CN111051619A - 作业机械 - Google Patents

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Abstract

液压挖掘机(1)具备具有通知控制部(374)的控制器(40)，该通知控制部(374)对是否基于任意设定的多个目标面中的规定的目标面与作业机(1A)之间的距离而通知操作支援信息进行控制，在液压挖掘机(1)中，具备获取现状地形的位置的现状地形获取装置(96)，控制器具备目标面比较部(62)，该目标面比较部(62)对现状地形(800)的位置与规定的目标面(700)的位置进行比较并判定现状地形与规定的目标面的上下关系。通知控制部(374)基于目标面比较部的判定结构来变更操作支援信息的内容。

Description

作业机械
技术领域
本发明涉及作业机械。
背景技术
就以液压挖掘机为代表的具备作业机(前部作业机)的作业机械而言，通过由操作员对操作杆进行操作，作业机被驱动，将作为施工对象的地形整形为所期望的形状。作为以支援这样的作业为目的的技术，存在机械引导(Machine Guidance：MG)。MG是通过显示表示最终想要实现的施工对象面的所期望的形状的设计面数据与作业机之间的位置关系，来实现对操作员的操作支援的技术。
例如在日本特开2014-101664号公报中，公开了一种挖掘机械的显示系统，该挖掘机械具备包括铲斗(作业工具)的作业机并供作业机安装，该挖掘机械的显示系统包括：作业机状态检测部，其检测铲斗的前端的位置信息；存储部，其存储表示设计地形的设计面的位置信息及铲斗的外形信息；以及处理部，其基于铲斗的前端的位置的信息和铲斗的外形信息，求出至少包括铲斗的前端且沿着铲斗尾部的外形预先确定了多点的、用于计测位置的计测基准点中的、距设计面最近的计测基准点。也就是说，算出设计面与铲斗之间的距离中的最短距离。另外，记载了基于该最短距离发出警报、作为警报而变更发出声音的方式。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-101664号公报
发明内容
在日本特开2014-101664号公报中，仅基于设计面与铲斗之间的距离进行用于使操作员认识到铲斗与设计面之间的距离较近而存在过度挖掘现状地形的可能性(铲斗碰到设计面的可能性)这一情况的警报的发出。因此，有可能即使在不存在过度挖掘现状地形的可能性的情况下，也根据该距离而发出警报。例如，在现状的施工对象的地形(以下称为现状地形)位于设计面的下方的情况下，即，在对现状地形进行填土的情况下，与由铲斗过度挖掘现状地形的可能性相关的警报是不需要的。另外，在填土作业中频繁地输出不需要的警报会使操作员感到烦恼。像这样优选仅在需要的情况下提供这一点并非是仅涉及警报的问题，而是涉及包括警报及距离显示在内的与现状地形和目标面位置相关的操作支援信息的通知整体的问题。
本发明的目的在于，提供一种作业机械，能够仅在需要的情况下通知与现状地形和目标面的位置相关的操作支援信息。
本申请包含多个解决上述课题的方案，若列举其一例，则为一种作业机械，具备：多关节型的作业机；多个液压执行机构，其驱动所述作业机；操作装置，其指示所述液压执行机构的动作；通知装置，其用于向操作员通知操作支援信息；和控制装置，其具有通知控制部，该通知控制部对是否基于任意设定的多个目标面中的规定的目标面与所述作业机之间的距离而通知所述操作支援信息进行控制，在该作业机械中，还具备现状地形获取装置，该现状地形获取装置获取作为所述作业机的作业对象的现状地形的位置，所述控制装置具备目标面比较部，该目标面比较部对所述现状地形的位置与所述规定的目标面的位置进行比较并判定所述现状地形与所述规定的目标面的上下关系，所述通知控制部基于所述目标面比较部的判定结果来变更所述操作支援信息的内容。
发明效果
根据本发明，能够防止通知不需要的操作支援信息，因此能够防止操作员对不需要的操作支援信息感到烦恼。
附图说明
图1是本发明的实施方式涉及的液压挖掘机的构成图。
图2是将本发明的实施方式涉及的液压挖掘机的控制器与液压驱动装置一同示出的图。
图3是图2中的前部控制用液压单元160的详细图。
图4是表示图1的液压挖掘机中的坐标系及目标面的图。
图5是液压挖掘机的控制器40的硬件构成图。
图6是液压挖掘机的控制器40的功能框图。
图7是图6中的MG及MC控制部43的功能框图。
图8是基于目标面比较部62进行的现状地形800与目标面700的上下关系的判定方法的说明图。
图9是表示作业机1A的可动范围、可作业范围D、不可作业范围F的图。
图10是在基于目标面比较部62进行的现状地形800与目标面700的上下关系的判定中考虑作业机1A的可动范围信息的情况的说明图。
图11是基于通知控制部374进行的通知内容的控制流程图。
图12是进入到步骤SB108的情况下的通知装置53的显示画面的一例。
图13是进入到步骤SB105的情况下的通知装置53的显示画面的一例。
图14是进入到步骤SB102的情况下的通知装置53的显示画面的一例。
图15是进入到步骤SB102的情况下的通知装置53的显示画面的一例。
图16是基于执行机构控制部81进行的动臂抬升控制的流程图。
图17是通知内容变更标志倒下的情况下的距离D与限制值ay的关系图。
图18是目标面比较部62中的与通知内容变更标志相关的流程图。
图19是目标面比较部62中的与MG对象目标面变更标志相关的流程图。
图20是最短目标面和移动目的地目标面的说明图。
图21是通知内容变更标志立起的情况下的距离D与限制值ay的关系图。
图22是在图8的例子中进入到步骤SB102的情况下的通知装置53的显示画面的一例。
具体实施方式
以下，使用附图来说明本发明的实施方式。此外，以下，例示作为作业机的前端的作业工具(附件)而具备铲斗10的液压挖掘机，但也可以在具备铲斗以外的附件的作业机械中适用本发明。另外，只要是具有将多个连杆部件(附件、斗杆、动臂等)连结而构成的多关节型的作业机的作业机械，则也能够适用于液压挖掘机以外的作业机械。
另外，在本文中，关于与表示某形状的术语(例如目标面、设计面等)一起使用的“上”、“上方”或“下方”这些词语的意思，“上”是指该某形状的“表面”，“上方”是指比该某形状的“表面高的位置”，“下方”是指比该某形状的“表面低的位置”。另外，在以下的说明中，在同一构成要素存在多个的情况下，有时在附图标记(数字)的末尾标注字母，有时省略该字母而汇总标记该多个构成要素。例如，在存在三个泵300a、300b、300c时，有时将它们汇总标记为泵300。
＜液压挖掘机的整体结构＞
图1是本发明的实施方式涉及的液压挖掘机的构成图，图2是将本发明的实施方式涉及的液压挖掘机的控制器与液压驱动装置一同示出的图，图3是图2中的前部控制用液压单元160的详细图。
在图1中，液压挖掘机1由多关节型的前部作业机1A和车身1B构成。车身1B由通过左右的行驶液压马达3a、3b(液压马达3a参照图2)而行驶的下部行驶体11、和安装于下部行驶体11之上并通过旋转液压马达4而旋转的上部旋转体12构成。
前部作业机1A将在垂直方向上分别转动的多个被驱动部件(动臂8、斗杆9及铲斗10)连结而构成。动臂8的基端在上部旋转体12的前部经由动臂销而能够转动地被支承。在动臂8的前端经由斗杆销而能够转动地连结有斗杆9，在斗杆9的前端经由铲斗销而能够转动地连结有铲斗10。动臂8由动臂缸5驱动，斗杆9由斗杆缸6驱动，铲斗10由铲斗缸7驱动。
在动臂销安装有动臂角度传感器30，在斗杆销安装有斗杆角度传感器31，在铲斗连杆13安装有铲斗角度传感器32，以使得能够测定动臂8、斗杆9、铲斗10的转动角度α、β、γ(参照图5)，在上部旋转体12安装有检测上部旋转体12(车身1B)相对于基准面(例如水平面)的倾斜角θ(参照图5)的车身倾斜角传感器33。此外，角度传感器30、31、32能够分别替换为相对于基准面(例如水平面)的角度传感器。
在设于上部旋转体12的驾驶室内设置有：具有行驶右杆23a(图1)且用于操作行驶右液压马达3a(下部行驶体11)的操作装置47a(图2)；具有行驶左杆23b(图1)且用于操作行驶左液压马达3b(下部行驶体11)的操作装置47b(图2)；共有操作右杆1a(图1)且用于操作动臂缸5(动臂8)及铲斗缸7(铲斗10)的操作装置45a、46a(图2)；以及共有操作左杆1b(图1)且用于操作斗杆缸6(斗杆9)及旋转液压马达4(上部旋转体12)的操作装置45b、46b(图2)。以下，有时将行驶右杆23a、行驶左杆23b、操作右杆1a及操作左杆1b总称为操作杆1、23。
搭载于上部旋转体12的作为原动机的发动机18驱动液压泵2和先导泵48。液压泵2是由调节器2a控制容量的可变容量型泵，先导泵48是固定容量型泵。在本实施方式中，如图2所示，在先导线路144、145、146、147、148、149的中途设有梭阀块162。从操作装置45、46、47输出的液压信号经由该梭阀块162也向调节器2a输入。省略梭阀块162的详细结构，但液压信号经由梭阀块162而输入至调节器2a，液压泵2的排出流量根据该液压信号而被控制。
作为先导泵48的排出配管的泵线路170在从锁定阀39通过后，分支为多支并与操作装置45、46、47、前部控制用液压单元160内的各阀连接。锁定阀39在本例中是电磁切换阀，该电磁切换阀与配置于上部旋转体12的驾驶室中的门锁杆(未图示)的位置检测器电连接。门锁杆的位置由位置检测器检测，从该位置检测器对锁定阀39输入与门锁杆的位置相应的信号。若门锁杆的位置处于锁定位置，则锁定阀39关闭而泵线路170被截断，若门锁杆的位置处于锁定解除位置，则锁定阀39打开而泵线路170开通。也就是说，在泵线路170被截断的状态下，基于操作装置45、46、47进行的操作被无效化，旋转、挖掘等动作被禁止。
操作装置45、46、47是液压先导方式，基于从先导泵48排出的液压油，分别产生与由操作员操作的操作杆1、23的操作量(例如杆行程)和操作方向相应的先导压(有时称为操作压)。这样产生的先导压经由先导线路144a～149b(参照图3)向控制阀单元20内的对应的流量控制阀15a～15f(参照图2或图3)的液压驱动部150a～155b供给，作为驱动这些流量控制阀15a～15f的控制信号而被利用。
从液压泵2排出的液压油经由流量控制阀15a、15b、15c、15d、15e、15f(参照图3)向行驶右液压马达3a、行驶左液压马达3b、旋转液压马达4、动臂缸5、斗杆缸6、铲斗缸7供给。动臂缸5、斗杆缸6、铲斗缸7通过被供给的液压油而伸缩，由此，动臂8、斗杆9、铲斗10分别转动，铲斗10的位置及姿势发生变化。另外，旋转液压马达4通过被供给的液压油而旋转，由此，上部旋转体12相对于下部行驶体11旋转。而且，行驶右液压马达3a、行驶左液压马达3b通过被供给的液压油而旋转，由此，下部行驶体11行驶。
作业机1A的姿势能够基于图4的挖掘机基准坐标来定义。图4的挖掘机基准坐标是设定于上部旋转体12的坐标，以动臂8的基底部为原点，沿上部旋转体12中的铅垂方向设定Z轴，并沿上部旋转体12中的水平方向设定X轴。将动臂8相对于X轴的倾斜角设为动臂角α，将斗杆9相对于动臂的倾斜角设为斗杆角β，将铲斗爪尖相对于斗杆的倾斜角设为铲斗角γ。将车身1B(上部旋转体12)相对于水平面(基准面)的倾斜角设为倾斜角θ。动臂角α由动臂角度传感器30检测，斗杆角β由斗杆角度传感器31检测，铲斗角γ由铲斗角度传感器32检测，倾斜角θ由车身倾斜角传感器33检测。动臂角α在使动臂8抬升至最大(最高)时(动臂缸5处于抬升方向的行程终点时、即动臂缸长度最长时)成为最小，在使动臂8下降至最小(最低)时(动臂缸5处于下降方向的行程终点时、即动臂缸长度最短时)成为最大。斗杆角β在斗杆缸长度最短时成为最小，在斗杆缸长度最长时成为最大。铲斗角γ在铲斗缸长度最短时(图4时)成为最小，在铲斗缸长度最长时成为最大。此时，若将从动臂8的基底部到与斗杆9的连接部为止的长度设为L1、将从斗杆9与动臂8的连接部到斗杆9与铲斗10的连接部为止的长度设为L2、将从斗杆9与铲斗10的连接部到铲斗10的前端部为止的长度设为L3，则挖掘机基准坐标下的铲斗10的前端位置能够由下式表示，其中将Xbk设为X方向位置、将Zbk设为Z方向位置。
【式1】
Xbk＝L1 cos(α)+L2 cos(α+β)+L3 cos(α+β+γ)
【式2】
Zbk＝L1 sin(α)+L2 sin(α++β)+L3 sin(α+β+γ)
另外，液压挖掘机1在上部旋转体12具备一对GNSS(Global NavigationSattelite System，全球导航卫星系统)天线14A、14B。能够基于来自GNSS天线14的信息，算出世界坐标系下的液压挖掘机1的位置、以及铲斗10的位置。
图5是本实施方式的液压挖掘机所具备的MG及机械控制(Machine Control：MC)系统的构成图。图5的系统作为MG而执行将铲斗10、和任意设定的目标面700与铲斗10之间的位置关系经由通知装置53向操作员通知的处理，由此支援操作员操作。另外，图5的系统作为MC而执行在操作装置45、46被操作员操作了时基于预先确定的条件对前部作业机1A进行控制的处理。例如，在本实施方式中存在MC以使铲斗10保持于任意设定的目标面700上或目标面700的上方的区域的方式发挥功能的情况。在本文中，有时相对于在操作装置45、46的非操作时由计算机控制作业机1A的动作的“自动控制”，而将MC称为仅在操作装置45、46的操作时由计算机控制作业机1A的动作的“半自动控制”。接下来，说明本实施方式中的MG及MC的详细情况。
作为前部作业机1A的MG，将目标面700(参照图4)与作业机1A的前端之间的位置关系利用通知装置53通知给操作员。本实施方式的通知装置53是显示装置(例如液晶显示器)及声音输出装置(例如扬声器)，经由这些显示装置和声音输出装置，通知装置53将与铲斗10的爪尖和目标面700之间的距离相关的操作支援信息通知给操作员。详细情况将后述，但操作支援信息例如包括铲斗10的爪尖与目标面之间的距离显示、铲斗10接近了目标面700时的警报。后者的警报包括基于显示装置进行的光带(light bar)显示、基于声音输出装置发出的警报音。关于警报音，存在以下方法：例如在目标面700与铲斗10之间的距离处于第1阈值至第2阈值(第1阈值＞第2阈值)的范围时为断续音，在处于小于第2阈值的范围时随着接近目标面700而缩短断续音的间隔，在铲斗10存在于目标面700上时(即距离为零时)设为连续音。
作为前部作业机1A的MC，在经由操作装置45b、46a输入了挖掘操作(具体而言，斗杆拉回、铲斗拉回及铲斗推出中的至少一个指示)的情况下，基于目标面700(参照图4)与作业机1A的前端(在本实施方式中设为铲斗10的爪尖)之间的位置关系，将以使作业机1A的前端的位置保持在目标面700上及目标面700的上方的区域内的方式使液压执行机构5、6、7中的至少一个强制性动作的控制信号(例如使动臂缸5伸长而强制性进行动臂抬升动作)向相应的流量控制阀15a、15b、15c输出。
通过该MC，能够防止铲斗10的爪尖侵入到目标面700的下方，因此，能够与操作员的技术程度无关地实现沿着目标面700的挖掘。此外，在本实施方式中，将MC时的前部作业机1A的控制点设定为液压挖掘机的铲斗10的爪尖(作业机1A的前端)，但控制点只要是作业机1A的前端部分的点，则也能够变更为铲斗爪尖以外的点。
图5的系统具备：作业机姿势检测装置50；目标面设定装置51；操作员操作检测装置52a；通知装置53，其设置于驾驶室内，且能够通知目标面700与作业机1A之间的位置关系；现状地形获取装置96，其获取作为作业机1A的作业对象的现状地形800的位置信息；和控制器(控制装置)40，其是承担MG及MC的计算机。
作业机姿势检测装置50由动臂角度传感器30、斗杆角度传感器31、铲斗角度传感器32、车身倾斜角传感器33构成。这些角度传感器30、31、32、33作为作业机1A的姿势传感器发挥功能。
目标面设定装置51是能够输入与目标面700相关的信息(包括各目标面的位置信息、倾斜角度信息)的界面。目标面设定装置51与保存有在世界坐标系(绝对坐标系)上规定的目标面的三维数据的外部终端(未图示)连接。此外，经由目标面设定装置51进行的目标面的输入可以由操作员以手动进行。
操作员操作检测装置52a由获取根据操作员对操作杆1a、1b(操作装置45a、45b、46a)的操作而在先导线路144、145、146产生的操作压(第1控制信号)的压力传感器70a、70b、71a、71b、72a、72b构成。即，检测作业机1A涉及的针对液压缸5、6、7的操作。
作为现状地形获取装置96，能够利用例如设置于挖掘机1的立体相机、激光扫描仪或超声波传感器等。这些装置计测从挖掘机1到现状地形上的点为止的距离，由现状地形获取装置96获取到的现状地形以巨大量的点群的位置数据来定义。此外，也可以是，通过搭载有立体相机、激光扫描仪或超声波传感器等的无人机等预先获取现状地形的三维数据，并作为用于将该三维数据取入至控制器40内的界面而构成现状地形获取装置96。
＜前部控制用液压单元160＞
如图3所示，前部控制用液压单元160具备：压力传感器70a、70b，其设于动臂8用的操作装置45a的先导线路144a、144b，作为操作杆1a的操作量而检测先导压(第1控制信号)；电磁比例阀54a，其一次端口侧经由泵线路170与先导泵48连接，将来自先导泵48的先导压减压并输出；梭阀82a，其与动臂8用的操作装置45a的先导线路144a和电磁比例阀54a的二次端口侧连接，选择先导线路144a内的先导压和从电磁比例阀54a输出的控制压(第2控制信号)中的高压侧并向流量控制阀15a的液压驱动部150a导入；和电磁比例阀54b，其设置于动臂8用的操作装置45a的先导线路144b，基于来自控制器40的控制信号将先导线路144b内的先导压(第1控制信号)减小并输出。
另外，前部控制用液压单元160设置有：压力传感器71a、71b，其设置于斗杆9用的先导线路145a、145b，作为操作杆1b的操作量而检测先导压(第1控制信号)并将其向控制器40输出；电磁比例阀55b，其设置于先导线路145b，基于来自控制器40的控制信号将先导压(第1控制信号)减小并输出；和电磁比例阀55a，其设置于先导线路145a，基于来自控制器40的控制信号将先导线路145a内的先导压(第1控制信号)减小并输出。
另外，前部控制用液压单元160在铲斗10用的先导线路146a、146b上分别设置有：压力传感器72a、72b，其作为操作杆1a的操作量而检测先导压(第1控制信号)并将其向控制器40输出；电磁比例阀56a、56b，其基于来自控制器40的控制信号将先导压(第1控制信号)减小并输出；电磁比例阀56c、56d，其一次端口侧与先导泵48连接并对来自先导泵48的先导压进行减压并输出；和梭阀83a、83b，其选择先导线路146a、146b内的先导压和从电磁比例阀56c、56d输出的控制压中的高压侧并向流量控制阀15c的液压驱动部152a、152b导入。此外，在图3中，为了纸面的简洁而省略了压力传感器70、71、72与控制器40的连接线。
电磁比例阀54b、55a、55b、56a、56b在未通电时开度最大，并随着使来自控制器40的作为控制信号的电流增大而开度变小。另一方面，电磁比例阀54a、56c、56d在未通电时开度为零，在通电时具有开度，并随着使来自控制器40的电流(控制信号)增大而开度变大。这样，各电磁比例阀的开度54、55、56对应于来自控制器40的控制信号。
在如上述那样构成的控制用液压单元160中，若从控制器40输出控制信号而驱动了电磁比例阀54a、56c、56d，则即使在没有对应的操作装置45a、46a的操作员操作的情况下也能够产生先导压(第2控制信号)，因此，能够强制性产生动臂抬升动作、铲斗拉回动作、铲斗推出动作。另外，与此同样地，若通过控制器40驱动了电磁比例阀54b、55a、55b、56a、56b，则能够产生将通过操作装置45a、45b、46a的操作员操作而产生的先导压(第1控制信号)减小而得到的先导压(第2控制信号)，能够使动臂下降动作、斗杆拉回/推出动作、铲斗拉回/推出动作的速度从操作员操作的值强制性减小。
在本文中，将针对流量控制阀15a～15c的控制信号中的、通过操作装置45a、45b、46a的操作而产生的先导压称为“第1控制信号”。而且，将针对流量控制阀15a～15c的控制信号中的、由控制器40驱动电磁比例阀54b、55a、55b、56a、56b对第1控制信号进行修正(减小)而生成的先导压、和由控制器40驱动电磁比例阀54a、56c、56d而与第1控制信号不同地新生成的先导压称为“第2控制信号”。
第2控制信号在根据第1控制信号产生的作业机1A的控制点的速度矢量违反规定条件时生成，并作为使得不违反该规定条件的作业机1A的控制点的速度矢量产生的控制信号而生成。此外，在针对同一流量控制阀15a～15c中的一方的液压驱动部生成第1控制信号、针对另一方的液压驱动部生成第2控制信号的情况下，优先使第2控制信号作用于液压驱动部，利用电磁比例阀将第1控制信号截断，将第2控制信号向该另一方的液压驱动部输入。因此，在流量控制阀15a～15c中，关于运算出了第2控制信号的流量控制阀，基于第2控制信号进行控制，关于未运算出第2控制信号的流量控制阀，基于第1控制信号进行控制，关于未产生第1控制信号及第2控制信号双方的流量控制阀，不进行控制(驱动)。若如上述那样定义第1控制信号和第2控制信号，则MC也能够称为基于第2控制信号的对流量控制阀15a～15c的控制。
＜控制器40＞
在图5中，控制器40具有输入界面91、作为处理器的中央处理装置(CPU)92、作为存储装置的只读存储器(ROM)93及随机存取存储器(RAM)94、和输出界面95。在输入界面91输入来自作为作业机姿势检测装置50的角度传感器30～32及倾斜角传感器33的信号、来自作为用于设定目标面700的装置的目标面设定装置51的信号、和来自获取现状地形800的现状地形获取装置96的信号，并以CPU92能够运算的方式进行转换。ROM93是存储有用于执行包括后述的流程图涉及的处理在内的MG的控制程序、和该流程图的执行所需的各种信息等的记录介质，CPU92按照存储于ROM93的控制程序对从输入界面91及ROM93、RAM94取入的信号进行规定的运算处理。输出界面95制作与CPU92中的运算结果相应的输出用的信号，并通过将该信号输出至通知装置53而使车身1B、铲斗10及目标面700等的图像显示于通知装置53的画面上。
此外，图5的控制器40作为存储装置而具备ROM93及RAM94这样的半导体存储器，但只要是存储装置就能够特别代替，例如也可以具备硬盘驱动器等磁存储装置。
图6是控制器40的功能框图。控制器40具备MG及MC控制部43、电磁比例阀控制部44和通知控制部374。
通知控制部374是基于从MG及MC控制部43输出的信息(例如作业机姿势及目标面的信息等)对由通知装置53通知的操作支援信息的内容(以下有时称为“通知内容”)进行控制的部分。在通知控制部374具备显示ROM，该显示ROM保存有大量包括作业机1A的图像及图标的显示关联数据，通知控制部374基于输入信息中包含的标志(例如图18的通知内容变更标志和图19的MG对象目标面变更标志)而读出规定的程序，并且进行通知装置(显示装置)53中的显示控制。另外，对通知装置(声音输出装置)53所输出的声音的内容也进行控制。通知控制部374也进行以下判定，即是否基于预先设定的多个目标面中的规定的目标面与铲斗10之间的距离而通知光带显示和/或警报音来作为与该规定的目标面和铲斗10之间的距离相关的警报(操作支援信息)。
＜MG及MC控制部43＞
图7是图6中的MG及MC控制部43的功能框图。MG及MC控制部43具备操作量运算部43a、姿势运算部43b、目标面运算部43c、执行机构控制部81和目标面比较部62。
操作量运算部43a基于来自操作员操作检测装置52a的输入计算操作装置45a、45b、46a(操作杆1a、1b)的操作量。能够根据压力传感器70、71、72的检测值算出操作装置45a、45b、46a的操作量。
此外，基于压力传感器70、71、72进行的操作量的算出只不过是一例，例如也可以利用对各操作装置45a、45b、46a的操作杆的旋转位移进行检测的位置传感器(例如旋转编码器)来检测该操作杆的操作量。另外，也能够代替根据操作量算出动作速度的结构而适用以下结构，即，安装对液压缸5、6、7的伸缩量进行检测的行程传感器，基于检测到的伸缩量的时间变化算出各液压缸的动作速度。
姿势运算部43b基于来自作业机姿势检测装置50的信息，运算本地坐标系(挖掘机基准坐标)下的前部作业机1A的姿势和铲斗10的爪尖的位置。如上所述，铲斗10的爪尖位置(Xbk、Zbk)能够通过式(1)及式(2)运算。
目标面运算部43c基于来自目标面设定装置51的信息运算目标面700的位置信息，并将其存储于RAM94内。在本实施方式中，如图4所示，将利用作业机1A所移动的平面(作业机的动作平面)切断三维的目标面得到的断面形状作为目标面700(二维的目标面)利用。
此外，在图4的例子中，目标面700仅为一个，但也具有目标面存在多个的情况。在目标面存在多个的情况下，具有例如将距作业机1A最近的面设定为目标面的方法、将位于铲斗爪尖的下方的面设为目标面的方法、将任意选择的面设为目标面的方法等。
执行机构控制部81在操作装置45a、45b、46a的操作时，按照预先确定的条件控制多个液压执行机构5、6、7中的至少一个。本实施方式的执行机构控制部81如后述的图16、17、21那样执行MC，即，在操作装置45a、45b、46a的操作时，基于目标面700的位置、前部作业机1A的姿势及铲斗10的爪尖的位置、和操作装置45a、45b、46a的操作量，以使铲斗10的爪尖(控制点)位于目标面700上或目标面700的上方的方式(即，以将作业机1A的动作范围限制在目标面700上及目标面700的上方的方式)控制动臂缸5(动臂8)的动作。执行机构控制部81运算各液压缸5、6、7的流量控制阀15a、15b、15c的目标先导压，并将其运算出的目标先导压向电磁比例阀控制部44输出。另外，执行机构控制部81根据通知内容变更标志的有无切换MC的控制内容(具体而言，通过MC而限制的作业机1A的动作范围)。基于执行机构控制部81执行的MC的详细情况使用图16、17、21后述。
目标面比较部62是对现状地形800的位置与规定的目标面700的位置进行比较而对两者的上下关系进行判定的部分。判定结果作为标志(例如图18的通知内容变更标志和图19的MG对象目标面变更标志)而向执行机构控制部81和通知控制部374输出。
电磁比例阀控制部44基于从执行机构控制部81输出的针对各流量控制阀15a、15b、15c的目标先导压，运算对各电磁比例阀54～56的指令。此外，在基于操作员操作的先导压(第1控制信号)、与由执行机构控制部81算出的目标先导压一致的情况下，针对相应的电磁比例阀54～56的电流值(指令值)为零，不进行相应的电磁比例阀54～56的动作。
通知控制部374基于目标面比较部62的比较结果，对如何将由姿势运算部43b运算出的姿势信息、由目标面运算部43c运算出的目标面信息通知给操作员进行控制。
＜目标面比较部62＞
接下来，说明目标面比较部62的处理的详细情况。目标面比较部62判定现状地形800与目标面700的上下关系，并将基于其判定结果的通知内容变更标志和MG对象目标面变更标志向执行机构控制部81和通知控制部374输出。首先，在说明通知内容变更标志和MG对象目标面变更标志的输出处理之前，使用图8来说明现状地形800与目标面700的上下关系的判定方法。
如图8所示，目标面比较部62将经由现状地形获取装置96获取到的现状地形800的位置信息作为例如转换为挖掘机基准坐标的点群801而输入。所输入的点群801例如通过以线段连结而表现为多个线段802。目标面比较部62从目标面运算部43c获取挖掘机基准坐标下的目标面700。目标面700存在为单一的情况，也存在为多个的情况。
目标面比较部62比较挖掘机基准坐标下的目标面700和表示现状地形的直线802之间的位置关系。在本实施方式中，利用下述的(1)～(3)的比较方法。关于该比较方法，例如以如图8所示那样目标面700为目标面700A、目标面700B、目标面700C且线段802为线段802A、线段802B、线段802C的状况进行说明。
(1)在本实施方式中，原则上，从作为MG及MC的基准的目标面700的线段制作从现状地形800的线段上的任意的点通过的法线，根据该法线的Z方向分量的方向(符号)来判定目标面700与现状地形800的上下关系。例如在图8中，能够将目标面700A的法线中的、从线段802A的任意的点通过的法线作为法线701A算出。而且，由于法线701A的Z方向分量为正向，所以能够判定为线段802A相对于目标面700A位于上方。
(2)另外，在本实施方式中，搜索目标面700的线段与现状地形800的线段之间的交叉点，从相对于该交叉点向X方向的正方向离开了规定距离的目标面700的线段上的点制作从现状地形800的线段通过的法线，并且从相对于该交叉点向X方向的负方向离开了该规定距离的目标面700的线段上的点制作从现状地形800的线段通过的法线。然后，根据这两条法线的Z方向分量的方向(符号)来判断该交叉点的前后的目标面700与现状地形800的上下关系。
例如，在图8中能够判定目标面700A与线段802B在交叉点803A处交叉。因此，将目标面700A的法线中的、以与交叉点803A相比靠正X方向的位置为始点并从线段802B通过的法线设为701B，将以与交叉点803A相比靠负X方向的位置为始点并从线段802B通过的法线设为701C。在此，由于法线701B的Z方向分量为正向，所以能够判定为，线段802B在与交叉点803A相比靠正X方向的位置处相对于目标面700A位于上方。另外，由于法线701C的Z方向分量为负向，所以能够判定为，线段802B在与点803A相比靠负X方向的位置处相对于目标面700A位于下方。
(3)另外，在本实施方式中，搜索目标面700的线段的拐点，从该拐点制作从现状地形800的线段通过的法线，根据该法线的Z方向分量的方向来判定目标面700(拐点)与现状地形800的上下关系。拐点表示倾斜不同的目标面700彼此的连接点。例如，目标面700A和700B在拐点702A处连接。是目标面700A的法线且从拐点702A及线段802B通过的法线701D的Z方向分量为负向，因此，能够判定为拐点702A相对于线段802B位于上方。
在目标面700B中，基于上述(1)的方法制作从线段802B与802C的连接点801C通过的法线701E，其Z方向分量为负向。因此，能够判定为目标面700B位于线段802B的上方。
接下来，能够判定目标面700B与线段802C在交叉点803B处交叉。因此，基于上述(2)的方法，将线段700B的法线中的、以与点803B相比靠正X方向的位置为始点且从线段802C通过的法线设为701F，将以与点803B相比靠负X方向的位置为始点且从线段802C通过的法线设为701G。在此，法线701F的Z方向分量为负，因此能够判定为，线段802C在与交叉点803B相比靠正X方向的位置处相对于目标面700B位于下方。另外，法线71G的Z方向分量为负向，因此能够判定为，线段802C在与交叉点803B相比靠正X方向的位置处相对于目标面700B位于上方。
接下来，目标面700B与目标面700C在拐点702B处连接。因此，基于上述(3)的方法制作从拐点702B及线段802C通过的法线701H。该法线701H的Z方向分量为正向，因此能够判定为，拐点702B相对于线段802C位于下方。
另外，在目标面700C中，基于上述(1)的方法制作从线段802C的任意的点通过的法线701I。该法线701I的Z方向分量为正向，因此能够判定为，目标面700C相对于线段802C位于下方。
在图8的状况下，目标面比较部62以X方向位置为基准，将从目标面700A的左端部到交叉点803A识别为区域A，将从交叉点803A到交叉点803B识别为区域B，将从交叉点803B到目标面700C的右端识别为区域C。区域A及区域C是现状地形800与目标面700相比处于上方的区域，区域B是现状地形800与目标面700相比处于下方的区域。
＜作业机1A的可动范围信息的利用＞
本实施方式的目标面比较部62在进行利用图8说明的目标面700与现状地形800之间的位置关系的比较时，利用作业机1A的可动范围信息，限定对目标面700与现状地形800之间的位置关系进行比较的范围。接下来，关于这一点利用图9、10进行说明。
图9中示出作业机1A的可动范围、可作业范围D、不可作业范围F。在图9中，标注了斜线的区域表示可作业范围D，标注了点的区域表示不可作业范围F，将这两个范围D、F合起来设为可动范围。这些范围由动臂8、斗杆9、铲斗10的寸法、以及动臂缸5、斗杆缸6、铲斗缸7的行程或角度决定。
在本文中，不管可否进行挖掘作业，都将铲斗10的爪尖能够移动的范围设为“可动范围”。可动范围能够区分为能够进行基于作业机1A的挖掘作业的范围(可作业范围)、和无法进行基于作业机1A的挖掘作业的范围(不可作业范围)。不可作业范围是在使动臂8抬升至最大的状态下(动臂角α为最小值时)无法进行基于作业机1A的挖掘作业的范围。在可作业范围中的与不可作业范围邻接的部分，存在在使动臂8抬升至最大的状态下(动臂角α为最小值时)能够通过作业机1A进行挖掘作业的范围(称为“动臂最大抬升可作业范围”)。
在本实施方式中，“可动范围”规定为由圆弧439a及圆弧439b、和圆弧438a、圆弧438b及圆弧438c夹着的区域。圆弧439a是在作业机1A的长度成为最大(最大挖掘半径)Lmax的斗杆9和铲斗10的姿势(有时称为“最大延伸姿势”)下，使动臂角α在最小值与最大值之间变化时的铲斗10的前端所描绘的轨迹。此外，有时将最大延伸姿势时的铲斗角γ称为“最大延伸角”。圆弧439b是在从最大延伸姿势且动臂角α为最大值的状态起、使斗杆角β在最小值与最大值之间变化时铲斗10的前端所描绘的轨迹。圆弧438a是在使动臂角α为最小值且使斗杆角β为最小值的状态下，使铲斗缸长度在最小值与最大值之间变化时铲斗10的前端所描绘的轨迹。圆弧438b是在使动臂角α为最小值且使铲斗缸长度为最大值的状态下，使斗杆角β在最小值与最大值之间变化时铲斗10的前端所描绘的轨迹。圆弧438c是在使动臂角α为最小值且使斗杆角β为最大值的状态下，使铲斗缸长度在最小值与最大值之间变化时铲斗10的前端所描绘的轨迹。
在本实施方式中，将“可动范围”以圆弧E区分为“可作业范围D”和“不可作业范围F”。即，这两个范围D、F的边界线是圆弧E。图6中的圆弧E上方的区域是不可作业范围F，圆弧E下方的区域是可作业范围D。圆弧E是在动臂角α为最小值且铲斗缸长度为最小值(铲斗角γ为负侧的最大值)时，使斗杆角β在最小值与最大值之间变化时铲斗10的前端所描绘的轨迹，是在使动臂8抬升至最大的状态下(动臂角α为最小值时)能够由作业机1A进行挖掘作业的范围(“动臂最大抬升可作业范围”(第1范围))。范围F规定为由圆弧E、与圆弧438a、圆弧438b及圆弧438c夹着的区域。
“可作业范围D”规定为由距上部旋转体12位于相对较远位置的圆弧439a及圆弧439b、和距上部旋转体12位于相对较近位置的圆弧E夹着的区域。
关于本实施方式的目标面比较部62，从后述的图18可以明确，仅对如上所述定义的可作业范围D所包含的、目标面700和现状地形800，比较位置关系。例如在图10中，仅对可作业范围D所包含的部分比较目标面700与现状地形800之间的位置关系。在该情况下，目标面比较部62对于作业机1A达不到的范围，不比较现状地形800与目标面700之间的位置关系，因此能够减小控制器40的运算负荷。
此外，也可以代替可作业范围D而利用可动范围来判定目标面700与现状地形800的上下关系。另外，在判定两者700、800的上下关系时，并非必须利用作业机1A的可动范围信息，也可以在目标面700与现状地形800的获取范围的重复范围进行两者的比较。
＜通知内容变更标志＞
接下来，使用图18来说明基于目标面比较部62进行的通知内容变更标志的输出处理。图18是与目标面比较部62中的通知内容变更标志相关的流程图。
首先，在步骤SC100中，目标面比较部62从现状地形获取装置96获取液压挖掘机1周边的现状地形800的位置信息。
接着，在步骤SC101中，目标面比较部62判定是否正在由操作员进行挖掘操作。通过进行该判定，在挖掘过程中不产生通知内容变更标志的变更，在挖掘过程中不会切换通知内容，因此，能够避免操作员产生不适感。是否正在进行挖掘操作能够基于执行机构控制部81所运算的液压缸速度、铲斗10的前端部的速度来判定。另外，也可以基于来自操作员操作检测装置52a的信息，判定是否正在进行基于斗杆9或铲斗10的挖掘操作。此外，也可以以省略步骤SC101的判定而在步骤SC100之后进入步骤SC103的方式构成流程。
在步骤SC101中判定为并非挖掘操作过程中的情况下进入步骤SC103。相反，在判断为处于挖掘操作过程中的情况下进入步骤SC110，不进行比较处理而将通知内容变更标志保持为前次值。
在步骤SC103中，目标面比较部62判定是否为现状地形800的至少一部存在于可作业范围D。在判定为现状地形800的至少一部存在于可作业范围D的情况下进入步骤SC104，在判定为现状地形800的任一部分均不存在于可作业范围D的情况下进入步骤SC108。
在步骤SC104中，目标面比较部62判定是否为目标面700的至少一部存在于可作业范围D。在判定为目标面700的至少一部存在于可作业范围D的情况下进入步骤SC105，在判定为目标面700的任一部分均不存在于可作业范围D的情况下进入步骤SC109。
在步骤SC105中，目标面比较部62关于存在于可作业范围D的现状地形800和目标面700，判定是否存在现状地形800与目标面700相比处于下方的区域。现状地形800与目标面700之间的上下关系的判定基于利用图8说明的方法。在判定为存在现状地形800与目标面700相比处于下方的区域的情况下进入步骤SC106。在未判定为如此的情况(仅为现状地形800处于目标面700的上方的区域的情况)下进入步骤SC109。
在步骤SC106中，目标面比较部62判定距铲斗10的前端部(即作业机1A)最近的目标面700是否存在于在步骤SC105中被判定为现状地形800与目标面700相比处于下方的区域内。在判定为距铲斗10最近的目标面700与现状地形800相比处于下方的情况下进入步骤SC107。在未判定为如此的情况(距铲斗最近的目标面700与现状地形800相比未处于下方的情况)下进入步骤SC109。
在步骤SC107中，目标面比较部62判定为现状地形800与目标面700相比处于下方(即为填土作业过程中)，使通知内容变更标志立起，并将其结果向通知控制部374及执行机构控制部81等输出。此外，作为通知内容变更标志立起的情况，存在经由步骤SC106和步骤SC108中的某一方的合计两个模式，在目标面比较部62所输出的通知内容变更标志的信息中附加有是经由了步骤SC106和步骤SC108中的哪一个的信息。
在步骤SC109中，目标面比较部62不使通知内容变更标志立起(在通知内容变更标志已经立起的情况下使其倒下)，并将其结果向通知控制部374及执行机构控制部81等输出。
此外，步骤SC108中，判定是否为目标面700的至少一部存在于可作业范围D。在判定为是的情况下进入步骤SC107。在判定为否的情况下进入步骤SC109。
若在图8的例子中进行基于图18的流程的处理，则在现状地形800与目标面700相比处于下方时、即在区域B中，通知内容变更标志立起，而在现状地形800与目标面700相比处于上方的剩余的区域A、C中，通知内容变更标志倒下。
＜MG对象目标面变更标志＞
接下来，使用图19来说明基于目标面比较部62进行的MG对象目标面变更标志的输出处理。图19是与目标面比较部62中的MG对象目标面变更标志相关的流程图。
首先，在步骤SD100中，目标面比较部62判定在图18的流程图中经过了步骤SC106后的通知内容变更标志是否处于立起。在判定为该标志处于立起的情况下进入步骤SD101，在并非如此的情况下进入步骤SD103。
在步骤SD101中，目标面比较部62判定存在于可作业范围D的与距铲斗10最近的目标面邻接的两个目标面中的、处于铲斗10的前端的速度矢量的方向(即铲斗10的动作方向)上的目标面是否位于现状地形800的下方。在此，若用其他表述来表示作为判定对象的目标面，则在铲斗前端的速度矢量朝向车身1B的情况下，与距铲斗10最近的目标面邻接的两个目标面中的距车身1B近的一方的目标面成为判定对象，在铲斗前端的速度矢量朝向从车身1B远离的方向的情况下，该两个目标面中的距车身远的一方的目标面成为判定对象。在判定为判定对象的目标面位于现状地形800的下方的情况下进入步骤SD102，在并非如此的情况下进入步骤SD103。
在步骤SD102中，由于处于铲斗10的动作方向上的目标面(不久后可能成为“距铲斗10最近的目标面”的目标面)位于现状地形800的下方，从而目标面比较部62判定为应事先将该目标面设定为MG的对象目标面并通知与目标面和铲斗10之间的距离相关的警报，使MG对象目标面变更标志立起，并将其结果向通知控制部374等输出。
在步骤SD103中，目标面比较部62不使MG对象目标面变更标志立起(MG对象目标面变更标志已经立起的情况下使其倒下)，并将其结果向通知控制部374等输出。
例如，在图8中，在判定为铲斗10正在从区域B向区域C移动时，MG对象目标面变更标志立起。
这样，通过使MG对象目标面变更标志立起而变更MG的对象目标面，能够实施更恰当的MG。也就是说，并非将即使铲斗10侵入也不存在过度挖掘现状地形800的隐患的目标面700、而是将若铲斗10侵入则存在过度挖掘现状地形800的隐患的目标面700设为MG的对象，由此，能够由操作员进行恰当的MG。
具体而言，如图20所示，在以往的MG中，根据铲斗10与目标面之间的距离实施MG，因此将距铲斗10最近的目标面(在此有时称为“最短目标面”)700D设为MG的对象，但在本实施方式中，并非将与铲斗10之间的距离最近的目标面700D、而是将在铲斗10的动作方向上与目标面700D邻接的目标面(在此有时称为“移动目的地目标面”)700E设为MG的对象。
＜通知控制部374＞
接下来，说明通知控制部374的处理的详细情况。基于通知控制部374进行的通知内容的控制流程在图11中示出。本实施方式的通知控制部374控制是否基于MG对象的规定的目标面与铲斗10之间的距离(目标面距离)而经由通知装置53通知与该目标面距离相关的警报。而且，即使在仅基于该目标面距离判断为是应该通知该警报的情形的情况下，也执行以下处理，即，基于目标面比较部62的判定结果即两个标志(通知内容变更标志和MG对象目标面变更标志)的有无来变更包括该警报的操作支援信息的内容。
首先，在步骤SB100中，通知控制部374判定是否从目标面比较部62输入了通知内容变更标志。在输入了通知内容变更标志的情况下进入步骤SB101，在未输入的情况下进入步骤SB108。
在步骤SB101中，通知控制部374判定是否从目标面比较部62输入了MG对象目标面变更标志。在输入了MG对象目标面变更标志的情况下进入SB102，在未输入的情况下进入步骤SB105。
接下来，分为进入了步骤SB102、105、108的三种情况对处理进行说明。
(A)步骤SB102
进入步骤SB102的情形是距铲斗10最近的目标面(最短目标面)700位于现状地形800的上方(即，现在是可能进行填土作业的状况)、但在铲斗10的动作方向上与该最短目标面邻接的目标面(移动目的地目标面)被判定为位于现状地形的下方的情况(即可预测到不久后挖掘作业将开始的情况)。在该情况下，通知控制部374将MG对象目标面指定为移动目的地目标面，经由通知装置53通知与移动目的地目标面和铲斗10之间的距离相关的警报。具体而言，执行步骤SB102、103、104的警报处理。
即，在步骤SB102中，通知控制部374将目标面运算部43C所输出的目标面700与铲斗10的爪尖之间的距离中的、目标面比较部62所指定的移动目的地目标面700与铲斗10的爪尖之间的距离的数据，向通知装置53(显示装置)输出并显示于画面。
在接下来的步骤SB103中，通知控制部374将基于目标面运算部43C所输出的目标面700与铲斗10的爪尖之间的距离中的、目标面比较部62所指定的移动目的地目标面700与铲斗10的爪尖之间的距离产生的警告音指令，向通知装置53(声音输出装置)输出而发出警告音。然而，输出警告音的距离的阈值是确定的，构成为在MC对象的目标面与铲斗10之间的距离小于该阈值的情况下输出警告音。
而且，在步骤SB104中，通知控制部374将基于目标面运算部43C所输出的目标面700与铲斗10的爪尖之间的距离中的、目标面比较部62所指定的移动目的地目标面700与铲斗10的爪尖之间的距离产生的光带指令，向通知装置53(显示装置)输出。
图14是进入到步骤SB102的情况下的通知装置53的显示画面53a的例子。在显示画面53a设有：图形显示部531A，其以图像显示铲斗10与目标面700之间的位置关系；数值显示部531B，其以数值显示从铲斗10到MG对象目标面为止的距离；箭头显示部531C，其以箭头显示以铲斗10为基准而MG对象目标面所在的方向；和光带显示部531D，其以光带视觉性显示从铲斗10到MG对象目标面为止的距离。
在图形显示部531A中，以实线显示若铲斗10侵入则存在过度挖掘现状地形的可能性的目标面700B(移动目的地目标面)。另一方面，以虚线显示即使侵入也不存在过度挖掘现状地形的可能性的目标面700A(最短目标面)。
在数值显示部531B显示在步骤SB102中输出的目标面700B与铲斗10之间的距离(0.20m)。
显示于箭头显示部531C的箭头具有向上的箭头和向下的箭头，向下的箭头表示MG对象目标面与铲斗爪尖相比位于下方，向上的箭头表示MG对象目标面与铲斗爪尖相比位于上方。在图14的例子中，箭头向下，表示MG对象目标面700B与爪尖相比位于下方。
光带显示部531D根据目标面700B与铲斗10之间的距离而点亮。图14的光带由沿纵向直列配置的五个能够点亮的区段构成，在图中，对正在点亮的上侧的三个区段标注了点。在本实施方式中，在爪尖相对于MG对象目标面存在于±0.05m的距离的情况下，仅中央的区段点亮。在爪尖相对于MG对象目标面存在于0.05～0.10m的距离的情况下，中央的区段及其之上的区段这两个区段点亮，在爪尖相对于MG对象目标面存在于超过0.10m的距离的情况下，中央的区段及其之上的两个区段这三个区段点亮。同样地，在距离为－0.05～－0.10m的情况下，中央及其之下的区段这两个区段点亮，在距离超过－0.10m的情况下，中央及其之下的两个区段这三个区段点亮。在图14的例子中，到MG对象目标面为止的距离为+0.20m，因此基于在图11的步骤SB104中输出的光带指令，上侧的三个区段点亮。
图15表示图14所示的显示画面的变形例。省略共通部分的说明。在图15中，示出了将数值显示部531B和箭头显示部531C变形后的例子。关于数值显示部531B和箭头显示部531C，括弧内示出的是相对于并非MG对象的目标面700A(最短目标面)而言的数值及箭头，比相对于作为MG对象的目标面700B而言的数值及箭头显示得小。若像这样并非仅显示相对于作为MG对象的目标面700B而言的铲斗10的位置信息，而且还附加显示相对于非MG对象的目标面700A而言的铲斗10的位置信息，则操作员能够掌握相对于两个目标面700A、700B而言的铲斗10的位置信息。
(B)步骤SB105
作为进入步骤SB105的典型的情形，是判定为距铲斗10最近的目标面(最短目标面)700位于现状地形800的上方(即现在是可能进行填土作业的状况)、且在铲斗10的动作方向与该最短目标面邻接的目标面(移动目的地目标面)也位于现状地形的上方的情况(即，在移动目的地也预测为填土作业的情况)。另外，也包括虽然最短目标面位于现状地形的上方但移动目的地目标面不存在的情况。在这样的情况下，通知控制部374将MG对象目标面指定为最短目标面，经由通知装置53通知MG对象目标面(最短目标面)与铲斗10之间的距离的数值，但中断与警告音和光带相关的通知。具体而言，执行步骤SB105、106、107的警报处理。
即，在步骤SB105中，通知控制部374将目标面运算部43C所输出的目标面700与铲斗10的爪尖之间的距离中的、距铲斗10最近的最短目标面700与铲斗10的爪尖之间的距离的数据，向通知装置53(显示装置)输出并显示于画面。
在接下来的步骤SB106中，通知控制部374向通知装置53输出指令，以使基于最短目标面700与铲斗10的爪尖之间的距离的警告音指令关闭(OFF)。由此，中断来自通知装置53(声音输出装置)的警告音的发出。
而且在步骤SB107中，通知控制部374向通知装置53输出指令，以使基于最短目标面700与铲斗10的爪尖之间的距离的光带指令关闭(OFF)。由此，中断通知装置53(显示装置)中的光带的全部区段的点亮。
图13是进入到步骤SB105的情况下的通知装置53的显示画面53a的例子。此时，是现状地形与目标面700相比位于下方的状况，因此，即使铲斗10侵入到目标面700的下方也不存在过度挖掘现状地形的隐患。因此，在图形显示部531A中，表示目标面700的线显示为虚线。另外，光带显示部531D在哪一区段都不点亮，也不从通知装置53(声音输出装置)输出警告音。
(C)步骤SB108
作为进入到步骤SB108的典型情形，是距铲斗10最近的最短目标面700位于现状地形800的下方的情况(即现在可能进行挖掘作业的一般状况)。该情况下，通知控制部374将MG对象目标面指定为最短目标面，经由通知装置53通知与最短目标面和铲斗10之间的距离相关的警报。具体而言，执行步骤SB108、109、110的警报处理。
即，在步骤SB108中，通知控制部374将目标面运算部43C所输出的目标面700与铲斗10的爪尖之间的距离中的、距铲斗10最短的最短目标面700与铲斗10的爪尖之间的距离的数据，向通知装置53(显示装置)输出并显示于画面。
在接下来的步骤SB109中，通知控制部374将基于目标面运算部43C所输出的目标面700与铲斗10的爪尖之间的距离中的、最短目标面700与铲斗10的爪尖之间的距离产生的警告音指令，向通知装置53(声音输出装置)输出而发出警告音。该情况下的输出警告音的距离的阈值与步骤SB103相同。
而且，在步骤SB110中，通知控制部374将基于目标面运算部43C所输出的目标面700与铲斗10的爪尖之间的距离中的、最短目标面700与铲斗10的爪尖之间的距离产生的光带指令，向通知装置53(显示装置)输出。
图12是进入到步骤SB108的情况下的通知装置53的显示画面53a的例子。在图形显示部531A以实线显示若铲斗10侵入则存在过度挖掘现状地形的可能性的目标面700。另外，在数值显示部531B显示有最短目标面700与铲斗10之间的距离(0.00m)。在该图的例子中，铲斗10与目标面700之间的距离为零，因此，在箭头显示部531C显示向上和向下的箭头双方。另外，关于光带显示部531D，由于铲斗10与目标面700之间的距离为零，因此仅中央的区段点亮。
＜执行机构控制部81＞
接下来，说明执行机构控制部81的处理的详细情况。本实施方式的执行机构控制部81作为MC而通过动臂抬升控制执行防止铲斗10向目标面700侵入的防止侵入动作。基于该执行机构控制部81进行的动臂抬升控制的流程在图16中示出。图16是由执行机构控制部81执行的MC的流程图，当由操作员操作了操作装置45a、45b、46a时，处理开始。
在S410中，执行机构控制部81基于由操作量运算部43a运算出的操作量，运算各液压缸5、6、7的动作速度(液压缸速度)。
在S420中，执行机构控制部81基于在S410中运算出的各液压缸5、6、7的动作速度、和由姿势运算部43b运算出的作业机1A的姿势，运算基于操作员操作产生的铲斗前端(爪尖)的速度矢量B。
在S430中，执行机构控制部81根据由姿势运算部43b运算出的铲斗10的爪尖的位置(坐标)、和ROM93中存储的包含目标面700的直线的距离，算出从铲斗前端到控制对象的目标面700(多数情况下，是最短目标面)为止的距离D(参照图4)。接下来，执行机构控制部81基于来自目标面比较部62的输入信号，判定通知内容变更标志是否立起。在通知内容变更标志倒下的情况(即目标面700位于现状地形800的下方的挖掘作业的情况)下，执行机构控制部81基于距离D和图17的图表算出铲斗前端的速度矢量的与目标面700垂直的分量的限制值ay。图17的限制值ay针对距离D设定，并设定为随着距离D减少而增加。另一方面，在通知内容变更标志立起的情况(即目标面700位于现状地形800的上方的填土作业的情况)下，基于距离D和图21的图表算出限制值ay。在图21的图表中，在全部的距离D下均设定为与图17的图表相比限制值ay降低。另外，在本实施方式中，使限制值ay的绝对值充分大，且比铲斗前端的速度矢量B的与目标面700垂直的分量by能够取得的绝对值大。
在S440中，执行机构控制部81在S420中算出的基于操作员操作产生的铲斗前端的速度矢量B中获取与目标面700垂直的分量by。
在S450中，执行机构控制部81判定在S430中算出的限制值ay是否为0以上。此外，如图16的右上所示那样设定xy坐标。在该xy坐标中，x轴与目标面700平行且以图中右方向为正，y轴与目标面700垂直且以图中上方向为正。图16中的凡例中，垂直分量by及限制值ay为负，水平分量bx、水平分量cx及垂直分量cy为正。从图17可以明确，在限制值ay为0时距离D为0，即，是爪尖位于目标面700上的情况，在限制值ay为正时距离D为负，即，是爪尖与目标面700相比位于下方的情况，在限制值ay为负时距离D为正，即，是爪尖与目标面700相比位于上方的情况。在S450中判定为限制值ay为0以上的情况(即爪尖位于目标面700上或目标面700的下方的情况)下进入S460，在限制值ay不足0的情况下进入S480。
在S460中，执行机构控制部81判定基于操作员操作产生的爪尖的速度矢量B的垂直分量by是否为0以上。by为正的情况表示速度矢量B的垂直分量by向上，by为负的情况表示速度矢量B的垂直分量by向下。在S460中判定为垂直分量by为0以上的情况(即垂直分量by向上的情况)下进入S470，在垂直分量by不足0的情况下进入S500。
在S470中，执行机构控制部81对限制值ay的绝对值与垂直分量by的绝对值进行比较，在限制值ay的绝对值为垂直分量by的绝对值以上的情况下进入S500。另一方面，在限制值ay的绝对值低于垂直分量by的绝对值的情况下进入S530。
在S500中，执行机构控制部81作为算出应该由基于机械控制的动臂8的动作产生的铲斗前端的速度矢量C的与目标面700垂直的分量cy的式子而选择“cy＝ay－by”，基于该式、S430的限制值ay和S440的垂直分量by算出垂直分量cy。而且，算出能够输出所算出的垂直分量cy的速度矢量C，将其水平分量设为cx(S510)。
在S520中，算出目标速度矢量T。若将目标速度矢量T的与目标面700垂直的分量设为ty、将水平的分量设为tx，则能够分别表示为“ty＝by+cy、tx＝bx+cx”。若在其中代入S500的式子(cy＝ay－by)，则目标速度矢量T的结果是“ty＝ay、tx＝bx+cx”。也就是说，到达S520的情况下的目标速度矢量的垂直分量ty被限制为限制值ay，基于机械控制进行的强制动臂抬升起动。
在S480中，执行机构控制部81判定基于操作员操作产生的爪尖的速度矢量B的垂直分量by是否为0以上。在S480中判定为垂直分量by为0以上的情况(即垂直分量by向上的情况)下进入S530，在垂直分量by不足0的情况下进入S490。
在S490中，执行机构控制部81对限制值ay的绝对值与垂直分量by的绝对值进行比较，在限制值ay的绝对值为垂直分量by的绝对值以上的情况下进入S530。另一方面，在限制值ay的绝对值低于垂直分量by的绝对值的情况下进入S500。
在到达S530的情况下，无需通过机械控制使动臂8动作，因此，前部控制装置81d将速度矢量C设为零。该情况下，目标速度矢量T基于S520中利用的式子(ty＝by+cy、tx＝bx+cx)而成为“ty＝by、tx＝bx”，与基于操作员操作产生的速度矢量B一致(S540)。
在S550中，执行机构控制部81基于在S520或S540中决定的目标速度矢量T(ty、tx)运算各液压缸5、6、7的目标速度。此外，根据上述说明可以明确，在图11的情况下目标速度矢量T与速度矢量B不一致时，通过对速度矢量B加上通过基于机械控制的动臂8的动作而产生的速度矢量C，来实现目标速度矢量T。
在S560中，执行机构控制部81基于在S550中算出的各液压缸5、6、7的目标速度，运算针对各液压缸5、6、7的流量控制阀15a、15b、15c的目标先导压。
在S590中，执行机构控制部81将针对各液压缸5、6、7的流量控制阀15a、15b、15c的目标先导压向电磁比例阀控制部44输出。
电磁比例阀控制部44以对各液压缸5、6、7的流量控制阀15a、15b、15c作用目标先导压的方式控制电磁比例阀54、55、56，由此，进行基于作业机1A的挖掘。例如，在操作员对操作装置45b进行操作并通过斗杆拉回动作进行水平挖掘的情况下，以使铲斗10的前端不侵入目标面700的方式控制电磁比例阀55c，自动地进行动臂8的抬升动作。
此外，作为MC而执行的控制不限定于所说明的动臂抬升动作的自动控制，例如也可以执行使铲斗10自动地转动、将目标面700与铲斗10的底部所成的角度保持为恒定的控制。
＜MG的动作和效果＞
接下来，利用图8来说明由液压挖掘机1的通知控制部374(控制器40)进行的MG的动作。
首先，在将图8的区域A的目标面700A和现状地形802A包含在可作业范围D内而由液压挖掘机1进行挖掘作业的情况下，目标面比较部62判定为距作业机1A最近的目标面700A位于现状地形802A的下方，选择图18的步骤SC109而通知内容变更标志不立起。因此，基于图11的流程执行步骤SB108、109、110，如图12那样经由通知装置53通知与最短目标面700A和铲斗10之间的距离相关的警报。此时，在通知装置53中作为操作支援信息而显示MG对象的最短目标面700A与铲斗10的爪尖之间的距离(目标面距离)的值，并使与该目标面距离的值相应的光带(警报)点亮。另外，与该目标面距离相应的警告音(警报)能够作为操作支援信息而从通知装置53输出。也就是说，在如该情况这样进行挖掘作业时，存在因挖掘动作导致铲斗10侵入到目标面的下方而过度挖掘现状地形的可能性，因此，从通知装置53向操作员通知与目标面距离相应的警报(警告音及光带)。由此，能够预防现状地形的过度挖掘。
接下来，在将图8的区域B的目标面700B和现状地形802B包含在可作业范围D内而由液压挖掘机1进行填土作业的情况下，目标面比较部62判定为距作业机1A最近的目标面700B位于现状地形802B的上方，经由图18的步骤SC106而选择步骤SC107，通知内容变更标志立起。此时，区域C的目标面700C和现状地形802C在可作业范围D之外，因此选择图19的步骤SD103，MG对象目标面变更标志不立起。因此，基于图11的流程执行步骤SB105、106、107，如图13那样经由通知装置53进行最短目标面700B与铲斗10之间的距离的数值的通知，但不进行基于警告音和光带的警报通知。也就是说，在如该情况这样进行填土作业时，即使铲斗10侵入到目标面的下方也不存在过度挖掘现状地形的可能性，因此，不从通知装置53进行与目标面距离相应的警报。因此，不再如以往那样因不需要的警报使操作员感到烦恼。
接下来，在将图8的区域B的目标面700B和现状地形802B、区域C的目标面700C和现状地形802C包含在可作业范围D内且正在区域B的附近进行作业的情况下，目标面比较部62判定为距作业机1A最近的目标面700B位于现状地形802B的上方，经由图18的步骤SC106而选择步骤SC107，通知内容变更标志立起。此时，由于区域C的目标面700C和现状地形802C也存在于可作业范围D内，所以选择图19的步骤SD102而MG对象目标面变更标志也立起。因此，基于图11的流程执行步骤SB102、103、104，如图22那样经由通知装置53通知与移动目的地目标面700C和铲斗10之间的距离相关的警报。此时，在通知装置53中显示MG对象的移动目的地目标面700C与铲斗10的爪尖之间的距离(目标面距离)的值。由此，操作员能够容易地掌握到移动目的地目标面700C为止的距离。另外，能够使与目标面距离的值相应的光带点亮，并从通知装置53输出与目标面距离相应的警告音。也就是说，在如该情况这样在区域B进行填土作业时，存在因填土作业过程中的铲斗10的动作而过度挖掘与区域B邻接的区域C的现状地形的可能性，因此，从通知装置53通知与目标面距离相应的警报(警告音及光带)。由此，能够预防与当前的填土作业区域B邻接的挖掘作业区域C的现状地形的过度挖掘。
如以上那样，在本实施方式的液压挖掘机中，通过根据来自目标面比较部62的标志信息使通知装置53所通知的操作支援信息的内容变化，能够支援操作员的挖掘操作而不通知不需要的操作支援信息。例如，在进行现状地形800位于目标面700的下方的填土这样的状况下，从通知装置53发出警告音或光带显示部531D点亮有可能使操作员感到烦恼，但根据本实施方式，能够防止产生这样的烦恼。
＜MC的动作和効果＞
接下来，说明由液压挖掘机1的执行机构控制部81(控制器40)进行的MC的动作。
在图16的流程图中，在通知内容变更标志立起的情况下，即在目标面比较部62判定为目标面700位于现状地形800的上方的情况下，限制值ay在S430中被设定为与目标面比较部判定为目标面700位于现状地形800的下方的情况(即图17的情况)相比减小的图21的值。即，限制值ay基于图21而被设定为绝对值充分大的负值。由此，在之后的处理中始终经由S450、S480、S490而选择S530，因此，铲斗10的目标速度矢量T的垂直分量ty与基于操作员操作产生的铲斗10的速度矢量B的垂直分量by一致。也就是说，不执行将垂直分量ty保持为限制值ay以上的值的强制动臂抬升动作(即MC)，中断铲斗10(作业机1A)的动作范围的限制。因此，在目标面700位于现状地形的上方的状况下不执行不需要的强制动臂抬升动作，从而能够防止因操作员非本意的MC的起动而给操作员带来不适感。
另一方面，在通知内容变更标志倒下的情况下，即在目标面比较部62判定为目标面700位于现状地形800的下方的情况下，在S430中基于图17设定限制值ay。由此，根据限制值ay(目标面700与爪尖之间的距离D)、与基于操作员操作产生的铲斗爪尖的速度矢量B的垂直分量by之间的关系，适当进行基于MC的强制动臂抬升动作，将铲斗10的爪尖保持于目标面上或目标面的上方。例如，在爪尖位于目标面700的上方且垂直分量by为负的情况(例如通过斗杆拉回使得铲斗10从上方接近目标面700的情况)下，经由S490。该情况下，作为铲斗的目标速度矢量T的垂直分量ty而选择限制值ay和垂直分量by中的绝对值较小的一方，在选择限制值ay的情况下，适当加上垂直分量cy的强制动臂抬升。另外，在爪尖位于目标面700的下方且垂直分量by为负的情况(例如欲通过斗杆拉回操作使铲斗10侵入到目标面700的更下方的的情况)下，经由S450、460而始终选择S500。即，目标速度矢量T的垂直分量ty始终被限制为限制值ay，始终加上垂直分量cy的强制动臂抬升。由此，在通过斗杆拉回操作使铲斗10向下动作的期间(垂直分量by为负的期间)，通过MC适当加上动臂抬升动作而将铲斗10的爪尖的高度保持为接近目标面700(即，铲斗10(作业机1A)的动作范围被限制在目标面700上及目标面700的上方)，因此，能够实现沿着目标面700的挖掘。
＜其他＞
此外，本发明不限定于上述的实施方式，包括不脱离其要旨的范围内的各种变形例。例如，本发明不限定于具备在上述的实施方式中说明的全部构成的方案，也包括删除了其一部分构成的方案。
另外，在上述中，在图11的步骤SB105中，将最短目标面700与铲斗10的爪尖之间的距离信息、和以铲斗10为基准而MG对象目标面所在的方向信息(显示于图13的数值显示部531B和箭头显示部531C的信息)显示于通知装置53，但也可以是，与在后续的SB106及SB107中通知被中断的警报音及光带同样地，在步骤SB105中，距离信息和方向信息也中断通知。
另外，在上述中，如图11所示那样基于通知内容变更标志和MG对象目标面变更标志这两个标志的状态来变更通知内容，但也可以仅基于通知内容变更标志来变更通知内容。在该情况下，只要以若在图11的步骤SB100中判定为是则进入步骤SB105的方式构成流程图即可。即使像这样构成流程图，也能够防止在填土作业时通知不需要的操作支援信息。
另外，图21的限制值ay的图表只不过是一例，只要是与图17的图表相比使针对距离D的限制值ay减少，则不论有无强制动臂抬升动作(即MC)的起动，都能够利用。
在上述中说明了利用通知内容变更标志进行MG和MC的液压挖掘机，但也可以以仅进行MG和MC中的一方的方式构成液压挖掘机。
附图标记说明
1A：前部作业机，8：动臂，9：斗杆，10：铲斗，30：动臂角度传感器，31：斗杆角度传感器，32：铲斗角度传感器，40：控制器(控制装置)，43：MG及MC控制部，43a：操作量运算部，43b：姿势运算部，43c：目标面运算部，44：电磁比例阀控制部，45：操作装置(动臂、斗杆)，46：操作装置(铲斗、旋转)，50：作业装置姿势检测装置，51：目标面设定装置，52a：操作员操作检测装置，53：显示装置，54、55、56：电磁比例阀，62：目标面比较部，81：执行机构控制部，96：现状地形获取装置，374：通知控制部。

Claims (7)

1.一种作业机械，具备：
多关节型的作业机；
多个液压执行机构，其驱动所述作业机；
操作装置，其指示所述液压执行机构的动作；
通知装置，其用于向操作员通知操作支援信息；和
控制装置，其具有通知控制部，该通知控制部对是否基于任意设定的多个目标面中的规定的目标面与所述作业机之间的距离而通知所述操作支援信息进行控制，该作业机械的特征在于，
还具备现状地形获取装置，该现状地形获取装置获取作为所述作业机的作业对象的现状地形的位置，
所述控制装置具备目标面比较部，该目标面比较部对所述现状地形的位置与所述规定的目标面的位置进行比较并判定所述现状地形与所述规定的目标面的上下关系，
所述通知控制部基于所述目标面比较部的判定结果而变更所述操作支援信息的内容。
2.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，
在所述目标面比较部判定为距所述作业机最近的目标面位于所述现状地形的下方的情况下，所述通知控制部基于距所述作业机最近的目标面与所述作业机之间的距离，通知所述操作支援信息，
在所述目标面比较部判定为距所述作业机最近的目标面位于所述现状地形的上方的情况下，所述通知控制部中断所述操作支援信息的通知。
3.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，
在所述目标面比较部判定为距所述作业机最近的目标面位于所述现状地形的下方的情况下，所述通知控制部基于距所述作业机最近的目标面与所述作业机之间的距离，通知所述操作支援信息，
在所述目标面比较部判定为距所述作业机最近的目标面位于所述现状地形的上方、且判定为在所述作业机的动作方向上与距所述作业机最近的目标面邻接的目标面位于所述现状地形的下方的情况下，所述通知控制部基于在所述作业机的动作方向与距所述作业机最近的目标面邻接的目标面、和所述作业机之间的距离，通知所述操作支援信息，
在所述目标面比较部判定为距所述作业机最近的目标面位于所述现状地形的上方、且判定为在所述作业机的动作方向上与距所述作业机最近的目标面邻接的目标面位于所述现状地形的上方的情况下，所述通知控制部中断所述操作支援信息的通知。
4.根据权利要求3所述的作业机械，其特征在于，
在所述目标面比较部判定为距所述作业机最近的目标面位于所述现状地形的上方、且判定为在所述作业机的动作方向上与距所述作业机最近的目标面邻接的目标面位于所述现状地形的下方的情况下，所述通知控制部还通知在所述作业机的动作方向上与距所述作业机最近的目标面邻接的目标面、和所述作业机之间的距离。
5.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，
还具备执行机构控制部，该执行机构控制部在所述操作装置的操作时，以将所述作业机的动作范围限制在所述目标面上及所述目标面的上方的方式控制所述液压执行机构，
由所述执行机构控制部限制的所述作业机的动作范围基于所述目标面比较部的判定结果而被变更。
6.根据权利要求5所述的作业机械，其特征在于，
在所述目标面比较部判定为距所述作业机最近的目标面位于所述现状地形的上方的情况下，中断基于所述执行机构控制部进行的所述作业机的动作范围的限制。
7.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，
所述目标面比较部在所述现状地形和所述规定的目标面存在于所述作业机的可动范围内的情况下，判定所述现状地形与所述规定的目标面的上下关系。
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