JP2024061373A - 作業機械の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業具に積載された物の重量の計測精度を向上させる。【解決手段】作業機械の制御装置は、下部走行体と、下部走行体に旋回自在の搭載される上部旋回体と、上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、アタッチメントの先端に設けられる作業具と、を有する作業機械を制御するように構成される制御部を、有し、制御部は、作業具に物体を積載した後、操作部からの操作に従ってアタッチメントの上げ動作中に、アタッチメントの動作として検出された検出情報が、上げ動作の安定に関する所定の条件を満たした場合に、検出情報に基づいて物体の重量を検出するように構成される。【選択図】図５

Description

本発明は、作業機械の制御装置に関する。

従来から、ショベルがダンプトラックの荷台等に、土砂などの物を積み込むために様々な技術が提案されている。

例えば、特許文献１に記載された技術では、外乱によって算出される土砂重量の変動を抑制するために、アタッチメントを回転させるトルクを補償し、補償されたトルクに基づいて、アタッチメントが搬送する物体の重量を算出している。これにより、特許文献１に記載された技術では、物体の重量の算出精度を向上させることを可能としている。

国際公開第２０２２／１２４３１９号

しかしながら、特許文献１は、ブームを持ち上げる際に物体の重量を算出しているが、重量を算出する条件がブームの持ち上げのみであるため、外乱等によって重量の計測精度が低下する可能性がある。

本発明の一態様は、作業具に積載された物の重量の検出精度を向上させる技術を提供する。

本発明の一態様に係る作業機械の制御装置は、下部走行体と、下部走行体に旋回自在の搭載される上部旋回体と、上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、アタッチメントの先端に設けられる作業具と、を有する作業機械を制御するように構成される制御部を、有し、制御部は、作業具に物体を積載した後、操作部からの操作に従ってアタッチメントの上げ動作中に、アタッチメントの動作として検出された検出情報が、上げ動作の安定に関する所定の条件を満たした場合に、検出情報に基づいて物体の重量を検出するように構成される。

本発明の一態様によれば、アタッチメントの上げ動作中に、アタッチメントの動作として検出された検出情報が所定の条件を満たした場合に、物体の重量を検出するので、重量の計測精度の向上を実現できる。

図１は、実施形態に係るショベルの側面図である。 図２は、実施形態に係るショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。 図３は、実施形態に係るショベルの油圧システムの構成の一例を概略的に示す図である。 図４は、実施形態に係るショベルの油圧システムのうちの操作系に関する構成部分の一例を概略的に示す図である。 図５は、実施形態に係るショベルのうちの土砂荷重検出機能に関する構成部分の一例を概略的に示す図である。 図６は、実施形態に係るショベルにおける深掘り掘削・積込み動作を説明する図である。 図７は、実施形態で制御に用いられるパラメータを説明するためのショベルの外観を示した図である。 図８は、アームの開閉動作とブームのフートピン回りのトルクとの関係を示すショベルのアタッチメントの模式図である。 図９は、積載物重量算出部の処理を説明するブロック線図である。 図１０は、積載物重量算出部の処理を説明する他のブロック線図である。 図１１は、ブームの角加速度の変化と、検知信号に基づいた土砂重量の算出値の変化と、を示した図である。 図１２は、ブームシリンダの推力の変化量（微分値）の変化と、検知信号に基づいた土砂重量の算出値の変化と、を示した図である。 図１３は、実施形態に係る情報伝達部が表示装置に表示するメイン画面の画面例を示した図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。また、以下で説明する実施形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述される全ての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の又は対応する符号を付し、説明を省略することがある。

［ショベルの概要］
最初に、図１を参照して、本実施形態に係るショベル（作業機械）１００の概要について説明する。

図１は、本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。

なお、図１では、ショベル１００は、施工対象の上り傾斜面ＥＳに面する水平面に位置すると共に、後述する目標施工面の一例である上り法面ＢＳ（つまり、上り傾斜面ＥＳに対する施工後の法面形状）が併せて記載されている。なお、施工対象の上り傾斜面ＥＳには、目標施工面である上り法面ＢＳの法線方向を示す円筒体（図示せず）が設けられている。

本実施形態に係るショベル１００は、下部走行体１と、旋回機構２を介して旋回自在に下部走行体１に搭載される上部旋回体３と、アタッチメント（作業機）を構成するブーム４、アーム５、及び、バケット６と、キャビン１０を備える。

下部走行体１は、左右一対のクローラが走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ（後述する図２参照）でそれぞれ油圧駆動されることにより、ショベル１００を走行させる。つまり、一対の走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ（走行モータの一例）は、被駆動部としての下部走行体１（クローラ）を駆動する。

上部旋回体３は、旋回油圧モータ２Ａ（後述する図２参照）で駆動されることにより、下部走行体１に対して旋回する。つまり、旋回油圧モータ２Ａは、被駆動部としての上部旋回体３を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体３の向きを変化させることができる。

なお、上部旋回体３は、旋回油圧モータ２Ａの代わりに、電動機（以下、「旋回用電動機」）により電気駆動されてもよい。つまり、旋回用電動機は、旋回油圧モータ２Ａと同様、非駆動部としての上部旋回体３を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体３の向きを変化させることができる。

ブーム４は、上部旋回体３の前部中央に俯仰可能に枢着され、ブーム４の先端には、アーム５が上下回動可能に枢着され、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が上下回動可能に枢着される。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、それぞれ、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。

なお、バケット６は、エンドアタッチメントの一例であり、アーム５の先端には、作業内容等に応じて、バケット６の代わりに、他のエンドアタッチメント、例えば、法面用バケット、浚渫用バケット、ブレーカ、リフティングマグネット、グラップル、フォーク、チェーンソーを含むハーベスタ等が取り付けられてもよい。

キャビン１０は、オペレータが搭乗する運転室であり、上部旋回体３の前部左側に搭載される。

［ショベルの構成］
次に、図１に加えて、図２を参照して、本実施形態に係るショベル１００の具体的な構成について説明する。

図２は、本実施形態に係るショベル１００の構成の一例を概略的に示す図である。

なお、図２において、機械的動力系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系は、それぞれ、二重線、実線、破線、及び点線で示されている。

本実施形態に係るショベル１００の駆動系は、エンジン１１と、レギュレータ１３と、メインポンプ１４と、コントロールバルブ１７を含む。また、本実施形態に係るショベル１００の油圧駆動系は、上述の如く、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６のそれぞれを油圧駆動する走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９等の油圧アクチュエータを含む。

エンジン１１は、油圧駆動系におけるメイン動力源であり、例えば、上部旋回体３の後部に搭載される。具体的には、エンジン１１は、後述するコントローラ３０による直接或いは間接的な制御下で、予め設定される目標回転数で一定回転し、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５を駆動する。エンジン１１は、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。

レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御する。例えば、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の斜板の角度（傾転角）を調節する。レギュレータ１３は、例えば、後述の如く、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを含む。

メインポンプ１４は、例えば、エンジン１１と同様、上部旋回体３の後部に搭載され、高圧油圧ラインを通じてコントロールバルブ１７に作動油を供給する。メインポンプ１４は、上述の如く、エンジン１１により駆動される。メインポンプ１４は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、上述の如く、コントローラ３０による制御下で、レギュレータ１３により斜板の傾転角が調節されることでピストンのストローク長が調整され、吐出流量（吐出圧）が制御される。メインポンプ１４は、例えば、後述の如く、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒを含む。

コントロールバルブ１７は、例えば、上部旋回体３の中央部に搭載され、オペレータによる操作装置２６に対する操作に応じて、油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。コントロールバルブ１７は、上述の如く、高圧油圧ラインを介してメインポンプ１４と接続され、メインポンプ１４から供給される作動油を、操作装置２６の操作状態に応じて、油圧アクチュエータ（走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９）に選択的に供給する。具体的には、コントロールバルブ１７は、メインポンプ１４から油圧アクチュエータのそれぞれに供給される作動油の流量と流れる方向を制御する制御弁１７１～１７６を含む。より具体的には、制御弁１７１は、走行油圧モータ１Ｌに対応し、制御弁１７２は、走行油圧モータ１Ｒに対応し、制御弁１７３は、旋回油圧モータ２Ａに対応する。また、制御弁１７４は、バケットシリンダ９に対応し、制御弁１７５は、ブームシリンダ７に対応し、制御弁１７６は、アームシリンダ８に対応する。また、制御弁１７５は、例えば、後述の如く、制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒを含み、制御弁１７６は、例えば、後述の如く、制御弁１７６Ｌ，１７６Ｒを含む。制御弁１７１～１７６の詳細は、後述する。

本実施形態に係るショベル１００の操作系は、パイロットポンプ１５と、操作装置２６を含む。また、ショベル１００の操作系は、後述するコントローラ３０によるマシンコントロール機能に関する構成として、シャトル弁３２を含む。

パイロットポンプ１５は、例えば、上部旋回体３の後部に搭載され、パイロットラインを介して操作装置２６にパイロット圧を供給する。パイロットポンプ１５は、例えば、固定容量式油圧ポンプであり、上述の如く、エンジン１１により駆動される。

操作装置（操作部の一例）２６は、キャビン１０の操縦席付近に設けられ、オペレータが各種動作要素（下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、バケット６等）の操作を行うための操作入力手段である。換言すれば、操作装置２６は、オペレータがそれぞれの動作要素を駆動する油圧アクチュエータ（即ち、走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ、旋回油圧モータ２Ａ、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等）の操作を行うための操作入力手段である。操作装置２６は、その二次側のパイロットラインを通じて直接的に、或いは、二次側のパイロットラインに設けられる後述のシャトル弁３２を介して間接的に、コントロールバルブ１７にそれぞれ接続される。これにより、コントロールバルブ１７には、操作装置２６における下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の操作状態に応じたパイロット圧が入力されうる。そのため、コントロールバルブ１７は、操作装置２６における操作状態に応じて、それぞれの油圧アクチュエータを駆動することができる。操作装置２６は、例えば、アーム５（アームシリンダ８）を操作するレバー装置を含む。また、操作装置２６は、例えば、ブーム４（ブームシリンダ７）、バケット６（バケットシリンダ９）、上部旋回体３（旋回油圧モータ２Ａ）のそれぞれを操作するレバー装置２６Ａ～２６Ｃを含む（図４参照）。また、操作装置２６は、例えば、下部走行体１の左右一対のクローラ（走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ）のそれぞれを操作するレバー装置やペダル装置を含む。

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し、２つの入口ポートに入力されたパイロット圧のうちの高い方のパイロット圧を有する作動油を出口ポートに出力させる。シャトル弁３２は、２つの入口ポートのうちの一方が操作装置２６に接続され、他方が比例弁３１に接続される。シャトル弁３２の出口ポートは、パイロットラインを通じて、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに接続されている（詳細は、図４参照）。そのため、シャトル弁３２は、操作装置２６が生成するパイロット圧と比例弁３１が生成するパイロット圧のうちの高い方を、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。つまり、後述するコントローラ３０は、操作装置２６から出力される二次側のパイロット圧よりも高いパイロット圧を比例弁３１から出力させることにより、オペレータによる操作装置２６の操作に依らず、対応する制御弁を制御し、各種動作要素の動作を制御することができる。シャトル弁３２は、例えば、後述の如く、シャトル弁３２ＡＬ，３２ＡＲ，３２ＢＬ，３２ＢＲ，３２ＣＬ，３２ＣＲを含む。

なお、操作装置２６（左操作レバー、右操作レバー、左走行レバー、及び右走行レバー）は、パイロット圧を出力する油圧パイロット式ではなく、電気信号を出力する電気式であってもよい。この場合、操作装置２６からの電気信号は、コントローラ３０に入力され、コントローラ３０は、入力される電気信号に応じて、コントロールバルブ１７内の各制御弁１７１～１７６を制御することにより、操作装置２６に対する操作内容に応じた、各種油圧アクチュエータの動作を実現する。例えば、コントロールバルブ１７内の制御弁１７１～１７６は、コントローラ３０からの指令により駆動する電磁ソレノイド式スプール弁であってよい。また、例えば、パイロットポンプ１５と各制御弁１７１～１７６のパイロットポートとの間には、コントローラ３０からの電気信号に応じて動作する電磁弁が配置されてもよい。この場合、電気式の操作装置２６を用いた手動操作が行われると、コントローラ３０は、その操作量（例えば、レバー操作量）に対応する電気信号によって、当該電磁弁を制御しパイロット圧を増減させることで、操作装置２６に対する操作内容に合わせて、各制御弁１７１～１７６を動作させることができる。

本実施形態に係るショベル１００の制御系は、コントローラ３０と、吐出圧センサ２８と、操作圧センサ２９と、比例弁３１と、表示装置４０と、入力装置４２と、音声出力装置４３と、記憶装置４７と、ブーム角度センサＳ１と、アーム角度センサＳ２と、バケット角度センサＳ３と、機体傾斜センサＳ４と、旋回状態センサＳ５と、撮像装置Ｓ６と、測位装置Ｐ１と、通信装置Ｔ１を含む。

コントローラ３０（制御装置の一例）は、例えば、キャビン１０内に設けられ、ショベル１００の駆動制御を行う。コントローラ３０は、その機能が任意のハードウェア、ソフトウェア、或いは、その組み合わせにより実現されてよい。例えば、コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、不揮発性の補助記憶装置と、各種入出力インターフェース等を含むマイクロコンピュータを中心に構成される。コントローラ３０は、例えば、ＲＯＭや不揮発性の補助記憶装置に格納される各種プログラムをＣＰＵ上で実行することにより各種機能を実現する。

例えば、コントローラ３０は、オペレータ等の所定操作により予め設定される作業モード等に基づき、目標回転数を設定し、エンジン１１を一定回転させる駆動制御を行う。

また、例えば、コントローラ３０は、必要に応じてレギュレータ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。

また、例えば、コントローラ３０は、例えば、オペレータによる操作装置２６を通じたショベル１００の手動操作をガイド（案内）するマシンガイダンス機能に関する制御を行う。また、コントローラ３０は、例えば、オペレータによる操作装置２６を通じたショベル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に関する制御を行う。つまり、コントローラ３０は、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する機能部として、マシンガイダンス部５０を含む。また、コントローラ３０は、後述する土砂荷重処理部６０を含む。

なお、コントローラ３０の機能の一部は、他のコントローラ（制御装置）により実現されてもよい。即ち、コントローラ３０の機能は、複数のコントローラにより分散される態様で実現されてもよい。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は、専用のコントローラ（制御装置）により実現されてもよい。

吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出する。吐出圧センサ２８により検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。吐出圧センサ２８は、例えば、後述の如く、吐出圧センサ２８Ｌ，２８Ｒを含む。

操作圧センサ２９は、上述の如く、操作装置２６の二次側のパイロット圧、即ち、操作装置２６におけるそれぞれの動作要素（即ち、油圧アクチュエータ）に関する操作状態（例えば、操作方向や操作量等の操作内容）に対応するパイロット圧を検出する。操作圧センサ２９による操作装置２６における下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の操作状態に対応するパイロット圧の検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。操作圧センサ２９は、例えば、後述の如く、操作圧センサ２９Ａ～２９Ｃを含む。

なお、操作圧センサ２９の代わりに、操作装置２６におけるそれぞれの動作要素に関する操作状態を検出可能な他のセンサ、例えば、レバー装置２６Ａ～２６Ｃ等の操作量（傾倒量）や傾倒方向を検出可能なエンコーダやポテンショメータ等が設けられてもよい。

比例弁３１は、パイロットポンプ１５とシャトル弁３２とを接続するパイロットラインに設けられ、その流路面積（作動油が通流可能な断面積）を変更できるように構成される。比例弁３１は、コントローラ３０から入力される制御指令に応じて動作する。これにより、コントローラ３０は、オペレータにより操作装置２６（具体的には、レバー装置２６Ａ～２６Ｃ）が操作されていない場合であっても、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１及びシャトル弁３２を介し、コントロールバルブ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。比例弁３１は、例えば、後述の如く、比例弁３１ＡＬ，３１ＡＲ，３１ＢＬ，３１ＢＲ，３１ＣＬ，３１ＣＲを含む。

表示装置４０は、キャビン１０内の着座したオペレータから視認し易い場所に設けられ、コントローラ３０による制御下で、各種情報画像を表示する。表示装置４０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載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いし、一対一の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、キャビン１０内の着座したオペレータから手が届く範囲に設けられ、オペレータによる各種操作入力を受け付け、操作入力に応じた信号をコントローラ３０に出力する。入力装置４２は、各種情報画像を表示する表示装置のディスプレイに実装されるタッチパネル、レバー装置２６Ａ～２６Ｃのレバー部の先端に設けられるノブスイッチ、表示装置４０の周囲に設置されるボタンスイッチ、レバー、トグル、回転ダイヤル等を含む。入力装置４２に対する操作内容に対応する信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

音声出力装置４３は、例えば、キャビン１０内に設けられ、コントローラ３０と接続され、コントローラ３０による制御下で、音声を出力する。音声出力装置４３は、例えば、スピーカやブザー等である。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。

記憶装置４７は、例えば、キャビン１０内に設けられ、コントローラ３０による制御下で、各種情報を記憶する。記憶装置４７は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体である。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、例えば、通信装置Ｔ１等を介して取得される、或いは、入力装置４２等を通じて設定される目標施工面に関するデータを記憶していてもよい。当該目標施工面は、ショベル１００のオペレータにより設定（保存）されてもよいし、施工管理者等により設定されてもよい。

ブーム角度センサＳ１は、ブーム４に取り付けられ、ブーム４の上部旋回体３に対する俯仰角度（以下、「ブーム角度」）、例えば、側面視において、上部旋回体３の旋回平面に対してブーム４の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。ブーム角度センサＳ１は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、６軸センサ、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）等を含んでよい。また、ブーム角度センサＳ１は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、ブーム角度に対応する油圧シリンダ（ブームシリンダ７）のストローク量を検出するシリンダセンサ等を含んでもよい。以下、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３についても同様である。ブーム角度センサＳ１によるブーム角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

アーム角度センサＳ２は、アーム５に取り付けられ、アーム５のブーム４に対する回動角度（以下、「アーム角度」）、例えば、側面視において、ブーム４の両端の支点を結ぶ直線に対してアーム５の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。アーム角度センサＳ２によるアーム角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

バケット角度センサＳ３は、バケット６に取り付けられ、バケット６のアーム５に対する回動角度（以下、「バケット角度」）、例えば、側面視において、アーム５の両端の支点を結ぶ直線に対してバケット６の支点と先端（爪先）とを結ぶ直線が成す角度を検出する。バケット角度センサＳ３によるバケット角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

機体傾斜センサＳ４は、水平面に対する機体（上部旋回体３或いは下部走行体１）の傾斜状態を検出する。機体傾斜センサＳ４は、例えば、上部旋回体３に取り付けられ、ショベル１００（即ち、上部旋回体３）の前後方向及び左右方向の２軸回りの傾斜角度（以下、「前後傾斜角」及び「左右傾斜角」）を検出する。機体傾斜センサＳ４は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、６軸センサ、ＩＭＵ等を含んでよい。機体傾斜センサＳ４による傾斜角度（前後傾斜角及び左右傾斜角）に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

旋回状態センサＳ５は、上部旋回体３の旋回状態に関する検出情報を出力する。旋回状態センサＳ５は、例えば、上部旋回体３の旋回角速度及び旋回角度を検出する。旋回状態センサＳ５は、例えば、ジャイロセンサ、レゾルバ、ロータリエンコーダ等を含んでよい。旋回状態センサＳ５による上部旋回体３の旋回角度や旋回角速度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。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、旋回状態センサＳ５は姿勢センサに含まれる。姿勢センサによりバケット６の爪先位置だけでなく、ブーム角度、ブーム角速度、ブーム角加速度など検出される。

空間認識装置としての撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の周辺を撮像する。撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の前方を撮像する前カメラＳ６Ｆ、ショベル１００の左方を撮像する左カメラＳ６Ｌ、ショベル１００の右方を撮像する右カメラＳ６Ｒ、及び、ショベル１００の後方を撮像する後カメラＳ６Ｂを含む。

前カメラＳ６Ｆは、例えば、キャビン１０の天井、即ち、キャビン１０の内部に取り付けられている。また、前カメラＳ６Ｆは、キャビン１０の屋根、ブーム４の側面等、キャビン１０の外部に取り付けられていてもよい。左カメラＳ６Ｌは、上部旋回体３の上面左端に取り付けられ、右カメラＳ６Ｒは、上部旋回体３の上面右端に取り付けられ、ろカメラＳ６Ｂは、上部旋回体３の上面後端に取り付けられている。

撮像装置Ｓ６（カメラＳ６Ｆ，Ｓ６Ｂ，Ｓ６Ｌ，Ｓ６Ｒ）は、それぞれ、例えば、非常に広い画角を有する単眼の広角カメラである。また、撮像装置Ｓ６は、ステレオカメラや距離画像カメラ等であってもよい。撮像装置Ｓ６による撮像画像は、表示装置４０を介してコントローラ３０に取り込まれる。

空間認識装置としての撮像装置Ｓ６は、物体検知装置として機能してもよい。この場合、撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の周囲に存在する物体を検知してよい。検知対象の物体には、例えば、人、動物、車両、建設機械、建造物、穴等が含まれうる。また、撮像装置Ｓ６は、撮像装置Ｓ６又はショベル１００から認識された物体までの距離を算出してもよい。物体検知装置としての撮像装置Ｓ６には、例えば、ステレオカメラ、距離画像センサ等が含まれうる。そして、空間認識装置は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有する単眼カメラであり、撮像した画像を表示装置４０に出力する。また、空間認識装置は、空間認識装置又はショベル１００から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。また、撮像装置Ｓ６に加えて、空間認識装置として、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、ＬＩＤＡＲ、赤外線センサ等の他の物体検知装置が設けられてもよい。空間認識装置８０としてミリ波レーダ、超音波センサ、又はレーザレーダ等を利用する場合には、多数の信号（レーザ光等）を物体に発信し、その反射信号を受信することで、反射信号から物体の距離及び方向を検出してもよい。

なお、撮像装置Ｓ６は、直接、コントローラ３０と通信可能に接続されてもよい。

ブームシリンダ７にはブームロッド圧センサＳ７Ｒ及びブームボトム圧センサＳ７Ｂが取り付けられている。アームシリンダ８にはアームロッド圧センサＳ８Ｒ及びアームボトム圧センサＳ８Ｂが取り付けられている。バケットシリンダ９にはバケットロッド圧センサＳ９Ｒ及びバケットボトム圧センサＳ９Ｂが取り付けられている。ブームロッド圧センサＳ７Ｒ、ブームボトム圧センサＳ７Ｂ、アームロッド圧センサＳ８Ｒ、アームボトム圧センサＳ８Ｂ、バケットロッド圧センサＳ９Ｒ及びバケットボトム圧センサＳ９Ｂは、集合的に「シリンダ圧センサ」とも称される。

ブームロッド圧センサＳ７Ｒはブームシリンダ７のロッド側油室の圧力（以下、「ブームロッド圧」とする。）を検出し、ブームボトム圧センサＳ７Ｂはブームシリンダ７のボトム側油室の圧力（以下、「ブームボトム圧」とする。）を検出する。アームロッド圧センサＳ８Ｒはアームシリンダ８のロッド側油室の圧力（以下、「アームロッド圧」とする。）を検出し、アームボトム圧センサＳ８Ｂはアームシリンダ８のボトム側油室の圧力（以下、「アームボトム圧」とする。）を検出する。バケットロッド圧センサＳ９Ｒはバケットシリンダ９のロッド側油室の圧力（以下、「バケットロッド圧」とする。）を検出し、バケットボトム圧センサＳ９Ｂはバケットシリンダ９のボトム側油室の圧力（以下、「バケットボトム圧」とする。）を検出する。

測位装置Ｐ１は、上部旋回体３の位置及び向きを測定する。測位装置Ｐ１は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）コンパスであり、上部旋回体３の位置及び向きを検出し、上部旋回体３の位置及び向きに対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。また、測位装置Ｐ１の機能のうちの上部旋回体３の向きを検出する機能は、上部旋回体３に取り付けられた方位センサにより代替されてもよい。

通信装置Ｔ１は、基地局を末端とする移動体通信網、衛星通信網、インターネット網等を含む所定のネットワークを通じて外部機器と通信を行う。通信装置Ｔ１は、例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、４Ｇ（4th Generation）、５Ｇ（5th Generation）等の移動体通信規格に対応する移動体通信モジュールや、衛星通信網に接続するための衛星通信モジュール等である。

マシンガイダンス部５０は、例えば、マシンガイダンス機能に関するショベル１００の制御を実行する。マシンガイダンス部５０は、例えば、目標施工面とアタッチメントの先端部、具体的には、エンドアタッチメントの作業部位との距離等の作業情報を、表示装置４０や音声出力装置４３等を通じて、オペレータに伝える。目標施工面に関するデータは、例えば、上述の如く、記憶装置４７に予め記憶されている。目標施工面に関するデータは、例えば、基準座標系で表現されている。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。オペレータは、施工現場の任意の点を基準点と定め、入力装置４２を通じて、基準点との相対的な位置関係により目標施工面を設定してよい。バケット６の作業部位は、例えば、バケット６の爪先、バケット６の背面等である。また、エンドアタッチメントとして、バケット６の代わりに、例えば、ブレーカが採用される場合、ブレーカの先端部が作業部位に相当する。マシンガイダンス部５０は、表示装置４０、音声出力装置４３等を通じて、作業情報をオペレータに通知し、オペレータによる操作装置２６を通じたショベル１００の操作をガイドする。

また、マシンガイダンス部５０は、例えば、マシンコントロール機能に関するショベル１００の制御を実行する。マシンガイダンス部５０は、例えば、オペレータ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。

マシンガイダンス部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、旋回状態センサＳ５、撮像装置Ｓ６、測位装置Ｐ１、通信装置Ｔ１及び入力装置４２等から情報を取得する。そして、マシンガイダンス部５０は、例えば、取得した情報に基づき、バケット６と目標施工面との間の距離を算出し、音声出力装置４３からの音声及び表示装置４０に表示される画像により、バケット６と目標施工面との間の距離の程度をオペレータに通知したり、アタッチメントの先端部（具体的には、バケット６の爪先や背面等の作業部位）が目標施工面に一致するように、アタッチメントの動作を自動的に制御したりする。マシンガイダンス部５０は、当該マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する詳細な機能構成として、位置算出部５１と、距離算出部５２と、情報伝達部５３と、制御部５４と、旋回角度算出部５５と、を含む。

位置算出部５１は、所定の測位対象の位置を算出する。例えば、位置算出部５１は、アタッチメントの先端部、具体的には、バケット６の爪先や背面等の作業部位の基準座標系における座標点を算出する。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のそれぞれの俯仰角度（ブーム角度、アーム角度、及びバケット角度）からバケット６の作業部位の座標点を算出する。

距離算出部５２は、２つの測位対象間の距離を算出する。例えば、距離算出部５２は、アタッチメントの先端部、具体的には、バケット６爪先や背面等の作業部位と目標施工面との間の距離を算出する。また、距離算出部５２は、バケット６の作業部位としての背面と目標施工面との間の角度（相対角度）を算出してもよい。

情報伝達部５３は、表示装置４０や音声出力装置４３等の所定の通知手段を通じて、各種情報をショベル１００のオペレータに伝達（通知）する。情報伝達部５３は、距離算出部５２により算出された各種距離等の大きさ（程度）をショベル１００のオペレータに通知する。例えば、表示装置４０による視覚情報及び音声出力装置４３による聴覚情報の少なくとも一方を用いて、バケット６の先端部と目標施工面との間の距離（の大きさ）をオペレータに伝える。また、情報伝達部５３は、表示装置４０による視覚情報及び音声出力装置４３による聴覚情報の少なくとも一方を用いて、バケット６の作業部位としての背面と目標施工面との間の相対角度（の大きさ）をオペレータに伝えてもよい。

具体的には、情報伝達部５３は、音声出力装置４３による断続音を用いて、バケット６の作業部位と目標施工面との間の距離（例えば、鉛直距離）の大きさをオペレータに伝える。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、鉛直距離が大きくなるほど、断続音の感覚を長くしてよい。また、情報伝達部５３は、連続音を用いてもよく、音の高低、強弱等を変化させながら、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の先端部が目標施工面よりも低い位置になった、つまり、目標施工面を超えてしまった場合、音声出力装置４３を通じて警報を発してもよい。当該警報は、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、アタッチメントの先端部、具体的には、バケット６の作業部位と目標施工面との間の距離の大きさやバケット６の背面と目標施工面との間の相対角度の大きさ等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、コントローラ３０による制御下で、例えば、撮像装置Ｓ６から受信した画像データと共に、情報伝達部５３から受信した作業情報を表示する。情報伝達部５３は、例えば、アナログメータの画像や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オペレータに伝えるようにしてもよい。

制御部５４は、オペレータによる操作装置２６を通じたショベル１００の手動操作に従って、複数の油圧アクチュエータ（具体的には、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、及びバケットシリンダ９）に対応する制御弁（具体的には、制御弁１７３、制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒ、及び制御弁１７４）に作用するパイロット圧を個別に調整する。これにより、制御部５４は、オペレータの操作に応じた油圧アクチュエータの動作を実現できる。

旋回角度算出部５５は、上部旋回体３の旋回角度を算出する。これにより、コントローラ３０は、上部旋回体３の現在の向きを特定することができる。旋回角度算出部５５は、例えば、測位装置Ｐ１に含まれるＧＮＳＳコンパスの出力信号に基づき、基準方向に対する上部旋回体３の前後軸の角度を旋回角度として算出する。また、旋回角度算出部５５は、旋回状態センサＳ５の検出信号に基づき、旋回角度を算出してもよい。また、施工現場に基準点が設定されている場合、旋回角度算出部５５は、旋回軸から基準点を見た方向を基準方向としてもよい。

旋回角度は、基準方向に対するアタッチメント稼動面が延びる方向を示す。アタッチメント稼動面は、例えば、アタッチメントを縦断する仮想平面であり、旋回平面に垂直となるように配置される。旋回平面は、例えば、旋回軸に垂直な旋回フレームの底面を含む仮想平面である。コントローラ３０（マシンガイダンス部５０）は、例えば、アタッチメント稼動面が目標施工面の法線を含んでいると判断した場合に、上部旋回体３が目標施工面に正対していると判断する。

旋回角度算出部５５により算出された旋回角度は、情報伝達部５３によって視覚情報として表示装置４０に表示されてもよい。また、旋回角度は、土砂荷重処理部６０が土砂重量の計測する条件（例えば上部旋回体３が旋回したか否かの判定）として用いられてもよい。

また、旋回油圧モータ２Ａは、第１ポート２Ａ１及び第２ポート２Ａ２を有している。油圧センサ２１は、旋回油圧モータ２Ａの第１ポート２Ａ１の作動油の圧力を検出する。油圧センサ２２は、旋回油圧モータ２Ａの第２ポート２Ａ２の作動油の圧力を検出する。油圧センサ２１，２２により検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

また、第１ポート２Ａ１は、リリーフ弁２３を介して作動油タンクと接続される。リリーフ弁２３は、第１ポート２Ａ１側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、第１ポート２Ａ１側の作動油を作動油タンクに排出する。同様に、第２ポート２Ａ２は、リリーフ弁２４を介して作動油タンクと接続される。リリーフ弁２４は、第２ポート２Ａ２側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、第２ポート２Ａ２側の作動油を作動油タンクに排出する。

［ショベルの油圧システム］
次に、図３を参照して、本実施形態に係るショベル１００の油圧システムについて説明する。

図３は、本実施形態に係るショベル１００の油圧システムの構成の一例を概略的に示す図である。

なお、図３において、機械的動力系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系は、図２等の場合と同様、それぞれ、二重線、実線、破線、及び点線で示されている。

当該油圧回路により実現される油圧システムは、エンジン１１により駆動されるメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒのそれぞれから、センタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒ、パラレル油路Ｃ２Ｌ，Ｃ２Ｒを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。

センタバイパス油路Ｃ１Ｌは、メインポンプ１４Ｌを起点として、コントロールバルブ１７内に配置される制御弁１７１，１７３，１７５Ｌ，１７６Ｌを順に通過し、作動油タンクに至る。

センタバイパス油路Ｃ１Ｒは、メインポンプ１４Ｒを起点として、コントロールバルブ１７内に配置される制御弁１７２，１７４，１７５Ｒ，１７６Ｒを順に通過し、作動油タンクに至る。

制御弁１７１は、メインポンプ１４Ｌから吐出される作動油を走行油圧モータ１Ｌへ供給し、且つ、走行油圧モータ１Ｌが吐出する作動油を作動油タンクに排出させるスプール弁である。

制御弁１７２は、メインポンプ１４Ｒから吐出される作動油を走行油圧モータ１Ｒへ供給し、且つ、走行油圧モータ１Ｒが吐出する作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。

制御弁１７３は、メインポンプ１４Ｌから吐出される作動油を旋回油圧モータ２Ａへ供給し、且つ、旋回油圧モータ２Ａが吐出する作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。

制御弁１７４は、メインポンプ１４Ｒから吐出され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させるスプール弁である。

制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒは、それぞれ、メインポンプ１４Ｌ，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させるスプール弁である。

制御弁１７６Ｌ，１７６Ｒは、メインポンプ１４Ｌ，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させる。

制御弁１７１，１７２，１７３，１７４，１７５Ｌ，１７５Ｒ，１７６Ｌ，１７６Ｒは、それぞれ、パイロットポートに作用するパイロット圧に応じて、油圧アクチュエータに給排される作動油の流量を調整したり、流れる方向を切り換えたりする。

パラレル油路Ｃ２Ｌは、センタバイパス油路Ｃ１Ｌと並列的に、制御弁１７１，１７３，１７５Ｌ，１７６Ｌにメインポンプ１４Ｌの作動油を供給する。具体的には、パラレル油路Ｃ２Ｌは、制御弁１７１の上流側でセンタバイパス油路Ｃ１Ｌから分岐し、制御弁１７１，１７３，１７５Ｌ，１７６Ｒのそれぞれに並列してメインポンプ１４Ｌの作動油を供給可能に構成される。これにより、パラレル油路Ｃ２Ｌは、制御弁１７１，１７３，１７５Ｌの何れかによってセンタバイパス油路Ｃ１Ｌ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。

パラレル油路Ｃ２Ｒは、センタバイパス油路Ｃ１Ｒと並列的に、制御弁１７２，１７４，１７５Ｒ，１７６Ｒにメインポンプ１４Ｒの作動油を供給する。具体的には、パラレル油路Ｃ２Ｒは、制御弁１７２の上流側でセンタバイパス油路Ｃ１Ｒから分岐し、制御弁１７２，１７４，１７５Ｒ，１７６Ｒのそれぞれに並列してメインポンプ１４Ｒの作動油を供給可能に構成される。パラレル油路Ｃ２Ｒは、制御弁１７２，１７４，１７５Ｒの何れかによってセンタバイパス油路Ｃ１Ｒ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。

レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒは、それぞれ、コントローラ３０による制御下で、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの斜板の傾転角を調節することによって、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を調節する。

吐出圧センサ２８Ｌは、メインポンプ１４Ｌの吐出圧を検出し、検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。吐出圧センサ２８Ｒについても同様である。これにより、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出圧に応じて、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御することができる。

センタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒには、最も下流にある制御弁１７６Ｌ，１７６Ｒのそれぞれと作動油タンクとの間には、ネガティブコントロール絞り（以下、「ネガコン絞り」）１８Ｌ，１８Ｒが設けられる。これにより、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒにより吐出された作動油の流れは、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒで制限される。そして、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒは、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御するための制御圧（以下、「ネガコン圧」）を発生させる。

ネガコン圧センサ１９Ｌ，１９Ｒは、ネガコン圧を検出し、検出されたネガコン圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

コントローラ３０は、吐出圧センサ２８Ｌ，２８Ｒにより検出されるメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出圧に応じて、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御し、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌの吐出圧の増大に応じて、レギュレータ１３Ｌを制御し、メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することにより、吐出量を減少させてよい。レギュレータ１３Ｒについても同様である。これにより、コントローラ３０は、吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吸収馬力がエンジン１１の出力馬力を超えないように、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの全馬力制御を行うことができる。

また、コントローラ３０は、ネガコン圧センサ１９Ｌ，１９Ｒにより検出されるネガコン圧に応じて、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御することにより、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ３０は、ネガコン圧が大きいほどメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を減少させ、ネガコン圧が小さいほどメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を増大させる。

具体的には、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（図３に示す状態）の場合、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油は、センタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒを通ってネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒに至る。そして、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油の流れは、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒの上流で発生するネガコン圧を増大させる。その結果、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油がセンタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒ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装置２６を通じて操作された場合、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油は、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、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油の流れは、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒに至る量を減少或いは消失させ、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒの上流で発生するネガコン圧を低下させる。その結果、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒ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循環させ、操作対象の油圧アクチュエータを確実に駆動させることができる。

［ショベルのマシンコントロール機能に関する構成の詳細］
次に、図４を参照して、ショベル１００のマシンコントロール機能に関する構成の詳細について説明する。

図４は、本実施形態に係るショベル１００の油圧システムのうちの操作系に関する構成部分の一例を概略的に示す図である。具体的には、図４（Ａ）は、ブームシリンダ７を油圧制御する制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒにパイロット圧を作用させるパイロット回路の一例を示す図である。また、図４（Ｂ）は、バケットシリンダ９を油圧制御する制御弁１７４にパイロット圧を作用させるパイロット回路の一例を示す図である。また、図４（Ｃ）は、旋回油圧モータ２Ａを油圧制御する制御弁１７３にパイロット圧を作用させるパイロット回路の一例を示す図である。

また、例えば、図４（Ａ）に示すように、レバー装置２６Ａは、オペレータ等がブーム４に対応するブームシリンダ７を操作するために用いられる。レバー装置２６Ａは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、その操作内容に応じたパイロット圧を二次側に出力する。

シャトル弁３２ＡＬは、二つの入口ポートが、それぞれ、ブーム４の上げ方向の操作（以下、「ブーム上げ操作」）に対応するレバー装置２６Ａの二次側のパイロットラインと、比例弁３１ＡＬの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートに接続される。

シャトル弁３２ＡＲは、二つの入口ポートが、それぞれ、ブーム４の下げ方向の操作（以下、「ブーム下げ操作」）に対応するレバー装置２６Ａの二次側のパイロットラインと、比例弁３１ＡＲの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートに接続される。

つまり、レバー装置２６Ａは、シャトル弁３２ＡＬ，３２ＡＲを介して、操作内容（例えば、操作方向及び操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒのパイロットポートに作用させる。具体的には、レバー装置２６Ａは、ブーム上げ操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＡＬの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁３２ＡＬを介して、制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポートと制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートに作用させる。また、レバー装置２６Ａは、ブーム下げ操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＡＲの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁３２ＡＲを介して、制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートに作用させる。

比例弁３１ＡＬは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＡＬは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＡＬの他方の入口ポートに出力する。これにより、比例弁３１ＡＬは、シャトル弁３２ＡＬを介して、制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。

比例弁３１ＡＲは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＡＲは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＡＲの他方の入口ポートに出力する。これにより、比例弁３１ＡＲは、シャトル弁３２ＡＲを介して、制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。

つまり、比例弁３１ＡＬ，３１ＡＲは、レバー装置２６Ａの操作状態に依らず、制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒを任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。

比例弁３３ＡＬは、比例弁３１ＡＬと同様に、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁３３ＡＬは、操作装置２６とシャトル弁３２ＡＬとを接続する管路に配置され、その管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３３ＡＬ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、オペレータによる操作装置２６の操作とは無関係に、操作装置２６が吐出する作動油の圧力を減圧した上で、シャトル弁３２ＡＬを介し、コントロールバルブ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。

同様に、比例弁３３ＡＲは、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁３３ＡＲは、操作装置２６とシャトル弁３２ＡＲとを接続する管路に配置され、その管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３３ＡＲ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、オペレータによる操作装置２６の操作とは無関係に、操作装置２６が吐出する作動油の圧力を減圧した上で、シャトル弁３２ＡＲを介し、コントロールバルブ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。

操作圧センサ２９Ａは、オペレータによるレバー装置２６Ａに対する操作内容を圧力（操作圧）の形で検出し、検出された圧力に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。これにより、コントローラ３０は、レバー装置２６Ａに対する操作内容を把握できる。

コントローラ３０は、オペレータによるレバー装置２６Ａに対するブーム上げ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１ＡＬ及びシャトル弁３２ＡＬを介して、制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータによるレバー装置２６Ａに対するブーム下げ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１ＡＲ及びシャトル弁３２ＡＲを介して、制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートに供給できる。即ち、コントローラ３０は、ブーム４の上げ下げの動作を自動制御することができる。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。

比例弁３３ＡＬ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からレバー装置２６Ａ、比例弁３３ＡＬ、及びシャトル弁３２ＡＬを介して制御弁１７５Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒ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減圧する。比例弁３３ＡＲ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からレバー装置２６Ａ、比例弁３３ＡＲ、及びシャトル弁３２ＡＲを介して制御弁１７５Ｒ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減圧する。比例弁３３ＡＬ、３３ＡＲは、制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒ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、オペレータによるブーム上げ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１７５の上げ側のパイロットポート（制御弁１７５Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒ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、ブーム４の閉じ動作を強制的に停止させることができる。オペレータによるブーム下げ操作が行われているときにブーム４の下げ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、オペレータよるブーム上げ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１７５の上げ側のパイロットポートの反対側にある、制御弁１７５の下げ側のパイロットポート（制御弁１７５Ｒの右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１７５を強制的に中立位置に戻すことで、ブーム４の上げ動作を強制的に停止させてもよい。この場合、比例弁３３ＡＬは省略されてもよい。オペレータによるブーム下げ操作が行われている場合にブーム４の下げ動作を強制的に停止させる場合についても同様である。

図４（Ｂ）に示すように、レバー装置２６Ｂは、オペレータ等がバケット６に対応するバケットシリンダ９を操作するために用いられる。レバー装置２６Ｂは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、その操作内容に応じたパイロット圧を二次側に出力する。

シャトル弁３２ＢＬは、二つの入口ポートが、それぞれ、バケット６の閉じ方向の操作（以下、「バケット閉じ操作」）に対応するレバー装置２６Ｂの二次側のパイロットラインと、比例弁３１ＢＬの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁１７４の左側のパイロットポートに接続される。

シャトル弁３２ＢＲは、二つの入口ポートが、それぞれ、バケット６の開き方向の操作（以下、「バケット開き操作」）に対応するレバー装置２６Ｂの二次側のパイロットラインと、比例弁３１ＢＲの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁１７４の右側のパイロットポートに接続される。

つまり、レバー装置２６Ｂは、シャトル弁３２ＢＬ，３２ＢＲを介して、操作内容に応じたパイロット圧を制御弁１７４のパイロットポートに作用させる。具体的には、レバー装置２６Ｂは、バケット閉じ操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＢＬの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁３２ＢＬを介して、制御弁１７４の左側のパイロットポートに作用させる。また、レバー装置２６Ｂは、バケット開き操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＢＲの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁３２ＢＲを介して、制御弁１７４の右側のパイロットポートに作用させる。

比例弁３１ＢＬは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＢＬは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＢＬの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁３１ＢＬは、シャトル弁３２ＢＬを介して、制御弁１７４の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。

比例弁３１ＢＲは、コントローラ３０が出力する制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＢＲは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＢＲの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁３１ＢＲは、シャトル弁３２ＢＲを介して、制御弁１７４の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。

つまり、比例弁３１ＢＬ，３１ＢＲは、レバー装置２６Ｂの操作状態に依らず、制御弁１７４を任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。

比例弁３３ＢＬは、比例弁３１ＢＬと同様に、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁３３ＢＬは、操作装置２６とシャトル弁３２ＢＬとを接続する管路に配置され、その管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３３ＢＬ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、オペレータによる操作装置２６の操作とは無関係に、操作装置２６が吐出する作動油の圧力を減圧した上で、シャトル弁３２ＢＬを介し、コントロールバルブ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。

同様に、比例弁３３ＢＲは、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁３３ＢＲは、操作装置２６とシャトル弁３２ＢＲとを接続する管路に配置され、その管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３３ＢＲ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、オペレータによる操作装置２６の操作とは無関係に、操作装置２６が吐出する作動油の圧力を減圧した上で、シャトル弁３２ＢＲを介し、コントロールバルブ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。

操作圧センサ２９Ｂは、オペレータによるレバー装置２６Ｂに対する操作内容を圧力（操作圧）の形で検出し、検出された圧力に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。これにより、コントローラ３０は、レバー装置２６Ｂの操作内容を把握できる。

コントローラ３０は、オペレータによるレバー装置２６Ｂに対するバケット閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１ＢＬ及びシャトル弁３２ＢＬを介して、制御弁１７４の左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータによるレバー装置２６Ｂに対するバケット開き操作とは無関係に、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１ＢＲ及びシャトル弁３２ＢＲを介して、制御弁１７４の右側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ３０は、バケット６の開閉動作を自動制御することができる。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。

なお、オペレータ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比例弁３３ＢＬ，３３ＢＲの操作は、オペレータ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比例弁３３ＡＬ，３３ＡＲの操作と同様であり、重複する説明を省略する。

また、例えば、図４（Ｃ）に示すように、レバー装置２６Ｃは、オペレータ等が上部旋回体３（旋回機構２）に対応する旋回油圧モータ２Ａを操作するために用いられる。レバー装置２６Ｃは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、その操作内容に応じたパイロット圧を二次側に出力する。

シャトル弁３２ＣＬは、二つの入口ポートが、それぞれ、上部旋回体３の左方向の旋回操作（以下、「左旋回操作」）に対応するレバー装置２６Ｃの二次側のパイロットラインと、比例弁３１ＣＬの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁１７３の左側のパイロットポートに接続される。

シャトル弁３２ＣＲは、二つの入口ポートが、それぞれ、上部旋回体３の右方向の旋回操作（以下、「右旋回操作」）に対応するレバー装置２６Ｃの二次側のパイロットラインと、比例弁３１ＣＲの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁１７３の右側のパイロットポートに接続される。

つまり、レバー装置２６Ｃは、シャトル弁３２ＣＬ，３２ＣＲを介して、左右方向への操作内容に応じたパイロット圧を制御弁１７３のパイロットポートに作用させる。具体的には、レバー装置２６Ｃは、左旋回操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＣＬの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁３２ＣＬを介して、制御弁１７３の左側のパイロットポートに作用させる。また、レバー装置２６Ｃは、右旋回操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＣＲの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁３２ＣＲを介して、制御弁１７３の右側のパイロットポートに作用させる。

比例弁３１ＣＬは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＣＬは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＣＬの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁３１ＣＬは、シャトル弁３２ＣＬを介して、制御弁１７３の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。

比例弁３１ＣＲは、コントローラ３０が出力する制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＣＲは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁３２ＣＲの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁３１ＣＲは、シャトル弁３２ＣＲを介して、制御弁１７３の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。

つまり、比例弁３１ＣＬ，３１ＣＲは、レバー装置２６Ｃの操作状態に依らず、制御弁１７３を任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。

比例弁３３ＣＬは、比例弁３１ＣＬと同様に、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁３３ＣＬは、操作装置２６とシャトル弁３２ＣＬとを接続する管路に配置され、その管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３３ＣＬ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、オペレータによる操作装置２６の操作とは無関係に、操作装置２６が吐出する作動油の圧力を減圧した上で、シャトル弁３２ＣＬを介し、コントロールバルブ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。

同様に、比例弁３３ＣＲは、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁３３ＣＲは、操作装置２６とシャトル弁３２ＣＲとを接続する管路に配置され、その管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３３ＣＲ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、オペレータによる操作装置２６の操作とは無関係に、操作装置２６が吐出する作動油の圧力を減圧した上で、シャトル弁３２ＣＲを介し、コントロールバルブ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。

操作圧センサ２９Ｃは、オペレータによるレバー装置２６Ｃに対する操作状態を圧力として検出し、検出された圧力に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。これにより、コントローラ３０は、レバー装置２６Ｃに対する左右方向への操作内容を把握できる。

コントローラ３０は、オペレータによるレバー装置２６Ｃに対する左旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１ＣＬ及びシャトル弁３２ＣＬを介して、制御弁１７３の左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータによるレバー装置２６Ｃに対する右旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１ＣＲ及びシャトル弁３２ＣＲを介して、制御弁１７３の右側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ３０は、上部旋回体３の左右方向への旋回動作を自動制御することができる。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。

なお、オペレータによる旋回操作が行われている場合に上部旋回体３の動作を強制的に停止させる比例弁３３ＣＬ，３３ＣＲの操作は、オペレータ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比例弁３３ＡＬ，３３ＡＲの操作と同様であり、重複する説明を省略する。

なお、ショベル１００は、更に、アーム５を自動的に開閉させる構成、及び、下部走行体１を自動的に前進・後進させる構成を備えていてもよい。この場合、油圧システムのうち、アームシリンダ８の操作系に関する構成部分、走行油圧モータ１Ｌの操作系に関する構成部分、及び、走行油圧モータ１Ｒの操作に関する構成部分は、ブームシリンダ７の操作系に関する構成部分等（図４（Ａ）～（Ｃ））と同様に構成されてよい。

また、ショベル１００は、例えば、通信装置Ｔ１を用いて、間接的又は直接的に、（図示しない）外部装置と相互に通信を行ってもよい。

ショベル１００は、キャビン１０に搭乗するオペレータによって操作可能に構成されるのに代えて、或いは、加えて、ショベル１００の外部から遠隔操作（リモート操作）が可能に構成されてもよい。ショベル１００が遠隔操作される場合、キャビン１０の内部は、無人状態であってもよい。以下、オペレータの操作には、キャビン１０のオペレータの操作装置２６に対する操作、及び外部のオペレータの遠隔操作の少なくとも一方が含まれる前提で説明を進める。

遠隔操作には、例えば、所定の外部装置で行われるショベル１００のアクチュエータに関する操作入力によって、ショベル１００が操作される態様が含まれる。この場合、ショベル１００は、例えば、後述の通信装置Ｔ１を通じて、例えば、遠隔操作用の上部旋回体３の前方を撮像する前カメラＳ６Ｆが出力する画像情報（撮像画像）を外部装置に送信してよい。そして、外部装置は、自装置に設けられる表示装置（以下、「遠隔操作用表示装置」）に受信される画像情報（撮像画像）を表示させてよい。また、ショベル１００のキャビン１０の内部の表示装置４０に表示される各種の情報画像（情報画面）は、同様に、外部装置の遠隔操作用表示装置にも表示されてよい。これにより、外部装置のオペレータは、例えば、遠隔操作用表示装置に表示されるショベル１００の周辺の様子を表す撮像画像や情報画面等の表示内容を確認しながら、ショベル１００を遠隔操作することができる。そして、ショベル１００は、通信装置Ｔ１により外部装置から受信される、遠隔操作の内容を表す遠隔操作信号に応じて、アクチュエータを動作させ、下部走行体１（左右のクローラ）、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の被駆動要素を駆動してよい。

また、遠隔操作には、例えば、ショベル１００の周辺の人（例えば、作業者）のショベル１００に対する外部からの音声入力やジェスチャ入力等によって、ショベル１００が操作される態様が含まれてよい。具体的には、ショベル１００は、ショベル１００（自機）に搭載される音声入力装置（例えば、マイクロフォン）やジェスチャ入力装置（例えば、撮像装置）等を通じて、周辺の作業者等により発話される音声や作業者等により行われるジェスチャ等を認識する。そして、ショベル１００は、認識した音声やジェスチャ等の内容に応じて、アクチュエータを動作させ、下部走行体１（左右のクローラ）、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の被駆動要素を駆動してもよい。

［ショベルの土砂荷重検出機能に関する構成の詳細］
次に、図５を参照して、本実施形態に係るショベル１００の土砂荷重検出機能に関する構成の詳細について説明する。図５は、本実施形態に係るショベル１００のうちの土砂荷重検出機能に関する構成部分の一例を概略的に示す図である。

コントローラ３０は、上述した構成に加えて、バケット６で掘削した土砂の荷重を検出する機能に関する機能部として、土砂荷重処理部６０を含む。

土砂荷重処理部６０は、判定部６１と、積載物重量算出部６２と、最大積載量検出部６３と、加算積載量算出部６４と、残積載量算出部６５と、を有する。

ここで、本実施形態に係るショベル１００によるダンプトラックへの土砂（積載物）の積み込み作業の動作の一例について説明する。

まず、ショベル１００は、掘削位置において、アタッチメントを制御してバケット６により土砂を掘削する（掘削動作）。次に、ショベル１００は、上部旋回体３を旋回させ、バケット６を掘削位置から放土位置へと移動する（旋回動作）。放土位置の下方には、ダンプトラックの荷台が配置されている。次に、ショベル１００は、放土位置において、アタッチメントを制御してバケット６内の土砂を放土することにより、バケット６内の土砂をダンプトラックの荷台へと積み込む（放土動作）。次に、ショベル１００は、上部旋回体３を旋回させ、バケット６を放土位置から掘削位置へと移動する（旋回動作）。これらの動作を繰り返すことにより、ショベル１００は、掘削した土砂をダンプトラックの荷台へと積み込む。

判定部６１は、バケット６に積載された土砂（物体の一例）等の重量を検出する条件を満たしているか否かを判定する。

本実施形態では、バケット６に積載された土砂（物体の一例）等の重量を計測するための、バケット６の高さによる計測可能な区間（以下、計測区間と称する）が設定されている。なお、計測区間は、バケット６の土砂重量を算出するために設けられた、高さ方向の区間であって、実施態様に応じて定められる。

判定部６１は、バケット６に土砂（物体の一例）等を積載した後、ブーム４の上げ動作において、バケット６の高さが、計測区間に含まれているか否かを判定する。ブーム４の上げ動作で、計測区間の下端に到達した場合、さらに、判定部６１は、アタッチメントの動作として検出された検出信号（検出情報の一例）が、ブーム４の上げ動作の安定に関する所定の条件を満たしているか否かの判定を開始する。

つまり、判定部６１が、バケット６の高さが計測区間に含まれると共に、検出信号が、ブーム４の上げ動作の安定に関する所定の条件を満たしたと判定した場合に、後述する積載物重量算出部６２が、検出信号に基づいて、バケット６に積載された土砂の重量（以下、土砂重量とも称する）を算出する。なお、判定部６１が判定に用いる検出信号は、１個に制限するものではなく、複数であってもよい。

本実施形態に係る判定部６１が判定する所定の条件について説明する。判定部６１は、シリンダ圧センサからの検出信号から導出される、ブーム４のフートピン周りの角加速度（単位時間当たりの速度の変化量）が第１の閾値（所定の閾値の一例）より低いか否かを判定する。さらに、本実施形態に係る判定部６１は、シリンダ圧センサからの検出信号から導出される、（ブーム４の上げ動作を行わせる）ブームシリンダ７の推力の変化量（単位時間当たりの推力の変化量）が第２の閾値（所定の閾値の一例）より低いか否かを判定する。

本実施形態に係る判定部６１は、当該判定を所定時間（例えば０．１秒）毎に行う。そして、ブーム４の角加速度が第１の閾値（所定の閾値の一例）より低いと判定され、且つブームシリンダ７の推力の変化量（微分値）が第２の閾値（所定の閾値の一例）より低いと判定された時間が、所定時間以上継続している場合に、判定部６１は、土砂重量（物体の重量の一例）を計測する条件を満たしたと判定する。さらに、本実施形態に係る判定部６１は、上記の条件に加えて、旋回角度算出部５５による算出結果に基づいて、上部旋回体３の旋回動作による影響が少ないと判定した場合、土砂重量を計測する条件を満たしたと判定してもよい。判定部６１が旋回動作による影響が少ないと判定した場合は、例えば、上部旋回体３の旋回動作が行われていないと判定した場合、上部旋回体３の旋回角速度が所定の角速度よりも小さいと判定した場合、又は、上部旋回体３の旋回角加速度が所定の角加速度よりも小さいと判定した場合等とする。当該判定によって、ブーム４の速度が安定している時に土砂重量を計測できる。なお、所定時間（例えば数秒）、所定の角速度、及び所定の角加速度は、実施態様に応じて定められるものとする。

本実施形態に係る土砂重量を計測する所定の条件は、一例として示したものであって、当該所定の条件に制限されるものではない。所定の条件を満たすか否かの判定するためのパラメータは、シリンダの推力の変化量（微分値）、及びブーム４の角加速度に制限するものではない。所定の条件は、アタッチメントの持ち上げが安定しているか否かを判定する条件であればよい。このため、所定の条件の判定に用いるパラメータは、例えば、バケット６のブーム持ち上げ状態を認識可能なパラメータであればよい。このため、所定の条件を満たすか否かの判定するためのパラメータとしては、ブーム４のフートピン周りで回転する速度、ブーム４のフートピン周りで回転（移動）するジャーク値（加速度の変化量）、ブーム４の上げ動作を行わせるブームシリンダ７内の内圧、ブーム４の上げ動作で生じているトルクのうちいずれか一つ以上を用いてもよい。また、本実施形態は、アタッチメントの上げ動作を、ブーム４の上げ動作に制限するものではなく、アーム５の移動（回転）動作を、バケット６を持ち上げるためのアタッチメントの上げ動作として、土砂重量を計測する条件に適用してもよい。実施態様に応じて、これらのパラメータを用いることで、土砂重量の計測精度を向上させることができる。さらには、アタッチメントの持ち上げが安定しているか否かを判定する条件として、旋回角度算出部５５による算出結果に基づいて上部旋回体３の旋回動作が行われているか否か、上部旋回体３の旋回角速度が所定の角速度よりも小さいか否か、又は、上部旋回体３の旋回角加速度が所定の角加速度よりも小さいか否か等の旋回動作による影響の度合いを含んでもよい。

積載物重量算出部６２は、判定部６１によって土砂重量を計測する条件を満たしたと判定された場合に、シリンダ圧センサからの検出信号から導出されるブームシリンダ７の推力（ブームロッド圧センサＳ７Ｒ、ブームボトム圧センサＳ７Ｂの測定値）及び土砂重心に基づいて、バケット６内の土砂重量を算出する。具体的な算出手法については後述する。

土砂重量は、例えば、ブーム４の根元回りのトルクの釣り合いで算出される。具体的には、バケット６内の土砂によってブームシリンダ７の推力が増加し、ブームシリンダ７の推力から算出されるブーム４の根元回りのトルクも増加する。トルクの増加分と、土砂重量及び土砂重心から計算されるトルクとが、一致する。このように、積載物重量算出部６２は、検出信号から導出されるブームシリンダ７の推力（ブームロッド圧センサＳ７Ｒ、ブームボトム圧センサＳ７Ｂの測定値）及び土砂重心に基づいて、土砂重量を算出する。なお、土砂重心は、例えば、実験的に予め求めてコントローラ３０に記憶させておく。

なお、本実施形態は、ブームシリンダ７の推力に基づいて土砂重量を算出する例を説明するが、土砂重量の算出方法はこれに限られるものではない。本実施形態に係る積載物重量算出部６２は、アタッチメントの動作として検出された検出信号に基づいて土砂重量を算出すればよい。例えば、積載物重量算出部６２は、アームシリンダ８の推力（アームロッド圧センサＳ８Ｒ、アームボトム圧センサＳ８Ｂの測定値）に基づいて土砂重量を算出してもよく、バケットシリンダ９（バケットロッド圧センサＳ９Ｒ、バケットボトム圧センサＳ９Ｂの測定値）の推力に基づいて土砂重量を算出してもよい。

最大積載量検出部６３は、土砂を積載する対象のダンプトラックの最大積載量を検出する。例えば、最大積載量検出部６３は、撮像装置Ｓ６で撮像された画像に基づいて、土砂を積載する対象のダンプトラックを特定する。次に、最大積載量検出部６３は、特定されたダンプトラックの画像に基づいて、ダンプトラックの最大積載量を検出する。例えば、最大積載量検出部６３は、特定されたダンプトラックの画像に基づいて、ダンプトラックの車種（サイズ等）を判定する。最大積載量検出部６３は、車種と最大積載量とを対応付けしたテーブルを有しており、画像から判定した車種及びテーブルに基づいて、ダンプトラックの最大積載量を求める。なお、入力装置４２によってダンプトラックの最大積載量、車種等が入力され、最大積載量検出部６３は、入力装置４２の入力情報に基づいて、ダンプトラックの最大積載量を求めてもよい。

加算積載量算出部６４は、ダンプトラックに積載された土砂重量を算出する。即ち、バケット６内の土砂がダンプトラックの荷台に放土されるごとに、加算積載量算出部６４は、積載物重量算出部６２で算出されたバケット６内の土砂重量を加算して、ダンプトラックの荷台に積載された土砂重量の合計である加算積載量（合計重量）を算出する。なお、土砂を積載する対象のダンプトラックが新しいダンプトラックとなった場合には、加算積載量はリセットされる。

残積載量算出部６５は、最大積載量検出部６３で検出したダンプトラックの最大積載量と、加算積載量算出部６４で算出した現在の加算積載量との差を残積載量として算出する。残積載量とは、ダンプトラックに積載可能な土砂の残りの重量である。

表示装置４０には、積載物重量算出部６２で算出されたバケット６内の土砂重量、最大積載量検出部６３で検出されたダンプトラックの最大積載量、加算積載量算出部６４で算出されたダンプトラックの加算積載量（荷台に積載された土砂重量の合計）、残積載量算出部６５で算出されたダンプトラックの残積載量（積載可能な土砂の残りの重量）が表示されてもよい。

なお、加算積載量が最大積載量を超えた場合、表示装置４０に警告が出るように構成されていてもよい。また、算出されたバケット６内の土砂重量が残積載量を超える場合、表示装置４０に警告が出るように構成されていてもよい。なお、警告は、表示装置４０に表示される場合に限られず、音声出力装置４３による音声出力であってもよい。これにより、ダンプトラックの最大積載量を超えて土砂が積載されることを防止することができる。

［ショベルの掘削。積み込み動作］
次に、ショベル１００の動作の一例について、図６を用いて説明する。図６は、ショベル１００における深掘り掘削・積込み動作を説明する図である。

まず、図６（Ａ）に示すように、オペレータは、ブーム下げ操作を行う。そして、オペレータは、バケット６の先端が掘削対象に関して所望の高さ位置に来るにように位置決めし、図６（Ｂ）に示すようにバケット６を開いた状態から徐々に閉じる。このとき掘削土は、バケット６内に入る。

次に、オペレータは、バケット６の上縁を略水平にした状態で、ブーム４を上げてバケット６を図６（Ｃ）に示す位置まで上げる。この際、オペレータは、ブーム４を上げるとともに、アーム５を閉じる操作を行ってもよい。

また、ブーム４の上げ動作で、ブーム４の高さが計測区間に到達した際に、ブーム４のフートピン周りの角加速度が第１の閾値より小さく、且つシリンダの推力の変化量（微分値）が第２の閾値より小さいと判定された時間が所定時間以上長い場合に、積載物重量算出部６２は、バケット６内の土砂重量を算出する。また、土砂重量を算出するための条件を満たしていない場合、情報伝達部５３は、オペレータに対して、条件を満たすような操作を行う旨の注意を促してもよい。

図６（Ｃ）に示される例では、ブーム４の上げ動作を行っている場合に、旋回角度算出部５５による算出結果に基づいて、上部旋回体３の旋回動作による影響が少ないと判定した場合、土砂重量を計測する条件を満たしたと判定してもよい。旋回動作による影響が少ないと判定した場合としては、上述したように、上部旋回体３の旋回動作が行われていないと判定した場合、上部旋回体３の旋回角速度が所定の角速度よりも小さいと判定した場合、又は、上部旋回体３の旋回角加速度が所定の角加速度よりも小さいと判定した場合等とする。このように、本実施形態においては、積載物重量算出部６２は、上部旋回体３の旋回動作による影響が少ないブーム４上げの動作中に、バケット ６（作業具の一例）の土砂重量（積載物の重量）を計算する。したがって、旋回軸周りで回転する機構（例えば、ブーム４、アーム５、又はバケット６）によって引き起こされる、当該機構（例えば、ブーム４、アーム５、又はバケット６）の慣性力、および摩擦力によって生じる重量の算出の補償を考慮しなくてよい。したがって、積載物の重量の検出精度の向上を実現できると共に、演算負荷の軽減を実現できる。

また、ブーム４の高さが計測区間に存在する間に、判定部６１がバケット６に積載された土砂重量を検出する条件を満たさなかった場合、積載物重量算出部６２は、ブーム４の高さが計測区間に存在する間に取得した検出信号に基づいて、バケット６内の土砂重量を算出する。そして、積載物重量算出部６２は、算出された土砂重量（物体の重量の一例）を示した情報に対して、誤差が生じている可能性がある旨を示した情報を付与する。付与する情報は、誤差が生じている旨を表したフラグでもよいし、所定の警告情報でもよい。これにより、今回検出された重量に誤差が生じていることを考慮して、ダンプトラックＤＴへの積み込み作業を行うことができる。つまり、誤差が生じていることを考慮して積み込みができるので、意図しない積み込みの重量誤差が生じることによる作業効率の低下を抑制できる。

そして、オペレータは、図６（Ｄ）に示すように、バケット６の底部が地面から所望の高さとなるまでブーム４を上げる。所望の高さは例えばダンプトラックＤＴ（後述する図６（Ｅ）参照）の高さ以上の高さである。オペレータは、これに続いて、あるいは同時に、上部旋回体３を矢印ＡＲ１で示すように旋回させ、排土する位置までバケット６を移動させる。このときのショベルの動作をブーム上げ旋回動作と称し、この動作区間をブーム上げ旋回動作区間と称する。

オペレータは、ブーム上げ旋回動作を完了させると、次に、図６（Ｅ）に示すようにアーム５及びバケット６を開いて、バケット６内の土を排出する。このときのショベル１００の動作をダンプ動作と称し、この動作区間をダンプ動作区間と称する。ダンプ動作では、オペレータはバケット６のみを開いて排土してもよい。

オペレータは、ダンプ動作を完了させると、次に、図６（Ｆ）に示すように、上部旋回体３を矢印ＡＲ２で示すように旋回させ、バケット６を掘削位置の真上に移動させる。このとき、旋回と同時にブーム４を下げてバケット６を掘削対象から所望の高さのところまで下降させる。このときのショベルの動作をブーム下げ旋回動作と称し、この動作区間をブーム下げ旋回動作区間と称する。

オペレータは、「掘削動作」、「ブーム上げ旋回動作」、「ダンプ動作」、及び「ブーム下げ旋回動作」で構成されるサイクルを繰り返しながら、深掘り掘削・積込み動作を進めていく。

［土砂重量算出方法］
次に、図７から図９を用いて、本実施形態に係るショベル１００の積載物重量算出部６２におけるバケット６内の土砂（積載物）の重量を算出する方法について説明する。

図７は、実施形態で制御に用いられるパラメータを説明するためのショベル１００の外観を示した図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図を示す。

図７（ａ）に示すように、バケット６に積載された土砂（積載物）の重心を土砂重心Ｇｌとする。なお、バケット６に対する土砂重心Ｇｌの位置は、例えば、実験的に予め求めてコントローラ３０に記憶させておく。バケット６に積載された土砂の重量を土砂重量Ｗｌとする。上部旋回体３の旋回平面に対してブーム４の両端の支点を結ぶ直線が成す角度をブーム角度θ１とする。なお、ブーム角度θ１は、ブーム角度センサＳ１によって検出される。ブーム４の両端の支点を結ぶ直線に対してアーム５の両端の支点を結ぶ直線が成す角度をアーム角度θ２とする。なお、アーム角度θ２は、アーム角度センサＳ２によって検出される。アーム５の両端の支点を結ぶ直線に対してバケット６の支点と土砂重心Ｇｌとを結ぶ直線が成す角度をバケット角度θ３とする。なお、バケット角度θ３は、バケット角度センサＳ３によって検出される。また、ショベル１００の前後方向の傾斜角度をピッチ角θｐとする。また、図７（ｂ）に示すように、ショベル１００の左右方向の傾斜角度をロール角θｒとする。なお、ピッチ角θｐ及びロール角θｒは、機体傾斜センサＳ４によって検出される。

積載物重量算出部６２は、例えば、掘削動作区間終了後にブーム４を上げる際（例えば、図６の（Ｃ）参照）に、判定部６１によって積載物の重量を計測する条件を満たしたと判定された場合に、検出信号から導出されるブーム４の推力による、フートピン回りのトルクに基づいて、土砂重量を推定する。

ショベル１００は、ブーム４の上げ動作とともに、アーム５の開閉動作（図６の例ではアーム５を閉じる動作）を行うことがある。例えば、ブームの上げ動作を行った後、アーム５を開いた状態で旋回動作を行う場合、上部旋回体３からバケット６までの距離が長くなる（換言すれば、旋回半径が大きくなる）ため、旋回モーメントも大きくなる。このように、アーム５を開いた状態で旋回動作を行うと、大きな旋回駆動力が必要となり、旋回時間も長くなる。このため、掘削した土砂を地面へ排土する場合、通常、掘削後の旋回動作は旋回モーメントを小さくするように、アーム５を閉じる動作を行う。一方、掘削した土砂をダンプトラックへ排土する場合、ダンプトラックとの当接を避けるため、掘削後、アーム５を更に開きつつ旋回動作を行う。このように、掘削後のブーム上げ旋回動作中も、アーム５は作業内容に応じて開閉動作される。このため、アーム５の開閉動作に伴うモーメントがブーム４へも加わる。

アーム５の開閉動作によるブーム４のフートピン回りのトルクについて、図８を用いて説明する。図８は、アーム５の開閉動作とブーム４のフートピン回りのトルクとの関係を示すショベル１００のアタッチメントの模式図である。

ここで、バケット６に積載される土砂重量をｍとする。ブーム４とアーム５との連結ピン（アーム５の回転中心）から土砂重心Ｇｌまでの距離をｒとする。アーム５の回転角速度をωａとする。アーム５の開閉による遠心力Ｆａは以下の式（１）で表すことができる。

ブーム４のフートピンから、ブーム４とアーム５との連結ピンまでの水平方向距離をｒ_ｘとし、垂直方向距離をｒ_ｚとする。また、遠心力Ｆ_ａの水平方向成分をＦ_ａｘとし、遠心力Ｆ_ａの垂直方向成分をＦ_ａｚとする。アーム５の開閉によりブーム４のフートピン回りに生じるトルク（後述するアーム遠心力トルク及びアーム慣性力トルクのうち少なくとも一つ以上）トルクτ_ａは、以下の式（２）で表すことができる。

このように、ブーム上げ動作中にアーム５の開閉動作が伴うと、アーム５の開閉によりブーム４のフートピン回りにトルクτ_ａが生じる。このため、ブーム上げ動作時のフートピン回りのトルクに基づいて土砂重量を推定する方法では、好適に土砂重量を補償することが求められている。

図９は、積載物重量算出部６２の処理を説明するブロック線図である。積載物重量算出部６２は、トルク算出部７１と、慣性力算出部７２と、遠心力算出部７３と、アーム遠心力算出部７４と、静止時トルク算出部７６と、重量換算部７７と、傾斜補正部７８と、を有している。本実施形態においては、判定部６１によって、バケット６に積載された土砂（積載物）等の重量を検出する条件を満たしたと判定された場合に、土砂重量を算出する。以下に示す処理では、ブームシリンダ７の推力（ブームロッド圧センサＳ７Ｒ、ブームボトム圧センサＳ７Ｂの測定値）を与えた場合に、ブーム４のフートピン等を基準として土砂重心に発生したトルクに基づいて、土砂重量Ｗｌを算出する。なお、本実施形態は、推力及び土砂重心に基づいて土砂重量Ｗｌを算出する一手法を示したものであって、他の手法を用いてもよい。

トルク算出部７１は、ブーム４のフートピン回りのトルク（検出トルク）を算出する。ブームシリンダ７の作動油の圧力（ブームロッド圧センサＳ７Ｒ、ブームボトム圧センサＳ７Ｂ）に基づいて算出される。

慣性力算出部７２は、慣性力によるブーム４のフートピン回りのトルク（慣性項トルク）を算出する。慣性項トルクは、ブーム４のフートピン周りの角加速度とブーム４の慣性モーメントに基づいて算出される。ブーム４のフートピン周りの角加速度や慣性モーメントは姿勢センサの出力に基づいて算出される。

本実施形態では、判定部６１によってブーム４のフートピン周りの角加速度が小さいと判定された場合に、土砂重量の算出を行う。つまり、判定部６１によって積載物の重量を計測する条件を満たしたと判定された場合に、慣性力算出部７２が、慣性項トルクを算出すると、慣性項トルクが'０'近傍の値となる。また、掘削完了後、オペレータは、バケット６がダンプトラックＤＴに当接しないようにブーム４の上げ動作によりバケット６を所望の高さまで上昇させる。この際、オペレータにより旋回操作がなされていても、旋回の操作量はブーム上げの操作量と比較して小さくなる。このように、ブーム４を持ち上げている際には、上部旋回体３の旋回動作が抑制される、又は旋回動作が非常に小さく認識される。このため、旋回動作の慣性力によるトルクも生じない、又は、旋回動作の慣性力によるトルクの影響が非常に小さく認識される。このため、判定部６１によって積載物の重量を計測する条件を満たしたと判定された場合には、慣性力算出部７２による慣性項トルクの算出を省略してもよい。換言すれば、本実施形態に係る土砂重量の算出手法では、慣性力の影響を省略できる。

遠心力算出部７３は、コリオリ及び遠心力によるブーム４のフートピン回りのトルク（遠心項トルク）を算出する。遠心項トルクは、ブーム４のフートピン周りの角速度とブーム４の重量に基づいて算出される。ブーム４のフートピン周りの角速度は姿勢センサの出力に基づいて算出される。ブーム４の重量は既知である。

アーム遠心力算出部７４は、アーム５を開閉させた際の遠心力によるブーム４のフートピン回りのトルク（アーム遠心力のトルクτ_ａ）を算出する。なお、アーム遠心力のトルクτ_ａは、姿勢センサの出力及び前述の式（１）及び式（２）に基づいて算出される。

静止時トルク算出部７６は、トルク算出部７１の検出トルク、遠心力算出部７３の遠心項トルク及びアーム遠心力算出部７４のアーム遠心力トルクに基づいて、アタッチメント静止時におけるブーム４のフートピン回りのトルクである静止トルクτ_Ｗを算出する。ここで、ブーム４のフートピン回り（角度θ）のトルクの式を式（３）に示す。なお、式（３）の左辺のτは検出トルクを示し、右辺の第１項は慣性項トルク（なお、慣性モーメントＪとする）を示し（判定部６１によって積載物の重量を計測する条件を満たしたと判定された場合には当該項を省略してもよい）、右辺の第２項は遠心項トルク（なお、関数ｈはブーム４の遠心力トルクを算出するために用いられる関数とする）を示し、右辺の第３項はアーム遠心力のトルクτ_ａを示し、右辺の第４項は静止トルクτ_Ｗを示す。

式（３）に示すように、検出トルクτから、慣性項トルク、遠心項トルク及びアーム遠心力のトルクτ_ａを減算することにより、静止トルクτ_Ｗを算出できる。これにより、本実施形態では、ブーム等のピン周りの回動動作により生じる影響を補償できる。例えば、図８に示すように、ブーム上げ動作中にアーム５の閉じ動作が伴うと、アーム５の開閉動作によりブーム４のフートピン回りにブーム上げの向きにアーム遠心力のトルクτ_ａが生じる。このため、トルク算出部７１で算出されるトルクは、アーム５の閉じ動作が伴わない場合と比較して小さくなる。本実施形態の積載物重量算出部６２では、アーム遠心力算出部７４で算出したアーム遠心力のトルクτ_ａで補償することにより、精度よく静止トルクτ_Ｗを算出できる。

重量換算部７７は、アーム遠心力のトルクτ_ａで補償された静止トルクτ_Ｗに基づいて、土砂重量Ｗｌを算出する。土砂重量Ｗｌは、例えば、静止トルクτ_Ｗからバケット６に土砂が積載されていないときのトルクを引いたトルクを、ブーム４のフートピンから土砂重心までの水平距離で割ることで算出することができる。

傾斜補正部７８は、ショベル１００の姿勢による補整を行う。

ここで、ショベル１００がピッチ角θｐの傾斜面にいる場合であって検出したブーム角度θ１のアタッチメントの姿勢は、ショベル１００が平坦面にいる場合であってブーム角度（θ１＋θｐ）におけるアタッチメントの姿勢は、等しくなる。即ち、検出したブーム角度θ１をピッチ角θｐで補正することにより、土砂重量をショベル１００の姿勢により補償する。

また、ショベル１００がロール角θｒの傾斜面にいる場合、ブームシリンダ７の推力Ｆは、ショベル１００を正面視した際、鉛直方向成分と水平方向成分を有する。このため、ブームシリンダ７の推力Ｆをロール角θｒで補正する、即ち、鉛直方向成分Ｆｃｏｓθｒとすることにより、土砂重量をショベル１００の姿勢により補償する。

また、積載物重量算出部６２の他の一例について、図１０を用いて説明する。図１０は、積載物重量算出部６２の処理を説明する他のブロック線図である。積載物重量算出部６２は、トルク算出部７１と、慣性力算出部７２と、遠心力算出部７３と、アーム慣性力算出部７５と、静止時トルク算出部７６と、重量換算部７７と、傾斜補正部７８と、を有している。

トルク算出部７１は、ブーム４のフートピン回りのトルク（検出トルク）を算出する。遠心力算出部７３は、コリオリ及び遠心力によるブーム４のフートピン回りのトルク（遠心項トルク）を算出する。なお、トルク算出部７１、慣性力算出部７２、及び遠心力算出部７３は、図９に示す積載物重量算出部６２のトルク算出部７１、慣性力算出部７２、遠心力算出部７３と同様であり、重複する説明を省略する。

アーム慣性力算出部７５は、アーム５を開閉の加減速（慣性力）によるブーム４のフートピン回りのトルク（アーム慣性力トルク）を算出する。なお、アーム慣性力トルクは、姿勢センサの出力に基づいて算出される。

静止時トルク算出部７６は、トルク算出部７１の検出トルク、慣性力算出部７２の慣性項トルク、遠心力算出部７３の遠心項トルク及びアーム慣性力算出部７５のアーム慣性力トルクに基づいて、アタッチメント静止時におけるブーム４のフートピン回りのトルクである静止トルクτ_Ｗを算出する。ここで、ブーム４のフートピン回りのトルクの式を前述した式（３）に示す。なお、式（３）の左辺のτは検出トルクを示し、右辺の第１項は慣性項トルクを示し、右辺の第２項は遠心項トルクを示し、右辺の第３項はアーム慣性力のトルクτ_ａを示し、右辺の第４項は静止トルクτ_Ｗを示す。

式（３）に示すように、検出トルクτから、慣性項トルク、遠心項トルク及びアーム慣性力のトルクτ_ａを減算することにより、静止トルクτ_Ｗを算出できる。これにより、本実施形態では、ブーム等のピン周りの回動動作により生じる影響を補償することができる。例えば、図８に示すように、ブーム上げ動作中にアーム５の閉じ動作が伴うと、アーム５の開閉動作によりブーム４のフートピン回りにアーム慣性力のトルクτ_ａが生じる。このため、トルク算出部７１で算出されるトルクは、アーム５の閉じ動作が伴わない場合と比較して変化する。特に、バケット６で搬送される土砂重量が重い場合に、ショベル１００からみて遠い位置から手前の位置に移動させた際、慣性力の影響が大きくなる。本実施形態の積載物重量算出部６２では、アーム慣性力算出部７５で算出したアーム慣性力のトルクτ_ａで補償することにより、精度よく静止トルクτ_Ｗを算出できる。

重量換算部７７は、アーム慣性力のトルクτ_ａで補償された静止トルクτ_Ｗに基づいて、土砂重量Ｗｌを算出する。また、傾斜補正部７８は、ショベル１００の姿勢による補整を行う。なお、重量換算部７７及び傾斜補正部７８は、図９に示す重量換算部７７及び傾斜補正部と同様であり、重複する説明を省略する。

［重量算出実行条件］
本実施形態においては判定部６１が、バケット６に積載された土砂（積載物）等の重量を検出する条件を満たしていると判定した場合に、土砂重量の算出を行う。

バケット６に積載された土砂（積載物）等の重量を検出する条件としては、ブーム４の回転（移動）の加速度（単位時間当たりの速度の変化量）が第１の閾値（所定の閾値の一例）より低いこと、及びブームシリンダ７の推力の変化（単位時間当たりの推力の変化量）が第２の閾値（所定の閾値の一例）より低いことを条件としている。そこで、当該条件を設定した理由について説明する。

図１１は、ブーム４の角加速度の変化と、検知信号に基づいた土砂重量の算出値の変化と、を示した図である。図１１に示される図では、縦軸を角加速度及び重量とし、横軸を時間としている。そして、経過時間に伴う角加速度の変化１１０１と、経過時間に伴う土砂重量の算出値の変化１１０２と、を示している。

図１１に示されるように、加速度の変化１１０１が安定している時刻ｔ11から時刻ｔ12の時間帯において、土砂重量の算出値の変化１１０２も安定している。つまり、図１１から、ブーム４の角加速度が低い場合（例えば加速度が第１の閾値より低い場合）に、土砂重量を算出することで、算出される土砂重量の値を安定させることができる。

図１２は、ブームシリンダ７の推力の変化量（微分値）の変化と、検知信号に基づいた土砂重量の算出値の変化と、を示した図である。図１２に示される図では、縦軸を推力の変化量及び重量とし、横軸を時間としている。そして、経過時間に伴う推力の変化量（微分値）の変化１２０１と、経過時間に伴う土砂重量の算出値の変化１２０２と、を示している。

図１２に示されるように、推力の変化量（微分値）の変化１２０１が安定している時刻ｔ21から時刻ｔ22の時間帯において、土砂重量の算出値の変化１２０２が安定している。つまり、図１２から、ブームシリンダ７の推力の変化量（微分値）が低い場合（例えば変化量が第２の閾値より低い場合）に、土砂重量を算出することで、算出される土砂重量の値を安定させることができる。

このように、本実施形態においては、判定部６１が、バケット６に積載された土砂（積載物）等の重量を検出する条件を満たしていると判定した場合に、積載物重量算出部６２が、土砂重量の算出を行うことで、土砂重量の算出精度を向上させることができる。

［画面表示］
本実施形態においては、オペレータによるブーム４の上げ操作に従って、バケット６が計測区間に到達した際に、バケット６の重量の計測が開始される。このため、オペレータが計測区間を認識できるほうが好ましい。そこで、本実施形態に係る情報伝達部５３は、上げ動作に伴って移動するバケット６の高さを認識可能な表示画面を表示する。

図１３は、本実施形態に係る情報伝達部５３が表示装置４０に表示するメイン画面４１Ｖの画面例を示した図である。図１３に示されるメイン画面４１Ｖには、日時表示領域４１１、回転数モード表示領域４１２、走行モード表示領域４１３、アタッチメント表示領域４１４、エンジン制御状態表示領域４１５、尿素水残量表示領域４１６、燃料残量表示領域４１７、作動油温表示領域４１８、エンジン稼働時間表示領域４１９が表示される。

具体的には、日時表示領域４１１は、現在の日時を表示する領域である。回転数モード表示領域４１２は、エンジン回転数調節ダイヤルによって設定された現在の回転数モードを表示する領域である。走行モード表示領域４１３は、現在の走行モードを表示する領域である。アタッチメント表示領域４１４は、現在装着されているエンドアタッチメントを表す画像を表示する領域である。図１３は、バケット６を表す画像が表示された状態を示している。

エンジン制御状態表示領域４１５は、エンジン１１の制御状態を表示する領域である。尿素水残量表示領域４１６は、尿素水タンクに貯蔵されている尿素水の残量状態を表示する領域である。燃料残量表示領域４１７は、燃料タンクに貯蔵されている燃料の残量状態を表示する領域である。作動油温表示領域４１８は、作動油タンク内の作動油の温度状態を表示する領域である。エンジン稼働時間表示領域４１９は、エンジン１１の累積稼働時間を表示する領域である。

カメラ画像表示領域４２０は、ショベル１００のアイコン４２１と共に、撮像装置Ｓ６が撮像した画像を表示する領域である。図１３の例では、カメラ画像表示領域４２０は、後カメラＳ６Ｂが撮像した画像を表示している。後カメラＳ６Ｂが撮像した画像は、ショベル１００の後方の空間を映し出す後方画像である。これによりオペレータは、ショベル１００の後方を確認できる。また、アイコン４２１では、ショベル１００を示す画像４２１ａと共に、後カメラＳ６Ｂによって撮像している範囲を示す画像４２１ｂが表されている。

ブーム上げ表示領域４３０は、オペレータに対してバケット６の現在の状況を表した画面である。本実施形態においては、オペレータは、ブーム上げ表示領域４３０を参照して、バケット６の現在の状況を確認した上で、ブーム４を上げる操作を行うことができる。

ブーム上げ表示領域４３０には、バケット６の現在の位置を実線で示した第１画像４３１と、ダンプトラックＤＴを表した画像４３２と、が表される。

さらに、ブーム上げ表示領域４３０には、積込み動作におけるバケット６の目標到達地点として、バケット６を点線で示した第２画像４３３（透過率数十パーセントの画像等でもよい）が表示される。第２画像４３３で示されるバケット６の目標到達地点は、ダンプトラックＤＴの高さＨｄに応じて、設定される。

第１画像４３１と第２画像４３３とを結ぶ点線４３４は、第２画像４３３で示される最終到達地点までバケット６を移動させるために、オペレータの操作の目安として表された目標移動軌跡である。

オペレータは、表示装置４０に表されているブーム上げ表示領域４３０を視認して、目標移動軌跡４３４に従ってバケット６が移動するよう操作を開始する。オペレータが目標移動軌跡４３４に従ってバケット６を移動させた場合、計測区間で積載物の重量が算出されている間、上部旋回体３の旋回動作による影響を抑制できる。したがって、バケット６の土砂重量の算出する際に、旋回動作による誤差が生じることを抑制できる。

さらに、ブーム上げ表示領域４３０には、バケット６の現在の高さに応じて表示が切り替わるインジケータＧａ（作業具に関する高さに関する情報の一例）が表示されている。インジケータＧａに示される区間Ｇａ１～Ｇａ７が、ブーム４の上げ動作に応じて変化するバケット６の高さを示してる。図１３に示される例では、現在のバケット６の高さに対応する区間Ｇａ２が、他の区間Ｇａ１、Ｇａ３～Ｇａ６と異なる第１色で表示される。このように第１色で表示される区間は、現在のバケット６の位置を示している。なお、区間Ｇａ７は、ブーム４の上げ動作の到達点として（他の区間Ｇａ１～Ｇａ６と異なる）第２色で表される。なお、本実施形態は、バケット６（作業具の一例）に関する高さに関する情報の表示の一態様を示したものであって、他の態様であってもよい。インジケータＧａが表示されることで、オペレータは、現在のバケット６の高さを認識できるので、ブーム４の上げ操作を行う際の負担を軽減できる。きせ

図１３に示される例では、区間Ｇａ５、Ｇａ６がバケット６の土砂重量の計測区間（物体の重量の検出を行う高さの一例）となる。これにより、情報伝達部５３は、バケット６が区間Ｇａ５、Ｇａ６に存在する場合に、積載物の重量を計測可能なブーム４の上げ操作を行うようオペレータに促すことができる。インジケータＧａに、現在のバケット６の高さと、計測区間と、を表示することで、オペレータは、現在のバケット６の高さと、計測区間と、の間の位置関係を認識できる。これにより、ブーム４の上げ操作を行う際の負担を軽減できる。

図１３に示される例では、区間Ｇａ５、Ｇａ６が第１色で表示されている間、換言すればバケット６が計測区間に存在する間に、判定部６１が、バケット６に積載された土砂（積載物）等の重量を検出する条件を満たしているか否かを判定する。

判定部６１が、条件を満たしていると判定した場合（換言すれば、ブーム４の角加速度が第１の閾値より小さく、且つブームシリンダ７の推力の変化量が第２の閾値より小さいと判定された時間が所定時間以上継続している場合）に、積載物重量算出部６２が、バケット６の土砂重量を算出する。

また、バケット６が区間Ｇａ５、Ｇａ６に対応する高さに存在している間（バケット６が計測区間に存在する間）に、判定部６１が、条件を満たしていると複数回判定した場合、積載物重量算出部６２は、条件を満たしていると判定される毎に土砂重量を計測する。そして、１回目の土砂重量と２回目の土砂重量との間で所定の閾値以上差が生じていない場合には、積載物重量算出部６２は、１回目の土砂重量を採用する。１回目の土砂重量と２回目の土砂重量との間で所定の閾値以上差が生じた場合には、積載物重量算出部６２は、土砂の一部が落下したものとみなして、２回目の土砂重量を採用する。

一方、判定部６１が、条件を満たしていないと判定した場合（換言すれば、ブーム４の角加速度が第１の閾値より小さい、且つブームシリンダ７の推力の変化量が第２の閾値より小さいと判定された時間が所定時間以上継続しない場合）に、情報伝達部５３が、メイン画面４１Ｖ上に「ゆっくり操作してください」と表されたウィンドウをポップアップ表示する。これにより、オペレータに対して条件を満たすような操作を促すことができる。

オペレータは、当該ポップアップ表示に従って、ブーム４の上昇速度を低下させる操作を行った場合、判定部６１が、バケット６に積載された土砂（積載物）等の重量を検出する条件を満たしたと判定できる。したがって、土砂重量の算出が可能となる。つまり、情報伝達部５３がポップアップ表示することで、重量を検出する条件を満たせるので、重量の計測精度の向上を実現できる。

そして、土砂重量の計測が終了した後、オペレータは、目標移動軌跡４３４に従ってバケット６を、第２画像４３３で示されるバケット６の目標到達地点まで移動させる制御を行う。

具体的には、ショベル１００のオペレータは、操作装置２６を用いて操作を行う。この例では、操作者は、ブーム上げ操作の後、右旋回操作を含む操作を行う。オペレータは、土砂重量の算出が終了した後、ブーム上げ操作と右旋回操作と組み合わせた複合操作を行ってもよい。複合操作に含まれるブーム上げ操作では、バケット６を区間Ｇａ７に対応する高さまで上昇させる。当該複合操作には、アーム閉じ操作を含んでもよい。

オペレータは、バケット６が、第２画像４３３で示されるバケット６の目標到達地点に達するまで、右旋回操作を行う。右旋回操作を行う際に、バケット６の操作が含まれていてもよい。

その後、オペレータは、目標到達地点で排土動作を開始させる。つまり、バケット６内の土砂は、バケット６内からバケット６外のダンプトラックＤＴの荷台へ落下させられる。この例では、オペレータは、バケット開き操作を含む複合操作を行う。具体的には、オペレータは、バケット６内の土砂がダンプトラックＤＴの荷台に排土されるまでバケット開き操作を含む複合操作を行う。オペレータは上述した操作を繰り返し行うことで、ダンプトラックＤＴに積載される土砂の合計重量を算出できる。

以上、ショベル１００の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

図９に示す積載物重量算出部６２はアーム５の開閉による遠心力によるトルクを補償し、図１０に示す積載物重量算出部６２はアーム５の開閉による慣性力によるトルクを補償するものとして説明したが、これに限られるものではない。積載物重量算出部６２は、アーム５の開閉による遠心力によるトルク及びアーム５の開閉による慣性力によるトルクの少なくともいずれかに基づいて、補償する構成であってもよい。

即ち、アーム５の開閉による遠心力によるトルク及びアーム５の開閉による慣性力によるトルクの両方を補償する構成であってもよい。この場合、積載物重量算出部６２は、トルク算出部７１と、慣性力算出部７２と、遠心力算出部７３と、アーム遠心力算出部７４と、アーム慣性力算出部７５と、静止時トルク算出部７６と、重量換算部７７と、傾斜補正部７８と、を有していてもよい。この場合、静止時トルク算出部７６は、トルク算出部７１の検出トルク、慣性力算出部７２の慣性項トルク、遠心力算出部７３の遠心項トルク、アーム遠心力算出部７４のアーム遠心力トルク及びアーム慣性力算出部７５のアーム慣性力トルクに基づいて、アタッチメント静止時におけるブーム４のフートピン回りのトルクである静止トルクτ_Ｗを算出する。また、前述する式（３）のトルクτ_ａは、アーム遠心力トルク及びアーム慣性力トルクを併せたトルクとしてもよい。これにより、土砂重量の検出精度を更に向上させることができる。

なお、本実施形態は、バケット６の高さが計測区間に含まれる場合に計測を行う例について説明するが、計測区間に含まれた場合に計測を行う手法に制限するものではなく、アタッチメントの上げ動作中の計測であればよい。

本実施形態に係るショベル（作業機械）１００は、エンドアタッチメントとしてバケット６を備え、バケット６で搬送される土砂（搬送物）の重量を計測する。ここで、本実施形態に係るショベル（作業機械）１００に適用される土砂重量の計測方法は、他の作業機械に適用してもよい。即ち、バケット、リフティングマグネット、グラップル、フォーク、または、チェーンソーを含むハーベスタ等の搬送物を搬送する際に用いるエンドアタッチメントを有する作業機械に、本実施形態に係るショベル１００に適用される土砂重量の計測方法を適用してもよい。本実施形態は、作業機械をショベル１００に制限するものではなく、例えば、建設機械、林業機械、又はアタッチメントを有する搬送機械等であってもよい。

（変形例１）
上述した実施形態においては、ショベル１００のアタッチメントの先端にバケット６を設けた例について説明した。しかしながら、上述した実施形態は、アタッチメントの先端をバケット６に制限するものでない。そこで、変形例としては、作業機械のアタッチメントの先端にリフティングマグネットを備えてもよい。

本変形では、リフティングマグネットに吸着された鉄屑（積載物の一例）等の重量を計測するための、リフティングマグネットの高さによる計測可能な領域（以下、計測区間と称する）が設定されている。本変形例に係る計測区間は、屑鉄が積み上げられた山に対するリフティングマグネットからの磁力の影響が抑制される高さに設定される。例えば、計測区間は、屑鉄が積み上げられた山の頂点から、リフティングマグネットに吸着された鉄屑の最下端部までの距離が、１．５ｍ以上離れるように設定される。これにより、磁力による重量の計測誤差が生じることを抑制できる。

本変形例に係る判定部６１による積載物の重量を計測する条件は、上述した実施形態と同様として説明を省略する。

本変形例では、作業機械が上述した制御を行うことで、上述した実施形態と同様の効果を得ることができると共に、リフティングマグネットを用いた場合でも、鉄屑（積載物の一例）等重量の計測精度の向上を実現できる。

（変形例２）
上述した実施形態では、エンドアタッチメントとしてバケット６をショベル１００が備えた例について説明し、上述した変形例１では、リフティングマグネットを備えた例について説明した。しかしながら、ショベル１００のエンドアタッチメントは、バケット６及びリフティングマグネットに制限するものではなく、チルトバケットを設けてもよい。

バケット６は、前後方向に回転可能であるが、左右方向に回転する機構が設けられていない。これに対して、チルトバケットは、前後方向に回転可能な機構とともに、左右方向に回転可能な機構を備えている。

これにより、ショベル１００は、チルトバケットを備えた場合に、左右方向に傾けた状態で、掘削動作等を行うことができる。

掘削動作が終了して、チルトバケットが上方に所定距離を移動した場合に、コントローラ３０は、左右方向への傾き制御を解除し（無効とし）、チルトバケットの先端部（例えば、チルトバケットの爪先線）が水平となる制御を行う。当該制御によって、例えばチルトバケットが土砂をすくい上げた場合に、チルトバケットから土砂がこぼれ落ちることを抑制する。

計測区間は、例えば、チルトバケットの先端部（例えば、チルトバケットの爪先）が水平になった制御の後、つまり、上述した所定距離より上方に、設定されている。

本変形例に係る判定部６１による積載物の重量を計測する条件は、上述した実施形態と同様としてもよい。さらには、判定部６１による積載物の重量を計測するための所定の条件として、チルトバケットを含むアタッチメントの左右方向の角加速度が第３の閾値より低いか否かを含んでもよい。当該左右方向の角加速度を検出するセンサは、周知の検出装置を用いてよい。

本変形例では、作業機械が上述した制御を行うことで、上述した実施形態と同様の効果を得ることができると共に、チルトバケットを用いた場合でも、土砂重量の計測精度の向上を実現できる。

＜作用＞
以上、本実施形態に係るショベル１００によれば、掘削された土砂重量を検出することができる。

また、例えば、判定部６１が、検出信号（検出情報の一例）に基づいた所定の条件を満たしていると判定した場合に、積載物重量算出部６２が、当該検出信号（検出情報の一例）に基づいて、バケット６の土砂重量を算出することで、バケット６の上げ動作で安定した状態で土砂重量を算出できるので、土砂重量の検出精度を向上させることができる。

また、ダンプトラックに積載された土砂重量を算出することができる。これにより、ダンプトラックの過積載を防止することができる。例えば、作業現場から公道へ出る前にトラックスケール等によりダンプトラックの積載量がチェックされる。積載量が最大積載量を超えている場合、ダンプトラックはショベル１００の位置まで戻り、積載している土砂を減らす作業が必要である。このため、ダンプトラックの運用効率が低下する。また、ダンプトラックの積載不足は、土砂を運搬するダンプトラックの延べ台数を増加させ、ダンプトラックの運用効率が低下する。これに対し、本実施形態に係るショベル１００によれば、過積載を防止しつつ、土砂をダンプトラックに積載することができるので、ダンプトラックの運用効率を向上させることができる。

上述した実施形態では、積載物の重量の計測が安定するので、計測誤差を抑制して、重量の計測精度の向上を実現できる。よって、ダンプトラックＤＴへの積み込まれた物の重量の測定精度を向上させることができる。したがって、作業効率の向上を実現できる。

上述した実施形態に係るコントローラ３０は、上部旋回体３の旋回動作による影響が少ないブーム４上げの動作中に、バケット６（作業具の一例）の土砂重量（積載物の重量）を計算する。このため、上述した実施形態では、旋回軸周りで回転する機構（例えば、ブーム４、アーム５、又はバケット６）によって引き起こされる、当該機構（例えば、ブーム４、アーム５、又はバケット６）の慣性力、および摩擦力によって生じる重量の算出の補償を考慮しなくてよい。したがって、積載物の重量の検出精度の向上を実現できる。

以上、本発明に係る作業機械の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本発明の技術的範囲に属する。

１００ ショベル
１ 下部走行体
２ 旋回機構
２Ａ 旋回油圧モータ
３ 上部旋回体
４ ブーム（アタッチメント）
５ アーム（アタッチメント）
６ バケット（アタッチメント）
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
２１，２２ 油圧センサ
３０ コントローラ（制御装置）
４０ 表示装置
４２ 入力装置
４３ 音声出力装置
４７ 記憶装置
５１ 位置算出部
５２ 距離算出部
５３ 情報伝達部
５４ 制御部
５５ 旋回角度算出部
６０ 土砂荷重処理部
６１ 判定部
６２ 積載物重量算出部
６３ 最大積載量検出部
６４ 加算積載量算出部
６５ 残積載量算出部
７１ トルク算出部
７２ 慣性力算出部
７３ 遠心力算出部
７４ アーム遠心力算出部
７５ アーム慣性力算出部
７６ 静止時トルク算出部
７７ 重量換算部
７８ 傾斜補正部
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 旋回状態センサ
Ｓ６ 撮像装置
Ｓ７Ｒ ブームロッド圧センサ
Ｓ７Ｂ ブームボトム圧センサ
Ｓ８Ｒ アームロッド圧センサ
Ｓ８Ｂ アームボトム圧センサ
Ｓ９Ｒ バケットロッド圧センサ
Ｓ９Ｂ バケットボトム圧センサ

Claims (6)

1. 下部走行体と、前記下部走行体に旋回自在の搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、前記アタッチメントの先端に設けられる作業具と、を有する作業機械を制御するように構成される制御部を、有し、
   前記制御部は、前記作業具に物体を積載した後、操作部からの操作に従って前記アタッチメントの上げ動作中に、前記アタッチメントの動作として検出された検出情報が、上げ動作の安定に関する所定の条件を満たした場合に、前記検出情報に基づいて前記物体の重量を検出するように構成される、
   作業機械の制御装置。
2. 前記検出情報は、前記アタッチメントの上げ動作を行わせるシリンダの推力、前記アタッチメントが移動する加速度、前記アタッチメントが移動する速度、前記アタッチメントが移動するジャーク値、前記アタッチメントの上げ動作を行わせるシリンダ内の圧力、及び前記アタッチメントの上げ動作で生じているトルクのうち、少なくとも一つ以上を含んでいる、
   請求項１に記載の作業機械の制御装置。
3. 前記制御部は、前記検出情報が、前記所定の条件を満たしていない場合に、表示装置に前記所定の条件を満たすための操作を促す旨を表示するように構成されている、
   請求項１に記載の作業機械の制御装置。
4. 前記制御部は、前記アタッチメントの上げ動作中における、前記作業具に関する高さに関する情報を表示するように構成されている、
   請求項１に記載の作業機械の制御装置。
5. 前記制御部は、前記作業具に積載されている前記物体の重量の検出を行う高さに関する情報を、さらに表示するように構成されている、
   請求項４に記載の作業機械の制御装置。
6. 前記制御部は、前記検出情報が前記所定の条件を満たしていない場合に、前記検出情報に基づいて前記物体の重量を検出する際に、検出された重量を示す情報に対して、誤差が生じている可能性がある旨を示した情報を付与するように構成されている、
   請求項１に記載の作業機械の制御装置。

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