントローラ３０に対して出力する。測位装置は、ＧＮＳＳコンパスであってもよい。この場合、測位装置は、上部旋回体３の位置及び向きを検出できる。

制御圧センサ１９は、絞り１８の上流で発生させた制御圧を検出し、検出した値を電気的な制御圧信号としてコントローラ３０に対して出力する。本実施形態では、制御圧センサ１９は、左絞り１８Ｌの上流で発生させた制御圧を検出する左制御圧センサ１９Ｌと、右絞り１８Ｒの上流で発生させた制御圧を検出する右制御圧センサ１９Ｒと、を含む。

吐出圧センサ２８は、油圧ポンプ１４の吐出圧を検出し、検出した値を電気的な吐出圧信号としてコントローラ３０に対して出力する。本実施形態では、吐出圧センサ２８は、左油圧ポンプ１４Ｌの吐出圧を検出する左吐出圧センサ２８Ｌと、右油圧ポンプ１４Ｒの吐出圧を検出する右吐出圧センサ２８Ｒと、を含む。

コントローラ３０は、油圧システムを制御する制御装置である。コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭ等を備えたコンピュータである。本実施形態では、コントローラ３０は、アーム操作レバー及びブーム操作レバー等の各種の操作装置が操作された場合に発生する操作圧を測定する操作内容検出部としての操作圧センサの出力に基づいて各種の操作装置の操作内容を電気的に検出する。操作内容は、例えばレバー操作の有無、レバー操作方向、及びレバー操作量（レバー操作角度）等である。但し、操作内容検出部は、各種の操作レバーの傾きを検出する傾きセンサ等、操作圧センサ以外のセンサを用いて構成されてもよい。

コントローラ３０は、各種の操作装置の操作内容に応じて後述する可変リリーフ弁５１等を動作させる各種の機能要素に対応するプログラムをＣＰＵに実行させる。

ポンプレギュレータ１３は、油圧ポンプ１４の吐出量を制御するように構成されている。本実施形態では、ポンプレギュレータ１３は、左油圧ポンプ１４Ｌの押し退け容積を制御する左ポンプレギュレータ１３Ｌと、右油圧ポンプ１４Ｒの押し退け容積を制御する右ポンプレギュレータ１３Ｒと、を含む。

図２は、ショベル１００における全ての油圧アクチュエータが利用されていない状態を示している。この状態では、左油圧ポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、左センターバイパス管路４２Ｌを通って左絞り１８Ｌに至り、左絞り１８Ｌの上流で発生する制御圧を増大させる。その結果、左ポンプレギュレータ１３Ｌは、制御圧信号に基づいてコントローラ３０が生成する指令に応じて、左油圧ポンプ１４Ｌの吐出量を低減させる。その結果、左油圧ポンプ１４Ｌが吐出する作動油が左センターバイパス管路４２Ｌを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）が抑制される。同様に、右油圧ポンプ１４Ｒが吐出する作動油は、右センターバイパス管路４２Ｒを通って右絞り１８Ｒに至り、右絞り１８Ｒの上流で発生する制御圧を増大させる。その結果、右ポンプレギュレータ１３Ｒは、制御圧信号に基づいてコントローラ３０が生成する指令に応じて、右油圧ポンプ１４Ｒの吐出量を低減させる。その結果、右油圧ポンプ１４Ｒが吐出する作動油が右センターバイパス管路４２Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）が抑制される。

一方、ショベル１００における何れかの油圧アクチュエータに対応する操作装置が操作された場合、油圧ポンプ１４が吐出する作動油は、その油圧アクチュエータに対応する流量制御弁を介してその油圧アクチュエータに流れ込む。そのため、絞り１８に至る量は減少又は消滅し、絞り１８の上流で発生する制御圧は低下する。その結果、ポンプレギュレータ１３は、油圧ポンプ１４の吐出量を増大させ、その油圧アクチュエータに十分な作動油が供給されるようにし、その油圧アクチュエータの駆動を確かなものとする。

次に、図３を参照し、図１のショベル１００に搭載される油圧システムの一部を構成する旋回制御システム２００の構成例について説明する。図３は、旋回制御システム２００の構成例を示す概略図である。

図３に示されるように、旋回制御システム２００は、主に、旋回用油圧モータ２Ａ、パイロットポンプ１５、旋回操作レバー２６、旋回操作圧センサ２９、コントローラ３０、可変リリーフ弁５１、チェック弁５３、切換弁６０及び情報取得装置Ｅ１を含む。

旋回用油圧モータ２Ａは、メカニカルブレーキ及び減速機を含む旋回機構２を介して上部旋回体３を旋回させる。本実施形態では、旋回用油圧モータ２Ａの出力トルクは、３段階のプラネタリギア機構で構成される減速機によって増幅される。旋回用油圧モータ２Ａの出力軸の回転は、複数枚のブレーキディスクと各ブレーキディスクを挟む複数枚のブレーキプレートとで構成されるメカニカルブレーキによって制動される。

旋回用油圧モータ２Ａは、管路５０を介して、流量制御弁１７３に接続されている。本実施形態では、管路５０は、旋回用油圧モータ２Ａの左ポート２Ｐ１と流量制御弁１７３の左ポート１７３Ｐ１とを繋ぐ左管路５０Ｌと、旋回用油圧モータ２Ａの右ポート２Ｐ２と流量制御弁１７３の右ポート１７３Ｐ２とを繋ぐ右管路５０Ｒと、を含む。

可変リリーフ弁５１は、管路５０内の作動油の圧力を所定の旋回リリーフ圧以下に制限するように構成されている。本実施形態では、可変リリーフ弁５１は、電気的に旋回リリーフ圧を調整可能な電磁比例式のリリーフ弁であり、コントローラ３０からの電流指令に応じて旋回リリーフ圧を変更する。具体的には、可変リリーフ弁５１の旋回リリーフ圧は、コントローラ３０からの制御電流が大きくなるほど高くなり、コントローラ３０からの制御電流が小さくなるほど低くなる。可変リリーフ弁５１は、左管路５０Ｌに関する左可変リリーフ弁５１Ｌと、右管路５０Ｒに関する右可変リリーフ弁５１Ｒと、を含む。

左可変リリーフ弁５１Ｌは、左管路５０Ｌ内の作動油の圧力が旋回リリーフ圧に達した場合に開状態となり、左管路５０Ｌ内の作動油の圧力が旋回リリーフ圧を過度に上回らないように左管路５０Ｌ内の作動油を、管路５５を介して作動油タンクへ流出させる。

右可変リリーフ弁５１Ｒは、右管路５０Ｒ内の作動油の圧力が旋回リリーフ圧に達した場合に開状態となり、右管路５０Ｒ内の作動油の圧力が旋回リリーフ圧を過度に上回らないように右管路５０Ｒ内の作動油を、管路５５を介して作動油タンクへ流出させる。

チェック弁５３は、管路５０内の作動油の圧力が作動油タンクの作動油の圧力（以下、「タンク圧」と称する。）を下回らないようにする弁である。本実施形態では、チェック弁５３は、左チェック弁５３Ｌ及び右チェック弁５３Ｒを含む。

左チェック弁５３Ｌは、左管路５０Ｌ内の作動油が作動油タンクへ流出するのを防止しながら、左管路５０Ｌ内の作動油の圧力がタンク圧未満となった場合に開状態となり、作動油タンク内の作動油を、管路５４を介して左管路５０Ｌ内に流入させる。

右チェック弁５３Ｒは、右管路５０Ｒ内の作動油が作動油タンクへ流出するのを防止しながら、右管路５０Ｒ内の作動油の圧力がタンク圧未満となった場合に開状態となり、作動油タンク内の作動油を、管路５４を介して右管路５０Ｒ内に流入させる。

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を含む各種油圧制御機器に作動油を供給す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、エンジン等の駆動源によって駆動される固定容量型油圧ポンプである。但し、パイロットポンプ１５は、省略されてもよい。この場合、パイロットポンプ１５が担っていた機能は、油圧ポンプ１４によって実現されてもよい。すなわち、油圧ポンプ１４は、流量制御弁１７０〜１７６に作動油を供給する機能とは別に、絞り等により作動油の圧力を低下させた後で操作装置等に作動油を供給する機能を備えていてもよい。

旋回操作レバー２６は、操作者が旋回用油圧モータ２Ａの操作のために用いる操作装置である。図３の例では、旋回操作レバー２６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流量制御弁１７３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、旋回操作レバー２６の操作方向及びレバー操作角度に応じた圧力である。

操作量検出センサとしての旋回操作圧センサ２９は、操作者による旋回操作レバー２６の操作の内容を検出するように構成されている。図３の例では、旋回操作圧センサ２９は、旋回操作レバー２６の操作方向及びレバー操作角度を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。但し、操作者による旋回操作レバー２６の操作の内容は、傾斜角度センサ等、旋回操作圧センサ以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。

切換弁６０は、旋回操作レバー２６を無効にするように構成されている。具体的には、切換弁６０は、パイロットポンプ１５と作動油タンクとを繋ぐ管路を開く開位置と、パイロットポンプ１５と作動油タンクとを繋ぐ管路を閉じる閉位置とを切り換えできるように構成されている。本実施形態では、切換弁６０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電磁弁である。但し、切換弁６０は、電磁弁と油圧制御弁との組み合わせで構成されていてもよい。

切換弁６０が開位置に設定されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油は、作動油タンクに排出される。そのため、旋回操作レバー２６は、左旋回方向又は右旋回方向に傾けられたとしても、パイロット圧を生成しない。その結果、流量制御弁１７３は、操作者による旋回操作レバー２６の操作には応答しない。コントローラ３０は、例えば、上部旋回体３を自動旋回制御する際に切換弁６０を閉位置から開位置に切り換えることで、旋回操作レバー２６を無効にする。

上述のショベルでは、操作者は、旋回中の上部旋回体３を所望の旋回角度で停止させる際に、旋回操作レバー２６を中立位置に向けて戻す。旋回角度は、例えば、旋回開始時の上部旋回体３の前後軸を基準とする旋回軸回りの角度である。旋回中の上部旋回体３は、上部旋回体３の慣性モーメントが大きいほど止まり難い。上部旋回体３の慣性モーメントは、掘削アタッチメントの姿勢、機体傾斜角度、及び、バケット６内に取り込まれている土砂の重量等によって異なる。

上部旋回体３の慣性モーメントが大きい場合に、上部旋回体３の慣性モーメントが小さいときと同じレバー操作量で旋回操作レバー２６が中立位置に向けて戻されると、上部旋回体３は、操作者の意図に反して、所望の旋回角度を超えて旋回してしまうおそれがある。或いは、上部旋回体３の慣性モーメントが小さい場合に、上部旋回体３の慣性モーメントが大きいときと同じレバー操作量で旋回操作レバー２６が中立位置に向けて戻されると、上部旋回体３は、操作者の意図に反して、所望の旋回角度に達する前に停止してしまうおそれがある。このように、操作者は、上部旋回体３の慣性モーメントの大きさを正確に把握できないため、意図したとおりに上部旋回体３の旋回を停止させることができない場合がある。

そこで、コントローラ３０は、操作者が意図したとおりに上部旋回体３の旋回を停止させることができるように構成されている。具体的には、コントローラ３０は、所定の旋回速度パターンにしたがって上部旋回体３を自動旋回制御することで、所望の旋回角度に達したところで上部旋回体３の旋回を停止させることができるように構成されている。

ここで、図３及び図４を参照し、コントローラ３０が実行する自動旋回制御について説明する。図４は、旋回操作レバー２６が左旋回方向に傾けられたときの旋回操作レバー２６のレバー操作角度θと上部旋回体３の旋回速度Ｖとの関係を示す。以下の説明は、右旋回中の上部旋回体３の旋回を停止させるときの自動旋回制御に対しても同様に適用される。

時刻ｔ０において、旋回操作レバー２６が左旋回方向に傾けられると、旋回操作レバー２６は、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用して生成したパイロット圧を流量制御弁１７３の左パイロットポートに作用させる。パイロット圧を受けた流量制御弁１７３は、右方に移動し、ＰＣポート及びＣＴポートの流路面積を増加させる。ＰＣポートは、左油圧ポンプ１４Ｌと旋回用油圧モータ２Ａの吸入側ポートとを連通させるポートであり、ＣＴポートは、旋回用油圧モータ２Ａの吐出側ポートと作動油タンクとを連通させるポートである。その結果、左油圧ポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、流量制御弁１７３のＰＣポート及び右管路５０Ｒを通って、旋回用油圧モータ２Ａの右ポート２Ｐ２に流入する。また、旋回用油圧モータ２Ａの左ポート２Ｐ１から流出する作動油は、左管路５０Ｌ及び流量制御弁１７３のＣＴポートを通って作動油タンクに排出される。

右ポート２Ｐ２で作動油を受け入れた旋回用油圧モータ２Ａは、上部旋回体３を左旋回させる方向に回転する。このとき、右管路５０Ｒ内の作動油の圧力は、典型的には、右可変リリーフ弁５１Ｒの旋回リリーフ圧に達するため、右管路５０Ｒ内の作動油の一部は、右可変リリーフ弁５１Ｒ及び管路５５を通って作動油タンクに排出される。

その後、時刻ｔ１において、レバー操作角度θが最大レバー操作角度θｍに達した後も、旋回速度Ｖは、上昇し続ける。そして、時刻ｔ２において、コントローラ３０は、旋回操作圧センサ２９の出力に基づいて旋回操作レバー２６が中立位置に向けて戻されたことを検知すると、上部旋回体３の自動旋回制御を開始する。

具体的には、コントローラ３０は、切換弁６０に制御指令を出力し、切換弁６０を開位置に切り換える。切換弁６０が開位置に切り換えられると、流量制御弁１７３の左パイロットポートに作用していたパイロット圧が低下し、流量制御弁１７３は中立弁位置に戻り、ＰＣポート及びＣＴポートを遮断する。その結果、吐出側ポートである左ポート２Ｐ１に接続された左管路５０Ｌ内における作動油がＣＴポートを通過できないため、左管路５０Ｌ内における作動油の圧力は増加し、旋回用油圧モータ２Ａの回転を制動する制動力を発生させる。

この状態において、コントローラ３０は、左可変リリーフ弁５１Ｌに供給される制御電流を増減させることで、左可変リリーフ弁５１Ｌの旋回リリーフ圧を増減させることができる。すなわち、コントローラ３０は、左可変リリーフ弁５１Ｌを通じた作動油の作動油タンクへの排出が開始されるタイミングを変化させることができる。具体的には、コントローラ３０は、左可変リリーフ弁５１Ｌの旋回リリーフ圧を低下させることで、左管路５０Ｌ内における作動油の圧力を低下させ、ひいては、旋回用油圧モータ２Ａの回転を制動する制動力を低下させることができる。すなわち、コントローラ３０は、旋回速度Ｖの減速度を低下させることができる。また、コントローラ３０は、左可変リリーフ弁５１Ｌの旋回リリーフ圧を増加させることで、左管路５０Ｌ内における作動油の圧力を増加させ、ひいては、旋回用油圧モータ２Ａの回転を制動する制動力を増加させることができる。すなわち、コントローラ３０は、旋回速度Ｖの減速度を増加させることができる。

上述の構成を利用し、コントローラ３０は、所定の旋回速度パターンにしたがって上部旋回体３の自動旋回制御を実行できる。具体的には、コントローラ３０は、操作者による旋回操作レバー２６の操作に応答することなく、所定の旋回速度パターンにしたがって上部旋回体３の旋回速度を低下させ、且つ、上部旋回体３の旋回を停止させることができる。

所定の旋回速度パターンは、コントローラ３０によって動的に生成されてもよく、予め登録されている複数の旋回速度パターンからコントローラ３０によって選択されてもよい。

本実施形態では、コントローラ３０は、所望の旋回角度の半分の旋回角度が達成されたときに操作者が旋回操作レバー２６を中立位置に向けて戻すという仮定に基づいて推定旋回角度（推定旋回時間（現時点から上部旋回体３の旋回を停止させる時点までの時間）で実施される旋回動作による旋回角度の推定値）としての目標旋回角度を導き出している。すなわち、コントローラ３０は、実績旋回角度（実績旋回時間（例えば、旋回操作レバー２６の操作が開始された時点（時刻ｔ０）から現時点（旋回操作レバー２６を中立位置に向けて戻す操作が行われた時刻ｔ２）までの時間）で実施された旋回動作による旋回角度の実績値）と推定旋回角度とが同じになることを操作者が意図しているという仮定に基づいて目標旋回角度を導き出している。その上で、コントローラ３０は、実績旋回時間と推定旋回時間とが同じになることを操作者が意図しているという仮定に基づき、旋回速度パターンを決定している。但し、コントローラ３０は、他の仮定に基づいて目標旋回角度を導き出してもよい。

本実施形態では、コントローラ３０は、旋回操作レバー２６を中立位置に向けて戻す操作が行われた時点で、目標旋回角度に基づいて旋回速度パターンを生成するように構成されている。

但し、コントローラ３０は、他の例として、目標旋回位置に基づいて旋回速度パターンを生成するように構成されていてもよい。目標旋回位置は、上部旋回体３の旋回が停止するときのバケット６の推定位置（緯度、経度、及び高度）である。コントローラ３０は、例えば、旋回操作レバー２６の操作が開始された時点におけるバケット６の位置と現在のバケット６の位置とに基づいて目標旋回位置を導き出してもよい。

図４の例では、コントローラ３０は、時刻ｔ２から時刻ｔ３までは減速度αで旋回速度Ｖを減速させ、時刻ｔ３から時刻ｔ７までは減速度βで旋回速度Ｖを減速させるという旋回速度パターンを採用している。この旋回速度パターンにしたがうと、上部旋回体３は、時刻ｔ７において旋回を停止する。なお、旋回速度パターンは、１つの減速度で表されてもよく、３つ以上の減速度で構成されてもよい。複数の減速度の１つはゼロであってもよい。

本実施形態では、コントローラ３０は、旋回速度パターンにしたがって旋回速度Ｖを変化させるために、上部旋回体３の慣性モーメントに基づいて左可変リリーフ弁５１Ｌの旋回リリーフ圧を決定するように構成されている。典型的には、コントローラ３０は、上部旋回体３の慣性モーメントが大きいほど、左可変リリーフ弁５１Ｌの旋回リリーフ圧が大きくなるように構成されている。

上部旋回体３の慣性モーメントは、例えば、バケット６の重量と旋回半径と機体傾斜角とにより算出される。機体傾斜角は、例えば、機体傾斜センサＳ４の測定結果に基づいて算出される。旋回半径は、例えば、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３のそれぞれの測定結果により定まる掘削アタッチメントの姿勢に基づいて算出される。バケット６の重量は、例えば、バケット６の自重とバケット６に積み込まれている土砂の重量との和として算出される。バケット６の自重は、例えば、予め登録された値である。バケット６に積み込まれている土砂の重量は、例えば、掘削アタッチメントの姿勢とブームボトム圧とに基づいて算出される。

コントローラ３０は、旋回角速度センサＳ５の出力に基づいて算出される旋回速度Ｖが旋回速度パターンから上方に逸脱している場合には左可変リリーフ弁５１Ｌの旋回リリーフ圧を高くし、且つ、旋回速度Ｖが旋回速度パターンから下方に逸脱している場合には左可変リリーフ弁５１Ｌの旋回リリーフ圧を低くするように構成されていてもよい。すなわち、コントローラ３０は、旋回速度Ｖをフィードバックして旋回リリーフ圧を制御してもよい。

図４の例では、操作者は、時刻ｔ２以降、レバー操作角度θを段階的に低下させ、時刻ｔ４においてレバー操作角度θをゼロにしている。すなわち、操作者は、時刻ｔ４において旋回操作レバー２６を中立位置に戻している。しかしながら、時刻ｔ２において切換弁６０が開位置に切り換えられているため、流量制御弁１７３は、操作者による旋回操作レバー２６の操作には応答しない。そのため、旋回速度Ｖは、コントローラ３０によって制御され、レバー操作角度θの変化による影響を受けることはない。

但し、旋回速度Ｖが所定の旋回速度Ｖｔを下回った場合には、コントローラ３０は、切換弁６０に制御指令を出力し、切換弁６０を閉位置に切り換えるように構成されていてもよい。操作者の手動操作による旋回角度の微修正を許容するためである。そのため、旋回速度Ｖが所定の旋回速度Ｖｔを下回っている状態で、旋回操作レバー２６が操作されると、流量制御弁１７３は、操作者による旋回操作レバー２６の操作に応答する。

図４の例では、時刻ｔ６において、旋回操作レバー２６が左旋回方向に僅かに傾けられたため、旋回速度Ｖは、減速度βでの減速を中止し、レバー操作角度θに応じて、より緩やかに減速する。

その後、操作者は、時刻ｔ８において、旋回操作レバー２６を中立位置に向けて戻す操作を開始し、時刻ｔ９において、旋回操作レバー２６を中立位置に戻す操作を完了している。しかしながら、旋回速度Ｖが既に旋回速度Ｖｔを下回っているため、コントローラ３０は、上部旋回体３の自動旋回制御を実行しない。そのため、流量制御弁１７３は、操作者による旋回操作レバー２６の操作に応じて変位する。その結果、旋回速度Ｖは、レバー操作角度θに応じて減速し、時刻ｔ１０においてゼロに至る。

コントローラ３０は、操作者の操作傾向を学習するように構成されていてもよい。例えば、コントローラ３０は、時刻ｔ６〜時刻ｔ９におけるような操作者による旋回操作レバー２６の操作を検知した場合、この操作者が上部旋回体３の旋回を緩やかに停止させる傾向を有していると判定してもよい。そして、コントローラ３０は、次回以降の旋回速度パターンの生成に判定結果（学習結果）を反映させてもよい。或いは、同様の判定結果が所定の回数だけ得られた場合に、その判定結果を次回以降の旋回速度パターンの生成に反映させるように構成されていてもよい。

コントローラ３０は、時刻ｔ２から時刻ｔ５までの自動旋回制御区間において、上部旋回体３を自動旋回制御していることを外部に報知するように構成されていてもよい。例えば、コントローラ３０は、自動旋回制御中であることを表す情報を、キャビン１０内に設置された表示装置に表示させてもよく、キャビン１０内に設置されたスピーカから出力させてもよい。自動旋回制御中であることを操作者に知らせるためである。

なお、自動旋回制御区間は、旋回速度Ｖが旋回速度Ｖｔを下回った後で、操作者による旋回操作レバー２６の操作が行われなかった場合には、時刻ｔ７まで、すなわち、上部旋回体３の旋回が停止するまで継続する。図４（Ｂ）の点線は、旋回速度Ｖが旋回速度Ｖｔを下回った後で、操作者による旋回操作レバー２６の操作が行われなかった場合に、時刻ｔ５以降も減速度βでの減速が継続されたことを表している。

また、コントローラ３０は、旋回速度Ｖが旋回速度Ｖｔを下回ったときに、上部旋回体３を自動旋回制御していることの報知を中止してもよく、或いは、手動操作を受け付ける状態になったことを外部に報知してもよい。

なお、上述の例では、コントローラ３０は、自動旋回制御区間では、切換弁６０を開位置に切り換えることで旋回操作レバー２６を無効にするように構成されている。しかしながら、コントローラ３０は、自動旋回制御区間であっても、旋回操作レバー２６のレバー操作角度が所定の変化率以上で急激に中立位置に戻された場合には、切換弁６０を閉位置に戻すことで、旋回操作レバー２６を有効にするように構成されていてもよい。コントローラ３０は、操作者が上部旋回体３の旋回を急停止させようとしていると推定できるためであり、その操作者の意図にしたがって上部旋回体３の旋回を停止させるためである。

次に、図５を参照し、旋回制御システム２００の別の構成例について説明する。図５は、旋回制御システム２００の別の構成例を示す。

図５の旋回制御システム２００は、旋回リリーフ圧が固定されているリリーフ弁５１Ａを備える点で、旋回リリーフ圧が調整可能なように構成されている可変リリーフ弁５１を備える図３の旋回制御システム２００と異なる。また、図５の旋回制御システム２００は、管路５０内の作動油の圧力を調整可能な制御弁５１Ｂを備える点で図３の旋回制御システム２００と異なる。その他の点では、図５の旋回制御システム２００は、図３の旋回制御システム２００と同じである。そのため、以下では、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳説する。

リリーフ弁５１Ａは、管路５０内の作動油の圧力を所定の旋回リリーフ圧以下に制限するように構成されている。本実施形態では、リリーフ弁５１Ａは、管路５０内の作動油の圧力が所定の旋回リリーフ圧に達したときに開く。リリーフ弁５１Ａは、左管路５０Ｌに関する左リリーフ弁５１ＡＬと、右管路５０Ｒに関する右リリーフ弁５１ＡＲと、を含む。

左リリーフ弁５１ＡＬは、左管路５０Ｌ内の作動油の圧力が旋回リリーフ圧に達した場合に開状態となり、左管路５０Ｌ内の作動油の圧力が旋回リリーフ圧を過度に上回らないように左管路５０Ｌ内の作動油を、管路５５を介して作動油タンクへ流出させる。

右リリーフ弁５１ＡＲは、右管路５０Ｒ内の作動油の圧力が旋回リリーフ圧に達した場合に開状態となり、右管路５０Ｒ内の作動油の圧力が旋回リリーフ圧を過度に上回らないように右管路５０Ｒ内の作動油を、管路５５を介して作動油タンクへ流出させる。

制御弁５１Ｂは、管路５０内の作動油の圧力を調整できるように構成されている。本実施形態では、制御弁５１Ｂ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電磁切換弁である。具体的には、制御弁５１Ｂは、左制御弁５１ＢＬ及び右制御弁５１ＢＲを含む。左制御弁５１ＢＬは、左管路５０Ｌと作動油タンクとを繋ぐ管路を開く開位置と、左管路５０Ｌと作動油タンクとを繋ぐ管路を閉じる閉位置とを切り換えできるように構成されている。右制御弁５１ＢＲは、右管路５０Ｒと作動油タンクとを繋ぐ管路を開く開位置と、右管路５０Ｒと作動油タンクとを繋ぐ管路を閉じる閉位置とを切り換えできるように構成されている。

制御弁５１Ｂは、管路５０と作動油タンクとを繋ぐ管路の流路面積を無段階に調整可能な電磁比例弁であってもよい。また、制御弁５１Ｂは、電磁弁と油圧制御弁との組み合わせで構成されていてもよい。

図５に示す構成では、図３に示す構成の場合と同様に、コントローラ３０は、例えば、上部旋回体３の左旋回中において、旋回操作圧センサ２９の出力に基づいて旋回操作レバー２６が中立位置に向けて戻されたことを検知すると、上部旋回体３の自動旋回制御を開始する。

具体的には、コントローラ３０は、切換弁６０に制御指令を出力し、切換弁６０を開位置に切り換える。切換弁６０が開位置に切り換えられると、流量制御弁１７３の左パイロットポートに作用していたパイロット圧が低下し、流量制御弁１７３は中立弁位置に戻り、ＰＣポート及びＣＴポートを遮断する。その結果、吐出側ポートである左ポート２Ｐ１に接続された左管路５０Ｌ内における作動油がＣＴポートを通過できないため、左管路５０Ｌ内における作動油の圧力は増加し、旋回用油圧モータ２Ａの回転を制動する制動力を発生させる。

この状態において、コントローラ３０は、左制御弁５１ＢＬを開位置に切り換えることで、左管路５０Ｌ内における作動油の圧力を低下させ、ひいては、旋回用油圧モータ２Ａの回転を制動する制動力を低下させることができる。すなわち、コントローラ３０は、旋回速度Ｖの減速度を低下させることができる。また、コントローラ３０は、左制御弁５１ＢＬを閉位置に切り換えることで、左管路５０Ｌ内における作動油の圧力を増加させ、ひいては、旋回用油圧モータ２Ａの回転を制動する制動力を増加させることができる。すなわち、コントローラ３０は、旋回速度Ｖの減速度を増加させることができる。

上述の構成を利用し、コントローラ３０は、所定の旋回速度パターンにしたがって上部旋回体３を自動旋回制御することができる。具体的には、コントローラ３０は、操作者による旋回操作レバー２６の操作に応答することなく、所定の旋回速度パターンにしたがって上部旋回体３の旋回速度Ｖを低下させ、且つ、上部旋回体３の旋回を停止させることができる。

次に、図６を参照し、旋回制御システム２００の更に別の構成例について説明する。図６は、旋回制御システム２００の更に別の構成例を示す。

図６の旋回制御システム２００は、旋回リリーフ圧が固定されているリリーフ弁５１Ａを備える点で、旋回リリーフ圧が調整可能なように構成されている可変リリーフ弁５１を備える図３の旋回制御システム２００と異なる。また、図６の旋回制御システム２００は、流量制御弁１７３のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整可能なパイロット圧調整機構を備える点で図３の旋回制御システム２００と異なる。その他の点では、図６の旋回制御システム２００は、図３の旋回制御システム２００と同じである。そのため、以下では、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳説する。

パイロット圧調整機構は、電磁弁３１、シャトル弁３２、及び電磁弁３３で構成されている。

電磁弁３１は、上部旋回体３を自動旋回制御する際、すなわち、旋回用油圧モータ２Ａを自動制御する際に利用される。電磁弁３１は、パイロットポンプ１５とシャトル弁３２とを接続する管路Ｃ１に配置され、管路Ｃ１内の作動油の圧力を調整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、操作者による旋回操作レバー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及びシャトル弁３２を介し、流量制御弁１７３のパイロットポートに供給できる。

シャトル弁３２は、２つの入口ポートと１つの出口ポートを有する。２つの入口ポートのうちの一方は電磁弁３３を介して旋回操作レバー２６に接続され、他方は電磁弁３１を介してパイロットポンプ１５に接続されている。出口ポートは、流量制御弁１７３のパイロットポートに接続されている。そのため、シャトル弁３２は、電磁弁３１が生成するパイロット圧と電磁弁３３が生成するパイロット圧のうちの高い方を、流量制御弁１７３のパイロットポートに作用させることができる。

電磁弁３３は、電磁弁３１と同様に、旋回用油圧モータ２Ａを自動制御する際に利用される。電磁弁３３は、旋回操作レバー２６とシャトル弁３２とを接続する管路Ｃ２に配置され、管路Ｃ２内の作動油の圧力を調整できるように構成されている。本実施形態では、電磁弁３３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、操作者による旋回操作レバー２６の操作とは無関係に、旋回操作レバー２６が吐出する作動油の圧力を減圧した上で、シャトル弁３２を介し、流量制御弁１７３のパイロットポートにその減圧された圧力を作用させることができる。なお、電磁弁３３は、省略されてもよい。

具体的には、電磁弁３１は、左電磁弁３１Ｌ及び右電磁弁３１Ｒを含み、シャトル弁３２は、左シャトル弁３２Ｌ及び右シャトル弁３２Ｒを含み、電磁弁３３は、左電磁弁３３Ｌ及び右電磁弁３３Ｒを含む。また、管路Ｃ１は、左管路Ｃ１Ｌ及び右管路Ｃ１Ｒを含み、管路Ｃ２は、左管路Ｃ２Ｌ及び右管路Ｃ２Ｒを含む。

左電磁弁３１Ｌは、パイロットポンプ１５と左シャトル弁３２Ｌとを接続する左管路Ｃ１Ｌに配置され、左管路Ｃ１Ｌ内の作動油の圧力を調整できるように構成されている。左電磁弁３３Ｌは、旋回操作レバー２６と左シャトル弁３２Ｌとを接続する左管路Ｃ２Ｌに配置され、左管路Ｃ２Ｌ内の作動油の圧力を調整できるように構成されている。そのため、左シャトル弁３２Ｌは、左電磁弁３１Ｌが生成するパイロット圧と左電磁弁３３Ｌが生成するパイロット圧のうちの高い方を、流量制御弁１７３の左パイロットポートに作用させることができる。

図６に示す構成では、図３に示す構成の場合と同様に、コントローラ３０は、例えば、上部旋回体３の左旋回中において、旋回操作圧センサ２９の出力に基づいて旋回操作レバー２６が中立位置に向けて戻されたことを検知すると、上部旋回体３の自動旋回制御を開始する。

具体的には、コントローラ３０は、左電磁弁３３Ｌに制御指令を出力し、左管路Ｃ２Ｌ内の作動油の圧力を低下させ、流量制御弁１７３の左パイロットポートに作用していたパイロット圧を低下させる。そのため、流量制御弁１７３は中立弁位置に戻り、ＰＣポート及びＣＴポートを遮断する。その結果、吐出側ポートである左ポート２Ｐ１に接続された左管路５０Ｌ内における作動油がＣＴポートを通過できないため、左管路５０Ｌ内における作動油の圧力は増加し、旋回用油圧モータ２Ａの回転を制動する制動力を発生させる。

この状態において、コントローラ３０は、左電磁弁３１Ｌに制御指令を出力し、左管路Ｃ１Ｌ内の作動油の圧力を増加させることで、流量制御弁１７３を右方に移動させ、ＣＴポートの流路面積を増加させることができる。その結果、コントローラ３０は、左管路５０Ｌ内の作動油の圧力を低下させ、ひいては、旋回用油圧モータ２Ａの回転を制動する制動力を低下させることができる。すなわち、コントローラ３０は、旋回速度Ｖの減速度を低下させることができる。また、コントローラ３０は、左電磁弁３１Ｌに制御指令を出力し、左管路Ｃ１Ｌ内の作動油の圧力を低下させることで、流量制御弁１７３を中立位置に向けて移動させ、ＣＴポートの流路面積を低下させることができる。その結果、コントローラ３０は、左管路５０Ｌ内の作動油の圧力を増加させ、ひいては、旋回用油圧モータ２Ａの回転を制動する制動力を増加させることができる。すなわち、コントローラ３０は、旋回速度Ｖの減速度を増加させることができる。

上述の構成を利用し、コントローラ３０は、所定の旋回速度パターンにしたがって上部旋回体３を自動旋回制御することができる。具体的には、コントローラ３０は、操作者による旋回操作レバー２６の操作に応答することなく、所定の旋回速度パターンにしたがって上部旋回体３の旋回速度Ｖを低下させ、且つ、上部旋回体３の旋回を停止させることができる。

なお、電磁弁３３が省略されている場合、コントローラ３０は、電磁弁３１を利用して左管路５０Ｌ内の作動油の圧力を増減させることで、旋回速度Ｖの減速度を増減させることができる。

次に、図７を参照し、旋回制御システム２００の更に別の構成例について説明する。図７は、旋回制御システム２００の更に別の構成例を示す。

図７の旋回制御システム２００は、電気式パイロット回路を備えた電気式操作システムを備える点で、油圧式パイロット回路を備えた油圧式操作システムを備える図６の旋回制御システム２００と異なる。その他の点では、図７の旋回制御システム２００は、図６の旋回制御システム２００と同じである。そのため、以下では、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳説する。

図７の電気式操作システムは、旋回用油圧モータ２Ａを回転させるための旋回操作システムの一例であり、主に、パイロット圧作動型の流量制御弁１７３と、電気式操作レバーとしての旋回操作レバー２６と、コントローラ３０と、左旋回操作用の左電磁弁３１Ｌと、右旋回操作用の右電磁弁３１Ｒとで構成されている。

手動操作が行われる場合、コントローラ３０は、旋回操作レバー２６の操作信号生成部が出力する操作信号（電気信号）に応じて左旋回操作信号（電気信号）又は右旋回操作信号（電気信号）を生成する。旋回操作レバー２６の操作信号生成部が出力する操作信号は、旋回操作レバー２６の操作量及び操作方向に応じて変化する電気信号である。

具体的には、コントローラ３０は、旋回操作レバー２６が左旋回方向に操作された場合、レバー操作量に応じた左旋回操作信号（電気信号）を左電磁弁３１Ｌに対して出力する。左電磁弁３１Ｌは、左旋回操作信号（電気信号）に応じて動作し、流量制御弁１７３の左パイロットポートに作用する、左旋回操作信号（圧力信号）としてのパイロット圧を制御する。同様に、コントローラ３０は、旋回操作レバー２６が右旋回方向に操作された場合、レバー操作量に応じた右旋回操作信号（電気信号）を右電磁弁３１Ｒに対して出力する。右電磁弁３１Ｒは、右旋回操作信号（電気信号）に応じて動作し、流量制御弁１７３の右パイロットポートに作用する、右旋回操作信号（圧力信号）としてのパイロット圧を制御する。

自動旋回制御を実行する場合、コントローラ３０は、例えば、旋回操作レバー２６の操作信号生成部が出力する操作信号（電気信号）に応じる代わりに、補正操作信号（電気信号）に応じて左旋回操作信号（電気信号）又は右旋回操作信号（電気信号）を生成する。補正操作信号は、コントローラ３０が生成する電気信号であってもよく、コントローラ３０以外の制御装置等が生成する電気信号であってもよい。

図７に示す構成では、図６に示す構成の場合と同様に、コントローラ３０は、例えば、上部旋回体３の左旋回中において、操作信号生成部の出力に基づいて旋回操作レバー２６が中立位置に向けて戻されたことを検知すると、上部旋回体３の自動旋回制御を開始する。

具体的には、コントローラ３０は、左電磁弁３１Ｌに制御指令を出力し、左管路Ｃ１Ｌ内の作動油の圧力を低下させ、流量制御弁１７３の左パイロットポートに作用していたパイロット圧を低下させる。そのため、流量制御弁１７３は中立弁位置に戻り、ＰＣポート及びＣＴポートを遮断する。その結果、吐出側ポートである左ポート２Ｐ１に接続された左管路５０Ｌ内における作動油がＣＴポートを通過できないため、左管路５０Ｌ内における作動油の圧力は増加し、旋回用油圧モータ２Ａの回転を制動する制動力を発生させる。

この状態において、コントローラ３０は、左電磁弁３１Ｌに別の制御指令を出力し、左管路Ｃ１Ｌ内の作動油の圧力を増加させることで、流量制御弁１７３を右方に移動させ、ＣＴポートの流路面積を増加させることができる。その結果、コントローラ３０は、左管路５０Ｌ内の作動油の圧力を低下させ、ひいては、旋回用油圧モータ２Ａの回転を制動する制動力を低下させることができる。すなわち、コントローラ３０は、旋回速度Ｖの減速度を低下させることができる。また、コントローラ３０は、左電磁弁３１Ｌに制御指令を出力し、左管路Ｃ１Ｌ内の作動油の圧力を低下させることで、流量制御弁１７３を中立位置に向けて移動させ、ＣＴポートの流路面積を低下させることができる。その結果、コントローラ３０は、左管路５０Ｌ内の作動油の圧力を増加させ、ひいては、旋回用油圧モータ２Ａの回転を制動する制動力を増加させることができる。すなわち、コントローラ３０は、旋回速度Ｖの減速度を増加させることができる。

上述の構成を利用し、コントローラ３０は、所定の旋回速度パターンにしたがって上部旋回体３を自動旋回制御することができる。具体的には、コントローラ３０は、操作者による旋回操作レバー２６の操作に応答することなく、所定の旋回速度パターンにしたがって上部旋回体３の旋回速度Ｖを低下させ、且つ、上部旋回体３の旋回を停止させることができる。

なお、流量制御弁１７３は電磁スプール弁で構成されていてもよい。この場合、電磁スプール弁は、電気式操作レバーとしての旋回操作レバー２６のレバー操作量に対応するコントローラ３０からの電気信号に応じて動作する。

以上の構成により、図３、図５、図６、及び図７のそれぞれに示す旋回制御システム２００を動作させるコントローラ３０は、操作者による旋回操作レバー２６を中立位置に向けて戻す操作が行われたことを契機として、上部旋回体３の自動旋回制御を開始させることができる。そして、コントローラ３０は、目標旋回角度が達成される旋回角度位置で上部旋回体３の旋回を自動的に且つ滑らかに停止させることができる。

その結果、コントローラ３０は、操作者の意図に反して上部旋回体３が所望の旋回角度を超えて旋回し続けてしまった場合、或いは、操作者の意図に反して上部旋回体３が所望の旋回角度に達する前に上部旋回体３の旋回が停止してしまった場合に行われる修正動作に要する無駄な時間の発生を抑制或いは防止できる。修正動作は、上部旋回体３の旋回角度を修正するための上部旋回体３の動作である。したがって、コントローラ３０は、例えば、操作者の意図に反して上部旋回体３が所望の旋回角度を超えて旋回し続けてしまうおそれがあるときに行われる修正動作である急停止動作によって、バケット６内に取り込まれている土砂がバケット６からこぼれ落ちてしまうのを抑制或いは防止できる。また、コントローラ３０は、操作者の疲労の原因となり得る急停止動作に伴う衝撃の発生を抑制或いは防止でき、操作者の疲労による操作者の集中力の低下を抑制或いは防止できる。このようにして、コントローラ３０は、旋回操作に関する操作者の負担を軽減できる。

操作者は、所望の旋回角度の半分の旋回角度が達成されたときに旋回操作レバー２６を中立位置に向けて戻すだけで、所望の旋回角度が達成される旋回角度位置で上部旋回体３の旋回を停止させることができる。そのため、操作者は、上部旋回体３の慣性モーメントの大きさを気にすることなく、旋回操作を簡便に行うことができる。

上述のように、本発明の実施形態に係るショベル１００は、下部走行体１と、下部走行体１に旋回可能に搭載されている上部旋回体３と、上部旋回体３に搭載されている制御装置としてのコントローラ３０と、を備えている。そして、コントローラ３０は、旋回減速時に所定の旋回速度パターンにしたがって上部旋回体３を自動旋回制御するように構成されている。この構成により、ショベル１００は、操作者が意図したとおりに上部旋回体３の旋回を停止させることができる。

旋回速度パターンは、例えば、操作者の操作傾向の学習結果に基づいて生成されてもよい。この場合、ショベル１００は、旋回停止操作が行われた回数が増えるにつれて、旋回停止操作に関する操作者の意図をより正確に認識できるようになる。その結果、ショベル１００は、上部旋回体３を緩やかに停止させたい、或いは、上部旋回体３を速やかに停止させたいといった操作者の好みに合わせて上部旋回体３の旋回を自動的に停止させることができるようになる。

コントローラ３０は、例えば、旋回減速時に電磁弁を制御することにより、所定の旋回速度パターンにしたがって上部旋回体３を自動旋回制御するように構成されていてもよい。この構成により、コントローラ３０は、簡易に且つ正確に、所定の旋回速度パターンにしたがって上部旋回体３の旋回速度Ｖを制御できる。なお、図３に示す例では、コントローラ３０は、電磁弁としての可変リリーフ弁５１の旋回リリーフ圧を制御することにより、所定の旋回速度パターンにしたがって上部旋回体３の旋回速度Ｖを制御するように構成されている。図５に示す例では、コントローラ３０は、電磁弁としての制御弁５１Ｂの動きを制御することにより、所定の旋回速度パターンにしたがって上部旋回体３の旋回速度Ｖを制御するように構成されている。制御弁５１Ｂは、リリーフ弁５１Ａの旋回リリーフ圧よりも低いリリーフ圧が設定される可変リリーフ弁であってもよい。図６に示す例では、コントローラ３０は、電磁弁としての電磁弁３１及び電磁弁３３のそれぞれの動きを制御することにより、所定の旋回速度パターンにしたがって上部旋回体３の旋回速度Ｖを制御するように構成されている。図７に示す例では、コントローラ３０は、電磁弁としての電磁弁３１の動きを制御することにより、所定の旋回速度パターンにしたがって上部旋回体３の旋回速度Ｖを制御するように構成されている。

コントローラ３０は、例えば、上部旋回体３の慣性モーメントに基づいて電磁弁を制御するように構成されていてもよい。この構成により、コントローラ３０は、より正確に所定の旋回速度パターンにしたがうように上部旋回体３の旋回速度Ｖを制御できる。

コントローラ３０は、例えば、上部旋回体３を自動旋回制御していることを報知するように構成されてもよい。この構成により、コントローラ３０は、自動旋回制御を実行しているときに、自動旋回制御中であることを操作者に伝えることができる。そのため、操作者は、自身による旋回操作レバー２６の操作とは無関係に上部旋回体３が自動旋回制御されていることを認識できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳説した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に制限されることはない。上述した実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形又は置換等が適用され得る。また、別々に説明された特徴は、技術的な矛盾が生じない限り、組み合わせが可能である。

１・・・下部走行体 １Ａ・・・左走行用油圧モータ １Ｂ・・・右走行用油圧モータ ２・・・旋回機構 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 １３・・・ポンプレギュレータ １４・・・油圧ポンプ １５・・・パイロットポンプ １８・・・絞り １９・・・制御圧センサ ２６・・・旋回操作レバー ２８・・・吐出圧センサ ２９・・・旋回操作圧センサ ３０・・・コントローラ ３１・・・電磁弁 ３２・・・シャトル弁 ３３・・・電磁弁 ４２・・・センターバイパス管路 ５０・・・管路 ５１・・・可変リリーフ弁 ５１Ａ・・・リリーフ弁 ５１Ｂ・・・制御弁 ５３・・・チェック弁 ５４、５５・・・管路 ６０・・・切換弁 １００・・・ショベル １７０〜１７６・・・流量制御弁 ２００・・・旋回制御システム ＢＰ１、ＢＰ２・・・バイパス管路 Ｃ１、Ｃ２・・・管路 Ｅ１・・・情報取得装置 Ｓ１・・・ブーム角度センサ Ｓ２・・・アーム角度センサ Ｓ３・・・バケット角度センサ Ｓ４・・・機体傾斜センサ Ｓ５・・・旋回角速度センサ

Claims (5)

1. 下部走行体と、
   前記下部走行体に旋回可能に搭載されている上部旋回体と、
   前記上部旋回体に搭載されている制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、旋回減速時に所定の旋回速度パターンにしたがって前記上部旋回体を自動旋回制御する、
   ショベル。
2. 前記旋回速度パターンは、操作者の操作傾向の学習結果に基づいて生成される、
   請求項１に記載のショベル。
3. 電磁弁を備え、
   前記制御装置は、旋回減速時に前記電磁弁を制御することにより、前記旋回速度パターンにしたがって前記上部旋回体を自動旋回制御する、
   請求項１又は２に記載のショベル。
4. 前記制御装置は、前記上部旋回体の慣性モーメントに基づいて前記電磁弁を制御する、
   請求項３に記載のショベル。
5. 前記制御装置は、前記上部旋回体を自動旋回制御していることを報知する、
   請求項１乃至４の何れかに記載のショベル。

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