JP2023151600A - ショベル及びショベルの制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】より正確に旋回角度を検出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に搭載された上部旋回体３と、上部旋回体３に搭載された撮像装置Ｓ６と、上部旋回体３の旋回角度を検出する測位装置Ｐ１（ＧＮＳＳコンパス）と、上部旋回体３に搭載されたコントローラ３０と、を備えている。コントローラ３０は、撮像装置Ｓ６が取得する画像に基づいて算出する旋回角度を用い、測位装置Ｐ１（ＧＮＳＳコンパス）が検出する旋回角度を補正するように構成されている。【選択図】図１

Description

本開示は、ショベル及びショベルの制御システムに関する。

従来、ＧＮＳＳコンパス又は旋回角速度センサの出力に基づいて旋回角度を検出するショベルが知られている（特許文献１参照）。

国際公開第２０１９／１１２０５９号

しかしながら、旋回角度の検出にＧＮＳＳコンパスが用いられる構成では、ＧＮＳＳ信号の受信周期よりも短い期間における旋回角度の変化を検出できない場合がある。また、旋回角度の算出に旋回角速度センサが用いられる構成では、旋回機構における機械的なガタ（遊び）のために旋回角度の変化を検出できない場合がある。

そこで、より正確に旋回角度を検出できるショベルを提供することが望ましい。

本開示の実施形態に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に搭載された上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載された撮像装置と、前記上部旋回体の旋回角度を検出する旋回角度検出装置と、前記上部旋回体に搭載された制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記撮像装置が取得する画像に基づいて算出する旋回角度を用い、前記旋回角度検出装置が検出する旋回角度を補正するように構成されている。

上述のショベルは、より正確に旋回角度を検出できる。

本開示の実施形態に係るショベルの側面図である。 図１のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。 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概略図である。 アームシリンダの操作に関する油圧システムの一部の図である。 旋回角度の時間的推移の一例を示すグラフである。 補正処理の一例の流れを示すフローチャートである。 図１のショベルの上面図である。 センタージョイントの断面図である。 センタージョイントの上面図である。 旋回角度の時間的推移の別の例を示すグラフである。 補正処理の別の一例の流れを示すフローチャートである。

図１は本開示の実施形態に係る掘削機としてのショベル１００の側面図である。ショベル１００の下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載されている。上部旋回体３にはブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられている。

ブーム４、アーム５、及びバケット６は、アタッチメントの一例としての掘削アタッチメントを構成している。そして、ブーム４はブームシリンダ７で駆動され、アーム５はアームシリンダ８で駆動され、バケット６はバケットシリンダ９で駆動される。また、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。図示例では、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（以下、「ブーム角度」とする。）を検出できる。ブーム角度は、例えば、ブーム４を最も下げたときに最小角度となり、ブーム４を上げるにつれて大きくなる。

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。図示例では、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（以下、「アーム角度」とする。）を検出できる。アーム角度は、例えば、アーム５を最も閉じたときに最小角度となり、アーム５を開くにつれて大きくなる。

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。図示例では、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（以下、「バケット角度」とする。）を検出できる。バケット角度は、例えば、バケット６を最も閉じたときに最小角度となり、バケット６を開くにつれて大きくなる。

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はそれぞれ、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には運転室であるキャビン１０が設けられ且つエンジン１１等の動力源が搭載されている。また、上部旋回体３には、コントローラ３０、表示装置４０、入力装置４２、音声出力装置４３、記憶装置４７、機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、撮像装置Ｓ６、通信装置ＴＤ、及び測位装置Ｐ１等が取り付けられている。

コントローラ３０は、処理回路の一例であり、ショベル１００の駆動制御を行う主制御部として機能するように構成されている。図示例では、コントローラ３０は、ＣＰＵ、揮発性記憶装置、及び不揮発性記憶装置等を含むコンピュータで構成されている。コントローラ３０の各種機能は、例えば、不揮発性記憶装置に格納されたプログラムをＣＰＵが実行することで実現される。各種機能は、操作者によるショベル１００の手動操作を案内するマシンガイダンス機能、及び、操作者によるショベル１００の手動操作を自動的に支援する若しくはショベル１００を自動的に動作させるマシンコントロール機能の少なくとも一つを含む。図示例では、コントローラ３０に含まれるマシンガイダンス装置５０は、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能を実行できるように構成されている。

表示装置４０は、各種情報を表示するように構成されている。表示装置４０は、ＣＡＮ等の通信ネットワークを介してコントローラ３０に接続されていてもよく、専用線を介してコントローラ３０に接続されていてもよい。

入力装置４２は、操作者が各種情報をコントローラ３０に入力できるように構成されている。図示例では、入力装置４２は、キャビン１０内に設置されたタッチパネル、ノブスイッチ、及びメンブレンスイッチ等を含む。

音声出力装置４３は、音声を出力するように構成されている。音声出力装置４３は、例えば、コントローラ３０に接続される車載スピーカであってもよく、ブザー等の警報器であってもよい。図示例では、音声出力装置４３は、コントローラ３０からの音声出力指令に応じて各種情報を音声出力するように構成されている。

記憶装置４７は、各種情報を記憶するように構成されている。記憶装置４７は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性記憶装置である。記憶装置４７は、ショベル１００の動作中に各種機器が出力する情報を記憶してもよく、ショベル１００の動作が開始される前に各種機器を介して取得する情報を記憶してもよい。記憶装置４７は、通信装置ＴＤ等を介して取得される目標施工面に関する情報を記憶していてもよい。目標施工面は、ショベル１００の操作者が設定したものであってもよく、施工管理者等が設定したものであってもよい。

機体傾斜センサＳ４は仮想水平面に対する上部旋回体３の傾斜を検出するように構成されている。図示例では、機体傾斜センサＳ４は上部旋回体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、ショベル１００の旋回軸ＳＸ上の一点であるショベル中心点で互いに直交する。

旋回角速度センサＳ５は、旋回角度検出装置の一例であり、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。旋回角速度センサＳ５は、上部旋回体３の旋回角度を検出或いは算出するように構成されていてもよく、上部旋回体３の旋回速度を検出或いは算出するように構成されていてもよい。図示例では、旋回角速度センサＳ５は、磁気センサである。旋回角速度センサＳ５は、ジャイロセンサ、レゾルバ、ロータリエンコーダ等であってもよい。

撮像装置Ｓ６は、空間認識装置の一例であり、ショベル１００の周辺の画像を取得するように構成されている。図示例では、撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の後方の空間を撮像する後方撮像装置Ｓ６Ｂ、ショベル１００の前方の空間を撮像する前方撮像装置Ｓ６Ｆ、ショベル１００の左方の空間を撮像する左方撮像装置Ｓ６Ｌ、及び、ショベル１００の右方の空間を撮像する右方撮像装置Ｓ６Ｒを含む。

撮像装置Ｓ６は、例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ等の撮像素子を有する単眼カメラであり、撮影した画像を表示装置４０に出力する。撮像装置Ｓ６は、ステレオカメラ、距離画像カメラ、又はＬＩＤＡＲ等であってもよい。また、撮像装置Ｓ６は、超音波センサ、ミリ波レーダ、又は赤外線センサ等の他の空間認識装置で置き換えられてもよく、他の空間認識装置と撮像装置Ｓ６との組み合わせで置き換えられてもよい。

前方撮像装置Ｓ６Ｆは、例えば、キャビン１０の天井、すなわちキャビン１０の内部に取り付けられている。但し、前方撮像装置Ｓ６Ｆは、キャビン１０の屋根、すなわちキャビン１０の外部に取り付けられていてもよい。左方撮像装置Ｓ６Ｌは上部旋回体３の上面左端に取り付けられ、右方撮像装置Ｓ６Ｒは上部旋回体３の上面右端に取り付けられ、後方撮像装置Ｓ６Ｂは上部旋回体３の上面後端に取り付けられている。

通信装置ＴＤは、ショベル１００の外部にある外部機器との通信を制御できるように構成されている。図示例では、通信装置ＴＤは、衛星通信網、携帯電話通信網、又はインターネット網等を介した外部機器との通信を制御する。外部機器は、例えば、外部施設に設置されたサーバ等の管理装置であってもよく、ショベル１００の周囲の作業者が携帯しているスマートフォン等の支援装置であってもよい。外部機器は、例えば、１又は複数のショベル１００に関する施工情報を管理できるように構成されている。施工情報は、例えば、ショベル１００の稼動時間、燃費、及び作業量等の少なくとも一つに関する情報を含む。作業量は、例えば、掘削した土砂の量、及び、ダンプトラックの荷台に積み込んだ土砂の量等である。ショベル１００は、通信装置ＴＤを介し、所定の時間間隔でショベル１００に関する施工情報を外部機器に送信するように構成されている。

測位装置Ｐ１は、上部旋回体３の位置を計測できるように構成されている。測位装置Ｐ１は、上部旋回体３の向きを測定できるように構成されていてもよい。図示例では、測位装置Ｐ１はＧＮＳＳコンパスであり、上部旋回体３の位置及び向きを検出し、検出値をコントローラ３０に対して出力する。そのため、測位装置Ｐ１は、上部旋回体３の向きを検出する向き検出装置としても、上部旋回体３の旋回角度を検出する旋回角度検出装置としても機能し得る。向き検出装置は、上部旋回体３に取り付けられた方位センサであってもよい。また、測位装置Ｐ１は省略されてもよい。

図２は、ショベル１００の駆動系の構成例を示すブロック図であり、機械的動力系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系をそれぞれ二重線、太実線、破線、及び点線で示している。

ショベル１００の駆動系は、主に、エンジン１１、ポンプレギュレータ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ユニット１７、操作装置２６、吐出圧センサ２８、操作センサ２９、コントローラ３０、及び比例弁３１等を含む。

エンジン１１は、ショベル１００の駆動源である。図示例では、エンジン１１は、例えば、所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。また、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のそれぞれの入力軸に連結されている。

メインポンプ１４は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブユニット１７に供給するように構成されている。図示例では、メインポンプ１４は、斜板式可変容量型油圧ポンプである。

ポンプレギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御するように構成されている。図示例では、ポンプレギュレータ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。具体的には、コントローラ３０は、操作センサ２９等の出力を受信し、必要に応じてポンプレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。

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及び比例弁３１を含む各種油圧制御機器に作動油を供給する。図示例では、パイロットポンプ１５は、固定容量型油圧ポンプである。但し、パイロットポンプ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メインポンプ１４によって実現されてもよい。すなわち、メインポンプ１４は、コントロールバルブユニット１７に作動油を供給する機能とは別に回路を設け、絞り等により作動油の供給圧力を低下させた後で、操作装置２６等に作動油を供給する機能を備えていてもよい。

コントロールバルブユニット１７は、ショベル１００における油圧システムを制御する油圧制御装置である。図示例では、コントロールバルブユニット１７は、制御弁１７１～１７６を含む。コントロールバルブユニット１７は、制御弁１７１～１７６を通じ、メインポンプ１４が吐出する作動油を１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できる。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できるように構成されている。油圧アクチュエータは、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、走行用油圧モータ２Ｍ、及び旋回用油圧モータ２Ａを含む。走行用油圧モータ２Ｍは、左走行用油圧モータ２ＭＬ及び右走行用油圧モータ２ＭＲを含む。旋回用油圧モータ２Ａは、電動アクチュエータとしての旋回用電動発電機であってもよい。

操作装置２６は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。アクチュエータは、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの少なくとも一方を含む。図示例では、操作装置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、コントロールバルブユニット１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給する。パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力（パイロット圧）は、原則として、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量に応じた圧力である。操作装置２６のうちの少なくとも一つは、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、コントロールバルブユニット１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できるように構成されている。

吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出できるように構成されている。図示例では、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。

操作センサ２９は、操作装置２６を用いた操作者の操作内容を検出できるように構成されている。図示例では、操作センサ２９は、アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量を角度（操作レバーの傾倒角度）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、抵抗値又は圧力値等、角度以外の他の物理量の値を用いて検出されてもよい。

マシンコントロール用制御弁として機能する比例弁３１は、パイロットポンプ１５と制御弁１７１～１７６のそれぞれとを接続するパイロットラインに配置され、そのパイロットラインの流路面積を変更できるように構成されている。図示例では、比例弁３１は、コントローラ３０が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ３０は、操作者による操作装置２６の操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１を介し、コントロールバルブユニット１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。この構成により、コントローラ３０は、特定の操作装置２６に対する操作が行われていない場合であっても、その特定の操作装置２６に対応する油圧アクチュエータを動作させることができる。

次に、コントローラ３０に含まれているマシンガイダンス装置５０について説明する。マシンガイダンス装置５０は、例えば、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能を実行できるように構成されている。図示例では、マシンガイダンス装置５０は、目標施工面とアタッチメントの作業部位との間の距離等の作業情報を操作者に伝えるように構成されている。目標施工面に関する情報は、例えば、記憶装置４７に予め記憶されている。マシンガイダンス装置５０は、通信装置ＴＤを介し、目標施工面に関する情報を外部機器から取得してもよい。目標施工面に関する情報は、例えば、基準座標系で表現される。基準座標系は、例えば、世界測地系である。世界測地系は、地球の重心に原点をおき、Ｘ軸をグリニッジ子午線と赤道との交点の方向に、Ｙ軸を東経９０度の方向に、そしてＺ軸を北極の方向にとる三次元直交ＸＹＺ座標系である。目標施工面は、基準点との相対的な位置関係に基づいて設定されてもよい。この場合、操作者は、施工現場の任意の点を基準点として定めてもよい。アタッチメントの作業部位は、例えば、バケット６の爪先又はバケット６の背面等である。マシンガイダンス装置５０は、表示装置４０又は音声出力装置４３等を介して作業情報を操作者に伝えることでショベル１００の操作をガイドできるように構成されていてもよい。

マシンガイダンス装置５０は、操作者によるショベル１００の手動操作を自動的に支援するマシンコントロール機能を実行してもよい。例えば、マシンガイダンス装置５０は、操作者が手動で掘削操作を行っているときに、目標施工面とバケット６の先端位置とが一致するようにブーム４、アーム５、及びバケット６の少なくとも一つを自動的に動作させてもよい。

図示例では、マシンガイダンス装置５０は、コントローラ３０に組み込まれているが、コントローラ３０とは別に設けられた制御装置であってもよい。この場合、マシンガイダンス装置５０は、コントローラ３０と同様、ＣＰＵ、揮発性記憶装置、及び不揮発性記憶装置等を含むコンピュータで構成されてもよい。そして、マシンガイダンス装置５０の各種機能は、ＣＰＵが不揮発性記憶装置に格納されたプログラムを実行することで実現されてもよい。また、マシンガイダンス装置５０とコントローラ３０とはＣＡＮ等の通信ネットワークを通じて互いに通信可能に接続されてもよい。

具体的には、マシンガイダンス装置５０は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、撮像装置Ｓ６、測位装置Ｐ１、通信装置ＴＤ、及び入力装置４２等から情報を取得する。そして、マシンガイダンス装置５０は、取得した情報に基づいてバケット６と目標施工面との間の距離を算出し、音声及び画像表示の少なくとも一つにより、バケット６と目標施工面との間の距離の大きさをショベル１００の操作者に伝えるようにする。

そのため、マシンガイダンス装置５０は、位置算出部５１、距離算出部５２、情報伝達部５３、及び自動制御部５４を有する。

位置算出部５１は、測位対象の位置を算出できるように構成されている。図示例では、位置算出部５１は、アタッチメントの作業部位の基準座標系における座標点を算出する。座標点は、緯度、経度、及び高度で表される絶対座標点であってもよく、ショベル中心点等の基準点に対する相対座標点であってもよい。具体的には、位置算出部５１は、ブーム４、アーム５、及びバケット６のそれぞれの回動角度からバケット６の爪先の座標点を算出する。位置算出部５１は、バケット６の爪先の中央の座標点だけでなく、バケット６の爪先の左端の座標点、及び、バケット６の爪先の右端の座標点を算出してもよい。

距離算出部５２は、二つの測位対象間の距離を算出できるように構成されている。図示例では、距離算出部５２は、バケット６の爪先と目標施工面との間の鉛直距離を算出する。距離算出部５２は、ショベル１００が目標施工面に正対しているか否かをマシンガイダンス装置５０が判断できるよう、バケット６の爪先の左端及び右端のそれぞれの座標点とそれらに対応する目標施工面との距離（例えば鉛直距離）を算出してもよい。なお、ショベル１００が目標施工面に正対している状態は、例えば、上部旋回体３が目標施工面に正対している状態、すなわち、バケット６の背面と目標施工面とが略平行になっている状態である。

情報伝達部５３は、各種情報をショベル１００の操作者に伝えるように構成されている。図示例では、情報伝達部５３は、距離算出部５２が算出した各種距離の大きさをショベル１００の操作者に伝える。具体的には、視覚情報及び聴覚情報の少なくとも一つを用いて、バケット６の爪先と目標施工面との間の鉛直距離の大きさをショベル１００の操作者に伝える。

例えば、情報伝達部５３は、音声出力装置４３が出力する断続音を用いて、バケット６の爪先と目標施工面との間の鉛直距離の大きさを操作者に伝えてもよい。この場合、情報伝達部５３は、鉛直距離が小さくなるほど、断続音の間隔を短くしてもよい。情報伝達部５３は音声出力装置４３が出力する連続音を用いてもよい。この場合、情報伝達部５３は、音の高低及び強弱等の少なくとも一つを変化させて鉛直距離の大きさの違いを表すようにしてもよい。また、情報伝達部５３は、バケット６の爪先が目標施工面よりも低い位置になった場合には警報を発してもよい。警報は、例えば、断続音より顕著に大きい連続音である。

また、情報伝達部５３は、バケット６の爪先と目標施工面との間の鉛直距離の大きさを作業情報として表示装置４０に表示させてもよい。表示装置４０は、例えば、撮像装置Ｓ６から受信した画像データとともに、情報伝達部５３から受信した作業情報を画面に表示してもよい。情報伝達部５３は、例えば、アナログメータの画像又はバーグラフインジケータの画像等を用いて鉛直距離の大きさを操作者に伝えるようにしてもよい。

自動制御部５４は、アクチュエータを自動的に動作させることで操作者によるショベル１００の手動操作を自動的に支援する。例えば、自動制御部５４は、操作者が手動でアーム閉じ操作を行っている場合に、目標施工面とバケット６の爪先の位置とが一致するようにブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９の少なくとも一つを自動的に伸縮させてもよい。この場合、操作者は、例えば、アーム操作レバーを閉じ方向に操作するだけで、バケット６の爪先を目標施工面に一致させながら、アーム５を閉じることができる。この自動制御は、入力装置４２の一つである所定のスイッチが押下されているときに実行されるように構成されていてもよい。所定のスイッチは、例えば、マシンコントロールスイッチ（以下、「ＭＣスイッチ」とする。）であり、ノブスイッチとして操作装置２６の先端に配置されていてもよい。

自動制御部５４は、ＭＣスイッチ等の所定のスイッチが押下されたときに、上部旋回体３を目標施工面に正対させるために旋回用油圧モータ２Ａを自動的に回転させてもよい。この場合、操作者は、所定のスイッチを押下するだけで、若しくは、所定のスイッチを押下した状態で旋回操作レバーを操作するだけで、上部旋回体３を目標施工面に正対させることができる。或いは、操作者は、所定のスイッチを押下するだけで、上部旋回体３を目標施工面に正対させ且つマシンコントロール機能を開始させることができる。以下では、上部旋回体３を目標施工面に正対させる制御を「正対制御」と称する。図示例では、マシンガイダンス装置５０は、バケット６の爪先の左端の座標点と目標施工面との間の鉛直距離である左端鉛直距離と、バケット６の爪先の右端の座標点と目標施工面との間の鉛直距離である右端鉛直距離とが等しくなった場合に、ショベル１００が目標施工面に正対していると判断する。但し、マシンガイダンス装置５０は、左端鉛直距離と右端鉛直距離とが等しくなった場合ではなく、すなわち左端鉛直距離と右端鉛直距離との差がゼロになった場合ではなく、その差が所定値以下になった場合に、ショベル１００が目標施工面に正対していると判断してもよい。マシンガイダンス装置５０は、旋回用油圧モータ２Ａを自動的に回転させた後で、ショベル１００が目標施工面に正対していると判断した場合、視覚情報及び聴覚情報の少なくとも一つを用い、正対制御が完了したことを操作者に知らせてもよい。すなわち、マシンガイダンス装置５０は、上部旋回体３を目標施工面に正対させたことを操作者に知らせてもよい。

図示例では、自動制御部５４は、各アクチュエータに対応する制御弁に作用するパイロット圧を個別に且つ自動的に調整することで各アクチュエータを自動的に動作させることができる。例えば、正対制御では、自動制御部５４は、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差に基づいて旋回用油圧モータ２Ａを動作させてもよい。具体的には、自動制御部５４は、所定のスイッチが押下された状態で旋回操作レバーが操作されると、上部旋回体３を目標施工面に正対させる方向に旋回操作レバーが操作されたか否かを判断する。例えば、バケット６の爪先と目標施工面（上り法面）との間の鉛直距離が大きくなる方向に旋回操作レバーが操作された場合、自動制御部５４は、正対制御を実行しない。一方で、バケット６の爪先と目標施工面（上り法面）との間の鉛直距離が小さくなる方向に旋回操作レバーが操作された場合、自動制御部５４は、正対制御を実行する。その結果、自動制御部５４は、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差が小さくなるように旋回用油圧モータ２Ａを動作させることができる。その後、自動制御部５４は、その差が所定値以下或いはゼロになると、旋回用油圧モータ２Ａを停止させる。或いは、自動制御部５４は、その差が所定値以下或いはゼロとなる旋回角度を目標角度として設定し、その目標角度と現在の旋回角度（検出値）との角度差がゼロになるように旋回角度制御を行ってもよい。この場合、旋回角度は、例えば、基準方向に関する上部旋回体３の前後軸の角度である。基準方向は、例えば、下部走行体１の前後軸の延在方向である。

また、自動制御部５４は、掘削操作又は法面仕上げ操作等の目標施工面に関する操作が行われているときに、上部旋回体３が目標施工面に正対している状態が維持されるようにアクチュエータを自動的に動作させてもよい。例えば、自動制御部５４は、掘削反力等により下部走行体１又は上部旋回体３の向きが変わり、上部旋回体３が目標施工面に正対しなくなった場合、上部旋回体３を速やかに目標施工面に正対させるために、旋回用油圧モータ２Ａを自動的に動作させてもよい。或いは、自動制御部５４は、目標施工面に関する操作が行われているときに、掘削反力等によって上部旋回体３の向きが変化しないように、アクチュエータを予防的に動作させてもよい。

次に、図３を参照し、ショベル１００に搭載される油圧システムの構成例について説明する。図３は、ショベル１００に搭載される油圧システムの構成例を示す図である。図３は、機械的動力伝達系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系を、それぞれ二重線、実線、破線、及び点線で示している。

ショベル１００の油圧システムは、主に、エンジン１１、ポンプレギュレータ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ユニット１７、操作装置２６、吐出圧センサ２８、操作センサ２９、コントローラ３０、及び制御弁６０等を含む。

図３において、油圧システムは、エンジン１１によって駆動されるメインポンプ１４から、センターバイパス油路ＣＢ又はパラレル油路ＰＣを経て作動油タンクまで作動油を循環させている。

エンジン１１は、ショベル１００の駆動源である。本実施形態では、エンジン１１は、例えば、所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。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のそれぞれの入力軸に連結されている。

メインポンプ１４は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブユニット１７に供給するように構成されている。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。

ポンプレギュレータ１３は、メインポンプ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、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（押し退け容積）を制御する。

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２６を含む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、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、メインポンプ１４によって実現されてもよい。すなわち、メインポンプ１４は、コントロールバルブユニット１７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２６及び比例弁３１（図４参照）等に作動油を供給する機能を備えていてもよい。

コントロールバルブユニット１７は、ショベル１００における油圧システムを制御する油圧制御装置である。本実施形態では、コントロールバルブユニット１７は、制御弁１７１～１７６を含む。制御弁１７５は制御弁１７５Ｌ及び制御弁１７５Ｒを含み、制御弁１７６は制御弁１７６Ｌ及び制御弁１７６Ｒを含む。コントロールバルブユニット１７は、制御弁１７１～１７６を通じ、メインポンプ１４が吐出する作動油を１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できる。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、左走行用油圧モータ２ＭＬ、右走行用油圧モータ２ＭＲ、及び旋回用油圧モータ２Ａを含む。

操作装置２６は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。アクチュエータは、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの少なくとも一方を含む。本実施形態では、操作装置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、コントロールバルブユニット１７内の対応する制御弁のパイロットポートに向けて供給する。パイロットポートのそれぞれに向けて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のレバー又はペダル（図示せず。）の操作方向及び操作量に応じた圧力である。

吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出するように構成されている。本実施形態では、吐出圧センサ２８は、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

操作センサ２９は、操作者による操作装置２６の操作の内容を検出するように構成されている。本実施形態では、操作センサ２９は、アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６のレバー又はペダルの操作方向及び操作量を角度の形で検出する角度センサであり、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、角度センサ以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。

メインポンプ１４は、左メインポンプ１４Ｌ及び右メインポンプ１４Ｒを含む。そして、左メインポンプ１４Ｌは、左センターバイパス油路ＣＢＬ又は左パラレル油路ＰＣＬを経て作動油タンクまで作動油を循環させ、右メインポンプ１４Ｒは、右センターバイパス油路ＣＢＲ又は右パラレル油路ＰＣＲを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。

左センターバイパス油路ＣＢＬは、コントロールバルブユニット１７内に配置された制御弁１７１、１７３、１７５Ｌ、及び１７６Ｌを通る作動油ラインである。右センターバイパス油路ＣＢＲは、コントロールバルブユニット１７内に配置された制御弁１７２、１７４、１７５Ｒ、及び１７６Ｒを通る作動油ラインである。

制御弁１７１は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を左走行用油圧モータ２ＭＬへ供給し、且つ、左走行用油圧モータ２ＭＬが吐出する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換えるスプール弁である。

制御弁１７２は、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油を右走行用油圧モータ２ＭＲへ供給し、且つ、右走行用油圧モータ２ＭＲが吐出する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換えるスプール弁である。

制御弁１７３は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を旋回用油圧モータ２Ａへ供給し、且つ、旋回用油圧モータ２Ａが吐出する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換えるスプール弁である。

制御弁１７４は、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をバケットシリンダ９へ供給し、且つ、バケットシリンダ９内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１７５Ｌは、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。制御弁１７５Ｒは、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給し、且つ、ブームシリンダ７内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１７６Ｌは、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１７６Ｒは、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

左パラレル油路ＰＣＬは、左センターバイパス油路ＣＢＬに並行する作動油ラインである。左パラレル油路ＰＣＬは、制御弁１７１、１７３、又は１７５Ｌの何れかによって左センターバイパス油路ＣＢＬを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。右パラレル油路ＰＣＲは、右センターバイパス油路ＣＢＲに並行する作動油ラインである。右パラレル油路ＰＣＲは、制御弁１７２、１７４、又は１７５Ｒの何れかによって右センターバイパス油路ＣＢＲを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。

ポンプレギュレータ１３は、左ポンプレギュレータ１３Ｌ及び右ポンプレギュレータ１３Ｒを含む。左ポンプレギュレータ１３Ｌは、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することによって、左メインポンプ１４Ｌの吐出量（押し退け容積）を制御する。具体的には、左ポンプレギュレータ１３Ｌは、例えば、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧の増大に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節して吐出量（押し退け容積）を減少させる。右ポンプレギュレータ１３Ｒについても同様である。これは、吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ１４の吸収パワー（吸収馬力）がエンジン１１の出力パワー（出力馬力）を超えないようにするためである。

操作装置２６は、左操作レバー２６Ｌ、右操作レバー２６Ｒ、及び走行レバー２６Ｄを含む。走行レバー２６Ｄは、左走行レバー２６ＤＬ及び右走行レバー２６ＤＲを含む。

左操作レバー２６Ｌは、旋回操作とアーム５の操作に用いられる。左操作レバー２６Ｌは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７６のパイロットポートに導入させる。また、左右方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７３のパイロットポートに導入させる。

具体的には、左操作レバー２６Ｌは、アーム閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７６Ｌの右パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｒの左パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー２６Ｌは、アーム開き方向に操作された場合には、制御弁１７６Ｌの左パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｒの右パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー２６Ｌは、左旋回方向に操作された場合に、制御弁１７３の左パイロットポートに作動油を導入させ、右旋回方向に操作された場合に、制御弁１７３の右パイロットポートに作動油を導入させる。

右操作レバー２６Ｒは、ブーム４の操作とバケット６の操作に用いられる。右操作レバー２６Ｒは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７５のパイロットポートに導入させる。また、左右方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７４のパイロットポートに導入させる。

具体的には、右操作レバー２６Ｒは、ブーム下げ方向に操作された場合に、制御弁１７５Ｒの右パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー２６Ｒは、ブーム上げ方向に操作された場合には、制御弁１７５Ｌの右パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７５Ｒの左パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー２６Ｒは、バケット閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７４の右パイロットポートに作動油を導入させ、バケット開き方向に操作された場合に、制御弁１７４の左パイロットポートに作動油を導入させる。

走行レバー２６Ｄは、クローラ１Ｃの操作に用いられる。具体的には、左走行レバー２６ＤＬは、左クローラ１ＣＬの操作に用いられる。左走行レバー２６ＤＬは、左走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。左走行レバー２６ＤＬは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７１のパイロットポートに導入させる。右走行レバー２６ＤＲは、右クローラ１ＣＲの操作に用いられる。右走行レバー２６ＤＲは、右走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。右走行レバー２６ＤＲは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７２のパイロットポートに導入させる。

吐出圧センサ２８は、左吐出圧センサ２８Ｌ及び右吐出圧センサ２８Ｒを含む。左吐出圧センサ２８Ｌは、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。右吐出圧センサ２８Ｒについても同様である。

操作センサ２９は、操作センサ２９ＬＡ、２９ＬＢ、２９ＲＡ、２９ＲＢ、２９ＤＬ、及び２９ＤＲを含む。操作センサ２９ＬＡは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する前後方向への操作の内容を角度の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作内容は、例えば、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。同様に、操作センサ２９ＬＢは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する左右方向への操作の内容を角度の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作センサ２９ＲＡは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する前後方向への操作の内容を角度の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作センサ２９ＲＢは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する左右方向への操作の内容を角度の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作センサ２９ＤＬは、操作者による左走行レバー２６ＤＬに対する前後方向への操作の内容を角度の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作センサ２９ＤＲは、操作者による右走行レバー２６ＤＲに対する前後方向への操作の内容を角度の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

コントローラ３０は、操作センサ２９の出力を受信し、必要に応じてポンプレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。

ここで、絞り１８と制御圧センサ１９を用いたネガティブコントロール制御について説明する。絞り１８は左絞り１８Ｌ及び右絞り１８Ｒを含み、制御圧センサ１９は左制御圧センサ１９Ｌ及び右制御圧センサ１９Ｒを含む。

左センターバイパス油路ＣＢＬには、最も下流にある制御弁１７６Ｌと作動油タンクとの間に左絞り１８Ｌが配置されている。そのため、左メインポンプ１４Ｌが吐出した作動油の流れは、左絞り１８Ｌで制限される。そして、左絞り１８Ｌは、左ポンプレギュレータ１３Ｌを制御するための制御圧を発生させる。左制御圧センサ１９Ｌは、この制御圧を検出するためのセンサであり、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。コントローラ３０は、この制御圧に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することによって、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を制御する。コントローラ３０は、この制御圧が大きいほど左メインポンプ１４Ｌの吐出量を減少させ、この制御圧が小さいほど左メインポンプ１４Ｌの吐出量を増大させる。右メインポンプ１４Ｒの吐出量も同様に制御される。

具体的には、図３で示されるようにショベル１００における油圧アクチュエータが何れも操作されていない待機状態の場合、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、左センターバイパス油路ＣＢＬを通って左絞り１８Ｌに至る。そして、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油の流れは、左絞り１８Ｌの上流で発生する制御圧を増大させる。その結果、コントローラ３０は、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油が左センターバイパス油路ＣＢＬを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制する。一方、何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油の流れは、左絞り１８Ｌに至る量を減少或いは消失させ、左絞り１８Ｌの上流で発生する制御圧を低下させる。その結果、コントローラ３０は、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な作動油を流入させ、操作対象の油圧アクチュエータの駆動を確かなものとする。なお、コントローラ３０は、右メインポンプ１４Ｒの吐出量も同様に制御する。

上述のような構成により、図３の油圧システムは、待機状態においては、メインポンプ１４における無駄なエネルギ消費を抑制できる。無駄なエネルギ消費は、メインポンプ１４が吐出する作動油がセンターバイパス油路ＣＢで発生させるポンピングロスを含む。また、図３の油圧システムは、油圧アクチュエータを作動させる場合には、メインポンプ１４から必要十分な作動油を作動対象の油圧アクチュエータに確実に供給できる。

制御弁６０は、操作装置２６の有効状態と無効状態とを切り換えるように構成されている。操作装置２６の有効状態は、操作者が操作装置２６を操作することで関連する被駆動体を動かすことができる状態であり、操作装置２６の無効状態は、操作者が操作装置２６を操作しても関連する被駆動体を動かすことができない状態である。

本実施形態では、制御弁６０は、パイロットポンプ１５と操作装置２６とを繋ぐパイロットラインＣＤ１の連通状態と遮断状態とを切り換え可能な電磁弁である。具体的には、制御弁６０は、コントローラ３０からの指令に応じてパイロットラインＣＤ１の連通状態と遮断状態とを切り換えるように構成されている。

制御弁６０は、不図示のゲートロックレバーに連動するように構成されていてもよい。具体的には、ゲートロックレバーが押し下げられたときにパイロットラインＣＤ１を遮断状態にし、ゲートロックレバーが引き上げられたときにパイロットラインＣＤ１を連通状態にするように構成されていてもよい。但し、制御弁６０は、ゲートロックレバーに連動してパイロットラインＣＤ１の連通状態と遮断状態とを切り換え可能な電磁弁とは別の電磁弁であってもよい。

次に、図４を参照し、コントローラ３０がマシンコントロール機能によってアクチュエータを動作させるための構成について説明する。図４は、油圧システムの一部を抜き出した図である。具体的には、図４は、アームシリンダ８の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。なお、図４を参照する以下の説明は、アームシリンダ８の操作に関するが、ブームシリンダ７、バケットシリンダ９、旋回用油圧モータ２Ａ、左走行用油圧モータ２ＭＬ、又は右走行用油圧モータ２ＭＲ等の他のアクチュエータの操作に対しても同様に適用される。

図４に示すように、油圧システムは、比例弁３１を含む。比例弁３１は、比例弁３１ＡＬ及び３１ＡＲを含む。

比例弁３１は、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁３１は、パイロットポンプ１５とコントロールバルブユニット１７内の対応する制御弁のパイロットポートとを接続する油路に配置され、その油路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁３１は、コントローラ３０が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ３０は、操作者による操作装置２６の操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１を介し、コントロールバルブユニット１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。そして、コントローラ３０は、比例弁３１が生成するパイロット圧を、対応する制御弁のパイロットポートに作用させることができる。

この構成により、コントローラ３０は、特定の操作装置２６に対する操作が行われていない場合であっても、その特定の操作装置２６に対応する油圧アクチュエータを動作させることができる。また、コントローラ３０は、特定の操作装置２６に対する操作が行われている場合であっても、その特定の操作装置２６に対応する油圧アクチュエータの動作を強制的に停止させることができる。

例えば、図４に示すように、左操作レバー２６Ｌは、アーム５を操作するために用いられる。具体的には、左操作レバー２６Ｌは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７６のパイロットポートに作用させる。より具体的には、左操作レバー２６Ｌは、アーム閉じ方向（後方向）に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７６Ｌの右側パイロットポートと制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー２６Ｌは、アーム開き方向（前方向）に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７６Ｌの左側パイロットポートと制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに作用させる。

操作装置２６にはスイッチＳＷ１が設けられている。本実施形態では、スイッチＳＷ１は、左操作レバー２６Ｌの先端に設けられた押しボタンスイッチである。操作者は、スイッチＳＷ１を押しながら左操作レバー２６Ｌを操作できる。スイッチＳＷ１は、右操作レバー２６Ｒに設けられていてもよく、キャビン１０内の他の位置に設けられていてもよい。

操作センサ２９ＬＡは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

比例弁３１ＡＬは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＡＬを介して制御弁１７６Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＡＲは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＡＲを介して制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＡＬは、制御弁１７６Ｌ及び制御弁１７６Ｒを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。同様に、比例弁３１ＡＲは、制御弁１７６Ｌ及び制御弁１７６Ｒを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。

この構成により、コントローラ３０は、操作者によるアーム閉じ操作に応じ、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＡＬを介し、制御弁１７６Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ３０は、操作者によるアーム閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＡＬを介し、制御弁１７６Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ３０は、操作者によるアーム閉じ操作に応じ、或いは、操作者によるアーム閉じ操作とは無関係に、アーム５を閉じることができる。

また、コントローラ３０は、操作者によるアーム開き操作に応じ、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＡＲを介し、制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ３０は、操作者によるアーム開き操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＡＲを介し、制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ３０は、操作者によるアーム開き操作に応じ、或いは、操作者によるアーム開き操作とは無関係に、アーム５を開くことができる。

また、この構成により、コントローラ３０は、操作者によるアーム閉じ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、制御弁１７６の閉じ側のパイロットポート（制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポート）に作用するパイロット圧を減圧し、アーム５の閉じ動作を強制的に停止させることができる。操作者によるアーム開き操作が行われているときにアーム５の開き動作を強制的に停止させる場合についても同様である。

或いは、コントローラ３０は、操作者によるアーム閉じ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、比例弁３１ＡＲを制御し、制御弁１７６の閉じ側のパイロットポートの反対側にある、制御弁１７６の開き側のパイロットポート（制御弁１７６Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの左側パイロットポート）に作用するパイロット圧を増大させ、制御弁１７６を強制的に中立位置に戻すことで、アーム５の閉じ動作を強制的に停止させてもよい。操作者によるアーム開き操作が行われている場合にアーム５の開き動作を強制的に停止させる場合についても同様である。

また、図を参照しながらの説明を省略するが、操作者によるブーム上げ操作又はブーム下げ操作が行われている場合にブーム４の動作を強制的に停止させる場合、操作者によるバケット閉じ操作又はバケット開き操作が行われている場合にバケット６の動作を強制的に停止させる場合、及び、操作者による旋回操作が行われている場合に上部旋回体３の旋回動作を強制的に停止させる場合についても同様である。また、操作者による走行操作が行われている場合に下部走行体１の走行動作を強制的に停止させる場合についても同様である。

また、操作装置２６の形態として電気式操作レバーに関する説明を記載したが、電気式操作レバーではなく油圧式操作レバーが採用されてもよい。この場合、油圧式操作レバーのレバー操作量は、角度センサによって角度の形で検出されてコントローラ３０へ入力されてもよい。また、油圧式操作レバーとしての操作装置２６と各制御弁のパイロットポートとの間には電磁弁が配置されてもよい。電磁弁は、コントローラ３０からの電気信号に応じて動作するように構成される。この構成により、油圧式操作レバーとしての操作装置２６を用いた手動操作が行われると、操作装置２６は、レバー操作量に応じてパイロット圧を増減させることで各制御弁を移動させることができる。また、各制御弁は電磁スプール弁で構成されていてもよい。この場合、電磁スプール弁は、電気式操作レバーの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。

次に、図５を参照し、旋回角度検出装置の出力に基づいて算出される旋回角度（算出角度）と上部旋回体３の実際の旋回角度（実角度）との関係について説明する。図示例では、旋回角度は、ショベル１００を上から見たときの上面視で下部走行体１の前後軸と上部旋回体３の前後軸との間に形成される角度を意味する。上面視で下部走行体１の前後軸と上部旋回体３の前後軸とが一致している場合、旋回角度はゼロである。なお、下部走行体１の前後軸と上部旋回体３の前後軸とは、旋回角度がゼロ以外のときに、上面視において、旋回軸ＳＸの位置で交差している。図５は、旋回角度（算出角度）及び旋回角度（実角度）のそれぞれの時間的推移を示すグラフである。具体的には、図５は、旋回角度を縦軸にとり、時間を横軸にとっている。また、図５の太実線は旋回角度（実角度）の時間的推移を示し、図５の一点鎖線は旋回角度（算出角度）の時間的推移を示している。

図５に示す例では、旋回角度（算出角度）は、旋回角度検出装置としての測位装置Ｐ１が出力する値に基づいて算出される。測位装置Ｐ１は、所定の受信周期ＲＰでＧＮＳＳ信号を受信するように構成されている。具体的には、測位装置Ｐ１は、時点ｔ１～時点ｔ１０のそれぞれでＧＮＳＳ信号を受信するように構成されている。図５に示す例では、受信周期ＲＰは１秒である。

また、図５に示す例では、ショベル１００の操作者は、時点ｔ１で右旋回動作を開始させ、時点ｔａで右旋回動作を停止させ、時点ｔｂで左旋回動作を開始させ、時点ｔｃで左旋回動作を停止させている。なお、右旋回動作による右旋回の大きさと左旋回動作による左旋回の大きさとは同じである。すなわち、上部旋回体３の向きは、右旋回動作及び左旋回動作を含む往復旋回動作が行われた後で元に戻っている。

しかしながら、旋回角度検出装置としての測位装置Ｐ１は、受信周期ＲＰが経過する度に断続的に算出角度を更新するように構成されているため、実角度と算出角度との間に差を生じさせてしまう場合がある。

図５に示す例では、旋回角度（算出角度）は、時点ｔ１～時点ｔ２までの期間ではゼロであり、時点ｔ２～時点ｔ３までの期間ではＡ１であり、時点ｔ３～時点ｔ４までの期間ではＡ２であり、時点ｔ４～時点ｔ９までの期間ではＡ３であり、時点ｔ９～時点ｔ１０までの期間ではＡ４であり、時点ｔ１０～時点ｔｃまでの期間ではＡ５である。そのため、旋回角度（算出角度）は、例えば、時点ｔａにおいて旋回角度（実角度）よりもΔＡ１だけ小さく、時点ｔｃにおいて旋回角度（実角度）よりもΔＡ２だけ大きい。

旋回角度（算出角度）と旋回角度（実角度）との差が過度に大きくなってしまうと、コントローラ３０は、マシンコントロール機能を実行して上部旋回体３を所望の旋回角度だけ自動的に旋回させることが困難になってしまうおそれがある。

そこで、コントローラ３０は、旋回角度検出装置としての測位装置Ｐ１の出力に基づいて算出される旋回角度（算出角度）を、撮像装置Ｓ６が取得する画像に基づいて補正するように構成されている。以下では、コントローラ３０が旋回角度（算出角度）を補正する処理は「補正処理」と称される。

具体的には、コントローラ３０は、基準時点である第１時点において撮像装置Ｓ６が取得する画像である基準画像と、第１時点よりも後の第２時点において撮像装置Ｓ６が取得する画像である現在画像とを用い、第１時点と第２時点との間における旋回角度の差分（増分）を算出する。

図６は補正処理の一例の流れを示すフローチャートである。コントローラ３０は所定の制御周期でこの補正処理を繰り返し実行する。なお、所定の制御周期は、所定の受信周期ＲＰよりも短い周期であり、以下では「補正周期ＣＰ」と称される。図５に示す例では、補正周期ＣＰは４０ミリ秒である。

最初に、コントローラ３０は、基準画像を取得する条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳＴ１）。図６に示す例では、コントローラ３０は、旋回操作が開始されたと判定した場合、又は、旋回角度検出装置（測位装置Ｐ１）の出力が更新されたと判定した場合に、基準画像を取得する条件が満たされたと判定する。

具体的には、コントローラ３０は、操作センサ２９ＬＢの出力に基づいて旋回操作が開始されたか否かを判定する。なお、コントローラ３０は、制御弁１７３のパイロットポートに作用するパイロット圧に基づいて旋回操作が開始されたか否かを判定してもよく、他のセンサの出力に基づいて旋回操作が開始されたか否かを判定してもよい。

また、コントローラ３０は、旋回角度検出装置（測位装置Ｐ１）が出力する値が変化した場合に、基準画像を取得する条件が満たされたと判定する。すなわち、コントローラ３０は、受信周期ＲＰが経過する度に基準画像を取得する。基準画像は、基準画像を取得する条件が満たされた時点である基準時点において撮像装置Ｓ６が取得する画像である。

基準画像を取得する条件が満たされたと判定した場合（ステップＳＴ１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、基準画像を取得する（ステップＳＴ２）。

その後、コントローラ３０は、旋回角度検出装置（測位装置Ｐ１）の出力に基づいて旋回角度を算出する（ステップＳＴ３）。すなわち、コントローラ３０は、旋回角度検出装置（測位装置Ｐ１）の出力に基づいて算出する旋回角度を補正せずにそのまま採用する。コントローラ３０は旋回角度（算出角度）と旋回角度（実角度）との間に顕著な差はないと判断できるためである。

一方、基準画像を取得する条件が満たされていないと判定した場合（ステップＳＴ１のＮＯ）、コントローラ３０は、現在画像を取得する（ステップＳＴ４）。現在画像は、基準時点よりも後の時点である現在時点において撮像装置Ｓ６が取得する画像である。

その後、コントローラ３０は、基準画像と現在画像とに基づいて旋回角度の増分を算出する（ステップＳＴ５）。具体的には、コントローラ３０は、基準画像を取得した基準時点から、現在画像を取得した現在時点までの期間における旋回角度の変化の大きさを旋回角度の増分として算出する。二つの画像に基づいて旋回角度の増分を算出する方法については後述する。

その後、コントローラ３０は、直近の旋回角度に旋回角度の増分を加算して旋回角度を補正する（ステップＳＴ６）。具体的には、コントローラ３０は、ステップＳＴ３において算出した直近の旋回角度に対し、ステップＳＴ５において算出した増分を加算することによって旋回角度を補正する。

この補正により、コントローラ３０は、旋回動作が行われる全期間にわたって旋回角度（算出角度）と旋回角度（実角度）との間の差を小さくすることができる。そのため、コントローラ３０は、例えば、マシンコントロール機能を利用した自動旋回動作をより正確に実行できる。例えば、コントローラ３０は、正対制御を実行する際に、上部旋回体３を目標施工面（法面）に正確に正対させることができる。

図７は、右旋回動作が行われる際のショベル１００の上面図である。具体的には、図７の実線で表されるショベル１００は、時点ｔ１（図５参照）における右旋回動作が開始される前のショベル１００の状態を示し、図７の破線で表されるショベル１００Ａは、時点ｔｘ（図５参照）における右旋回中のショベル１００の状態を示す。時点ｔｘは、時点ｔ１から補正周期ＣＰ（図５参照）が経過した時点である。また、図７の一点鎖線で囲まれた範囲は、右旋回動作が開始される前のショベル１００（上部旋回体３）における左方撮像装置Ｓ６Ｌの撮像範囲の一部を示し、図７の二点鎖線で囲まれた範囲は、右旋回動作中のショベル１００（上部旋回体３）における左方撮像装置Ｓ６Ｌの撮像範囲の一部を示す。

図７に示すように、ショベル１００の左方には地物ＦＴが位置している。図７に示す例では、地物ＦＴは、地面から上方に突出する岩石である。但し、地物ＦＴは、地面の凹凸又は設置物等、撮像装置Ｓ６が取得する画像内において周囲の地物（例えば地面等）と区別可能なものであればどのようなものであってもよい。

図７に示す例では、地物ＦＴは、時点ｔ１における左方撮像装置Ｓ６Ｌの撮像範囲内に存在し、且つ、時点ｔｘにおける左方撮像装置Ｓ６Ｌの撮像範囲内にも存在している。そのため、地物ＦＴの画像は、時点ｔ１において左方撮像装置Ｓ６Ｌが撮像する画像である基準画像内に存在し、時点ｔｘにおいて左方撮像装置Ｓ６Ｌが撮像する画像である現在画像内にも存在している。したがって、コントローラ３０は、基準画像内における地物ＦＴの画像の位置と、現在画像内における地物ＦＴの画像の位置とに基づき、写真測量技術を用い、時点ｔ１と時点ｔｘとの間に行われた右旋回動作の大きさである旋回角度の増分Ａ１１を導き出すことができる。そして、コントローラ３０は、時点ｔ１において算出した旋回角度検出装置（測位装置Ｐ１）の出力に基づく旋回角度（この場合はゼロ）と増分Ａ１１とに基づいて時点ｔｘにおける旋回角度を算出することができ、旋回角度（算出角度）と旋回角度（実角度）との間の差を低減できる。

なお、図５～図７を参照する上述の例では、コントローラ３０は、旋回角度検出装置としての測位装置Ｐ１の出力に基づいて算出される旋回角度に、撮像装置Ｓ６が撮像した画像に基づいて算出される旋回角度の増分を加算して旋回角度を補正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、測位装置Ｐ１の出力を用いずに、撮像装置Ｓ６が撮像した画像に基づいて旋回角度を算出するように構成されていてもよい。この場合、旋回角度検出装置としての測位装置Ｐ１は省略されてもよい。また、旋回角度検出装置としての旋回角速度センサＳ５は省略されてもよい。

次に、図８及び図９を参照し、測位装置Ｐ１を搭載しないショベル１００での旋回角度の算出について説明する。図８はショベル１００に搭載されるセンタージョイントの一例であるセンタージョイントＣＪの断面図であり、図９はセンタージョイントＣＪの上面図である。具体的には、図８は、図９の左図における切断線ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩを含む断面（紙面に垂直な面）を矢印で示すように左側から見たときの図である。なお、図８では、明瞭化のため、回転（旋回）可能な部材の断面には斜線パターンが付され、回転（旋回）不能な部材の断面にはクロスパターンが付されている。また、図９の左図は、上部旋回体３の旋回が開始される前のセンタージョイントＣＪの状態を示し、図９の中央図は、上部旋回体３が上面視で反時計回りに旋回し始めたときのセンタージョイントＣＪの状態を示し、図９の右図は、上部旋回体３が上面視で反時計回りに旋回しているときのセンタージョイントＣＪの状態を示す。なお、図９では、明瞭化のため、回転（旋回）可能な部材の表面にはドットパターンが付され、回転（旋回）不能な部材の表面にはクロスパターンが付されている。また、回転（旋回）可能な部材のうちの回転（旋回）していない部材の表面には粗いドットパターンが付され、回転（旋回）可能な部材のうちの回転（旋回）している部材の表面には細かいドットパターンが付されている。

センタージョイントＣＪは、上部旋回体３から下部走行体１に作動油を供給するための機構である。図示例では、センタージョイントＣＪは、可動側部材７０及び固定側部材８０を有する。センタージョイントＣＪは「スイベルジョイント」とも称される。

可動側部材７０は、上部旋回体３とともに回転（旋回）する部材であり、円柱状部材７１、アーム部材７２、ベース部材７３、及びアーム付勢部材７４を含む。固定側部材８０は、下部走行体１に固定される部材、すなわち、上部旋回体３とともには回転（旋回）しない部材であり、円筒状部材８１及び棒状部材８２を含む。

円柱状部材７１は、作動油を流すための複数の油路ＨＬが内部に形成された部材である。複数の油路ＨＬは、図８に示すように、右走行用油圧モータ２ＭＲの第１ポートに作動油を流すための第１油路ＨＬ１、左走行用油圧モータ２ＭＬの第１ポートに作動油を流すための第２油路ＨＬ２、右走行用油圧モータ２ＭＲの第２ポートに作動油を流すための第３油路ＨＬ３（図８では不可視）、左走行用油圧モータ２ＭＬの第２ポートに作動油を流すための第４油路ＨＬ４（図８では不可視）、及び、走行用油圧モータ２Ｍの制御に利用されるパイロットラインＣＤ２を含む。走行用油圧モータ２Ｍの制御は、例えば、減速比の切り換え制御等を含む。

具体的には、第１油路ＨＬ１は、円柱状部材７１の上部に形成された第１可動側ポートＭＰ１と円筒状部材８１の側部に形成された第１固定側ポートＦＰ１とを繋ぐように構成されている。第２油路ＨＬ２は、円柱状部材７１の上部に形成された第２可動側ポートＭＰ２と円筒状部材８１の側部に形成された第２固定側ポートＦＰ２とを繋ぐように構成されている。第３油路ＨＬ３は、円柱状部材７１の上部に形成された第３可動側ポートＭＰ３（図９の左図参照）と円筒状部材８１の側部に形成された第３固定側ポートＦＰ３とを繋ぐように構成されている。第４油路ＨＬ４は、円柱状部材７１の上部に形成された第４可動側ポートＭＰ４（図９の左図参照）と円筒状部材８１の側部に形成された第４固定側ポートＦＰ４とを繋ぐように構成されている。

円筒状部材８１は、作動油を流すための複数の環状凹部ＡＣが形成された部材である。図示例では、複数の環状凹部ＡＣは、円筒状部材８１の内周面に形成される第１環状凹部ＡＣ１～第４環状凹部ＡＣ４を含む。

具体的には、第１環状凹部ＡＣ１は、第１油路ＨＬ１と第１固定側ポートＦＰ１とを繋ぐように形成され、第２環状凹部ＡＣ２は、第２油路ＨＬ２と第２固定側ポートＦＰ２とを繋ぐように形成され、第３環状凹部ＡＣ３は、第３油路ＨＬ３と第３固定側ポートＦＰ３とを繋ぐように形成され、第４環状凹部ＡＣ４は、第４油路ＨＬ４と第４固定側ポートＦＰ４とを繋ぐように形成されている。また、複数の環状凹部ＡＣの上下にはシールリングＳＲを収容するための別の環状凹部が形成されている。

棒状部材８２は、旋回軸ＳＸに沿って延びるパイロットラインＣＤ２内に配置される部材であり、旋回軸ＳＸに沿って延びるように配置されている。そして、棒状部材８２の上端には磁石ＭＧが取り付けられている。

磁石ＭＧは、旋回角度検出装置の一例である旋回角速度センサＳ５が旋回角度を検出できるように配置される被検出部材の一例である。図示例では、磁石ＭＧは、可動側部材７０（円柱状部材７１）に取り付けられた旋回角速度センサＳ５としての磁気センサが旋回角度を検出できるように固定側部材８０（棒状部材８２）に取り付けられる永久磁石であり、旋回軸ＳＸを含む仮想面を境界として二極に着磁されている。具体的には、磁石ＭＧは、円柱状部材７１の上端に取り付けられた旋回角速度センサＳ５に対し、旋回軸ＳＸの方向に僅かな隙間を挟んで対向するように配置されている。なお、磁石ＭＧは、四極磁石等の多極磁石であってもよい。また、旋回角速度センサＳ５が磁気センサ以外の他のセンサである場合、被検出部材としての磁石ＭＧは、永久磁石以外の他の部材で置き換えられてもよい。例えば、旋回角速度センサＳ５が光学センサである場合、被検出部材としての磁石ＭＧは、金属製のコードホイール（エンコーダディスク）で置き換えられてもよい。また、旋回角速度センサＳ５等の旋回角度検出装置は固定側部材８０に取り付けられていてもよい。この場合、磁石ＭＧ等の被検出部材は可動側部材７０に取り付けられる。

アーム部材７２は、円柱状部材７１に剛結されて円柱状部材７１の径方向に延びるように構成される部材である。図示例では、アーム部材７２は、図９の左図に示すように、上面視でＹ字形状を有し、円柱状部材７１に溶接されている。

ベース部材７３は、上部旋回体３の旋回フレーム３Ｆ（図１参照）に剛結される部材であり、旋回軸ＳＸを回転中心として上部旋回体３とともに回転（旋回）する。図示例では、ベース部材７３は、図９の左図に示すように、円形の貫通孔７３Ｈを有する板状部材である。円柱状部材７１は、図８に示すように、その上端部がベース部材７３の上面側に突出するように配置されている。また、アーム部材７２は、ベース部材７３の上面側に突出する円柱状部材７１の上端部に剛結されており、ベース部材７３の上面側に固定されているアーム付勢部材７４と接触できるように配置されている。

アーム付勢部材７４は、ベース部材７３に剛結される部材であり、旋回軸ＳＸを回転中心としてベース部材７３とともに回転（旋回）するように構成されている。そして、回転（旋回）するアーム付勢部材７４は、アーム部材７２と接触して回転（旋回）方向にアーム部材７２を押すことにより、旋回軸ＳＸを回転中心としてアーム部材７２及び円柱状部材７１を回転（旋回）させることができる。図示例では、アーム付勢部材７４は、図９の中央図及び右図のそれぞれに示すように上部旋回体３が左方向に回転（旋回）したときにアーム部材７２と接触しながらアーム部材７２を付勢する左アーム付勢部材７４Ｌと、上部旋回体３が右方向に回転（旋回）したときにアーム部材７２と接触しながらアーム部材７２を付勢する右アーム付勢部材７４Ｒとを含む。なお、アーム部材７２と左アーム付勢部材７４Ｌ及び右アーム付勢部材７４Ｒの少なくとも一方との間は弾性部材（ばね）等の追加部品によって接続されていてもよい。旋回機構２における機械的なガタ（遊び）が旋回角度の検出（算出）に及ぼす影響を抑えるためである。

具体的には、左アーム付勢部材７４Ｌは、図９の中央図に示すように、旋回用油圧モータ２Ａによって点線矢印ＡＲ１で示す方向（反時計回り方向）に上部旋回体３（ベース部材７３）が角度αだけ回転（旋回）したときに、アーム部材７２と接触する。

角度αは、線分Ｌ１と線分Ｌ２との間に形成される角度である。なお、線分Ｌ１は、左アーム付勢部材７４Ｌと右アーム付勢部材７４Ｒとの間の中点を通り且つ旋回軸ＳＸを通る線分である。線分Ｌ２は、アーム部材７２の径方向外側への延在方向を示す線分である。

ベース部材７３及びアーム付勢部材７４が図９の右図における点線矢印ＡＲ２で示すように更に回転（旋回）すると、アーム部材７２は、左アーム付勢部材７４Ｌに押される形で、図９の右図における実線矢印ＡＲ３で示すように、ベース部材７３及びアーム付勢部材７４とともに回転（旋回）する。アーム部材７２が溶接された円柱状部材７１についても同様である。

図９の右図は、上部旋回体３（ベース部材７３及びアーム付勢部材７４）が角度α＋βだけ回転（旋回）したときの状態、すなわち、円柱状部材７１及びアーム部材７２が角度βだけ回転（旋回）したときの状態を示す。

角度βは、線分Ｌ２と線分Ｌ３との間に形成される角度であり、旋回角速度センサＳ５によって検出される角度に相当する。なお、線分Ｌ３は、上部旋回体３（ベース部材７３及びアーム付勢部材７４）の回転（旋回）が開始された時点における線分Ｌ１（左アーム付勢部材７４Ｌと右アーム付勢部材７４Ｒとの間の中点を通り且つ旋回軸ＳＸを通る線分）に対応する線分である。

このように、図８及び図９に示す例では、旋回角度検出装置としての旋回角速度センサＳ５は、円柱状部材７１及びアーム部材７２の旋回角度である角度βを検出するように構成されているが、円柱状部材７１及びアーム部材７２の回転（旋回）が開始される前に行われた上部旋回体３（ベース部材７３及びアーム付勢部材７４）の旋回角度である角度αを検出できない。

そのため、コントローラ３０は、旋回角度検出装置（旋回角速度センサＳ５）以外の装置を用いて角度αを検出するように構成されている。具体的には、コントローラ３０は、撮像装置Ｓ６が取得する画像を用いて角度αを検出することにより、旋回角度（算出角度）を補正できるように構成されている。撮像装置Ｓ６が取得する画像を用いた角度αの検出は、例えば、図７を参照して説明した方法（写真測量技術を用いた方法）で行われる。

ここで、図１０を参照し、測位装置Ｐ１を搭載しないショベル１００のコントローラ３０が旋回角度（算出角度）を補正する処理（補正処理）の例について説明する。

図１０は、旋回角度（算出角度）及び旋回角度（実角度）のそれぞれの時間的推移を示すグラフであり、図５に対応する。具体的には、図１０は、旋回角度を縦軸にとり、時間を横軸にとっている。また、図１０の上図及び下図のそれぞれにおける太実線は旋回角度（実角度）の時間的推移を示し、図１０の上図における一点鎖線は、補正処理が実行されないときの旋回角度（算出角度）の時間的推移を示し、図１０の下図における一点鎖線は、補正処理が実行されたときの旋回角度（算出角度）の時間的推移を示している。なお、図１０の上図における旋回角度（実角度）の時間的推移と図１０の下図における旋回角度（実角度）の時間的推移とは同じである。

図１０に示す例では、時点ｔ１において上部旋回体３の左回転（左旋回）が開始する。そして、時点ｔ２において、図９の中央図に示すようにアーム部材７２と左アーム付勢部材７４Ｌとが接触したときに可動側部材７０の左回転（左旋回）が開始する。この時点において、上部旋回体３は既に角度αだけ左回転（左旋回）している。以下では、旋回機構２の機械的なガタ（遊び）に起因する角度αは「ガタ角度」と称される。その後、上部旋回体３は、時点ｔ３において角度α＋βだけ左回転（左旋回）した時点で停止する。この時点において、上部旋回体３は基準角度から角度α＋βだけ左回転（左旋回）した状態となっており、可動側部材７０は基準角度から角度βだけ左回転（左旋回）した状態となっている。なお、上部旋回体３の基準角度は、例えば、時点ｔ１における上部旋回体３の旋回角度（ゼロ）であり、可動側部材７０の基準角度は、例えば、時点ｔ１における可動側部材７０の旋回角度（ゼロ）である。

このように、左旋回が停止した時点では、上部旋回体３の旋回角度（実角度）と可動側部材７０の旋回角度（算出角度）との間にはガタ角度である角度αと同じ大きさの差が生じている。そのため、図１０の上図に示すように、補正処理が実行されない場合、旋回角度検出装置としての旋回角速度センサＳ５は、上部旋回体３の旋回角度（実角度）である角度α＋βよりもガタ角度と同じ大きさだけ小さい角度βを旋回角度（算出角度）として出力してしまう。

その後、時点ｔ４において上部旋回体３の右回転（右旋回）が開始する。そして、時点ｔ５においてアーム部材７２と右アーム付勢部材７４Ｒとが接触したときに可動側部材７０の右回転（右旋回）が開始する。この時点において、旋回角速度センサＳ５は旋回角度として依然として角度βを出力し続けているが、上部旋回体３は既に角度２α（ガタ角度の二倍の大きさの角度）だけ右回転（右旋回）している。すなわち、上部旋回体３は基準角度から角度β－αだけ左回転（左旋回）した状態となっている。その後、上部旋回体３は、時点ｔ６において角度α＋βだけ右回転（右旋回）した時点で停止する。この時点において、上部旋回体３は基準角度（ゼロ）に戻っているが、可動側部材７０は角度β－αだけ右回転（右旋回）した状態、すなわち、基準角度から角度αだけ左回転（左旋回）した状態となっている。

このように、右旋回を停止させた時点では、上部旋回体３の旋回角度（実角度）と可動側部材７０の旋回角度（算出角度）との間にはガタ角度である角度αと同じ大きさの差が生じている。そのため、図１０の上図に示すように、補正処理が実行されない場合、旋回角度検出装置としての旋回角速度センサＳ５は、上部旋回体３の旋回角度（実角度）である角度（ゼロ）よりもガタ角度と同じ大きさだけ大きい角度αを旋回角度（算出角度）として出力してしまう。

そこで、コントローラ３０は、撮像装置Ｓ６が取得する画像を用い、可動側部材７０が回転（旋回）していないときに上部旋回体３が回転（旋回）しているときの上部旋回体３の旋回角度であるガタ角度を算出することにより、旋回角度（算出角度）を補正する。すなわち、コントローラ３０は、以下に説明するような補正処理を実行することにより、上部旋回体３の旋回角度（実角度）と可動側部材７０の旋回角度（算出角度）との間の差をゼロに近付けることができる。

図１１は、測位装置Ｐ１を搭載しないショベル１００のコントローラ３０が実行する補正処理の一例の流れを示すフローチャートである。コントローラ３０は所定の制御周期でこの補正処理を繰り返し実行する。

最初に、コントローラ３０は、旋回操作が開始されたか否かを判定する（ステップＳＴ１１）。具体的には、コントローラ３０は、操作センサ２９ＬＢの出力に基づいて旋回操作が開始されたか否かを判定する。なお、コントローラ３０は、制御弁１７３のパイロットポートに作用するパイロット圧に基づいて旋回操作が開始されたか否かを判定してもよく、他のセンサの出力に基づいて旋回操作が開始されたか否かを判定してもよい。

旋回操作が開始されていないと判定した場合（ステップＳＴ１１のＮＯ）、コントローラ３０は、ステップＳＴ１１の判定を改めて実行する。すなわち、コントローラ３０は、旋回操作が開始されるまでステップＳＴ１１の判定を繰り返す。

そして、旋回操作が開始されたと判定した場合（ステップＳＴ１１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、基準画像を取得する（ステップＳＴ１２）。基準画像は、基準時点である第１時点において撮像装置Ｓ６が取得する画像である。

図１０の下図に示す例では、コントローラ３０は、時点ｔ１において左旋回操作が開始されたと判定したときに、時点ｔ１において撮像装置Ｓ６が撮像した画像を第１の基準画像として取得する。或いは、コントローラ３０は、時点ｔ４において右旋回操作が開始されたと判定したときに、時点ｔ４において撮像装置Ｓ６が撮像した画像を第２の基準画像として取得する。

その後、コントローラ３０は、旋回角度検出装置の出力が変化したか否かを判定する（ステップＳＴ１３）。具体的には、コントローラ３０は、旋回角度検出装置としての旋回角速度センサＳ５が出力する値が変化した場合に、旋回角度検出装置の出力が変化したと判定する。

旋回角度検出装置の出力が変化していないと判定した場合（ステップＳＴ１３のＮＯ）、コントローラ３０は、ステップＳＴ１３の判定を改めて実行する。すなわち、コントローラ３０は、旋回角度検出装置の出力が変化するまでステップＳＴ１３の判定を繰り返す。

そして、旋回角度検出装置の出力が変化したと判定した場合（ステップＳＴ１３のＹＥＳ）、コントローラ３０は、現在画像を取得する（ステップＳＴ１４）。現在画像は、第１時点よりも後の第２時点において撮像装置Ｓ６が取得する画像である。

図１０の下図に示す例では、コントローラ３０は、時点ｔ２において旋回角度検出装置の出力が変化したと判定したときに、時点ｔ２において撮像装置Ｓ６が撮像した画像を第１の現在画像として取得する。或いは、コントローラ３０は、時点ｔ５において旋回角度検出装置の出力が変化したと判定したときに、時点ｔ５において撮像装置Ｓ６が撮像した画像を第２の現在画像として取得する。

その後、コントローラ３０は、基準画像及び現在画像に基づいて旋回角度の増分を算出する（ステップＳＴ１５）。

図１０の下図に示す例では、コントローラ３０は、時点ｔ２において、第１の基準画像と第１の現在画像とに基づき、時点ｔ１と時点ｔ２との間の期間における上部旋回体３の旋回角度の増分である角度αをガタ角度として算出する。そのため、時点ｔ２から時点ｔ３までの期間では、コントローラ３０は、旋回角度検出装置としての旋回角速度センサＳ５が出力する旋回角度にガタ角度としての角度αを加算した値を旋回角度（算出角度）として認識し且つ出力することができる。或いは、コントローラ３０は、時点ｔ５において、第２の基準画像と第２の現在画像とに基づき、時点ｔ４と時点ｔ５との間の期間における上部旋回体３の旋回角度の増分である角度２αをガタ角度として算出する。そのため、時点ｔ５から時点ｔ６までの期間では、コントローラ３０は、旋回角速度センサＳ５が出力する旋回角度にガタ角度としての角度２αを減算した値を旋回角度（算出角度）として認識し且つ出力することができる。

このように、補正処理が実行される場合には、旋回角速度センサＳ５は、図１０の下図に示すように、可動側部材７０が回転（旋回）していないときに上部旋回体３が回転（旋回）する期間である時点ｔ１から時点ｔ２までの期間と時点ｔ４から時点ｔ５までの期間とを除き、上部旋回体３の旋回角度（実角度）と同じ値を旋回角度（算出角度）として出力できる。なお、以下では、可動側部材７０が回転（旋回）していないときに上部旋回体３が回転（旋回）する期間は、上部旋回体３が旋回しているにもかかわらず旋回角速度センサＳ５が応答しない期間を意味する「無応答期間」と称される。

また、コントローラ３０は、無応答期間中においても、撮像装置Ｓ６が取得する画像に基づき、無応答期間中に増加するガタ角度をリアルタイムで算出するように構成されていてもよい。この場合、コントローラ３０は、無応答期間を含む全期間にわたり、上部旋回体３の旋回角度（実角度）と同じ値を旋回角度（算出角度）として出力できる。

このように、本開示の実施形態に係るショベル１００は、図１に示すように、下部走行体１と、下部走行体１に搭載された上部旋回体３と、上部旋回体３に搭載された撮像装置Ｓ６と、上部旋回体３の旋回角度を検出する旋回角度検出装置と、上部旋回体３に搭載された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、撮像装置Ｓ６が取得する画像と旋回角度検出装置が検出する旋回角度とに基づいて上部旋回体３の旋回角度を算出するように構成されている。

具体的には、コントローラ３０は、図６に示すような補正処理を実行し、撮像装置Ｓ６が取得する画像と旋回角度検出装置としての測位装置Ｐ１（ＧＮＳＳコンパス）が検出する旋回角度とに基づいて上部旋回体３の旋回角度を算出するように構成されていてもよい。

或いは、コントローラ３０は、図１１に示すような補正処理を実行し、撮像装置Ｓ６が取得する画像と旋回角度検出装置としての旋回角速度センサＳ５が検出する旋回角度とに基づいて上部旋回体３の旋回角度を算出するように構成されていてもよい。

この構成は、より正確に旋回角度を算出できるという効果をもたらす。また、この構成は、旋回機構２を構成する部材間に機械的なガタ（遊び）が存在する場合であっても旋回角度を正確に算出できるという効果をもたらす。

そのため、コントローラ３０は、例えば、バケット６の背面が目標施工面（法面）に正対し且つ接触した状態で掘削が行われ、更に旋回動作を伴う排土が行われた後で、バケット６の背面を再び目標施工面（法面）に正対させる正対制御を実行する際に、バケット６の背面と目標施工面（法面）との間にズレが生じてしまうのを防止できる。

或いは、コントローラ３０は、掘削目標位置へバケット６の爪先の移動させる作業、升掘り作業（押し付け掘削作業）、又はクレーン積み下ろし作業等において微小な旋回動作を行う際に、上部旋回体３を正確に旋回させることができる。

また、コントローラ３０は、第１時点で撮像装置Ｓ６が取得する第１画像と第２時点で撮像装置Ｓ６が取得する第２画像とに基づいて第１時点から第２時点までの期間中における上部旋回体３の旋回角度を算出してもよい。

具体的には、コントローラ３０は、旋回角度検出装置として測位装置Ｐ１（ＧＮＳＳコンパス）が採用されている場合には、図５に示すように、第１時点としての時点ｔ１で第１画像としての基準画像を取得し、第２時点としての時点ｔｘで第２画像としての現在画像を取得してもよい。そして、コントローラ３０は、基準画像と現在画像とに基づいて時点ｔ１から時点ｔｘまでの期間中における上部旋回体３の旋回角度を算出してもよい。

或いは、コントローラ３０は、旋回角度検出装置として旋回角速度センサＳ５が採用されている場合には、図１０の下図に示すように、第１時点としての時点ｔ１で第１画像としての基準画像を取得し、第２時点としての時点ｔ２で第２画像としての現在画像を取得してもよい。そして、コントローラ３０は、その基準画像とその現在画像とに基づいて時点ｔ１から時点ｔ２までの期間中における上部旋回体３の旋回角度を算出してもよい。

この構成は、旋回角度検出装置として測位装置Ｐ１（ＧＮＳＳコンパス）が採用されている場合、及び、旋回角度検出装置として旋回角速度センサＳ５が採用されている場合の何れであっても、より正確に旋回角度を算出できるという効果、及び、旋回機構２を構成する部材間に機械的なガタ（遊び）が存在する場合であっても旋回角度を正確に算出できるという効果をもたらす。

また、旋回角度検出装置は、所定の検出周期で旋回角度を検出するように構成されていてもよい。そして、コントローラ３０は、その検出周期よりも短い算出周期で旋回角度を算出するように構成されていてもよい。

具体的には、旋回角度検出装置としての測位装置Ｐ１（ＧＮＳＳコンパス）は、図５に示すように、所定の検出周期（受信周期ＲＰ）でＧＮＳＳ信号を受信して旋回角度を検出するように構成されていてもよい。そして、コントローラ３０は、その検出周期（受信周期ＲＰ）よりも短い算出周期（補正周期ＣＰ）で、測位装置Ｐ１が検出した旋回角度を補正し、旋回角度を算出するように構成されていてもよい。

この構成は、旋回角度検出装置の検出周期（受信周期ＲＰ）が長い場合であっても検出周期よりも短い算出周期（補正周期ＣＰ）で旋回角度を算出（補正）できるため、検出周期の中間においても旋回角度を正確に算出できるという効果をもたらす。

また、コントローラ３０は、撮像装置Ｓ６が取得する画像に基づいて算出する旋回角度を用い、旋回角度検出装置が検出する旋回角度を補正するように構成されていてもよい。

具体的には、コントローラ３０は、図７に示すように、時点ｔ１において左方撮像装置Ｓ６Ｌが撮像した画像内に存在する地物ＦＴの画像と、時点ｔｘにおいて左方撮像装置Ｓ６Ｌが撮像した画像内に存在する地物ＦＴの画像とに基づき、写真測量技術を用いて旋回角度を算出してもよい。そして、コントローラ３０は、このように算出した旋回角度を用い、旋回角度検出装置が検出する旋回角度を補正してもよい。

この構成は、異なるタイミングで取得された二つの画像に基づいて旋回角度が算出されるため、簡易且つ正確に旋回角度を算出できるという効果をもたらす。

また、ショベル１００は、撮像装置Ｓ６が取得した画像に基づいて上部旋回体３の周囲に存在する物体を検知する物体検知装置を備えていてもよい。すなわち、撮像装置Ｓ６が取得する画像は、旋回角度を算出するためばかりでなく、上部旋回体３の周囲に存在する物体を検知するために利用されてもよい。なお、物体検知装置は、コントローラ３０であってもよく、コントローラ３０とは別の処理回路であってもよい。

具体的には、物体検知装置として機能するコントローラ３０は、上部旋回体３の周囲に存在する物体を検知できるように構成されていてもよい。物体は、例えば、人、動物、車両、建設機械、建造物、又は穴等である。また、コントローラ３０は、人と人以外の物体とを区別して検知できるように構成されていてもよい。

この構成は、ショベル１００の周囲に存在する物体を検知するために利用されている撮像装置Ｓ６が旋回角度の補正のためにも利用されるため、旋回角度の補正のみのために撮像装置Ｓ６を新たに取り付ける必要がないという効果をもたらす。

また、本開示の実施形態に係るショベルの制御システムは、撮像装置Ｓ６の出力と旋回角度検出装置が検出した旋回角度とに基づいて上部旋回体３の旋回角度を算出するように構成されていてもよい。すなわち、ショベルの制御システムでは、撮像装置Ｓ６の出力と旋回角度検出装置が検出した旋回角度とに基づいて上部旋回体３の旋回角度を算出する制御装置（処理回路）は、ショベル１００の外部に配置された処理回路によって実現されてもよい。

ショベル１００の外部に配置された処理回路は、例えば、ショベル１００に搭載されたコントローラ３０と無線又は有線で通信できるように構成されたサーバ等の管理装置であってもよく、コントローラ３０と無線又は有線で通信できるように構成されたスマートフォン等の支援装置であってもよい。

この構成は、処理回路がショベル１００に搭載されている場合と同様に、より正確に旋回角度を算出できるという効果、及び、旋回機構を構成する部材間に機械的なガタ（遊び）が存在する場合であっても旋回角度を正確に算出できるという効果をもたらす。

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

例えば、上述の実施形態では、測位装置Ｐ１（ＧＮＳＳコンパス）を搭載しないショベル１００において、コントローラ３０は、撮像装置Ｓ６が取得する画像を用いて旋回開始時のガタ角度を算出することにより、旋回開始時に発生する旋回角度（実角度）と旋回角度（算出角度）との間の差を低減でき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、旋回停止時に発生する旋回角度（実角度）と旋回角度（算出角度）との間の差を低減できるように構成されていてもよい。また、旋回停止時に発生する差は、旋回停止時の揺れ戻しによって発生する差であってもよい。すなわち、コントローラ３０は、旋回停止時の揺れ戻しによる旋回角度を算出するように構成されていてもよい。

１・・・下部走行体 ２Ｍ・・・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 ３Ｆ・・・旋回フレーム 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・・・ポンプレギュレータ １４・・・メインポンプ １５・・・パイロットポンプ １７・・・コントロールバルブユニット １８・・・絞り １９・・・制御圧センサ ２６・・・操作装置 ２８・・・吐出圧センサ ２９・・・操作センサ ３０・・・コントローラ ３１・・・比例弁 ４０・・・表示装置 ４２・・・入力装置 ４３・・・音声出力装置 ４７・・・記憶装置 ５０・・・マシンガイダンス装置 ５１・・・位置算出部 ５２・・・距離算出部 ５３・・・情報伝達部 ５４・・・自動制御部 ６０・・・制御弁 ７０・・・可動側部材 ７１・・・円柱状部材 ７２・・・アーム部材 ７３・・・ベース部材 ７３Ｈ・・・貫通孔 ７４・・・アーム付勢部材 ８０・・・固定側部材 ８１・・・円筒状部材 ８２・・・棒状部材 １００・・・ショベル １７１～１７６・・・制御弁 ＡＣ・・・環状凹部 ＣＢ・・・センターバイパス油路 ＣＤ１、ＣＤ２・・・パイロットライン ＣＪ・・・センタージョイント ＨＬ・・・油路 ＭＧ・・・磁石 ＰＣ・・・パラレル油路 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 Ｓ６・・・撮像装置 Ｓ６Ｂ・・・後方撮像装置 Ｓ６Ｆ・・・前方撮像装置 Ｓ６Ｌ・・・左方撮像装置 Ｓ６Ｒ・・・右方撮像装置 ＳＲ・・・シールリング ＳＸ・・・旋回軸 Ｐ１・・・測位装置 ＴＤ・・・通信装置

Claims (6)

1. 下部走行体と、
   前記下部走行体に搭載された上部旋回体と、
   前記上部旋回体に搭載された撮像装置と、
   前記上部旋回体の旋回角度を検出する旋回角度検出装置と、
   前記上部旋回体に搭載された制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記撮像装置が取得する画像に基づいて算出する旋回角度を用い、前記旋回角度検出装置が検出する旋回角度を補正するように構成されている、
   ショベル。
2. 下部走行体と、
   前記下部走行体に搭載された上部旋回体と、
   前記上部旋回体に搭載された撮像装置と、
   前記上部旋回体の旋回角度を検出する旋回角度検出装置と、
   前記上部旋回体に搭載された制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記撮像装置が取得する画像と前記旋回角度検出装置が検出する旋回角度とに基づいて前記上部旋回体の旋回角度を算出する、
   ショベル。
3. 前記制御装置は、第１時点で前記撮像装置が取得する第１画像と第２時点で前記撮像装置が取得する第２画像とに基づいて前記第１時点から前記第２時点までの期間中における前記上部旋回体の旋回角度を算出する、
   請求項２に記載のショベル。
4. 前記制御装置は、前記撮像装置が取得する画像に基づいて算出する旋回角度を用い、前記旋回角度検出装置が検出する旋回角度を補正するように構成されている、
   請求項２又は３に記載のショベル。
5. 前記撮像装置が取得した画像に基づいて前記上部旋回体の周囲に存在する物体を検知する物体検知装置を備える、
   請求項１乃至４の何れかに記載のショベル。
6. 下部走行体と、前記下部走行体に搭載された上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載された撮像装置と、前記上部旋回体の旋回角度を検出する旋回角度検出装置と、を備えるショベルの制御システムであって、
   前記撮像装置の出力と前記旋回角度検出装置が検出した旋回角度とに基づいて前記上部旋回体の旋回角度を算出する、
   ショベルの制御システム。

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