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JP2024079409A - Control device of shovel, and shovel - Google Patents

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JP2024079409A
JP2024079409A JP2022192331A JP2022192331A JP2024079409A JP 2024079409 A JP2024079409 A JP 2024079409A JP 2022192331 A JP2022192331 A JP 2022192331A JP 2022192331 A JP2022192331 A JP 2022192331A JP 2024079409 A JP2024079409 A JP 2024079409A
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gravity
center
soil
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JP2022192331A
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Japanese (ja)
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潤 西牧
Jun Nishimaki
一則 平沼
Kazunori Hiranuma
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Priority to US18/521,178 priority patent/US20240175243A1/en
Priority to CN202311608516.XA priority patent/CN118110221A/en
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Abstract

To improve detection of calculation of a weight of items in a bucket.SOLUTION: A control device of a shovel is configured to input a shape of a bucket provided at a tip of an attachment attached to the shovel, and to calculate a weight of an object in the bucket based on the input shape of the bucket and an output of a detection unit whose detection result changes depending on the weight of the object in the bucket.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、ショベルの制御装置、及びショベルに関する。 The present invention relates to a control device for a shovel and a shovel.

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、ショベルが搬送している物の重量を計測する技術が知られている(例えば特許文献1参照)。 There is a known technique for measuring the weight of an object being transported by an excavator when the excavator loads the object, such as soil and sand, onto the bed of a dump truck (see, for example, Patent Document 1).

特開2002―4337号公報JP 2002-4337 A

例えば、特許文献1に記載された技術では、ブームシリンダの推力に基づいて、ショベルが積載されている物の重量を検出している。ブームシリンダの推力で積載されている物の重量を検出するためには、積載された物の重心の位置が必要となる。積載された物の重心の位置は、当該物が積載されているバケットの形状に応じて異なる。 For example, in the technology described in Patent Document 1, the weight of an object loaded on a shovel is detected based on the thrust of the boom cylinder. In order to detect the weight of an object loaded using the thrust of the boom cylinder, the position of the center of gravity of the object is required. The position of the center of gravity of the object varies depending on the shape of the bucket in which the object is loaded.

本発明の一態様は、バケットの形状を考慮することで、搬送する物の重量の検出精度を向上させる技術を提供する。 One aspect of the present invention provides a technology that improves the accuracy of detecting the weight of an object being transported by taking into account the shape of the bucket.

本発明の一態様に係るショベルの制御装置は、ショベルに取り付けられたアタッチメントの先端に設けられるバケットの形状を入力可能であると共に、入力されたバケットの形状と、バケット内の物の重量に応じて検出結果が変化する検出部の出力と、に基づいて、バケット内の物の重量を算出するように構成されている。 The control device for a shovel according to one aspect of the present invention is configured to input the shape of a bucket attached to the tip of an attachment attached to the shovel, and to calculate the weight of an object in the bucket based on the input shape of the bucket and the output of a detection unit whose detection result changes depending on the weight of the object in the bucket.

本発明の一態様によれば、バケット内の物の重量の検出の精度を向上させる。 According to one aspect of the present invention, the accuracy of detecting the weight of an object in a bucket is improved.

図1は、実施形態に係るショベルの側面図である。FIG. 1 is a side view of a shovel according to an embodiment. 図2は、実施形態に係るショベルの構成の一例を概略的に示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of a shovel according to an embodiment. 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。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration of a hydraulic system of a shovel according to an embodiment. 図4は、実施形態に係るショベルの油圧システムの一部を抜き出した図である。FIG. 4 is a diagram showing a part of a hydraulic system of a shovel according to an embodiment. 図5は、実施形態に係るショベルのうちの土砂重量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。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of components related to a soil weight detection function of the shovel according to the embodiment. 図6は、実施形態に係るショベルの表示装置に表示されるメイン画面の構成例を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of a main screen displayed on the display device of the shovel according to the embodiment. 図7は、実施形態に係るショベルのバケットに積載される土砂重量の算出に関するパラメータを説明する模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating parameters related to calculation of the weight of earth and sand loaded in the bucket of the shovel according to the embodiment. 図8は、実施形態に係るショベルのバケットに積載される土砂重量の算出に関するパラメータを説明する模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating parameters related to calculation of the weight of earth and sand loaded in the bucket of the shovel according to the embodiment. 図9は、実施形態に係る重心位置保持テーブルが保持する対応関係を概念として例示した図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a concept of the correspondence relationship held in the center of gravity position holding table according to the embodiment. 図10は、実施形態に係るコントローラにおけるバケットに積載されている積載物の重量を確定するまでの処理手順を示したフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure up to determining the weight of the load loaded in the bucket in the controller according to the embodiment.

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。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. The embodiments described below are illustrative and do not limit the invention, and all features and combinations described in the embodiments are not necessarily essential to the invention. In addition, identical or corresponding components in each drawing are denoted by identical or corresponding reference numerals, and descriptions thereof may be omitted.

[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。
[Outline of the excavator]
First, an overview of a shovel 100 according to this embodiment will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a side view of the shovel 100 as an excavator according to this embodiment.

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。 In FIG. 1, the shovel 100 is positioned on a horizontal plane facing the upward slope ES of the construction target, and an upward slope BS (i.e., the slope shape after construction on the upward slope ES), which is an example of the target construction surface described below, is also shown. Note that the upward slope ES of the construction target is provided with a cylinder (not shown) that indicates the normal direction of the upward slope BS, which is the target construction surface.

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。 The excavator 100 according to this embodiment includes a lower carrier 1, an upper rotating body 3 mounted on the lower carrier 1 so as to be freely rotatable via a rotating mechanism 2, a boom 4, an arm 5, and a bucket 6 constituting an attachment (working machine), and a cabin 10.

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。 The lower traveling body 1 allows the excavator 100 to travel by hydraulically driving a pair of left and right crawlers by traveling hydraulic motors 1L, 1R (see FIG. 2 described later). In other words, the pair of traveling hydraulic motors 1L, 1R (an example of a traveling motor) drive the lower traveling body 1 (crawlers) as the driven part.

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。 The upper rotating body 3 is driven by a hydraulic motor 2A (see FIG. 2 described later) to rotate relative to the lower traveling body 1. In other words, the hydraulic motor 2A is a rotation drive unit that drives the upper rotating body 3 as a driven unit, and can change the orientation of the upper rotating body 3.

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。 The upper rotating body 3 may be electrically driven by an electric motor (hereinafter, "swivel electric motor") instead of the swivel hydraulic motor 2A. In other words, the swivel electric motor is a swivel drive unit that drives the upper rotating body 3 as a non-driven unit, similar to the swivel hydraulic motor 2A, and can change the orientation of the upper rotating body 3.

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、アクチュエータの一例である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。 The boom 4 is pivotally attached to the front center of the upper rotating body 3 so that it can be raised and lowered, and an arm 5 is pivotally attached to the tip of the boom 4 so that it can rotate up and down, and a bucket 6 as an end attachment is pivotally attached to the tip of the arm 5 so that it can rotate up and down. The boom 4, arm 5, and bucket 6 are hydraulically driven by a boom cylinder 7, arm cylinder 8, and bucket cylinder 9, which are hydraulic actuators, which are examples of actuators, respectively.

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、ブレーカ等が取り付けられてもよい。 The bucket 6 is an example of an end attachment, and other end attachments, such as a slope bucket, a dredging bucket, or a breaker, may be attached to the tip of the arm 5 instead of the bucket 6 depending on the type of work being performed.

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。 The cabin 10 is the cab in which the operator sits and is mounted on the front left side of the upper rotating body 3.

[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。
[Excavator configuration]
Next, a specific configuration of the shovel 100 according to this embodiment will be described with reference to FIG. 2 in addition to FIG.

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。
FIG. 2 is a diagram that illustrates an example of the configuration of the shovel 100 according to this embodiment.
In FIG. 2, the mechanical power system, hydraulic oil lines, pilot lines, and electrical control system are indicated by double lines, solid lines, dashed lines, and dotted lines, respectively.

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。 The drive system of the excavator 100 according to this embodiment includes an engine 11, a regulator 13, a main pump 14, and a control valve 17. As described above, the hydraulic drive system of the excavator 100 according to this embodiment includes hydraulic actuators such as the travel hydraulic motors 1L, 1R, the swing hydraulic motor 2A, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9 that hydraulically drive the lower travel structure 1, the upper swing structure 3, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6, respectively.

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、又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。 The engine 11 is the main power source in the hydraulic drive system, and is mounted, for example, at the rear of the upper rotating body 3. Specifically, the engine 11 rotates at a constant speed at a preset target speed under direct or indirect control by the controller 30 (described later), and drives the main pump 14 and pilot pump 15. The engine 11 is, for example, a diesel engine that uses diesel as fuel.

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。 The regulator 13 controls the discharge volume of the main pump 14. For example, the regulator 13 adjusts the angle (tilt angle) of the swash plate of the main pump 14 in response to a control command from the controller 30. The regulator 13 includes, for example, regulators 13L and 13R, as described below.

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。 The main pump 14 is mounted on the rear of the upper rotating body 3, for example, like the engine 11, and supplies hydraulic oil to the control valve 17 through a high-pressure hydraulic line. The main pump 14 is driven by the engine 11 as described above. The main pump 14 is, for example, a variable displacement hydraulic pump, and as described above, under the control of the controller 30, the tilt angle of the swash plate is adjusted by the regulator 13 to adjust the stroke length of the piston and control the discharge flow rate (discharge pressure). The main pump 14 includes, for example, main pumps 14L and 14R, as described below.

コントロールバルブ17は、ショベル100における油圧システムを制御する油圧制御装置である。本実施形態では、コントロールバルブ17は、制御弁171~176を含む。制御弁175は制御弁175L及び制御弁175Rを含み、制御弁176は制御弁176L及び制御弁176R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ように構成されている。制御弁171~176は、例えば、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、走行油圧モータ1L、1R、及び旋回油圧モータ2Aを含む。走行油圧モータ1L、1Rは、左走行油圧モータ1L及び右走行油圧モータ1R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。 The control valve 17 is a hydraulic control device that controls the hydraulic system in the excavator 100. In this embodiment, the control valve 17 includes control valves 171 to 176. The control valve 175 includes a control valve 175L and a control valve 175R, and the control valve 176 includes a control valve 176L and a control valve 176R. The control valve 17 is configured to selectively supply hydraulic oil discharged by the main pump 14 to one or more hydraulic actuators through the control valves 171 to 176. The control valves 171 to 176 control, for example, the flow rate of hydraulic oil flowing from the main pump 14 to the hydraulic actuators and the flow rate of hydraulic oil flowing from the hydraulic actuators to the hydraulic oil tank. The hydraulic actuators include a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, a bucket cylinder 9, traveling hydraulic motors 1L and 1R, and a swing hydraulic motor 2A. The traveling hydraulic motors 1L and 1R include a left traveling hydraulic motor 1L and a right traveling hydraulic motor 1R. More specifically, control valve 171 corresponds to travel hydraulic motor 1L, control valve 172 corresponds to travel hydraulic motor 1R, and control valve 173 corresponds to swing hydraulic motor 2A. Control valve 174 corresponds to bucket cylinder 9, control valve 175 corresponds to boom cylinder 7, and control valve 176 corresponds to arm cylinder 8. Control valve 175 includes control valves 175L and 175R, for example, as described below, and control valve 176 includes control valves 176L and 176R, for example, as described below. Details of control valves 171 to 176 will be described later.

パイロットポンプ15は、パイロット圧生成装置の一例であり、パイロットラインを介して油圧制御機器に作動油を供給できるように構成されている。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。但し、パイロット圧生成装置は、メインポンプ14によって実現されてもよい。すなわち、メインポンプ14は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブ17に供給する機能に加え、パイロットラインを介して各種油圧制御機器に作動油を供給する機能を備えていてもよい。この場合、パイロットポンプ15は、省略されてもよい。 The pilot pump 15 is an example of a pilot pressure generating device, and is configured to supply hydraulic oil to hydraulic control devices via a pilot line. In this embodiment, the pilot pump 15 is a fixed displacement hydraulic pump. However, the pilot pressure generating device may be realized by the main pump 14. That is, the main pump 14 may have a function of supplying hydraulic oil to various hydraulic control devices via a pilot line, in addition to a function of supplying hydraulic oil to the control valve 17 via a hydraulic oil line. In this case, the pilot pump 15 may be omitted.

操作装置26は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。アクチュエータは、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの少なくとも一方を含む。 The operating device 26 is a device that an operator uses to operate the actuator. The actuator includes at least one of a hydraulic actuator and an electric actuator.

吐出圧センサ28は、メインポンプ14の吐出圧を検出するように構成されている。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。 The discharge pressure sensor 28 is configured to detect the discharge pressure of the main pump 14. In this embodiment, the discharge pressure sensor 28 outputs the detected value to the controller 30.

操作センサ29は、操作装置26を用いた操作者の操作内容を検出するように構成されている。本実施形態では、操作センサ29は、アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置26の操作方向及び操作量を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。本実施形態では、コントローラ30は、操作センサ29の出力に応じて比例弁31の開口面積を制御する。そして、コントローラ30は、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、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、原則として、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置26の操作方向及び操作量に応じた圧力である。このように、操作装置26は、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、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ように構成されている。 The operation sensor 29 is configured to detect the operation content of the operator using the operating device 26. In this embodiment, the operation sensor 29 detects the operation direction and operation amount of the operating device 26 corresponding to each actuator, and outputs the detected value to the controller 30. In this embodiment, the controller 30 controls the opening area of the proportional valve 31 according to the output of the operation sensor 29. Then, the controller 30 supplies the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the pilot port of the corresponding control valve in the control valve 17. The pressure of the hydraulic oil (pilot pressure) supplied to each pilot port is, in principle, a pressure according to the operation direction and operation amount of the operating device 26 corresponding to each hydraulic actuator. In this way, the operating device 26 is configured to be able to supply the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the pilot port of the corresponding control valve in the control valve 17.

マシンコントロール用制御弁として機能する比例弁31は、パイロットポンプ15とコントロールバルブ17内の制御弁のパイロットポート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。そのため、コントローラ30は、操作者による操作装置26の操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31を介し、コントロールバルブ17内の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。 The proportional valve 31, which functions as a control valve for machine control, is disposed in a pipe connecting the pilot pump 15 and the pilot port of the control valve in the control valve 17, and is configured so that the flow area of the pipe can be changed. In this embodiment, the proportional valve 31 operates in response to a control command output by the controller 30. Therefore, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the pilot port of the control valve in the control valve 17 via the proportional valve 31, regardless of the operation of the operating device 26 by the operator. The proportional valve 31 includes, for example, proportional valves 31AL, 31AR, 31BL, 31BR, 31CL, and 31CR, as described below.

この構成により、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ない場合であっても、その特定の操作装置26に対応する油圧アクチュエータを動作させることができる。 With this configuration, the controller 30 can operate the hydraulic actuator corresponding to a specific operating device 26 even when no operation is being performed on that specific operating device 26.

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、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PSと、通信装置T1を含む。 The control system of the excavator 100 according to this embodiment includes a controller 30, a display device 40, an input device 42, an audio output device 43, a storage device 47, a boom angle sensor S1, an arm angle sensor S2, a bucket angle sensor S3, a machine body inclination sensor S4, a turning state sensor S5, an imaging device S6, a positioning device PS, and a communication device T1.

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。 The controller 30 (an example of a control device) is provided, for example, in the cabin 10 and controls the drive of the excavator 100. The functions of the controller 30 may be realized by any hardware, software, or a combination thereof. For example, the controller 30 is configured mainly with a microcomputer including a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), a non-volatile auxiliary storage device, various input/output interfaces, etc. The controller 30 realizes various functions by, for example, executing various programs stored in the ROM or non-volatile auxiliary storage device on the CPU.

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。 For example, the controller 30 sets a target rotation speed based on a work mode that is preset by a specific operation by an operator or the like, and performs drive control to rotate the engine 11 at a constant speed.

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。 For example, the controller 30 also outputs a control command to the regulator 13 as necessary to change the discharge rate of the main pump 14.

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、後述するバケット形状設定部、及び土砂重量処理部60を含む。 For example, the controller 30 also controls a machine guidance function that guides the operator in manually operating the shovel 100 through the operating device 26. For example, the controller 30 also controls a machine control function that automatically assists the operator in manually operating the shovel 100 through the operating device 26. That is, the controller 30 includes a machine guidance unit 50 as a functional unit related to the machine guidance function and the machine control function. The controller 30 also includes a bucket shape setting unit and a soil weight processing unit 60, which will be described later.

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。 Note that some of the functions of the controller 30 may be realized by other controllers (control devices). That is, the functions of the controller 30 may be realized in a distributed manner by multiple controllers. For example, the machine guidance function and the machine control function may be realized by a dedicated controller (control device).

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。 The display device 40 is provided in a location that is easily visible to the operator seated in the cabin 10, and displays various information images under the control of the controller 30. The display device 40 may be connected to the controller 30 via an in-vehicle communication network such as a Controller Area Network (CAN), or may be connected to the controller 30 via a one-to-one dedicated line.

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26R、26L、26DR、26DL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。 The input device 42 is provided within reach of an operator seated in the cabin 10, accepts various operational inputs by the operator, and outputs signals corresponding to the operational inputs to the controller 30. The input device 42 includes a touch panel mounted on the display of a display device that displays various information images, knob switches provided at the tips of the lever portions of the lever devices 26R, 26L, 26DR, and 26DL, button switches, levers, toggles, rotary dials, etc., installed around the display device 40. Signals corresponding to the operations performed on the input device 42 are input to the controller 30.

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。 The audio output device 43 is provided, for example, in the cabin 10, connected to the controller 30, and outputs audio under the control of the controller 30. The audio output device 43 is, for example, a speaker or a buzzer. The audio output device 43 outputs various information by audio in response to an audio output command from the controller 30.

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。 The storage device 47 is provided, for example, in the cabin 10, and stores various information under the control of the controller 30. The storage device 47 is, for example, a non-volatile storage medium such as a semiconductor memory. The storage device 47 may store information output by various devices during operation of the shovel 100, or may store information acquired via various devices before operation of the shovel 100 is started. The storage device 47 may store data related to a target construction surface acquired, for example, via a communication device T1, or set via an input device 42, or the like. The target construction surface may be set (saved) by the operator of the shovel 100, or may be set by a construction manager, or the like.

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。 The boom angle sensor S1 is attached to the boom 4 and detects the elevation angle of the boom 4 relative to the upper rotating body 3 (hereinafter referred to as the "boom angle"), for example, the angle formed by a straight line connecting the fulcrums at both ends of the boom 4 relative to the rotation plane of the upper rotating body 3 in a side view. The boom angle sensor S1 may include, for example, a rotary encoder, an acceleration sensor, a six-axis sensor, an IMU (Inertial Measurement Unit), etc. The boom angle sensor S1 may also include a potentiometer using a variable resistor, a cylinder sensor that detects the stroke amount of a hydraulic cylinder (boom cylinder 7) corresponding to the boom angle, etc. The same applies to the arm angle sensor S2 and bucket angle sensor S3 below. The detection signal corresponding to the boom angle by the boom angle sensor S1 is taken into the controller 30.

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。 The arm angle sensor S2 is attached to the arm 5 and detects the rotation angle of the arm 5 relative to the boom 4 (hereinafter, "arm angle"), for example, the angle formed by a line connecting the fulcrums at both ends of the arm 5 with a line connecting the fulcrums at both ends of the boom 4 in a side view. A detection signal corresponding to the arm angle by the arm angle sensor S2 is input to the controller 30.

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(刃先)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。 The bucket angle sensor S3 is attached to the bucket 6 and detects the rotation angle of the bucket 6 relative to the arm 5 (hereinafter, "bucket angle"), for example, the angle formed by a line connecting the fulcrums at both ends of the arm 5 and a line connecting the fulcrum and tip (cutting edge) of the bucket 6 in a side view. A detection signal corresponding to the bucket angle by the bucket angle sensor S3 is input to the controller 30.

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。 The machine body tilt sensor S4 detects the tilt state of the machine body (upper rotating body 3 or lower running body 1) relative to the horizontal plane. The machine body tilt sensor S4 is attached, for example, to the upper rotating body 3, and detects the tilt angles around two axes in the forward/backward and left/right directions (hereinafter, "forward/rearward tilt angle" and "left/right tilt angle") of the shovel 100 (i.e., upper rotating body 3). The machine body tilt sensor S4 may include, for example, a rotary encoder, an acceleration sensor, a six-axis sensor, an IMU, etc. The detection signal corresponding to the tilt angle (forward/backward tilt angle and left/right tilt angle) by the machine body tilt sensor S4 is input to the controller 30.

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。 The rotation state sensor S5 outputs detection information regarding the rotation state of the upper rotating body 3. The rotation state sensor S5 detects, for example, the rotation angular velocity and rotation angle of the upper rotating body 3. The rotation state sensor S5 may include, for example, a gyro sensor, a resolver, a rotary encoder, etc. The detection signal corresponding to the rotation angle and rotation angular velocity of the upper rotating body 3 by the rotation state sensor S5 is input to the controller 30.

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の前方を撮像するカメラS6F、ショベル100の左方を撮像するカメラS6L、ショベル100の右方を撮像するカメラS6R、及び、ショベル100の後方を撮像するカメラS6Bを含む。撮像装置S6は、アタッチメントに取り付けられたアタッチメントカメラを含んでいてもよい。 The imaging device S6, which serves as a spatial recognition device, captures images of the periphery of the shovel 100. The imaging device S6 includes a camera S6F that captures an image in front of the shovel 100, a camera S6L that captures an image to the left of the shovel 100, a camera S6R that captures an image to the right of the shovel 100, and a camera S6B that captures an image to the rear of the shovel 100. The imaging device S6 may include an attachment camera attached to an attachment.

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、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。カメラS6Lは、上部旋回体3の上面左端に取り付けられ、カメラS6Rは、上部旋回体3の上面右端に取り付けられ、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。 Camera S6F is attached, for example, to the ceiling of cabin 10, i.e., inside cabin 10. Camera S6F may also be attached to the outside of cabin 10, such as the roof of cabin 10 or the side of boom 4. Camera S6L is attached to the left end of the top surface of upper rotating body 3, camera S6R is attached to the right end of the top surface of upper rotating body 3, and camera S6B is attached to the rear end of the top surface of upper rotating body 3.

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。 Each of the imaging device S6 (cameras S6F, S6B, S6L, and S6R) is, for example, a monocular wide-angle camera with a very wide angle of view. The imaging device S6 may also be a stereo camera or a distance imaging camera. Images captured by the imaging device S6 are input to the controller 30 via the display device 40.

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もよい。検知対象の物体には、例えば、人、動物、車両、建設機械、建造物、又は穴等が含まれ得る。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、ステレオカメラ又は距離画像センサ等が含まれ得る。そして、空間認識装置は、例えば、CCD又は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、又は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。物体検知装置が設けられる場合、撮像装置S6は省略されてもよい。 The imaging device S6 as a spatial recognition device may function as an object detection device. In this case, the imaging device S6 may detect an object present around the shovel 100. The object to be detected may include, for example, a person, an animal, a vehicle, a construction machine, a building, or a hole. The imaging device S6 may also calculate the distance from the imaging device S6 or the shovel 100 to the recognized object. The imaging device S6 as an object detection device may include, for example, a stereo camera or a distance image sensor. The spatial recognition device is, for example, a monocular camera having an imaging element such as a CCD or CMOS, and outputs the captured image to the display device 40. The spatial recognition device may also be configured to calculate the distance from the spatial recognition device or the shovel 100 to the recognized object. In addition to the imaging device S6, other object detection devices such as an ultrasonic sensor, a millimeter wave radar, a LIDAR, or an infrared sensor may be provided as the spatial recognition device. When a millimeter wave radar, ultrasonic sensor, laser radar, or the like is used as the spatial recognition device, multiple signals (laser light, etc.) may be emitted to an object, and the reflected signals may be received to detect the distance and direction of the object from the reflected signals. When an object detection device is provided, the imaging device S6 may be omitted.

そして、アクチュエータが動作する前にショベル100から所定距離の範囲内で空間認識装置により人が検知された場合には、コントローラ30は、操作者が操作装置26を操作してもショベル100が過度に動かないように、アクチュエータを動作不能状態、若しくは、微速状態にしてもよい。具体的には、ショベル100から所定距離の範囲内で人が検知された場合、コントローラ30は、ゲートロック弁をロック状態にすることでアクチュエータを動作不能状態にすることができる。電気式の操作装置26の場合には、コントローラ30から操作用制御弁(比例弁31)へ送信される信号を無効にすることで、コントローラ30は、アクチュエータを動作不能状態にすることができる。他の方式の操作装置26を用いる場合(例えば、コントローラ30からの制御指令に対応するパイロット圧を出力し、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そのパイロット圧を作用させる操作用制御弁を用いる場合)も同様である。アクチュエータを微速状態にしたい場合には、コントローラ30は、コントローラ30から操作用制御弁へ送信される信号(例えば、電流信号)の出力を小さくすることで、アクチュエータを微速状態にすることができる。このように、所定距離の範囲内で物体が検知されると、操作装置26が操作されてもアクチュエータは駆動されない、若しくは、所定距離の範囲内で物体が検知されていないときの信号の出力よりも小さい出力でアクチュエータは微速駆動される。更に、操作者が操作装置26を操作しているときにショベルから所定距離の範囲内で人が検知された場合には、コントローラ30は、操作者の操作内容にかかわらずアクチュエータを停止させ、若しくは、減速させてもよい。具体的には、ショベル100から所定距離の範囲内で人が検知された場合、コントローラ30は、ゲートロック弁をロック状態にすることでアクチュエータを停止させる。コントローラ30からの制御指令に対応するパイロット圧を出力し、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そのパイロット圧を作用させる操作用制御弁を用いる場合には、コントローラ30は、コントローラ30から操作用制御弁へ送信される信号を無効にすることで、若しくは減速指令を出力することで、アクチュエータを動作不能状態若しくは減速状態にすることができる。また、検知された物体がダンプトラックの場合には、停止制御は省略されてもよい。この場合、検知されたダンプトラックを回避するようにアクチュエータは制御されてもよい。このように、検知された物体の種類に基づいて、アクチュエータは制御されてもよい。 If a person is detected by the spatial recognition device within a predetermined distance from the shovel 100 before the actuator operates, the controller 30 may put the actuator in an inoperable state or in a slow-speed state so that the shovel 100 does not move excessively even if the operator operates the control device 26. Specifically, if a person is detected within a predetermined distance from the shovel 100, the controller 30 can put the actuator in an inoperable state by locking the gate lock valve. In the case of an electric control device 26, the controller 30 can put the actuator in an inoperable state by invalidating the signal sent from the controller 30 to the control valve for operation (proportional valve 31). The same applies when using another type of control device 26 (for example, when using an operation control valve that outputs a pilot pressure corresponding to a control command from the controller 30 and applies the pilot pressure to the pilot port of the corresponding control valve in the control valve 17). When it is desired to put the actuator in a slow-speed state, the controller 30 can put the actuator in a slow-speed state by reducing the output of the signal (for example, a current signal) sent from the controller 30 to the control valve for operation. In this way, when an object is detected within a predetermined distance range, the actuator is not driven even if the operating device 26 is operated, or the actuator is driven at a slow speed with an output smaller than the output of the signal when no object is detected within the predetermined distance range. Furthermore, when a person is detected within a predetermined distance range from the shovel while the operator is operating the operating device 26, the controller 30 may stop or decelerate the actuator regardless of the operation content of the operator. Specifically, when a person is detected within a predetermined distance range from the shovel 100, the controller 30 stops the actuator by locking the gate lock valve. In the case of using an operating control valve that outputs a pilot pressure corresponding to a control command from the controller 30 and applies the pilot pressure to the pilot port of the corresponding control valve in the control valve 17, the controller 30 can disable the actuator or decelerate the actuator by invalidating the signal transmitted from the controller 30 to the operating control valve or by outputting a deceleration command. Furthermore, when the detected object is a dump truck, the stop control may be omitted. In this case, the actuator may be controlled to avoid the detected dump truck. In this way, the actuator may be controlled based on the type of the detected object.

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。また、空間認識装置はショベル100の外部に配置されていてもよい。この場合、コントローラ30は、通信装置T1を介して空間認識装置が出力する情報を取得してもよい。具体的には、空間認識装置は、空撮用マルチコプタ、作業現場に設置された鉄塔、又はダンプトラックDT等に取り付けられていてもよい。そして、コントローラ30は、ショベル100の周囲の任意の位置から見た画像に基づいてこぼれ落ちる土砂の状態等を判定してもよい。 The imaging device S6 may be directly connected to the controller 30 so as to be able to communicate with it. The spatial recognition device may also be disposed outside the shovel 100. In this case, the controller 30 may acquire information output by the spatial recognition device via the communication device T1. Specifically, the spatial recognition device may be attached to a multicopter for aerial photography, a steel tower installed at a work site, a dump truck DT, or the like. The controller 30 may then determine the state of the spilling soil and sand based on an image seen from any position around the shovel 100.

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。 A boom rod pressure sensor S7R and a boom bottom pressure sensor S7B are attached to the boom cylinder 7. An arm rod pressure sensor S8R and an arm bottom pressure sensor S8B are attached to the arm cylinder 8. A bucket rod pressure sensor S9R and a bucket bottom pressure sensor S9B are attached to the bucket cylinder 9. The boom rod pressure sensor S7R, the boom bottom pressure sensor S7B, the arm rod pressure sensor S8R, the arm bottom pressure sensor S8B, the bucket rod pressure sensor S9R and the bucket bottom pressure sensor S9B are collectively referred to as the "cylinder pressure sensors."

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。 The boom rod pressure sensor S7R detects the pressure in the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 (hereinafter referred to as the "boom rod pressure"), and the boom bottom pressure sensor S7B detects the pressure in the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 (hereinafter referred to as the "boom bottom pressure"). The arm rod pressure sensor S8R detects the pressure in the rod side oil chamber of the arm cylinder 8 (hereinafter referred to as the "arm rod pressure"), and the arm bottom pressure sensor S8B detects the pressure in the bottom side oil chamber of the arm cylinder 8 (hereinafter referred to as the "arm bottom pressure"). The bucket rod pressure sensor S9R detects the pressure in the rod side oil chamber of the bucket cylinder 9 (hereinafter referred to as the "bucket rod pressure"), and the bucket bottom pressure sensor S9B detects the pressure in the bottom side oil chamber of the bucket cylinder 9 (hereinafter referred to as the "bucket bottom pressure").

測位装置PSは、上部旋回体3の位置及び向きを測定する。測位装置PS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PS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。 The positioning device PS measures the position and orientation of the upper rotating body 3. The positioning device PS is, for example, a Global Navigation Satellite System (GNSS) compass, which detects the position and orientation of the upper rotating body 3, and a detection signal corresponding to the position and orientation of the upper rotating body 3 is input to the controller 30. In addition, the function of the positioning device PS to detect the orientation of the upper rotating body 3 may be substituted by a direction sensor attached to the upper rotating body 3.

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。 The communication device T1 communicates with external devices through a predetermined network including a mobile communication network with a base station as an end, a satellite communication network, the Internet, etc. The communication device T1 is, for example, a mobile communication module compatible with mobile communication standards such as LTE (Long Term Evolution), 4G (4th Generation), and 5G (5th Generation), or a satellite communication module for connecting to a satellite communication network.

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。 The machine guidance unit 50, for example, executes control of the excavator 100 regarding the machine guidance function. The machine guidance unit 50 conveys work information, such as the distance between the target construction surface and the tip of the attachment, specifically, the working part of the end attachment, to the operator through the display device 40, the audio output device 43, etc. Data regarding the target construction surface is, for example, stored in advance in the storage device 47, as described above. Data regarding the target construction surface is, for example, expressed in a reference coordinate system. The reference coordinate system is, for example, the World Geodetic System. The World Geodetic System is a three-dimensional orthogonal XYZ coordinate system with the origin at the center of gravity of the earth, the X axis in the direction of the intersection of the Greenwich meridian and the equator, the Y axis in the direction of 90 degrees east longitude, and the Z axis in the direction of the North Pole. The operator may determine any point on the construction site as a reference point and set the target construction surface through the input device 42 based on the relative positional relationship with the reference point. The working part of the bucket 6 is, for example, the tip of the bucket 6, the back of the bucket 6, etc. Furthermore, if a breaker, for example, is used as the end attachment instead of the bucket 6, the tip of the breaker corresponds to the working part. The machine guidance unit 50 notifies the operator of work information via the display device 40, the audio output device 43, etc., and guides the operator in operating the excavator 100 via the operating device 26.

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。 The machine guidance unit 50 also controls the excavator 100, for example, with respect to the machine control function. For example, when an operator is manually performing an excavation operation, the machine guidance unit 50 may automatically operate at least one of the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 so that the target construction surface and the tip position of the bucket 6 coincide with each other.

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PS、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、自動制御部54と、旋回角度算出部55と、相対角度算出部56と、を含む。 The machine guidance unit 50 acquires information from the boom angle sensor S1, arm angle sensor S2, bucket angle sensor S3, vehicle tilt sensor S4, turning state sensor S5, imaging device S6, positioning device PS, communication device T1, input device 42, etc. Then, the machine guidance unit 50 calculates the distance between the bucket 6 and the target construction surface based on the acquired information, notifies the operator of the degree of the distance between the bucket 6 and the target construction surface by voice from the voice output device 43 and an image displayed on the display device 40, and automatically controls the operation of the attachment so that the tip of the attachment (specifically, the working part such as the tip or back of the bucket 6) coincides with the target construction surface. The machine guidance unit 50 includes a position calculation unit 51, a distance calculation unit 52, an information transmission unit 53, an automatic control unit 54, a turning angle calculation unit 55, and a relative angle calculation unit 56 as detailed functional configurations related to the machine guidance function and the machine control function.

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。 The position calculation unit 51 calculates the position of a predetermined positioning target. For example, the position calculation unit 51 calculates the coordinate point in a reference coordinate system of the tip of the attachment, specifically, the working part such as the tip or back of the bucket 6. Specifically, the position calculation unit 51 calculates the coordinate point of the working part of the bucket 6 from the respective elevation and depression angles of the boom 4, arm 5, and bucket 6 (boom angle, arm angle, and bucket angle).

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。 The distance calculation unit 52 calculates the distance between two positioning targets. For example, the distance calculation unit 52 calculates the distance between the tip of the attachment, specifically, the working part such as the tip or back of the bucket 6, and the target construction surface. The distance calculation unit 52 may also calculate the angle (relative angle) between the back of the bucket 6 as the working part and the target construction surface.

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。 The information transmission unit 53 transmits (notifies) various information to the operator of the shovel 100 through a predetermined notification means such as the display device 40 or the audio output device 43. The information transmission unit 53 notifies the operator of the shovel 100 of the magnitude (degree) of various distances calculated by the distance calculation unit 52. For example, the information transmission unit 53 notifies the operator of the distance (magnitude) between the tip of the bucket 6 and the target construction surface using at least one of visual information from the display device 40 and audio information from the audio output device 43. The information transmission unit 53 may also notify the operator of the relative angle (magnitude) between the back of the bucket 6 as the working part and the target construction surface using at least one of visual information from the display device 40 and audio information from the audio output device 43.

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。 Specifically, the information transmission unit 53 uses intermittent sounds from the audio output device 43 to inform the operator of the distance (e.g., vertical distance) between the working portion of the bucket 6 and the target construction surface. In this case, the information transmission unit 53 may shorten the interval of the intermittent sounds as the vertical distance decreases, and may lengthen the interval of the intermittent sounds as the vertical distance increases. The information transmission unit 53 may also use a continuous sound, or may express differences in the vertical distance by varying the pitch, strength, etc. of the sound. The information transmission unit 53 may also issue an alarm through the audio output device 43 when the tip of the bucket 6 is lower than the target construction surface, that is, when it has passed the target construction surface. The alarm is, for example, a continuous sound that is significantly louder than the intermittent sound.

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。 The information transmission unit 53 may also cause the display device 40 to display, as work information, the distance between the tip of the attachment, specifically the working part of the bucket 6, and the target construction surface, and the relative angle between the back surface of the bucket 6 and the target construction surface. Under the control of the controller 30, the display device 40 displays the work information received from the information transmission unit 53 together with, for example, image data received from the imaging device S6. The information transmission unit 53 may convey the vertical distance to the operator using, for example, an image of an analog meter or an image of a bar graph indicator.

自動制御部54は、アクチュエータを自動的に動作させることで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。具体的には、自動制御部54は、後述の如く、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且つ自動的に調整することができる。これにより、自動制御部54は、それぞれの油圧アクチュエータを自動的に動作させることができる。自動制御部54によるマシンコントロール機能に関する制御は、例えば、入力装置42に含まれる所定のスイッチが押下された場合に実行されてよい。当該所定のスイッチは、例えば、マシンコントロールスイッチ(以下、「MC(Machine Control)スイッチ」)であり、ノブスイッチとして操作装置26(例えば、アーム5の操作に対応するレバー装置)のオペレータによる把持部の先端に配置されていてもよい。以下、MCスイッチが押下されている場合に、マシンコントロール機能が有効である前提で説明を進める。 The automatic control unit 54 automatically assists the operator in manually operating the excavator 100 through the operation device 26 by automatically operating the actuators. Specifically, the automatic control unit 54 can individually and automatically adjust the pilot pressure acting on the control valves (specifically, the control valve 173, the control valves 175L, 175R, and the control valve 174) corresponding to the multiple hydraulic actuators (specifically, the swing hydraulic motor 2A, the boom cylinder 7, and the bucket cylinder 9), as described below. This allows the automatic control unit 54 to automatically operate each hydraulic actuator. The control of the machine control function by the automatic control unit 54 may be performed, for example, when a predetermined switch included in the input device 42 is pressed. The predetermined switch may be, for example, a machine control switch (hereinafter, "MC (Machine Control) switch"), and may be disposed as a knob switch at the tip of the operator's grip of the operation device 26 (for example, a lever device corresponding to the operation of the arm 5). The following description will be given on the assumption that the machine control function is active when the MC switch is pressed.

例えば、自動制御部54は、MCスイッチ等が押下されている場合、掘削作業や整形作業を支援するために、アームシリンダ8の動作に合わせて、ブームシリンダ7及びバケットシリンダ9の少なくとも一方を自動的に伸縮させる。具体的には、自動制御部54は、オペレータが手動でアーム5の閉じ操作(以下、「アーム閉じ操作」)を行っている場合に、目標施工面とバケット6の爪先や背面等の作業部位の位置とが一致するようにブームシリンダ7及びバケットシリンダ9の少なくとも一方を自動的に伸縮させる。この場合、オペレータは、例えば、アーム5の操作に対応するレバー装置をアーム閉じ操作するだけで、バケット6の爪先等を目標施工面に一致させながら、アーム5を閉じることができる。 For example, when an MC switch or the like is pressed, the automatic control unit 54 automatically extends and retracts at least one of the boom cylinder 7 and the bucket cylinder 9 in accordance with the operation of the arm cylinder 8 to support excavation and shaping work. Specifically, when an operator manually performs a closing operation of the arm 5 (hereinafter, "arm closing operation"), the automatic control unit 54 automatically extends and retracts at least one of the boom cylinder 7 and the bucket cylinder 9 so that the target construction surface coincides with the position of a work part such as the tip or back of the bucket 6. In this case, the operator can close the arm 5 while aligning the tip of the bucket 6 with the target construction surface, simply by performing an arm closing operation on a lever device corresponding to the operation of the arm 5, for example.

また、自動制御部54は、MCスイッチ等が押下されている場合、上部旋回体3を目標施工面に正対させるために旋回油圧モータ2A(アクチュエータの一例)を自動的に回転させてもよい。以下、コントローラ30(自動制御部54)による上部旋回体3を目標施工面に正対させる制御を「正対制御」と称する。これにより、オペレータ等は、所定のスイッチを押下するだけで、或いは、当該スイッチが押下された状態で、旋回操作に対応する後述のレバー装置26Cを操作するだけで、上部旋回体3を目標施工面に正対させることができる。また、オペレータは、MCスイッチを押下するだけで、上部旋回体3を目標施工面に正対させ且つ上述の目標施工面の掘削作業等に関するマシンコントロール機能を開始させることができる。 When an MC switch or the like is pressed, the automatic control unit 54 may automatically rotate the rotation hydraulic motor 2A (an example of an actuator) to make the upper rotating body 3 face the target construction surface. Hereinafter, the control by the controller 30 (automatic control unit 54) to face the upper rotating body 3 face the target construction surface is referred to as "facing control." This allows an operator or the like to face the upper rotating body 3 face the target construction surface simply by pressing a specified switch, or, with the switch pressed, by operating a lever device 26C (described below) corresponding to a turning operation. Also, an operator can face the upper rotating body 3 face the target construction surface and start the machine control function related to the excavation work of the target construction surface, etc., described above, simply by pressing the MC switch.

例えば、ショベル100の上部旋回体3が目標施工面に正対している状態は、アタッチメントの動作に従い、アタッチメントの先端部(例えば、バケット6の作業部位としての爪先や背面等)を目標施工面(上り法面BS)の傾斜方向に沿って移動させることが可能な状態である。具体的には、ショベル100の上部旋回体3が目標施工面に正対している状態は、ショベル100の旋回平面に鉛直なアタッチメントの稼動面(アタッチメント稼動面)が、円筒体に対応する目標施工面の法線を含む状態(換言すれば、当該法線に沿う状態)である。 For example, when the upper rotating body 3 of the shovel 100 faces the target construction surface, the tip of the attachment (e.g., the tip or back of the bucket 6 as the working part) can be moved along the inclination direction of the target construction surface (upward slope BS) in accordance with the operation of the attachment. Specifically, when the upper rotating body 3 of the shovel 100 faces the target construction surface, the working surface of the attachment (attachment working surface) perpendicular to the rotation plane of the shovel 100 includes the normal to the target construction surface corresponding to the cylinder (in other words, it is along the normal).

ショベル100のアタッチメント稼動面が円筒体に対応する目標施工面の法線を含む状態にない場合、アタッチメントの先端部は、目標施工面を傾斜方向に移動させることができない。そのため、結果として、ショベル100は、目標施工面を適切に施工できない。これに対して、自動制御部54は、自動的に旋回油圧モータ2Aを回転させることで、上部旋回体3を正対させることができる。これにより、ショベル100は、目標施工面を適切に施工することができる。 If the working surface of the attachment of the shovel 100 does not include the normal of the target construction surface corresponding to the cylinder, the tip of the attachment cannot move the target construction surface in the inclined direction. As a result, the shovel 100 cannot properly construct the target construction surface. In response to this, the automatic control unit 54 can automatically rotate the turning hydraulic motor 2A to orient the upper turning body 3 in the correct position. This allows the shovel 100 to properly construct the target construction surface.

自動制御部54は、正対制御において、例えば、バケット6の爪先の左端の座標点と目標施工面との間の左端鉛直距離(以下、単に「左端鉛直距離」)と、バケット6の爪先の右端の座標点と目標施工面との間の右端鉛直距離(以下、単に「右端鉛直距離」)とが等しくなった場合に、ショベルが目標施工面に正対していると判断する。また、自動制御部54は、左端鉛直距離と右端鉛直距離とが等しくなった場合(即ち、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差がゼロになった場合)ではなく、その差が所定値以下になった場合に、ショベル100が目標施工面に正対していると判断してもよい。 In the facing control, the automatic control unit 54 determines that the shovel is facing the target construction surface, for example, when the left end vertical distance between the coordinate point of the left end of the tip of the bucket 6 and the target construction surface (hereinafter simply referred to as the "left end vertical distance") and the right end vertical distance between the coordinate point of the right end of the tip of the bucket 6 and the target construction surface (hereinafter simply referred to as the "right end vertical distance") are equal. In addition, the automatic control unit 54 may determine that the shovel 100 is facing the target construction surface not when the left end vertical distance and the right end vertical distance are equal (i.e., when the difference between the left end vertical distance and the right end vertical distance becomes zero), but when the difference becomes equal to or less than a predetermined value.

また、自動制御部54は、正対制御において、例えば、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差に基づき、旋回油圧モータ2Aを動作させてもよい。具体的には、MCスイッチ等の所定のスイッチが押下された状態で旋回操作に対応するレバー装置26Cが操作されると、上部旋回体3を目標施工面に正対させる方向にレバー装置26Cが操作されたか否かを判断する。例えば、バケット6の爪先と目標施工面(上り法面BS)との間の鉛直距離が大きくなる方向にレバー装置26Cが操作された場合、自動制御部54は、正対制御を実行しない。一方で、バケット6の爪先と目標施工面(上り法面BS)との間の鉛直距離が小さくなる方向に旋回操作レバーが操作された場合、自動制御部54は、正対制御を実行する。その結果、自動制御部54は、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差が小さくなるように旋回油圧モータ2Aを動作させることができる。その後、自動制御部54は、その差が所定値以下或いはゼロになると、旋回油圧モータ2Aを停止させる。また、自動制御部54は、その差が所定値以下或いはゼロとなる旋回角度を目標角度として設定し、その目標角度と現在の旋回角度(具体的には、旋回状態センサS5の検出信号に基づく検出値)との角度差がゼロになるように、旋回油圧モータ2Aの動作制御を行ってもよい。この場合、旋回角度は、例えば、基準方向に対する上部旋回体3の前後軸の角度である。 In addition, the automatic control unit 54 may operate the swing hydraulic motor 2A in the facing control, for example, based on the difference between the left end vertical distance and the right end vertical distance. Specifically, when the lever device 26C corresponding to the swing operation is operated with a predetermined switch such as an MC switch pressed, the automatic control unit 54 judges whether the lever device 26C is operated in a direction to face the upper swing body 3 to the target construction surface. For example, when the lever device 26C is operated in a direction to increase the vertical distance between the tip of the bucket 6 and the target construction surface (upward slope BS), the automatic control unit 54 does not execute the facing control. On the other hand, when the swing operation lever is operated in a direction to decrease the vertical distance between the tip of the bucket 6 and the target construction surface (upward slope BS), the automatic control unit 54 executes the facing control. As a result, the automatic control unit 54 can operate the swing hydraulic motor 2A so that the difference between the left end vertical distance and the right end vertical distance becomes smaller. After that, when the difference becomes equal to or less than a predetermined value or becomes zero, the automatic control unit 54 stops the swing hydraulic motor 2A. The automatic control unit 54 may also set a rotation angle at which the difference is equal to or less than a predetermined value or zero as a target angle, and control the operation of the rotation hydraulic motor 2A so that the angle difference between the target angle and the current rotation angle (specifically, the detection value based on the detection signal of the rotation state sensor S5) becomes zero. In this case, the rotation angle is, for example, the angle of the front and rear axes of the upper rotating body 3 relative to the reference direction.

なお、上述の如く、旋回油圧モータ2Aの代わりに、旋回用電動機がショベル100に搭載される場合、自動制御部54は、旋回用電動機(アクチュエータの一例)を制御対象として、正対制御を行う。 As described above, when a turning electric motor is installed on the excavator 100 instead of the turning hydraulic motor 2A, the automatic control unit 54 performs facing control with the turning electric motor (an example of an actuator) as the control target.

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PS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。 The slewing angle calculation unit 55 calculates the slewing angle of the upper rotating body 3. This allows the controller 30 to identify the current orientation of the upper rotating body 3. The slewing angle calculation unit 55 calculates the angle of the front-rear axis of the upper rotating body 3 relative to a reference direction as the slewing angle, for example, based on the output signal of the GNSS compass included in the positioning device PS. The slewing angle calculation unit 55 may also calculate the slewing angle based on the detection signal of the slewing state sensor S5. Furthermore, if a reference point is set at the construction site, the slewing angle calculation unit 55 may use the direction of the reference point as viewed from the slewing axis as the reference direction.

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。 The rotation angle indicates the direction in which the attachment working surface extends relative to the reference direction. The attachment working surface is, for example, a virtual plane that cuts the attachment longitudinally and is positioned so as to be perpendicular to the rotation plane. The rotation plane is, for example, a virtual plane that includes the bottom surface of the rotating frame that is perpendicular to the rotation axis. The controller 30 (machine guidance unit 50) determines that the upper rotating body 3 is directly facing the target construction surface when it determines, for example, that the attachment working surface includes the normal to the target construction surface.

相対角度算出部56は、上部旋回体3を目標施工面に正対させるために必要な旋回角度(相対角度)を算出する。相対角度は、例えば、上部旋回体3を目標施工面に正対させたときの上部旋回体3の前後軸の方向と、上部旋回体3の前後軸の現在の方向との間に形成される相対的な角度である。相対角度算出部56は、例えば、記憶装置47に記憶されている目標施工面に関するデータと、旋回角度算出部55により算出された旋回角度とに基づき、相対角度を算出する。 The relative angle calculation unit 56 calculates the rotation angle (relative angle) required to make the upper rotating body 3 face the target construction surface. The relative angle is, for example, the relative angle formed between the direction of the front-rear axis of the upper rotating body 3 when the upper rotating body 3 is faced directly to the target construction surface and the current direction of the front-rear axis of the upper rotating body 3. The relative angle calculation unit 56 calculates the relative angle based on, for example, data related to the target construction surface stored in the storage device 47 and the rotation angle calculated by the rotation angle calculation unit 55.

自動制御部54は、MCスイッチ等の所定のスイッチが押下された状態で旋回操作に対応するレバー装置26Cが操作されると、上部旋回体3を目標施工面に正対させる方向に旋回操作されたか否かを判断する。自動制御部54は、上部旋回体3を目標施工面に正対させる方向に旋回操作されたと判断した場合、相対角度算出部56により算出された相対角度を目標角度として設定する。そして、自動制御部54は、レバー装置26Cが操作された後の旋回角度の変化が目標角度に達した場合、上部旋回体3が目標施工面に正対したと判断し、旋回油圧モータ2Aの動きを停止させてよい。これにより、自動制御部54は、図2に示す構成を前提として、上部旋回体3を目標施工面に正対させることができる。上記正対制御の実施例では目標施工面に対する正対制御の事例を示したが、これに限られることはない。例えば、仮置きの土砂をダンプトラックに積み込む際の掬い取り動作においても、目標体積に相当する目標軌道(目標掘削軌道)を生成し、目標掘削軌道に対してアタッチメントが向かい合うように旋回動作の正対制御をおこなってもよい。この場合、掬い取り動作の都度、目標掘削軌道は変更される。このため、ダンプトラックへの排土後は、新たに変更された目標掘削軌道に対して正対制御される。 When the lever device 26C corresponding to the rotation operation is operated with a predetermined switch such as an MC switch pressed, the automatic control unit 54 determines whether the upper rotating body 3 has been rotated in a direction to face the target construction surface. If the automatic control unit 54 determines that the upper rotating body 3 has been rotated in a direction to face the target construction surface, it sets the relative angle calculated by the relative angle calculation unit 56 as the target angle. Then, if the change in the rotation angle after the lever device 26C is operated reaches the target angle, the automatic control unit 54 may determine that the upper rotating body 3 faces the target construction surface and stop the movement of the rotation hydraulic motor 2A. As a result, the automatic control unit 54 can make the upper rotating body 3 face the target construction surface, assuming the configuration shown in FIG. 2. In the above embodiment of the facing control, an example of the facing control to the target construction surface is shown, but this is not limited to this. For example, even in the scooping operation when loading temporary soil and sand onto a dump truck, a target trajectory (target excavation trajectory) corresponding to the target volume may be generated, and the turning operation may be controlled so that the attachment faces the target excavation trajectory. In this case, the target excavation trajectory is changed each time a scooping operation is performed. Therefore, after the soil is discharged onto the dump truck, the attachment is controlled to face the newly changed target excavation trajectory.

[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。
[Excavator hydraulic system]
Next, the hydraulic system of the excavator 100 according to this embodiment will be described with reference to FIG.

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。 Figure 3 is a diagram showing an example of the configuration of a hydraulic system of a shovel 100 according to this embodiment. In Figure 3, the mechanical power system, hydraulic oil lines, pilot lines, and electrical control system are shown by double lines, solid lines, dashed lines, and dotted lines, respectively, as in Figure 2 and other figures.

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。 The hydraulic system realized by this hydraulic circuit circulates hydraulic oil from each of the main pumps 14L, 14R driven by the engine 11 through the center bypass oil passages C1L, C1R and the parallel oil passages C2L, C2R to the hydraulic oil tank.

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。 The center bypass oil passage C1L starts at the main pump 14L, passes through the control valves 171, 173, 175L, and 176L arranged in the control valve 17, and reaches the hydraulic oil tank.

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。 The center bypass oil passage C1R starts at the main pump 14R, passes through the control valves 172, 174, 175R, and 176R arranged in the control valve 17, and reaches the hydraulic oil tank.

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。 The control valve 171 is a spool valve that supplies hydraulic oil discharged from the main pump 14L to the travel hydraulic motor 1L and discharges hydraulic oil discharged by the travel hydraulic motor 1L into the hydraulic oil tank.

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。 The control valve 172 is a spool valve that supplies hydraulic oil discharged from the main pump 14R to the traveling hydraulic motor 1R and discharges hydraulic oil discharged by the traveling hydraulic motor 1R to the hydraulic oil tank.

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。 The control valve 173 is a spool valve that supplies hydraulic oil discharged from the main pump 14L to the swing hydraulic motor 2A and discharges hydraulic oil discharged by the swing hydraulic motor 2A into the hydraulic oil tank.

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。 The control valve 174 is a spool valve that supplies hydraulic oil discharged from the main pump 14R to the bucket cylinder 9 and also discharges the hydraulic oil in the bucket cylinder 9 to the hydraulic oil tank.

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。 The control valves 175L and 175R are spool valves that supply hydraulic oil discharged from the main pumps 14L and 14R to the boom cylinder 7 and discharge the hydraulic oil in the boom cylinder 7 to the hydraulic oil tank.

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。 The control valves 176L, 176R supply hydraulic oil discharged by the main pumps 14L, 14R to the arm cylinder 8, and also discharge the hydraulic oil in the arm cylinder 8 to the hydraulic oil tank.

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。 Control valves 171, 172, 173, 174, 175L, 175R, 176L, and 176R each adjust the flow rate of hydraulic oil supplied to or discharged from the hydraulic actuator and switch the flow direction according to the pilot pressure acting on the pilot port.

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。 The parallel oil passage C2L supplies hydraulic oil of the main pump 14L to the control valves 171, 173, 175L, and 176L in parallel with the center bypass oil passage C1L. Specifically, the parallel oil passage C2L branches off from the center bypass oil passage C1L upstream of the control valve 171, and is configured to be able to supply hydraulic oil of the main pump 14L in parallel to each of the control valves 171, 173, 175L, and 176R. This allows the parallel oil passage C2L to supply hydraulic oil to a more downstream control valve when the flow of hydraulic oil through the center bypass oil passage C1L is restricted or blocked by any of the control valves 171, 173, and 175L.

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。 The parallel oil passage C2R supplies hydraulic oil of the main pump 14R to the control valves 172, 174, 175R, and 176R in parallel with the center bypass oil passage C1R. Specifically, the parallel oil passage C2R branches off from the center bypass oil passage C1R upstream of the control valve 172, and is configured to be able to supply hydraulic oil of the main pump 14R in parallel to each of the control valves 172, 174, 175R, and 176R. The parallel oil passage C2R can supply hydraulic oil to a more downstream control valve when the flow of hydraulic oil through the center bypass oil passage C1R is restricted or blocked by any of the control valves 172, 174, and 175R.

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。 Regulators 13L and 13R adjust the discharge volume of main pumps 14L and 14R by adjusting the tilt angle of the swash plates of main pumps 14L and 14R, respectively, under the control of controller 30.

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。 The discharge pressure sensor 28L detects the discharge pressure of the main pump 14L, and a detection signal corresponding to the detected discharge pressure is input to the controller 30. The same is true for the discharge pressure sensor 28R. This allows the controller 30 to control the regulators 13L, 13R according to the discharge pressures of the main pumps 14L, 14R.

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。 Negative control throttles (hereinafter "negative control throttles") 18L, 18R are provided in the center bypass oil passages C1L, C1R between the hydraulic oil tank and the most downstream control valves 176L, 176R, respectively. As a result, the flow of hydraulic oil discharged by the main pumps 14L, 14R is restricted by the negative control throttles 18L, 18R. The negative control throttles 18L, 18R then generate a control pressure (hereinafter "negative control pressure") for controlling the regulators 13L, 13R.

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。 The negative control pressure sensors 19L and 19R detect the negative control pressure, and the detection signal corresponding to the detected negative control pressure is input to the controller 30.

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。 The controller 30 may control the regulators 13L, 13R in response to the discharge pressure of the main pumps 14L, 14R detected by the discharge pressure sensors 28L, 28R to adjust the discharge volume of the main pumps 14L, 14R. For example, the controller 30 may control the regulator 13L in response to an increase in the discharge pressure of the main pump 14L, and reduce the discharge volume by adjusting the swash plate tilt angle of the main pump 14L. The same applies to the regulator 13R. This allows the controller 30 to control the total horsepower of the main pumps 14L, 14R so that the absorption horsepower of the main pumps 14L, 14R, which is expressed as the product of the discharge pressure and the discharge volume, does not exceed the output horsepower of the engine 11.

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。 The controller 30 may also adjust the discharge rate of the main pumps 14L, 14R by controlling the regulators 13L, 13R according to the negative control pressure detected by the negative control pressure sensors 19L, 19R. For example, the controller 30 decreases the discharge rate of the main pumps 14L, 14R as the negative control pressure increases, and increases the discharge rate of the main pumps 14L, 14R as the negative control pressure decreases.

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。 Specifically, when the excavator 100 is in a standby state (state shown in FIG. 3) in which none of the hydraulic actuators are being operated, the hydraulic oil discharged from the main pumps 14L, 14R passes through the center bypass oil passages C1L, C1R to reach the negative control throttles 18L, 18R. The flow of hydraulic oil discharged from the main pumps 14L, 14R increases the negative control pressure generated upstream of the negative control throttles 18L, 18R. As a result, the controller 30 reduces the discharge rate of the main pumps 14L, 14R to the minimum allowable discharge rate, suppressing the pressure loss (pumping loss) that occurs when the discharged hydraulic oil passes through the center bypass oil passages C1L, C1R.

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。 On the other hand, when any of the hydraulic actuators is operated through the operating device 26, the hydraulic oil discharged from the main pumps 14L, 14R flows into the hydraulic actuator to be operated through the control valve corresponding to the hydraulic actuator to be operated. The flow of hydraulic oil discharged from the main pumps 14L, 14R reduces or eliminates the amount of hydraulic oil reaching the negative control throttles 18L, 18R, lowering the negative control pressure generated upstream of the negative control throttles 18L, 18R. As a result, the controller 30 increases the discharge amount of the main pumps 14L, 14R, circulates sufficient hydraulic oil to the hydraulic actuator to be operated, and can reliably drive the hydraulic actuator to be operated.

操作装置26は、左操作レバー26L、右操作レバー26R及び走行レバー26Dを含む。走行レバー26Dは、左走行レバー26DL及び右走行レバー26DRを含む。 The operating device 26 includes a left operating lever 26L, a right operating lever 26R, and a driving lever 26D. The driving lever 26D includes a left driving lever 26DL and a right driving lever 26DR.

左操作レバー26Lは、旋回操作とアーム5の操作に用いられる。左操作レバー26Lが、前後方向に操作された場合、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176のパイロットポートに導入させる。また、左操作レバー26Lが、左右方向に操作された場合、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173のパイロットポートに導入させる。 The left operating lever 26L is used for rotation operation and operation of the arm 5. When the left operating lever 26L is operated in the forward/backward direction, the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 is used to introduce a control pressure according to the amount of lever operation into the pilot port of the control valve 176. When the left operating lever 26L is operated in the left/right direction, the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 is used to introduce a control pressure according to the amount of lever operation into the pilot port of the control valve 173.

具体的には、左操作レバー26Lは、アーム閉じ方向に操作された場合に、制御弁176L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176Rの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー26Lは、アーム開き方向に操作された場合には、制御弁176L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176Rの右側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー26Lは、左旋回方向に操作された場合に、制御弁173の左側パイロットポートに作動油を導入させ、右旋回方向に操作された場合に、制御弁173の右側パイロットポートに作動油を導入させる。 Specifically, when the left operating lever 26L is operated in the arm closing direction, it introduces hydraulic oil to the right pilot port of the control valve 176L and introduces hydraulic oil to the left pilot port of the control valve 176R. When the left operating lever 26L is operated in the arm opening direction, it introduces hydraulic oil to the left pilot port of the control valve 176L and introduces hydraulic oil to the right pilot port of the control valve 176R. When the left operating lever 26L is operated in the left turning direction, it introduces hydraulic oil to the left pilot port of the control valve 173, and when operated in the right turning direction, it introduces hydraulic oil to the right pilot port of the control valve 173.

右操作レバー26Rは、ブーム4の操作とバケット6の操作に用いられる。右操作レバー26Rは、前後方向に操作された場合、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175のパイロットポートに導入させる。また、左右方向に操作された場合、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。 The right operating lever 26R is used to operate the boom 4 and the bucket 6. When the right operating lever 26R is operated in the forward/backward direction, it uses the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to introduce a control pressure according to the amount of lever operation into the pilot port of the control valve 175. When the right operating lever 26R is operated in the left/right direction, it uses the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to introduce a control pressure according to the amount of lever operation into the pilot port of the control valve 174.

具体的には、右操作レバー26Rは、ブーム下げ方向に操作された場合に、制御弁175Rの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー26Rは、ブーム上げ方向に操作された場合には、制御弁175L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175Rの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー26Rは、バケット閉じ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、バケット開き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。 Specifically, when the right operating lever 26R is operated in the boom lowering direction, it introduces hydraulic oil to the left pilot port of the control valve 175R. When the right operating lever 26R is operated in the boom raising direction, it introduces hydraulic oil to the right pilot port of the control valve 175L and also introduces hydraulic oil to the left pilot port of the control valve 175R. When the right operating lever 26R is operated in the bucket closing direction, it introduces hydraulic oil to the right pilot port of the control valve 174, and when the right operating lever 26R is operated in the bucket opening direction, it introduces hydraulic oil to the left pilot port of the control valve 174.

以下では、左右方向に操作される左操作レバー26Lは、「旋回操作レバー」と称され、前後方向に操作される左操作レバー26Lは、「アーム操作レバー」と称される場合がある。また、左右方向に操作される右操作レバー26Rは、「バケット操作レバー」と称され、前後方向に操作される右操作レバー26Rは、「ブーム操作レバー」と称される場合がある。 In the following, the left operating lever 26L operated in the left-right direction may be referred to as the "swing operating lever," and the left operating lever 26L operated in the front-rear direction may be referred to as the "arm operating lever." In addition, the right operating lever 26R operated in the left-right direction may be referred to as the "bucket operating lever," and the right operating lever 26R operated in the front-rear direction may be referred to as the "boom operating lever."

左走行レバー26DLは、左クローラ1CLの操作に用いられる。左走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。左走行レバー26DLは、前後方向に操作されると、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171のパイロットポートに導入させる。右走行レバー26DRは、右クローラ1CRの操作に用いられる。右走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。右走行レバー26DRは、前後方向に操作されると、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172のパイロットポートに導入させる。 The left travel lever 26DL is used to operate the left crawler 1CL. It may be configured to be linked to the left travel pedal. When the left travel lever 26DL is operated in the forward/backward direction, it uses the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to introduce a control pressure corresponding to the lever operation amount into the pilot port of the control valve 171. The right travel lever 26DR is used to operate the right crawler 1CR. It may be configured to be linked to the right travel pedal. When the right travel lever 26DR is operated in the forward/backward direction, it uses the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to introduce a control pressure corresponding to the lever operation amount into the pilot port of the control valve 172.

操作センサ29は、操作者による操作装置26の操作の内容を検出できるように構成されている。本実施形態では、操作センサ29は、アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置26の操作方向及び操作量を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。 The operation sensor 29 is configured to detect the operation of the operation device 26 by the operator. In this embodiment, the operation sensor 29 detects the operation direction and operation amount of the operation device 26 corresponding to each actuator, and outputs the detected value to the controller 30.

操作センサ29は、操作センサ29LA、29LB、29RA、29RB、29DL、29DRを含む。操作センサ29LAは、操作者による左操作レバー26Lに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作の内容は、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。 The operation sensor 29 includes operation sensors 29LA, 29LB, 29RA, 29RB, 29DL, and 29DR. The operation sensor 29LA detects the content of the operation of the left operating lever 26L in the forward/rearward direction by the operator, and outputs the detected value to the controller 30. The content of the operation includes, for example, the lever operation direction, the lever operation amount (lever operation angle), etc.

同様に、操作センサ29LBは、操作者による左操作レバー26Lに対する左右方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作センサ29RAは、操作者による右操作レバー26Rに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作センサ29RBは、操作者による右操作レバー26Rに対する左右方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作センサ29DLは、操作者による左走行レバー26DLに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作センサ29DRは、操作者による右走行レバー26DRに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。 Similarly, the operation sensor 29LB detects the operation of the left operating lever 26L in the left-right direction by the operator, and outputs the detected value to the controller 30. The operation sensor 29RA detects the operation of the right operating lever 26R in the forward-backward direction by the operator, and outputs the detected value to the controller 30. The operation sensor 29RB detects the operation of the right operating lever 26R in the left-right direction by the operator, and outputs the detected value to the controller 30. The operation sensor 29DL detects the operation of the left travel lever 26DL in the forward-backward direction by the operator, and outputs the detected value to the controller 30. The operation sensor 29DR detects the operation of the right travel lever 26DR in the forward-backward direction by the operator, and outputs the detected value to the controller 30.

コントローラ30は、操作センサ29の出力を受信し、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、コントローラ30は、絞り18の上流に設けられた制御圧センサ19の出力を受信し、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。絞り18は左絞り18L及び右絞り18Rを含み、制御圧センサ19はネガコン圧センサ19L、19Rを含む。 The controller 30 receives the output of the operation sensor 29, and outputs a control command to the regulator 13 as necessary, thereby changing the discharge volume of the main pump 14. The controller 30 also receives the output of the control pressure sensor 19 provided upstream of the orifice 18, and outputs a control command to the regulator 13 as necessary, thereby changing the discharge volume of the main pump 14. The orifice 18 includes a left orifice 18L and a right orifice 18R, and the control pressure sensor 19 includes negative control pressure sensors 19L and 19R.

[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3に加えて、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。
[Configuration details for excavator machine control function]
Next, with reference to FIG. 4 in addition to FIG. 3, a detailed configuration regarding the machine control function of the shovel 100 will be described.

図4は、油圧システムの一部を抜き出した図である。具体的には、図4(A)は、アームシリンダ8の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図であり、図4(B)は、ブームシリンダ7の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。図4(C)は、バケットシリンダ9の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図であり、図4(D)は、旋回油圧モータ2Aの操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。 Figure 4 shows a portion of the hydraulic system. Specifically, Figure 4(A) shows the hydraulic system portion related to the operation of the arm cylinder 8, and Figure 4(B) shows the hydraulic system portion related to the operation of the boom cylinder 7. Figure 4(C) shows the hydraulic system portion related to the operation of the bucket cylinder 9, and Figure 4(D) shows the hydraulic system portion related to the operation of the swing hydraulic motor 2A.

図4に示すように、油圧システムは、比例弁31を含む。比例弁31は、比例弁31AL~31DL及び31AR~31DRを含む。 As shown in FIG. 4, the hydraulic system includes a proportional valve 31. The proportional valve 31 includes proportional valves 31AL to 31DL and 31AR to 31DR.

比例弁31は、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁31は、パイロットポンプ15と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。そのため、コントローラ30は、操作者による操作装置26の操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31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。そして、コントローラ30は、比例弁31が生成するパイロット圧を、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。 The proportional valve 31 functions as a control valve for machine control. The proportional valve 31 is disposed in a pipe connecting the pilot pump 15 and the pilot port of the corresponding control valve in the control valve 17, and is configured to be able to change the flow area of the pipe. In this embodiment, the proportional valve 31 operates in response to a control command output by the controller 30. Therefore, the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the pilot port of the corresponding control valve in the control valve 17 via the proportional valve 31, regardless of the operation of the operating device 26 by the operator. Then, the controller 30 can apply the pilot pressure generated by the proportional valve 31 to the pilot port of the corresponding control valve.

この構成により、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ない場合であっても、その特定の操作装置26に対応する油圧アクチュエータを動作させることができる。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。 With this configuration, the controller 30 can operate the hydraulic actuator corresponding to a specific operating device 26 even when no operation is being performed on that specific operating device 26. Furthermore, the controller 30 can forcibly stop the operation of the hydraulic actuator corresponding to that specific operating device 26 even when an operation is being performed on that specific operating device 26.

例えば、図4(A)に示すように、左操作レバー26Lは、アーム5を操作するために用いられる。具体的には、左操作レバー26Lは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁176のパイロットポートに作用させる。より具体的には、左操作レバー26Lは、アーム閉じ方向(後方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁176Lの右側パイロットポートと制御弁176Rの左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー26Lは、アーム開き方向(前方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁176Lの左側パイロットポートと制御弁176Rの右側パイロットポートに作用させる。 For example, as shown in FIG. 4(A), the left operating lever 26L is used to operate the arm 5. Specifically, the left operating lever 26L uses hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply pilot pressure corresponding to the operation in the forward and backward directions to the pilot port of the control valve 176. More specifically, when the left operating lever 26L is operated in the arm closing direction (rearward), it applies pilot pressure corresponding to the operation amount to the right pilot port of the control valve 176L and the left pilot port of the control valve 176R. Also, when the left operating lever 26L is operated in the arm opening direction (forward), it applies pilot pressure corresponding to the operation amount to the left pilot port of the control valve 176L and the right pilot port of the control valve 176R.

操作装置26にはスイッチSWが設けられている。本実施形態では、スイッチSWは、スイッチSW1及びスイッチSW2を含む。スイッチSW1は、左操作レバー26Lの先端に設けられた押しボタンスイッチである。操作者は、スイッチSW1を押しながら左操作レバー26Lを操作できる。スイッチSW1は、右操作レバー26Rに設けられていてもよく、キャビン10内の他の位置に設けられていてもよい。スイッチSW2は、左走行レバー26DLの先端に設けられた押しボタンスイッチである。操作者は、スイッチSW2を押しながら左走行レバー26DLを操作できる。スイッチSW2は、右走行レバー26DRに設けられていてもよく、キャビン10内の他の位置に設けられていてもよい。 The operation device 26 is provided with a switch SW. In this embodiment, the switch SW includes a switch SW1 and a switch SW2. The switch SW1 is a push button switch provided at the tip of the left operation lever 26L. The operator can operate the left operation lever 26L while pressing the switch SW1. The switch SW1 may be provided on the right operation lever 26R or at another position in the cabin 10. The switch SW2 is a push button switch provided at the tip of the left travel lever 26DL. The operator can operate the left travel lever 26DL while pressing the switch SW2. The switch SW2 may be provided on the right travel lever 26DR or at another position in the cabin 10.

操作センサ29LAは、操作者による左操作レバー26Lに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。 The operation sensor 29LA detects the forward/rearward operation of the left operating lever 26L by the operator and outputs the detected value to the controller 30.

比例弁31AL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から比例弁31ALを介して制御弁176Lの右側パイロットポート及び制御弁176R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調整する。比例弁31AR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から比例弁31ARを介して制御弁176Lの左側パイロットポート及び制御弁176R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調整する。比例弁31ALは、制御弁176L及び制御弁176R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。同様に、比例弁31ARは、制御弁176L及び制御弁176R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。 The proportional valve 31AL operates in response to a control command (current command) output by the controller 30. The proportional valve 31AL adjusts the pilot pressure by hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 176L and the left pilot port of the control valve 176R via the proportional valve 31AL. The proportional valve 31AR operates in response to a control command (current command) output by the controller 30. The proportional valve 31AR adjusts the pilot pressure by hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 176L and the right pilot port of the control valve 176R via the proportional valve 31AR. The proportional valve 31AL can adjust the pilot pressure so that the control valve 176L and the control valve 176R can be stopped at any valve position. Similarly, the proportional valve 31AR can adjust the pilot pressure so that the control valve 176L and the control valve 176R can be stopped at any valve position.

この構成により、コントローラ30は、操作者によるアーム閉じ操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31ALを介し、制御弁176Lの右側パイロットポート及び制御弁176Rの左側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、操作者によるアーム閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31ALを介し、制御弁176Lの右側パイロットポート及び制御弁176Rの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者によるアーム閉じ操作に応じ、或いは、操作者によるアーム閉じ操作とは無関係に、アーム5を閉じることができる。 With this configuration, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 176L and the left pilot port of the control valve 176R via the proportional valve 31AL in response to the arm closing operation by the operator. Furthermore, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 176L and the left pilot port of the control valve 176R via the proportional valve 31AL, regardless of the arm closing operation by the operator. In other words, the controller 30 can close the arm 5 in response to the arm closing operation by the operator or regardless of the arm closing operation by the operator.

また、コントローラ30は、操作者によるアーム開き操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31ARを介し、制御弁176Lの左側パイロットポート及び制御弁176Rの右側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、操作者によるアーム開き操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31ARを介し、制御弁176Lの左側パイロットポート及び制御弁176Rの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者によるアーム開き操作に応じ、或いは、操作者によるアーム開き操作とは無関係に、アーム5を開くことができる。 In addition, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 176L and the right pilot port of the control valve 176R via the proportional valve 31AR in response to the arm opening operation by the operator. In addition, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 176L and the right pilot port of the control valve 176R via the proportional valve 31AR, regardless of the arm opening operation by the operator. In other words, the controller 30 can open the arm 5 in response to the arm opening operation by the operator or regardless of the arm opening operation by the operator.

また、この構成により、コントローラ30は、操作者によるアーム閉じ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176の閉じ側のパイロットポート(制御弁176Lの左側パイロットポート及び制御弁176R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、アーム5の閉じ動作を強制的に停止させることができる。操作者によるアーム開き操作が行われているときにアーム5の開き動作を強制的に停止させる場合についても同様である。 In addition, with this configuration, even if the operator is performing an arm closing operation, the controller 30 can, if necessary, reduce the pilot pressure acting on the pilot ports on the closing side of the control valve 176 (the left pilot port of the control valve 176L and the right pilot port of the control valve 176R) to forcibly stop the closing operation of the arm 5. The same applies to the case where the opening operation of the arm 5 is forcibly stopped when the operator is performing an arm opening operation.

コントローラ30は、操作者によるアーム閉じ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176の閉じ側のパイロットポートの反対側にある、制御弁176の開き側のパイロットポート(制御弁176Lの右側パイロットポート及び制御弁176Rの左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176を強制的に中立位置に戻すことで、アーム5の閉じ動作を強制的に停止させてもよい。操作者によるアーム開き操作が行われている場合にアーム5の開き動作を強制的に停止させる場合についても同様である。 Even if the operator is performing an arm closing operation, the controller 30 may, if necessary, control the proportional valve 31AR to increase the pilot pressure acting on the opening pilot port of the control valve 176 (the right pilot port of the control valve 176L and the left pilot port of the control valve 176R) opposite the closing pilot port of the control valve 176, and forcibly return the control valve 176 to the neutral position, thereby forcibly stopping the closing operation of the arm 5. The same applies to the case where the opening operation of the arm 5 is forcibly stopped when the operator is performing an arm opening operation.

また、以下の図4(B)~図4(D)を参照しながらの説明を省略するが、操作者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場合、操作者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場合、及び、操作者による旋回操作が行われている場合に上部旋回体3の旋回動作を強制的に停止させる場合についても同様である。 Although the explanation with reference to the following Figures 4(B) to 4(D) is omitted, the same applies to the case where the operation of the boom 4 is forcibly stopped when the operator is performing a boom-raising or boom-lowering operation, the case where the operation of the bucket 6 is forcibly stopped when the operator is performing a bucket-closing or bucket-opening operation, and the case where the rotation operation of the upper rotating body 3 is forcibly stopped when the operator is performing a rotation operation.

また、操作者による走行操作が行われている場合に下部走行体1の走行動作を強制的に停止させる場合についても同様である。 The same applies when the traveling operation of the lower traveling body 1 is forcibly stopped while the operator is operating the vehicle.

また、図4(B)に示すように、右操作レバー26Rは、ブーム4を操作するために用いられる。具体的には、右操作レバー26Rは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁175のパイロットポートに作用させる。より具体的には、右操作レバー26Rは、ブーム上げ方向(後方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁175Lの右側パイロットポートと制御弁175Rの左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー26Rは、ブーム下げ方向(前方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁175Rの右側パイロットポートに作用させる。 As shown in FIG. 4(B), the right operating lever 26R is used to operate the boom 4. Specifically, the right operating lever 26R uses hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply pilot pressure corresponding to operation in the forward and backward directions to the pilot port of the control valve 175. More specifically, when the right operating lever 26R is operated in the boom-up direction (rearward), it applies pilot pressure corresponding to the operation amount to the right pilot port of the control valve 175L and the left pilot port of the control valve 175R. When the right operating lever 26R is operated in the boom-down direction (forward), it applies pilot pressure corresponding to the operation amount to the right pilot port of the control valve 175R.

操作センサ29RAは、操作者による右操作レバー26Rに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。 The operation sensor 29RA detects the forward/rearward operation of the right operating lever 26R by the operator and outputs the detected value to the controller 30.

比例弁31BL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から比例弁31BL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調整する。比例弁31BR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から比例弁31BR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調整する。比例弁31BLは、制御弁175L及び制御弁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。また、比例弁31BRは、制御弁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。 The proportional valve 31BL operates in response to a control command (current command) output by the controller 30. The proportional valve 31BL adjusts the pilot pressure by hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175L and the left pilot port of the control valve 175R via the proportional valve 31BL. The proportional valve 31BR operates in response to a control command (current command) output by the controller 30. The proportional valve 31BR adjusts the pilot pressure by hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175R via the proportional valve 31BR. The proportional valve 31BL can adjust the pilot pressure so that the control valves 175L and 175R can be stopped at any valve position. The proportional valve 31BR can adjust the pilot pressure so that the control valve 175R can be stopped at any valve position.

この構成により、コントローラ30は、操作者によるブーム上げ操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31BLを介し、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供給できる。また、コントローラ30は、操作者によるブーム上げ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31BLを介し、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供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者によるブーム上げ操作に応じ、或いは、操作者によるブーム上げ操作とは無関係に、ブーム4を上げることができる。 With this configuration, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175L and the left pilot port of the control valve 175R via the proportional valve 31BL in response to the boom-raising operation by the operator. Furthermore, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175L and the left pilot port of the control valve 175R via the proportional valve 31BL, regardless of the boom-raising operation by the operator. In other words, the controller 30 can raise the boom 4 in response to the boom-raising operation by the operator or regardless of the boom-raising operation by the operator.

また、コントローラ30は、操作者によるブーム下げ操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31BRを介し、制御弁175Rの右側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、操作者によるブーム下げ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31BRを介し、制御弁175Rの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者によるブーム下げ操作に応じ、或いは、操作者によるブーム下げ操作とは無関係に、ブーム4を下げることができる。 In addition, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175R via the proportional valve 31BR in response to the boom lowering operation by the operator. In addition, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175R via the proportional valve 31BR, regardless of the boom lowering operation by the operator. In other words, the controller 30 can lower the boom 4 in response to the boom lowering operation by the operator or regardless of the boom lowering operation by the operator.

また、図4(C)に示すように、右操作レバー26Rは、バケット6を操作するためにも用いられる。具体的には、右操作レバー26Rは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、左右方向への操作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。より具体的には、右操作レバー26Rは、バケット閉じ方向(左方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁174の左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー26Rは、バケット開き方向(右方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁174の右側パイロットポートに作用させる。 As shown in FIG. 4(C), the right operating lever 26R is also used to operate the bucket 6. Specifically, the right operating lever 26R uses hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply pilot pressure corresponding to left/right operation to the pilot port of the control valve 174. More specifically, when the right operating lever 26R is operated in the bucket closing direction (leftward), it applies pilot pressure corresponding to the amount of operation to the left pilot port of the control valve 174. Also, when the right operating lever 26R is operated in the bucket opening direction (rightward), it applies pilot pressure corresponding to the amount of operation to the right pilot port of the control valve 174.

操作センサ29RBは、操作者による右操作レバー26Rに対する左右方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。 The operation sensor 29RB detects the left/right operation of the right operating lever 26R by the operator and outputs the detected value to the controller 30.

比例弁31CL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から比例弁31CLを介して制御弁174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調整する。比例弁31CR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から比例弁31CRを介して制御弁174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調整する。比例弁31CLは、制御弁174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。同様に、比例弁31CRは、制御弁174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。 The proportional valve 31CL operates in response to a control command (current command) output by the controller 30. It adjusts the pilot pressure by the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CL. The proportional valve 31CR operates in response to a control command (current command) output by the controller 30. It adjusts the pilot pressure by the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CR. The proportional valve 31CL can adjust the pilot pressure so that the control valve 174 can be stopped at any valve position. Similarly, the proportional valve 31CR can adjust the pilot pressure so that the control valve 174 can be stopped at any valve position.

この構成により、コントローラ30は、操作者によるバケット閉じ操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31CLを介し、制御弁174の左側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、操作者によるバケット閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31CLを介し、制御弁174の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者によるバケット閉じ操作に応じ、或いは、操作者によるバケット閉じ操作とは無関係に、バケット6を閉じることができる。 With this configuration, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CL in response to the bucket closing operation by the operator. The controller 30 can also supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CL, regardless of the bucket closing operation by the operator. In other words, the controller 30 can close the bucket 6 in response to the bucket closing operation by the operator or regardless of the bucket closing operation by the operator.

また、コントローラ30は、操作者によるバケット開き操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31CRを介し、制御弁174の右側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、操作者によるバケット開き操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31CRを介し、制御弁174の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者によるバケット開き操作に応じ、或いは、操作者によるバケット開き操作とは無関係に、バケット6を開くことができる。 In addition, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CR in response to the bucket opening operation by the operator. In addition, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CR, regardless of the bucket opening operation by the operator. In other words, the controller 30 can open the bucket 6 in response to the bucket opening operation by the operator or regardless of the bucket opening operation by the operator.

また、図4(D)に示すように、左操作レバー26Lは、旋回機構2を操作するためにも用いられる。具体的には、左操作レバー26Lは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、左右方向への操作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。より具体的には、左操作レバー26Lは、左旋回方向(左方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁173の左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー26Lは、右旋回方向(右方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁173の右側パイロットポートに作用させる。 As shown in FIG. 4(D), the left operating lever 26L is also used to operate the turning mechanism 2. Specifically, the left operating lever 26L uses hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply pilot pressure corresponding to operation in the left and right directions to the pilot port of the control valve 173. More specifically, when the left operating lever 26L is operated in the left turning direction (left direction), it applies pilot pressure corresponding to the amount of operation to the left pilot port of the control valve 173. Also, when the left operating lever 26L is operated in the right turning direction (right direction), it applies pilot pressure corresponding to the amount of operation to the right pilot port of the control valve 173.

操作センサ29LBは、操作者による左操作レバー26Lに対する左右方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。 The operation sensor 29LB detects the left/right operation of the left operating lever 26L by the operator and outputs the detected value to the controller 30.

比例弁31DL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から比例弁31DLを介して制御弁173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調整する。比例弁31DR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から比例弁31DRを介して制御弁173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調整する。比例弁31DLは、制御弁173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。同様に、比例弁31DRは、制御弁173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。 The proportional valve 31DL operates in response to a control command (current command) output by the controller 30. It adjusts the pilot pressure by the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DL. The proportional valve 31DR operates in response to a control command (current command) output by the controller 30. It adjusts the pilot pressure by the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DR. The proportional valve 31DL can adjust the pilot pressure so that the control valve 173 can be stopped at any valve position. Similarly, the proportional valve 31DR can adjust the pilot pressure so that the control valve 173 can be stopped at any valve position.

この構成により、コントローラ30は、操作者による左旋回操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31DLを介し、制御弁173の左側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、操作者による左旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31DLを介し、制御弁173の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者による左旋回操作に応じ、或いは、操作者による左旋回操作とは無関係に、旋回機構2を左旋回させることができる。 With this configuration, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DL in response to a left rotation operation by the operator. The controller 30 can also supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DL, regardless of a left rotation operation by the operator. In other words, the controller 30 can rotate the rotation mechanism 2 to the left in response to a left rotation operation by the operator or regardless of a left rotation operation by the operator.

また、コントローラ30は、操作者による右旋回操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31DRを介し、制御弁173の右側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、操作者による右旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31DRを介し、制御弁173の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者による右旋回操作に応じ、或いは、操作者による右旋回操作とは無関係に、旋回機構2を右旋回させることができる。 In addition, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DR in response to a right turning operation by the operator. In addition, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DR, regardless of a right turning operation by the operator. In other words, the controller 30 can rotate the turning mechanism 2 to the right in response to a right turning operation by the operator or regardless of a right turning operation by the operator.

また、図3に示される左走行レバー26DLは、左クローラ1CLを操作するために用いられる。具体的には、左走行レバー26DLは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁171のパイロットポートに作用させる。操作センサ29DLは、操作者による左走行レバー26DLに対する前後方向への操作の内容を電気的に検出し、検出した値を示す電流指令をコントローラ30に出力する。これにより、コントローラ30が電流指令に応じて動作する。 The left travel lever 26DL shown in FIG. 3 is used to operate the left crawler 1CL. Specifically, the left travel lever 26DL uses hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply pilot pressure corresponding to forward and backward operation to the pilot port of the control valve 171. The operation sensor 29DL electrically detects the content of the forward and backward operation of the left travel lever 26DL by the operator, and outputs a current command indicating the detected value to the controller 30. This causes the controller 30 to operate according to the current command.

そして、コントローラ30は、上述した構成と同様に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、(図示しない)比例弁を介し、制御弁171の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、左クローラ1CLを前進させることができる。また、コントローラ30は、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、(図示しない)比例弁を介し、制御弁171の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、左クローラ1CLを後進させることができる。 The controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 171 via a proportional valve (not shown) in the same manner as in the configuration described above. In other words, the left crawler 1CL can be moved forward. The controller 30 can also supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 171 via a proportional valve (not shown). In other words, the left crawler 1CL can be moved backward.

また、図3に示される右走行レバー26DRは、右クローラ1CRを操作するために用いられる。具体的には、右走行レバー26DRは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁172のパイロットポートに作用させる。操作センサ29DRは、操作者による右走行レバー26DRに対する前後方向への操作の内容を電気的に検出し、検出した値を示す電流指令をコントローラ30に対して出力する。これにより、コントローラ30が電流指令に応じて動作する。 The right travel lever 26DR shown in FIG. 3 is used to operate the right crawler 1CR. Specifically, the right travel lever 26DR uses hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply pilot pressure corresponding to forward and backward operation to the pilot port of the control valve 172. The operation sensor 29DR electrically detects the content of the forward and backward operation of the right travel lever 26DR by the operator, and outputs a current command indicating the detected value to the controller 30. This causes the controller 30 to operate according to the current command.

そして、コントローラ30は、上述した構成と同様に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、(図示しない)比例弁を介し、制御弁172の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、右クローラ1CRを前進させることができる。また、コントローラ30は、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、(図示しない)比例弁を介し、制御弁172の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、右クローラ1CRを後進させることができる。 The controller 30 can supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 172 via a proportional valve (not shown) in the same manner as in the configuration described above. In other words, the right crawler 1CR can be moved forward. The controller 30 can also supply hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 172 via a proportional valve (not shown). In other words, the right crawler 1CR can be moved backward.

また、ショベル100は、バケットチルト機構を自動的に動作させる構成を備えていてもよい。この場合、バケットチルト機構を構成するバケットチルトシリンダに関する油圧システム部分は、ブームシリンダ7の操作に関する油圧システム部分等と同じように構成されてもよい。 The excavator 100 may also be configured to automatically operate the bucket tilt mechanism. In this case, the hydraulic system portion related to the bucket tilt cylinder that constitutes the bucket tilt mechanism may be configured in the same manner as the hydraulic system portion related to the operation of the boom cylinder 7, etc.

また、操作装置26の形態として電気式操作レバーに関する説明を記載したが、電気式操作レバーではなく油圧式操作レバーが採用されてもよい。この場合、油圧式操作レバーのレバー操作量は、圧力センサによって圧力の形で検出されてコントローラ30へ入力されてもよい。また、油圧式操作レバーとしての操作装置26と各制御弁のパイロットポートとの間には電磁弁が配置されてもよい。電磁弁は、コントローラ30からの電気信号に応じて動作するように構成される。この構成により、油圧式操作レバーとしての操作装置26を用いた手動操作が行われると、操作装置26は、レバー操作量に応じてパイロット圧を増減させることで各制御弁を移動させることができる。また、各制御弁は電磁スプール弁で構成されていてもよい。この場合、電磁スプール弁は、電気式操作レバーのレバー操作量に対応するコントローラ30からの電気信号に応じて動作する。 Although the description has been given of an electric control lever as the form of the operating device 26, a hydraulic operating lever may be used instead of an electric operating lever. In this case, the lever operation amount of the hydraulic operating lever may be detected in the form of pressure by a pressure sensor and input to the controller 30. In addition, a solenoid valve may be disposed between the operating device 26 as a hydraulic operating lever and the pilot port of each control valve. The solenoid valve is configured to operate in response to an electric signal from the controller 30. With this configuration, when manual operation is performed using the operating device 26 as a hydraulic operating lever, the operating device 26 can move each control valve by increasing or decreasing the pilot pressure in response to the lever operation amount. In addition, each control valve may be configured as an electromagnetic spool valve. In this case, the electromagnetic spool valve operates in response to an electric signal from the controller 30 corresponding to the lever operation amount of the electric operating lever.

[ショベルの土砂重量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の土砂重量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のうちの土砂重量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。
[Configuration details for excavator soil weight detection function]
Next, a detailed configuration of the soil weight detection function of the shovel 100 according to this embodiment will be described with reference to Fig. 5. Fig. 5 is a diagram illustrating an example of a configuration part of the shovel 100 according to this embodiment that is related to the soil weight detection function.

本実施形態に係るコントローラ30は、バケット6で掘削した土砂重量を、ブームシリンダ7の推力に基づいて算出する。ブームシリンダ7の推力に基づいて土砂重量を検出する際に、土砂の重心(以下、土砂重心と称する)の位置が必要となる。土砂重心の位置は、バケット6の形状によって異なる。そこで、本実施形態に係るコントローラ30は、バケット6の形状の設定に関する機能部として、バケット形状設定部70を含む。 The controller 30 according to this embodiment calculates the weight of the soil excavated by the bucket 6 based on the thrust of the boom cylinder 7. When detecting the weight of the soil based on the thrust of the boom cylinder 7, the position of the center of gravity of the soil (hereinafter referred to as the soil center of gravity) is required. The position of the soil center of gravity differs depending on the shape of the bucket 6. Therefore, the controller 30 according to this embodiment includes a bucket shape setting unit 70 as a functional unit related to setting the shape of the bucket 6.

バケット形状設定部70は、ショベル100に装着されているバケット6の形状を設定する。設定されたバケット6の形状を示す情報は、例えば記憶装置47に保存される。このため、バケット6が装着される毎に形状の設定が行われる。 The bucket shape setting unit 70 sets the shape of the bucket 6 attached to the excavator 100. Information indicating the set shape of the bucket 6 is stored, for example, in the storage device 47. Therefore, the shape is set each time the bucket 6 is attached.

本実施形態に係るバケット形状設定部70は、入力装置42(操作装置の一例)から入力された、バケット6の形状を特定する情報に従って、設定を行ってもよい。また、設定する際のバケット6の形状の入力は、入力装置42に制限するものではない。バケット形状設定部70は、通信装置T1を介して外部の装置から受信した、バケット6の形状を特定する情報に従って、設定を行ってもよい。バケットの形状を特定する情報は、任意の情報でよく、例えばバケット6の型番又は名称でもよい。 The bucket shape setting unit 70 according to this embodiment may perform settings according to information specifying the shape of the bucket 6, which is input from the input device 42 (an example of an operating device). Furthermore, input of the shape of the bucket 6 when setting is not limited to the input device 42. The bucket shape setting unit 70 may perform settings according to information specifying the shape of the bucket 6, which is received from an external device via the communication device T1. The information specifying the shape of the bucket may be any information, and may be, for example, the model number or name of the bucket 6.

さらには、バケット形状設定部70は、入力された撮像画像情報に基づいて、バケット6の形状を設定してもよい。撮像画像情報には、ショベル100に装着されているバケット6が写っているものとする。そして、バケット形状設定部70は、撮像画像情報に写っているバケット6の形状を特定し、特定したバケット6の形状を設定する。 Furthermore, the bucket shape setting unit 70 may set the shape of the bucket 6 based on the input captured image information. The captured image information is assumed to show the bucket 6 attached to the shovel 100. The bucket shape setting unit 70 then identifies the shape of the bucket 6 shown in the captured image information, and sets the identified shape of the bucket 6.

さらには、バケット形状設定部70は、バケット6が交換された場合に、バケット6の形状の設定と共に、バケット6の重心とバケット6の重量の設定を行う。バケット6の重心とバケット6の重量は、バケット6の型番又は名称と対応付けられて記憶装置47に予め記憶されていてもよいし、入力装置42等から入力されてもよい。 Furthermore, when the bucket 6 is replaced, the bucket shape setting unit 70 sets the shape of the bucket 6 as well as the center of gravity and weight of the bucket 6. The center of gravity and weight of the bucket 6 may be associated with the model number or name of the bucket 6 and stored in advance in the storage device 47, or may be input from the input device 42, etc.

コントローラ30は、バケット6で掘削した土砂の重量(以下、土砂重量と称する)を検出する機能に関する機能部として、土砂重量処理部60を含む。 The controller 30 includes a soil weight processing unit 60 as a functional unit related to the function of detecting the weight of the soil excavated by the bucket 6 (hereinafter referred to as soil weight).

本実施形態においては、土砂重量処理部60は、バケット6の形状を認識しているので、バケット6の形状を考慮して土砂の重心(以下、土砂重心と称する)の位置を特定した後、土砂重心の位置を考慮して土砂重量を算出できる。バケット6に積載された土砂(積載物の一例)の重心をGsとする。バケット6に積載された土砂(積載物の一例)の重量をWsとする。 In this embodiment, the soil weight processing unit 60 recognizes the shape of the bucket 6, and therefore can determine the position of the soil's center of gravity (hereinafter referred to as the soil center of gravity) taking into account the shape of the bucket 6, and then calculate the soil weight taking into account the position of the soil center of gravity. The center of gravity of the soil (an example of a load) loaded in the bucket 6 is designated as Gs. The weight of the soil (an example of a load) loaded in the bucket 6 is designated as Ws.

ところで、土砂重心Gsの位置は、バケット6の形状のみならず、バケット6で掘削された土砂の量、換言すれば土砂重量Wsに応じて変化する。つまり、当該土砂重量Wsが増減する場合に、土砂が積載されるバケット6の形状に応じて、土砂重心Gsの位置が変化する。 The position of the soil gravity center Gs changes not only depending on the shape of the bucket 6 but also on the amount of soil excavated by the bucket 6, in other words, the soil weight Ws. In other words, when the soil weight Ws increases or decreases, the position of the soil gravity center Gs changes depending on the shape of the bucket 6 in which the soil is loaded.

例えば、幅広で底の部分が平たいバケットでは、土砂重量Wsに応じて前後方向の土砂重心の位置はあまり変化しないのに対して、バケットの側面が略三角形状で上面から底の部分に近づくに従ってすぼまっていく形状では、土砂重量Wsに応じて前後方向に土砂重心Gsの位置が変化する場合もある。 For example, in a wide bucket with a flat bottom, the position of the center of gravity of the soil in the front-to-back direction does not change much depending on the weight of the soil Ws, whereas in a bucket with roughly triangular sides that taper from the top to the bottom, the position of the center of gravity Gs of the soil may change in the front-to-back direction depending on the weight of the soil Ws.

そこで、本実施形態に係る記憶装置47は、ショベル100に接続可能なバケット6の形状(バケット6の種類)ごとに、土砂重量Wsと、土砂重心Gsの位置関係情報と、を対応付けた重心位置保持テーブル47Aを記憶する。土砂重心Gsの位置関係情報とは、土砂重心Gsの位置を特定するために、土砂重心Gsの位置に関係した情報とする。具体的な土砂重心Gsの位置関係情報については後述する。 The storage device 47 according to this embodiment therefore stores a center of gravity position holding table 47A that associates the soil weight Ws with positional relationship information of the soil center of gravity Gs for each shape of the bucket 6 (type of bucket 6) that can be connected to the shovel 100. The positional relationship information of the soil center of gravity Gs is information related to the position of the soil center of gravity Gs in order to identify the position of the soil center of gravity Gs. Specific positional relationship information of the soil center of gravity Gs will be described later.

そして、土砂重量処理部60は、土砂重心Gsの位置を算出する際に、重心位置保持テーブル47Aを参照する。 The soil weight processing unit 60 then refers to the center of gravity position holding table 47A when calculating the position of the soil gravity center Gs.

例えば、土砂重量処理部60は、ブームシリンダ7の推力と、予め設定された土砂重心Gsの位置と、に基づいて、バケット6で掘削した土砂重量Wsを算出する。そして、土砂重量処理部60は、重心位置保持テーブル47Aを参照して、算出された土砂重量Wsに対応する土砂重心Gsの位置関係情報から、土砂重心Gsの位置を算出する。そして、土砂重量処理部60は、算出された土砂重心Gsの位置と、ブームシリンダ7の推力と、に基づいて、バケット6で掘削した土砂重量Wsを算出する。 For example, the soil weight processing unit 60 calculates the soil weight Ws excavated by the bucket 6 based on the thrust of the boom cylinder 7 and the preset position of the soil center of gravity Gs. The soil weight processing unit 60 then refers to the center of gravity position holding table 47A and calculates the position of the soil center of gravity Gs from the positional relationship information of the soil center of gravity Gs corresponding to the calculated soil weight Ws. The soil weight processing unit 60 then calculates the soil weight Ws excavated by the bucket 6 based on the calculated position of the soil center of gravity Gs and the thrust of the boom cylinder 7.

本実施形態に係る土砂重量処理部60は、算出された土砂重量Wsに基づいた土砂重心Gsの位置の算出と、算出された土砂重心Gsの位置並びに(ブームロッド圧センサS7R又はブームボトム圧センサS7Bによる)ブームシリンダ7の推力の検知結果に基づいた土砂重量Wsの算出と、をコントローラ30が実行可能なサイクル(例えば0.1秒単位)に応じて交互に、繰り返し行う。当該処理が、掘削動作が完了してから排土動作が開始されるまでの間に繰り返し行われることで、土砂重心Gsの位置の算出精度が向上していくので、土砂重量Wsの算出精度を向上できる。なお、具体的な処理の繰り返しについては後述する。 The soil weight processing unit 60 according to this embodiment alternately and repeatedly calculates the position of the soil center of gravity Gs based on the calculated soil weight Ws, and calculates the soil weight Ws based on the calculated position of the soil center of gravity Gs and the detection results of the thrust of the boom cylinder 7 (by the boom rod pressure sensor S7R or the boom bottom pressure sensor S7B) according to a cycle (e.g., in 0.1 second units) that the controller 30 can execute. By repeatedly performing this process between the completion of the excavation operation and the start of the soil discharge operation, the calculation accuracy of the position of the soil center of gravity Gs improves, and therefore the calculation accuracy of the soil weight Ws can be improved. The specific repetition of the process will be described later.

次に具体的な土砂重量処理部60について説明する。土砂重量処理部60は、重量算出部61と、最大積載量検出部62と、積載量算出部63と、残積載量算出部64と、重心算出部65と、を有する。 Next, the specific soil weight processing unit 60 will be described. The soil weight processing unit 60 has a weight calculation unit 61, a maximum load detection unit 62, a load calculation unit 63, a remaining load calculation unit 64, and a center of gravity calculation unit 65.

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。 Here, we will explain an example of the operation of loading soil (cargo) onto a dump truck using the excavator 100 according to this embodiment.

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を掘削位置から排土位置へと移動する(旋回動作)。排土位置の下方には、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、排土位置において、アタッチメントを制御してバケット6内の土砂を排土することにより、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(排土動作)。次に、ショベル100は、上部旋回体3を旋回させ、バケット6を排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。 First, the shovel 100 excavates soil with the bucket 6 by controlling the attachment at the excavation position (excavation operation). Next, the shovel 100 rotates the upper rotating body 3 and moves the bucket 6 from the excavation position to the soil discharge position (swing operation). The bed of the dump truck is located below the soil discharge position. Next, the shovel 100 controls the attachment at the soil discharge position to discharge the soil in the bucket 6, thereby loading the soil in the bucket 6 onto the bed of the dump truck (soil discharge operation). Next, the shovel 100 rotates the upper rotating body 3 and moves the bucket 6 from the soil discharge position to the excavation position (swing operation). By repeating these operations, the shovel 100 loads the excavated soil onto the bed of the dump truck.

重量算出部61は、バケット6内の土砂重量Wsを算出する。重量算出部61は、ブームシリンダ7の推力と、上部旋回体3とブーム4とを連結するピンから土砂重心Gsまでの距離と、に基づいて土砂重量を算出する。例えば、重量算出部61は、上部旋回体3とブーム4とを連結するピン回りのモーメントの式に、ブームシリンダ7の推力と、上部旋回体3とブーム4とを連結するピンから土砂重心Gsまでの距離と、を代入することで、土砂重量を算出する。 The weight calculation unit 61 calculates the weight Ws of the soil in the bucket 6. The weight calculation unit 61 calculates the weight of the soil based on the thrust of the boom cylinder 7 and the distance from the pin connecting the upper rotating body 3 and the boom 4 to the center of gravity Gs of the soil. For example, the weight calculation unit 61 calculates the weight of the soil by substituting the thrust of the boom cylinder 7 and the distance from the pin connecting the upper rotating body 3 and the boom 4 to the center of gravity Gs of the soil into the equation for the moment around the pin connecting the upper rotating body 3 and the boom 4.

最大積載量検出部62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62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。「撮像装置S6で撮像された画像に基づいて」は、例えば、撮像装置S6が撮像した画像に1又は複数の画像処理を施すことによって得られる情報を利用することを意味する。次に、最大積載量検出部62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62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62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62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。 The maximum load detection unit 62 detects the maximum load of the dump truck to be loaded with soil and sand. For example, the maximum load detection unit 62 identifies the dump truck to be loaded with soil and sand based on the image captured by the imaging device S6. "Based on the image captured by the imaging device S6" means, for example, using information obtained by performing one or more image processing on the image captured by the imaging device S6. Next, the maximum load detection unit 62 detects the maximum load of the dump truck based on the image of the identified dump truck. For example, the maximum load detection unit 62 determines the vehicle type (size, etc.) of the dump truck based on the image of the identified dump truck. The maximum load detection unit 62 has a table that associates vehicle types with maximum loads, and determines the maximum load of the dump truck based on the vehicle type and table determined from the image. Note that the maximum load, vehicle type, etc. of the dump truck may be input by the input device 42, and the maximum load detection unit 62 may determine the maximum load of the dump truck based on the input information of the input device 42.

積載量算出部63は、ダンプトラックに積載された土砂の重量を算出する。即ち、バケット6内の土砂がダンプトラックの荷台に排土される毎に、積載量算出部63は、重量算出部61で算出されたバケット6内の土砂の重量を加算して、ダンプトラックの荷台に積載された土砂の重量の合計である積載量(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、積載量はリセットされる。 The load amount calculation unit 63 calculates the weight of the soil loaded on the dump truck. That is, each time the soil in the bucket 6 is discharged onto the bed of the dump truck, the load amount calculation unit 63 adds the weight of the soil in the bucket 6 calculated by the weight calculation unit 61 to calculate the load amount (total weight), which is the total weight of the soil loaded onto the bed of the dump truck. Note that if the dump truck to which the soil is to be loaded becomes a new dump truck, the load amount is reset.

残積載量算出部64は、最大積載量検出部62で検出したダンプトラックの最大積載量と、積載量算出部63で算出した現在の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。 The remaining load calculation unit 64 calculates the remaining load as the difference between the maximum load of the dump truck detected by the maximum load detection unit 62 and the current load calculated by the load calculation unit 63. The remaining load is the remaining weight of soil that can be loaded onto the dump truck.

重心算出部65は、バケット6内の土砂の重心を算出する。なお、土砂の重心の算出方法については、後述する。 The center of gravity calculation unit 65 calculates the center of gravity of the soil in the bucket 6. The method for calculating the center of gravity of the soil will be described later.

表示装置40には、重量算出部61で算出されたバケット6内の土砂の重量、最大積載量検出部62で検出されたダンプトラックの最大積載量、積載量算出部63で算出されたダンプトラックの積載量(荷台に積載された土砂の重量の合計)、残積載量算出部64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。 The display device 40 may display the weight of the soil in the bucket 6 calculated by the weight calculation unit 61, the maximum load of the dump truck detected by the maximum load detection unit 62, the load of the dump truck (the total weight of the soil loaded on the bed) calculated by the load calculation unit 63, and the remaining load of the dump truck (the remaining weight of the soil that can be loaded) calculated by the remaining load calculation unit 64.

なお、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内の土砂の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。 The display device 40 may be configured to issue a warning if the load exceeds the maximum load. The display device 40 may be configured to issue a warning if the calculated weight of soil in the bucket 6 exceeds the remaining load. The warning does not have to be displayed on the display device 40, but may be output as sound by the sound output device 43. This makes it possible to prevent soil from being loaded in excess of the maximum load of the dump truck.

ここで、図6を参照し、表示装置40に表示されるメイン画面41Vの構成例について説明する。図6のメイン画面41Vに表示される情報は、例えば、バケット6内の土砂の重量(現重量)、ダンプトラックの積載量(累積重量)、ダンプトラックの残積載量(残重量)、及び最大積載量(最大積載重量)等に関する情報を含む。 Now, referring to FIG. 6, an example of the configuration of the main screen 41V displayed on the display device 40 will be described. The information displayed on the main screen 41V in FIG. 6 includes, for example, information on the weight of soil in the bucket 6 (current weight), the load of the dump truck (accumulated weight), the remaining load of the dump truck (remaining weight), and the maximum load (maximum load weight).

メイン画面41Vは、日時表示領域41a、走行モード表示領域41b、アタッチメント表示領域41c、燃費表示領域41d、エンジン制御状態表示領域41e、エンジン稼働時間表示領域41f、冷却水温表示領域41g、燃料残量表示領域41h、回転数モード表示領域41i、尿素水残量表示領域41j、作動油温表示領域41k、カメラ画像表示領域41m、現重量表示領域41p、累積重量表示領域41q、残重量表示領域41s、及び最大積載重量表示領域41tを含む。 The main screen 41V includes a date and time display area 41a, a driving mode display area 41b, an attachment display area 41c, a fuel consumption display area 41d, an engine control status display area 41e, an engine operating time display area 41f, a coolant temperature display area 41g, a remaining fuel amount display area 41h, an RPM mode display area 41i, a remaining urea water amount display area 41j, a hydraulic oil temperature display area 41k, a camera image display area 41m, a current weight display area 41p, a cumulative weight display area 41q, a remaining weight display area 41s, and a maximum load weight display area 41t.

走行モード表示領域41b、アタッチメント表示領域41c、エンジン制御状態表示領域41e、及び回転数モード表示領域41iは、ショベル100の設定状態に関する情報である設定状態情報を表示する領域である。燃費表示領域41d、エンジン稼働時間表示領域41f、冷却水温表示領域41g、燃料残量表示領域41h、尿素水残量表示領域41j、作動油温表示領域41k、現重量表示領域41p及び累積重量表示領域41qは、ショベル100の稼動状態に関する情報である稼動状態情報を表示する領域である。 The travel mode display area 41b, the attachment display area 41c, the engine control status display area 41e, and the rotation speed mode display area 41i are areas that display setting status information, which is information related to the setting status of the excavator 100. The fuel consumption display area 41d, the engine operating time display area 41f, the cooling water temperature display area 41g, the remaining fuel amount display area 41h, the remaining urea water amount display area 41j, the hydraulic oil temperature display area 41k, the current weight display area 41p, and the accumulated weight display area 41q are areas that display operating status information, which is information related to the operating status of the excavator 100.

具体的には、日時表示領域41aは、現在の日時を表示する領域である。走行モード表示領域41b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41c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6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。 Specifically, the date and time display area 41a is an area that displays the current date and time. The driving mode display area 41b is an area that displays the current driving mode. The attachment display area 41c is an area that displays an image that represents the end attachment that is currently attached. Figure 6 shows the state in which an image that represents the bucket 6 is displayed.

燃費表示領域41dは、コントローラ30によって算出された燃費情報を表示する領域である。燃費表示領域41dは、生涯平均燃費又は区間平均燃費を表示する平均燃費表示領域41d1、瞬間燃費を表示する瞬間燃費表示領域41d2を含む。 The fuel efficiency display area 41d is an area that displays fuel efficiency information calculated by the controller 30. The fuel efficiency display area 41d includes an average fuel efficiency display area 41d1 that displays the lifetime average fuel efficiency or the section average fuel efficiency, and an instantaneous fuel efficiency display area 41d2 that displays the instantaneous fuel efficiency.

エンジン制御状態表示領域41eは、エンジン11の制御状態を表示する領域である。エンジン稼働時間表示領域41fは、エンジン11の累積稼働時間を表示する領域である。冷却水温表示領域41gは、現在のエンジン冷却水の温度状態を表示する領域である。燃料残量表示領域41h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。回転数モード表示領域41i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。尿素水残量表示領域41j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。作動油温表示領域41k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。 The engine control status display area 41e is an area that displays the control status of the engine 11. The engine operating time display area 41f is an area that displays the cumulative operating time of the engine 11. The coolant temperature display area 41g is an area that displays the current temperature state of the engine coolant. The remaining fuel amount display area 41h is an area that displays the remaining amount of fuel stored in the fuel tank. The rotation speed mode display area 41i is an area that displays the current rotation speed mode set by the engine rotation speed adjustment dial. The urea water remaining amount display area 41j is an area that displays the remaining amount of urea water stored in the urea water tank. The hydraulic oil temperature display area 41k is an area that displays the temperature state of the hydraulic oil in the hydraulic oil tank.

カメラ画像表示領域41mは、空間認識装置としての撮像装置S6が撮像した画像を表示する領域である。図6の例では、カメラ画像表示領域41mは、カメラS6Bが撮像した画像を表示している。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り、カウンタウェイトの画像3aを含む。 The camera image display area 41m is an area that displays an image captured by the imaging device S6, which serves as a spatial recognition device. In the example of FIG. 6, the camera image display area 41m displays an image captured by the camera S6B. The image captured by the camera S6B is a rear image that shows the space behind the excavator 100, and includes an image 3a of the counterweight.

現重量表示領域41pは、バケット6内の土砂の重量(現重量)を表示する領域である。図6は、現重量が550kgであることを示している。 The current weight display area 41p is an area that displays the weight (current weight) of the soil in the bucket 6. Figure 6 shows that the current weight is 550 kg.

累積重量表示領域41qは、ダンプトラックの積載量(累積重量)を表示する領域である。図6は、累積重量が9500kgであることを示している。 The accumulated weight display area 41q is an area that displays the load (accumulated weight) of the dump truck. Figure 6 shows that the accumulated weight is 9,500 kg.

累積重量は、積み込み対象のダンプトラックが入れ替わる度にリセットされる。本実施形態では、コントローラ30は、ダンプトラックの入れ替わりを自動的に認識して累積重量を自動的にリセットするように構成されている。具体的には、コントローラ30は、撮像装置S6が撮像した画像を利用してダンプトラックの入れ替わりを認識する。コントローラ30は、通信装置を利用してダンプトラックの入れ替わりを認識してもよい。或いは、コントローラ30は、リセットボタンが押されたときに累積重量をリセットしてもよい。リセットボタンは、ソフトウェアボタンであってもよく、入力装置42、左操作レバー、又は右操作レバー等に配置されるハードウェアボタンであってもよい。 The accumulated weight is reset every time the dump truck to be loaded is replaced. In this embodiment, the controller 30 is configured to automatically recognize the replacement of the dump truck and automatically reset the accumulated weight. Specifically, the controller 30 recognizes the replacement of the dump truck using an image captured by the imaging device S6. The controller 30 may recognize the replacement of the dump truck using a communication device. Alternatively, the controller 30 may reset the accumulated weight when a reset button is pressed. The reset button may be a software button or a hardware button arranged on the input device 42, the left operation lever, the right operation lever, or the like.

この構成により、ショベル100は、ダンプトラックの最大積載重量を超えて、ダンプトラックの荷台に土砂等の積載物が積み込まれてしまうのを防止できる。最大積載重量を超えて積載物が積み込まれていることが台貫での重量測定によって検知されると、ダンプトラックの運転者は、積み込みヤードに戻り、荷台に積み込まれた積載物の一部を下ろす作業を行う必要がある。ショベル100は、このような積載重量の調整作業の発生を防止できる。 With this configuration, the shovel 100 can prevent soil and other cargo from being loaded onto the bed of a dump truck in excess of the maximum load weight of the dump truck. When a load exceeding the maximum load weight is detected by weight measurement at the platform, the driver of the dump truck must return to the loading yard and unload some of the cargo from the bed. The shovel 100 can prevent this type of load weight adjustment work from occurring.

所定の期間は、例えば、1日の作業を開始する時刻から1日の作業を終了する時刻までの期間であってもよい。1日の作業によって運搬された積載物の総重量を操作者又は管理者が容易に認識できるようにするためである。 The specified period may be, for example, the period from the start of a day's work to the end of that day's work. This is to allow the operator or manager to easily recognize the total weight of the cargo transported during the day's work.

また、コントローラ30は、撮像装置S6が撮像した画像に基づき、バケット6内の土砂がダンプトラックの荷台に積み込まれたことを認識した上で、現重量を積算するように構成されていてもよい。ダンプトラックの荷台以外の場所に移された土砂がダンプトラックに積み込まれた土砂として積算されてしまうのを防止するためである。 The controller 30 may also be configured to recognize that the soil in the bucket 6 has been loaded onto the bed of the dump truck based on the image captured by the imaging device S6, and then calculate the current weight. This is to prevent soil that has been moved to a location other than the bed of the dump truck from being calculated as soil that has been loaded onto the dump truck.

コントローラ30は、アタッチメントの姿勢に基づき、バケット6内の土砂がダンプトラックの荷台に積み込まれたか否かを判定してもよい。具体的には、コントローラ30は、例えば、バケット6の高さが所定値(例えば、ダンプトラックの荷台の高さ)を超え且つバケット6が開かれた場合に、土砂がダンプトラックの荷台に積み込まれたと判定してもよい。 The controller 30 may determine whether the soil in the bucket 6 has been loaded onto the bed of the dump truck based on the posture of the attachment. Specifically, the controller 30 may determine that the soil has been loaded onto the bed of the dump truck when, for example, the height of the bucket 6 exceeds a predetermined value (e.g., the height of the bed of the dump truck) and the bucket 6 is opened.

残重量表示領域41sは、残重量を表示する領域である。最大積載重量表示領域41tは、最大積載重量を表示する領域である。図6は、累積重量が9500kgで、残重量が500kgで、且つ、最大積載重量が10000kgであることを示している。但し、表示装置40は、残重量を表示させずに最大積載重量を表示させてもよい。 The remaining weight display area 41s is an area that displays the remaining weight. The maximum load weight display area 41t is an area that displays the maximum load weight. Figure 6 shows that the accumulated weight is 9,500 kg, the remaining weight is 500 kg, and the maximum load weight is 10,000 kg. However, the display device 40 may display the maximum load weight without displaying the remaining weight.

メッセージ表示領域41m1には、メッセージが表示される。例えば、累積重量が最大積載重量を超過した場合にメッセージが表示される。これにより、コントローラ30は、オペレータに積み降ろし作業を促すことができ、ダンプトラックの過積載を防止することができる。 Messages are displayed in the message display area 41m1. For example, a message is displayed when the accumulated weight exceeds the maximum load weight. This enables the controller 30 to prompt the operator to perform loading and unloading operations, and prevents overloading of the dump truck.

[重量算出部61における土砂重量算出方法]
次に、図5を参照しつつ、図7及び図8を用いて、本実施形態に係るショベル100の重量算出部61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。
[Method of calculating soil weight in weight calculation unit 61]
Next, a method for calculating the weight of soil (cargo) in the bucket 6 in the weight calculation unit 61 of the shovel 100 according to this embodiment will be described with reference to FIG. 5 as well as with reference to FIGS.

図7及び図8は、土砂重量の算出に関するパラメータを説明する模式図である。図7はショベル100を示し、図8はバケット6付近を示す。 Figures 7 and 8 are schematic diagrams explaining parameters related to the calculation of soil weight. Figure 7 shows the shovel 100, and Figure 8 shows the vicinity of the bucket 6.

ここで、上部旋回体3とブーム4を連結するピンをP1とする。上部旋回体3とブームシリンダ7を連結するピンをP2とする。ブーム4とブームシリンダ7を連結するピンをP3とする。ブーム4とアームシリンダ8を連結するピンをP4とする。アーム5とアームシリンダ8を連結するピンをP5とする。ブーム4とアーム5を連結するピンをP6とする。アーム5とバケット6を連結するピンをP7とする。また、ブーム4の重心をG1とする。アーム5の重心をG2とする。バケット6の重心をG3とする。基準線L2は、ピンP7を通りバケット6の開口面と平行な線とする。また、ピンP1とブーム4の重心G1との距離をD1とする。ピンP1とアーム5の重心G2との距離をD2とする。ピンP1とバケット6の重心G3との距離をD3とする。ピンP1と土砂重心Gsとの距離をDsとする。ピンP2とピンP3を結ぶ直線と、ピンP1との距離をDcとする。また、ブームシリンダ7のシリンダ圧による力をFbとする。また、ブーム重量(ブーム4の自重による重力)のうち、ピンP1とブーム重心G1を結ぶ直線に対して垂直方向の垂直成分をW1aとする。アーム重量(アーム5の自重による重力)のうち、ピンP1とアーム重心G2を結ぶ直線に対して垂直方向の垂直成分をW2aとする。バケット6の重量をW6とする。 Here, the pin connecting the upper rotating body 3 and the boom 4 is defined as P1. The pin connecting the upper rotating body 3 and the boom cylinder 7 is defined as P2. The pin connecting the boom 4 and the boom cylinder 7 is defined as P3. The pin connecting the boom 4 and the arm cylinder 8 is defined as P4. The pin connecting the arm 5 and the arm cylinder 8 is defined as P5. The pin connecting the boom 4 and the arm 5 is defined as P6. The pin connecting the arm 5 and the bucket 6 is defined as P7. Furthermore, the center of gravity of the boom 4 is defined as G1. The center of gravity of the arm 5 is defined as G2. The center of gravity of the bucket 6 is defined as G3. The reference line L2 is a line that passes through pin P7 and is parallel to the opening surface of the bucket 6. Furthermore, the distance between pin P1 and the center of gravity G1 of the boom 4 is defined as D1. The distance between pin P1 and the center of gravity G2 of the arm 5 is defined as D2. The distance between pin P1 and the center of gravity G3 of the bucket 6 is defined as D3. The distance between pin P1 and the center of gravity Gs of the soil is defined as Ds. The distance between pin P1 and the straight line connecting pins P2 and P3 is Dc. The force due to the cylinder pressure of the boom cylinder 7 is Fb. The vertical component of the boom weight (gravity due to the weight of the boom 4) perpendicular to the straight line connecting pin P1 and the boom center of gravity G1 is W1a. The vertical component of the arm weight (gravity due to the weight of the arm 5) perpendicular to the straight line connecting pin P1 and the arm center of gravity G2 is W2a. The weight of the bucket 6 is W6.

図7に示すように、ピンP7の位置は、ブーム角度及びアーム角度により算出される。即ち、ピンP7の位置は、ブーム角度センサS1及びアーム角度センサS2の検出値に基づいて算出することができる。 As shown in FIG. 7, the position of pin P7 is calculated based on the boom angle and arm angle. That is, the position of pin P7 can be calculated based on the detection values of boom angle sensor S1 and arm angle sensor S2.

また、図8に示すように、ピンP7とバケット重心G3との位置関係(バケット6の基準線L2と、ピンP7とバケット重心G3を結ぶ直線との角度θ4、ピンP7とバケット重心G3との距離D4)は、バケット6の種類に応じて設定された値である。つまり、重心算出部65は、バケット角度センサS3の検出結果に基づいて、バケット重心G3の位置を推定できる。 As shown in FIG. 8, the positional relationship between the pin P7 and the bucket center of gravity G3 (the angle θ4 between the reference line L2 of the bucket 6 and the line connecting the pin P7 and the bucket center of gravity G3, and the distance D4 between the pin P7 and the bucket center of gravity G3) is a value set according to the type of bucket 6. In other words, the center of gravity calculation unit 65 can estimate the position of the bucket center of gravity G3 based on the detection result of the bucket angle sensor S3.

また、ピンP7と土砂重心との位置関係は、バケット6の形状、及びバケット6に積載されている土砂の量に応じて変化する。 In addition, the positional relationship between pin P7 and the center of gravity of the soil changes depending on the shape of the bucket 6 and the amount of soil loaded in the bucket 6.

図8に示される土砂の量がバケット6に積載された場合の土砂重心Gs1とする。この場合、バケット6の基準線L2に対して、ピンP7と土砂重心Gs1を結ぶ直線との間の角度θ51となり、ピンP7と土砂重心Gs1との距離D51となる。 The amount of soil shown in FIG. 8 is the center of gravity Gs1 when loaded into the bucket 6. In this case, the angle θ51 between the reference line L2 of the bucket 6 and the straight line connecting the pin P7 and the center of gravity Gs1 of the soil is the distance D51 between the pin P7 and the center of gravity Gs1 of the soil.

そして、土砂の量、換言すれば土砂重量Wsが減少していくに従って、土砂重心Gs2、Gs3と変化していく。これにより、ピンP7と土砂重心Gs2を結ぶ直線との間の角度θ52、ピンP7と土砂重心Gs3を結ぶ直線との間の角度θ53と変化していく。同様に、ピンP7と土砂重心Gs2との距離、ピンP7と土砂重心Gs3との距離も変化していく。当該土砂重量Wsの変化に応じた土砂重心Gsの変化は、バケット6の形状に基づく。 Then, as the amount of soil, in other words the soil weight Ws, decreases, the soil gravity center Gs2, Gs3 changes. This causes the angle θ52 between the line connecting pin P7 and the soil gravity center Gs2, and the angle θ53 between the line connecting pin P7 and the soil gravity center Gs3 to change. Similarly, the distance between pin P7 and the soil gravity center Gs2, and the distance between pin P7 and the soil gravity center Gs3 also change. The change in the soil gravity center Gs in response to the change in the soil weight Ws is based on the shape of the bucket 6.

そこで、本実施形態においては重心位置保持テーブル47Aが、バケット6の形状毎に、土砂重量Wsと、土砂重心Gsの位置関係情報と、を対応付けて記憶する。土砂重心Gsの位置関係情報としては、例えば、対応付けられた土砂重量Wsがバケット6に積載された場合における、ピンP7と土砂重心Gsを結ぶ直線との間の角度θ5、及びピンP7と土砂重心Gsとの間の距離D5が含まれる。つまり、土砂重量Wsが推定された場合、現在のバケット6の傾きと、位置関係情報と、に基づいて土砂重心Gsを推定できる。 In this embodiment, the center of gravity position holding table 47A stores, for each shape of the bucket 6, the soil weight Ws and the positional relationship information of the soil center of gravity Gs in association with each other. The positional relationship information of the soil center of gravity Gs includes, for example, the angle θ5 between the line connecting the pin P7 and the soil center of gravity Gs, and the distance D5 between the pin P7 and the soil center of gravity Gs, when the associated soil weight Ws is loaded in the bucket 6. In other words, when the soil weight Ws is estimated, the soil center of gravity Gs can be estimated based on the current inclination of the bucket 6 and the positional relationship information.

図9は、本実施形態に係る重心位置保持テーブル47Aが保持する対応関係を概念として例示した図である。横軸は土砂重量Wsとし、縦軸は、ピンP7から土砂重心Gsまでの距離D5を示している。 Figure 9 is a diagram illustrating the concept of the correspondence relationship held by the center of gravity position holding table 47A according to this embodiment. The horizontal axis represents the soil weight Ws, and the vertical axis represents the distance D5 from the pin P7 to the soil center of gravity Gs.

図9に示される線901で示されるように、土砂重量Wsから、ピンP7から土砂重心Gsまでの距離D5を特定できる。なお、図9に示されるように、土砂重量Wsが、重量基準値Wtより少ない場合には、土砂重心Gsまでの距離D5が急峻に変化する。このため、バケット6には、重量基準値Wt以上となるように土砂を積載するのが好ましい。なお、図9では、土砂重量と、ピンP7から土砂重心Gsまでの距離D5との対応関係のみ示したが、実際の重心位置保持テーブル47Aを参照した場合には、距離D5のみならず、角度θ5も特定される。 As shown by line 901 in FIG. 9, the distance D5 from pin P7 to the center of gravity Gs of the soil can be determined from the weight of the soil Ws. As shown in FIG. 9, when the weight of the soil Ws is less than the weight reference value Wt, the distance D5 to the center of gravity Gs of the soil changes abruptly. For this reason, it is preferable to load soil into the bucket 6 so that the weight is equal to or greater than the weight reference value Wt. Note that FIG. 9 only shows the correspondence between the weight of the soil and the distance D5 from pin P7 to the center of gravity Gs of the soil, but when the actual center of gravity position holding table 47A is referenced, not only the distance D5 but also the angle θ5 can be determined.

つまり、重心算出部65は、バケット6内の土砂重量(物の重量の一例)を算出した際に、重心位置保持テーブル47A(テーブル情報の一例)を参照することで、算出された土砂重量Ws及びショベル100のアタッチメントに設けられた各角度センサの検出結果に基づいて、土砂重心Gsの位置(例えば、ピンP1と土砂重心Gsとの距離Ds)を推定できる。 In other words, when the center of gravity calculation unit 65 calculates the weight of the soil in the bucket 6 (an example of the weight of an object), it can refer to the center of gravity position holding table 47A (an example of table information) to estimate the position of the soil center of gravity Gs (for example, the distance Ds between the pin P1 and the soil center of gravity Gs) based on the calculated soil weight Ws and the detection results of each angle sensor provided on the attachment of the shovel 100.

上述したように、重心位置保持テーブル47A(テーブル情報の一例)を参照することで、重心算出部65は、土砂重量Wsから、ピンP7から土砂重心Gsまでの距離D5及び角度θ5を特定できる。距離Dsは、ピンP1と土砂重心Gsとの間の距離のため、距離D5及び角度θ5の他に、ピンP1からピンP7までの距離が必要となる。ピンP1からピンP7までの距離は、ブーム4及びアーム5の形状、並びに、各角度センサ(例えば、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)の検出結果によって特定できる。ブーム4及びアーム5の形状は予め定められているので、各角度センサの検出結果に基づいて、ピンP1からピンP7までの距離を算出できる。したがって、重心算出部65は、重心位置保持テーブル47Aの対応関係、並びに、算出された土砂重量Ws及びショベル100のアタッチメントに設けられた各角度センサの検出結果に基づいて、ピンP1と土砂重心Gsとの距離Dsを推定できる。 As described above, by referring to the center of gravity position holding table 47A (an example of table information), the center of gravity calculation unit 65 can determine the distance D5 and angle θ5 from the pin P7 to the center of gravity Gs of the soil from the soil weight Ws. Since the distance Ds is the distance between the pin P1 and the center of gravity Gs of the soil, the distance from the pin P1 to the pin P7 is required in addition to the distance D5 and the angle θ5. The distance from the pin P1 to the pin P7 can be determined by the shape of the boom 4 and the arm 5 and the detection results of each angle sensor (e.g., the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, and the bucket angle sensor S3). Since the shapes of the boom 4 and the arm 5 are predetermined, the distance from the pin P1 to the pin P7 can be calculated based on the detection results of each angle sensor. Therefore, the center of gravity calculation unit 65 can estimate the distance Ds between the pin P1 and the center of gravity Gs of the soil based on the correspondence relationship in the center of gravity position holding table 47A, the calculated soil weight Ws, and the detection results of each angle sensor attached to the attachment of the shovel 100.

これにより以降、土砂重量処理部60が土砂重量Wsを算出する際に、推定されたピンP1から土砂重心Gsまでの距離Dsを用いることで、精度よく土砂重量Wsを算出できる。 As a result, when the soil weight processing unit 60 subsequently calculates the soil weight Ws, it can use the estimated distance Ds from the pin P1 to the soil center of gravity Gs to accurately calculate the soil weight Ws.

ところで、土砂重量Wsを算出する際には、土砂重心Gsの位置が必要となる。しかしながら、最初に土砂重量Wsを算出する前では、土砂重心Gsの位置が推定できていない。 When calculating the soil weight Ws, the position of the soil center of gravity Gs is required. However, before the soil weight Ws is calculated for the first time, the position of the soil center of gravity Gs cannot be estimated.

そこで、本実施形態では、記憶装置47が、ショベル100に装着されているバケット6に対応する、土砂重心Gsの位置の初期値(例えば、ピンP7と土砂重心Gsを結ぶ直線との間の角度θ5の初期値、及びピンP7と土砂重心Gsとの間の距離D5の初期値)を予め記憶しておく。土砂重心Gsの位置の初期値は、1回目の土砂重量Wsを算出するために用いる値とする。本実施形態においては、土砂重量Wsの算出が繰り返し行われる。当該繰り返し行われる土砂重量Wsの算出のうち、1回目の土砂重量Wsの算出に、土砂重心Gsの位置の初期値が用いられる。繰り返し行われる土砂重量Wsの算出のうち、n(nが2以上)回目以降については、n―1回目に算出された土砂重量から推定された土砂重心Gsの位置が用いられる。ここで、重心位置保持テーブル47Aは、バケット6の底面から土砂重心Gsの位置までの高さと、土砂重量Wsと、を対応付けてもよい。この場合、重心算出部65は、バケット形状設定部70により設定されたバケット6の形状と、バケット6とピンP7との位置関係と、を用いて、ピンP1から土砂重心Gsまでの距離Dsを算出することができる。 Therefore, in this embodiment, the storage device 47 pre-stores the initial value of the position of the soil gravity center Gs corresponding to the bucket 6 attached to the shovel 100 (for example, the initial value of the angle θ5 between the line connecting the pin P7 and the soil gravity center Gs, and the initial value of the distance D5 between the pin P7 and the soil gravity center Gs). The initial value of the position of the soil gravity center Gs is a value used to calculate the first soil weight Ws. In this embodiment, the calculation of the soil weight Ws is repeated. In the repeated calculation of the soil weight Ws, the initial value of the position of the soil gravity center Gs is used for the first calculation of the soil weight Ws. In the repeated calculation of the soil weight Ws from the nth (n is 2 or more)th time onwards, the position of the soil gravity center Gs estimated from the soil weight calculated in the n-1th time is used. Here, the center of gravity position holding table 47A may associate the height from the bottom surface of the bucket 6 to the position of the soil gravity center Gs with the soil weight Ws. In this case, the center of gravity calculation unit 65 can calculate the distance Ds from the pin P1 to the center of gravity Gs of the soil using the shape of the bucket 6 set by the bucket shape setting unit 70 and the positional relationship between the bucket 6 and the pin P7.

このように、土砂重量処理部60は、土砂重心Gsの位置の初期値を用いて、第1の土砂重量Ws11を算出する。なお、土砂重心Gsの位置を用いた土砂重量Wsの具体的な算出手法については後述する。そして、第1の土砂重量Ws11が算出された後、重心算出部65は、算出された第1の土砂重量Ws11と対応付けられた土砂重心Gsの位置関係情報(ピンP7と土砂重心Gsを結ぶ直線との間の角度θ5、及びピンP7と土砂重心Gsとの間の距離D5)と、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の検出値と、に基づいて、第1の土砂重心Gs11の位置(ピンP1と土砂重心Gsとの距離Ds)を推定する。その後、土砂重量処理部60は、第1の土砂重心Gs11の位置(ピンP1から土砂重心Gsまでの距離Ds)を用いて、再び第2の土砂重量Ws12を算出する。 In this way, the soil weight processing unit 60 calculates the first soil weight Ws11 using the initial value of the position of the soil center of gravity Gs. A specific method for calculating the soil weight Ws using the position of the soil center of gravity Gs will be described later. After the first soil weight Ws11 is calculated, the center of gravity calculation unit 65 estimates the position of the first soil center of gravity Gs11 (the distance Ds between the pin P1 and the soil center of gravity Gs) based on the positional relationship information of the soil center of gravity Gs associated with the calculated first soil weight Ws11 (the angle θ5 between the line connecting the pin P7 and the soil center of gravity Gs, and the distance D5 between the pin P7 and the soil center of gravity Gs) and the detection values of the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, and the bucket angle sensor S3. The soil weight processing unit 60 then uses the position of the first soil gravity center Gs11 (the distance Ds from the pin P1 to the soil gravity center Gs) to again calculate the second soil weight Ws12.

ところで、土砂重心Gsの位置の初期値は、実際の土砂重心Gsの位置と異なる可能性がある。このため、土砂重心Gsの位置の初期値を用いて算出された第1の土砂重量Ws11は、実際の土砂重量Wsと異なる可能性がある。そこで、本実施形態に係る重心算出部65は、重心位置保持テーブル47Aを参照することで、算出された第1の土砂重量Ws11に対応する、第1の土砂重心Gs11の位置を推定する。 However, the initial value of the position of the soil gravity center Gs may differ from the actual position of the soil gravity center Gs. Therefore, the first soil weight Ws11 calculated using the initial value of the position of the soil gravity center Gs may differ from the actual soil weight Ws. Therefore, the gravity center calculation unit 65 in this embodiment estimates the position of the first soil gravity center Gs11 corresponding to the calculated first soil weight Ws11 by referring to the gravity center position retention table 47A.

重心位置保持テーブル47Aは、図9に示されるように、土砂重量Wsと、土砂重心Gsの位置と、の対応関係を保持している。第1の土砂重心Gs11の位置は、算出された第1の土砂重量Ws1を用いた上で、このような重心位置保持テーブル47Aを参照することで推定された値である。このため、第1の土砂重心Gs11の位置は、初期値と比べて、実際の土砂重心Gsの位置に近づいた値になると考えられる。 As shown in FIG. 9, the center of gravity position holding table 47A holds the correspondence between the soil weight Ws and the position of the soil center of gravity Gs. The position of the first soil center of gravity Gs11 is a value estimated by using the calculated first soil weight Ws1 and then referring to this center of gravity position holding table 47A. Therefore, the position of the first soil center of gravity Gs11 is considered to be a value closer to the actual position of the soil center of gravity Gs compared to the initial value.

そこで、本実施形態に係る土砂重量処理部60は、推定された第1の土砂重心Gs11の位置を用いて、再び第2の土砂重量Ws12を算出する。算出された第2の土砂重量Ws12は、推定された第1の土砂重心Gs11を用いているので、第1の土砂重量Ws11と比べて、実際の土砂重量Wsに近づいた値になると考えられる。つまり、本実施形態は、土砂重量Wsに基づいた土砂重心Gsの位置の算出と、算出された土砂重心Gsの位置及びブームシリンダ7の推力の検知結果に基づいた土砂重量Wsの算出と、を交互に繰り返し行うことで、推定される土砂重心Gsの位置の算出精度を向上させると共に、土砂重量Wsの算出精度を向上させていく。したがって、本実施形態では、精度の高い土砂重量Wsを算出できる。具体的な繰り返しの周期は、上述したように、コントローラ30が実行可能なサイクル(例えば0.1秒単位)に応じて定めてよい。 Then, the soil weight processing unit 60 according to this embodiment uses the position of the estimated first soil center of gravity Gs11 to calculate the second soil weight Ws12 again. Since the calculated second soil weight Ws12 uses the estimated first soil center of gravity Gs11, it is considered that the calculated second soil weight Ws12 is closer to the actual soil weight Ws than the first soil weight Ws11. In other words, this embodiment improves the calculation accuracy of the estimated soil center of gravity Gs position and the calculation accuracy of the soil weight Ws by alternately and repeatedly calculating the position of the soil center of gravity Gs based on the soil weight Ws and the calculated soil center of gravity Gs position and the detection result of the thrust of the boom cylinder 7. Therefore, in this embodiment, the soil weight Ws can be calculated with high accuracy. As described above, the specific repetition period may be determined according to the cycle that the controller 30 can execute (for example, in units of 0.1 seconds).

このように、重心算出部65は、重心位置保持テーブル47Aを参照して、土砂重量Ws、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の検出値に基づいて、ピンP1と土砂重心Gsとの距離Dsを推定する。次に、土砂重量Wsの算出手法について説明する。まず、土砂重量Wsを算出するために土砂重心Gs以外に用いるパラメータについて説明する。 In this way, the center of gravity calculation unit 65 refers to the center of gravity position holding table 47A and estimates the distance Ds between the pin P1 and the center of gravity Gs of the soil based on the soil weight Ws and the detection values of the boom angle sensor S1, arm angle sensor S2, and bucket angle sensor S3. Next, the method of calculating the soil weight Ws will be explained. First, the parameters used other than the soil center of gravity Gs to calculate the soil weight Ws will be explained.

本実施形態に係るコントローラ30は、バケット6の土砂重量Wsに応じて検出結果が変化する各種センサの検出値の出力に加えて、土砂を積載しているバケット6の形状に基づいた情報(例えば、バケット6の重心及びバケット重量W3)に基づいて、バケット6の土砂重量Wsを算出する。本実施形態では、バケット6の土砂重量Wsに応じて検出結果が変化する各種センサの検出値の一例として、ブームシリンダ7のシリンダ圧による力Fbに関する検出値を用いた場合について説明する。また、本実施形態に係るショベル100は、アタッチメントとして、バケット6とショベル100本体との間に、ブーム4とアーム5とを有している。このため、土砂重量Wsに応じて検出結果が変化する各種センサの検出値として、ブームシリンダ7のシリンダ圧による力Fbに関する検出値を用いた場合、ブーム4とアーム5の重量及び形状についても考慮する必要がある。なお、本実施形態は、バケット6の土砂重量Wsに応じて検出結果が変化する各種センサの検出値として、ブームシリンダ7のシリンダ圧による力Fbに関する検出値を用いる手法に制限するものではなく、他の検出値(例えば、バケットシリンダ9のシリンダ圧による力に関する検出値)を用いてもよい。 The controller 30 according to the present embodiment calculates the weight Ws of the soil in the bucket 6 based on information based on the shape of the bucket 6 loaded with soil (for example, the center of gravity and bucket weight W3 of the bucket 6) in addition to the output of the detection values of various sensors whose detection results change according to the soil weight Ws of the bucket 6. In this embodiment, a case where a detection value related to the force Fb due to the cylinder pressure of the boom cylinder 7 is used as an example of the detection values of various sensors whose detection results change according to the soil weight Ws of the bucket 6 will be described. In addition, the excavator 100 according to the present embodiment has a boom 4 and an arm 5 between the bucket 6 and the excavator 100 body as attachments. Therefore, when a detection value related to the force Fb due to the cylinder pressure of the boom cylinder 7 is used as the detection value of various sensors whose detection results change according to the soil weight Ws, the weight and shape of the boom 4 and the arm 5 must also be taken into consideration. Note that this embodiment is not limited to the method of using the detection value of the force Fb due to the cylinder pressure of the boom cylinder 7 as the detection value of various sensors whose detection results change depending on the soil weight Ws of the bucket 6, and other detection values (for example, detection values related to the force due to the cylinder pressure of the bucket cylinder 9) may also be used.

次に、ブームシリンダ7のシリンダ圧による力Fbを用いた場合の釣り合い式について説明する。ピンP1回りの各モーメントとブームシリンダ7との釣り合いの式は、以下の式(A1)で表すことができる。 Next, we will explain the equation for balance when using the force Fb due to the cylinder pressure of the boom cylinder 7. The equation for balance between each moment around the pin P1 and the boom cylinder 7 can be expressed by the following equation (A1).

WsDs+W1aD1+W2aD2+W3D3=FbDc ・・・(A1) WsDs + W1aD1 + W2aD2 + W3D3 = FbDc ... (A1)

式(A1)を土砂重量Wsについて展開すると、以下の式(A2)で表すことができる。 When formula (A1) is expanded for the soil weight Ws, it can be expressed as the following formula (A2).

Ws=(FbDc-(W1aD1+W2aD2+W3D3))/Ds ・・・(A2) Ws = (FbDc - (W1aD1 + W2aD2 + W3D3)) / Ds ... (A2)

ここで、ブームシリンダ7のシリンダ圧による力Fb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(検出部の一例)から出力された検出値より算出される。 Here, the force Fb due to the cylinder pressure of the boom cylinder 7 is calculated from the detection values output from the boom rod pressure sensor S7R and the boom bottom pressure sensor S7B (an example of a detection unit).

例えば、ブームシリンダ7のシリンダ圧による力Fb(推力)は、ブームシリンダ7のロッド側油室の受圧面積AR、ブームロッド圧PR、ブームシリンダ7のボトム側油室の受圧面積AB、及びブームボトム圧PBに基づき、以下の式(A3)で表される。なお、ブームロッド圧PRは、ブームロッド圧センサS7Rにより検出された値である。ブームボトム圧PBは、ブームボトム圧センサS7Bにより検出された値である。なお、ロッド側油室の受圧面積AR、及びボトム側油室の受圧面積ABは予め定められている。なお、以下の式(A3)は、力Fb(推力)の算出手法の一例を示したもので、他の算出手法を用いてもよい。 For example, the force Fb (thrust) due to the cylinder pressure of the boom cylinder 7 is expressed by the following formula (A3) based on the pressure-receiving area AR of the rod-side oil chamber of the boom cylinder 7, the boom rod pressure PR, the pressure-receiving area AB of the bottom-side oil chamber of the boom cylinder 7, and the boom bottom pressure PB. The boom rod pressure PR is a value detected by the boom rod pressure sensor S7R. The boom bottom pressure PB is a value detected by the boom bottom pressure sensor S7B. The pressure-receiving area AR of the rod-side oil chamber and the pressure-receiving area AB of the bottom-side oil chamber are determined in advance. The following formula (A3) shows an example of a calculation method for the force Fb (thrust), and other calculation methods may be used.

Fb=AB・PB-AR・PR ・・・(A3) Fb = AB x PB - AR x PR ... (A3)

シリンダ圧による力Fbは、式(A3)に、ブームロッド圧センサS7R、ブームボトム圧センサS7Bにより検出された値を代入することで導出される。換言すれば、ブームロッド圧センサS7R、及びブームボトム圧センサS7Bから検出(出力)された値が、バケット6内の土砂重量Wsに応じて変化する検出値とみなせる。 The force Fb due to the cylinder pressure is derived by substituting the values detected by the boom rod pressure sensor S7R and the boom bottom pressure sensor S7B into equation (A3). In other words, the values detected (output) from the boom rod pressure sensor S7R and the boom bottom pressure sensor S7B can be considered as detection values that change according to the weight Ws of the soil in the bucket 6.

式(A2)で示される変数のうち、距離Dc及びブーム重量の垂直成分W1aは、ブーム角度センサS1の検出値より算出される。アーム重量の垂直成分W2a及び距離D2は、ブーム角度センサS1及びアーム角度センサS2のそれぞれの検出値より算出される。距離D1は既知の値である。また、バケット重量W3(バケット6の自重による重力)も既知の値であって、具体的には、バケット形状設定部70によりバケット6の形状に対応して設定されている。距離D3は、ショベル100のアタッチメントの形状に加えて、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のそれぞれの検出値と、バケット形状設定部70により設定されたバケット6の形状に対応するバケット重心G3と、により算出される。 Among the variables shown in formula (A2), the distance Dc and the vertical component W1a of the boom weight are calculated from the detection value of the boom angle sensor S1. The vertical component W2a of the arm weight and the distance D2 are calculated from the detection values of the boom angle sensor S1 and the arm angle sensor S2, respectively. The distance D1 is a known value. The bucket weight W3 (gravity due to the weight of the bucket 6) is also a known value, and is specifically set by the bucket shape setting unit 70 in accordance with the shape of the bucket 6. The distance D3 is calculated from the detection values of the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, and the bucket angle sensor S3, as well as the shape of the excavator 100 attachment, and the bucket center of gravity G3 corresponding to the shape of the bucket 6 set by the bucket shape setting unit 70.

よって、土砂重量Wsは、バケット重量W3等の既知の値に加えて、推定されたピンP1と土砂重心Gsとの距離Ds、ブームロッド圧センサS7Rの検出値、ブームボトム圧センサS7Bの検出値、バケット角度(バケット角度センサS3)、ブーム角度(ブーム角度センサS1の検出値)及びアーム角度(アーム角度センサS2の検出値)に基づいて算出できる。 The soil weight Ws can therefore be calculated based on known values such as the bucket weight W3, as well as the estimated distance Ds between the pin P1 and the soil center of gravity Gs, the detection value of the boom rod pressure sensor S7R, the detection value of the boom bottom pressure sensor S7B, the bucket angle (bucket angle sensor S3), the boom angle (detection value of the boom angle sensor S1), and the arm angle (detection value of the arm angle sensor S2).

換言すれば、重量算出部61は、重心算出部65で推定された土砂重心Gsまでの距離Dsと、ブームシリンダ7のシリンダ圧の検出値と、角度センサの検出値と、に基づいて土砂重量Wsを算出できる。 In other words, the weight calculation unit 61 can calculate the weight of the soil Ws based on the distance Ds to the soil gravity center Gs estimated by the center of gravity calculation unit 65, the detection value of the cylinder pressure of the boom cylinder 7, and the detection value of the angle sensor.

なお、ショベル100がアタッチメントを用いて所定の動作を行っているか否かの判定は、シリンダ(例えば、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、又はバケットシリンダ9)のシリンダ圧の検出値に基づいたアタッチメントの姿勢の推定結果、又は、ブーム4、アーム5、若しくはバケット6に対するパイロット圧の検出値に基づいたアタッチメントに対する操作の推定結果から、導き出すことができる。例えば、シリンダ圧の検出値が変化した場合に、アタッチメントの姿勢の変化を推定できるので、当該姿勢の変化から、アタッチメントの動作を推定できる。他の例としては、パイロット圧の検出値が変化した場合に、操作者が行った操作を推定できるので、当該操作に従って行われるアタッチメントの動作を推定できる。所定の動作の例としては、バケット6を閉じる動作等とする。例えば、バケット6を閉じる動作が行われているか否かに応じて、掘削動作が行われているか否かを推定してもよい。所定の動作を行っているか否かの判定は、シリンダ圧又はパイロット圧を用いる手法に制限するものではなく、角度センサ(例えば、ブーム角度センサS1、アーム角度センサS2、又はバケット角度センサS3)の検出値に基づいて行ってもよい。なお、ブーム4に対するパイロット圧とは、操作装置26のブーム操作レバーの操作方向及び操作量に応じて変化する圧力であって、ブームシリンダ7に対応する制御弁175のパイロットポートに作用する作動油の圧力である。アーム5に対するパイロット圧、及びバケット6に対するパイロット圧も同様とする。 In addition, the determination of whether the excavator 100 is performing a predetermined operation using the attachment can be derived from the estimated result of the posture of the attachment based on the detection value of the cylinder pressure of the cylinder (e.g., the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, or the bucket cylinder 9), or the estimated result of the operation of the attachment based on the detection value of the pilot pressure for the boom 4, the arm 5, or the bucket 6. For example, when the detection value of the cylinder pressure changes, the change in the posture of the attachment can be estimated, and the operation of the attachment can be estimated from the change in posture. As another example, when the detection value of the pilot pressure changes, the operation performed by the operator can be estimated, and the operation of the attachment performed according to the operation can be estimated. An example of the predetermined operation is the operation of closing the bucket 6. For example, depending on whether the operation of closing the bucket 6 is being performed, it may be estimated whether an excavation operation is being performed. The determination of whether a predetermined operation is being performed is not limited to the method of using the cylinder pressure or the pilot pressure, and may be based on the detection value of an angle sensor (e.g., the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, or the bucket angle sensor S3). The pilot pressure for the boom 4 is a pressure that changes depending on the direction and amount of operation of the boom operation lever of the operating device 26, and is the pressure of the hydraulic oil acting on the pilot port of the control valve 175 corresponding to the boom cylinder 7. The same applies to the pilot pressure for the arm 5 and the pilot pressure for the bucket 6.

図10は、本実施形態に係るコントローラ30におけるバケット6に積載されている積載物の重量を確定するまでの処理手順を示したフローチャートである。図10に示される例では、ショベル100による掘削動作が完了した後の処理を示している。 Figure 10 is a flowchart showing the processing procedure for determining the weight of the load loaded in the bucket 6 in the controller 30 according to this embodiment. The example shown in Figure 10 shows the processing after the excavation operation by the shovel 100 is completed.

まず、重量算出部61は、掘削動作が完了した後、重量算出開始の条件を満たしたか否かを判定する(S1001)。重量算出開始の条件を満たしていないと判定した場合(S1001:NO)、S1001の処理を繰り返す。S1001の処理を繰り返す間隔は、任意の間隔でよく、例えば、コントローラ30が実行可能なサイクル(例えば0.1秒単位)としてもよい。重量算出開始の条件は、任意の条件でよく、例えば、バケット6の持ち上げが開始されたことを重量算出開始の条件としてもよい。バケット6の持ち上げ開始されたか否かは、ブームシリンダ7のシリンダ圧又はブーム4に対するパイロット圧の検出値等に基づいて推定できる。なお、バケット6の持ち上げ開始か否かは、ブームシリンダ7のシリンダ圧又はブーム4に対するパイロット圧の検出値に基づいた推定に制限するものではなく、例えば、ブーム角度センサS1の検出値に基づいて推定してもよい。 First, the weight calculation unit 61 determines whether the condition for starting weight calculation is met after the excavation operation is completed (S1001). If it is determined that the condition for starting weight calculation is not met (S1001: NO), the process of S1001 is repeated. The interval at which the process of S1001 is repeated may be any interval, and may be, for example, a cycle that the controller 30 can execute (for example, in units of 0.1 seconds). The condition for starting weight calculation may be any condition, and may be, for example, the start of lifting the bucket 6. Whether or not lifting of the bucket 6 has started can be estimated based on the detection value of the cylinder pressure of the boom cylinder 7 or the pilot pressure for the boom 4. Note that whether or not lifting of the bucket 6 has started is not limited to estimation based on the detection value of the cylinder pressure of the boom cylinder 7 or the pilot pressure for the boom 4, and may be estimated based on, for example, the detection value of the boom angle sensor S1.

一方、重量算出開始の条件を満たしたと判定した場合(S1001:YES)、重量算出部61は、アタッチメントに設けられた各種角度センサの検出値に加えて、ブームシリンダ7の推力(シリンダ圧による力Fb)と、記憶装置47に記憶されている土砂重心Gsの初期値(予め設定されていた物の重心の位置の一例)と、に基づいて、バケット6内の土砂重量(物体の重量の一例)Wsを算出する(S1002)。 On the other hand, if it is determined that the conditions for starting weight calculation are met (S1001: YES), the weight calculation unit 61 calculates the weight of the soil in the bucket 6 (an example of the weight of an object) Ws based on the detection values of the various angle sensors provided on the attachment, as well as the thrust of the boom cylinder 7 (force Fb due to cylinder pressure) and the initial value of the soil center of gravity Gs stored in the memory device 47 (an example of the position of the center of gravity of an object that has been preset) (S1002).

そして、重心算出部65は、重心位置保持テーブル47Aを参照して、算出された土砂重量Wsに対応する、ピンP1からバケット6内の土砂重心Gsまでの距離Dsを算出する(S1003)。具体的には、重心算出部65は、土砂重量Wsと対応付けられた位置関係情報(ピンP7と土砂重心Gsを結ぶ直線との間の角度θ5、及びピンP7と土砂重心Gsとの間の距離D5)と、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の検出値と、に基づいて、ピンP1から土砂重心Gsまでの距離Dsを算出する。 Then, the center of gravity calculation unit 65 refers to the center of gravity position holding table 47A and calculates the distance Ds from the pin P1 to the center of gravity Gs of the soil in the bucket 6, which corresponds to the calculated weight Ws of the soil (S1003). Specifically, the center of gravity calculation unit 65 calculates the distance Ds from the pin P1 to the center of gravity Gs of the soil based on the positional relationship information associated with the weight Ws of the soil (the angle θ5 between the pin P7 and the straight line connecting the center of gravity Gs of the soil, and the distance D5 between the pin P7 and the center of gravity Gs of the soil) and the detection values of the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, and the bucket angle sensor S3.

その後、重量算出部61は、各種角度センサの検出値に加えて、ブームシリンダ7の推力(シリンダ圧による力Fb)、及びS1003で算出された土砂重心Gsまでの距離Dsに基づいて、バケット6内の土砂重量(物体の重量の一例)Wsを算出する(S1004)。 Then, the weight calculation unit 61 calculates the weight of the soil (an example of the weight of an object) Ws in the bucket 6 based on the detection values of the various angle sensors, as well as the thrust of the boom cylinder 7 (force Fb due to the cylinder pressure) and the distance Ds to the soil center of gravity Gs calculated in S1003 (S1004).

その後、重量算出部61は、バケット6を持ち上げている間、重量確定の条件(所定の条件の一例)を満たしたか否かを判定する(S1005)。量確定の条件を満たしていないと判定した場合(S1005:NO)、再びS1003から処理を行う。重量確定の条件は、任意の条件でよく、例えば、バケット6の持ち上げ高さが所定の基準値を超えたことを条件としてもよい。 Then, the weight calculation unit 61 determines whether or not the weight determination condition (one example of a predetermined condition) is met while the bucket 6 is being lifted (S1005). If it determines that the amount determination condition is not met (S1005: NO), the process repeats from S1003. The weight determination condition may be any condition, and may be, for example, that the lifting height of the bucket 6 exceeds a predetermined reference value.

一方、重量確定の条件を満たした判定した場合(S1005:YES)、処理を終了する。重量確定の条件を満たした判定した場合において、確定される土砂重量(物体の重量の一例)Wsは、例えば、最後に算出された値でもよいし、最後近傍で算出された複数の土砂重量の平均値でもよい。 On the other hand, if it is determined that the weight determination conditions are met (S1005: YES), the process ends. If it is determined that the weight determination conditions are met, the determined soil weight Ws (an example of the weight of an object) may be, for example, the last calculated value or the average value of multiple soil weights calculated near the last.

本実施形態では、土砂重量Wsの算出と、土砂重心Gsの算出と、を交互に繰り返し行う。当該処理を繰り返し行うことで、算出される土砂重心Gsの位置、及び土砂重量Wsの精度を向上させることができる。したがって、確定された土砂重量Wsの精度の向上を実現できる。 In this embodiment, calculation of the soil weight Ws and calculation of the soil center of gravity Gs are alternately repeated. By repeating this process, the accuracy of the calculated position of the soil center of gravity Gs and the soil weight Ws can be improved. Therefore, the accuracy of the determined soil weight Ws can be improved.

<作用>
上述した実施形態のショベル100(作業機械の一例)によれば、バケット6の形状を入力可能な構成を有する。したがって、上述した実施形態では、バケット6の形状を考慮して、バケット6に積載されている土砂重心の位置を推定することで、土砂重心の位置の推定精度を向上できる。
<Action>
The excavator 100 (an example of a work machine) according to the embodiment described above has a configuration that allows input of the shape of the bucket 6. Therefore, in the embodiment described above, by estimating the position of the center of gravity of the soil loaded in the bucket 6 while taking into account the shape of the bucket 6, it is possible to improve the accuracy of estimating the position of the center of gravity of the soil.

上述した実施形態では、バケット6の形状を考慮する手法として、バケット6の形状毎に保持されている重心位置保持テーブル47Aを用いている。換言すれば、上述した実施形態では、重心位置保持テーブル47Aを参照することで、バケット6の形状を考慮した土砂重心の位置を実現している。なお、バケット6の形状を考慮した土砂重心Gsの推定手法は、重心位置保持テーブル47Aを用いる手法に制限するものではなく、他の手法を用いてもよい。 In the above-described embodiment, the center of gravity position holding table 47A, which is held for each shape of the bucket 6, is used as a method for taking into account the shape of the bucket 6. In other words, in the above-described embodiment, the position of the center of gravity of the soil is realized by referring to the center of gravity position holding table 47A, taking into account the shape of the bucket 6. Note that the method for estimating the center of gravity Gs of the soil taking into account the shape of the bucket 6 is not limited to the method using the center of gravity position holding table 47A, and other methods may be used.

上述した実施形態では、ブームロッド圧センサS7R及びブームボトム圧センサS7B(検出部の一例)から出力された検出値に基づいた、ブームシリンダ7のシリンダ圧による力Fbは、土砂重量に応じて検出結果が変化する。 In the above-described embodiment, the force Fb due to the cylinder pressure of the boom cylinder 7, which is based on the detection values output from the boom rod pressure sensor S7R and the boom bottom pressure sensor S7B (an example of a detection unit), changes depending on the weight of the soil.

そこで、上述した実施形態に係る重量算出部61は、重心位置保持テーブル47Aを参照して土砂重心Gsを特定した後、土砂重心Gsと、ブームシリンダ7のシリンダ圧による力Fbに関する検出値と、に基づいて、土砂重量Wsを算出する。つまり、上述した実施形態では、重心位置保持テーブル47Aを参照してバケット6の形状を考慮することで、土砂重量Wsの算出精度を向上させることができる。 The weight calculation unit 61 according to the embodiment described above identifies the soil gravity center Gs by referring to the center of gravity position holding table 47A, and then calculates the soil weight Ws based on the soil gravity center Gs and the detection value related to the force Fb due to the cylinder pressure of the boom cylinder 7. In other words, in the embodiment described above, the accuracy of calculating the soil weight Ws can be improved by referring to the center of gravity position holding table 47A and taking into account the shape of the bucket 6.

上述した実施形態では、重量算出部61が、重心位置保持テーブル47Aを参照して土砂重心Gsを特定した後、土砂重心Gsと、ブームシリンダ7のシリンダ圧による力Fbに関する検出値と、に基づいて、土砂重量Wsを算出する例について説明した。しかしながら、上述した実施形態は、重心位置保持テーブル47Aを参照してバケット6の形状を考慮する手法に制限するものではない。例えば、バケット6の形状に応じて定められた土砂重心を考慮して、土砂重量Wsを算出すればよい。 In the above-described embodiment, an example has been described in which the weight calculation unit 61 identifies the soil gravity center Gs by referring to the center of gravity position holding table 47A, and then calculates the soil weight Ws based on the soil gravity center Gs and the detection value related to the force Fb due to the cylinder pressure of the boom cylinder 7. However, the above-described embodiment is not limited to a method that refers to the center of gravity position holding table 47A and takes into account the shape of the bucket 6. For example, the soil weight Ws may be calculated taking into account the soil gravity center determined according to the shape of the bucket 6.

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。 Although the embodiment of the work machine according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment. Various changes, modifications, substitutions, additions, deletions, and combinations are possible within the scope of the claims. Naturally, these also fall within the technical scope of the present invention.

100 ショベル
1 下部走行体
2 旋回機構
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(作業具)
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
30 コントローラ
47 記憶装置
47A 重心位置保持テーブル
50 マシンガイダンス部
51 位置算出部
52 距離算出部
53 情報伝達部
54 自動制御部
55 旋回角度算出部
56 相対角度算出部
60 土砂重量処理部
61 重量算出部
62 最大積載量検出部
63 積載量算出部
64 残積載量算出部
65 重心算出部
70 バケット形状設定部
100 Shovel 1 Lower traveling body 2 Rotation mechanism 3 Upper rotating body 4 Boom (attachment)
5 Arm (attachment)
6. Bucket (work tool)
7 Boom cylinder 8 Arm cylinder 9 Bucket cylinder 30 Controller 47 Storage device 47A Center of gravity position holding table 50 Machine guidance section 51 Position calculation section 52 Distance calculation section 53 Information transmission section 54 Automatic control section 55 Swing angle calculation section 56 Relative angle calculation section 60 Soil weight processing section 61 Weight calculation section 62 Maximum load amount detection section 63 Load amount calculation section 64 Remaining load amount calculation section 65 Center of gravity calculation section 70 Bucket shape setting section

Claims (9)

ショベルに取り付けられたアタッチメントの先端に設けられるバケットの形状を入力可能であると共に、入力された前記バケットの形状と、前記バケット内の物の重量に応じて検出結果が変化する検出部の出力と、に基づいて、前記バケット内の物の重量を算出するように構成されている、
ショベルの制御装置。
The device is configured to be capable of inputting a shape of a bucket provided at the tip of an attachment attached to a shovel, and to calculate the weight of an object in the bucket based on the inputted shape of the bucket and an output of a detection unit whose detection result changes according to the weight of the object in the bucket.
Excavator control device.
前記物の重量と、前記物の重心の位置と、を前記バケットの形状に応じて対応付けたテーブル情報を記憶する記憶装置を有し、
前記バケット内の前記物の重量を算出した際に、前記テーブル情報を参照して、算出した前記物の重量に基づいて、前記物の重心の位置を特定した後、特定された前記物の重心の位置と前記検出部の出力とに基づいて、前記バケット内の前記物の重量を再び算出するように構成されている、
請求項1に記載のショベルの制御装置。
a storage device that stores table information that associates the weight of the object with the position of the center of gravity of the object according to the shape of the bucket;
when the weight of the object in the bucket is calculated, the table information is referred to, and a position of a center of gravity of the object is identified based on the calculated weight of the object, and then the weight of the object in the bucket is calculated again based on the identified position of the center of gravity of the object and an output of the detection unit.
The control device for a shovel according to claim 1.
特定された前記物の重心の位置と前記検出部の出力とに基づいた前記物の重量の算出と、算出された前記物の重量に基づいた前記物の重心の位置の特定と、を交互に行うように構成されている、
請求項2に記載のショベルの制御装置。
The method is configured to alternately calculate the weight of the object based on the identified position of the center of gravity of the object and the output of the detection unit, and identify the position of the center of gravity of the object based on the calculated weight of the object.
The control device for a shovel according to claim 2.
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バケットと、
前記バケットの形状を入力可能であると共に、入力された前記バケットの形状と、前記バケット内の物の重量に応じて検出結果が変化する検出部の出力と、に基づいて、前記バケット内の物の重量を算出するように構成されている制御装置と、を有する
ショベル。
A lower running body;
An upper rotating body rotatably mounted on the lower traveling body;
An attachment attached to the upper rotating body;
A bucket provided at the tip of the attachment;
a control device that is configured to allow a shape of the bucket to be input and to calculate a weight of the object in the bucket based on the input shape of the bucket and an output of a detection unit, the detection result of which changes depending on the weight of the object in the bucket.
前記物の重量と、前記物の重心の位置と、を前記バケットの形状に応じて対応付けたテーブル情報を記憶する記憶装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記バケット内の前記物の重量を算出した際に、前記テーブル情報を参照して、算出した前記物の重量に基づいて、前記物の重心の位置を特定した後、特定された前記物の重心の位置と前記検出部の出力とに基づいて、前記バケット内の前記物の重量を再び算出する、
請求項4に記載のショベル。
a storage device that stores table information that associates the weight of the object with the position of the center of gravity of the object according to the shape of the bucket;
When the control device calculates the weight of the object in the bucket, the control device refers to the table information, identifies a position of a center of gravity of the object based on the calculated weight of the object, and then recalculates the weight of the object in the bucket based on the identified position of the center of gravity of the object and an output of the detection unit.
The shovel according to claim 4.
前記制御装置は、特定された前記物の重心の位置と前記検出部の出力とに基づいた前記物の重量の算出と、算出された前記物の重量に基づいた前記物の重心の位置の特定と、を交互に行う、
請求項5に記載のショベル。
The control device alternately calculates a weight of the object based on the identified position of the center of gravity of the object and the output of the detection unit, and identifies the position of the center of gravity of the object based on the calculated weight of the object.
The shovel according to claim 5.
前記制御装置は、前記バケットの持ち上げを開始した際に、予め設定されていた前記物の重心の位置と前記検出部の出力とに基づいて、前記バケット内の前記物の重量を算出する、
請求項6に記載のショベル。
when starting to lift the bucket, the control device calculates a weight of the object in the bucket based on a preset position of a center of gravity of the object and an output of the detection unit.
The shovel according to claim 6.
前記制御装置は、前記バケットの持ち上げている間、所定の条件を満たした場合に、前記物の重量の算出と、前記物の重心の位置の特定と、を終了する、
請求項6に記載のショベル。
The control device terminates the calculation of the weight of the object and the identification of the position of the center of gravity of the object when a predetermined condition is satisfied while the bucket is being lifted.
The shovel according to claim 6.
前記制御装置は、前記バケットの形状の入力として、操作装置からの入力、外部の装置からの受信、又は撮像装置からの入力である、
請求項4に記載のショベル。
The control device receives the shape of the bucket from an operation device, an external device, or an imaging device.
The shovel according to claim 4.
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