JP6899818B2 - ショベル - Google Patents

Description

本発明は、ショベルに関する。

ショベルは、主として走行体（クローラ、ロワーともいう）、上部旋回体、アタッチメントを備える。上部旋回体は走行体に対して回動自在に取り付けられており、旋回モータによって位置が制御される。アタッチメントは、ブーム、アーム、バケットを有しており、上部旋回体に取り付けられており、各軸は独立に操作可能となっている。

特開２００９−１９７４３６号公報

ショベルは、ある程度平坦な作業フィールドでは、静的である限りにおいて、アタッチメントの姿勢によらずに転倒しないよう設計されている。しかしながら、作業フィールドが傾斜していたり、バケットに重い土砂を積した状態でアタッチメントを制御すると、転倒のおそれがある。従来ではオペレータが、ショベルの車体の不安定を体感し、転倒のおそれを察知すると、操作レバーを微調節する必要があった。したがって従来の転倒防止は、オペレータの技能に大いに依存したものであり、反応が遅れると、ショベルが転倒するおそれがある。

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、ショベルの転倒の予防にある。

本発明のある態様はショベルに関する。ショベルは、走行体と、走行体に回動自在に設けられる旋回体と、旋回体に取り付けられたアタッチメントと、アタッチメントを操作した後のショベルの姿勢の安定性を表す予測安定度を視覚的に表示する表示部と、を備える。

この態様によると、ショベルの姿勢が不安定となるか否か（あるいは安定であるか）の情報をレバー操作を行う前に視覚的に直感的に取得でき、ショベルの転倒や揺れを予防できる。

現在のショベルの状態に基づいて、アタッチメントを操作した後の、バケットの位置、アタッチメントの速度、アタッチメントのパワー、アタッチメントの操作手段の操作量、操作量の変化の少なくともひとつに関して、表示部に、予測安定度との間の関係を視覚的に表示してもよい。

表示部は、予測安定度を階調的に表示してもよい。

表示部は、アタッチメントを制約無く動作可能な領域と、アタッチメントの動作を制約すべき領域と、を区別して表示してもよい。

予測安定度は、ショベルの状態としてショベルの傾斜角に対応して変化してもよい。作業フィールドの傾斜の状況に応じて、車体が不安定となるバケット位置や、アタッチメントの動作は変化する。そこで傾斜を考慮することで、安定性を正確に演算できる。

予測安定度は、上部旋回体の旋回角に対応して変化してもよい。上部旋回体と走行体が同じ方向を向いている場合（旋回角０度）と、９０度旋回した状態とでは、後者の方が車体は不安定となる。そこで旋回角を考慮することで、安定性を正確に演算できる。

予測安定度は、ショベルの状態としてバケットの重量に対応して変化してもよい。バケットが積載する土砂の重量、あるいはクレーンモード時の荷物の重量に応じて、車体が不安定となるバケット位置やアタッチメントの動作は変化する。そこでバケット重量を考慮することで、安定性を適切に評価できる。

予測安定度は、ショベルの状態としてエンジン回転数（油圧ポンプの回転数）に対応して変化してもよい。油圧ポンプから吐出される圧油の量のベース値（上限値）が変化するため、実態としてはアタッチメントの速度が変化する。そこでエンジンの回転数を考慮することで、安定性を適切に評価できる。

予測安定度は、ショベルの状態として、作業量に関するショベルの作業モード（たとえば、パワー、普通、エコなど）の設定に対応して変化してもよい。作業モードに応じて、同じ操作入力に対するショベルの振る舞いが変化するため、作業モードを考慮することで、安定性を適切に評価できる。

表示部は、アーム軸の動作を抑制すべき領域と、ブーム軸の動作を抑制すべき領域と、を区別して表示してもよい。バケットの位置に応じて、アーム軸の駆動が転倒を引き起こす場合と、ブーム軸の駆動が転倒を引き起こす場合とが存在する。それらを区別して表示することで、より安全性を高めることができる。

表示部は、予測安定度を、アタッチメントを側方から見た図として表示してもよい。表示部は、現在のアタッチメントの姿勢を、関係と併せて表示してもよい。

表示部は、予測安定度を、実視野と重ね合わせて表示してもよい。

表示部は、予測安定度を、グラフで表示し、現在の安定度を合わせて表示させてもよい。

オペレータがアタッチメントを操作したと仮定して、操作後のショベルの姿勢の安定性を表す予測安定度を、現在のショベルの状態にもとづいて演算する安定度演算部をさらに備えてもよい。

本発明のある態様はショベルに関する。ショベルは、走行体と、走行体に回動自在に設けられる上部旋回体と、上部旋回体に取り付けられたアタッチメントと、オペレータがアタッチメントを操作したと仮定して、操作後のショベルの姿勢の安定性を表す予測安定度を、現在の前記ショベルの状態にもとづいて演算する安定度演算部と、予測安定度を視覚的に表示する表示部と、を備える。

この態様によると、オペレータは、レバー操作を行った場合にショベルの姿勢が不安定となるか否か（あるいは安定であるか）の情報を、レバー操作を行う前に視覚的に直感的に取得でき、ショベルの転倒や揺れを予防できる。

安定度演算部は、バケットの位置、アタッチメントの速度、アタッチメントのパワーの少なくともひとつをパラメータとして、予測安定度を演算してもよい。表示部は、パラメータと予測安定度の関係を視覚的に表示してもよい。
この場合、どのような操作入力を行うとショベルの姿勢が不安定となるのか、具体的には、バケットをどの位置に移動すると不安定になるか、アタッチメントをどの程度の速度で動かすと不安定となるか、アタッチメントのパワーをどの程度とすると不安定となるか、をオペレータに視覚的に提示することができる。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、ショベルの転倒を予防できる。

実施の形態に係るショベルの外観を示す斜視図である。 実施の形態に係るショベルの電気系統および油圧系統のブロック図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は、ショベルの予測安定度の演算に利用されるショベルの状態を説明する図である。 図４（ａ）〜（ｃ）は、第１実施例に係る表示部の表示を示す図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、第２実施例に係る表示部の表示を示す図である。 図６（ａ）〜（ｃ）は、第３実施例に係る表示部の表示を示す図である。 第４実施例に係る表示部の表示を示す図である。 第６実施例に係る表示部の表示を示す図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべ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。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図１は、実施の形態に係るショベル１の外観を示す斜視図である。ショベル１は、主として走行体（ロワー、クローラともいう）２と、走行体２の上部に旋回装置３を介して回動自在に搭載された上部旋回体４と、を備えている。

上部旋回体４には、アタッチメント１２が取り付けられる。アタッチメント１２は、ブーム５と、ブーム５の先端にリンク接続されたアーム６と、アーム６の先端にリンク接続されたバケット１０とが取り付けられている。バケット１０は、土砂、鋼材などの吊荷を捕獲するための設備である。ブーム５、アーム６、及びバケット１０は、それぞれブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によって油圧駆動される。また、上部旋回体４には、オペレータ（運転者）を収容するための運転室４ａや、油圧を発生するためのエンジン１１といった動力源が設けられている。エンジン１１は、例えばディーゼルエンジンで構成される。

図２は、実施の形態に係るショベル１の電気系統および油圧系統のブロック図である。なお、図２では、機械的に動力を伝達する系統を二重線で、油圧系統を太い実線で、操縦系統を破線で、電気系統を細い実線でそれぞれ示している。なおここでは油圧ショベルについて説明するが、旋回に電動機を用いるハイブリッドショベルにも本発明は適用可能である。

機械式駆動部としてのエンジン１１は、油圧ポンプとしてメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５に接続されている。メインポンプ１４には、高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続されている。なお、油圧アクチュエータに油圧を供給する油圧回路は２系統設けられることがあり、その場合にはメインポンプ１４は２つの油圧ポンプを含む。本明細書では理解の容易化のため、メインポンプが１系統の場合を説明する。

コントロールバルブ１７は、ショベル１における油圧系の制御を行う装置である。コントロールバルブ１７には、図１に示した走行体２を駆動するための走行油圧モータ２Ａ及び２Ｂの他、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が高圧油圧ラインを介して接続されており、コントロールバルブ１７は、これらに供給する油圧（制御圧）をオペレータの操作入力に応じて制御する。

また、旋回装置３を駆動するための旋回油圧モータ２１がコントロールバルブ１７に接続される。旋回油圧モータ２１は、旋回コントローラの油圧回路を介してコントロールバルブ１７に接続されるが、図３には旋回コントローラの油圧回路は示されず、簡略化されている。

パイロットポンプ１５には、パイロットライン２５を介して操作装置２６（操作手段）が接続されている。操作装置２６は、走行体２、旋回装置３、ブーム５、アーム６、及びバケット１０を操作するための操作手段であり、オペレータによって操作される。操作装置２６には、油圧ライン２７を介してコントロールバルブ１７が接続される。

たとえば操作装置２６は、油圧パイロット式の操作レバー２６Ａ〜２６Ｄを含む。操作レバー２６Ａ〜２６Ｄはそれぞれ、ブーム軸、アーム軸、バケット軸および旋回軸に対応する操作レバーである。実際には、操作レバーは二個設けられ、一方の操作レバーの縦方向、横方向に２軸が、残りの操作レバーの縦方向、横方向に残りの２軸が割り当てられる。また操作装置２６は、走行軸を制御するためのペダル（不図示）を含む。

操作装置２６は、パイロットライン２５を通じて供給される油圧（１次側の油圧）をオペレータの操作量に応じた油圧（２次側の油圧）に変換して出力する。操作装置２６から出力される２次側の油圧（制御圧）は、油圧ライン２７を通じてコントロールバルブ１７に供給される。なお図２において油圧ライン２７は１本で描かれているが、実際には左走行油圧モータ、右走行油圧モータ、旋回それぞれの制御指令値の油圧ラインが存在する。

コントローラ３０は、ショベル１の駆動制御を行う主制御部である。コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及び内部メモリを含む演算処理装置で構成され、ＣＰＵがメモリに格納された駆動制御用のプログラムを実行することにより実現される。

ショベル１にはさらに、安定度演算部５００および表示部５０２が設けられる。本実施の形態において安定度演算部５００はコントローラ３０の一機能として実装される。なお安定度演算部５００を、コントローラ３０とは個別のハードウェアで実装してもよい。

安定度演算部５００は、ショベル１の姿勢の予測安定度（不予測安定度）を判定する。姿勢の予測安定度は、ショベル１の転倒の可能性を示す指標としても把握できる。予測安定度は、ショベル１の姿勢の安定性を、２値（安全、非安全）あるいは３値以上の多値で表す指標である。

安定度演算部５００は、オペレータがアタッチメント１２を操作したと仮定して、操作後のショベル１の姿勢の安定性を表す予測安定度を、現在のショベル１の状態にもとづいて演算する。表示部５０２は、安定度演算部５００が演算した予測安定度を視覚的に表示する。

これによりオペレータは、レバー操作を行った場合にショベル１の姿勢が不安定となるか否か（あるいは安定であるか）を、レバー操作を行う前に視覚的に直感的に知ることができ、ショベル１の転倒や揺れを予防できる。

たとえば安定度演算部５００は、バケット１０の位置、アタッチメント１２の速度、アタッチメント１２のパワーの少なくともひとつをパラメータとして、予測安定度を演算する。表示部５０２は、パラメータと予測安定度の関係を視覚的に表示する。

バケット１０の位置がパラメータの場合、安定度演算部５００は、バケット１０が到達可能な複数の想定位置それぞれに移動させたときに、想定位置ごとにショベル１の姿勢の安定性を演算する。表示部５０２は、複数の想定位置と、予測安定度の関係を視覚的に表示する。

アタッチメント１２の速度がパラメータの場合、安定度演算部５００は、アタッチメント１２を複数の想定速度で動かしたときに、想定速度ごとにショベル１の姿勢の安定性を演算する。表示部５０２は、複数の想定速度と、予測安定度の関係を視覚的に表示する。

アタッチメント１２のパワーがパラメータの場合、安定度演算部５００は、アタッチメント１２を複数の想定パワーで動かしたときに、想定パワーごとにショベル１の姿勢の安定性を演算する。表示部５０２は、複数の想定パワーと、予測安定度の関係を視覚的に表示する。

アタッチメント１２の速度は、ブーム５の速度であってもよいし、アーム６の速度であってもよいし、それらの合成で得られるバケット１０の速度であってもよい。同様に、アタッチメント１２のパワーは、ブーム５のパワーであってもよいし、アーム６のパワーであってもよいし、それらの合成で得られるアタッチメント１２全体としてのパワーであってもよい。

これらの制御により、バケット１０をどの位置に移動すると不安定になるか、アタッチメント１２をどの程度の速度で動かすと不安定となるか、アタッチメント１２のパワーをどの程度とすると不安定となるか、をオペレータに視覚的に提示することができる。

安定度演算部５００は、ショベル１の現在の状態として、車体の傾斜角θ、上部旋回体４と走行体２の相対的な旋回角φ、バケット１０の積載重量Ｍを考慮し、それらにもとづいて、ショベル１の姿勢の予測安定度を演算する。

たとえばショベル１の姿勢の予測安定度は、ショベル１の重心位置を計算し、この重心位置が、走行体２の範囲内に収まっているか、走行体２の外側にはみ出すか（あるいはどの程度はみ出すか）を評価することで、演算できる。

表示部５０２は、運転室４ａに取り付けられるディスプレイを有する。このディスプレイは、予測安定度（安全度）を表示するための専用ディスプレイであってもよいし、その他の情報を表示するためのディスプレイを兼用してもよい。

図３（ａ）〜（ｃ）は、ショベル１の予測安定度の演算に利用されるショベル１の状態を説明する図である。本実施の形態において、安定度演算部５００は、ショベル１の傾斜角に関する情報Ｓ１、上部旋回体４の旋回角に関する情報Ｓ２、バケット１０の重量に関する情報Ｓ３を考慮して、予測安定度を演算する。

図３（ａ）には、ショベル１の傾斜角θが示される。傾斜角θは、ショベル１に搭載された傾斜角センサ５１０によって取得することができる。

図３（ｂ）には、旋回体４の旋回角φが示される。旋回角φは、旋回角センサ５１２の出力Ｓ２にもとづいて生成される。たとえば旋回角センサ５１２としては、ジャイロセンサ、エンコーダ、あるいはレゾルバを用いてもよい。

図３（ｃ）には、バケット１０の積載重量Ｍが示される。積載重量Ｍは、圧力センサ５１４から得られるシリンダ推力（ボトム圧とロッド圧の差分から計算できる）から推定してもよい。あるいは重量センサをバケット１０に設けてもよい。

予測安定度を演算する際のパラメータとして、アタッチメント１２のパワーや速度を選択する場合、現在のアタッチメント１２の状態を考慮してもよい。この場合、アタッチメント１２の姿勢を測定するためのセンサからの出力にもとづいて、予測安定度を演算してもよい。姿勢を測定するためのセンサとしては、エンコーダやポテンショメータが利用しうるが特に限定されない。

表示部５０２による予測安定度の表示について、いくつかの実施例を説明する。

（第１実施例）
図４（ａ）〜（ｃ）は、第１実施例に係る表示部５０２の表示を示す図である。第１実施例では、バケット１０の位置がパラメータとされ、バケット１０の位置と、予測安定度の関係が視覚的に示されている。予測安定度は、安全、非安全の２値である。あるいは、予測安定度を３値以上で演算し、所定のしきい値との比較により２値に変換してもよい。表示部５０２は、予測安定度を、アタッチメント１２を側方から見た側面図として表示する。この実施例では、ショベル１が安定であるバケット１０の可動範囲（安定範囲）と、不安定な領域が区画して表示される。図４（ａ）〜（ｃ）において表示部５０２は、安定範囲を強調して示す。

反対に表示部５０２は、不安定な、すなわち転倒のおそれのある範囲（不安定範囲）を強調して示してもよい。

図４（ａ）〜（ｃ）では、傾斜角θが異なっており、傾斜角が大きくなるほど、可動範囲が小さくなることが示される。表示部５０２には、現在のショベル１の姿勢もあわせて示される。

この実施例によれば、現在のショベル１の状態において、バケット１０をどこまで移動させても問題が無いのかをオペレータが動作前に確認できる。

（第２実施例）
図５（ａ）、（ｂ）は、第２実施例に係る表示部５０２の表示を示す図である。第２実施例においても、アタッチメント１２の姿勢、より詳しくは、バケット１０の位置がパラメータであり、それと予測安定度の関係が視覚的に示されている。この例では、予測安定度は３値で表されており、値ごとの領域に区画して表示される。第１領域（i）は、安全な領域を、第２領域（ii）は注意を要する領域を、第３領域（iii）は不安定な領域を示している。

各領域（i）〜（iii）の表示は、アタッチメント１２の動作と関連付けることができる。すなわち第１領域（i）はアタッチメント１２を高速で動かしても問題ない領域、言い換えれば、何の制約も受けずに動作させることができる領域と把握できる。第２領域（ii）は、アタッチメント１２の速度（あるいはパワー）を落として低速〜中速で動作させるべき領域、第３領域（iii）は、アタッチメント１２を低速（低パワー）運転すべき領域である。

別の観点からみると第２実施例の表示は、アタッチメント１２を制約無く動作可能な領域（i）と、アタッチメントの動作を制約すべき領域（ii）、（iii）と、を区別して表示したものと言える。

さらに別の観点から見ると、第２実施例の表示は、ショベル１の予測安定度を、バケットの位置およびアタッチメント１２の速度（あるいはパワー）の２つをパラメータとして、視覚的に示したものと言える。

図５（ａ）と（ｂ）とでは、旋回角φが異なっている。図５（ｂ）では、旋回角φ＝９０度であり、走行体２の幅が、図５（ａ）の場合に比べて狭くなるため、転倒しやすいといえる。したがって図５（ｂ）の第１領域（i）は、図５（ａ）のそれよりも狭くなっている。

この実施例によれば、現在のショベル１の状態において、バケット１０をどこまで移動させても問題が無いのかをオペレータが動作前に確認できる。あるいは、バケット１０をどの程度の速度、あるいはどの程度のパワーで移動させても問題が無いのかを、オペレータが動作前に確認できる。

（第３実施例）
図６（ａ）〜（ｃ）は、第３実施例に係る表示部５０２の表示を示す図である。図６（ａ）と（ｂ）は、ショベルの傾斜角が異なっており、図６（ａ）は、平地での安定度を、図６（ｂ）は、傾斜地での安定度を示す。また図６（ａ）と（ｃ）は、旋回体４の旋回角が異なっており、図６（ａ）は、アタッチメント１２が走行体２と同じ方向を向いているときの安定度を、図６（ｃ）は、アタッチメント１２が走行体２と直角方向を向いているときの安定度を示す。この実施例では、作業領域がマトリクス状に区画され、区画ごとに、予測安定度が色分けあるいはパターン分けして示される。この例では、アーム軸の動作を抑制すべき領域（アーム注意）と、ブーム軸の動作を抑制すべき領域（ブーム注意）と、が区別して表示される。これにより、オペレータは、操作入力を制限すべき軸を直感的に知ることができる。図６（ａ）〜（ｃ）の各領域の表示は一例である。たとえば図６（ｂ）は図６（ｃ）より安定領域が多いことを示すが、これは必ずしも傾斜地での動作の方が、旋回角９０度の動作より安定であることを意味するものではない。バケットの積載重量やエンジン出力などのパラメータ、傾斜角度によっては、傾斜地での動作よりも、旋回角９０度の動作の方が安全領域が多い場合も当然にあり得る。

この実施例によれば、現在のショベル１の状態において、どの領域でブームやアームを駆動すると問題が無いのかを、オペレータが動作前に確認できる。

（第４実施例）
図７は、第４実施例に係る表示部５０２の表示を示す図である。この実施例では、フロントガラスに重畳した形式で、安定度が表示される。たとえばフロントガラスに、境界線Ａ，Ｂを表示するための表示パネルを埋め込み、フロントガラスの向こうに見える実視野と、境界線Ａ，Ｂを重ね合わせてもよい。たとえば境界線Ａより手前は安全な領域（図５の第１領域）、境界線ＡとＢの間は注意領域（図５の第２領域）、境界線Ｂより向こう側は、不安定領域（図５の第３領域）に対応してもよい。境界を表示することに代えて、図６の区画、色分け（パターン分け）されたブロックを表示してもよい。実視野と予測安定度の表示を重ね合わせることで、オペレータはさらに直感的に、転倒や揺れが生じうる操作を把握することができる。

（第５実施例）
そのほか、ショベル１の死角を含めた周期画像をオペレータに提示するフィールドビューモニタが搭載される場合、それに予測安定度を表示してもよい。あるいは情報化施工（ＩＣＴ施工：Information and Communication Technology）に対応して設けられたディスプレイに、予測安定度を表示してもよい。

（第６実施例）
図４〜７では、予測安定度を２次元で表示したがその限りでなく、１次元で表示してもよい。図８は、第６実施例に係る表示部の表示を示す図である。図８ではバーＢの長さは、ショベル１が現在置かれている状況に応じて変化する。同じレバー操作を行った場合に、より不安定になりうる状況では、バーＢの長さが短くなり、これは安定領域が狭まることに対応する。バーは、垂直方向に表示してもよい。

バーＢの長さに影響を与えるショベル１が現在置かれている状況は、
・傾斜の程度（図６（ｂ））
・旋回体の向き（図６（ｃ））
の他に、
・バケットの重量
・エンジン回転数
・作業モード
などを含みうる。これらをベース情報と称する。

たとえばバケットが積載する土砂の重量、あるいはクレーンモード時の荷物の重量に応じて、車体が不安定となるバケット位置やアタッチメントの動作は変化する。したがってバケット重量は、バーＢの長さを規定するパラメータとして好適である。

油圧ポンプから吐出される圧油の量のベース値（上限値）が変化するため、実態としてはアタッチメントの速度が変化する。したがってエンジンの回転数は、バーＢの長さを規定するパラメータとして好適である。

また、ショベルによっては、作業モード（たとえば、パワー、普通、エコなど）が切替え可能なものが存在する。この場合、作業モードに応じて、同じ操作入力に対するショベルの振る舞いが変化するため、作業モードは、バーＢの長さを規定するパラメータとして好適である。

バーＡとバーＢの左端は一致しており、バーＡは、バーＢの長さの範囲で変化する。バーＡの長さは、アタッチメントの操作（アタッチメントの姿勢、各軸の加速度など）から計算される安定度を表しており、バーＢの長さに近づくと、不安定であることを表す。バーＡ，Ｂの長さは連続的に変化してもよいし、離散的に変化してもよい。言い換えれば、バーＡとバーＢの相対的な関係が、ショベルの姿勢の予測安定度を表している。

（１） たとえばバーＡの長さは、ショベルの重心の位置に対応しており、バーＢの長さは、ショベルが安定である重心の範囲を表してもよい。たとえばバケットが先端方向に延びていくと、ショベル重心が前方に移動していくため、バーＡの長さは長くなるであろう。あるいはバケットが深堀状態で延びていく場合も同様に重心演算が可能であり、バーＡの長さは長くなる。バーＢが短くなることは、たとえばバケットの位置が同一あるいはショベル重心が同一である状況において、より不安定状況になりやすいことを示す。

なお、ベース情報のうち、傾斜の程度、旋回体の向き、バケットの重量などは、厳密にはショベルの重心位置に影響を与えるため、厳密にはバーＡの長さを変化させうるが、バーＡの長さはベース情報に依存せずに、操作レバーの操作のみに依存させ、その代わりに、ベース情報にもとづいてバーＢの長さを変化させることが好ましい。これにより、同じ操作を行った場合に、バーＡの長さは同じになるため、安定度（あるいは不安定度）を直感的に把握できる。

（２） 別の例として、バーＡの長さは、ショベルに及ぼす転倒モーメントの大きさを表し、バーＢの長さは、ショベルの安定モーメントを表してもよい。転倒モーメントは、アタッチメントの運動量を考慮しない静的な転倒モーメントであってもよい。

より好ましくはバーＡの長さは、アタッチメントの運動量も考慮した動的な転倒モーメントを表し、バーＢの長さは、ショベルの安定モーメントを表してもよい。たとえばバケットが先端方向（あるいは深掘方向）に延びていくと転倒モーメントは増大するため、バーＡの長さは長くなるであろう。あるいはアームやブームを急激に動かすと、すなわちアタッチメントの速度や加速度が大きくなると、運動量に起因する転倒モーメントが増大するため、バーＡの長さは長くなるであろう。

バーＢが短くなることは、たとえばアタッチメントの姿勢が同一である場合、あるいはアタッチメントを同一の速度、加速度で動かした場合に、よりショベルが傾きやすいことを示してもよい。あるいはバーＢが短くなることは、アタッチメントを同一のパワーで動かした場合に、掘削反力で、滑ったり、浮いたりする状況になりやすいことを示してもよい。

なお、ベース情報のうち、傾斜の程度、旋回体の向き、バケットの重量などは、転倒モーメントに影響を与えるため、それらの変化は厳密にはバーＡの長さを変化させうるが、バーＡの長さはベース情報に依存させずに、操作レバーの操作のみに依存させ、その代わりに、ベース情報にもとづいてバーＢの長さを変化させることが好ましい。これにより、同じ操作を行った場合に、バーＡの長さは同じになるため、安定度（あるいは不安定度）を直感的に把握できる。

別の例として、バーＢの上限（右端）が後退してバーが短くなることは、アタッチメント操作手段の操作（操作量自体、操作量の急変）が大きくなるように操作してしまうと、すぐに不安定状況になりやすいことを示してもよい。

（３） バーＡの長さは、アタッチメントの速度、加速度、あるいはパワーを表してもよいし、よりシンプルに、アームやブームの操作量を表してもよい。

なお、上述したいくつかの実施例における表示モードは、ショベル１の状態や、オペレータの好みに応じて切りかえ可能としてもよい。このために、運転室内に、表示モードを切りかえるための切りかえ手段、たとえばスイッチやパネルを設けてもよい。

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

１…ショベル、２…走行体、２Ａ，２Ｂ…走行油圧モータ、３…旋回装置、４…旋回体、４ａ…運転室、５…ブーム、６…アーム、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…バケット、１１…エンジン、１２…アタッチメント、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、２１…旋回油圧モータ、２６…操作装置、３０…コントローラ、５００…安定度演算部、５０２…表示部、５１０…傾斜角センサ、５１２…レゾルバ、５１４…圧力センサ。

本発明はショベルに利用できる。

Claims (12)

1. ショベルであって、
   走行体と、
   前記走行体に回動自在に設けられる旋回体と、
   前記旋回体に取り付けられたブームと、前記ブームに取り付けられたアームと、前記アームの先端に取り付けられたバケットと、を含むアタッチメントと、
   オペレータが前記アタッチメントを操作したと仮定して、将来の前記バケットの位置ごとに、前記ショベルの姿勢の安定性を表す予測安定度を、前記ショベルの傾斜角、前記バケットの重量、旋回角の少なくともひとつと、前記バケットの位置にもとづいて演算する演算部と、
   前記予測安定度にもとづき、前記ショベルの姿勢を安定に保ちつつ、前記バケットを移動しうる範囲を視覚的に表示する表示部と、
   を備えることを特徴とするショベル。
2. ショベルであって、
   走行体と、
   前記走行体に回動自在に設けられる旋回体と、
   前記旋回体に取り付けられたブームと、前記ブームに取り付けられたアームと、前記アームの先端に取り付けられたバケットと、を含むアタッチメントと、
   オペレータが前記アタッチメントを操作したと仮定して、将来の前記バケットの位置ごとに、前記ショベルの姿勢の安定性を表す予測安定度を、前記ショベルの傾斜角、前記バケットの重量、旋回角の少なくともひとつと、前記バケットの位置にもとづいて演算する演算部と、
   前記予測安定度にもとづき、将来の前記バケットの位置と前記ショベルの姿勢の安定度を対応付けて視覚的に表示する表示部と、
   を備えることを特徴とするショベル。
3. 前記表示部は、前記バケットを前記アタッチメントを制約無く移動しうる範囲と、前記バケットを、前記アタッチメントの動作を制約して移動すべき範囲と、を区別して表示することを特徴とする請求項１または２に記載のショベル。
4. 前記予測安定度は、エンジン回転数、油圧ポンプの回転数の少なくとも一方に対応して変化することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のショベル。
5. 前記予測安定度は、作業量に関するショベルの作業モードの設定に対応して変化することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のショベル。
6. 前記表示部は、アーム軸の動作を抑制すべき前記バケットの範囲と、ブーム軸の動作を抑制すべき前記バケットの範囲と、を区別して表示することを特徴とする請求項２に記載のショベル。
7. 前記表示部は、前記アタッチメントを側方から見た図として表示することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のショベル。
8. 前記表示部は、前記バケットを移動しうる範囲を、実視野と重ね合わせて表示することを特徴とする請求項１に記載のショベル。
9. 前記表示部は、前記バケットの位置と前記安定度を、実視野と重ね合わせて表示することを特徴とする請求項２に記載のショベル。
10. ショベルであって、
    走行体と、
    前記走行体に回動自在に設けられる旋回体と、
    前記旋回体に取り付けられたブームと、前記ブームに取り付けられたアームと、前記アームの先端に取り付けられたバケットと、を含むアタッチメントと、
    前記ショベルの傾斜の程度、前記旋回体の向き、前記バケットの重量、エンジン回転数、前記ショベルの作業モードの少なくともひとつを含むベース情報にもとづいて、前記ショベルが現在置かれている状況における前記ショベルの姿勢の第１安定度を演算するとともに、現在の前記アタッチメントの操作にもとづいて第２安定度を演算する演算部と、
    第１バーと第２バーを表示する表示部であり、前記第１バーの長さは、前記第１安定度が高いほど長くなり、前記第２バーの長さは、前記第２安定度が低いほど長くなるものである表示部と、
    を備え、
    前記第１バーと前記第２バーの相対的な関係が、前記ショベルの安定性を示すことを特徴とするショベル。
11. ショベルであって、
    走行体と、
    前記走行体に回動自在に設けられる旋回体と、
    前記旋回体に取り付けられたブームと、前記ブームに取り付けられたアームと、を少なくとも含むアタッチメントと、
    前記アタッチメントの操作前に演算される、前記アタッチメントを操作した後の前記ショベルの姿勢の安定性を、前記ショベルの傾斜角、旋回角、バケットの重量、エンジン回転数、油圧ポンプの回転数の少なくともひとつにもとづいて演算する安定度演算部と、
    前記アタッチメントの操作前に、前記アタッチメントを操作した後の前記ショベルの姿勢の安定性を視覚的に表示する表示部と、
    を備え、
    前記表示部は、アーム軸の動作を抑制すべき領域と、ブーム軸の動作を抑制すべき領域と、を区別して表示することを特徴とするショベル。
12. ショベルであって、
    走行体と、
    前記走行体に回動自在に設けられる旋回体と、
    前記旋回体に取り付けられたブームと、前記ブームに取り付けられたアームと、を少なくとも含むアタッチメントと、
    前記アタッチメントの操作前に演算される、前記アタッチメントを操作した後の前記ショベルの姿勢の安定性を、前記ショベルの傾斜角、旋回角、バケットの重量、エンジン回転数、油圧ポンプの回転数の少なくともひとつにもとづいて演算する安定度演算部と、
    前記アタッチメントの操作前に、前記アタッチメントを操作した後の前記ショベルの姿勢の安定性を視覚的に表示する表示部と、
    を備え、
    前記表示部は、前記アタッチメントの操作前に演算される、前記アタッチメントを操作した後の前記ショベルの姿勢の安定性を、実視野と重ね合わせて表示することを特徴とするショベル。

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