JP6915042B2 - ショベル - Google Patents

Description

本発明は、上部旋回体に取り付けられたブームを含むアタッチメントを備えたショベルに関する。

従来、ブーム、アーム、及びバケットで構成される掘削アタッチメントを備えたショベルが知られている（例えば、特許文献１参照）。ブーム、アーム、バケットは、ブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダでそれぞれ油圧駆動される。ショベルの操作者は、例えば、アーム閉じ操作を行うことで土砂を掘削し、その後にブーム上げ操作を行うことで掘削した土砂を持ち上げる。掘削が行われているときには、アームシリンダに流出入する作動油が流れる管路の流路面積は大きいほうがよい。その管路における無駄な圧力損失の発生を抑制でき、アームの閉じ速度を増大させることができるためである。

特開２０１４−５７１１号公報

しかしながら、掘削した土砂を持ち上げるときにその管路の流路面積が大きいと、ブームが上がりにくい。ブームシリンダに流入すべき作動油がアームシリンダに流入してしまうためである。バケット閉じ操作を行うことで土砂を掘削する場合、或いは、バケット閉じ操作とアーム閉じ操作を同時に行うことで土砂を掘削する場合についても同様である。

上述に鑑み、掘削の際のブーム上げ動作をより円滑にするショベルを提供することが望ましい。

本発明の実施形態に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載される運転室と、前記上部旋回体に取り付けられるブームを含むアタッチメントと、前記ブームを駆動するブームシリンダと、前記ブームシリンダに流入可能な作動油を制御する制御装置と、前記アタッチメントに関する情報を取得する情報取得装置と、を有し、前記制御装置は、ブーム上げ操作が行われたときには前記ブームシリンダに流入可能な作動油の圧力が増大している状態となるように、ブーム上げ操作が行われる前からブーム上げ操作開始までにわたって、前記アタッチメントに関する情報に応じて前記ブームシリンダに流入可能な作動油の圧力を増大させる。

上述の手段により、掘削の際のブーム上げ動作をより円滑にするショベルを提供できる。

本発明の実施形態に係るショベルの側面図である。 図１のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。 図１のショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図である。 掘削・積込み動作を説明する図である。 ブーム上げ支援処理の一例のフローチャートである。 各種物理量の時間的推移を示す図である。 ブーム上げ支援処理の別の一例のフローチャートである。 ブーム上げ支援処理の更に別の一例のフローチャートである。 ブーム上げ支援処理の更に別の一例のフローチャートである。 図１のショベルに搭載される油圧システムの別の構成例を示す概略図である。 図１のショベルに搭載される油圧システムの更に別の構成例を示す概略図である。

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

ブーム４、アーム５、バケット６は、アタッチメントの一例としての掘削アタッチメントを構成し、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によりそれぞれ油圧駆動される。ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられ、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられ、バケット６にはバケット角度センサＳ３が取り付けられている。

ブーム角度センサＳ１はブーム４の回動角度を検出する。本実施形態では、ブーム角度センサＳ１は水平面に対する傾斜を検出可能な加速度センサである。そのため、上部旋回体３に対するブーム４の回動角度（以下、「ブーム角度α」とする。）を検出できる。ブーム角度αは、例えば、ブーム４を最も下げたときにゼロ度となり、ブーム４を上げるにつれて大きくなる。

アーム角度センサＳ２はアーム５の回動角度を検出する。本実施形態では、アーム角度センサＳ２は水平面に対する傾斜を検出可能な加速度センサである。そのため、ブーム４に対するアーム５の回動角度（以下、「アーム角度β」とする。）を検出できる。アーム角度βは、例えば、アーム５を最も閉じたときにゼロ度となり、アーム５を開くにつれて大きくなる。

バケット角度センサＳ３はバケット６の回動角度を検出する。本実施形態では、バケット角度センサＳ３は水平面に対する傾斜を検出可能な加速度センサである。そのため、アーム５に対するバケット６の回動角度（以下、「バケット角度γ」とする。）を検出できる。バケット角度γは、例えば、バケット６を最も閉じたときにゼロ度となり、バケット６を開くにつれて大きくなる。

ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及び、バケット角度センサＳ３はそれぞれ、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ、連結ピン回りの回動角度を検出するロータリエンコーダ、ジャイロセンサ、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせ等であってもよい。ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及び、バケット角度センサＳ３は、掘削アタッチメントの姿勢に関する情報を検出する姿勢センサを構成する。

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、シリンダ圧センサの具体例である。

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。

上部旋回体３には運転室であるキャビン１０が設けられ且つエンジン１１等の動力源が搭載されている。また、上部旋回体３には機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、及びカメラＳ６が取り付けられている。

機体傾斜センサＳ４は水平面に対する上部旋回体３の傾斜を検出する。本実施形態では、機体傾斜センサＳ４は上部旋回体３の前後軸及び左右軸回りの傾斜角を検出する加速度センサである。上部旋回体３の前後軸及び左右軸は、例えば、互いに直交してショベルの旋回軸上の一点であるショベル中心点を通る。

旋回角速度センサＳ５は、上部旋回体３の旋回角速度を検出する。本実施形態では、ジャイロセンサである。レゾルバ、ロータリエンコーダ等であってもよい。

カメラＳ６はショベルの周辺の画像を取得する装置である。本実施形態では、カメラＳ６は上部旋回体３に取り付けられる前方カメラを含む。前方カメラは、ショベルの前方を撮像するステレオカメラであり、キャビン１０の屋根、すなわちキャビン１０の外部に取り付けられている。キャビン１０の天井、すなわちキャビン１０の内部に取り付けられていてもよい。前方カメラは、バケット６の内部を撮像可能である。前方カメラは、単眼カメラであってもよい。

キャビン１０内にはコントローラ３０が設置されている。コントローラ３０は、ショベルの駆動制御を行う主制御部として機能する。本実施形態では、コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含むコンピュータで構成されている。コントローラ３０の各種機能は、例えば、ＲＯＭに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することで実現される。

図２は、図１のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図であり、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気制御系をそれぞれ二重線、太実線、破線、及び点線で示している。

ショベルの駆動系は、主に、エンジン１１、レギュレータ１３、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、吐出圧センサ２８、操作圧センサ２９、コントローラ３０、比例弁３１等を含む。

エンジン１１は、ショベルの駆動源である。本実施形態では、エンジン１１は、例えば、所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。また、エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５の入力軸に連結されている。

メインポンプ１４は、高圧油圧ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給する。本実施形態では、メインポンプ１４は、斜板式可変容量型油圧ポンプである。

レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御する。本実施形態では、レギュレータ１３は、コントローラ３０からの制御指令に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調節することによってメインポンプ１４の吐出量を制御する。

パイロットポンプ１５は、パイロットラインを介して操作装置２６及び比例弁３１を含む各種油圧制御機器に作動油を供給する。本実施形態では、パイロットポンプ１５は、固定容量型油圧ポンプである。

コントロールバルブ１７は、ショベルにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。コントロールバルブ１７は、制御弁１７１〜１７７を含む。コントロールバルブ１７は、制御弁１７１〜１７６を通じ、メインポンプ１４が吐出する作動油を１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できる。制御弁１７１〜１７６は、メインポンプ１４から油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び、油圧アクチュエータから作動油タンクに流れる作動油の流量を制御する。油圧アクチュエータは、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、左側走行用油圧モータ１Ａ、右側走行用油圧モータ１Ｂ、及び旋回用油圧モータ２Ａを含む。制御弁１７７は、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９のそれぞれを通る作動油の流量を制御する。

操作装置２６は、操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置である。本実施形態では、操作装置２６は、パイロットラインを介して、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する制御弁のパイロットポートに供給する。パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力（パイロット圧）は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６のレバー又はペダル（図示せず。）の操作方向及び操作量に応じた圧力である。

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

操作圧センサ２９は、操作装置２６を用いた操作者の操作内容を検出する。本実施形態では、操作圧センサ２９は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６のレバー又はペダルの操作方向及び操作量を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作装置２６の操作内容は、操作圧センサ以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。

コントローラ３０は、作業内容判定部３００及びブーム上げ支援部３０１のそれぞれに対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードし、それぞれに対応する処理をＣＰＵに実行させる。

具体的には、コントローラ３０は、各種センサの出力に基づいて作業内容判定部３００及びブーム上げ支援部３０１のそれぞれによる処理を実行する。そして、コントローラ３０は、作業内容判定部３００及びブーム上げ支援部３０１のそれぞれの処理結果に応じた制御指令を適宜にレギュレータ１３、比例弁３１等に対して出力する。

作業内容判定部３００は、例えば、アーム５の閉じ動作が掘削作業等の高負荷作業のための動作であるか或いは均し作業等の低負荷作業のための動作であるかを判定する。本実施形態では、作業内容判定部３００は、アームボトム圧センサＳ８Ｂの検出値が所定値以上の場合に高負荷作業のための動作であると判定する。そして、高負荷作業のための動作であると判定した場合、作業内容判定部３００は、比例弁３１に対して制御指令を出力する。但し、作業内容判定部３００は、カメラＳ６、ＬＩＤＡＲ、ミリ波レーダ等の他の１又は複数の情報取得装置の出力に基づいて高負荷作業のための動作であるか低負荷作業の動作であるかを判定してもよい。

比例弁３１は、コントローラ３０が出力する制御指令に応じて動作する。本実施形態では、比例弁３１は、コントローラ３０が出力する電流指令に応じてパイロットポンプ１５からコントロールバルブ１７内の制御弁１７７のパイロットポートに導入される制御圧を調整する電磁弁である。コントローラ３０は、例えば、アームシリンダ８のロッド側油室と作動油タンクとを繋ぐ管路に設置されている制御弁１７７を作動させてその管路の流路面積を増大させる。この構成により、コントローラ３０は、高負荷作業のためにアーム５を閉じる際にアームシリンダ８のロッド側油室から作動油タンクに流れる作動油が発生させる圧力損失を低減できる。

作業内容判定部３００は、バケット６の閉じ動作が高負荷作業のための動作であるか或いは低負荷作業のための動作であるかを判定してもよい。この場合、作業内容判定部３００は、バケットボトム圧センサＳ９Ｂの検出値が所定値以上の場合に高負荷作業のための動作であると判定する。そして、高負荷作業の動作であると判定した場合、作業内容判定部３００は、比例弁３１に対して制御指令を出力する。比例弁３１は、バケットシリンダ９のロッド側油室と作動油タンクとを繋ぐ管路に設置されている制御弁１７７を作動させてその管路の流路面積を増大させる。この構成により、コントローラ３０は、高負荷作業のためにバケット６を閉じる際にバケットシリンダ９のロッド側油室から作動油タンクに流れる作動油が発生させる圧力損失を低減できる。

作業内容判定部３００は、掘削が開始されたか否か、或いは、掘削中であるか否かを判定してもよい。この場合、作業内容判定部３００は、例えば、情報取得装置が取得するアタッチメントに関する情報に基づいて判定してもよい。アタッチメントに関する情報は、ブーム角度α、アーム角度β、バケット角度γ、ブームロッド圧、ブームボトム圧、アームロッド圧、アームボトム圧、バケットロッド圧、バケットボトム圧、カメラＳ６の撮像画像等のうちの少なくとも１つを含む。情報取得装置は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、カメラＳ６、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、バケットボトム圧センサＳ９Ｂ、吐出圧センサ２８、操作圧センサ２９、ＬＩＤＡＲ、ミリ波レーダ、慣性測定装置等のうちの少なくとも１つを含む。

次に図３を参照し、ショベルに搭載される油圧システムの構成例について説明する。図３は、図１のショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図である。図３は、図２と同様に、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気制御系を、それぞれ二重線、太実線、破線、及び点線で示している。

図３において、油圧システムは、エンジン１１によって駆動されるメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒから、センターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒ、パラレル管路４２Ｌ、４２Ｒを経て作動油タンクまで作動油を循環させている。メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒは、図２のメインポンプ１４に対応する。

センターバイパス管路４０Ｌは、コントロールバルブ１７内に配置された制御弁１７１、１７３、１７５Ａ及び１７６Ａを通る高圧油圧ラインである。センターバイパス管路４０Ｒは、コントロールバルブ１７内に配置された制御弁１７２、１７４、１７５Ｂ及び１７６Ｂを通る高圧油圧ラインである。

制御弁１７１は、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を左側走行用油圧モータ１Ａへ供給し、且つ、左側走行用油圧モータ１Ａが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１７２は、メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油を右側走行用油圧モータ１Ｂへ供給し、且つ、右側走行用油圧モータ１Ｂが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１７３は、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を旋回用油圧モータ２Ａへ供給し、且つ、旋回用油圧モータ２Ａが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１７４は、メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をバケットシリンダ９へ供給し、且つ、バケットシリンダ９内の作動油を作動油タンクへ排出するためのスプール弁である。

制御弁１７５Ａ、１７５Ｂは、図２の制御弁１７５に対応する。制御弁１７５Ａ、１７５Ｂは、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するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１７６Ａ、１７６Ｂは、図２の制御弁１７６に対応する。制御弁１７６Ａ、１７６Ｂ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するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１７７Ａ、１７７Ｂは、図２の制御弁１７７に対応する。制御弁１７７Ａは、アームシリンダ８のロッド側油室から作動油タンクに流出する作動油の流量を制御するスプール弁である。制御弁１７７Ｂは、バケットシリンダ９のロッド側油室から作動油タンクに流出する作動油の流量を制御するスプール弁である。制御弁１７７Ａ、１７７Ｂは図２の制御弁１７７に対応する。

制御弁１７７Ａ、１７７Ｂは、最小開口面積（開度０％）の第１弁位置と最大開口面積（開度１００％）の第２弁位置とを有する。制御弁１７７Ａ、１７７Ｂは、第１弁位置と第２弁位置との間で無段階に移動可能である。

パラレル管路４２Ｌは、センターバイパス管路４０Ｌに並行する高圧油圧ラインである。パラレル管路４２Ｌは、制御弁１７１、１７３、１７５Ａの何れかによってセンターバイパス管路４０Ｌ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。パラレル管路４２Ｒは、センターバイパス管路４０Ｒに並行する高圧油圧ラインである。パラレル管路４２Ｒは、制御弁１７２、１７４、１７５Ｂの何れかによってセンターバイパス管路４０Ｒ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、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出圧に応じてメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を制御する。レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、図２のレギュレータ１３に対応する。レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、例えば、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出圧の増大に応じてメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの斜板傾転角を調節して吐出量を減少させる。吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ１４の吸収馬力がエンジン１１の出力馬力を超えないようにするためである。

アーム操作レバー２６Ａは、操作装置２６の一例であり、アーム５を操作するために用いられる。アーム操作レバー２６Ａは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７６Ａ、１７６Ｂのパイロットポートに導入させる。具体的には、アーム操作レバー２６Ａは、アーム閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７６Ａの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｂの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、アーム操作レバー２６Ａは、アーム開き方向に操作された場合には、制御弁１７６Ａの左側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｂの右側パイロットポートに作動油を導入させる。

バケット操作レバー２６Ｂは、操作装置２６の一例であり、バケット６を操作するために用いられる。バケット操作レバー２６Ｂは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７４のパイロットポートに導入させる。具体的には、バケット操作レバー２６Ｂは、バケット開き方向に操作された場合に、制御弁１７４の右側パイロットポートに作動油を導入させ、バケット閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７４の左側パイロットポートに作動油を導入させる。

吐出圧センサ２８Ｌ、２８Ｒは、吐出圧センサ２８の一例であり、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出圧を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

操作圧センサ２９Ａ、２９Ｂは、操作圧センサ２９の一例であり、アーム操作レバー２６Ａ、バケット操作レバー２６Ｂに対する操作者の操作内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作内容は、例えば、レバー操作方向、レバー操作量（レバー操作角度）等である。

左右走行レバー（又はペダル）、ブーム操作レバー、及び旋回操作レバー（何れも図示せず。）はそれぞれ、下部走行体１の走行、バケット６の開閉、及び、上部旋回体３の旋回を操作するための操作装置である。これらの操作装置は、アーム操作レバー２６Ａ、バケット操作レバー２６Ｂと同様に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量（又はペダル操作量）に応じた制御圧を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する制御弁の左右何れかのパイロットポートに導入させる。これらの操作装置のそれぞれに対する操作者の操作内容は、操作圧センサ２９Ａ、２９Ｂと同様に、対応する操作圧センサによって圧力の形で検出され、検出値がコントローラ３０に対して出力される。

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

比例弁３１Ａ、３１Ｂは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じてパイロットポンプ１５から制御弁１７７Ａ、１７７Ｂのパイロットポートに導入される制御圧を調整する。比例弁３１Ａ、３１Ｂは、図２の比例弁３１に対応する。

比例弁３１Ａは、制御弁１７７Ａを第１弁位置と第２弁位置の間の任意の位置で停止できるように制御圧を調整可能である。比例弁３１Ｂは、制御弁１７７Ｂを第１弁位置と第２弁位置の間の任意の位置で停止できるように制御圧を調整可能である。

ここで、図３の油圧システムで採用されるネガティブコントロール制御（以下、「ネガコン制御」とする。）について説明する。

センターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒには、最も下流にある制御弁１７６Ａ、１７６Ｂのそれぞれと作動油タンクとの間にネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒが配置されている。メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出した作動油の流れは、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒで制限される。そして、ネガティブコントロール絞り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」とする。）を発生させる。ネガコン圧センサ１９Ｌ、１９Ｒは、ネガコン圧を検出するためのセンサであり、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

コントローラ３０は、ネガコン圧に応じてメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を制御する。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、図３で示されるように、ショベルにおける油圧アクチュエータが何れも操作されていない待機状態の場合、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油は、センターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒを通ってネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒに至る。そして、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油の流れは、ネガティブコントロール絞り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ーバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制する。

一方、何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油の流れは、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒに至る量を減少或いは消失させ、ネガティブコントロール絞り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の駆動を確かなものとする。

上述のような構成により、図３の油圧システムは、待機状態においては、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒにおける無駄なエネルギ消費を抑制できる。無駄なエネルギ消費は、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油がセンターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒで発生させるポンピングロスを含む。また、図３の油圧システムは、油圧アクチュエータを作動させる場合には、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒから必要十分な作動油を作動対象の油圧アクチュエータに確実に供給できるようにする。

次に、図４を参照しながらショベルの動作の一例である掘削・積込み動作について説明する。最初に、操作者は、図４（Ａ）に示すように、バケット６が掘削位置の上方に位置し、アーム５が開き、且つ、バケット６が開いた状態でブーム４を下降させる。バケット６の先端が掘削対象から所望の高さとなるようにバケット６を下降させるためである。ブーム下げ動作は、上部旋回体３の旋回動作と同時に行われることが一般的である。そのため、この複合動作をブーム下げ旋回動作と称する。

その後、操作者は、バケット６の先端が所望の高さに到達したと判断した場合、図４（Ｂ）に示すように、アーム５が地面に対して略垂直になるまでアーム５を閉じる。これにより、掘削対象の土はバケット６でかき寄せられる。次に、操作者は、図４（Ｃ）及び図４（Ｄ）に示すように、アーム５及びバケット６を更に閉じ、かき集めた土をバケット６内に収容する。以上の動作を掘削動作と称する。ここで、図４（Ｄ）において、掘削する際のバケット６の下端は、ショベルが位置する面よりも下方に位置している。このとき、ショベルは、バケット６の周囲が土砂に囲われているため旋回できない。このため、操作者はブーム上げ操作により、バケット６を周囲の土砂よりも上方の旋回可能な高さまで上げる必要がある。

次に、操作者は、バケット６がアーム５に対して略垂直になる前に、図４（Ｅ）に示すように、アーム５及びバケット６を閉じながら、バケット６の底部が地面から所望の高さ（バケット６の周囲の土砂よりも高い位置）となるまでブーム４を上げる。この複合動作をブーム上げ動作と称する。このブーム上げ動作が行われる前の掘削動作では、メインポンプ１４が吐出する作動油は、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９に流入している。そして、アームシリンダ８から流出する作動油は、制御弁１７７Ａによって絞られていない。同様に、バケットシリンダ９から流出する作動油も制御弁１７７Ｂによって絞られていない。この状態でブーム上げ操作が行われると、ブームシリンダ７に流入すべき作動油は、負荷（圧力）が比較的小さいアームシリンダ８及びバケットシリンダ９に流入してしまい、ブーム４の上昇速度が遅くなってしまう。このため、作動油がブームシリンダ７に流入するように、ブーム上げ動作が行われる前に、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９の負荷（圧力）を高めることが望ましい。従って、本実施形態は、アーム５及びバケット６に関する油圧回路における作動油の抵抗（圧力）を高めることで、作動油がブームシリンダ７に流入するようにしている。これにより、本実施形態は、アーム５とブーム４との複合動作、若しくは、バケット６とブーム４との複合動作であっても、ブームシリンダ７へ流入する作動油の圧力を高くすることができ、図４（Ｅ）に示すようにショベルが位置する面よりも上方の位置までバケット６をスムーズに持ち上げることができる。

次に、操作者は、上部旋回体３を旋回させ、矢印ＡＲ１で示すようにバケット６を排土位置まで旋回移動させる。この旋回動作は、ブーム上げ動作と同時に行われることが一般的である。そのため、この複合動作をブーム上げ旋回動作と称する。

アーム５と旋回の複合動作では、旋回優先制御が行われてもよい。旋回優先制御は、旋回を最優先とする制御であり、例えば、制御弁１７６Ａと制御弁１７３との間のパラレル管路４２Ｌに設けられた電磁比例弁等によって実現されてもよい。この旋回優先制御では、コントローラ３０は、例えば、アーム５と旋回の複合動作の際に、この電磁比例弁の開口を絞る。これによって、アームシリンダ８に流れる作動油の流量を絞り、旋回油圧回路の圧力を確保できるため、旋回動作をスムーズにすることができる。同様に、アーム５、ブーム４及び旋回の複合動作中においても、旋回優先制御が行われてもよい。この場合、旋回優先制御は、例えば、制御弁１７６Ａと制御弁１７３との間のパラレル管路４２Ｌに設けられた電磁比例弁等によって実現されてもよい。この旋回優先制御では、コントローラ３０は、例えば、アーム５、ブーム４及び旋回の複合動作の際に、この電磁比例弁の開口を絞る。これによって、アームシリンダ８に流れる作動油の流量を絞り、旋回油圧回路の圧力を確保できるため、旋回動作をスムーズにすることができる。ブーム４と旋回の複合動作では、ブーム優先制御が行われてもよい。ブーム優先制御は、ブーム上げを最優先とする制御であり、例えば、旋回用油圧モータ２Ａと制御弁１７３との間に設けられた可変絞りによって実現されてもよい。このブーム優先制御では、コントローラ３０は、例えば、ブーム４と旋回の複合動作の際に、この可変絞りの開口を絞ってもよい。これによって、旋回よりもブーム上げが優先され、ブーム上げに必要な圧力が確保される。

次に、操作者は、図４（Ｆ）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。この動作をダンプ動作と称する。ダンプ動作では、バケット６のみを開いて排土してもよい。

次に、操作者は、図４（Ｇ）の矢印ＡＲ２で示すように上部旋回体３を旋回させ、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。この複合動作は図４（Ａ）で説明したブーム下げ旋回動作に相当する。操作者は、図４（Ａ）に示すようにバケット６を所望の高さまで下降させ、再び掘削動作以降の動作を行う。

操作者は、上述の「ブーム下げ旋回動作」、「掘削動作」、「ブーム上げ旋回動作」及び「ダンプ動作」を一サイクルとするこの一連の掘削・積込み動作を繰り返しながら掘削・積込みを進めていく。

作業内容判定部３００は、掘削動作中、ショベルの作業が高負荷作業であると判定している。そのため、比例弁３１Ａ、３１Ｂ（図３参照。）に対して制御指令を出力し、制御弁１７７Ａ、１７７Ｂの開口面積を増大させている。アームシリンダ８及びバケットシリンダ９のそれぞれから流出する作動油に関する圧力損失を低減させるためである。この状態は、アーム５及びバケット６の閉じ動作が速くなる一方で、ブーム４の上げ動作が遅くなる。ブームシリンダ７に流入すべき作動油がアームシリンダ８、バケットシリンダ９に流入してしまうためである。

そこで、ブーム上げ支援部３０１は、掘削動作後のブーム上げ動作をより円滑にするため、ブーム上げ動作が行われる前にブーム上げ支援機能を実行する。ブーム上げ支援機能はブームシリンダ７に流入可能な作動油の圧力を増大させる機能である。

ブーム上げ支援部３０１は、例えば、情報取得装置が取得するアタッチメントに関する情報に応じ、ブームシリンダ７に流入可能な作動油の圧力を増大させる。ブーム上げ支援部３０１は、例えば、ブーム上げ動作が行われる前に、アタッチメントに関する情報に基づいて決定した支援開始タイミングでブームシリンダ７に流入可能な作動油の圧力を増大させる。

支援開始タイミングは、ブーム上げ支援機能を開始させるタイミングであり、例えば、実際にブーム上げ動作が行われたときにはバケットが土砂で満たされることになるタイミングである。具体的には、アタッチメントが所定の姿勢になったタイミング、バケット６内の土砂の量が所定量に達したタイミング、アーム角度βが所定角度以下で且つバケット角度γが所定角度以下となるタイミング等である。

ここで、図５を参照し、ブーム上げ支援部３０１によるブーム上げ支援処理の一例について説明する。図５は、ブーム上げ支援処理の一例のフローチャートである。ブーム上げ支援部３０１は、例えば、アーム操作レバー２６Ａ又はバケット操作レバー２６Ｂが操作されているときにこの処理を所定の制御周期で繰り返し実行する。

最初に、ブーム上げ支援部３０１は、バケット角度γが閾値ＴＨ１以下で且つアーム角度βが閾値ＴＨ２以下の状態（以下、「第１状態」とする。）であるか否かを判定する（ステップＳＴ１）。アタッチメントの姿勢がブーム上げ動作に適した状態であるか否か、すなわち、ブーム上げ操作が行われる直前であるか否かを判定するためである。第１状態のときのアタッチメントの状態は、例えば、図４（Ｃ）に示すアタッチメントの状態に相当する。ブーム上げ支援部３０１は、ブーム角度αを追加的に考慮してアタッチメントの姿勢がブーム上げ操作に適した状態であるか否かを判定してもよい。或いは、アーム角度β又はバケット角度γのみに基づいてアタッチメントの姿勢がブーム上げ動作に適した状態であるか否かを判定してもよい。

或いは、ブーム上げ支援部３０１は、情報取得装置が取得するアタッチメントに関する情報に基づいて予測掘削量を推定し、推定した予測掘削量に基づいてブーム上げ操作が行われるタイミング、掘削動作が終了するタイミング等を推定してもよい。予測掘削量は、例えば、現時点でブーム上げ操作が行われた場合にバケット６によって持ち上げられる土砂の量である。ブーム上げ操作が行われるタイミングは、例えば、ブーム上げ操作が行われるまでの残り時間として推定される。この場合、ブーム上げ支援部３０１は、ブーム上げ操作が行われるまでの残り時間が所定値以下となった場合に、ブーム上げ操作が行われる直前であると判定してもよい。掘削動作が終了するタイミングについても同様である。

第１状態でないと判定した場合（ステップＳＴ１のＮＯ）、すなわち、ブーム上げ操作が行われる直前でないと判定した場合、ブーム上げ支援部３０１は、ブーム上げ支援機能を実行することなく、今回のブーム上げ支援処理を終了させる。

一方、第１状態であると判定した場合（ステップＳＴ１のＹＥＳ）、すなわち、ブーム上げ操作が行われる直前であると判定した場合、ブーム上げ支援部３０１は、ブーム上げ支援機能を実行する（ステップＳＴ２）。本実施形態では、ブーム上げ支援部３０１は、比例弁３１に対して制御指令を出力し、ブームシリンダ７に流入可能な作動油の圧力を増大させる。ブーム上げ操作が行われる前にブームシリンダ７に流入可能な作動油の圧力を増大させておくと、ブーム上げ操作が実際に行われたときにブームシリンダ７のボトム側油室に作動油を速やかに流入させることができるためである。反対に、ブーム上げ操作が行われる前にブームシリンダ７に流入可能な作動油の圧力を増大させておかなかった場合には、ブーム上げ操作が実際に行われたときに、ブームシリンダ７に流入させたい作動油は、アームシリンダ８又はバケットシリンダ９に流入してしまう。アームシリンダ８及びバケットシリンダ９のそれぞれにおける作動油の圧力が、ブームシリンダ７における作動油の圧力よりも低いためである。その結果、ショベルは、ブーム上げ操作が実際に行われたときにブームシリンダ７のボトム側油室に作動油を速やかに流入させることができず、ブーム４を円滑に上昇させることができない。

具体的には、ブーム上げ支援部３０１は、比例弁３１Ａ（図３参照。）に制御指令を出力して制御弁１７７Ａの開口面積を低減させる。アームシリンダ８のロッド側油室から作動油タンクに流れる作動油の流量を絞るためである。同様に、ブーム上げ支援部３０１は、比例弁３１Ｂ（図３参照。）に制御指令を出力して制御弁１７７Ｂの開口面積を低減させる。バケットシリンダ９のロッド側油室から作動油タンクに流れる作動油の流量を絞るためである。結果として、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油の圧力、すなわち、ブームシリンダ７に流入可能な作動油の圧力が増大する。その結果、ショベルは、ブーム上げ操作が実際に行われたときにブームシリンダ７のボトム側油室に作動油を速やかに流入させることができるようになる。

本実施形態では、ブーム上げ支援部３０１は、アタッチメントに関する情報（例えば、アーム角度β、バケット角度γ等）に応じ、制御弁１７７Ａ、１７７Ｂの開口面積を所定の制御周期毎に決定する。但し、ブーム上げ支援部３０１は、所定のパターンに従って制御弁１７７Ａ、１７７Ｂの開口面積を低減させてもよい。

或いは、ブーム上げ支援部３０１は、ブーム上げ操作が行われる前に、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吸収可能な馬力を増大させるためにエンジン回転数を増大させてもよい。メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吸収可能な馬力を増大させた上でメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を増大させることでブームシリンダ７に流入可能な作動油の圧力を増大させておくことができるためである。

その後、ブーム上げ支援部３０１は、解除条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳＴ３）。解除条件は、ブーム上げ支援機能の実行を中止するための条件を意味する。解除条件は、例えば、第１状態であると判定した時点から所定時間が経過してもブーム上げ操作が行われていないこと、ブーム上げ操作が完了したこと等を含む。

解除条件が満たされていないと判定した場合（ステップＳＴ３のＮＯ）、ブーム上げ支援部３０１は、ブーム上げ支援機能の実行を中止することなく、今回のブーム上げ支援処理を終了させる。

一方、解除条件が満たされたと判定した場合（ステップＳＴ３のＹＥＳ）、ブーム上げ支援部３０１は、ブーム上げ支援機能の実行を中止する（ステップＳＴ４）。本実施形態では、ブーム上げ支援部３０１は、比例弁３１に対して制御指令を出力し、ブームシリンダ７に流入可能な作動油の圧力の増大を中止させる。

具体的には、ブーム上げ支援部３０１は、比例弁３１Ａ（図３参照。）に制御指令を出力して制御弁１７７Ａの開口面積の低減を中止させる。アームシリンダ８のロッド側油室から作動油タンクに流れる作動油の流量制限を解除するためである。同様に、ブーム上げ支援部３０１は、比例弁３１Ｂ（図３参照。）に制御指令を出力して制御弁１７７Ｂの開口面積の低減を中止させる。バケットシリンダ９のロッド側油室から作動油タンクに流れる作動油の流量制限を解除するためである。結果として、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油の圧力、すなわち、ブームシリンダ７に流入可能な作動油の圧力の増大が中止される。また、ショベルは、アーム５及びバケット６の動作速度を、ブーム上げ支援機能が実行される前の状態に戻すことができる。

次に、図６を参照し、ブーム上げ支援処理が実行されているときの各種物理量の時間的推移について説明する。図６は、各種物理量の時間的推移を示す図である。具体的には、図６（Ａ）は、アームシリンダ８に流入する作動油の量（以下、「アームシリンダ流入量」とする。）の時間的推移を示す。図６（Ｂ）は、バケットシリンダ９に流入する作動油の量（以下、「バケットシリンダ流入量」とする。）の時間的推移を示す。図６（Ｃ）は、ブーム操作レバーの上げ方向へのレバー操作量（以下、「ブーム上げ操作量」とする。）の時間的推移を示す。図６（Ｄ）は、ブームボトム圧の時間的推移を示す。図６（Ｅ）は、ポンプ吐出圧の時間的推移を示す。図６（Ａ）〜図６（Ｅ）の横軸（時間軸）は共通である。また、図６の実線は、ブーム上げ支援処理が実行されているときの推移を表し、図６の破線は、ブーム上げ支援処理が実行されないときの推移を表す。

ブーム上げ支援処理が実行されている場合、ブーム上げ支援部３０１は、時刻ｔ１において第１状態であると判定すると、比例弁３１Ａ、３１Ｂ（図３参照。）に対して制御指令を出力し、制御弁１７７Ａ、１７７Ｂの開口面積を低減させる。その結果、アームシリンダ流入量は、図６（Ａ）の実線で示すように、流量Ｑａ１から徐々に減少し、時刻ｔ２において流量Ｑａ２となる。同様に、バケットシリンダ流入量は、図６（Ｂ）の実線で示すように、流量Ｑｂ１から徐々に減少し、時刻ｔ２において流量Ｑｂ２となる。ポンプ吐出圧は、図６（Ｅ）の実線で示すように、圧力Ｐ１から徐々に増大し、時刻ｔ２において圧力Ｐ２となる。これは、ブームシリンダ７に流入可能な作動油の圧力が時刻ｔ２において圧力Ｐ２まで増大したことを意味する。

その後、図６（Ｃ）の実線で示すように、時刻ｔ３において、ブーム上げ操作が開始されると、ブームボトム圧は、図６（Ｄ）の実線で示すように速やかに増大し、ブーム４は滑らかに上昇する。本実施形態では、ブーム上げ操作量は、図６（Ｃ）の実線で示すように、時刻ｔ５において最大値Ｌｍａｘに至る。ブームボトム圧は、図６（Ｄ）の実線で示すように、時刻ｔ５において圧力Ｐｃに至る。圧力Ｐｃは、バケット６が地面から完全に離れたときのブームボトム圧である。

一方、ブーム上げ支援処理が実行されない場合、アームシリンダ流入量は、図６（Ａ）の破線で示すように、ブーム上げ操作が開始される時刻ｔ３まで流量Ｑａ１のまま推移する。同様に、バケットシリンダ流入量は、図６（Ｂ）の破線で示すように、ブーム上げ操作が開始される時刻ｔ３まで流量Ｑｂ１のまま推移する。ポンプ吐出圧は、図６（Ｅ）の破線で示すように、ブーム上げ操作が開始される時刻ｔ３まで圧力Ｐ１のまま推移する。これは、ブームシリンダ７に流入可能な作動油の圧力が、時刻ｔ３においても、ブーム４を上昇させるのに十分な圧力に達していないことを意味する。

その後、図６（Ｃ）の破線で示すように、時刻ｔ３において、ブーム上げ操作が開始されると、ブームボトム圧は、図６（Ｄ）の破線で示すように、ブーム上げ支援処理が実行されたときのようには速やかに増大しない。そのため、ブーム４も滑らかには上昇しない。

時刻ｔ３において制御弁１７７Ａ（図３参照。）の開口面積が低減された場合には、アームシリンダ流入量は、図６（Ａ）の破線で示すように、流量Ｑａ１から徐々に減少し、時刻ｔ４において流量Ｑａ２となる。同様に、バケットシリンダ流入量は、図６（Ｂ）の破線で示すように、流量Ｑｂ１から徐々に減少し、時刻ｔ４において流量Ｑｂ２となる。この場合、ポンプ吐出圧は、図６（Ｅ）の破線で示すように、圧力Ｐ１から徐々に増大し、時刻ｔ４において圧力Ｐ２となる。ブームボトム圧は、図６（Ｄ）の破線で示すように、ポンプ吐出圧が圧力Ｐ２となった時刻ｔ４以降では、ブーム上げ支援処理が実行されているときと同様の上昇率で増大する。

上述のように、ブーム上げ支援部３０１は、ブーム上げ操作が行われる前にブーム上げ支援機能を実行することで、ブーム上げ支援機能を実行しない場合に比べ、ブーム上げ操作が実際に行われたときにブーム４をより滑らかに上昇させることができる。

次に、図７を参照し、ブーム上げ支援部３０１によるブーム上げ支援処理の別の一例について説明する。図７は、ブーム上げ支援処理の別の一例のフローチャートである。図７のフローチャートは、ステップＳＴ１１を有する点で、図５のフローチャートと相違する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳説する。

図７に示すブーム上げ支援処理では、ブーム上げ支援部３０１は、最初に、掘削中であるか否かを判定する（ステップＳＴ１１）。ブーム上げ支援部３０１は、例えば、作業内容判定部３００による掘削中であるか否かの判定結果を利用する。或いは、ブーム上げ支援部３０１は、アームボトム圧に基づいて掘削中であるか否かを判定してもよく、バケットボトム圧及びアームボトム圧に基づいて掘削中であるか否かを判定してもよい。或いは、カメラＳ６の撮像画像に基づいて（画像処理技術を利用して）掘削中であるか否かを判定してもよい。

掘削中でないと判定した場合（ステップＳＴ１１のＮＯ）、ブーム上げ支援部３０１は、第１状態であるか否かの判定を行うことなく、今回のブーム上げ支援処理を終了させる。一方、掘削中であると判定した場合（ステップＳＴ１１のＹＥＳ）、ブーム上げ支援部３０１は、ステップＳＴ１以降の処理を実行する。床掘り作業、均し作業等の低負荷作業が行われている場合に、ブーム上げ支援機能を実行してアーム５及びバケット６の動きを遅くしてしまうのを防止するためである。

この構成により、ブーム上げ支援部３０１は、低負荷作業が行われているにもかかわらず、第１状態になったという理由でブーム上げ支援機能が実行されてしまい、アーム５及びバケット６の動きが遅くなってしまうのを防止できる。

次に、図８を参照し、ブーム上げ支援部３０１によるブーム上げ支援処理の更に別の一例について説明する。図８は、ブーム上げ支援処理の更に別の一例のフローチャートである。図８のフローチャートは、ステップＳＴ１２を有する点、及び、ステップＳＴ２の代わりにステップＳＴ２Ａを有する点で、図７のフローチャートと相違する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳説する。

第１状態であると判定した場合（ステップＳＴ１のＹＥＳ）、ブーム上げ支援部３０１は、ポンプ吐出圧に基づいて掘削対象の性質を推定する（ステップＳＴ１２）。ブーム上げ支援部３０１は、例えば、ポンプ吐出圧が高いほど、掘削対象の土砂が硬いと推定し、ポンプ吐出圧が低いほど、掘削対象の土砂が軟らかいと推定する。この場合、ブーム上げ支援部３０１は、掘削対象の土砂の硬さを複数段階のレベルで推定してもよい。或いは、掘削対象の硬度を算出することで掘削対象の土砂の硬さを無段階で推定してもよい。

そして、ブーム上げ支援部３０１は、その推定結果に応じたブーム上げ支援機能を実行する（ステップＳＴ２Ａ）。ブーム上げ支援部３０１は、例えば、ＲＯＭ等に予め記憶されているテーブルを参照し、推定したレベルとアーム角度βとバケット角度γとの組み合わせに対応する制御弁１７７の開口面積を導き出す。或いは、掘削対象の硬度から開口面積を算出してもよい。或いは、ＲＯＭ等に予め記憶されているテーブルは、ポンプ吐出圧、アーム角度β及びバケット角度γの組み合わせと開口面積との対応関係を表すテーブルであってもよい。或いは、ブーム上げ支援部３０１は、ポンプ吐出圧が所望の値になるように制御弁１７７の開口面積を制御してもよい。

この構成により、ブーム上げ支援部３０１は、掘削対象の性質に応じてブーム上げ支援機能の内容を調整できる。そのため、ブーム上げ支援部３０１は、例えば、軟らかい土砂を持ち上げる際のブーム４の上昇速度が過度に大きくなってしまうのを抑制できる。

次に、図９を参照し、ブーム上げ支援部３０１によるブーム上げ支援処理の更に別の一例について説明する。図９は、ブーム上げ支援処理の更に別の一例のフローチャートである。図９のフローチャートは、ステップＳＴ１の代わりにステップＳＴ１Ａを有する点で、図５のフローチャートと相違する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳説する。

図９に示すブーム上げ支援処理では、ブーム上げ支援部３０１は、最初に、推定土量が閾値ＴＨ３以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ１Ａ）。図９の例では、ブーム上げ支援部３０１は、カメラＳ６が撮像したバケット６内の土砂の画像に各種画像処理を施すことで推定土量としての予測掘削量を算出する。ブーム上げ支援部３０１は、情報取得装置の出力に基づいて推定土量を算出してもよい。例えば、ブーム上げ支援部３０１は、カメラＳ６、シリンダ圧センサ、ＬＩＤＡＲ、ミリ波レーダ、慣性測定装置等の他の１又は複数の情報取得装置の出力に基づいて推定土量を算出してもよい。

推定土量が閾値ＴＨ３未満であると判定した場合（ステップＳＴ１ＡのＮＯ）、ブーム上げ支援部３０１は、ブーム上げ支援機能を実行することなく、今回のブーム上げ支援処理を終了させる。一方、推定土量が閾値ＴＨ３以上であると判定した場合（ステップＳＴ１ＡのＹＥＳ）、ブーム上げ支援部３０１は、ステップＳＴ２以降の処理を実行する。

この構成により、ブーム上げ支援部３０１は、バケット６内に土砂等の掘削対象が収容されていることを確認した上で、ブーム上げ支援機能を実行できる。従って、バケット６内に土砂等の掘削対象が収容されていないにもかかわらずブーム上げ支援機能を実行してしまうといった状況を防止できる。

次に、図１０を参照し、図１のショベルに搭載される油圧システムの別の構成例について説明する。図１０は、図１のショベルに搭載される油圧システムの別の構成例を示す概略図である。図１０の油圧システムは、制御弁１７７Ａ、１７７Ｂの代わりに制御弁１７７Ｃ〜１７７Ｅを有する点、及び、比例弁３１Ａ、３１Ｂの代わりに比例弁３１Ｃ〜３１Ｅを有する点で、図３の油圧システムと相違するが、その他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳説する。

制御弁１７７Ｃは、メインポンプ１４Ｒからパラレル管路４２Ｒを通ってアームシリンダ８に流入する作動油の流量を制御するスプール弁である。制御弁１７７Ｄは、メインポンプ１４Ｌからパラレル管路４２Ｌを通ってアームシリンダ８に流入する作動油の流量を制御するスプール弁である。制御弁１７７Ｅは、メインポンプ１４Ｒからパラレル管路４２Ｒを通ってバケットシリンダ９に流入する作動油の流量を制御するスプール弁である。制御弁１７７Ｃ〜１７７Ｅは、最小開口面積（開度０％）の第１弁位置と最大開口面積（開度１００％）の第２弁位置とを有する。制御弁１７７Ｃ〜１７７Ｅは、第１弁位置と第２弁位置との間で無段階に移動可能である。

比例弁３１Ｃ〜３１Ｅは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じてパイロットポンプ１５から制御弁１７７Ｃ〜１７７Ｅのパイロットポートに導入される制御圧を調整する。比例弁３１Ｃ〜３１Ｅは、図２の比例弁３１に対応する。

比例弁３１Ｃは、制御弁１７７Ｃを第１弁位置と第２弁位置の間の任意の位置で停止できるように制御圧を調整可能である。比例弁３１Ｄは、制御弁１７７Ｄを第１弁位置と第２弁位置の間の任意の位置で停止できるように制御圧を調整可能である。比例弁３１Ｅは、制御弁１７７Ｅを第１弁位置と第２弁位置の間の任意の位置で停止できるように制御圧を調整可能である。

ブーム上げ支援機能を実行する場合、ブーム上げ支援部３０１は、比例弁３１Ｅに制御指令を出力して制御弁１７７Ｅの開口面積を低減させる。バケットシリンダ９に流入する作動油の流量を絞るためである。同様に、ブーム上げ支援部３０１は、比例弁３１Ｃ及び３１Ｄに制御指令を出力して制御弁１７７Ｃ及び１７７Ｄのそれぞれの開口面積を低減させる。アームシリンダ８に流入する作動油の流量を絞るためである。結果として、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油の圧力、すなわち、ブームシリンダ７に流入可能な作動油の圧力が増大する。その結果、ショベルは、ブーム上げ操作が実際に行われたときにブームシリンダ７のボトム側油室に作動油を速やかに流入させることができるようになる。

この構成により、ブーム上げ支援部３０１は、図３の油圧システムを用いてブーム上げ支援機能を実行する場合と同様に、図１０の油圧システムを用いてブーム上げ支援機能を実行できる。

次に、図１１を参照し、図１のショベルに搭載される油圧システムの更に別の構成例について説明する。図１１は、図１のショベルに搭載される油圧システムの更に別の構成例を示す概略図である。図１１の油圧システムは、比例弁３１Ａ、３１Ｂの代わりに比例弁３１Ｌ１、３１Ｌ２、３１Ｒ１、３１Ｒ２を有する点、及び、制御弁１７７Ａ、１７７Ｂが省略されている点で、図３の油圧システムと相違するが、その他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳説する。

比例弁３１Ｌ１は、コントローラ３０が出力する制御指令に応じ、アーム操作レバー２６Ａから制御弁１７６Ａの右側パイロットポートに導入されるパイロット圧と、アーム操作レバー２６Ａから制御弁１７６Ｂの左側パイロットポートに導入されるパイロット圧とを調整する。具体的には、比例弁３１Ｌ１は、アーム閉じ操作が行われたときにアーム操作レバー２６Ａが生成するパイロット圧を調整可能である。

比例弁３１Ｒ１は、コントローラ３０が出力する制御指令に応じ、アーム操作レバー２６Ａから制御弁１７６Ａの左側パイロットポートに導入されるパイロット圧と、アーム操作レバー２６Ａから制御弁１７６Ｂの右側パイロットポートに導入されるパイロット圧とを調整する。具体的には、比例弁３１Ｒ１は、アーム開き操作が行われたときにアーム操作レバー２６Ａが生成するパイロット圧を調整可能である。

比例弁３１Ｌ２は、コントローラ３０が出力する制御指令に応じ、バケット操作レバー２６Ｂから制御弁１７４の左側パイロットポートに導入されるパイロット圧を調整する。具体的には、比例弁３１Ｌ２は、バケット閉じ操作が行われたときにバケット操作レバー２６Ｂが生成するパイロット圧を調整可能である。

比例弁３１Ｒ２は、コントローラ３０が出力する制御指令に応じ、バケット操作レバー２６Ｂから制御弁１７４の右側パイロットポートに導入されるパイロット圧を調整する。具体的には、比例弁３１Ｒ２は、バケット開き操作が行われたときにバケット操作レバー２６Ｂが生成するパイロット圧を調整可能である。

ブーム上げ支援機能を実行する場合、ブーム上げ支援部３０１は、比例弁３１Ｌ１に制御指令を出力し、アーム閉じ操作が行われたときにアーム操作レバー２６Ａが生成するパイロット圧を低減させる。例えば、パイロット圧を３０％だけ低減させる。これは、操作者がアーム操作レバー２６Ａのレバー操作量を３０％だけ低減させた場合、すなわち、アーム操作レバー２６Ａを中立位置に向けて戻した場合と同じ状況をもたらすことができる。従って、ブーム上げ支援部３０１は、アーム操作レバー２６Ａを中立位置に戻す操作を操作者に強いることなく、アーム閉じ操作が行われているときにアームシリンダ８のボトム側油室に流入する作動油の流量を絞ることができる。

また、ブーム上げ支援部３０１は、比例弁３１Ｒ１に制御指令を出力し、アーム開き操作が行われたときにアーム操作レバー２６Ａが生成するパイロット圧を低減させる。従って、ブーム上げ支援部３０１は、アーム操作レバー２６Ａを中立位置に戻す操作を操作者に強いることなく、アーム開き操作が行われているときにアームシリンダ８のロッド側油室に流入する作動油の流量を絞ることができる。

また、ブーム上げ支援部３０１は、比例弁３１Ｌ２に制御指令を出力し、バケット閉じ操作が行われたときにバケット操作レバー２６Ｂが生成するパイロット圧を低減させる。従って、ブーム上げ支援部３０１は、バケット操作レバー２６Ｂを中立位置に戻す操作を操作者に強いることなく、バケット閉じ操作が行われているときにバケットシリンダ９のボトム側油室に流入する作動油の流量を絞ることができる。

また、ブーム上げ支援部３０１は、比例弁３１Ｒ２に制御指令を出力し、バケット開き操作が行われたときにバケット操作レバー２６Ｂが生成するパイロット圧を低減させる。従って、ブーム上げ支援部３０１は、バケット操作レバー２６Ｂを中立位置に戻す操作を操作者に強いることなく、バケット開き操作が行われているときにバケットシリンダ９のロッド側油室に流入する作動油の流量を絞ることができる。

結果として、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油の圧力、すなわち、ブームシリンダ７に流入可能な作動油の圧力が増大する。その結果、ショベルは、ブーム上げ操作が実際に行われたときにブームシリンダ７のボトム側油室に作動油を速やかに流入させることができるようになる。

この構成により、ブーム上げ支援部３０１は、図３の油圧システムを用いてブーム上げ支援機能を実行する場合と同様に、図１１の油圧システムを用いてブーム上げ支援機能を実行できる。

上述のように、本願の実施形態に係るショベルにおいて、コントローラ３０は、ブーム上げ操作が行われる前に、アタッチメントに関する情報に応じてブームシリンダ７に流入可能な作動油の圧力を増大させる。そのため、掘削の際のブーム上げ動作をより円滑にすることができる。

コントローラ３０は、望ましくは、ブーム上げ操作が行われる前に、情報取得装置が取得するアタッチメントに関する情報に基づいて決定したタイミングで、ブームシリンダ７に流入可能な作動油の圧力を増大させる。そのタイミングは、例えば、実際にブーム上げ操作が行われたときにはバケットが土砂で満たされることになるタイミングである。そのため、より適切な時期に、ブームシリンダ７に流入可能な作動油の圧力を増大させることができる。

コントローラ３０は、望ましくは、ブーム上げ操作が行われる前に、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９のそれぞれに流出入する作動油の流量を絞る。そのため、簡易且つ確実に、ブームシリンダ７に流入可能な作動油の圧力を増大させることができる。

コントローラ３０は、望ましくは、ブームシリンダ７に流入可能な作動油の圧力を増大させた後に所定時間が経過してもブーム上げ操作が行われなかった場合には、増大させた圧力を低減させる。そのため、ブーム上げ操作が行われないにもかかわらず、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９のそれぞれに流出入する作動油の流量が制限された状態が長期に亘って継続されてしまうのを防止できる。

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

本願は、２０１７年３月１０日に出願した日本国特許出願２０１７−０４６７６９号に基づく優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。

１・・・下部走行体 １Ａ・・・左側走行用油圧モータ １Ｂ・・・右側走行用油圧モータ ２・・・旋回機構 ２Ａ・・・旋回用油圧モータ ３・・・上部旋回体 ４・・・ブーム ５・・・アーム ６・・・バケット ７・・・ブームシリンダ ８・・・アームシリンダ ９・・・バケットシリンダ １０・・・キャビン １１・・・エンジン １３、１３Ｌ、１３Ｒ・・・レギュレータ １４、１４Ｌ、１４Ｒ・・・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 １８Ｌ、１８Ｒ・・・ネガティブコントロール絞り １９Ｌ、１９Ｒ・・・ネガコン圧センサ ２６・・・操作装置 ２６Ａ・・・アーム操作レバー ２６Ｂ・・・バケット操作レバー ２８、２８Ｌ、２８Ｒ・・・吐出圧センサ ２９、２９Ａ、２９Ｂ・・・操作圧センサ ３０・・・コントローラ ３１、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ、３１Ｅ、３１Ｌ１、３１Ｌ２、３１Ｒ１、３１Ｒ２・・・比例弁 １７１〜１７７、１７５Ａ、１７５Ｂ、１７６Ａ、１７６Ｂ、１７７Ａ〜１７７Ｅ・・・制御弁 ３００・・・作業内容判定部 ３０１・・・ブーム上げ支援部 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・・・旋回角速度センサ Ｓ６・・・カメラ Ｓ７Ｂ・・・ブームボトム圧センサ Ｓ７Ｒ・・・ブームロッド圧センサ Ｓ８Ｂ・・・アームボトム圧センサ Ｓ８Ｒ・・・アームロッド圧センサ Ｓ９Ｂ・・・バケットボトム圧センサ Ｓ９Ｒ・・・バケットロッド圧センサ

Claims (7)

1. 下部走行体と、
   前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
   前記上部旋回体に搭載される運転室と、
   前記上部旋回体に取り付けられるブームを含むアタッチメントと、
   前記ブームを駆動するブームシリンダと、
   前記ブームシリンダに流入可能な作動油を制御する制御装置と、
   前記アタッチメントに関する情報を取得する情報取得装置と、を有し、
   前記制御装置は、ブーム上げ操作が行われたときには前記ブームシリンダに流入可能な作動油の圧力が増大している状態となるように、ブーム上げ操作が行われる前からブーム上げ操作開始までにわたって、前記アタッチメントに関する情報に応じて前記ブームシリンダに流入可能な作動油の圧力を増大させる、
   ショベル。
2. 前記制御装置は、ブーム上げ操作が行われる前に、前記アタッチメントに関する情報に基づいて決定したタイミングで前記ブームシリンダに流入可能な作動油の圧力を増大させ、
   前記タイミングは、実際にブーム上げ操作が行われたときにはバケットが土砂で満たされることになるタイミングである、
   請求項１に記載のショベル。
3. 前記情報取得装置は、バケットの内部を撮像可能なカメラ、前記アタッチメントに取り付けられた角度センサ、及び、前記アタッチメントを駆動する油圧シリンダにおける作動油の圧力を検出するシリンダ圧センサのうちの少なくとも１つを含む、
   請求項１に記載のショベル。
4. 前記制御装置は、ブーム上げ操作が行われる前に、アームシリンダ及びバケットシリンダのそれぞれに流出入する作動油の流量を絞る、
   請求項１に記載のショベル。
5. 前記制御装置は、前記ブームシリンダに流入可能な作動油の圧力を増大させた後に所定時間が経過してもブーム上げ操作が行われなかった場合、増大させた圧力を低減させる、
   請求項１に記載のショベル。
6. アームシリンダに関する操作と旋回用油圧モータに関する操作とが行われる場合、前記旋回用油圧モータに流入可能な作動油の圧力を増大させる、
   請求項１に記載のショベル。
7. 前記ブーム上げ操作と旋回用油圧モータに関する操作とが行われる場合、前記ブームシリンダに流入可能な作動油の圧力を増大させる、
   請求項１に記載のショベル。

Images