JPH1018355A - 油圧ショベルの作業種別判別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】作業者の好みや作業環境等に応じた操作レバー
の操作形態のばらつきによらずに、高精度で種々の作業
種別を判別することができる油圧ショベルの作業種別判
別装置を提供する。 【解決手段】各操作レバーの操作量を検出する操作量セ
ンサ２５〜３０の検出データに基づき、油圧ショベルの
動作状態を示す複数種の特徴量を把握部４３〜５０によ
り把握する。把握した各特徴量から、ファジー推論用の
メンバーシップ関数に基づき、判別しようとする複数の
作業種別のそれぞれに対する各特徴量の適合度を適合度
算出部５２により求める。求めた適合度に基づき、各特
徴量が最も適合する作業種別を油圧ショベルが現在行っ
ている作業種別として判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は油圧ショベルの作業
種別を判別する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベルは、その作業用アクチュエ
ータとして、ブーム、アーム、バケットをそれぞれ駆動
するための油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）や、旋
回、走行を行うための油圧アクチュエータ（油圧モー
タ）を備えている。そして、作業に際しては、各アクチ
ュエータに対応した操作レバーの操作を行うことで、そ
れに応じて各アクチュエータに油圧ポンプから圧油を供
給して各油圧アクチュエータを作動させ、各種作業を行
うようにしている。

【０００３】該油圧ショベルにより行う作業には、ばら
まき作業、土羽打ち作業、法面仕上げ作業、クレーン作
業、掘削作業、積み込み作業、旋回地ならし作業等の種
々様々な作業種別があり、また、掘削作業には、押しつ
け掘削作業や単純掘削作業、溝掘削作業、水平掘削作業
等の作業種別がある。

【０００４】ところで、これらの各種作業では、必要と
される油圧ショベルの動作や負荷状態等が異なる場合が
多いため、それらの作業種別に応じた的確な動作形態で
油圧ポンプやこれを駆動するエンジンを動作させること
が好ましい。

【０００５】例えば、掘削作業は、一般に、他の作業に
較べて負荷が大きいため、エンジンの駆動力を十分に油
圧ポンプを介して各アクチュエータに伝えることができ
るようにエンジンや油圧ポンプ等を制御することが好ま
しい。また、逆に、クレーン作業や積み込み作業等で
は、負荷が小さいため、エンジンの駆動力をさほど大き
く引き出す必要はなく、エンジンの燃料消費をなるべく
低減するようにエンジンや油圧ポンプ等を制御すること
が好ましい。

【０００６】このため、従来の油圧ショベルでは、作業
者が運転室等に設けた運転モードスイッチを操作するこ
とで、例えば油圧ポンプによるエンジンの駆動力（出
力）の吸収割合（所謂、油圧ポンプ吸収馬力）を複数種
に設定可能とし、これにより、作業種別に適合した油圧
ショベルの運転を行うことができるようにしたものが知
られている。

【０００７】しかしながら、このような従来の油圧ショ
ベルでは、作業者が意図する作業種別に適合した油圧シ
ョベルの運転を行うためには、作業者自らがその作業種
別を他の作業種別と区別して所定のスイッチ操作を行わ
なければならないため、そのスイッチ操作を忘れたりし
て、該スイッチ操作が行われない場合も多く、このよう
な場合には、作業種別に適した油圧ショベルの運転を行
うことができないと共に、該油圧ショベルの能力を十分
に引き出すことができないという不都合があった。ま
た、ある作業において、作業者がスイッチ操作を行って
も、別種の作業を行う際に、該スイッチ操作を解除する
ことを忘れる場合も多く、このような場合には、作業者
が所望する油圧ショベルの運転を行うことができないこ
とがあるという不都合があった。

【０００８】そこで、本願発明者等は、このような不都
合を解消するために、各操作レバーの操作量を検出し
て、その検出した操作量に基づき、油圧ショベルにより
行っている作業種別を自動的に判別し、その判別した作
業種別に適合させてエンジンや油圧ポンプ等の動作を制
御するものを先に提案している（特願平８−２８２６６
号参照）。

【０００９】この装置にあっては、各操作レバーの検出
した操作量に基づき、各操作レバーの操作量の大きさの
一定時間内における平均値や、ブーム用あるいはバケッ
ト用の操作レバーの操作量が一定時間内で増減する度合
い等を油圧ショベルの動作状態を示す特徴量として把握
し、それらの特徴量とあらかじめ定めた所定値とを比較
してその大小関係を求めることで、該大小関係に基づ
き、作業種別を自動判別する。そして、判別した作業種
別に対応させてエンジンや油圧ポンプ等の動作を制御す
る。

【００１０】このように作業種別を自動判別すること
で、作業者による運転モードスイッチ等のスイッチ操作
を必要とすることなく、各種作業種別に適した油圧ショ
ベルの運転を行うことができる。

【００１１】しかしながら、上記のような作業種別の判
別手法では、次のような不都合を生じる虞れがあること
が本願発明等のさらなる検討により判明した。

【００１２】すなわち、同じ作業種別であっても、作業
者の好みや、作業環境等によって、各操作レバーの操作
形態にはある程度のばらつきがあり、従って、各操作レ
バーの操作量の大きさの一定時間内における平均値等の
前記特徴量も、ある程度のばらつきを生じる。このた
め、それらの特徴量を前述のように単に所定値と比較す
るだけでは、作業者の好みや作業環境等によっては、同
一の作業種別であっても、該特徴量と所定値との大小関
係が異なるものとなる場合が生じる虞れがあり、このよ
うな場合には、作業種別が誤って判別されてしまう。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる背景に
鑑み、作業者の好みや作業環境等に応じた操作レバーの
操作形態のばらつきによらずに、高精度で種々の作業種
別を判別することができる油圧ショベルの作業種別判別
装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の油圧ショベルの
作業種別判別装置はかかる目的を達成するために、ブー
ム用アクチュエータ、アーム用アクチュエータ、バケッ
ト用アクチュエータ及び旋回用アクチュエータを含む複
数の作業用アクチュエータをそれぞれ各作業用アクチュ
エータに対応する操作レバーの操作に応じて作動させて
所要の作業を行う油圧ショベルにおいて、該油圧ショベ
ルによる作業時の作業種別を判別する装置であって、前
記各作業用アクチュエータに対応する各操作レバーのう
ち、少なくとも一つの操作レバーの操作量を検出する操
作量検出手段と、該操作量検出手段により検出された操
作量に基づき、作業種別を判別するための前記油圧ショ
ベルの動作状態を示す少なくとも一つの特徴量を求める
特徴量算出手段と、該特徴量算出手段により求められた
各特徴量から、判別すべき作業種別毎に各特徴量に対応
させてあらかじめ定められたファジー推論用の複数のメ
ンバーシップ関数に基づき各特徴量の各作業種別に対す
る適合度を求める適合度算出手段とを具備し、該適合度
算出手段により求められた適合度に基づき、前記各特徴
量が最も適合する作業種別を前記油圧ショベルにより行
っている作業種別として判別することを特徴とする。

【００１５】かかる本発明によれば、油圧ショベルによ
り作業を行っている際に、前記特徴量算出手段によっ
て、前記操作量検出手段により検出される操作レバーの
操作量に基づき、作業種別を判別するための油圧ショベ
ルの動作状態を示す特徴量が求められる。そして、前記
適合度算出手段によって、求められた各特徴量につい
て、その各特徴量の各作業種別に対する適合度が前記フ
ァジー推論用のメンバーシップ関数に基づき求められ
る。このとき、このようにして求められる各特徴量の各
作業種別に対する適合度は、実際に行っている作業種別
に対して最も高くなり、その他の作業種別に対してはそ
れ以下となる。また、該適合度は、ファジー推論用のメ
ンバーシップ関数を用いて求めることで、作業者の好み
や作業環境等に応じた操作レバーの操作形態のばらつき
加味したかたちで、各特徴量の各作業種別に対する適合
性を示すものとなる。従って、該適合度算出手段により
求められた適合度に基づいて、各特徴量が最も適合する
作業種別を油圧ショベルにより行っている作業種別とし
て判別することで、作業者の好みや作業環境等に応じた
操作レバーの操作形態のばらつきによらずに、高精度で
種々の作業種別を判別することができる。

【００１６】尚、本発明では 前記判別すべき作業種別
は、単純掘削作業、法面仕上げ作業、溝掘削作業、水平
掘削作業、旋回地ならし作業、土羽打ち作業、ばらまき
作業、押し付け掘削作業、クレーン作業及び積み込み作
業のうちの少なくともいずれか一つの作業種別を含む。

【００１７】かかる本発明において、より具体的には、
前記特徴量算出手段は、ブーム用の操作レバーの操作量
が所定時間内で増減変動を生じる割合を示すブーム操作
複雑さ表示量と、バケット用の操作レバーの操作量が所
定時間内で増減変動を生じる割合を示すバケット操作複
雑さ表示量と、旋回用の操作レバーの操作量の大きさが
所定時間内で所定値以上となる時間を示す高速旋回時間
と、所定時間内においてブーム用の操作レバーの操作量
がブームの上昇側で所定値以上となり且つアーム用及び
バケット用の各操作レバーの操作量がアーム及びバケッ
トの引き込み側でそれぞれ所定値以上となる時間を示す
ブーム逆操作時間と、所定時間内においてブーム用操作
レバーの操作量の大きさが所定値以上で且つアーム用及
びバケット用の各操作レバーの操作量の大きさがそれぞ
れ所定値以下となる時間を示すバケット・アーム停止時
間と、所定時間内におけるブーム用、アーム用及びバケ
ット用の各操作レバーの操作量の大きさのそれぞれの平
均値を示すブーム操作量平均値、アーム操作量平均値及
びバケット操作量平均値とのうち、少なくともいずれか
一つを前記特徴量として求め、前記操作量検出手段は、
当該少なくとも一つの特徴量に対応する前記操作レバー
の操作量を検出する。

【００１８】すなわち、ブーム用アクチュエータやアー
ム用アクチュエータ、バケット用アクチュエータ、旋回
用アクチュエータにそれぞれ対応する操作レバーの操作
形態は行っている作業に対応した油圧ショベルの動作状
態を規定するもので、その操作形態のうち、特に前記ブ
ーム操作複雑さ表示量や、バケット操作複雑さ表示量、
高速旋回時間、ブーム逆操作時間、バケット・アーム停
止時間、ブーム操作量平均値、アーム操作量平均値、バ
ケット操作量平均値、あるいはそれらを組み合わせたも
のは、行っている作業種別に固有のものとなる傾向があ
り、従って、それらの各特徴量の各作業種別との適合性
を規定する前記メンバーシップ関数も、各特徴量と各作
業種別との組に固有のものとなる傾向がある。

【００１９】従って、これらのブーム操作複雑さ表示量
等の特徴量を、その特徴量に対応する操作レバーの操作
量から求め、さらにその求めた各特徴量の各作業種別に
対する適合度を前記メンバーシップ関数に基づき求め、
それらの各作業種別のうち、各特徴量が最も適合する作
業種別を油圧ショベルにより行っている作業種別として
判別することで、掘削作業やばらまき作業等、各種の作
業種別を精度よく判別することができる。

【００２０】ところで、本発明にあっては、特に判別し
ようとする作業種別が多数あると、作業中に求められる
前述の各特徴量について、それらの多数の作業種別毎に
前記適合度を求めることとなるため、前記適合度算出手
段の演算負荷が大きなものとなる。

【００２１】一方、油圧ショベルにより行う作業種別の
うち、例えばばらまき作業にあっては、一般にバケット
用の操作レバーが短い時間間隔で頻繁に増減され、しか
もこのようなバケット用の操作レバーの操作形態の傾向
は、作業者の好みや作業環境等の影響を受け難いと共
に、他の作業種別に較べて極めて顕著に現れる。

【００２２】また、例えば土羽打ち作業にあっては、一
般にブーム用の操作レバーの操作量が短い時間間隔で頻
繁に増減されると共に、ブーム用の操作レバーの操作量
に比してアームやバケット用の操作レバーの操作量が小
さなものとなる時間が比較的長く、また、旋回用の操作
レバーによる高速旋回が行われることは少ない。そし
て、このような各操作レバーの操作形態の傾向も、作業
者の好みや作業環境等の影響を受け難いと共に、他の作
業種別に較べて極めて顕著に現れる。

【００２３】そこで、本発明では、さらに、前記特徴量
算出手段が求める特徴量は、前記バケット操作複雑さ表
示量を含み、該バケット操作複雑さ表示量が所定値以上
であるときには、前記適合度算出手段により求められる
適合度によらずに、前記油圧ショベルにより行っている
作業種別をばらまき作業であると判別する。

【００２４】また、前記特徴量算出手段が求める特徴量
は、前記ブーム操作複雑さ表示量と前記バケット・アー
ム停止時間と前記高速旋回時間とを含み、該ブーム操作
複雑さ表示量が所定値以上で且つ該バケット・アーム停
止時間が所定値以上で且つ該高速旋回時間が所定値以下
であるときには、前記適合度算出手段により求められる
適合度によらずに、前記油圧ショベルにより行っている
作業種別を土羽打ち作業であると判別する。

【００２５】このように、前記バケット操作複雑さ表示
量や、ブーム操作複雑さ表示量、バケット・アーム停止
時間、高速旋回時間を所定値と比較して、その大小関係
が上記の条件を満たす場合に、行っている作業種別をば
らまき作業や土羽打ち作業と判別することで、これらの
作業種別の判別に際しては、前記各特徴量の個々の作業
種別に対する適合度を求める必要がなくなり、また、該
適合度を求めずともばらまき作業や土羽打ち作業を精度
よく判別することができる。

【００２６】従って、前記適合度算出手段の演算負荷を
適宜、軽減しつつ各種の作業種別を精度よく判別するこ
とができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１乃至図
１４を参照して説明する。

【００２８】図１を参照して、本実施形態の油圧ショベ
ルは、エンジン１と、これを駆動源とする二つの油圧ポ
ンプ２，３と、作業用アクチュエータであるブーム用ア
クチュエータ４（油圧シリンダ）、アーム用アクチュエ
ータ５（油圧シリンダ）、バケット用アクチュエータ６
（油圧シリンダ）、旋回用アクチュエータ７（油圧モー
タ）、右側走行用アクチュエータ８（油圧モータ）及び
左側走行用油圧アクチュエータ９（油圧モータ）とを具
備し、また、これらの機器の作動形態（動作特性）を制
御するためのコントローラ１０を備えている。

【００２９】油圧ポンプ２は、前記作業用アクチュエー
タのうち、ブーム用アクチュエータ４、バケット用アク
チュエータ６及び右側走行用アクチュエータ８に圧油を
供給してこれらを作動させるためのものであり、これら
の各アクチュエータ４，６，８にそれぞれ方向切換弁で
あるブーム用コントロールバルブ１１、バケット用コン
トロールバルブ１２及び右側走行用コントロールバルブ
１３を介して接続されている。

【００３０】同様に、油圧ポンプ３は、アーム用アクチ
ュエータ５、旋回用アクチュエータ７及び左側走行用ア
クチュエータ９に圧油を供給してこれらを作動させるた
めのものであり、これらの各アクチュエータ５，７，９
にそれぞれアーム用コントロールバルブ１４、旋回用コ
ントロールバルブ１５及び左側走行用コントロールバル
ブ１６を介して接続されている。

【００３１】上記各コントロールバルブ１１〜１６は、
それぞれブーム用操作レバー１７，バケット用操作レバ
ー１８、右側走行用操作レバー１９、アーム用操作レバ
ー２０、旋回用操作レバー２１及び左側走行用操作レバ
ー２２を備えた操作装置１７ａ〜２２ａの図示しないパ
イロットバルブから各操作レバー１７〜２２の操作量及
び操作方向に応じたパイロット圧が付与されて、切換作
動等が行われるようになっている。

【００３２】尚、図では、便宜上、各操作レバー１７〜
２２はそれぞれ別個に備えられているように記載した
が、実際には、ブーム用操作レバー１７とバケット用操
作レバー１８とは、一つの操作レバーにより構成され、
該操作レバーの前後方向での操作と左右方向での操作と
で各別のアクチュエータ４，６の作動が行われるように
なっており、同様に、アーム用操作レバー２０と旋回用
操作レバー２１とは一つの操作レバーにより構成されて
いる。

【００３３】また、油圧ポンプ２，３は、可変容量型の
ものであり、その吐出流量を規定する傾転角がそれぞれ
第１比例電磁弁２３及び第２比例電磁弁２４により生成
される二次圧によって、図示しないレギュレータを介し
て調整可能とされている。各比例電磁弁２３，２４は、
その通電量に応じた二次圧を生成するものであり、各比
例電磁弁２３，２４を通電制御することで、各油圧ポン
プ２，３の吐出流量を制御可能としている。この比例電
磁弁２３，２４の通電制御がコントローラ１０により後
述するように行われる。

【００３４】一方、本実施形態の油圧ショベルは、前記
各操作レバー１７〜２１の操作量（操作方向を含む）を
それぞれ検出する操作量検出手段であるブーム操作量セ
ンサ２５、バケット操作量センサ２６、右走行操作量セ
ンサ２７、アーム操作量センサ２８、旋回操作量センサ
２９及び左走行操作量センサ３０を備え、これらの各操
作量センサ２５〜３０は、各操作レバー１７〜２１の操
作量に応じた信号をコントローラ１０に出力する。さら
に、油圧ポンプ２，３の吐出圧（負荷圧）をそれぞれ検
出する圧力センサ３１，３２や、エンジン１の回転数を
検出する回転数センサ３３が設けられ、これらの圧力セ
ンサ３１，３２及び回転数センサ３３は、それぞれ油圧
ポンプ２，３の吐出圧及びエンジン１の回転数に応じた
信号をコントローラ１０に出力する。

【００３５】この場合、前記各操作量センサ２５〜３０
は、圧力センサにより構成されたものであり、各操作レ
バー１７〜２１を備えた前記操作装置１７ａ〜２２ａが
各操作レバー１７〜２１の操作量に応じて生成するパイ
ロット圧を該操作量を示すものとして検出する。

【００３６】尚、図１において、本実施形態では、ブー
ム用アクチュエータ４には、油圧ポンプ３側の管路に設
けられたブーム用合流弁３４を介して適宜、油圧ポンプ
３の吐出圧油が油圧ポンプ２の吐出圧油に合流して供給
されるようになっており、同様に、アーム用アクチュエ
ータ５には、油圧ポンプ２側の管路に設けられたアーム
用合流弁３５を介して適宜、油圧ポンプ２の吐出圧油が
油圧ポンプ２の吐出圧油に合流して供給されるようにな
っている。

【００３７】また、油圧ポンプ２の吐出圧油は、ブーム
用アクチュエータ４、バケット用アクチュエータ６及び
右側走行用アクチュエータ８の非作動状態では、カット
弁３６を介して図示しない作動油タンクにそのまま還流
するようになっており、該カット弁３６は、上記アクチ
ュエータ４，６，８のいずれかの作動時に上記の還流を
遮断するようにしている。そして、これと同様のカット
弁３７が油圧ポンプ３側にも設けられている。

【００３８】また、図１で３８は油圧ショベルの直進走
行時に右側走行用アクチュエータ８及び左側走行用アク
チュエータ９に各油圧ポンプ２，３から同じ流量の圧油
が供給されるように調整するための弁である。

【００３９】次に、図２を参照して、コントローラ１０
はマイクロコンピュータを用いて構成されたものであ
り、その機能的構成として、前記各操作量センサ２５〜
３０の出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器３９と、
そのＡ／Ｄ変換された各操作レバー１７〜２１の操作量
を示すデータを保持するデータ保持部４０と、保持され
たデータに基づき油圧ショベルにより行われている作業
種別を判別する作業種別判別部４１と、判別された作業
種別に応じて油圧ポンプ２，３やエンジン１の作動形態
を設定して、それに従って各油圧ポンプ２，３やエンジ
ン１の作動を制御する作動形態制御部４２とを備えてい
る。

【００４０】データ保持部４０は、Ａ／Ｄ変換器３９を
介して各操作量センサ２５〜３０から得られる各操作レ
バー１７〜２１の操作量を示すデータを連続した所定時
間分（例えば２０秒）保持し、それを例えば５秒毎に更
新していく。

【００４１】作業種別判別部４１は、本発明の要部をな
すもので、作業種別を判別するために、後述する複数種
（本実施形態では８種類）の特徴量をデータ保持部４０
に保持された各操作レバー１７〜２１の所定時間分の操
作量データからそれぞれ把握するブーム操作複雑さ把握
部４３、バケット操作複雑さ把握部４４、高速旋回時間
把握部４５、ブーム逆操作時間把握部４６、バケットア
ーム停止時間把握部４７、ブーム操作平均値把握部４
８、アーム操作平均値把握部４９及びバケット操作平均
値把握部５０とを特徴量算出手段として具備する。さら
に前記作業種別判別部４１は、上記の各把握部４３〜５
０の他に、ファジー推論用の複数のメンバーシップ関数
をあらかじめ記憶保持したメモリ５１と、このメモリ５
１に記憶保持されたメンバーシップ関数を用いて、作業
時に上記各把握部４３〜５０により把握された各特徴量
の各作業種別への適合度を求める適合度算出部５２（適
合度算出手段）と、上記各把握部４３〜５０に把握され
る各特徴量のうち、特定の複数の特徴量をそれぞれあら
かじめ定められた所定値と比較する比較部５３とを具備
する。

【００４２】尚、本実施形態ではこの作業種別判別部４
１により判別する作業種別は、単純掘削作業、法面仕上
げ作業、溝掘削作業、水平掘削作業、旋回地ならし作
業、土羽打ち作業、ばらまき作業、押し付け掘削作業、
クレーン作業及び積み込み作業の１０種類の作業種別で
あり、これらの各作業種別の作業内容の概要は次の通り
である。

【００４３】単純掘削作業は、車両の前方箇所でバケッ
トを地面に押し当てて、アーム及びブームの動作によっ
てバケットを手前に引き込むことにより地面に穴を掘る
作業である。

【００４４】法面仕上げ作業は、バケット、アーム、ブ
ームの同時動作によって、バケットを斜面に沿わせ、こ
の状態でアームやブームを動作させてバケットにより斜
面を削っていく作業である。

【００４５】溝掘削作業は、車両の前方箇所でバケット
を地面に押し当てて、アーム及びブームの動作によって
バケットを手前に引き込むことにより地面に溝を掘る作
業である。

【００４６】水平掘削作業は車両の前方箇所でバケット
を地面の凸部に押し当てて、アーム及びブームの動作に
よってバケットを手前に引き込むことにより地面の凸部
を削り取る作業である。

【００４７】旋回地ならし作業は、バケットを地面に接
触させ、この状態で旋回動作を行うことで地ならしを行
う作業である。

【００４８】土羽打ち作業は、ブームの上下動の繰り返
しによって、バケットを地面にたたきつけて、地面をか
ためていく作業である。

【００４９】ばらまき作業は、バケット、アーム、ブー
ムの同時動作によって、バケットに土をすくい、それを
バケットの動作によってばらまくという作業を高速で繰
り返す作業である。

【００５０】押し付け掘削作業は、車両の側方箇所で車
両の前後方向に溝を掘る場合等に、旋回動作を行いつつ
バケットを地面に押し当てて引き込んで、掘削を行う作
業である。

【００５１】クレーン作業は、バケットの刃先にロープ
等を介して運搬物を吊り下げ、該運搬物の移動を行う作
業である。

【００５２】積み込み作業は、油圧ショベルを輸送する
際に、トレーラ等に油圧ショベルを積み込む作業であ
る。

【００５３】これらの作業種別を判別する作業種別判別
部４１のブーム操作複雑さ把握部４３は、ブーム用操作
レバー１７の前記所定時間分の操作量データから、該所
定時間内において該操作レバー１７の操作量が増減変動
される割合をブーム操作の複雑さを示す複雑さ表示量と
して把握する。同様に、バケット操作複雑さ把握部４４
は、バケット用操作レバー１８の前記所定時間分の操作
量データから、該所定時間内において該操作レバー１８
の操作量が増減変動される割合をブーム操作の複雑さを
示す複雑さ表示量として把握する。

【００５４】さらに詳細には、図３を参照して、本実施
形態では、ブーム操作複雑さ把握部４３は、前記所定時
間分（２０秒）のブーム用操作レバー１７の操作量の時
間的変化を示す波形ａ（これはデータ保持部４０に保持
された操作量データの前記所定時間分の時系列データに
相当する）が、あらかじめ定められた複数の所定操作量
Ｓ1 〜Ｓ5 を表す直線ｂ1 〜ｂ5 のそれぞれと交わる交
点Ｐ1 〜Ｐ5 の個数、換言すれば、前記所定時間内にお
いてブーム用操作レバー１７の操作量が各所定操作量Ｓ
1 〜Ｓ5 より小さい操作量又は大きい操作量からそれぞ
れ該所定操作量Ｓ1 〜Ｓ5 より大きい操作量又は小さい
操作量に変化する回数（各所定操作量Ｓ1 〜Ｓ5 の上下
に変化する回数）を各所定操作量Ｓ1 〜Ｓ5 毎に求め
る。そして、各所定操作量Ｓ1 〜Ｓ5 に対応する各交点
Ｐ1 〜Ｐ5 の個数の平均値を前記ブーム操作の複雑さ表
示量として求める。

【００５５】例えば、図３に示したブーム用操作レバー
１７の操作量の波形ａでは、各所定操作量Ｓ1 〜Ｓ5 に
対応する直線ｂ1 〜ｂ5 との交点Ｐ1 〜Ｐ5 の個数は、
それぞれ８個、８個、８個、８個、１６個であり、この
場合には、前記ブーム操作の複雑さ表示量は“９．６”
となる。

【００５６】このような複雑さ表示量の求め方は、バケ
ット操作複雑さ把握部４４についても全く同様である。
但し、前記所定操作量Ｓ1 〜Ｓ5 は、各操作レバー１
７，１８毎に各別に定められている。

【００５７】このようにして求められるブーム操作及び
バケット操作の複雑さ表示量は、それぞれブーム用操作
レバー１７及びバケット用操作レバー１８が前記所定時
間内で頻繁に増減操作される程度を示すものであり、該
複雑さ表示量が大きい程、各操作レバー１７，１８が頻
繁に増減操作されて、複雑なブーム操作及びバケット操
作が行われていることを意味する。

【００５８】また、この場合、複数の所定操作量Ｓ1 〜
Ｓ5 に対応する直線ｂ1 〜ｂ5 との交点Ｐ1 〜Ｐ5 の個
数の平均値をブーム操作やバケット操作の複雑さ表示量
とすることで、同じ作業に際して作業者の好みや作業環
境等によって、各操作レバー１７，１８の操作量の増減
幅がばらつくような場合であっても、各操作レバー１
７，１８が頻繁に増減操作される程度（操作の複雑さ）
を上記複雑さ表示量により適正に把握することができ
る。さらに、図３の右寄りの箇所に示すように、単なる
振動等により、僅かな増減幅で各操作レバー１７，１８
の操作量が増減するような場合に、該操作レバー１７，
１８が頻繁に増減操作されていると誤認してしまうよう
な事態を排除できる。

【００５９】尚、このような複雑さ表示量は、前記各交
点Ｐ1 〜Ｐ5 の個数の最小値を該複雑さ表示量として求
めるようにしてもよい。この場合には、図３の波形ａで
は、該複雑さ表示量は“８”となる。

【００６０】高速旋回時間把握部４５は、旋回用操作レ
バー２１の前記所定時間分の操作量データから、該所定
時間内において該操作レバー２１の操作量の大きさ（絶
対値）があらかじめ定めた所定操作量以上となる時間の
合計を求め、それを高速旋回時間として把握する。この
ように求められる高速旋回時間は、前記所定時間内にお
いて、油圧ショベルの高速旋回動作が行われた合計時間
を意味する。

【００６１】ブーム逆操作時間把握部４６は、ブーム
用、アーム用及びバケット用の各操作レバー１７，２
０，１８の前記所定時間分の操作量データから、該所定
時間内においてブーム用操作レバー１７の操作量がブー
ムの上昇側であらかじめ定めた所定操作量以上となり、
且つ、アーム用操作レバー２０及びバケット用操作レバ
ー１８の各操作量が、アーム及びバケットの引き込み側
でそれぞれあらかじめ定められた所定操作量以上となる
時間の合計を求め、それをブーム逆操作時間として把握
する。このようにして求められるブーム逆操作時間は、
ブームが上昇側に駆動される一方、アーム及びバケット
が引き込み側に駆動される状態の前記所定時間内におけ
る合計時間を意味する。

【００６２】バケットアーム停止時間把握部４７は、ブ
ーム用、アーム用及びバケット用の各操作レバー１７，
２０，１８の前記所定時間分の操作量データから、該所
定時間内においてブーム用操作レバー１７の操作量の大
きさ（絶対値）があらかじめ定めた所定操作量以上で、
且つアーム用操作レバー２０及びバケット用操作レバー
１８の各操作量の大きさが、それぞれあらかじめ定めら
れた所定操作量以下となる時間の合計を求め、それをバ
ケット・アーム停止時間として把握する。このようにし
て求められるバケット・アーム停止時間は、バケット及
びアームをほぼ停止した状態で、ブームのみを駆動する
状態の前記所定時間内における合計時間を意味する。

【００６３】ブーム操作平均値把握部４８、アーム操作
平均値把握部４９及びバケット操作平均値把握部５０
は、それぞれブーム用、アーム用及びバケット用の各操
作レバー１７，２０，１８の前記所定時間分の操作量デ
ータから、該所定時間内における各操作レバー１７，２
０，１８の操作量の大きさ（絶対値）の平均値を求め、
それをそれぞれブーム操作量平均値、アーム操作量平均
値及びバケット操作量平均値として把握する。

【００６４】本実施形態では、これらの各把握部４３〜
５０により把握されるブーム操作の複雑さ表示量、バケ
ット操作の複雑さ表示量、高速旋回時間、ブーム逆操作
時間、バケットアーム停止時間、ブーム操作量平均値、
アーム操作量平均値及びバケット操作量平均値を油圧シ
ョベルの動作状態を示す特徴量としている。

【００６５】メモリ５１に記憶保持されたメンバーシッ
プ関数は、図４乃至図１１に例示するように、前記ブー
ム操作の複雑さ表示量等の８種類の各特徴量の値と、前
述の各作業種別に対する該特徴量の適合度とのあらかじ
め定められた関係を示すものであり、各作業種別毎に、
前述の各特徴量に対応するメンバーシップ関数がメモリ
５１に記憶保持されている。すなわち、該メンバーシッ
プ関数は、各作業種別と各特徴量との組毎に設定されて
いる。この場合、各作業種別と各特徴量との各組に対応
するメンバーシップ関数は、基本的には、各作業種別の
実際の作業時において前述の各特徴量が通常的にとり得
る値の範囲で、その特徴量の値に対応した適合度が最大
値（本実施形態では“１”）となり、該特徴量の値が上
記の範囲からはずれるに従って、徐々に適合度が小さく
なるように設定されている。

【００６６】具体的には、例えば単純掘削作業と旋回地
ならし作業とに関して、前述の８種類の各特徴量に対応
するメンバーシップ関数は図４乃至図１１にそれぞれ実
線及び破線で示すように設定されている。

【００６７】この場合、図４乃至図１１に実線でメンバ
ーシップ関数を示した単純掘削作業にあっては、通常、
ブーム用操作レバー１７及びバケット用操作レバー１８
が、短時間で頻繁に増減操作されることは少ないため、
図４及び図５に示すように前記ブーム操作の複雑さ表示
量及びバケット操作の複雑さ表示量の値が“０”を含め
て比較的低い大きさの範囲で、適合度が最大の“１”と
なるようにメンバーシップ関数が設定されている。

【００６８】また、該単純掘削作業にあっては、通常、
高速旋回を行う動作や、バケット及びアームをほぼ停止
した状態でブームのみを駆動する動作、ブームを上昇側
に駆動しつつバケット及びアームを引き込み側に駆動す
る状態の頻度が少ないため、図６乃至図８に示すように
前記高速旋回時間、バケットアーム停止時間及びブーム
逆操作時間の値が“０”を含めて比較的低い大きさの範
囲で、適合度が最大の“１”となるようにメンバーシッ
プ関数が設定されている。尚、図６乃至図８の横軸の時
間は、所定の単位時間を“１”としたスケールで表して
いる。

【００６９】また、単純掘削作業にあっては、通常、ブ
ーム用操作レバー１７及びバケット用操作レバー１８が
比較的大きな操作量で操作される場合が多く、このた
め、図９及び図１１に示すように前記ブーム操作量平均
値及びバケット操作量平均値の値がある値以上の比較的
高い大きさの範囲で、適合度が最大の“１”となるよう
にメンバーシップ関数が設定されている。そして、アー
ム用操作レバー２０は、中程度の操作量で操作される場
合が多いことから、図１０に示すように前記アーム操作
量平均値の値が中程度の大きさの範囲で、適合度が最大
の“１”となるようにメンバーシップ関数が設定されて
いる。

【００７０】一方、図４乃至図１１に破線でメンバーシ
ップ関数を示した旋回地ならし作業にあっては、通常、
ブーム用操作レバー１７及びバケット用操作レバー１８
が、極度に頻繁に増減操作されることは少ないものの、
その増減操作の機会は前述の単純掘削作業の場合よりも
多く、このため、図４及び図５に示すように前記ブーム
操作の複雑さ表示量及びバケット操作の複雑さ表示量の
値が“０”を含めて比較的低い大きさの範囲で且つ単純
掘削作業の場合よりも広い範囲で、適合度が最大の
“１”となるようにメンバーシップ関数が設定されてい
る。

【００７１】また、旋回地ならし作業にあっては、高速
旋回が行われる状態は、通常、単純掘削作業の場合より
も頻度が高く、このため、図６に示すように前記高速旋
回時間の値が概ね単純掘削作業の場合よりも大きい中程
度の大きさの範囲で、適合度が最大の“１”となるよう
にメンバーシップ関数が設定されている。

【００７２】また、旋回地ならし作業にあっては、単純
掘削作業の場合と逆に、通常、バケット及びアームをほ
ぼ停止した状態でブームのみを駆動する場合が比較的多
く、このため、図７に示すように、前記バケットアーム
停止時間の値が比較的大きい範囲で、適合度が最大の
“１”となるようにメンバーシップ関数が設定されてい
る。

【００７３】また、旋回地ならし作業にあっては、通
常、ブームを上昇側に駆動しつつバケット及びアームを
引き込み側に駆動する状態の頻度はさほど高くないもの
の、その頻度は単純掘削作業の場合よりも高く、このた
め、図８に示すように前記ブーム逆操作時間の値が、
“０”を含めて比較的低い大きさの範囲で、且つ単純掘
削作業の場合よりも広い範囲で、適合度が最大の“１”
となるようにメンバーシップ関数が設定されている。

【００７４】また、旋回地ならし作業にあっては、アー
ム用操作レバー２０及びバケット用操作レバー１８が比
較的小さな操作量で操作される場合が多く、このため、
図１０及び図１１に示すように前記アーム操作量平均値
及びバケット操作量平均値の値が“０”を含めて比較的
低い大きさの範囲で、適合度が最大の“１”となるよう
にメンバーシップ関数が設定されている。そして、ブー
ム用操作レバー１７は、中程度の操作量で操作される場
合が多いことから、図９に示すように前記ブーム操作量
平均値の値が中程度の大きさの範囲で、適合度が最大の
“１”となるようにメンバーシップ関数が設定されてい
る。

【００７５】このような作業種別毎の各特徴量に対する
メンバーシップ関数の設定は、上記単純掘削作業及び旋
回地ならし作業の他の作業種別についても同様であり、
各作業種別の実際の作業時において前述の各特徴量が通
常的にとり得る値の範囲で、その特徴量の値に対応した
適合度が最大値“１”となるように各メンバーシップ関
数が設定されている。そして、各作業種別についての各
特徴量の値が通常的な値の範囲をはずれるに従って、前
記図４乃至図１１に示したように適合度が徐々に低下す
るように各メンバーシップ関数が設定されている。尚、
各作業種別について、特徴量の通常的な値の範囲が、該
特徴量の全範囲にわたるような場合には、その特徴量の
全範囲にわたって適合度が最大の“１”となるようにメ
ンバーシップ関数が設定されている。

【００７６】適合度算出部５２は、作業時に前記各把握
部４３〜５０により実際に把握された各特徴量の値か
ら、前述のように設定されたメンバーシップ関数を用い
て各作業種別毎に、各特徴量の各作業種別に対する適合
度を求める。さらに、適合度算出部５２は、各作業種別
毎に、各特徴量について求めた適合度のうちの最も小さ
な値の適合度を、その作業種別に対する各特徴量の総合
的な適合度（以下、これを総合適合度という）として求
める。

【００７７】具体的には、例えば図４乃至図１１を参照
して、前記各把握部４３〜５０により把握された前述の
８種類の特徴量（ブーム操作の複雑さ表示量、バケット
操作の複雑さ表示量、高速旋回時間、ブーム逆操作時
間、バケットアーム停止時間、ブーム操作量平均値、ア
ーム操作量平均値及びバケット操作量平均値）の値をそ
れぞれ図示のようにch1,ch2,ch3,ch4,ch5,ch6,ch7,ch8
とすると、各特徴量の値ch1 〜ch8 の単純掘削作業に対
する適合度はそれぞれ１、０．６、０．５、０．６、
１、０．８、１、０．４であり、このとき、該単純掘削
作業に対する前記総合適合度は、上記の各特徴量毎の適
合度の値のうちの最小値“０．４”である。同様に、各
特徴量の値ch1 〜ch8 の旋回地ならし作業に対する適合
度はそれぞれ１、１、１、１、１、１、０．９、１であ
り、このとき、該旋回地ならし作業に対する前記総合適
合度は、上記の各特徴量毎の適合度の値のうちの最小値
“０．９”である。

【００７８】このようにして求められる総合適合度は、
その値が大きい程、その総合適合度に対応する作業種別
への各特徴量の適合性が高く、その作業種別の作業が行
われてれている確率が高いことを意味する。従って、上
記の場合には、総合適合度が０．４である単純掘削作業
よりも、総合適合度が０．９である旋回地ならし作業が
行われている可能性が高く、この場合、他の作業種別に
対応する総合適合度が０．９よりも小さければ、全ての
作業種別の中で、旋回地ならし作業が行われている可能
性が最も高いこととなる。

【００７９】比較部５３は、前記各把握部４３〜５０の
うち、ブーム操作複雑さ把握部４３、バケット操作複雑
さ把握部４４、高速旋回時間把握部４５及びバケットア
ーム停止時間把握部４７によりそれぞれ把握される各特
徴量と、その各特徴量毎にあらかじめ定めた所定値との
大小関係を比較する。この比較は、後述のように前記各
作業種別のうち、ばらまき作業と土羽打ち作業とを判別
するために行うものである。

【００８０】以上のような構成を具備した作業種別判別
部４１は、適合度算出部５２により求められる作業種別
毎の前記総合適合度、あるいは比較部５３により得られ
る比較結果に基づき、油圧ショベルにより現在行ってい
る作業種別を後述するように判別する。

【００８１】前記作動形態制御部４２は、作業種別判別
部４１により判別された作業種別に応じて、油圧ポンプ
２，３の以下に説明する複数種の作動形態（動作特性）
を設定する吸収馬力設定部５４、最大供給流量設定部５
５、流量変化度設定部５６及び応答時定数設定部５７
と、設定された作動形態に従って、油圧ポンプ２，３を
それぞれ第１比例電磁弁２３及び第２比例電磁弁２４を
介して制御する油圧ポンプ制御部５８と、作業種別判別
部４１により判別された作業種別に応じてエンジン１の
後述のオートデセル制御を行うオートデセル制御部５９
とを備えている。

【００８２】吸収馬力設定部５４は、エンジン１の出力
を油圧ポンプ２，３により吸収する割合である、所謂油
圧ポンプ吸収馬力を作業種別に応じて設定するものであ
り、例えば図１２に示すように、油圧ポンプ吸収馬力を
作業種別に応じて１００％、８０％、７０％に設定する
ようにしている。ここで、１００％の油圧ポンプ吸収馬
力は、エンジン１の各回転数における出力トルクと油圧
ポンプ２，３の発生トルク（これは油圧ポンプ２，３の
吐出流量と吐出圧との積に一致する）とが一致する状態
を示しており、この状態では、エンジン１の出力が、そ
のまま各アクチュエータ４〜９を駆動するための油圧ポ
ンプ２，３の出力に変換される。また、８０％あるいは
７０％の油圧ポンプ吸収馬力は、エンジン１の各回転数
における油圧ポンプ２，３の発生トルクをエンジン１の
出力トルクの８０％あるいは７０％となる状態を示して
おり、この状態では、エンジン１の出力の８０％あるい
は７０％が、各アクチュエータ４〜９を駆動するための
油圧ポンプ２，３の出力に変換される。

【００８３】尚、このような油圧ポンプ吸収馬力の設定
値に従って油圧ポンプ２，３を作動させるためには、例
えば回転数センサ３３により検出されるエンジン１の回
転数と図１２に示すようなデータテーブルとから油圧ポ
ンプ吸収馬力の設定値に対応した油圧ポンプ２，３の発
生トルクを求め、その求めた発生トルクに、油圧ポンプ
２，３の吐出圧（これは、各アクチュエータ４〜９の負
荷に依存し、前記圧力センサ３１，３２により検出され
る）と吐出流量との積が一致するように油圧ポンプ２，
３の吐出流量を調整することで行われる。

【００８４】最大供給流量設定部５５は、油圧ポンプ
２，３から各アクチュエータ４〜９への圧油の最大供給
流量（油圧ポンプ２，３の上限吐出流量）を作業種別に
応じて設定するものであり、例えば図１３に示すよう
に、油圧ポンプ２，３の許容最大吐出流量に等しい最大
供給流量を１００％として、該最大供給流量を１００
％、８０％、７０％に設定するようにしている。かかる
最大供給流量は、それが大きい程、各操作レバー１７〜
２２の操作による各アクチュエータ４〜９の最大作動速
度が早くなる。

【００８５】流量変化度設定部５６は、図１３に示すよ
うに、各操作レバー１７〜２２の操作量の変化量に対す
る油圧ポンプ２，３から各アクチュエータ４〜９への圧
油の流量の変化量（静的な変化量）の割合（図１３の直
線ｃ，ｄ，ｅの傾き）を流量変化度として、作業種別に
応じて設定するものであり、同図に示すように、該流量
変化度を例えば大、中、小の３種類で設定するようにし
ている。かかる流量変化度は、それが大きい程、各操作
レバー１７〜２２の操作量の増減に対して、各アクチュ
エータ４〜９の作動速度の増減変化が大きくなる。

【００８６】応答時定数設定部５７は、各操作レバー１
７〜２２の操作量の変化速度に対する各アクチュエータ
４〜９の作動速度の変化速度を規定する応答時定数を作
業種別に応じて設定するものであり、該応答時定数を例
えば０ｓ、０．２ｓ、０．３ｓ、０．５ｓに設定するよ
うにしている。この応答時定数は、それが小さい程、各
操作レバー１７〜２２の操作量の変化に対する各アクチ
ュエータ４〜９の作動速度の追従性（応答性）が高くな
るものである。

【００８７】尚、設定された応答時定数に従った作動
は、例えば各操作レバー１７〜２２の操作量が変化され
たときに、それに応じた油圧ポンプ２，３の流量変化を
生ぜしめるための前記比例電磁弁２３，２４への通電タ
イミングを該応答時定数の時間だけ遅延させることで行
われる。

【００８８】油圧ポンプ制御部５８は、前述のように各
設定部５１〜５４で作業種別に応じて設定される油圧ポ
ンプ吸収馬力、最大供給流量、流量変化度及び応答時定
数に従って、各操作レバー１７〜２２の時々刻々の操作
量に応じた流量の圧油が各アクチュエータ４〜９に供給
されるように第１及び第２比例電磁弁２３，２４への通
電量を決定して該比例電磁弁２３，２４に通電し、これ
により、油圧ポンプ２，３の吐出流量を制御する。

【００８９】オートデセル制御部５９は、作業の休止時
に、エンジン１の回転数を低速回転数に下げてエンジン
１の燃料消費を低減するもので、基本的には、各操作量
センサ２５〜３０により検出される各操作レバー１７〜
２２の操作量が全て“０”になったとき（全ての操作レ
バー１７〜２２が中立位置に操作された時）から、その
状態であらかじめ定められた一定時間が経過した時に、
エンジン１の回転数をあらかじめ定められた所定の低速
回転数に制御し、また、その後いずれかの操作レバー１
７〜２２が操作されたときには、エンジン１の回転数を
元の回転数に復帰させる（以下、この制御をオートデセ
ル制御という）。そして、この場合、オートデセル制御
部５６は、作業種別判別部４１により判別される作業種
別によって、オートデセル制御を有効（オートデセル制
御を行う）としたり、オートデセル制御を無効（オート
デセル制御を行わない）とするようにしている。

【００９０】次に、本実施形態の油圧ショベルの作動を
説明する。

【００９１】油圧ショベルによる作業が開始すると、前
記データ保持部４０に各操作量センサ２５〜３０の検出
データが前記所定時間分づつ保持され、それが例えば５
秒毎に更新されていく。そして、作業種別判別部４１
は、前述のようにデータ保持部４０に保持されたデータ
に基づき、各把握部４３〜５０により前記ブーム操作の
複雑さ表示量、バケット操作の複雑さ表示量、高速旋回
時間、ブーム逆操作時間、バケット・アーム停止時間、
ブーム操作量平均値、アーム操作量平均値及びバケット
操作量平均値を求め、これらの特徴量から図１４のフロ
ーチャートに示すように、現在行っている作業種別を判
別する。

【００９２】すなわち、作業種別判別部４１は、まず、
比較部５３によって、把握部４４により把握されたバケ
ット操作の複雑さ表示量をこれに対応してあらかじめ定
められた所定値Th1 と比較し（ＳＴＥＰ１）、その比較
結果がバケット操作の複雑さ表示量≧Th1 であれば、行
っている作業種別がばらまき作業であると判断する（Ｓ
ＴＥＰ２）。

【００９３】このばらまき作業は、前述の通り、バケッ
トに土をすくい、それをバケットの動作によってばらま
くという作業を高速で繰り返す作業であり、このような
作業では、特に、バケット用操作レバー１８の操作量が
比較的大きな増減幅で頻繁に増減変動され、しかもこの
ようなバケット用操作レバー１８の操作形態は、作業者
の好みや作業環境等の影響をあまり受けずに該ばらまき
作業において顕著なものとなる。このため、バケット操
作の複雑さ表示量が他の作業に較べて顕著に大きな値と
なり、従って、所定値Th1 を適切に設定しておくこと
で、ばらまき作業時にはＳＴＥＰ１の条件が成立し、ば
らまき作業を行っていると判断することができる。

【００９４】ＳＴＥＰ１の条件が成立しない場合には、
次に、作業種別判別部４１は、比較部５３によって、把
握部４３，４５，４７によりそれぞれ把握されたブーム
操作の複雑さ表示量と、高速旋回時間と、バケット・ア
ーム停止時間とをそれぞれあらかじめ定められた所定値
Th2,Th3,Th4 と比較し（ＳＴＥＰ３〜５）、それらの比
較結果が、ブーム操作の複雑さ表示量≧Th2 、且つ高速
旋回時間≦Th3 、且つバケット・アーム停止時間≧Th4
であれば、行っている作業種別が土羽打ち作業であると
判断する（ＳＴＥＰ６）。

【００９５】この土羽打ち作業は、前述の通りブームの
上下動の繰り返しによって、バケットを地面にたたきつ
けて、地面をかためていく作業であり、このような作業
では、特に、ブーム用操作レバー１７の操作量が比較的
大きな増減幅で頻繁に増減変動されると共に、高速旋回
動作はほとんど行われず、また、ブームの上下動に際し
てバケット及びアームが停止されている時間が比較的長
い。しかもこのようなブーム用操作レバー１７、アーム
用操作レバー２０及びバケット用操作レバー１８の操作
形態は、作業者の好みや作業環境等の影響をあまり受け
ずに該ばらまき作業において顕著なものとなる。このた
め、ブーム操作の複雑さ表示量が他の作業に較べて大き
な値となると共に、高速旋回時間が比較的短く、また、
バケット・アーム停止時間が比較的長くなる。従って、
所定値Th2,Th3,Th4 を適切に設定しておくことで、土羽
打ち作業時には、ＳＴＥＰ３〜５の条件が成立して、土
羽打ち作業を行っていると判断することができる。

【００９６】ＳＴＥＰ３〜５のいずれかの条件が成立し
ない場合には、次に、作業種別判別部４１は、前記適合
度算出部５２によって、各把握部４３〜５０により把握
された各特徴量について、前記メモリ５１に記憶保持さ
れたメンバーシップ関数に基づき、各作業種別毎の適合
度を求め、さらに、その適合度を総合してなる前記総合
適合度を各作業種別毎に求める（ＳＴＥＰ７）。

【００９７】そして、作業種別判別部４１は、各作業種
別毎の総合適合度のうち、最も値の大きな総合適合度に
対応する作業種別を現在実際に行っている作業種別とし
て判断する（ＳＴＥＰ８）。例えば、前述に例示したよ
うに旋回地ならし作業に対応する総合適合度が“０．
９”で（この場合、旋回地ならし作業に対する各特徴量
毎の適合度は全て“０．９”以上となる）、その他の作
業種別のそれぞれに対応する総合適合度が“０．９”よ
りも小さい（“０”を含む）ならば、現在実際に行って
いる作業種別を旋回地ならし作業と判断する。これによ
り、各特徴量が最も適合する作業種別が、現在実際に行
っている作業種別であると判断されることとなる。

【００９８】尚、ＳＴＥＰ８において、各作業種別毎の
総合適合度のうち、最も値の大きな総合適合度に対応す
る作業種別が複数ある場合、例えば単純掘削作業と水平
掘削作業とについてそれらの総合適合度が共に“１”で
ある場合には、作業種別判別部４１は、作業種別を判別
不能とする。

【００９９】このように前記メンバーシップ関数を用い
て前記各特徴量の各作業種別に対する適合度を求め、そ
れにより作業種別を判別することで、その判別に際して
各作業種別における各操作レバー１７〜２２の操作形
態、あるいはそれに対応した各特徴量の値のばらつきが
加味され、各作業種別を高精度で判別することができ
る。また、上記適合度を用いて作業種別を判別する場
合、１０種類の各作業種別と８種類の各特徴との各組に
ついて適合度を求めることとなるため、それらの適合度
を求めるための演算量が大きなものとなるが、ばらまき
作業あるいは土羽打ち作業を行っている際には、適合度
を求める演算を行うことなく、ブーム操作の複雑さ表示
量等の特定の特徴量を単に所定値と比較することで、そ
れらのばらまき作業あるいは土羽打ち作業を精度よく判
別することができるので、演算負荷を軽減することがで
きる。

【０１００】尚、以上の作業種別の判別は、データ保持
部４０のデータが更新される毎に行われる。

【０１０１】次に、このようにして判別された作業種別
に基づき、作動形態制御部４２の各設定部５４〜５７及
びオートデセル制御部５９は、それぞれ前記油圧ポンプ
吸収馬力、最大供給流量、流量変化度、応答時定数及び
オートデセル制御を次の表１に示すように設定する。そ
して、油圧ポンプ制御部５８は、このように作業種別毎
に設定される油圧ポンプ吸収馬力等の設定値に従って、
油圧ポンプ２，３の吐出流量を比例電磁弁２３，２４を
介して制御し、また、オートデセル制御部５９はオート
デセル制御を有効あるいは無効とする。

【０１０２】

【表１】

【０１０３】このようにすることで、各作業種別に適し
た動作形態で油圧ショベルを運転することができる。

【０１０４】すなわち、表１に示されるように、前記油
圧ポンプ吸収馬力は、他の作業に較べて重負荷作業とな
る掘削作業（単純、溝、水平、押し付け掘削作業）で
は、最大の１００％に設定されるため、エンジン１の出
力を最大限に使用して作業を行うことができ、逆に、他
の作業に較べて軽負荷作業となるクレーン作業及び積み
込み作業では、最小の７０％に設定されるため、燃費の
良いエンジン１の稼働を行うことができる。そして、こ
れら以外の作業では、油圧ポンプ吸収馬力は中間の８０
％に設定されるため、エンジン１の出力を必要な程度で
十分に引出しつつ、エンジン１の燃費も比較的良好なも
のとすることができる。

【０１０５】また、前記最大供給流量は、他の作業に較
べて各アクチュエータ４〜９の大きな作動速度が要求さ
れる掘削作業や旋回地ならし作業では、最大の１００％
に設定されるため、各アクチュエータ４〜９必要な作動
速度を確実に確保することができる。逆に、他の作業に
較べて各アクチュエータ４〜９の要求される作動速度が
低い法面仕上げ作業、クレーン作業、及び積み込み作業
では、最大供給流量が最小の７０％に設定されるため、
各操作レバー１７〜２２を不用意に大きく操作したとき
に必要以上に各アクチュエータ４〜９の作動速度が大き
くなってしまうような事態を回避することができる。そ
して、これら以外の作業では、最大供給流量は中間の８
０％に設定されるため、各作業に必要な程度で十分な各
アクチュエータ４〜９の作動速度を得ることができる。

【０１０６】また、前記流量変化度は、各操作レバー１
７〜２２の操作量の変化量に対する各アクチュエータ４
〜９の作動速度の変化が他の作業に較べて大きなものに
要求されるばらまき作業、土羽打ち作業及び掘削作業で
は、最大の流量変化度に設定されるため、それらの作業
を迅速に行うことができ、逆に、他の作業に較べてブー
ムやアーム、バケット等の微速動作が要求されるクレー
ン作業及び積み込み作業では、最小の流量変化度が設定
されるため、各操作レバー１７〜２２の操作量の僅かな
変化で各アクチュエータ４〜９の作動速度が大きく変化
してしまうようなことがなく、所望の作動速度で作業を
行うことができる。そして、これら以外の作業では、流
量変化度が中程度の流量変化度とされるので、各操作レ
バー１７〜２２の操作量の変化量に対する各アクチュエ
ータ４〜９の作動速度の変化をそれらの作業に適したも
のとすることができる。

【０１０７】また、前記応答時定数は、各操作レバー１
７〜２２の操作速度に対する各アクチュエータ４〜９の
作動速度の迅速な応答性が他の作業に較べて要求される
ばらまき作業及び土羽打ち作業では、最小の０ｓに設定
されるので、各操作レバー１７〜２２の操作量を素早く
増減させれば、ただちにこれに追従して各アクチュエー
タ４〜９の作動速度が変化し、各操作レバー１７〜２２
の操作によって応答性のよく各アクチュエータ４〜９を
作動させて作業を行うことができる。逆に、各アクチュ
エータ４〜９の瞬時的な動きが作業に支障をきたす虞れ
のあるクレーン作業、積み込み作業及び法面仕上げ作業
では、応答時定数は最大の０．５ｓに設定されるので、
各操作レバー１７〜２２を瞬時的に動かしても、これに
追従して各アクチュエータ４〜９が動いてしまうような
ことがなく、安定した作業を行うとができる。そして、
これら以外の作業では、応答時定数は、中程度の０．３
ｓあるいは０．２ｓに設定されるので、操作レバー１７
〜２２に操作に応じた各アクチュエータ４〜９の動作の
応答性と安定性とを必要な程度で十分に確保することが
できる。

【０１０８】また、クレーン作業や積み込み作業では、
作業中に全ての操作レバー１７〜２２がある程度の時
間、継続して中立位置に操作される場合が多々あるもの
の、これらの作業では、前記オートデセル制御が無効と
されるため、作業中に、作業者の意図に反してエンジン
１の回転数が低速回転数に制御されてしまうような事態
を回避することができる。そして、これら以外の作業で
は、オートデセル制御が有効とされるので、作業者が全
ての操作レバー１７〜２２を中立位置に戻して作業を休
止すれば、その後間もなくエンジン１の回転数がオート
デセル制御部５６によって低速回転数に制御され、エン
ジン１の燃費を向上することができ、また、その後さら
に作業者が作業を再開すべくいずれかの操作レバー１７
〜２２を操作すれば、エンジン１の回転数が元の回転数
に復帰して、支障なく作業を行うことができる。

【０１０９】このように、本実施形態の油圧ショベルに
よれば、各種の作業種別を自動的に精度よく判別するこ
とができ、それによって、作業者によるスイッチ操作を
必要とすることなく、各作業種別に適した作動形態で油
圧ショベルを運転することができる。

【０１１０】尚、本実施形態では、多種類（１０種類）
の作業種別を判別するようにしたが、判別する作業種別
はこれより少なくてもよいことはもちろんであり、例え
ば一つの作業種別のみを判別して、それに応じた作動形
態で油圧ショベルを稼働させるようにしてもよく、この
場合、該作業種別を判別する上で必要なセンサのみを選
択的に備えればよい。

【０１１１】また、本実施形態では、ばらまき作業と土
羽打ち作業に関しては、メンバーシップ関数を用いた適
合度の算出を行わずにそれらの作業種別を判別できるよ
うにしたが、それらの作業種別の判別に際しても、適合
度を求めて判別するようにしてもよい。

【０１１２】また、本実施形態では、作業種別を判別で
きない場合に、前記表１に示したように、油圧ポンプ吸
収馬力等を固定的に設定するようにしたが、油圧ポンプ
吸収馬力等を既に設定されている状態に維持するように
してもよい。

【０１１３】また、本実施形態では、作業種別の判別に
際して、走行操作量センサ２７，３０の検出データを使
用していないが、該検出データも使用して作業種別を判
別するようにすることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の作業種別判別装置を具備
した油圧ショベルの全体的システム構成図。

【図２】図１の油圧ショベルの制御装置のブロック構成
図。

【図３】図２の制御装置の作動を説明するための線図。

【図４】図２の制御装置の作動を説明するための線図。

【図５】図２の制御装置の作動を説明するための線図。

【図６】図２の制御装置の作動を説明するための線図。

【図７】図２の制御装置の作動を説明するための線図。

【図８】図２の制御装置の作動を説明するための線図。

【図９】図２の制御装置の作動を説明するための線図。

【図１０】図２の制御装置の作動を説明するための線
図。

【図１１】図２の制御装置の作動を説明するための線
図。

【図１２】図２の制御装置の作動を説明するための線
図。

【図１３】図２の制御装置の作動を説明するための線
図。

【図１４】図２の制御装置の作動を説明するためのフロ
ーチャート。

【符号の説明】

２，３…油圧ポンプ、４〜９…作業用アクチュエータ、
１７〜２２…操作レバー、２５〜３０…操作量センサ
（操作量検出手段）、４１…作業種別判別部、４３〜５
０…把握部（特徴量算出手段）、５２…適合度算出部。

フロントページの続き (72)発明者 小林 隆博 兵庫県姫路市船津町566 (72)発明者 絹川 秀樹 広島県広島市安佐南区祇園３丁目12−４

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ブーム用アクチュエータ、アーム用アクチ
   ュエータ、バケット用アクチュエータ及び旋回用アクチ
   ュエータを含む複数の作業用アクチュエータをそれぞれ
   各作業用アクチュエータに対応する操作レバーの操作に
   応じて作動させて所要の作業を行う油圧ショベルにおい
   て、該油圧ショベルによる作業時の作業種別を判別する
   装置であって、 前記各作業用アクチュエータに対応する各操作レバーの
   うち、少なくとも一つの操作レバーの操作量を検出する
   操作量検出手段と、 該操作量検出手段により検出された操作量に基づき、作
   業種別を判別するための前記油圧ショベルの動作状態を
   示す少なくとも一つの特徴量を求める特徴量算出手段
   と、 該特徴量算出手段により求められた各特徴量から、判別
   すべき作業種別毎に各特徴量に対応させてあらかじめ定
   められたファジー推論用の複数のメンバーシップ関数に
   基づき各特徴量の各作業種別に対する適合度を求める適
   合度算出手段とを具備し、 該適合度算出手段により求められた適合度に基づき、前
   記各特徴量が最も適合する作業種別を前記油圧ショベル
   により行っている作業種別として判別することを特徴と
   する油圧ショベルの作業種別判別装置。
2. 【請求項２】前記判別すべき作業種別は、単純掘削作
   業、法面仕上げ作業、溝掘削作業、水平掘削作業、旋回
   地ならし作業、土羽打ち作業、ばらまき作業、押し付け
   掘削作業、クレーン作業及び積み込み作業のうちの少な
   くともいずれか一つの作業種別を含むことを特徴とする
   請求項１記載の油圧ショベルの作業種別判別装置。
3. 【請求項３】前記特徴量算出手段は、ブーム用の操作レ
   バーの操作量が所定時間内で増減変動を生じる割合を示
   すブーム操作複雑さ表示量と、バケット用の操作レバー
   の操作量が所定時間内で増減変動を生じる割合を示すバ
   ケット操作複雑さ表示量と、旋回用の操作レバーの操作
   量の大きさが所定時間内で所定値以上となる時間を示す
   高速旋回時間と、所定時間内においてブーム用の操作レ
   バーの操作量がブームの上昇側で所定値以上となり且つ
   アーム用及びバケット用の各操作レバーの操作量がアー
   ム及びバケットの引き込み側でそれぞれ所定値以上とな
   る時間を示すブーム逆操作時間と、所定時間内において
   ブーム用操作レバーの操作量の大きさが所定値以上で且
   つアーム用及びバケット用の各操作レバーの操作量の大
   きさがそれぞれ所定値以下となる時間を示すバケット・
   アーム停止時間と、所定時間内におけるブーム用、アー
   ム用及びバケット用の各操作レバーの操作量の大きさの
   それぞれの平均値を示すブーム操作量平均値、アーム操
   作量平均値及びバケット操作量平均値とのうち、少なく
   ともいずれか一つを前記特徴量として求め、 前記操作量検出手段は、当該少なくとも一つの特徴量に
   対応する前記操作レバーの操作量を検出することを特徴
   とする請求項１または２記載の油圧ショベルの制御装
   置。
4. 【請求項４】前記特徴量算出手段が求める特徴量は、前
   記バケット操作複雑さ表示量を含み、該バケット操作複
   雑さ表示量が所定値以上であるときには、前記適合度算
   出手段により求められる適合度によらずに、前記油圧シ
   ョベルにより行っている作業種別をばらまき作業である
   と判別することを特徴とする請求項３記載の油圧ショベ
   ルの作業種別判別装置。
5. 【請求項５】前記特徴量算出手段が求める特徴量は、前
   記ブーム操作複雑さ表示量と前記バケット・アーム停止
   時間と前記高速旋回時間とを含み、該ブーム操作複雑さ
   表示量が所定値以上で且つ該バケット・アーム停止時間
   が所定値以上で且つ該高速旋回時間が所定値以下である
   ときには、前記適合度算出手段により求められる適合度
   によらずに、前記油圧ショベルにより行っている作業種
   別を土羽打ち作業であると判別することを特徴とする請
   求項３または４記載の油圧ショベルの作業種別判別装
   置。