JP2024054695A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】被積込機械への積込作業において、被積込機械のベッセル上に１回の放出動作で、土砂等の掘削物を偏りなく放出可能な作業機械を提供する。【解決手段】作業機械の制御装置は、掘削動作を完了した位置でのベッセル位置取得装置により取得されるベッセルの位置情報に基づいて、ベッセルの上方で行われる掘削物の放出動作を開始する位置である放出開始位置と、放出動作を完了する位置である放出完了位置とを、ベッセルの前後方向の成分を持った方向に並べて設定し、姿勢検出装置により検出される作業装置及び旋回体の姿勢に基づいて、作業装置及び旋回体の少なくとも一方の動作を制御することにより、作業装置の制御点を放出開始位置から放出完了位置に移動させ、作業装置の制御点が放出開始位置から放出完了位置に移動するまでの間に、バケットの対地角が予め設定される放出完了角度になるように、作業装置の動作を制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、作業機械に関する。

走行体に旋回可能に取り付けられた旋回体と、旋回体に取り付けられた多関節型の作業装置と、を備えた、例えば油圧ショベルなどの作業機械が知られている。この油圧ショベルなどに設けられた作業装置は、旋回体に回動可能に取り付けられるブームと、ブームに回動可能に取り付けられるアームと、アームに回動可能に取り付けられるバケットと、を有する。

油圧ショベルは、作業装置により掘削した土砂等の掘削物をダンプトラック等の被積込機械の荷台（ベッセル）の上方まで運搬する運搬動作と、掘削物をダンプトラックのベッセルに放出する放出動作と、を行って掘削物の積込作業を行う。

油圧ショベルのオペレータは、運搬動作及び放土動作の双方において、油圧ショベルとダンプトラックとが干渉しないように積込作業を行う必要があり、作業には習熟が必要である。

特許文献１には、放土作業を自動で行う制御システムが開示されている。特許文献１には、「排土制御部は、自動排土制御を開始すると判定した場合に、バケットの傾きが所定の排土完了角度になるまで、バケットを排土方向に回転させる第１指令を生成する。排土制御部は、バケットの傾きが、自動排土制御の開始時の傾きから排土完了角度になるまでの間に、ブームを上げ方向に回転させる第２指令を生成する。」と記載されている。

特開２０２１－１７２９７２号公報

特許文献１に記載の技術を用いて放土動作を行うと、バケットはその幾何中心を回転軸として回転し掘削した土砂を放出する。そのため、ダンプトラックのベッセル上の特定の箇所に対して、放土動作を行うことになる。このため、特許文献１に記載の技術を用いると、一回の積込作業で、掘削した土砂がダンプトラックのベッセル上の特定の箇所に偏って放出されることになる。その場合、ベッセルへの積込量が制限されたり、ダンプトラックの重量バランスが変化し、走行動作に影響を及ぼす可能性が生じる。

本発明は、被積込機械への積込作業において、被積込機械のベッセル上に１回の放出動作で、土砂等の掘削物を偏りなく放出可能な作業機械を提供することを目的とする。

本発明の一態様による作業機械は、走行体と、前記走行体に対して旋回可能に設けられる旋回体と、前記旋回体に取り付けられ、ブーム、アーム及びバケットを有する作業装置と、前記旋回体及び前記作業装置の姿勢を検出する姿勢検出装置と、前記作業装置により掘削された掘削物が積み込まれる被積込機械のベッセルの位置情報を取得するベッセル位置取得装置と、前記作業装置及び前記旋回体の動作を制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、掘削動作を完了した位置での前記ベッセル位置取得装置により取得される前記ベッセルの位置情報に基づいて、前記ベッセルの上方で行われる掘削物の放出動作を開始する位置である放出開始位置と、前記放出動作を完了する位置である放出完了位置とを、前記ベッセルの前後方向の成分を持った方向に並べて設定し、前記姿勢検出装置により検出される前記作業装置及び前記旋回体の姿勢に基づいて、前記作業装置及び前記旋回体の少なくとも一方の動作を制御することにより、前記作業装置の制御点を前記放出開始位置から前記放出完了位置に移動させ、前記作業装置の制御点が前記放出開始位置から前記放出完了位置に移動するまでの間に、前記バケットの対地角が予め設定される放出完了角度になるように、前記作業装置の動作を制御する。

本発明によれば、被積込機械への積込作業において、被積込機械のベッセル上に１回の放出動作で、土砂等の掘削物を偏りなく放出可能な作業機械を提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る油圧ショベルの側面図である。 図２は、油圧ショベルの油圧駆動システムの概略構成図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係る制御装置の機能ブロック図である。 図４は、Ｙ軸方向から見たショベル基準座標系を示す図である。 図５は、Ｚ軸方向から見たショベル基準座標系を示す図である。 図６Ａは、油圧ショベルと被積込機械の平面図であり、放土開始位置Ｐ１と放土完了位置Ｐ２とを結ぶ直線状の放土軌跡Ｔ１の例を示す。 図６Ｂは、油圧ショベルと被積込機械の側面図であり、放土開始位置Ｐ１と放土完了位置Ｐ２とを結ぶ直線状の放土軌跡Ｔ１の例を示す。 図７は、バケット通過位置判定処理の一例について説明する図。 図８は、制御装置により実行される積込制御の処理の流れの一例について示すフローチャート。 図９は、油圧ショベルと被積込機械の平面図であり、側部通過用の運搬制御により動作する油圧ショベルと、側部通過後の放土制御で用いられる放土軌跡Ｔ１について示す。 図１０は、油圧ショベルと被積込機械の側面図であり、側部通過用の運搬制御により移動するバケットについて示す。 図１１は、油圧ショベルと被積込機械の平面図であり、後端部通過用の運搬制御及び後端部通過後の放土制御により動作する油圧ショベルと、後端部通過後の放土制御で用いられる放土軌跡Ｔ１について示す。 図１２は、油圧ショベルと被積込機械の側面図であり、後端部通過用の運搬制御及び後端部通過後の放土制御により移動するバケットについて示す。 図１３は、第１実施形態の変形例１に係る油圧ショベルと被積込機械の平面図であり、後端部通過用の運搬制御及び後端部通過後の放土制御により動作する油圧ショベルと、後端部通過後の放土制御で用いられる放土軌跡Ｔ１について示す。 図１４は、第１実施形態の変形例２に係る油圧ショベルと被積込機械の平面図であり、後端部通過用の運搬制御及び後端部通過後の放土制御により動作する油圧ショベルと、後端部通過後の放土制御で用いられる放土軌跡Ｔ１について示す。 図１５は、本発明の第２実施形態に係る制御装置の機能ブロック図である。 図１６は、被積込機械の平面図であり、放土動作の回数に応じた放土開始位置Ｐ１－１，Ｐ１－２，Ｐ１－３を示す。 図１７は、被積込機械の平面図であり、放土動作の回数に応じた放土開始位置Ｐ１－１，Ｐ１－２，Ｐ１－３，Ｐ１－４、及び放土完了位置Ｐ２－１，Ｐ２－２，Ｐ２－３，Ｐ２－４を示す。 図１８は、被積込機械の側面図であり、放土動作の回数に応じた放土完了位置Ｐ２－１，Ｐ２－２，Ｐ２－３を示す。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下では、作業機械が油圧ショベルである例について説明する。以下の説明では、同一の構成要素が複数存在する場合、符号の末尾にアルファベットの小文字を付すことがあるが、当該アルファベットの小文字を省略して当該複数の構成要素をまとめて表記することがある。例えば、同一の２つの走行油圧モータ４ａ，４ｂが存在するとき、これらをまとめて走行油圧モータ４と表記することがある。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る油圧ショベル１の側面図である。図１に示すように、本実施形態に係る油圧ショベル１は、アーム９の先端部にバケット１０を後向きに取り付けたバックホウショベルである。油圧ショベル１は、地面等の掘削対象面を掘削する掘削作業と、掘削した土砂等の掘削物を、運搬車両等の被積込機械２００の荷台２０１に積み込む積込作業とを行う。運搬車両としては、例えば、ホイール式の走行装置を備えるダンプトラックやクローラ式の走行装置を備えるキャリアダンプ等がある。

油圧ショベル１は、積込作業において、上部旋回体７を旋回させてバケット１０内の掘削物を被積込機械２００の上方まで運搬する運搬動作と、バケット１０をダンプ方向に動作させて掘削物を被積込機械２００の荷台２０１に放出する放出動作とを行う。荷台２０１は、左右一対の側部２０２ｌ，２０２ｒ（図６Ａ参照）と、前側の側部２０２ｆと、これら複数の側部２０２（２０２ｌ，２０２ｒ，２０２ｆ）が接続される矩形状の底部２０３（図６Ｂ参照）と、を有する上面が開放されたベッセル（トレイ）である。左側の側部２０２ｌ及び右側の側部２０２ｒは、互いに対向して配置される。

矩形状の底部２０３は、直線状の前側縁部、後側縁部、左側縁部及び右側縁部を有している。前側の側部２０２ｆは、底部２０３の前側縁部から立ち上がるように設けられ、荷台２０１の前側の端辺部を構成する。左側の側部２０２ｌは、底部２０３の左側縁部から立ち上がるように設けられ、荷台２０１の左側の端辺部を構成する。右側の側部２０２ｒは、底部２０３の右側縁部から立ち上がるように設けられ、荷台２０１の右側の端辺部を構成する。一方、後端部２０５は、荷台２０１をダンプ動作させた場合に、荷台２０１に積み込まれた土砂が排出される部分である。このため、底部２０３の後側縁部には、底部２０３から立ち上がる側部は設けられていない。底部２０３の後側縁部は、荷台２０１の後側の端辺部である後端部２０５とされる。なお、荷台２０１の端辺部とは、平面視で矩形状の荷台２０１の四辺を形成する部位のことを指す。

油圧ショベル１は、車体（機械本体）３と、車体３に取り付けられる多関節型の作業装置２とを備える。車体３は、下部走行体５と、下部走行体５に対して旋回可能に設けられる上部旋回体７と、を備える。下部走行体５は、右側のクローラを駆動する右クローラ駆動用の走行油圧モータ４ａ（図２参照）、及び左側のクローラを駆動する左クローラ駆動用の走行油圧モータ４ｂ（図２参照）により走行する。上部旋回体７は、下部走行体５の上部に旋回装置を介して取り付けられ、旋回装置の旋回油圧モータ６により旋回する。なお、本実施形態では、右クローラ駆動用の走行油圧モータ４ａ及び左クローラ駆動用の走行油圧モータ４ｂを総称して、走行油圧モータ４とも記す。

上部旋回体７に取り付けられる作業装置２は、回動可能に連結される複数の駆動対象部材（８，９，１０）及び駆動対象部材を駆動する複数の油圧シリンダ（１１，１２，１３）を有する。本実施形態では、複数の油圧シリンダ（１１，１２，１３）によって駆動される３つの駆動対象部材としてのブーム８、アーム９及びバケット１０が、直列的に連結される。

ブーム８は、その基端部が上部旋回体７の前部においてブームピン８ａ（図４参照）によって回動可能に連結される。アーム９は、その基端部がブーム８の先端部においてアームピン９ａによって回動可能に連結される。バケット１０は、アーム９の先端部においてバケットピン１０ａによって回動可能に連結される。ブームピン８ａ、アームピン９ａ、バケットピン１０ａは、互いに平行に配置され、各駆動対象部材（８，９，１０）は同一面内で相対回転可能とされている。

ブーム８は、ブームシリンダ１１の伸縮動作によって上下方向に回動する。アーム９は、アームシリンダ１２の伸縮動作によって前後方向（ダンプ方向及びクラウド方向）に回動する。バケット１０は、バケットシリンダ１３の伸縮動作によって前後方向（ダンプ方向及びクラウド方向）に回動する。ブームシリンダ１１は、その一端側がブーム８に接続され他端側が上部旋回体７のフレームに接続されている。アームシリンダ１２は、その一端側がアーム９に接続され他端側がブーム８に接続されている。バケットシリンダ１３は、その一端側がバケットリンク１６を介してバケット１０に接続され他端側がアーム９に接続されている。

図２は、油圧ショベル１の油圧駆動システム５０の概略構成図である。図２に示すように、油圧駆動システム５０は、上部旋回体７に搭載された原動機であるエンジン１０３と、エンジン１０３により駆動される油圧ポンプであるメインポンプ１０２及びパイロットポンプ１０４と、を備える。メインポンプ１０２及びパイロットポンプ１０４は、エンジン１０３により駆動され、作動油を吐出する。

油圧駆動システム５０は、メインポンプ１０２から吐出される作動油の流量及び流れ方向を制御する流量制御弁１０１と、流量制御弁１０１に操作信号としての操作圧を出力する複数の電磁比例弁５１と、電磁比例弁５１に制御信号を出力する制御装置４０と、オペレータにより操作され操作量及び操作方向に応じた信号を制御装置４０に出力する操作装置２０，２１と、オペレータの操作により積込制御開始指示を制御装置４０に出力する制御トリガスイッチ２４と、を備える。操作装置２０，２１及び制御トリガスイッチ２４は、上部旋回体７に設けられた運転室７１（図１参照）内に設置されている。

作業用の操作装置２０は、ブーム８及びバケット１０を操作するための作業操作右レバー２２ａと、アーム９及び上部旋回体７を操作するための作業操作左レバー２２ｂとを備える。つまり、操作装置２０は、ブーム操作装置、バケット操作装置、アーム操作装置及び旋回操作装置としての機能を有する。走行用の操作装置２１は、右クローラを操作するための走行操作右レバー２３ａと、左クローラを操作するための走行操作左レバー２３ｂと、を備える。なお、本実施形態では、作業操作右レバー２２ａ及び作業操作左レバー２２ｂを総称して操作レバー２２と記し、走行操作右レバー２３ａ及び走行操作左レバー２３ｂを総称して操作レバー２３と記す。制御トリガスイッチ２４は、操作レバー２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂのいずれかに設けられる。

本実施形態に係る操作システムは、操作装置２０から制御装置４０に操作量及び操作方向を表す電気信号が入力され、制御装置４０から電磁比例弁５１に制御信号が出力され、電磁比例弁５１から流量制御弁１０１に操作圧が出力される電気レバー方式の操作システムである。

油圧ショベル１は、操作レバー２２，２３の操作量及び操作方向を検出し、検出結果を表す信号を制御装置４０に出力する操作検出装置５６を有する。操作検出装置５６は、作業操作左レバー２２ｂによるアームクラウド操作量及びアームダンプ操作量を検出する操作量センサ５２ａと、作業操作左レバー２２ｂによる右旋回操作量及び左旋回操作量を検出する操作量センサ５２ｂと、作業操作右レバー２２ａによるブーム上げ操作量及びブーム下げ操作量を検出する操作量センサ５２ｃと、作業操作右レバー２２ａによるバケットクラウド操作量及びバケットダンプ操作量を検出する操作量センサ５２ｄと、走行操作右レバー２３ａによる右クローラ前進操作量及び右クローラ後退操作量を検出する操作量センサ５２ｅと、走行操作左レバー２３ｂによる左クローラ前進操作量及び左クローラ後退操作量を検出する操作量センサ５２ｆと、を有する。

複数の操作量センサ５２は、例えば、操作レバー２２，２３の操作量及び操作方向を検出可能なロータリエンコーダ、あるいはポテンショメータである。

本実施形態に係る制御装置４０は、オペレータによる操作レバー２２，２３の操作情報（操作量及び操作方向）に応じて、作業装置２の回動動作、下部走行体５の走行動作、及び、上部旋回体７の旋回動作を制御する。

具体的には、制御装置４０は、オペレータによる操作レバー２２，２３の操作量及び操作方向に応じた制御信号を電磁比例弁５１（５１ａ～５１ｌ）に出力する。電磁比例弁５１は、パイロットポンプ１０４から圧油が供給されるパイロットライン１００に設けられている。電磁比例弁５１は、制御装置４０からの制御信号が入力されると作動し、パイロットライン１００の一次圧を減圧して生成した二次圧を操作圧として流量制御弁１０１に出力する。流量制御弁１０１は、複数の油圧アクチュエータ（旋回油圧モータ６、アームシリンダ１２、ブームシリンダ１１、バケットシリンダ１３、走行油圧モータ４ａ及び走行油圧モータ４ｂ）毎に設けられた複数のスプール弁を有している。電磁比例弁５１により出力された操作圧は、スプール弁の受圧室に導かれ、スプールが動作する。これにより、メインポンプ１０２から吐出された作動油が、スプール弁を通じて対応する油圧アクチュエータに供給され、その油圧アクチュエータを動作させる。

電磁比例弁５１ａ，５１ｂは、旋回油圧モータ６に供給される圧油を制御するための操作圧を流量制御弁１０１の旋回油圧モータ６駆動用のスプール弁の受圧室に出力する。電磁比例弁５１ｃ，５１ｄは、アームシリンダ１２に供給される圧油を制御するための操作圧を流量制御弁１０１のアームシリンダ１２駆動用のスプール弁の受圧室に出力する。電磁比例弁５１ｅ，５１ｆは、ブームシリンダ１１に供給される圧油を制御するための操作圧を流量制御弁１０１のブームシリンダ１１駆動用のスプール弁の受圧室に出力する。電磁比例弁５１ｇ，５１ｈは、バケットシリンダ１３に供給される圧油を制御するための操作圧を流量制御弁１０１のバケットシリンダ１３駆動用のスプール弁の受圧室に出力する。電磁比例弁５１ｉ，５１ｊは、走行油圧モータ４ａに供給される圧油を制御するための操作圧を流量制御弁１０１の走行油圧モータ４ａ駆動用のスプール弁の受圧室に出力する。電磁比例弁５１ｋ，５１ｌは、走行油圧モータ４ｂに供給される圧油を制御するための操作圧を流量制御弁１０１の走行油圧モータ４ｂ駆動用のスプール弁の受圧室に出力する。

ブームシリンダ１１、アームシリンダ１２及びバケットシリンダ１３は、それぞれ、供給された圧油によって伸縮し、ブーム８、アーム９及びバケット１０を回動させる。これにより、バケット１０の位置及び作業装置２の姿勢が変化する。旋回油圧モータ６は、供給された圧油によって回転し、上部旋回体７を旋回させる。走行油圧モータ４ａ及び走行油圧モータ４ｂは、供給された圧油によって回転し、下部走行体５を走行させる。なお、オペレータによる操作レバー２２，２３の操作が無い場合であっても、制御装置４０からの制御信号によって電磁比例弁５１ａ～５１ｌを作動させ、流量制御弁１０１を作動させることによって、油圧アクチュエータ（４ａ，４ｂ，６，１１，１２，１３）を駆動させることが可能である。本実施形態では、後述するように、制御トリガスイッチ２４が操作されることにより、制御装置４０は、作業装置２及び上部旋回体７の動作の自動制御を行う。

油圧ショベル１は、作業装置２及び車体３（上部旋回体７）の姿勢を検出する姿勢検出装置５３を備えている。姿勢検出装置５３は、複数の姿勢センサとしての、ブーム角度センサ１４、アーム角度センサ１５、バケット角度センサ１７、傾斜角度センサ１８及び旋回角度センサ１９を含んで構成される。ブーム角度センサ１４は、ブームピン８ａに取り付けられ、上部旋回体７に対するブーム８の回動角度を検出し、検出結果を表す信号を制御装置４０に出力する。アーム角度センサ１５は、アームピン９ａに取り付けられ、ブーム８に対するアーム９の回動角度を検出し、検出結果を表す信号を制御装置４０に出力する。バケット角度センサ１７は、バケットリンク１６に取り付けられ、アーム９に対するバケット１０の回動角度を検出し、検出結果を表す信号を制御装置４０に出力する。制御装置４０は、各角度センサ１４，１５，１７によって、ブーム８、アーム９及びバケット１０の各回動角度を取得する。

なお、ブーム８、アーム９及びバケット１０の各回動角度を取得する方法は、これに限定されない。制御装置４０は、水平面等の基準面に対するブーム８、アーム９及びバケット１０の各角度を慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）により検出し、ブーム８、アーム９及びバケット１０の各回動角度に換算することによって、各回動角度を取得してもよい。また、制御装置４０は、ブームシリンダ１１、アームシリンダ１２及びバケットシリンダ１３の各ストロークをストロークセンサにより検出し、ブーム８、アーム９及びバケット１０の各回動角度に換算することによって、各回動角度を取得してもよい。

傾斜角度センサ１８は、上部旋回体７に取り付けられ、水平面等の基準面に対する上部旋回体７（車体３）の傾斜角を検出し、検出結果を表す信号を制御装置４０に出力する。旋回角度センサ１９は、下部走行体５と上部旋回体７との間の旋回装置に取り付けられ、下部走行体５に対する上部旋回体７の旋回角度を検出し、検出結果を表す信号を制御装置４０に出力する。

ここで、ブーム８、アーム９及びバケット１０の各回動角度は、作業装置２の姿勢を表すパラメータである。つまり、ブーム角度センサ１４、アーム角度センサ１５、及び、バケット角度センサ１７は、作業装置２の姿勢を検出する姿勢センサとして機能している。また、上部旋回体７の傾斜角度及び下部走行体５に対する上部旋回体７の旋回角度は、上部旋回体７（車体３）の姿勢を表すパラメータである。つまり、傾斜角度センサ１８及び旋回角度センサ１９は、上部旋回体７（車体３）の姿勢を検出する姿勢センサとして機能している。

油圧ショベル１は、油圧ショベル１の周囲に存在する物体の種別及びその位置を検出する物体位置検出装置５４を備えている。物体位置検出装置５４は、例えば、ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）やステレオカメラであり、運転室７１の上部などに取り付けられる。物体位置検出装置５４は、作業装置２により掘削された掘削物が積み込まれる被積込機械２００の荷台２０１を検出するとともに、上部旋回体７に設けられた物体位置検出装置５４に対する被積込機械２００の荷台２０１の位置情報を検出する。なお、物体位置検出装置５４は、油圧ショベル１に複数取り付けられていてもよい。

制御装置４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの処理装置、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などの内部記憶装置、及び外部Ｉ／Ｆ（Interface）などがバスにより互いに接続されたコンピュータである。制御装置４０の外部Ｉ／Ｆには、操作検出装置５６、姿勢検出装置５３、物体位置検出装置５４、入力装置５７及びハードディスクドライブや大容量フラッシュメモリなどの外部記憶装置が接続されている。

ＲＯＭには、各種演算が実行可能なプログラムが格納されている。すなわち、ＲＯＭは、本実施形態の機能を実現するプログラムを読み取り可能な記憶媒体である。処理装置は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＲＡＭに展開して演算実行する演算装置であって、プログラムに従って外部Ｉ／Ｆ、及び記憶装置（内部記憶装置及び外部記憶装置）から取り入れた信号に対して所定の演算処理を行う。

外部Ｉ／Ｆの入力部は、各種装置（操作検出装置５６、姿勢検出装置５３、物体位置検出装置５４等）から入力された信号を処理装置で演算可能なように変換する。また、外部Ｉ／Ｆの出力部は、処理装置での演算結果に応じた出力用の信号を生成し、その信号を各種装置（電磁比例弁５１等）に出力する。

姿勢検出装置５３は、上述した作業装置２の姿勢を検出する姿勢センサ（１４，１５，１７）と、上部旋回体７（車体３）の姿勢を検出する姿勢センサ（１８，１９）と、を含んで構成される。

図３は、制御装置４０の機能ブロック図である。図３に示すように、制御装置４０は、ＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することにより、姿勢演算部４１、被積込機械位置演算部４２、バケット通過位置判定部４３、放土軌跡生成部４４、目標動作演算部４５、及び、弁制御部４６として機能する。

制御装置４０のＲＯＭには、油圧ショベル１の構成要素の位置及び姿勢の特定に用いられるショベル基準座標系、油圧ショベル１の構成要素の寸法、物体位置検出装置５４の取付位置のデータ等が予め記憶されている。本実施形態のショベル基準座標系は、図４及び図５に示すように、旋回中心軸と地面Ｇとが交差する点を原点Ｏとする右手座標系として定義されている。ショベル基準座標系は、下部走行体５の前進方向をＸ軸の正方向として定義されている。本実施形態のショベル基準座標系は、原点Ｏから旋回中心軸と平行に上方に延びる方向をＺ軸の正方向として定義されている。本実施形態のショベル基準座標系は、Ｘ軸及びＺ軸のそれぞれに直交する方向であって、下部走行体５の左方をＹ軸の正方向として定義されている。このように本実施形態のショベル基準座標系は、下部走行体５を基準に設定される座標系であり、ＸＹ平面は下部走行体５が接する地面（走行面）Ｇに固定されている。

本実施形態のショベル基準座標系において上部旋回体７の旋回角度θｓｗは、油圧ショベル１が基準姿勢のとき、すなわち作業装置２がＸ軸と平行となる状態のときに、０度となる。上部旋回体７の旋回角度θｓｗが０度の状態において、作業装置２の動作平面はＸＺ平面に平行であり、ブーム８の上げ動作方向はＺ軸の正方向であり、アーム９及びバケット１０のダンプ方向はＸ軸の正方向である。

姿勢演算部４１は、姿勢検出装置５３の検出信号から、ショベル基準座標系における油圧ショベル１の構成要素の姿勢を演算する。具体的には、姿勢演算部４１は、ブーム角度センサ１４から出力されたブーム８の回動角度の検出信号から、Ｘ軸に対するブーム８の回動角度（以下、ブーム角度とも記す）θｂｍを演算する。姿勢演算部４１は、アーム角度センサ１５から出力されたアーム９の回動角度の検出信号から、ブーム８に対するアーム９の回動角度（以下、アーム角度とも記す）θａｍを演算する。姿勢演算部４１は、バケット角度センサ１７から出力されたバケット１０の回動角度の検出信号から、アーム９に対するバケット１０の回動角度（以下、バケット角度とも記す）θｂｋを演算する。姿勢演算部４１は、旋回角度センサ１９から出力された上部旋回体７の旋回角度の検出信号から、Ｘ軸（下部走行体５）に対する上部旋回体７の旋回角度θｓｗを演算する。

姿勢演算部４１は、演算された作業装置２の各回動角度θｂｍ，θａｍ，θｂｋ及び上部旋回体７の旋回角度θｓｗと、ブーム長さＬｂｍ、アーム長さＬａｍ及びバケット長さＬｂｋとに基づいて、ブーム８、アーム９及びバケット１０のそれぞれのショベル基準座標系における位置、すなわちＸ座標及びＹ座標により特定される平面位置並びにＺ座標により特定される地面Ｇからの高さを演算する。なお、ブーム長さＬｂｍは、ブームピン８ａからアームピン９ａまでの長さである。アーム長さＬａｍは、アームピン９ａからバケットピン１０ａまでの長さである。バケット長さＬｂｋは、バケットピン１０ａからバケット１０の先端部（爪先）までの長さである。なお、ブームピン８ａは、旋回角度を０度としたとき、旋回中心軸（Ｚ軸）からＸ軸方向にＬｏｘだけオフセットした位置に設けられている。

また、図示しないが、姿勢演算部４１は、傾斜角度センサ１８から出力された車体３の傾斜角度の検出信号から、基準面に対する車体３（下部走行体５）の傾斜角（ピッチ角及びロール角）を演算する。基準面は、例えば、重力方向に直交する水平面である。姿勢演算部４１は、車体３の傾斜角、及び作業装置２の各回動角度θｂｍ，θａｍ，θｂｋから、重力方向に直交する水平面（地面Ｇ）に対するバケット１０の角度である対地角γを演算する。バケット１０の対地角γは、バケット１０の先端部とバケットピン１０ａとを通る直線ＳＬが水平面（地面Ｇ）に対して成す角度である。バケット１０の対地角γは、バケット１０の開口が上方を向いているときであって、直線ＳＬが水平面（地面Ｇ）と平行であるときには０（ゼロ）度であり、バケットダンプ動作が進むにつれて大きくなる。バケット１０の対地角γは、バケット１０の開口が下方を向いているときであって、直線ＳＬが水平面（地面Ｇ）と平行であるときには１８０度である。

図３に示す被積込機械位置演算部４２は、物体位置検出装置５４により検出された物体位置検出装置５４に対する被積込機械２００の荷台２０１の相対的な位置の情報と、姿勢演算部４１により演算された上部旋回体７の旋回角度θｓｗと、ショベル基準座標系での物体位置検出装置５４の取付位置とに基づき、当該被積込機械２００の荷台２０１のショベル基準座標系における位置（Ｘ座標及びＹ座標により特定される平面位置、及び、Ｚ座標により特定される地面Ｇからの高さ）を演算する。このように、本実施形態に係る制御装置４０は、物体位置検出装置５４を用いて、油圧ショベル１に対する荷台２０１の相対位置（ショベル基準座標系でのＸ，Ｙ，Ｚ座標）を取得する。制御装置４０が取得する荷台２０１の位置情報は、例えば、荷台２０１の上面の四隅の位置座標、すなわち、荷台２０１の左側の側部２０２ｌの上縁の前端及び後端、並びに右側の側部２０２ｒの上縁の前端及び後端の位置座標などである。つまり、制御装置４０が取得する荷台２０１の位置情報には、荷台２０１の上部旋回体７に対する相対位置及び相対角度の情報が含まれているといえる。換言すれば、本実施形態においては、制御装置４０は、物体位置検出装置５４を用いて、作業装置２により掘削された掘削物が積み込まれる被積込機械２００の荷台２０１における、作業装置２に対する相対位置に関する種々の情報を相対位置情報として取得する。

放土軌跡生成部４４は、制御トリガスイッチ２４から積込制御開始指示が入力されると、後述する積込開始位置Ｐ３での荷台２０１の位置情報（上部旋回体７に対する相対位置及び相対角度）に基づいて、放土軌跡Ｔ１を生成する。

放土軌跡生成部４４は、荷台２０１の上方で行われる掘削物の放出動作（以下、放土動作とも記す）を開始する位置である放出開始位置（以下、放土開始位置とも記す）Ｐ１と、放土動作を完了する位置である放土完了位置Ｐ２と、放土開始位置Ｐ１から放土完了位置Ｐ２までの作業装置２の制御点ＣＰの目標軌跡（移動予定経路）である放土軌跡Ｔ１を演算する。放土軌跡生成部４４により生成された放土開始位置Ｐ１、放土完了位置Ｐ２、及び放土軌跡Ｔ１の例を図６Ａ及び図６Ｂに示す。放土軌跡Ｔ１は、任意の長さに設定可能である。例えば、放土軌跡Ｔ１は、バケット長さＬｂｋの２倍の長さよりも長くなるように設定してもよい。放土開始位置Ｐ１は荷台２０１の後部に設定され、放土完了位置Ｐ２は荷台２０１の前部に設定される。

放土開始位置Ｐ１及び放土完了位置Ｐ２の演算方法の一例について説明する。記憶装置には、放土開始位置Ｐ１の演算に用いる後端部２０５からの距離Ｄ１が記憶されている。また、記憶装置には、放土完了位置Ｐ２の演算に用いる前側の側部２０２ｆからの距離Ｄ２が記憶されている。放土軌跡生成部４４は、荷台２０１の位置情報に基づいて、荷台２０１の左右幅の中心を通りかつ被積込機械２００の前後方向に平行な仮想直線である荷台中心線ＣＬを演算する。

放土軌跡生成部４４は、後端部２０５の位置情報に基づいて、荷台中心線ＣＬ上であって、後端部２０５からの距離が記憶装置に記憶されている距離Ｄ１となる位置を放土開始位置Ｐ１として設定する。放土軌跡生成部４４は、前側の側部２０２ｆの位置情報に基づいて、荷台中心線ＣＬ上であって、前側の側部２０２ｆからの距離が記憶装置に記憶されている距離Ｄ２となる位置を放土完了位置Ｐ２として設定する。図６Ａ及び図６Ｂに示す例では、放土開始位置Ｐ１は、荷台２０１の中心Ｏｖよりも後端部２０５に近い位置に設定され、放土完了位置Ｐ２は、荷台２０１の中心Ｏｖよりも前側の側部２０２ｆに近い位置に設定されている。

なお、放土開始位置Ｐ１及び放土完了位置Ｐ２の演算方法は、上記方法に限定されない。例えば、放土開始位置Ｐ１は、必ずしも荷台２０１の後端部２０５の近くに設定する必要はない。少なくとも、放土開始位置Ｐ１は、平面視でバケット１０が荷台２０１の内側に収まる位置であればよい。

図６Ａは、油圧ショベル１と被積込機械２００の平面図であり、放土開始位置Ｐ１と放土完了位置Ｐ２とを結ぶ直線状の放土軌跡Ｔ１の例を示す。図６Ｂは、油圧ショベル１と被積込機械２００の側面図であり、放土開始位置Ｐ１と放土完了位置Ｐ２とを結ぶ直線状の放土軌跡Ｔ１の例を示す。作業装置２の制御点ＣＰは、例えば、アーム９の先端部に設定される。本実施形態では、アーム９の先端部に設けられるバケットピン１０ａの左右幅中心点が作業装置２の制御点ＣＰとして設定される例について説明する。

図６Ａに示すように、放土軌跡Ｔ１は、平面視で荷台２０１の中心Ｏｖを通り側部２０２の外側面に平行な直線である荷台中心線ＣＬと平行である。荷台２０１を平面視した際の放土開始位置Ｐ１と放土完了位置Ｐ２は、荷台２０１の前後方向（被積込機械２００の前後方向に対応し、本実施形態においては荷台中心線ＣＬに沿った方向）に沿って並べて設定される。放土開始位置Ｐ１と放土完了位置Ｐ２の平面位置（Ｘ座標及びＹ座標）は、平面視した際にバケット１０全体が荷台２０１内に存在するように決定される。

放土開始位置Ｐ１と放土完了位置Ｐ２を含む放土軌跡Ｔ１の高さ（Ｚ座標）は、荷台２０１の底部２０３の高さに、バケット１０の寸法とマージン分の高さを加算することにより算出される。したがって、図６Ｂにおいて破線で示すように、放土軌跡Ｔ１は、荷台２０１の底部２０３に沿うように設定される。なお、放土軌跡Ｔ１の設定方法はこれに限られない。図６Ｂにおいて二点鎖線で示すように、放土軌跡Ｔ１は、水平に平行に設定してもよい。

制御装置４０は、アーム９の先端部が放土開始位置Ｐ１から放土完了位置Ｐ２に移動するまでの間に、バケット１０の対地角γが予め設定される放土完了角度γｃになるように、作業装置２の動作を制御する。放土完了角度γｃには、例えば、制御装置４０に接続される入力装置５７（図２参照）に対する操作に応じた任意の角度が設定される。入力装置５７は、オペレータや現場管理者によって操作される操作入力部を有している。

なお、制御装置４０は、記憶装置に記憶されている掘削対象物のデータベースから放土完了角度γｃを定めてもよい。掘削対象物のデータベースには、掘削対象物の粘性係数と放土完了角度γｃとの関係が規定されている。掘削対象物の粘性が大きいと、掘削対象物はバケット１０に留まりやすいため、放土完了角度γｃは大きな値とすることが好ましい。逆に、掘削対象物の粘性が小さいと、掘削対象物はバケット１０から放出されやすいため、放土完了角度γｃは小さい値とすることが好ましい。このため、掘削対象物のデータベースにおいて規定される粘性係数と放土完了角度γｃとの関係は、粘性係数が大きくなるほど放土完了角度γｃが大きくなる関係である。

制御装置４０は、入力装置５７から粘性係数の情報が入力されると、掘削対象物のデータベースを参照し、入力された粘性係数の情報に基づき放土完了角度γｃを設定する。なお、油圧ショベル１がＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）アンテナを含む測位装置を備えている場合には、グローバル座標系における油圧ショベル１の位置情報と、記憶装置に記憶されている地図情報に含まれる作業現場の地質の粘性係数の情報と、に基づいて、現在位置での掘削対象物の粘性係数を特定し、放土完了角度γｃを設定してもよい。

制御装置４０は、例えば、放土開始位置Ｐ１から放土完了位置Ｐ２まで、一定の角速度ω０でバケット１０を回動させる。なお、制御装置４０は、アーム９の先端部（ＣＰ）を放土開始位置Ｐ１から放土完了位置Ｐ２まで移動させる際、アーム９の先端部（ＣＰ）が放土完了位置Ｐ２に近づくにしたがって、バケット１０のダンプ動作の角速度を所定の角速度ω１まで増大させてもよい。つまり、制御装置４０は、バケット１０が放土開始位置Ｐ１から放土完了位置Ｐ２に至る際に行うバケット１０のダンプ動作の角速度を可変にしてもよい。なお、角速度ω０，ω１には、例えば、制御装置４０に接続される入力装置５７（図２参照）に対する操作に応じた任意の角速度が設定される。

バケット１０が放土開始位置Ｐ１から放土完了位置Ｐ２に向かって移動し始めた段階、すなわちバケット１０の対地角γが０度から大きくなり始める放土初期段階では、後述する放土最終段階に比べてバケット１０から放出される掘削物の量（放土量）が大きくなる。このため、放土初期段階では放土最終段階に比べて、バケットダンプ動作の角速度は小さい方が好ましい。一方、放土完了位置Ｐ２に到達する直前の段階、すなわちバケット１０の対地角γが例えば７０～８０度程度まで大きくなった放土最終段階では、放土初期段階に比べて放土量が小さくなる。このため、放土最終段階では放土初期段階に比べてバケットダンプ動作の角速度は大きい方が好ましい。

上述したように、バケット１０が放土完了位置Ｐ２に近づくにしたがってバケット１０のダンプ動作の角速度を増大させることで、バケット１０から単位時間当たりに放出される掘削物の量（放土量）を一定にすることができる。この結果、角速度を一定とする場合に比べて、一度の放土動作で放出される掘削物の偏りを、より小さくすることができる。なお、制御装置４０は、バケット１０のダンプ動作の角速度を一定にするモードと、増大させるモードとを入力装置５７に対する操作に応じて設定してもよい。

図３に示すバケット通過位置判定部４３は、制御トリガスイッチ２４から積込制御開始指示が入力されると、荷台２０１の位置情報及び放土開始位置Ｐ１に基づき、アーム９の先端部（ＣＰ）を荷台２０１に近づける方向に上部旋回体７を旋回させることにより、アーム９の先端部（ＣＰ）を放土開始位置Ｐ１まで移動させる過程で、荷台２０１の端辺部（側部２０２ｌ，２０２ｒ、及び荷台２０１の後端部２０５）のうち、バケット１０が通過する荷台２０１の端辺部を判定する。つまり、バケット通過位置判定部４３は、バケット１０がどの端辺部を通過して荷台２０１内に進入するのかを判定する。

図７を参照して、バケット通過位置判定処理の一例について説明する。図７に示すように、バケット通過位置判定部４３は、荷台中心線ＣＬと、旋回中心（原点Ｏ）と荷台２０１の中心Ｏｖとを結ぶ線分Ｌとのなす角φを演算し、演算したなす角φに基づき、バケット１０が通過する端辺部を判定する。バケット通過位置判定部４３は、なす角φが予め定めた角度閾値φ０以上である場合には、平面視でバケット１０が荷台２０１内に進入する際に通過する端辺部は、後端部２０５であると判定する。つまり、バケット通過位置判定部４３は、バケット１０は後端部２０５を通過して荷台２０１内に進入すると判定する。バケット通過位置判定部４３は、なす角φが角度閾値φ０未満である場合には、平面視でバケット１０が荷台２０１内に進入する際に通過する端辺部は、側部２０２であると判定する。つまり、バケット通過位置判定部４３は、バケット１０は側部２０２を通過して荷台２０１内に進入すると判定する。

バケット通過位置判定部４３による端辺部の判定方法は、これに限定されない。例えば、バケット通過位置判定部４３は、アーム９の先端部を荷台２０１に近づける方向に上部旋回体７を旋回させることを想定した場合のアーム９の先端部の予測軌跡Ｔ０を演算する。バケット通過位置判定部４３は、平面視で予測軌跡Ｔ０と交差する端辺部であって、積込開始位置Ｐ３からの予測軌跡Ｔ０に沿う長さが最も短い端辺部を、バケット１０が通過する端辺部として判定してもよい。

図３に示す目標動作演算部４５は、姿勢演算部４１及び被積込機械位置演算部４２の演算結果、放土軌跡生成部４４で生成された放土軌跡Ｔ１、並びにバケット通過位置判定部４３の判定結果に基づいて、各油圧アクチュエータ（ブームシリンダ１１、アームシリンダ１２、バケットシリンダ１３、旋回油圧モータ６）の目標速度を算出する。以下、目標動作演算部４５による目標速度の算出方法の具体例について説明する。

目標動作演算部４５は、制御トリガスイッチ２４が操作され、制御トリガスイッチ２４から積込制御開始指示が入力されたときのアーム９の先端部（制御点ＣＰ）の位置を積込開始位置Ｐ３として設定する。なお、オペレータは、作業装置２による掘削動作を完了すると、制御トリガスイッチ２４を操作する。つまり、積込開始位置Ｐ３とは、掘削動作を完了した位置に相当する。目標動作演算部４５は、積込開始位置Ｐ３（図９参照）と荷台２０１の側部２０２との間に、荷台２０１と作業装置２とが干渉しないアーム９の先端部の旋回方向の角度位置である干渉防止位置Ｐ４（図９参照）を設定する。

目標動作演算部４５は、積込開始位置Ｐ３から干渉防止位置Ｐ４までの上部旋回体７の動作範囲において、干渉防止位置Ｐ４に近いほど大きくかつ干渉防止位置Ｐ４で干渉防止高さＨｉとなる、アーム９の先端部の旋回方向の角度位置に応じた作業装置２の高さ方向の下限値（運搬動作のための目標軌跡に相当）を演算する。干渉防止高さＨｉは、バケット１０を荷台２０１の端辺部の上方を通過させるためにアーム９の先端部が到達するべきショベル基準座標系での高さである。干渉防止高さＨｉは、油圧ショベル１が接している地面Ｇを基準とした荷台２０１の高さＨｔに、マージンＨｍを加算することにより設定される。

なお、図１では、グローバル座標系における被積込機械２００の接地面の高さが、グローバル座標系における油圧ショベル１の接地面（地面Ｇ）の高さよりも低い場合について示しているが、以下では、説明を分かりやすくするため、グローバル座標系における被積込機械２００の接地面と油圧ショベル１の接地面（地面Ｇ）の高さは同じであるものとする（図１０、図１２参照）。つまり、油圧ショベル１が接している地面Ｇと被積込機械２００が接している地面とは面一であり、被積込機械２００が接している地面からの高さは、ショベル基準座標系での高さ（Ｚ座標）に相当する。

目標動作演算部４５は、バケット通過位置判定部４３の判定結果に基づき、端辺部を通過する際のアーム９の先端部（ＣＰ）の高さの下限値である干渉防止高さＨｉを演算する。バケット通過位置判定部４３により、バケット１０は荷台２０１の側部２０２を通過して荷台２０１内に進入すると判定されている場合、目標動作演算部４５は、荷台２０１の高さＨｔに側部通過用の高さＨｔａ（図１０参照）を設定するとともにマージンＨｍに側部通過用のマージンＨｍａ（図１０参照）を設定する。側部通過用の高さＨｔａは、地面Ｇから側部２０２の上端までの高さであり、被積込機械位置演算部４２により演算される。また、マージンＨｍａは、バケット長さＬｂｋを考慮して定められ、予め記憶装置に記憶されている。マージンＨｍａはバケット長さＬｂｋよりも大きい。側部通過用の干渉防止高さＨｉａは、側部通過用の高さＨｔａとマージンＨｍａとの和で表される（図１０参照）。

バケット通過位置判定部４３により、バケット１０は荷台２０１の後端部２０５を通過して荷台２０１内に進入すると判定されている場合、目標動作演算部４５は、荷台２０１の高さＨｔに後端部通過用の高さＨｔｂ（図１２参照）を設定するとともにマージンＨｍに後端部通過用のマージンＨｍｂ（図１２参照）を設定する。後端部通過用の高さＨｔｂは、地面Ｇから後端部２０５までの高さであり、被積込機械位置演算部４２により演算される。また、マージンＨｍｂは、バケット長さＬｂｋを考慮して定められ、予め記憶装置に記憶されている。マージンＨｍｂはバケット長さＬｂｋよりも大きい。なお、マージンＨｍａとマージンＨｍｂは、異なる値であってもよいし、同じ値であってもよい。後端部通過用の干渉防止高さＨｉｂは、後端部通過用の高さＨｔｂとマージンＨｍｂとの和で表される（図１２参照）。

このように、干渉防止高さＨｉ（Ｈｉａ，Ｈｉｂ）が設定されるため、上部旋回体７の旋回動作により、バケット１０を荷台２０１に干渉させることなく荷台２０１の外側から内側に移動させることができる。

目標動作演算部４５は、アーム９の先端部（ＣＰ）を積込開始位置Ｐ３から干渉防止位置Ｐ４まで移動させる際、アーム９の先端部の高さが上記下限値を下回らないようにブーム８及び上部旋回体７の目標速度を算出する。目標動作演算部４５は、干渉防止位置Ｐ４からバケット１０の全体が荷台２０１内に収まるまでは、干渉防止高さＨｉよりも下方にアーム９の先端部の高さが低くならないように、各油圧アクチュエータの目標速度を算出する。

また、目標動作演算部４５は、アーム９の先端部が放土開始位置Ｐ１に到達するように、積込開始位置Ｐ３から放土開始位置Ｐ１までの上部旋回体７の動作範囲において、各油圧アクチュエータの目標速度を算出する。

バケット通過位置判定部４３により荷台２０１の側部２０２をアーム９の先端部が通過すると判定されている場合には、目標動作演算部４５は、荷台２０１内にバケット１０の全体が進入した後に、バケット１０の位置を下げてアーム９の先端部を放土開始位置Ｐ１に到達させるための目標速度を算出する。これにより、荷台２０１内にバケット１０の全体が進入した後に、バケット１０の位置を下げる動作が行われる。一方、バケット通過位置判定部４３により荷台２０１の後端部２０５をアーム９の先端部が通過すると判定されている場合には、荷台２０１内にバケット１０の全体が進入した後に、バケット１０の位置を下げる動作は行われない。

さらに目標動作演算部４５は、生成された放土軌跡Ｔ１に沿ってアーム９の先端部（ＣＰ）が移動するように、ブームシリンダ１１、アームシリンダ１２、旋回油圧モータ６の目標速度を演算する。また、目標動作演算部４５は、アーム９の先端部（ＣＰ）が放土開始位置Ｐ１から放土完了位置Ｐ２に至るまでにバケット１０の対地角γが所定の放土完了角度γｃになるよう、バケットシリンダ１３の目標速度を演算する。

弁制御部４６は、目標動作演算部４５により演算された目標速度でブームシリンダ１１、アームシリンダ１２、バケットシリンダ１３、旋回油圧モータ６が動作するように、電磁比例弁５１に制御信号を出力する。目標動作演算部４５及び弁制御部４６は、各油圧アクチュエータ（ブームシリンダ１１、アームシリンダ１２、バケットシリンダ１３、旋回油圧モータ６）の動作を制御するアクチュエータ制御部４７として機能する。

アクチュエータ制御部４７は、姿勢演算部４１により演算される作業装置２及び上部旋回体７の姿勢に基づいて、作業装置２及び上部旋回体７の少なくとも一方の動作を制御することにより、作業装置２の制御点ＣＰを放土開始位置Ｐ１から放土完了位置Ｐ２に移動させる。また、アクチュエータ制御部４７は、作業装置２の制御点ＣＰが放土開始位置Ｐ１から放土完了位置Ｐ２に移動するまでの間に、バケット１０の対地角γが予め設定される放土完了角度γｃになるように、作業装置２の動作を制御する。

図８を参照して制御装置４０により実行される積込制御の処理の流れの一例について説明する。図８のフローチャートに示す積込制御は、制御トリガスイッチ２４が操作され制御トリガスイッチ２４から積込制御開始指示が入力されると開始される。ステップＳ１００において、被積込機械位置演算部４２は、物体位置検出装置５４からの情報に基づいて、被積込機械２００の荷台２０１の位置情報を演算する。

次のステップＳ１０５において、放土軌跡生成部４４は、ステップＳ１００で演算された被積込機械２００の荷台２０１の位置情報に基づいて、放土開始位置Ｐ１、放土完了位置Ｐ２、及び放土軌跡Ｔ１を演算する。

次のステップＳ１１０において、バケット通過位置判定部４３は、アーム９の先端部を荷台２０１に近づける旋回方向に上部旋回体７を旋回させた場合に、アーム９の先端部が放土開始位置Ｐ１に至る際にアーム９の先端部が通過する荷台２０１の端辺部（以下、荷台通過端辺部とも記す）を演算する。

次のステップＳ１１５において、バケット通過位置判定部４３は、ステップＳ１１０で演算された荷台通過端辺部が、荷台２０１の側部２０２であるか、後端部２０５であるかを判定する。ステップＳ１１５において、荷台通過端辺部が荷台２０１の側部２０２であると判定されると、処理がステップＳ１２０に進む。ステップＳ１１５において、荷台通過端辺部が荷台２０１の後端部２０５であると判定されると、処理がステップＳ１５０に進む。

ステップＳ１２０において、アクチュエータ制御部４７は、側部通過用の運搬制御を実行する。側部通過用の運搬制御は、作業装置２と荷台２０１の側部２０２とを接触させることなく、積込開始位置Ｐ３から放土開始位置Ｐ１までアーム９の先端部（ＣＰ）を移動させるための制御である。側部通過用の運搬制御については後述する。

次のステップＳ１２５において、アクチュエータ制御部４７は、アーム９の先端部が放土開始位置Ｐ１に到達したか否かを判定する。ステップＳ１２５において、アーム９の先端部が放土開始位置Ｐ１に到達していないと判定されると、処理がステップＳ１２０に戻る。ステップＳ１２５において、アーム９の先端部が放土開始位置Ｐ１に到達していると判定されると、処理がステップＳ１３０に進む。つまり、側部通過用の運搬制御（ステップＳ１２０）は、アーム９の先端部が放土開始位置Ｐ１に到達するまで、所定の制御周期で繰り返し実行される。

ステップＳ１３０において、アクチュエータ制御部４７は、側部通過後の放土制御を実行する。側部通過後の放土制御は、放土開始位置Ｐ１から放土完了位置Ｐ２までアーム９の先端部を移動させるとともに、バケット１０の対地角γが放土完了角度γｃとなるまでバケット１０のダンプ動作を行うための制御である。側部通過後の放土制御については後述する。

次のステップＳ１３５において、アクチュエータ制御部４７は、アーム９の先端部が放土完了位置Ｐ２に到達したか否かを判定する。ステップＳ１３５において、アーム９の先端部が放土完了位置Ｐ２に到達していないと判定されると、処理がステップＳ１３０に戻る。ステップＳ１３５において、アーム９の先端部が放土完了位置Ｐ２に到達していると判定されると、ステップＳ１４０に進む。

ステップＳ１４０において、アクチュエータ制御部４７は、バケット１０の対地角γが放土完了角度γｃに到達したか否か（γ≧γｃ）を判定する。ステップＳ１４０において、バケット１０の対地角γが放土完了角度γｃに到達していないと判定されると、処理がステップＳ１３０に戻る。ステップＳ１４０において、バケット１０の対地角γが放土完了角度γｃに到達していると判定されると、図８のフローチャートに示す積込制御を終了する。つまり、側部通過後の放土制御（ステップＳ１３０）は、アーム９の先端部が放土完了位置Ｐ２に到達し、かつ、バケット１０の対地角γが放土完了角度γｃに到達するまで、所定の制御周期で繰り返し実行される。

ステップＳ１５０において、アクチュエータ制御部４７は、後端部通過用の運搬制御を実行する。後端部通過用の運搬制御は、作業装置２と荷台２０１の後端部２０５とを接触させることなく、積込開始位置Ｐ３から放土開始位置Ｐ１までアーム９の先端部を移動させるための制御である。後端部通過用の運搬制御については後述する。

次のステップＳ１５５において、アクチュエータ制御部４７は、アーム９の先端部が放土開始位置Ｐ１に到達したか否かを判定する。ステップＳ１５５において、アーム９の先端部が放土開始位置Ｐ１に到達していないと判定されると、処理がステップＳ１５０に戻る。ステップＳ１５５において、アーム９の先端部が放土開始位置Ｐ１に到達していると判定されると、処理がステップＳ１６０に進む。つまり、後端部通過用の運搬制御（ステップＳ１５０）は、アーム９の先端部が放土開始位置Ｐ１に到達するまで、所定の制御周期で繰り返し実行される。

ステップＳ１６０において、アクチュエータ制御部４７は、後端部通過後の放土制御を実行する。後端部通過後の放土制御は、放土開始位置Ｐ１から放土完了位置Ｐ２までアーム９の先端部を移動させるとともに、バケット１０の対地角γが放土完了角度γｃとなるまでバケット１０のダンプ動作を行うための制御である。後端部通過後の放土制御については後述する。

次のステップＳ１６５において、アクチュエータ制御部４７は、アーム９の先端部が放土完了位置Ｐ２に到達したか否かを判定する。ステップＳ１６５において、アーム９の先端部が放土完了位置Ｐ２に到達していないと判定されると、処理がステップＳ１６０に戻る。ステップＳ１６５において、アーム９の先端部が放土完了位置Ｐ２に到達していると判定されると、ステップＳ１７０に進む。

ステップＳ１７０において、アクチュエータ制御部４７は、バケット１０の対地角γが放土完了角度γｃに到達したか否か（γ≧γｃ）を判定する。ステップＳ１７０において、バケット１０の対地角γが放土完了角度γｃに到達していないと判定されると、処理がステップＳ１６０に戻る。ステップＳ１７０において、バケット１０の対地角γが放土完了角度γｃに到達していると判定されると、図８のフローチャートに示す積込制御を終了する。つまり、後端部通過後の放土制御（ステップＳ１６０）は、アーム９の先端部が放土完了位置Ｐ２に到達し、かつ、バケット１０の対地角γが放土完了角度γｃに到達するまで、所定の制御周期で繰り返し実行される。

図９及び図１０を参照して、側部通過用の運搬制御及び側部通過後の放土制御の内容を説明する。図９は、油圧ショベル１と被積込機械２００の平面図であり、側部通過用の運搬制御により動作する油圧ショベル１と、側部通過後の放土制御で用いられる放土軌跡について示す。図１０は、油圧ショベル１と被積込機械２００の側面図であり、側部通過用の運搬制御により移動するバケット１０について示す。図９及び図１０に示すように、制御トリガスイッチ２４が操作された時点の油圧ショベル１の状態を状態Ｓ１０とする。状態Ｓ１０でのアーム９の先端部の位置は、積込開始位置Ｐ３として設定される。

側部通過用の運搬制御は、油圧ショベル１が状態Ｓ１０から状態Ｓ１４に至るまでに行われる制御である。側部通過用の運搬制御が開始されると、油圧ショベル１は状態Ｓ１０から旋回動作とバケット１０の上昇動作が行われている最中である状態Ｓ１１を経由し、状態Ｓ１２となる。状態Ｓ１２は、バケット１０が荷台２０１の側部２０２に至る前の状態であり、アーム９の先端部が干渉防止位置Ｐ４に到達した状態である。また、状態Ｓ１２は、バケット１０が側部２０２と干渉しない高さである干渉防止高さＨｉａまでアーム９の先端部が上昇した状態である。

その後旋回動作によりバケット１０の全体が荷台２０１内に進入し、油圧ショベル１が状態Ｓ１３になると、バケット１０は下降を開始する。その後、アーム９の先端部が放土開始位置Ｐ１に至ると、油圧ショベル１の状態は状態Ｓ１４となる。放土開始位置Ｐ１の高さ（以下、放土開始高さとも記す）Ｈｄは、荷台２０１の底部２０３の高さＨｔｄと、バケット１０の長さＬｂｋを考慮したマージンＨｍｄとの和で表される。荷台２０１の底部２０３の高さＨｔｄは、被積込機械位置演算部４２により演算される。マージンＨｍｄはバケット長さＬｂｋよりも大きい。放土開始高さＨｄは、干渉防止高さＨｉａよりも低い。

このように、側部通過用の運搬制御の前半では、アーム９の先端部が干渉防止位置Ｐ４及び干渉防止高さＨｉａに到達するように、旋回動作とブーム８の上げ動作が制御される。また、側部通過用の運搬制御の後半では、バケット１０の全体が荷台２０１内に収まるまで旋回動作が制御され、さらに、アーム９の先端部が放土開始位置Ｐ１及び放土開始高さＨｄに到達するように、旋回動作とブーム８の下げ動作が制御される。なお、側部通過用の運搬制御において、アーム９の角度を調整してもよい。

側部通過後の放土制御は、油圧ショベル１が状態Ｓ１４から状態Ｓ１５に至るまでに行われる制御である。側部通過後の放土制御において、アクチュエータ制御部４７は、ブーム８の下げ動作、アーム９のダンプ動作、バケット１０のダンプ動作を指令し、バケット１０から掘削物を荷台２０１に放出する。状態Ｓ１４から、ブーム８の下げ動作、アーム９のダンプ動作が複合して行われ、アーム９の先端部が直線状の放土軌跡Ｔ１（図６Ａ、図６Ｂ参照）に沿って移動する。アーム９の先端部が放土軌跡Ｔ１に沿って移動している間に、バケット１０のダンプ動作が行われ、油圧ショベル１の状態が状態Ｓ１５となる。

図１１及び図１２を参照して、後端部通過用の運搬制御及び放土制御の内容を説明する。図１１は、油圧ショベル１と被積込機械２００の平面図であり、後端部通過用の運搬制御及び後端部通過後の放土制御により動作する油圧ショベル１と、後端部通過後の放土制御で用いられる放土軌跡Ｔ１について示す。図１２は、油圧ショベル１と被積込機械２００の側面図であり、後端部通過用の運搬制御及び後端部通過後の放土制御により移動するバケット１０について示す。図１１及び図１２に示すように、制御トリガスイッチ２４が操作された時点の油圧ショベル１の状態を状態Ｓ２０とする。状態Ｓ２０でのアーム９の先端部の位置は、積込開始位置Ｐ３として設定される。

後端部通過用の運搬制御は、油圧ショベル１が状態Ｓ２０から状態Ｓ２２に至るまでに行われる制御である。後端部通過用の運搬制御が開始されると、油圧ショベル１は状態２０から旋回動作とバケット１０の上昇動作を行い、状態Ｓ２１となる。状態Ｓ２１は、バケット１０が荷台２０１の後端部２０５に至る前の状態であり、アーム９の先端部が干渉防止位置Ｐ４に到達した状態である。また、状態Ｓ２１は、バケット１０が後端部２０５と干渉しない高さである干渉防止高さＨｉｂまでアーム９の先端部が上昇した状態である。

その後旋回動作によりバケット１０の全体が荷台２０１内に進入し、アーム９の先端部が放土開始位置Ｐ１に至ると、油圧ショベル１の状態が状態Ｓ２２となる。放土開始高さＨｄは、上述したように、荷台２０１の底部２０３の高さＨｔｄとマージンＨｍｄとの和で表される。なお、本実施形態では、底部２０３の高さＨｔｄは後端部２０５の高さＨｔｂと同じ値であり、マージンＨｍｄはマージンＨｍｂと同じ値である。つまり、放土開始高さＨｄと後端部通過用の干渉防止高さＨｉｂとは同じ値である。

このように、後端部通過用の運搬制御では、アーム９の先端部が干渉防止位置Ｐ４及び干渉防止高さＨｉｂに到達するように、旋回動作とブーム８の上げ動作が制御される。その後、アーム９の先端部が放土開始位置Ｐ１に到達するように、旋回動作が制御される。なお、後端部通過用の運搬制御において、アーム９の角度を調整してもよい。

後端部通過後の放土制御は、油圧ショベル１が状態Ｓ２２から状態Ｓ２３に至るまでに行われる制御である。後端部通過後の放土制御において、アクチュエータ制御部４７は、上部旋回体７の旋回動作、アーム９のクラウド／ダンプ動作、ブーム８の上げ／下げ動作、バケット１０のダンプ動作を指令し、バケット１０から掘削物を荷台２０１に放出する。図１１に示す例では、状態Ｓ２２から、上部旋回体７の旋回動作、ブーム８の上げ動作、アーム９のクラウド動作が複合して行われ、アーム９の先端部が直線状の放土軌跡Ｔ１に沿って移動する。アーム９の先端部が放土軌跡Ｔ１に沿って移動している間に、バケット１０のダンプ動作が行われ、油圧ショベル１の状態が状態Ｓ２３となる。

上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。

（１）制御装置４０は、掘削動作を完了した位置（積込開始位置Ｐ３）での物体位置検出装置（ベッセル位置取得装置）５４により取得される荷台（ベッセル）２０１の位置情報に基づいて、荷台２０１の上方で行われる掘削物の放土動作（放出動作）を開始する位置である放土開始位置（放出開始位置）Ｐ１と、放土動作を完了する位置である放土完了位置（放出完了位置）Ｐ２とを、荷台２０１の前後方向の成分を持った方向に並べて設定する。制御装置４０は、姿勢検出装置５３により検出される作業装置２及び上部旋回体７の姿勢に基づいて、作業装置２及び上部旋回体７の少なくとも一方の動作を制御することにより、作業装置２の制御点（アーム９の先端部）ＣＰを放土開始位置Ｐ１から放土完了位置Ｐ２に移動させる。また、制御装置４０は、作業装置２の制御点ＣＰが放土開始位置Ｐ１から放土完了位置Ｐ２に移動するまでの間に、バケット１０の対地角γが予め設定される放土完了角度γｃになるように、作業装置２の動作を制御する。

この構成では、アーム９の先端部が放土開始位置Ｐ１から放土完了位置Ｐ２に移動するとともに、バケット１０から掘削物が放出される。したがって、荷台２０１の特定の箇所にのみ掘削物が放出されることがない。つまり、本実施形態によれば、被積込機械２００への積込作業において、被積込機械２００の荷台２０１上に１回の放土動作で、土砂等の掘削物を偏りなく放出することができる。

（２）放土開始位置Ｐ１の高さ及び放土完了位置Ｐ２の高さは、荷台２０１の底部２０３の高さＨｔｄに所定のマージンＨｍｄを加算した高さに設定される。このため、放土作業の際に、バケット１０が被積込機械２００の荷台２０１に干渉することが防止される。

（３）制御装置４０は、荷台２０１の位置情報及び放土開始位置Ｐ１に基づき、作業装置２の制御点ＣＰを荷台２０１に近づける方向に上部旋回体７を旋回させることにより、作業装置２の制御点ＣＰを放土開始位置Ｐ１まで移動させる過程で、バケット１０が通過する荷台２０１の端辺部を判定し、その判定結果に基づき、放土開始位置Ｐ１から放土完了位置Ｐ２に作業装置２の制御点ＣＰを移動させる過程で、上部旋回体７を旋回動作させるか否かを決定する。

バケット１０が通過する荷台２０１の端辺部は側部２０２であると判定された場合、制御装置４０は、上部旋回体７を動作させることなく、作業装置２のみを動作させることにより、作業装置２の制御点ＣＰを放土開始位置Ｐ１から放土完了位置Ｐ２まで移動させる（図９参照）。一方、バケット１０が通過する荷台２０１の端辺部は後端部２０５であると判定された場合、制御装置４０は、作業装置２と上部旋回体７を複合動作させることにより、作業装置２の制御点ＣＰを放土開始位置Ｐ１から放土完了位置Ｐ２まで移動させる（図１１参照）。

この構成では、バケット１０が通過する荷台２０１の端辺部に応じて、作業装置２のみあるいは作業装置２及び上部旋回体７を動作させることにより、適切にバケット１０から偏りなく掘削物の放土動作を行うことができる。

（４）制御装置４０は、制御トリガスイッチ２４から積込制御開始指示が入力されると、積込制御開始指示が入力されたときの作業装置２の制御点ＣＰの位置（３次元座標位置）を積込開始位置Ｐ３として設定する。制御装置４０は、積込開始位置Ｐ３から放土開始位置Ｐ１まで作業装置２の制御点ＣＰを移動させるための運搬制御を実行する。制御装置４０は、制御トリガスイッチ２４から積込制御開始指示が入力されると、荷台２０１の位置情報及び放土開始位置Ｐ１に基づき、作業装置２の制御点ＣＰを荷台２０１に近づける方向に上部旋回体７を旋回させることにより、作業装置２の制御点ＣＰを放土開始位置Ｐ１まで移動させる過程で、バケット１０が通過する荷台２０１の端辺部を判定し、その判定結果に基づき、荷台２０１の端辺部を通過する際の作業装置２の制御点の高さの下限値である干渉防止高さＨｉを演算する。

バケット１０が通過する荷台２０１の端辺部は側部２０２であると判定された場合、制御装置４０は、側部通過用の干渉防止高さＨｉａを演算する（図１０参照）。一方、バケット１０が通過する荷台２０１の端辺部は後端部２０５であると判定された場合、制御装置４０は、後端部通過用の干渉防止高さＨｉｂを演算する（図１２参照）。

この構成によれば、油圧ショベル１と被積込機械２００の位置関係がどのような位置関係であっても、作業装置２と被積込機械２００とが干渉することなく、作業装置２の制御点ＣＰを放土開始位置Ｐ１まで移動させることができる。

制御装置４０は、上記判定結果に基づき、バケット１０が荷台２０１の端辺部を通過した後、作業装置２の制御点ＣＰを放土開始位置Ｐ１まで移動させる過程で、作業装置２の制御点ＣＰを下降させるか否かを決定する。バケット１０が通過する荷台２０１の端辺部は側部２０２であると判定された場合、制御装置４０は、バケット１０が荷台２０１の側部２０２を通過した後、アーム９の先端部を放土開始位置Ｐ１まで移動させる過程で、アーム９の先端部を下降させる（図１０参照）。一方、バケット１０が通過する荷台２０１の端辺部は後端部２０５であると判定された場合、制御装置４０は、バケット１０が荷台２０１の後端部２０５を通過した後、アーム９の先端部を放土開始位置Ｐ１まで移動させる過程で、アーム９の先端部を下降させない（図１２参照）。荷台２０１の左右の側部２０２の高さは、荷台２０１の後端部２０５の高さよりも低い。

この構成によれば、バケット１０を荷台２０１の左右の側部２０２を通過させた後、アーム９の先端部を下降させることにより、バケット１０を荷台２０１の底部２０３に近づけることができる。このため、バケット１０から掘削物を荷台２０１に放出する際、荷台２０１への衝撃力を小さくして、荷台２０１の損傷を防止できる。

制御装置４０は、放土開始位置Ｐ１から放土完了位置Ｐ２までの作業装置２の制御点ＣＰの目標軌跡である放土軌跡Ｔ１を生成する。制御装置４０は、放土軌跡Ｔ１に沿って作業装置２の制御点ＣＰが移動するように、上部旋回体７、及び作業装置２の少なくとも一方を動作させる。

この構成によれば、放土軌跡Ｔ１に沿って、偏りなく、掘削物をバケット１０から放出することができる。

また、放土軌跡Ｔ１は直線状である。このため、例えば、荷台２０１の左右中央に放土軌跡Ｔ１を生成することにより、荷台２０１から掘削物がこぼれることを防止しつつ、掘削物を直線状の放土軌跡Ｔ１に沿って放出することができる。

＜第１実施形態の変形例１＞
第１実施形態では、後端部通過後の放土制御において、制御装置４０は、直線状の放土軌跡Ｔ１に沿ってアーム９の先端部を移動させる例について説明した（図１１参照）。しかしながら、放土軌跡Ｔ１は直線状とする場合に限定されない。例えば、放土開始位置Ｐ１と、放土完了位置Ｐ２とは、荷台中心線ＣＬに平行な方向に設定されている必要はなく、荷台２０１の前後方向の成分を持った方向に並べて設定されていればよい。また、作業装置２の放土軌跡Ｔ１は、直線状である必要はなく、放土開始位置Ｐ１から放土完了位置Ｐ２まで、屈曲していてもよい。例えば、図１３に示すように、放土軌跡Ｔ１は、旋回中心（原点Ｏ）を中心とする円弧状としてもよい。図１３に示す例では、状態Ｓ２２から状態Ｓ２３に亘ってブーム８及びアーム９の動作は行われず、上部旋回体７の旋回動作とともにバケット１０のダンプ動作が行われる。

＜第１実施形態の変形例２＞
第１実施形態では、後端部通過後の放土制御において、制御装置４０は、荷台中心線ＣＬに平行な放土軌跡Ｔ１に沿ってアーム９の先端部を移動させる例について説明した（図１１参照）。本変形例では、図１４に示すように、直線状の放土軌跡Ｔ１が平面視で荷台中心線ＣＬに交差している。図１４に示す例では、状態Ｓ２２から状態Ｓ２３に亘って、上部旋回体７の旋回動作とともに、ブーム８の下げ動作、アーム９のダンプ動作、及びバケット１０のダンプ動作が行われる。

バケット１０のダンプ動作によって、バケット１０の対地角γは放土方向に変化する。一方で、アーム９のクラウド動作が行われると、バケット１０の対地角γは放土方向とは反対方向に変化する。第１実施形態の変形例２（図１４参照）に係る制御装置４０により生成される放土軌跡Ｔ１では、アーム９のクラウド動作を行う必要がない。本変形例に係る制御装置４０は、アーム９の先端部（作業装置２の制御点）が放土開始位置Ｐ１から放土完了位置Ｐ２に移動するまでの間に、アーム９のクラウド動作は行わずに、アーム９のダンプ動作、ブーム８の下げ動作、及びバケット１０のダンプ動作が行われるように作業装置２を制御する。これにより、バケット１０の対地角γをより早く所定の放土完了角度γｃまで変化させることができる。

＜第２実施形態＞
図１５～図１７を参照して、本発明の第２実施形態に係る制御装置４０Ｂについて説明する。なお、第１実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照記号を付し、相違点を主に説明する。

第２実施形態に係る制御装置４０Ｂは、所定の被積込機械２００への積込動作において、放土開始位置Ｐ１と放土完了位置Ｐ２の少なくとも一方の平面位置を、上記所定の被積込機械（すなわち、同じ被積込機械）２００に対する放土動作の回数に応じて変化させる。以下、制御装置４０Ｂが、放土開始位置Ｐ１及び放土完了位置Ｐ２のうち、放土開始位置Ｐ１の平面位置のみを放土動作の回数に応じて変更する例について説明する。

図１５は、図３と同様の図であり、制御装置４０Ｂの機能ブロック図である。図１５に示すように、第２実施形態に係る制御装置４０Ｂは、第１実施形態に係る制御装置４０の機能に加え、放土実行回数演算部４８Ｂとしての機能を有している。また、制御装置４０には運搬物情報取得装置５５Ｂが接続され、制御装置４０には運搬物情報取得装置５５Ｂにより取得された運搬情報が入力される。

運搬物情報取得装置５５Ｂは、バケット１０に格納された運搬物（例えば、掘削された土砂等の掘削物）の質量の情報を取得する装置である。運搬物情報取得装置５５Ｂは、例えば、ブームシリンダ１１のボトム室及びロッド室の圧力を検出する圧力センサを含んで構成される。運搬物情報取得装置５５Ｂは、圧力センサにより検出されたブームシリンダ１１のボトム室及びロッド室の圧力に基づいて、バケット１０内の運搬物の質量を演算する。なお、運搬物情報取得装置５５Ｂは、姿勢検出装置５３の検出結果を加味して、バケット１０内の運搬物の質量を演算してもよい。

放土実行回数演算部４８Ｂは、ある１台の被積込機械２００に対して実行された放土動作の回数を演算する。放土実行回数演算部４８Ｂは、運搬物情報取得装置５５Ｂにより取得されたバケット１０内の運搬物の質量と、姿勢演算部４１により演算された作業装置２及び上部旋回体７の姿勢と、被積込機械位置演算部４２により演算された荷台２０１の位置情報に基づき、バケット１０内に掘削物を格納した状態で荷台２０１の上方で放土動作が行われたか否かを判定する。つまり、放土実行回数演算部４８Ｂは、掘削物が荷台２０１内に放出されたか否かを判定する。放土実行回数演算部４８Ｂは、ある１台の被積込機械２００の荷台２０１内に掘削物が放出されたと判定される度に、放土動作の回数に１を加算する。

放土軌跡生成部４４は、放土実行回数演算部４８Ｂにより演算された放土動作の回数に応じた放土軌跡Ｔ１を生成する。図１６は、被積込機械２００の平面図であり、放土動作の回数に応じた放土開始位置Ｐ１－１，Ｐ１－２，Ｐ１－３を示す。図１６に示す例では、放土軌跡生成部４４は、ある１台の被積込機械２００に対して設定される放土開始位置Ｐ１を、放土動作の回数に応じて変化させる。

放土軌跡生成部４４は、放土動作の回数が初期値である０（ゼロ）に設定されている場合、所定の被積込機械２００に対する１回目の放土動作の放土開始位置Ｐ１－１を荷台２０１の中央に設定する。放土軌跡生成部４４は、放土動作の回数が１に設定されている場合、所定の被積込機械２００に対する２回目の放土動作の放土開始位置Ｐ１－２を上記放土開始位置Ｐ１－１から所定距離だけ被積込機械２００の後方の位置に設定する。放土軌跡生成部４４は、放土動作の回数が２に設定されている場合、所定の被積込機械２００に対する３回目の放土動作の放土開始位置Ｐ１－３を上記放土開始位置Ｐ１－２から所定距離だけ被積込機械２００の後方の位置に設定する。

なお、本第２実施形態では、放土完了位置Ｐ２は放土動作の回数によらず固定としている。荷台２０１の底部２０３は、後端部２０５から前側の側部２０２ｆに向かって徐々に被積込機械２００の接地面からの距離が短くなるように（すなわち、徐々に底部２０３の深さが深くなるように）傾斜していることがある（図６Ｂ参照）。本第２実施形態に係る制御装置４０Ｂは、図１６に示すように、放土動作の回数が増加するにしたがって、放土開始位置Ｐ１の平面位置を後端部２０５に近づける。すなわち、制御装置４０Ｂは、放土動作の度に、放土開始位置Ｐ１を後方にずらず。これにより、荷台２０１の後部に積み込まれる掘削物の高さが、荷台２０１の前部に積み込まれる掘削物の高さに比べて高くなってしまうことを防止できる。つまり、荷台２０１に放出された掘削物の高さを均一にすることができる。これにより、繰り返し放土動作を行った後に行われる掘削物の高さを均す動作の作業効率を向上することができる。

なお、放土動作の回数が１ずつ増える度に放土開始位置Ｐ１が変更される例について説明したが、放土動作の回数が２以上の所定回数だけ増える度に放土開始位置Ｐ１を変更してもよい。また、制御装置４０Ｂは、放土開始位置Ｐ１が変更される度に上記所定回数自体を変更してもよい。

また、制御装置４０Ｂが、放土開始位置Ｐ１及び放土完了位置Ｐ２のうち、放土開始位置Ｐ１のみを放土動作の回数に応じて変更する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。制御装置４０Ｂは、放土開始位置Ｐ１及び放土完了位置Ｐ２のうち、放土完了位置Ｐ２のみを放土動作の回数に応じて変更してもよい。

また、図１７に示すように、放土開始位置Ｐ１及び放土完了位置Ｐ２の双方を放土動作の回数に応じて変更してもよい。図１７に示す例では、放土軌跡生成部４４は、放土動作の回数が初期値である０（ゼロ）に設定されている場合、所定の被積込機械２００に対する１回目の放土動作の放土開始位置Ｐ１－１及び放土完了位置Ｐ２－１を荷台２０１の左前方隅部に設定する。放土軌跡生成部４４は、放土動作の回数が１に設定されている場合、所定の被積込機械２００に対する２回目の放土動作の放土開始位置Ｐ１－２及び放土完了位置Ｐ２－２を荷台２０１の右前方隅部に設定する。放土軌跡生成部４４は、放土動作の回数が２に設定されている場合、所定の被積込機械２００に対する３回目の放土動作の放土開始位置Ｐ１－３及び放土完了位置Ｐ２－３を荷台２０１の左後方隅部に設定する。放土軌跡生成部４４は、放土動作の回数が３に設定されている場合、所定の被積込機械２００に対する４回目の放土動作の放土開始位置Ｐ１－４及び放土完了位置Ｐ２－４を荷台２０１の右後方隅部に設定する。

図１７に示す例で生成される各放土軌跡Ｔ１－１，Ｔ１－２，Ｔ１－３，Ｔ１－４のそれぞれの長さは、図６Ａで説明した放土軌跡Ｔ１の長さに比べて短い。例えば、放土軌跡Ｔ１－１，Ｔ１－２，Ｔ１－３，Ｔ１－４のそれぞれの長さは、荷台２０１の前後方向の寸法の半分よりも短い。また、放土軌跡Ｔ１－１，Ｔ１－２，Ｔ１－３，Ｔ１－４のそれぞれの長さは、バケット長さＬｂｋの２倍以下としてもよい。このため、荷台２０１の四隅に対して、ピンポイントで掘削物を放出することができる。

例えば、制御装置４０Ｂには、制御トリガスイッチ２４としての第１トリガスイッチと第２トリガスイッチが接続される。制御装置４０Ｂは、第１トリガスイッチが操作されると、第１実施形態で説明した放土軌跡Ｔ１に沿ってアーム９の先端部を移動させる。また、制御装置４０Ｂは、第２トリガスイッチが操作されると、図１７に示すように、荷台２０１の四隅のいずれかに対して放土動作を行う。

この構成によれば、荷台２０１が空の状態において、オペレータが第１トリガスイッチを操作することにより、荷台中心線ＣＬ上に多くの掘削物を放出することができる。この放土動作は、第１トリガスイッチが操作される度に、繰り返し実行される。その後、オペレータが第２トリガスイッチを操作すると、荷台２０１の四隅のいずれかに対して放土動作が行われる。第２トリガスイッチが操作される度に、荷台２０１の四隅のいずれかに対して順番に放土動作が実行される。これにより、荷台２０１の全体に対して均一に掘削物を積み込むことができる。

＜第２実施形態の変形例１＞
第２実施形態では、制御装置４０Ｂが、放土開始位置Ｐ１及び放土完了位置Ｐ２の少なくとも一方の平面位置を放土動作の回数に応じて変更する例について説明した。これに対して、本変形例では、制御装置４０Ｂが、放土開始位置Ｐ１及び放土完了位置Ｐ２の少なくとも一方の高さ（Ｚ方向の位置）を放土動作の回数に応じて変更する。

図１８は、被積込機械２００の側面図であり、放土動作の回数に応じた放土完了位置Ｐ２－１，Ｐ２－２，Ｐ２－３を示す。図１８に示す例では、放土軌跡生成部４４は、ある１台の被積込機械２００に対して設定される放土完了位置Ｐ２を、放土動作の回数に応じて変化させる。

放土軌跡生成部４４は、放土動作の回数が初期値である０（ゼロ）に設定されている場合、所定の被積込機械２００に対する１回目の放土動作の放土完了位置Ｐ２－１を放土開始位置Ｐ１よりも下方に設定する。例えば、放土軌跡生成部４４は、放土完了位置Ｐ２－１から底部２０３まで伸びる鉛直方向の仮想直線の長さが、放土開始位置Ｐ１から底部２０３まで延びる鉛直方向の仮想直線の長さと等しくなるように、放土完了位置Ｐ２－１を設定する。

放土軌跡生成部４４は、放土動作の回数が１に設定されている場合、所定の被積込機械２００に対する２回目の放土動作の放土完了位置Ｐ２－２を上記放土完了位置Ｐ２－１から所定距離だけ上方の位置に設定する。放土軌跡生成部４４は、放土動作の回数が２に設定されている場合、所定の被積込機械２００に対する３回目の放土動作の放土完了位置Ｐ２－３を上記放土完了位置Ｐ２－２から所定距離だけ上方の位置に設定する。例えば、放土軌跡生成部４４は、放土完了位置Ｐ２－３の地面Ｇからの高さ（Ｚ座標）が、放土開始位置Ｐ１－１の地面Ｇからの高さ（Ｚ座標）と等しくなるように、放土完了位置Ｐ２－３を設定する。

上述したように、荷台２０１の底部２０３は、後端部２０５から前側の側部２０２ｆに向かって徐々に被積込機械２００の接地面からの距離が短くなるように（すなわち、徐々に底部２０３の深さが深くなるように）傾斜していることがある。そのため、本変形例に係る制御装置４０Ｂは、図１８に示すように、放土動作の回数が増加するにしたがって、放土完了位置Ｐ２の高さを高くする。これにより、バケット１０から放出された掘削物の荷台２０１に対する衝撃力を抑制することができる。その結果、荷台２０１の損傷を防止することができる。

以上のとおり、第２実施形態及び第２実施形態の変形例に係る制御装置４０Ｂは、所定の被積込機械２００への積込動作において、放土開始位置Ｐ１と放土完了位置Ｐ２の少なくとも一方を、所定の被積込機械２００に対する放土動作の回数に応じて変化させる。これにより、荷台２０１に積み込まれる掘削物の高さを均一にすることができる。

次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせることも可能である。

＜変形例１＞
上記実施形態では、掘削作業を終了した後に、オペレータが制御トリガスイッチ２４を操作することにより、積込作業を自動で行う積込制御が開始される例を説明した。しかしながら、本発明は、オペレータの操作によらず、掘削作業から積込作業に自動で移行する油圧ショベル１に適用してもよい。例えば、制御装置４０は、掘削作業を自動で行う掘削制御が終了したか否かを判定し、掘削制御が終了したと判定された場合に、積込制御開始指示を生成する掘削終了判定部を備えていてもよい。この場合、積込制御開始指示が、バケット通過位置判定部４３、放土軌跡生成部４４、及び目標動作演算部４５に入力されると、積込制御が開始される。

なお、掘削制御の終了の判定方法は、種々の方法を採用できる。例えば、制御装置４０，４０Ｂは、バケット１０内に掘削物が存在し、かつ、作業装置２が予め定められた掘削完了姿勢となっている場合に、掘削制御が終了したと判定する。また、制御装置４０，４０Ｂは、バケット１０内に掘削物が存在し、掘削作業のための油圧アクチュエータへの動作指令が出力されていない状態である場合に、掘削制御が終了したと判定してもよい。バケット１０内に掘削物が存在しているか否かは、第２実施形態で説明した運搬物情報取得装置５５Ｂでの運搬物の質量に基づき判定可能である。

＜変形例２＞
第１実施形態では、側部通過後の放土制御において、制御装置４０は、上部旋回体７の旋回動作を行うことなく、作業装置２のみ動作させることにより、アーム９の先端部を放土軌跡Ｔ１に沿って移動させる例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。側部通過後の放土制御において、制御装置４０は、上部旋回体７の旋回動作を行ってもよい。少なくとも、側部通過後の放土制御での上部旋回体７の旋回動作角度が、後端部通過後の放土制御での上部旋回体７の旋回動作角度に比べて小さくなればよい。

＜変形例３＞
上記実施形態では、油圧ショベル１に対する被積込機械２００の荷台（ベッセル）２０１の位置情報を取得するベッセル位置取得装置が、物体位置検出装置５４である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。

ベッセル位置取得装置は、作業現場において管理事務所等のサーバで取得されている被積込機械２００の荷台２０１の位置情報を通信装置を介して取得する構成であってもよい。制御装置４０は、グローバル座標系における被積込機械２００の荷台２０１の位置座標（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）及び向きを通信装置を介して取得する。制御装置４０は、油圧ショベル１に取り付けられたＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）アンテナを含む測位装置から、グローバル座標系における油圧ショベル１の位置座標（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）及び方位（向き）を取得する。制御装置４０は、グローバル座標系における荷台２０１及び油圧ショベル１の位置座標を油圧ショベル１のショベル基準座標系における位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に変換してもよい。なお、本変形例において、ベッセル位置取得装置が、グローバル座標系に基づく位置座標を取得する例について説明したが、現場基準の座標系（ローカル座標系）に基づく位置座標を取得してもよい。

＜変形例４＞
上記実施形態では、アーム９の先端部が作業装置２の制御点ＣＰとして設定される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、バケット１０の先端部が作業装置２の制御点ＣＰとして設定されていてもよい。

＜変形例５＞
上記実施形態では、制御装置４０，４０Ｂは、放土軌跡Ｔ１を生成し、放土軌跡Ｔ１に沿ってアーム９の先端部が移動するように、各油圧アクチュエータの動作を制御する例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。制御装置４０，４０Ｂは、放土開始位置Ｐ１から放土完了位置Ｐ２に亘って下限値を設定し、アーム９の先端部が下限値を下回らないように、各油圧アクチュエータの動作を制御してもよい。

＜変形例６＞
上記実施形態では、作業装置２により掘削された掘削物が積み込まれるベッセルが、運搬車両の荷台２０１である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。ベルトコンベア上に載置されるベッセルに掘削物を積み込む場合に適用してもよい。

＜変形例７＞
上記実施形態では、アーム９の先端部にバケット１０を後向きに取り付けたバックホウショベルを作業機械の一例として説明したが、本発明はこれに限定されない。作業機械は、アーム９の先端部にバケット１０を前向きに取り付けたローディングショベルであってもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１…油圧ショベル（作業機械）、２…作業装置、３…車体（機械本体）、５…下部走行体、６…旋回油圧モータ（油圧アクチュエータ）、７…上部旋回体、８…ブーム、９…アーム、１０…バケット、１１…ブームシリンダ（油圧シリンダ、油圧アクチュエータ）、１２…アームシリンダ（油圧シリンダ、油圧アクチュエータ）、１３…バケットシリンダ（油圧シリンダ、油圧アクチュエータ）、１４…ブーム角度センサ（姿勢センサ）、１５…アーム角度センサ（姿勢センサ）、１７…バケット角度センサ（姿勢センサ）、１８…傾斜角度センサ（姿勢センサ）、１９…旋回角度センサ（姿勢センサ）、２０，２１…操作装置、２４…制御トリガスイッチ、４０，４０Ｂ…制御装置、４１…姿勢演算部、４２…被積込機械位置演算部、４３…バケット通過位置判定部、４４…放土軌跡生成部、４５…目標動作演算部、４６…弁制御部、４７…アクチュエータ制御部、４８Ｂ…放土実行回数演算部、５０…油圧駆動システム、５１…電磁比例弁、５２…操作量センサ、５３…姿勢検出装置、５４…物体位置検出装置（ベッセル位置取得装置）、５５Ｂ…運搬物情報取得装置、５６…操作検出装置、５７…入力装置、７１…運転室、１００…パイロットライン、１０１…流量制御弁、１０２…メインポンプ、１０３…エンジン、１０４…パイロットポンプ、２００…被積込機械、２０１…荷台（ベッセル）、２０２…側部、２０２ｆ…前側の側部（端辺部）、２０２ｌ…左側の側部（端辺部）、２０２ｒ…右側の側部（端辺部）、２０３…底部、２０５…後端部（端辺部）、ＣＬ…荷台中心線、ＣＰ…作業装置の制御点（アームの先端部）、Ｐ１…放土開始位置（放出開始位置）、Ｐ２…放土完了位置（放出完了位置）、Ｐ３…積込開始位置、Ｐ４…干渉防止位置、Ｔ１…放土軌跡（目標軌跡）、γ…バケットの対地角、γｃ…放土完了角度（放出完了角度）

Claims (11)

1. 走行体と、
   前記走行体に対して旋回可能に設けられる旋回体と、
   前記旋回体に取り付けられ、ブーム、アーム及びバケットを有する作業装置と、
   前記旋回体及び前記作業装置の姿勢を検出する姿勢検出装置と、
   前記作業装置により掘削された掘削物が積み込まれる被積込機械のベッセルの位置情報を取得するベッセル位置取得装置と、
   前記作業装置及び前記旋回体の動作を制御する制御装置と、を備えた作業機械において、
   前記制御装置は、
   掘削動作を完了した位置での前記ベッセル位置取得装置により取得される前記ベッセルの位置情報に基づいて、前記ベッセルの上方で行われる掘削物の放出動作を開始する位置である放出開始位置と、前記放出動作を完了する位置である放出完了位置とを、前記ベッセルの前後方向の成分を持った方向に並べて設定し、
   前記姿勢検出装置により検出される前記作業装置及び前記旋回体の姿勢に基づいて、前記作業装置及び前記旋回体の少なくとも一方の動作を制御することにより、前記作業装置の制御点を前記放出開始位置から前記放出完了位置に移動させ、
   前記作業装置の制御点が前記放出開始位置から前記放出完了位置に移動するまでの間に、前記バケットの対地角が予め設定される放出完了角度になるように、前記作業装置の動作を制御する
   ことを特徴とする作業機械。
2. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記制御装置は、前記ベッセルの位置情報及び前記放出開始位置に基づき、前記作業装置の制御点を前記ベッセルに近づける方向に前記旋回体を旋回させることにより、前記作業装置の制御点を前記放出開始位置まで移動させる過程で、前記バケットが通過する前記ベッセルの端辺部を判定し、その判定結果に基づき、前記放出開始位置から前記放出完了位置に前記作業装置の制御点を移動させる過程で、前記旋回体を旋回動作させるか否かを決定する
   ことを特徴とする作業機械。
3. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記制御装置は、
   積込制御開始指示が入力されると、そのときの前記作業装置の制御点の位置を積込開始位置として設定し、
   前記積込開始位置から前記放出開始位置まで前記作業装置の制御点を移動させるための運搬制御を実行し、
   前記積込制御開始指示が入力されると、前記ベッセルの位置情報及び前記放出開始位置に基づき、前記作業装置の制御点を前記ベッセルに近づける方向に前記旋回体を旋回させることにより、前記作業装置の制御点を前記放出開始位置まで移動させる過程で、前記バケットが通過する前記ベッセルの端辺部を判定し、その判定結果に基づき、前記端辺部を通過する際の前記作業装置の制御点の高さの下限値を演算する
   ことを特徴とする作業機械。
4. 請求項３に記載の作業機械において、
   前記作業装置の制御点は、前記アームの先端部であり、
   前記制御装置は、前記判定結果に基づき、前記バケットが前記ベッセルの端辺部を通過した後、前記作業装置の制御点を前記放出開始位置まで移動させる過程で、前記作業装置の制御点を下降させるか否かを決定する
   ことを特徴とする作業機械。
5. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記制御装置は、
   前記放出開始位置から前記放出完了位置までの前記作業装置の制御点の目標軌跡を生成し、
   前記目標軌跡に沿って前記作業装置の制御点が移動するように、前記旋回体、及び前記作業装置の少なくとも一方を動作させる
   ことを特徴とする作業機械。
6. 請求項５に記載の作業機械において、
   前記目標軌跡は、直線状である
   ことを特徴とする作業機械。
7. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記制御装置は、所定の前記被積込機械への積込動作において、前記放出開始位置と前記放出完了位置の少なくとも一方を、前記所定の被積込機械に対する前記放出動作の回数に応じて変化させる
   ことを特徴とする作業機械。
8. 請求項７に記載の作業機械において、
   前記被積込機械は、走行装置を備える運搬車両であり、
   前記制御装置は、前記放出動作の回数が増加するにしたがって、前記放出開始位置の平面位置を前記ベッセルの後端部に近づける
   ことを特徴とする作業機械。
9. 請求項７に記載の作業機械において、
   前記被積込機械は、走行装置を備える運搬車両であり、
   前記制御装置は、前記放出動作の回数が増加するにしたがって、前記放出完了位置の高さを高くする
   ことを特徴とする作業機械。
10. 請求項１に記載の作業機械において、
    前記制御装置は、前記作業装置の制御点を前記放出開始位置から前記放出完了位置まで移動させる際、前記作業装置の制御点が前記放出完了位置に近づくにしたがって、前記バケットのダンプ動作の角速度を増大させる
    ことを特徴とする作業機械。
11. 請求項１に記載の作業機械において、
    前記制御装置は、前記作業装置の制御点が前記放出開始位置から前記放出完了位置に移動するまでの間に、前記アームのクラウド動作は行わずに、前記アームのダンプ動作、前記ブームの下げ動作、及び前記バケットのダンプ動作が行われるように前記作業装置を制御する
    ことを特徴とする作業機械。

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