CN111373104B - 作业机械 - Google Patents

Abstract

一种液压挖掘机，具备计算铲斗与目标面的位置关系的操纵控制器和显示铲斗与目标面的位置关系的显示装置，还具备检测液压缸的压力的执行机构状态检测装置。操纵控制器基于作业机的位置和操作装置的操作量来计算铲斗的速度，根据铲斗的速度、铲斗与目标面的距离、以及液压缸的压力，而变更显示装置的报知内容。显示装置显示由控制装置变更了的报知内容。

Description

作业机械

技术领域

本发明涉及作业机械。

背景技术

在以液压挖掘机为代表的具备作业机(前作业机)的作业机械中，操作员利用操作杆(操作装置)指示作业机的动作，由此驱动作业机，使作为施工对象的地形形成为所期望的形状。作为以支援这样的作业为目的的技术具有机器引导(Machine Guidance：MG)。MG是将表示最终想要实现的施工对象的期望形状的设计面(也称为目标面)的数据和挖掘施工对象的作业工具的位置关系通知操作员，由此实现操作员的操作支援的技术。

作为对以往的MG实施了改良的技术，有专利文献1所记载的技术。该文献中公开了如下所述的工程机械的显示系统，其示出作业工具与目标面的位置关系，具备：移动方向运算部，其基于位置和姿态运算部的运算值和作业装置的操作装置的操作量的至少一者来计算作业工具的预测移动方向，所述位置和姿态运算部基于作业机的位置和姿态相关的状态量来计算作业机的位置和姿态；作业工具显示控制部，其(1)在由移动方向运算部预测出作业工具的移动的情况下，以与将作业工具的图像显示于基准位置的情况相比，在显示装置的显示画面上从作业工具的图像起位于预测移动方向侧的区域的面积变大的方式，根据预测移动方向而变更作业工具的图像的显示位置，(2)(1)以外的情况下在显示画面上的基准位置显示作业工具的图像；和目标面显示控制部，其使在由作业工具显示控制部决定的显示位置显示作业工具的图像时包含于显示画面内的目标面的图像显示于显示画面中。换句话说，是将与其他方向的形状相比，相对较大地显示存在于预测的作业工具的行进方向(预测移动方向)上的目标面的形状的系统。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-204840号公报

发明内容

在专利文献1中，通过利用在以往的MG中未利用的作业工具的预测移动方向，即作业工具的速度矢量的方向，而相对较大地显示存在于作业工具的速度矢量的方向上的目标面的形状，能够使操作员易于掌握存在于该速度矢量的方向上的目标面的形状。

如该技术那样，若利用以往作为变更MG的内容的触发而未被积极利用的作业机械的信息(上述例子中的作业工具的速度矢量的方向)，则能够对MG追加新功能和/或能够提高MG的功能。通过追加和提高MG的功能，例如存在能够实现契合操作员的意图的MG、或操作员能够直观地认识到作业机械的状况的可能性。

例如在专利文献1的技术中操作员输入斗杆收回操作时，会在画面上较大地显示存在于根据该操作而计算的作业工具的预测移动方向上的区域。但是，该技术没有考虑作业工具实际上是否移动，因此，例如在斗杆收回动作中齿尖接触到非常硬的土壤而斗杆缸处于过负载状态停止了斗杆动作的情况下也进行同样的显示。在这样的情形下在操作员为了解除斗杆的停止状态而想要进行斗杆推出操作的情况下，若不实际上停止斗杆收回操作或输入斗杆推出操作，则无法进行画面的显示变更，因此，担心发生无法事先掌握存在于斗杆推出方向上的目标面的形状这样的问题。即，该文献的技术存在改善的余地。

本发明的目的在于实现作业机械中的MG的功能的追加和提高。

本申请中包含多个用于解决上述问题的方式，若举其一例，则为一种作业机械，其具备：多关节型的作业机，其包含作业工具；执行机构，其驱动所述作业机；操作装置，其指示所述执行机构的动作；控制装置，其计算所述作业机的位置，计算所述作业工具与规定目标面的距离，并计算所述作业工具与所述目标面的位置关系；和报知装置，其报知所述作业工具和所述目标面的位置关系，所述作业机械具备检测所述执行机构的状态的执行机构状态检测装置，所述控制装置基于所述作业机的位置和所述操作装置的操作量而计算所述作业工具的速度，根据所述作业工具的速度、所述作业工具与所述目标面的距离、及由所述执行机构状态检测装置检测出的所述执行机构的状态，而变更所述报知装置的报知内容。

发明效果

根据本发明，通过在以往的信息之外还考虑执行机构的状态，能够更客观地掌握作业机械所处的状况，能够追加和提高MG的功能。

附图说明

图1是液压挖掘机的构成图。

图2是液压挖掘机的液压回路的概略图。

图3是操纵控制器的功能框图。

图4是表示进行基于动臂动作的对位作业的液压挖掘机的图。

图5是表示进行基于铲斗动作的对位作业的液压挖掘机的图。

图6是表示显示装置的显示画面的一例的图。

图7是表示显示装置的显示画面的一例的图。

图8是第1实施方式的操纵控制器所执行的控制流程。

图9是表示确定阈值的图表的一例的图。

图10是表示确定阈值的图表的一例的图。

图11是表示进行基于斗杆动作的直线挖掘作业的液压挖掘机的图。

图12是表示显示装置的显示画面的一例的图。

图13是表示显示装置的显示画面的一例的图。

图14是第2实施方式的操纵控制器所执行的控制流程。

图15是第2实施方式的操纵控制器所执行的控制流程。

图16是表示铲斗前端的轨迹(圆弧D)和目标面的图。

图17是表示确定阈值的图表的一例的图。

图18是第4实施方式的引导内容变更部的功能框图。

图19是第4实施方式的操纵控制器所执行的控制流程。

图20是表示显示装置的显示画面(放大模式)的一例的图。

图21是表示显示装置的显示画面(放大模式)的一例的图。

图22是表示显示装置的显示画面(整体模式)的一例的图。

图23是第4实施方式的变形例1的操纵控制器所执行的控制流程。

图24是第4实施方式的变形例2的操纵控制器所执行的控制流程。

图25是确定系数的图表的一例的图。

图26是第4实施方式的变形例3的操纵控制器所执行的控制流程。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在下文中，作为作业机械，举液压挖掘机为例进行说明。液压挖掘机的前作业机由动臂、斗杆、及作业工具构成，示例了具备铲斗作为作业工具的液压挖掘机，但也可以具备铲斗以外的附件。此外，也可以是液压挖掘机以外的作业机械。此外，在存在多个相同的构成要素的情况下，存在对附图标记(数字)的末尾标注字母的情况，但也存在省略该字母而将该多个构成要素合起来标记的情况。例如在存在3个泵300a、300b、300c时，有将它们合起来标记为泵300的情况。

<第1实施方式>

图1是本发明的第1实施方式的液压挖掘机的构成图。图1中，液压挖掘机1由前作业机1A和车身1B构成。车身1B由下部行驶体11和可旋转地安装于下部行驶体11上的上部旋转体12构成。前作业机1A通过将分别在垂直方向上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。前作业机1A的动臂8的基端经由动臂销以可转动的方式支承于上部旋转体12的前部。在动臂8的前端经由斗杆销以可转动的方式连结有斗杆9。在斗杆9的前端经由铲斗销以可转动的方式支承着铲斗10。

动臂8、斗杆9、铲斗10、上部旋转体12及下部行驶体11分别构成分别由动臂缸5、斗杆缸6、铲斗缸7、旋转液压马达4、及未图示的左右行驶马达3a、3b驱动的被驱动部件。对这些被驱动部件8、9、10、12、11的动作指示根据操作员对搭载于上部旋转体12上的驾驶室内的行驶右杆13a、行驶左杆13b、操作右杆14a、及操作左杆14b的操作而输出。将它们统称为行驶杆13及操作杆14，也称为操作装置15。此外，操作右杆14a作为图2的动臂用操作杆15a及铲斗用操作杆15c发挥作用，操作左杆14b作为图2的斗杆用操作杆15b及旋转用操作杆15d发挥作用。

本实施方式的操作装置15为液压先导方式的操作装置，与各杆的操作量(例如，杆行程)相应的先导压(有称为操作压或操作信号的情况)被供给至与各杆的操作方向对应的流量控制阀16a～16d(参照图2)，从而驱动这些流量控制阀16a～16d。另外，在图2中省略了行驶用的操作杆和与其对应的流量控制阀的图示。

由原动机(发动机)49驱动的液压泵2所排出的液压油经由流量控制阀16a、16b、16c、16d(参照图2)被供给至旋转液压马达4、动臂缸5、斗杆缸6、铲斗缸7这样的液压执行机构。动臂缸5、斗杆缸6、铲斗缸7利用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，位于前作业机1A的前端的铲斗10的位置及姿态发生变化。此外，旋转液压马达4利用被供给的液压油而旋转，由此，上部旋转体12以旋转轴为中心而相对于下部行驶体11旋转。进一步，行驶右液压马达3a、行驶左液压马达3b利用被供给的液压油而旋转，由此，下部行驶体11行驶。

另一方面，为了能够测定动臂8、斗杆9、铲斗10的转动角度，在连结上部旋转体12和动臂8的动臂销安装有动臂角度传感器21，在连结动臂8和斗杆9的斗杆销安装有斗杆角度传感器22，在连结斗杆9和铲斗10的铲斗销安装有铲斗角度传感器23。此外，在上部旋转体12安装有检测上部旋转体12(车身1B)的前后方向及左右方向相对于基准面(例如重力方向)的倾斜角的车身倾斜角传感器24。另外，角度传感器21、22、23分别能够由输出相对于基准面(例如重力方向)的角度的角度传感器来代替。

此外，在动臂缸5、斗杆缸6、铲斗缸7安装有能够计测各个缸所产生的压力的、图3所示的动臂缸压力传感器25、斗杆缸压力传感器26、铲斗缸压力传感器27。各压力传感器25、26、27为了能够检测设置的液压缸5、6、7的缸底侧和活塞杆侧的压力而至少由2个压力传感器构成，但在本文中简化用一个符号来表示。

图2是液压挖掘机1的液压回路图。液压泵2和先导泵48由原动机49驱动。从液压泵2供给的液压油驱动动臂缸5、旋转马达4等液压执行机构。从先导泵48供给的液压油驱动流量控制阀16。

从液压泵2排出的液压油经流量控制阀16a～16d而分别供给至动臂缸5、斗杆缸6、铲斗缸7等液压执行机构。供给至液压执行机构的液压油再次经流量控制阀16a～16d而被排出至油箱50。

先导泵48与锁止阀51连接。锁止阀51的锁止通过操作员操作搭载于驾驶室内的门锁杆(未图示)来解除，由此，来自先导泵48的液压油流到锁止阀51的下游。锁止阀51的下游与动臂抬升用先导压控制阀52、动臂下降用先导压控制阀53、斗杆收回用先导压控制阀54、斗杆推出用先导压控制阀55、铲斗装载用先导压控制阀56、铲斗卸载用先导压控制阀57、右旋转用先导压控制阀58、左旋转用先导压控制阀59等连接。

动臂抬升用先导压控制阀52和动臂下降用先导压控制阀53能够通过动臂用操作杆15a来操作。斗杆收回用先导压控制阀54和斗杆推出用先导压控制阀55能够通过斗杆用操作杆15b来操作。铲斗装载用先导压控制阀56和铲斗卸载用先导压控制阀57能够通过铲斗用操作杆15c来操作。右旋转用先导压控制阀58和左旋转用先导压控制阀59能够通过旋转用操作杆15d来操作。

在动臂抬升用先导压控制阀52、动臂下降用先导压控制阀53、斗杆收回用先导压控制阀54、斗杆推出用先导压控制阀55、铲斗装载用先导压控制阀56、铲斗卸载用先导压控制阀57、右旋转用先导压控制阀58、左旋转用先导压控制阀59的下游，分别具备检测先导压的压力传感器(未图示)作为操作员操作检测装置36。能够利用该压力传感器来检测操作员对于各操作杆15a、15b、15c、15d的操作量。作为本实施方式的具体的操作员操作检测装置36，设有：设于动臂抬升用先导配管529的动臂抬升用先导压力传感器；设于动臂下降用先导配管539的动臂下降用先导压力传感器；设于斗杆收回用先导配管549的斗杆收回用先导压力传感器；设于斗杆推出用先导配管559的斗杆推出用先导压力传感器；设于铲斗装载用先导配管569的铲斗装载用先导压力传感器；设于铲斗卸载用先导配管579的铲斗卸载用先导压力传感器；设于右旋转用先导配管589的右旋转用先导压力传感器；和设于左旋转用先导配管599的左旋转用先导压力传感器。

在上述8个先导压力传感器的下游侧设置有滑阀组(shuttle block)46，构成为能够从滑阀组46对安装于液压泵2的调节器47输出控制信号(先导压)。滑阀组46控制用于液压泵2的控制的控制信号的压力。调节器47根据操作装置15的操作量来调整液压泵2的倾转角，由此使液压泵2的排出流量变化。动臂抬升用先导配管529及动臂下降用先导配管539的下游经由滑阀组46连接有动臂用流量控制阀16a。斗杆收回用先导配管549及斗杆推出用先导配管559的下游经由滑阀组46连接有斗杆用流量控制阀16b。铲斗装载用先导配管569及铲斗卸载用先导配管579的下游经由滑阀组46连接有铲斗用流量控制阀16c。右旋转用先导配管589及左旋转用先导配管599的下游经由滑阀组46连接有旋转用流量控制阀16d。流量控制阀16a～16d根据从操作装置15输出的先导压而动作，构成为能够根据操作装置15的操作量来控制供给至各液压执行机构4、5、6、7的工作油的流量。

在液压挖掘机1搭载有管理MG的操纵控制器20。操纵控制器20具有输入接口、作为处理器的中央处理装置(CPU)、作为存储装置的只读存储器(ROM)及随机存取存储器(RAM)、和输出接口(均未图示)。输入接口将来自与操纵控制器20连接的各装置的信号进行转换以使得CPU能够运算。ROM是存储有用于执行包括后文所述的流程图的处理在内的、MG的控制程序和执行该流程图所必须的各种信息等的记录介质，CPU根据存储于ROM的控制程序而对从输入接口及ROM、RAM94取入的信号进行规定的运算处理。输出接口根据CPU得到的运算结果而创建输出用的信号，并将该信号输出至报知装置，由此，报知装置能够工作。另外，本实施方式的操纵控制器20作为存储装置具备ROM及RAM这样的半导体存储器，但只要是存储装置则均能够代替，例如也可以具备硬盘驱动等磁存储装置。

图3表示搭载于液压挖掘机1的操纵控制器(控制装置)20的功能框图。如该图所示，本实施方式的操纵控制器20作为作业机姿态检测部28、作业工具速度推定部29、目标面距离及作业工具角度运算部30、和引导内容变更部31发挥作用。此外，操纵控制器与作业机姿态检测装置34、目标面设定装置35、操作员操作检测装置36、执行机构状态检测装置37、报知装置38、和GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)天线17连接。

作业机姿态检测装置34由动臂角度传感器21、斗杆角度传感器22、铲斗角度传感器23、车身倾斜角传感器24构成。

目标面设定装置35是能够输入与通过液压挖掘机1的挖掘作业应形成的规定目标面62相关的信息(包括各目标面的位置信息和/或倾斜角度信息)的接口，也能够存储与该输入的目标面62相关的信息。目标面62是以适于施工的形式对设计面进行了抽选和修正得到的面。目标面设定装置35能够与存储有在全球坐标系(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。目标面62的位置信息基于通过液压挖掘机1的挖掘作业而应形成的最终目标形状即设计面的位置信息来创建。通常，在挖掘作业的情况下，目标面62设定于设计面上或其上方，在填土作业的情况下，设定于设计面上或其下方。另外，借助目标面设定装置35的目标面62相关的信息的输入也可以由操作员手动进行。此外，目标面62也可以无需在全球坐标系上定义，例如在设定于上部旋转体12的液压挖掘机1的本地坐标系上定义。该情况下，从计算全球坐标系上的上部旋转体12的位置(车身1B的位置)这一观点出发，不再需要搭载GNSS天线17。

GNSS天线17安装于上部旋转体12上，接收来自多个(通常为4个以上)导航卫星的导航信号并将其输出至操纵控制器20。由GNSS天线17接收到的导航信号的信息在计算上部旋转体12(车身1B)的全球坐标中的位置信息时使用。另外，GNSS天线17可以为1个，但在搭载2个时能够计算上部旋转体12的姿态。

操作员操作检测装置36由取得通过操作员操作操作装置15而产生的先导压的已述8个压力传感器(即，动臂抬升用先导压力传感器、动臂下降用先导压力传感器、斗杆收回用先导压力传感器、斗杆推出用先导压力传感器、铲斗装载用先导压力传感器、铲斗卸载用先导压力传感器、右旋转用先导压力传感器、左旋转用先导压力传感器)构成。将动臂抬升用先导压力传感器和动臂下降用先导压力传感器的检测值作为动臂操作信号、斗杆收回用先导压力传感器和斗杆推出用先导压力传感器的检测值作为斗杆操作信号、铲斗装载用先导压力传感器和铲斗卸载用先导压力传感器的检测值作为铲斗操作信号而输出至操纵控制器20内的作业工具速度推定部29。

执行机构状态检测装置37是用于检测表示液压执行机构5、6、7的状态的物理量的装置。在本实施方式中，执行机构状态检测装置37由动臂缸压力传感器25、斗杆缸压力传感器26、及铲斗缸压力传感器27构成，操纵控制器20能够基于各压力传感器25、26、27的输出来计算各液压执行机构5、6、7的负载。

报知装置38是用于至少向操作员报知铲斗10与目标面62的位置关系的装置，在本实施方式中，至少由监视器等显示装置39和扬声器等声音输出装置40而构成。

作业机姿态检测部28是计算设定于上部旋转体12的本地坐标系中的前作业机1A的姿态信息(动臂8、斗杆9、铲斗10的姿态信息)和铲斗10的前端(齿尖)的位置信息的部分。作业机姿态检测部28基于从作业机姿态检测装置34输入的动臂角度信号、斗杆角度信号、及铲斗角度信号和记录在操纵控制器20内的存储装置中的动臂8、斗杆9、铲斗10的尺寸信息，计算本地坐标系中的前作业机1A的姿态信息和铲斗10的前端(齿尖)的坐标，并将该运算结果输出至目标面距离及作业工具角度运算部30。

目标面距离及作业工具运算部30是计算目标面62与铲斗前端间的距离即目标面距离、和目标面62与铲斗10的背面所成的角即作业工具角度的部分。目标面距离及作业工具角度运算部30基于从GNSS天线17输入的导航信号来计算上部旋转体12的全球坐标中的位置信息，基于从作业机姿态检测装置34输入的车身1B的侧倾角信息和俯仰角信息来计算上部旋转体12的全球坐标中的姿态信息。然后，目标面距离及作业工具角度运算部30利用上部旋转体12的全球坐标中的位置信息及姿态信息，将从作业机姿态检测部28输入的本地坐标系中的前作业机1A的姿态信息和铲斗前端的位置信息换算为全球坐标系的值。目标面距离及作业工具角度运算部30基于像这样计算的铲斗前端的位置信息和从目标面设定装置35输入的目标面62的位置信息，而计算目标面距离。此外，目标面距离及作业工具角度运算部30基于铲斗前端的位置信息及姿态信息和目标面62的位置信息，计算作业工具角度。

在图4和图5中示出了基于操作员对操作装置15的操作的铲斗10的对位作业的例子。此处，铲斗10的对位作业(对位动作)是使铲斗10移动至使斗杆9执行收回动作或推出动作而进行的作业(典型而言为挖掘作业)的开始位置(称为“作业开始位置”)的作业(动作)，在对位作业完成后，实施利用斗杆动作进行的各种作业。图4中示出了使动臂8下降而使铲斗10移动至目标面62上的作业开始位置的对位作业，图5中示出了使铲斗10转动而使铲斗10移动至目标面62上的作业开始位置的对位作业。

图4中示出了操作员操作操作装置15而使动臂8下降动作，由此，使铲斗10的前端对位于目标面62上的状况。即，示出了从铲斗10位于目标面62的上方而与目标面62分离的状态S1过渡至铲斗10静止于目标面62上的作业开始位置的状态S2的一系列作业。

状态S1中，将通过操作员对动臂8的下降操作而在铲斗10的前端产生的速度矢量设为V，将V中与目标面62平行的分量设为Vxsrf，将垂直的分量设为Vzsrf。此外，关于Vzsrf的符号，将相对于目标面62垂直向上的方向作为正，将相对于目标面62垂直向下的方向作为负。

速度矢量V的运算由作业工具速度推定部29基于作业机姿态检测装置34和操作员操作检测装置36的检测值来进行。具体而言，速度矢量V以如下方式计算：根据通过操作员对操作装置15的操作而产生的对各液压缸5、6、7的先导压力(操作信号)来计算各液压缸5、6、7的速度，利用作业机1A的姿态信息将该各液压缸速度转换为动臂8、斗杆9、铲斗10各自的角速度，并进一步将其转换为铲斗10的前端的速度矢量。另外，如上所述，作业机1A的姿态信息能够根据从作业机姿态检测装置34输入的动臂8、斗杆9、及铲斗10的角度信号来计算。

图4中，作为挖掘对象的当前地形61仅存在于目标面62附近。该情况下，在前作业机1A从状态S1过渡至状态S2时，即使铲斗10接近目标面62附近，基于当前地形61对前作业机1A的挖掘负载也难以增加。因此，在通过操作员操作而产生的铲斗前端的速度矢量V中与目标面62垂直的分量Vzsrf在负向上较大时，铲斗10侵入目标面62下方的可能性变高。在本实施方式中，对前作业机1A是否作用有挖掘负载由引导内容变更部31基于液压缸5、6、7所产生的、由压力传感器25、26、27检测出的压力是否为规定阈值以上来判断。并且，在压力传感器25、26、27的检测压力为该规定阈值以上的情况下，判断为对对应液压缸作用有挖掘负载。

图5中也与前述内容同样，能够计算在铲斗10的前端产生的速度矢量V，速度矢量的与目标面62垂直的分量Vzsrf在负方向越大，则铲斗10侵入目标面62的下方的可能性越高。

引导内容变更部31基于速度矢量V的垂直分量Vzsrf、目标面距离、液压执行机构(液压缸)5、6、7的压力、及铲斗10相对于目标面62的角度来判断通过操作员操作而铲斗10侵入目标面62的下方的可能性高不高，在该判断中判断为侵入的可能性较高的情况下，对报知装置38输出警告报知标记。

报知装置38被从引导内容变更部31输入警告报知标记后，用图像来表示铲斗10与目标面62的位置关系并通过灯条391实施表示铲斗齿尖与目标面的距离的、与通常MG(参照图7)不同的报知。具体而言，如图6所示，显示装置39通过显示表示操作量过大的弹出消息392和使表示目标面62与铲斗齿尖的距离的灯条391闪烁而向操作员报知对于操作装置15的操作量过大一事。此外，在声音方面，也通过从声音输出装置40输出与通常的MG不同的声音，例如频率不同的声音，来向操作员报知操作量过大这一情况。在以这样的方式进行报知时，操作员能够在铲斗10到达目标面62前意识到自身的操作量过大，因此，能够防止铲斗10侵入到目标面62。另外，为了比较，在图7中示出了在没有输出警告报知标记时，即通常的MG时的显示装置39的显示画面的一例。在图7的显示装置39的画面中，设有：显示铲斗10和目标面62的图像的位置关系显示部395；用数值表示铲斗齿尖与目标面62的距离的目标面距离显示部393；和用箭头表示以铲斗10的齿尖为基准时的目标面62的方向的目标面方向显示部394。

灯条391根据目标面62与铲斗10的距离而点亮。图7的灯条391由沿纵向串联配置的能够点亮的五段构成，图中，对点亮中的上侧三段标注了点。在本实施方式中，在铲斗10的齿尖距目标面62存在±0.05m的距离的情况下，仅点亮中央段。在齿尖距目标面62存在0.05～0.10m的距离的情况下，点亮中央段及其上一段这两段，在齿尖距目标面62存在超过0.10m的距离的情况下，点亮中央段及其上两段这三段。同样地，在距离为-0.05～-0.10m的情况下点亮中央及其下一段这两段，在距离超过-0.10m的情况下，点亮中央及其下两段这三段。在图7的例子中，至目标面62的距离为+1.00m，因此点亮了上侧三段。

图8表示本实施方式的操纵控制器20所执行的控制流程。操纵控制器20以规定的控制周期反复执行图8的流程。在处理开始时，首先，在步骤S101中，作业工具速度推定部29根据从操作员操作检测装置36输入的动臂操作信号、斗杆操作信号、及铲斗操作信号而计算各液压缸5、6、7的速度。

接下来在步骤S102中，作业工具速度推定部29基于动臂8、斗杆9、及铲斗10(被驱动部件)的尺寸信息和姿态信息(动臂角度信号、斗杆角度信号、及铲斗角度信号)将步骤S101的缸速度转换为角速度，并将其转换为铲斗10的前端的速度矢量V。

接下来在步骤S103中，作业工具速度推定部29根据铲斗10的前端的速度矢量V来计算该速度矢量V的相对于目标面62的水平分量Vxsrf和垂直分量Vzsrf。

在步骤S104中，引导内容变更部31判断速度矢量V的相对于目标面62的垂直分量Vzsrf是否小于规定阈值。在垂直分量Vzsrf为朝向目标面62的下方的方向的情况下，换句话说，在铲斗10存在于比目标面62靠上方的位置的情况下，铲斗10朝向目标面62的方向(下方向)为负。于是，将步骤S104的阈值为零。在阈值为零时，在垂直分量Vzsrf比阈值小的情况下，判断为铲斗10的速度是从目标面62的上方向目标面62靠近的方向的速度，进至步骤S105。

在步骤S105中，引导内容变更部31从目标面距离及作业工具角度运算部30输入目标面62与铲斗10的前端间的距离(目标面距离)，判断该目标面距离是否为规定阈值以下。在目标面距离为阈值以下的情况下，判断为铲斗前端向目标面62靠近，进至步骤S106。步骤S105中的阈值是用于判断铲斗齿尖是否接近了目标面62的值，例如，能够选择有可能因操作装置15的操作而铲斗10的前端侵入目标面62的下方的目标面距离的最大值作为阈值。

在步骤S106中，引导内容变更部31判断在从执行机构状态检测装置37输入的执行机构5、6、7的压力中，基于操作装置15对操作对象的执行机构的压力是否为规定阈值以下。在本实施方式中，将该阈值设定为与如下情况的压力同等程度的值，所述如下情况为：前作业机1A不与施工对象(当前地形61)接触而在空中动作的情况(即没有对各液压缸5、6、7作用负载的情况)。换句话说，在前作业机1A与具有某种程度硬度的施工对象接触的情况下，压力超过阈值。在判断为执行机构压力为阈值以下的情况下，判断为作业机1A未因操作装置15的操作而与当前地形61接触，进至步骤S107。

在步骤S107中，引导内容变更部31从目标面距离及作业工具角度运算部30输入铲斗10的底面与目标面62所成的角度(作业工具角度)，判断该作业工具角度是否为规定阈值以上。如上所述作业工具角度能够根据从作业机姿态检测装置34取得的前作业机1A的姿态和车身1B的倾斜(侧倾角和俯仰角)、从目标面设定装置35取得的目标面的信息、和记录在操纵控制器20中的铲斗10的尺寸信息来计算。在作业工具角度小于阈值的情况下，认为操作员想要进行将铲斗10的底面向当前地形61按压的作业(夯实作业)。反过来，在作业工具角度为阈值以上的情况下，视为操作员想要实施挖掘作业而进至步骤S108。像这样，步骤S107的阈值为用于判断操作员想要实施的作业为夯实还是挖掘的值，优选设定在零至45度之间，阈值越靠近零则判断为挖掘作业而进至步骤S108的可能性越高。

在步骤S108中，判断为铲斗10侵入目标面62的下方的可能性高而发出警告报知标记并使处理结束，至下个控制周期为止待机。

另一方面，在步骤S104、步骤S105、步骤S106及步骤S107的某个中不满足条件的情况下，进至步骤S109。在步骤S109中，不发出警告报知标记地使处理结束，至下个控制周期为止待机。

-动作和效果-

在上述那样构成的液压挖掘机1中，在如图4所示那样进行了经由操作装置15a的动臂下降操作的情况下，在目标面距离为阈值以下(图8的步骤S105)且动臂缸5的压力为阈值以下时(步骤S106)，视为铲斗10尚未与当前地形61接触，基于作业工具角度进行作业内容的判断(步骤S107)。然后，在作业工具角度为阈值以上的情况下，判断为在对位作业(即挖掘作业)中进行了动臂下降操作并将动臂下降操作量过大内容的消息392显示在显示装置中(步骤S108)。操作员由此能够意识到自身的杆操作过大，促使操作员减小操作量，因此，能够防止铲斗10侵入目标面62的下方。另一方面，在作业工具角度比阈值小的情况下，视为铲斗10的背面与目标面62所成的角大致平行，判断为在夯实作业中进行了动臂下降操作而不显示动臂下降操作量过大的内容的消息392(步骤S109)。换句话说，夯实作业中即使在动臂下降操作中铲斗10接近了目标面62也不显示消息392，因此，能够使操作员不对消息感到烦扰地专注于夯实作业。

此外，在铲斗齿尖如图5所示那样通过经由操作装置15b的铲斗装载操作而接近了目标面的情况下，在目标面距离为阈值以下(图8的步骤S105)且动臂缸5的压力为阈值以下时(步骤S106)，视为铲斗10尚未与当前地形61接触，基于作业工具角度进行作业内容的判断(步骤S107)。通常，在输入了铲斗装载操作的情况下，铲斗10的背面与目标面62所成的角(作业工具角度)为阈值以上，因此，操纵控制器20判断为在对位作业(即挖掘作业)中进行了铲斗装载操作而在显示装置39中显示铲斗装载操作量过大的内容的消息392(步骤S108)。由此，操作员能够意识到自身的杆操作过大，因此，能够通过减小操作量而防止铲斗10侵入目标面62下方。

以上述方式能够基于执行机构5、7的状态而变更经由显示装置39(报知装置38)向操作员通报的内容，并避免在夯实作业中向操作员提供不必要的警告消息392，因此，能够使操作员不对消息392感到烦扰地实施夯实作业。

并且，通过使报知装置38报知的内容根据速度矢量V的相对于目标面62的垂直分量Vzsrf、执行机构压力、目标面距离、作业工具角度而变化，报知装置38不会发出不必要的警告，且在铲斗侵入目标面62的下方的可能性较高时发出警告，由此，能够更确实地防止铲斗侵入目标面62。

另外，也可以将步骤S104的垂直分量Vzsrf的判断处理和步骤S105的目标面距离的判断处理整合为一个步骤而以如下方式实施。图9所示的内容是以相对于目标面62的速度矢量V的垂直分量Vzsrf为纵轴、取目标面距离为横轴的图表。此处，也可以在垂直分量Vzsrf与目标面距离进入图表的第4象限所示的阴影部分的情况下，进至步骤S106，在并非如此的情况下进至步骤S109。即使速度矢量V的垂直分量Vzsrf相同，侵入目标面62的可能性也会根据目标面距离而变动。因此，设定图9所示那样的将垂直分量Vzsrf与目标面距离建立关联的阴影区域，换句话说设定为垂直分量Vzsrf的阈值根据目标面距离的减小而单调减小，由此，报知装置38能够更适当地发出警告。

此外，也可以根据斗杆9相对于动臂8的角度，而使步骤S104的速度矢量V的垂直分量Vzsrf的阈值和/或步骤S105的目标面距离的阈值变更。在使斗杆缸6沿收缩方向动作而斗杆9为伸长状态(即旋转半径较大的状态)时，惯性力矩变大，难以使动臂下降动作停止。因此，优选为根据斗杆9的角度来变更阈值。具体而言，优选为以与斗杆缸6伸长而使斗杆9进行收回动作的状态相比，在斗杆缸6收缩而斗杆9进行推出动作的状态时易于发出警报的方式增大阈值的大小。例如，如图10所示，在将关于速度矢量的垂直分量Vzsrf的阈值Vzth变更为Vzth’、将关于目标面距离的阈值Dth变更为Dth’时，能够使进至步骤106的区域扩大，而更易发出警报。此外，也可以使第4象限中的阴影区域与非阴影区域的边界线向阴影区域的面积增大的方向(例如右方或右上方)移动。

此外，也可以将步骤S104和步骤S105的处理总体以如下方式实施。可以根据速度矢量V的垂直分量Vzsrf和目标面距离来计算铲斗10到达目标面62为止的预计时间，在该预计时间为阈值以下的情况下，进至步骤S106。另外，该情况下的预计时间例如用目标面距离除以垂直分量就能够计算求出。

另外，步骤S107的处理也可以从图8的流程图省略。

<第2实施方式>

接下来，对包含基于斗杆9的挖掘动作的情况的实施方式进行说明。另外，省略与第1实施方式重复部分的说明。

如图11所示，在通过操作员经由操作装置15进行的斗杆收回操作而使斗杆9沿图中的箭头所示的挖掘方向转动而形成直线状的目标面62的情况下，需要进行与动臂8复合的动作。具体而言，需要抵消因斗杆9的收回动作而产生的铲斗10的前端相对于目标面62的速度矢量的垂直分量那样的、动臂8的抬升动作或者下降动作。具体而言，在因斗杆9而产生负向(相对于目标面62铅垂向下)的速度矢量的垂直分量的情况下，需要通过动臂8的抬升动作来抵消上述垂直分量，反过来在产生正向(相对于目标面62铅垂向上)的速度矢量的垂直分量的情况下，需要通过动臂8的下降动作来抵消上述垂直分量。

在斗杆9的挖掘动作中，在图12中示出了判断为因动臂8的抬升动作不足而侵入目标面62的可能性较高时的显示例，在图13中示出了判断为因动臂8的下降动作过大而侵入目标面62的可能性较高时的显示例。由此，能够对操作员通报操作过大或者不足，减少铲斗10侵入目标面62。

图14表示第2实施方式的操纵控制器20进行的控制流程。操纵控制器20以规定的控制周期反复执行图14的流程。在处理开始时，与图8的流程同样，作业工具速度推定部29执行各液压缸5、6、7的速度的计算处理(步骤S101)、铲斗前端的速度矢量V的计算处理(步骤S102)、和速度矢量V的垂直分量Vzsrf的计算处理(步骤S103)。

接下来，在步骤S211中，作业工具速度推定部29基于动臂8及斗杆9的尺寸信息及姿态信息(动臂角度信号及斗杆角度信号)和步骤S101的斗杆缸6的速度，计算因斗杆9的动作而产生的速度矢量Va，并计算该速度矢量Va相对于目标面62的垂直分量Vazsrf。

在步骤S201中，引导内容变更部31基于斗杆操作信号来判断操作员是否使斗杆9实施了挖掘操作(即，实施收回操作)。此处，在判断为斗杆9实施了挖掘操作的情况下进至步骤S202。

在步骤S202中，引导内容变更部31判断铲斗前端(铲斗齿尖)的速度矢量V的垂直分量Vzsrf是否为阈值以下。此处，在判断为垂直分量Vzsrf为阈值以下的情况下进至步骤S203，在并非如此的情况下进至步骤S209。另外，既可以使步骤S202的垂直分量Vzsrf的阈值与图8的步骤S104的阈值相同，也可以使其不同。

在步骤S203中，引导内容变更部31判断目标面距离是否为阈值以下。此处，在判断为目标面距离为阈值以下的情况下进至步骤S204，在并非如此的情况下进至步骤S209。另外，既可以使步骤S203的目标面距离的阈值与图8的步骤S105的阈值相同，也可以使其不同。

在步骤S204中，引导内容变更部31判断执行机构压力是否为阈值以下。在阈值以下的情况下进至步骤S205，在并非如此的情况下进至步骤S209。另外，可以使步骤S204的执行机构压力的阈值与图8的步骤S106的阈值相同，也可以使其不同。

在步骤S205中，引导内容变更部31判断铲斗10的底面与目标面所成的角度(作业工具角度)是否为阈值以上。在小于阈值的情况下，被认为通过斗杆9的操作由铲斗10的底面进行了按压作业。在角度为阈值以上的情况下，进至步骤S206，在并非如此的情况下进至步骤S209。另外，既可以使步骤S205的作业工具角度的阈值与图8的步骤S107的阈值相同，也可以使其不同。

在步骤S206中，引导内容变更部31判断在步骤S211中计算出的、因斗杆9的动作而产生的铲斗10相对于目标面62的速度矢量Va的垂直分量Vazsrf是否为负。在为负的情况下进至步骤S207，在并非如此的情况下(垂直分量Vazsrf为零或正的情况下)进至步骤S208。

在步骤S207中，引导内容变更部31判断为因动臂8的抬升操作的不足或者斗杆9的挖掘操作过大而侵入目标面62的可能性较大，发出报知该内容的警告报知标记(动臂抬升不足警告报知标记)。在图12中示出了输入有动臂抬升不足警告报知标记时的显示装置39的画面显示例。在图12中显示了利用动臂抬升不足警告报知标记来表示动臂抬升不足或者斗杆收回过大的消息392A。能够通过该消息392A向操作员通报动臂抬升操作不足或者斗杆收回操作过大，能够通过意识到该情况的操作员的操作变更来防止铲斗10侵入目标面62。另外，在图12的例子中，通过消息392A向操作员报知了动臂抬升不足和斗杆收回过大这两者，但也可以报知任一者。

在步骤S206中判断为因斗杆9的动作而产生的垂直方向速度不为负的情况下，进至步骤S208。

在步骤S208中，引导内容变更部31判断为动臂8的下降动作过大，侵入目标面62的可能性较大，并发出报知该内容的警告报知标记(动臂下降过大警告报知标记)。在图13中示出了输入有动臂下降过大警告报知标记时的显示装置39的画面显示例。在图13中显示了利用动臂下降过大警告报知标记来表示动臂下降过大的消息392B。能够通过该消息392B通报操作员动臂8的下降动作过大，能够通过意识到该情况的操作员的操作变更(动臂下降操作的减小)来防止铲斗10侵入目标面62。

在步骤S202、步骤S203、步骤S204、步骤S205的某个中没有满足条件的情况下，进至步骤S209。在步骤S209中，不实施基于斗杆9的挖掘操作的警告报知标记的发出。

在步骤S201中没有满足条件的情况下(即，斗杆9没有进行挖掘操作的情况下)，进至步骤S210。在图15中示出了进至步骤S210的情况下的处理。

在图15中，引导内容变更部31实施步骤S300、步骤S301、步骤S302、步骤S303、步骤S304、步骤S305的处理。这些处理分别与图8所示的步骤S104、步骤S105、步骤S106、步骤S107、步骤S108、步骤S109的处理为相同的处理，因此省略说明。

如上所述在本实施方式中，根据有无经由操作装置15的斗杆操作来变更报知装置(显示装置39)的报知内容(MG的内容)。更具体而言，根据因斗杆动作而产生的垂直速度分量Vazsrf的方向来变更向操作员的报知内容，由此，在需要动臂8和斗杆9的复合操作的状况下，操作员能够实施更适当的操作。例如，在步骤S207的状况中，操作员能够意识到动臂抬升操作不足，能够通过增加动臂抬升操作的操作量从而实施沿着目标面62的挖掘。

然而，在图14所示的流程和图15所示的流程中存在进行利用规定阈值的同样的判断处理的步骤，但也可以使这些步骤的阈值不同，此外，优选为以与图14的流程相比，图15的流程在各步骤中的判断结果更易为“是”的方式(即易于发出警告报知标记的方式)来设定阈值。例如在步骤S203和S301中对目标面距离和阈值进行了比较，但可以使该阈值在步骤S203中为100mm，在步骤S301中为1,000mm。通过采用此种方式，能够根据图14在斗杆9进行挖掘作业时确保挖掘力，根据图15在无斗杆操作的对位作业时确实地防止侵入目标面62，能够实施与各个作业相适宜的报知。

<第3实施方式>

本实施方式为第1实施方式的变形例。本实施方式的引导内容变更部31的特征在于，在具有经由操作装置15的动臂8的操作时计算铲斗10的齿尖的移动轨迹(后文所述的“轨迹D”)与目标面62的交点(后文所述的“到达地点”)，预测计算该交点处的铲斗齿尖的速度矢量Vtgt，根据该交点处的速度矢量Vtgt的与目标面62垂直的分量Vztgt来变更第1实施方式的步骤S104和步骤S105的至少一者的阈值，由此变更报知装置38的报知内容。

在基于动臂8的下降动作的对位作业中，能够在斗杆9和铲斗10的角度没有变化的情况下(即没有对斗杆9和铲斗10的操作而仅有动臂8的下降操作的情况下)，在铲斗10到达目标面62或当前地形61前计算铲斗10的前端所描绘的轨迹D(参照图16)与目标面62的交点、换句话说计算对位作业的目标面62上的到达地点(以下有称为“到达地点”的情况)。具体而言，例如，能够以如下方式计算。在斗杆9和铲斗10的角度未发生变化的情况下，动臂8的下降动作时的铲斗10的前端以描绘以动臂8的基端部(转动中心)为中心，以动臂基端部至铲斗前端间距离为半径的圆弧的方式移动。因此，该圆弧与目标面62的交点为到达地点。

此外，到达地点处的铲斗齿尖的速度矢量Vtgt(参照图16)相对于目标面62的垂直分量Vztgt(参照图16)也能够以与步骤S103的垂直分量Vzsrf相同的方式来计算。并且，能够通过根据垂直分量Vztgt的方向及大小来变更关于步骤S105的目标面距离的阈值和/或关于步骤S104的垂直分量Vzsrf的阈值，来防止显示对操作员而言不必要的消息392，能够提高MG的使用便利性。

图16中示出了铲斗10的可动范围和目标面62，用施加了阴影的区域表示的阴影部E为铲斗10的可动范围。此外，圆弧D示出了图16所示的斗杆9和铲斗10的姿态下的铲斗10的前端的轨迹。在目标面62存在于图16所示那样的位置的情况下，速度矢量Vtgt与目标面62所成的角较小，其垂直分量Vztgt的大小变得较小。因此，即使在动臂8的下降动作快的情况下，铲斗向目标面62的侵入量也较小。该情况下，认为步骤S104和/或步骤S105的阈值向警告更难报知的方向变更较为妥当。例如，关于第1实施方式中的处于图8的步骤S105的目标面距离的阈值能够根据垂直分量Vztgt的方向和大小而如图17所示的图表那样变更。

图17的图表横轴取速度矢量Vtgt的到达地点处的垂直分量Vztgt，纵轴取目标面距离的阈值(距离阈值)。设定为在到达地点处的速度矢量的垂直分量Vztgt为负的情况下，根据垂直分量Vztgt的大小增加而距离阈值也增加。在像这样设定距离阈值时在负的垂直分量Vztgt的大小较大的情况下距离阈值变大，因此，作为结果，与第1实施方式相比会提早发出警告报知标记。另一方面，在负的垂直分量Vztgt的大小较小的情况下距离阈值变小，因此，作为结果，与第1实施方式相比会在铲斗10更靠近目标面62的状况下发出警告报知标记。此外，也可以在到达地点处的速度矢量Vgtg的垂直分量Vztgt为零的情况下或垂直分量Vztgt为正且铲斗10存在于比目标面62靠上方的位置的情况下，如图17所示那样使距离阈值也为零，总是不发出警告报知标记。进一步，也可以在不存在铲斗10的前端所描绘的轨迹(圆弧)D与目标面62的交点的情况下总是不发出警告报知标记。

<第4实施方式>

本实施方式在具备图18所示的引导内容变更部31这一点与之前的各实施方式不同。另外，对于与之前的实施方式相同的部分适当地省略说明。本实施方式的引导内容变更部31具备显示模式决定部31a、铲斗显示位置决定部31b、和目标面显示位置决定部31c。

显示模式决定部31a是根据由动臂8的动作而产生的速度矢量Vb、由斗杆9的动作而产生的速度矢量Va、目标面距离、及执行机构5、6、7的压力来决定选择放大模式(参照图20、21)和整体模式(参照图22)的哪个作为显示铲斗10与目标面62的位置关系的画面的显示模式，并将其结果作为显示模式指令输出到显示装置39的部分。如图20、21所示，在显示装置39上的放大模式的画面(第1画面)中显示有铲斗10和目标面62。此外，如图22所示，在整体模式的画面(第2画面)中含有与放大模式的画面(第1画面)相比较大的范围且至少显示有液压挖掘机1的整体和目标面62。对于显示模式决定部31a，从显示装置39输入有表示当前显示于显示装置39的显示模式的信号(显示模式信号)，从目标面距离及作业工具角度运算部30输入有目标面距离，从执行机构状态检测装置37输入有各缸5、6、7的压力，从作业工具速度推定部输入有速度矢堂Vb、Va。

铲斗显示位置决定部31b是根据速度矢量V、目标面距离、及执行机构5、6、7的压力而变更和决定在显示装置39的画面上显示铲斗10的图像的位置，并将该结果作为铲斗显示指令输出至显示装置39的部分。对于铲斗显示位置决定部31b，从作业机姿态检测部28输入有铲斗齿尖的位置和铲斗10的姿态，从操作员操作检测装置36输入有针对动臂8、斗杆9、铲斗10的操作信号，从执行机构状态检测装置37输入有各缸5、6、7的压力，从作业工具速度推定部输入有铲斗10的齿尖的速度矢量V(推定作业工具速度)。

目标面显示位置决定部31c是基于从铲斗显示位置决定部31b输入的铲斗显示指令和从目标面设定装置35输入的目标面信息，决定在显示装置39的画面上显示目标面62的图像(线段)的位置，并将该结果作为目标面显示指令输出至显示装置39的部分。

显示装置39基于从显示模式决定部31a输入的显示模式指令来控制表示铲斗10与目标面62的位置关系的画面的显示模式。并且，基于从铲斗显示位置决定部31b输入的铲斗显示指令来控制该画面中的铲斗10的显示位置，并基于从目标面显示位置决定部31c输入的目标面显示指令来控制该画面中的目标面62的显示位置。

在挖掘作业现场，存在不仅希望事先掌握铲斗周边的目标面62的形状，还希望事先掌握位于接下来使铲斗10移动的方向的目标面62的形状的情况。另一方面，有在通过铲斗10使当前的地形形成为目标形状的情况下，希望详细地掌握目标面62的情况。在这样的情况下，在显示装置39的显示画面中使目标面62与铲斗10的位置关系变化或者改变该画面中的铲斗10和目标面62的显示倍率是有效的。

图19是本实施方式的引导内容变更部31所执行的处理的流程图。首先，在步骤S400中，显示模式决定部31a判断目标面距离是否为阈值以下。在判断为目标面距离为阈值以下的情况下，进至步骤S401。

在步骤S401中，显示模式决定部31a基于显示模式信号来判断当前的显示是否为放大模式。在判断为当前的显示模式为放大模式的情况下进至步骤S403。另一方面，在判断为不是放大模式的情况下进至步骤S402。

在步骤S402中，显示模式决定部31a对显示装置39输出将显示模式变更为放大模式的显示模式指令。

在步骤S403中，铲斗显示位置决定部31b基于从操作员操作检测装置36输入的操作信号来判断是否有以操作员进行作业机1A的操作为对象的杆操作。在判断为有杆操作的情况下，进至步骤S404。

在步骤S404中，铲斗显示位置决定部31b判断3个液压缸(执行机构)5、6、7产生的压力是否均为对每个缸设定的阈值以下。在判断为所有缸5、6、7的压力为各自的阈值以下的情况下，在步骤S405中从作业工具速度推定部29输入铲斗10的前端的速度矢量V(与图8的步骤S102的速度V相同)。然后，在接下来的步骤S406中，决定将铲斗10的显示位置从基准位置(后文所述)进行变更，并基于步骤S405的速度矢量V来决定变更后的铲斗显示位置。关于该步骤S406的处理将于后文叙述。

在步骤S403中判断为没有杆操作的情况下，或者在步骤S404中判断为3个执行机构5、6、7的压力的至少1个超过了阈值的情况下，进至步骤S407。在步骤S407中，铲斗显示位置决定部31b不实施有关铲斗10的显示位置的变更的处理。即，该情况下的铲斗10的显示位置为基准位置。

此外，在步骤S400中判断为目标面距离比阈值大的情况下，进至步骤S408。在步骤S408中，显示模式决定部31a基于显示模式信号判断当前的显示模式是否为放大模式。此处在判断为当前的显示模式为放大模式的情况下，进至步骤S409，对显示装置39输出将显示模式变更为整体模式的显示模式指令。反过来在判断为当前的显示模式不是放大模式的情况下(即为整体模式的情况下)进至步骤S410，对显示装置39输出维持整体模式的显示模式指令。

图20示出了进至步骤S407的情况下(不将铲斗显示位置从基准位置变更的情况)的放大模式的显示例，图21示出了进至步骤S406的情况下(将铲斗显示位置从基准位置变更的情况)的放大模式的显示例。图20及图21所示的点A至点I不显示在实际的画面上，是说明用的点。此外，图21所示的箭头J不显示在实际的画面上，是说明用的箭头。

图20是放大模式的画面，且为铲斗显示位置没有变更的情况。在铲斗显示位置没有变更的情况下，铲斗显示位置决定部31b以齿尖位置与位于显示部的中央的基准点E一致的方式显示铲斗10，目标面显示位置决定部31c以该铲斗10的位置为基准而显示目标面62。

对步骤S406的处理进行说明。图21为放大模式，且为铲斗显示位置发生了变更的情况。在图19的步骤S405中输入的速度矢量V为图21中的箭头J的方向的情况下，铲斗显示位置决定部31b以将基准点E作为起点而使铲斗前端位置与存在于对箭头J乘负的矢量的方向的点，即在图21中为点B一致的方式显示铲斗10，目标面显示位置决定部31c以该铲斗10的位置为基准来显示目标面62。通过像这样变更铲斗10的显示位置，能够向操作员更广地提示存在于铲斗10朝向的方向的目标面62。在图20、21的例子中将点A～点I这9个点作为了铲斗显示位置，但是并非必须将该点全部用作铲斗显示位置。例如，也可以采用如下形式：将对于基准点E而言存在于上下左右方向上的点B、点H、点D、点F这4个点和基准点E一同用作铲斗显示位置。

通过以此种方式构成引导内容变更部31，在有杆操作，且3个执行机构5、6、7的压力全部为阈值以下的情况下进至步骤S406，因此，能够更广地显示位于铲斗10朝向的方向的目标面62的形状。此外，在某一执行机构5、6、7的压力比阈值大的情况下进至步骤S407，因此，即使有杆操作，铲斗显示位置也维持在基准点E。因此，例如在对各执行机构5、6、7的溢流压力设定了步骤S404的各执行机构5、6、7的压力的阈值的情况下，即使进行了杆操作，铲斗10的显示位置也没有从基准点E变更时，操作员能够直观地掌握执行机构5、6、7中某个的压力到达了溢流压力。

另外，在上述例子中在步骤S404的判断中比较了3个液压缸5、6、7的压力和阈值，但也可以代替其，比较特定的液压缸(例如，斗杆缸6)的压力和与其对应的阈值(例如，溢流压力)。在像这样在步骤S404中预先确定判断压力的预定液压缸时，在即使进行了杆操作，铲斗10的显示位置也没有从基准点E变更的情况下，操作员能够掌握该液压缸到达了溢流压力(阈值)。

图22示出了整体模式的显示的例子。在整体模式中，以可以知晓挖掘机整体与目标面62的位置的方式进行显示。通过像这样进行显示，能够使操作员容易地掌握挖掘机1与目标面62的位置关系。

-变形例1-

在图19的流程中，根据步骤S400中目标面距离比1个阈值大还是小来切换显示模式，但也可以预先设定两个不同的阈值，使切换为放大模式的情况下的阈值比切换为整体模式的情况下的阈值小。具体而言，作为关于目标面距离的阈值，设定第1阈值和比第1阈值小的第2阈值，执行图23所示的流程图的处理。引导内容变更部31(操纵控制器20)以规定的控制周期反复执行图23的流程。

首先，在步骤S500中，显示模式决定部31a基于显示模式信号来判断当前的显示是否为整体模式。在判断为当前的显示模式为整体模式的情况下，进至步骤S501。

在步骤S501中，显示模式决定部31a判断目标面距离是否为第2阈值以下。在判断为第2阈值以下的情况下进至步骤S502，输出显示模式指令而将显示模式变更为放大模式。在步骤S501中判断为目标面距离不为第2阈值以下的情况下(即目标面距离比第2阈值大的情况下)进至步骤S503，显示模式决定部31a维持整体模式。

另一方面，在步骤S500中判断为当前的显示模式不是整体模式的情况下进至步骤S504，显示模式决定部31a判断目标面距离是否为第1阈值以上。在判断为第1阈值以上的情况下进至步骤S505，输出显示模式指令而将显示模式变更为整体模式。在步骤S504中判断为目标面距离不为第1阈值以上的情况下(即目标面距离比第1阈值小的情况下)进至步骤S506，显示模式决定部31a维持放大模式。

在进至步骤S502或者步骤S506的情况下(即显示模式为放大模式的情况下)，进至图19所示的流程图的步骤S403的处理。另一方面，在进至步骤S503或步骤S505的情况下(即显示模式为整体模式的情况下)处理结束，至下个控制周期为止待机。

根据图23所示的流程图，在目标面距离成为第2阈值以下时进行从整体模式向放大模式的变更，在目标面距离成为第1阈值以上时进行从放大模式向整体模式的变更。由此，能够防止发生放大模式和整体模式的频繁的切换，能够减少对操作员的烦扰。

-变形例2-

在图19的步骤S403中判断为存在杆操作的情况下，也可以代替图19的步骤S404而开始图24所示的流程图。

在开始图24的流程时，铲斗显示位置决定部31b在步骤S600中输入因操作员操作而产生的铲斗齿尖的速度矢量V。在接下来的步骤S601中，铲斗显示位置决定部31b计算与速度矢量V对应的显示矢量Vd。显示矢量Vd是以对速度矢量V乘负的基准点E作为起点的矢量。

在步骤S602中，铲斗显示位置决定部31b从执行机构状态检测装置37输入斗杆缸6的压力(执行机构压力)。在步骤S603中，铲斗显示位置决定部31b对于在步骤S601中计算出的显示矢量Vd乘以与在步骤S602中取得的执行机构压力对应的1以下的系数。图25中示出了执行机构压力与系数的相关关系图。在该图的图表中以根据执行机构压力的增加而单调减小的方式设定了系数。更具体而言，在执行机构压力比规定值P1低的情况下输出1作为系数，在该压力为规定值P1以上且比溢流压力低的情况下，输出伴随该压力的增加而向0单调减小的值作为系数，在该压力为溢流压力以上的情况下输出0作为系数。换句话说，在执行机构压力比P1低的情况下系数为1，因此，显示矢量Vd成为契合速度矢量V的大小的矢量，在执行机构压力为P1以上的情况下显示矢量Vd的大小伴随压力的增加而减小。

在步骤S604中，铲斗显示位置决定部31b决定在步骤S603中取得的显示矢量Vd的终点作为铲斗显示位置，并对显示装置39输出与该位置对应的铲斗显示指令。即本变形例的显示矢量Vd表示铲斗显示位置从基准点E的移动量。例如，如图21所示，在契合速度矢量V的步骤S601中的显示矢量Vd的终点为图21所示的点B的情况下，步骤S603中的显示矢量Vd的终点为连结基准点E和点B的线段上的任意点，在该终点显示铲斗10的齿尖。例如，在执行机构压力为溢流压力和P1的中间值的情况下系数为0.5，因此，显示矢量Vd的大小为执行机构压力比P1小的情况下的一半，在基准点E和点B的中间显示铲斗10的齿尖。通过像这样根据执行机构压力的大小来变更铲斗显示位置，操作员能够直观地掌握该执行机构(斗杆缸6)的负载的大小。

另外，在上述说明中，基于斗杆缸6的压力计算了步骤S603的系数，但是也可以基于其他液压缸5、7的压力来决定系数，还可以根据多个液压缸5、6、7的压力来决定系数。

-变形例3-

在图19的流程中根据在步骤S400中目标面距离比阈值大还是小来切换显示模式，但也可以根据由动臂8或斗杆9的动作而产生的速度矢量Vb、Va的相对于目标面62的垂直分量Vbzsrf、Vazsrf的方向来切换显示模式。将该情况下的流程图示于图26。引导内容变更部31(操纵控制器20)以规定控制周期反复执行图26的流程。

首先，在步骤S700中，显示模式决定部31a基于显示模式信号来判断当前的显示模式是否为整体模式。在当前的显示模式为整体模式的情况下进至步骤S701。

在步骤S701中，显示模式决定部31a判断目标面距离是否为阈值以下。阈值是用于判断铲斗齿尖是否接近了目标面62的值，在目标面距离为阈值以下的情况下进至步骤S702。

在步骤S702中，显示模式决定部31a判断由动臂8或斗杆9的操作而产生的速度矢量Vb、Va的垂直分量Vbzsrf、Vazsrf是否为向目标面62靠近的方向。由动臂8的动作而产生的速度矢量Vb基于动臂8的尺寸信息及姿态信息(动臂角度信号)和动臂缸5的速度来计算作业工具速度推定部29。作业工具速度推定部29还计算速度矢量Vb的相对于目标面62的垂直分量Vbzsrf。此外，因斗杆9的动作而产生的速度矢量Va也基于动臂8及斗杆9的尺寸信息及姿态信息(动臂角度信号及斗杆角度信号)和斗杆缸6的速度而由作业工具速度推定部29来计算。作业工具速度推定部29还计算速度矢量Va的相对于目标面62的垂直分量Vazsrf。在步骤S702中判断为垂直分量Vbzsrf、Vazsrf为向目标面62靠近的方向(即负方向)的情况下进至步骤S703。

在步骤S703中，显示模式决定部31a判断执行机构(液压缸)5、6、7的压力是否全部为阈值以下。阈值能够设定为与图19的步骤S404相同的值。在判断为执行机构压力全部为阈值以下的情况下进至步骤S704，对显示装置39输出将显示模式变更为放大模式的显示模式指令。

另一方面，在步骤S701中判断为目标面距离不为阈值以下的情况下、在步骤S702中判断为垂直分量Vbzsrf、Vazsrf不是向目标面62靠近的方向的情况下、和在步骤S703中判断为执行机构压力的某个比阈值大的情况下，进至步骤S705，显示模式决定部31a将显示模式维持为整体模式。

但是，在步骤S700中判断为当前的显示模式不是整体模式的情况下进至步骤S706。在步骤S706中，显示模式决定部31a判断目标面距离是否为阈值以上。阈值既可以设定为与步骤S701相同的值，也可以设定为比步骤S701的值大的值。在目标面距离为阈值以上的情况下进至步骤S707。

在步骤S707中，显示模式决定部31a将显示模式变更为整体模式。在步骤S706中判断为目标面距离比阈值小的情况下进至步骤S708，显示模式决定部31a将显示模式维持为放大模式。

在像这样切换显示时，能够实现契合操作员的作业意图的显示模式的变更。例如，进至步骤S704的情况是操作员想要使铲斗10接近目标面62时，或者是在比目标面62靠上方没有成为挖掘阻力的砂土这样的状况，即开始修整作业的状况。从作业角度来看，优选采用在这样的情况下从整体模式变更为放大模式，从而能够详细地掌握铲斗齿尖与目标面62的位置关系的显示。另一方面，在经由步骤S703进至步骤S705的情况，是操作员想要使铲斗10接近目标面62，但在目标面上方存在成为挖掘阻力的砂土而无法充分靠近这样的状态。这种时候无法进行修整作业那样的细致的作业，因此，最好能够掌握挖掘机整体与目标面62的位置关系。此外，进至步骤S707的情况是铲斗10与目标面62的距离远，因此最好从放大模式转变为整体模式的状况，进至步骤S708的情况是铲斗10与目标面62的距离近，因此最好维持放大模式的状况。

另外，步骤S702的垂直分量的方向的判断也可以利用速度矢量V的垂直分量Vzsrf的方向来进行。

此外，图19的步骤S403等中有无杆操作的判断也可以使用先导压(操作信号)是否为阈值以上来判断，还可以对操作装置15安装电位器和/或编码器等而直接对杆的操作量进行检测来判断。

<其他>

本发明不限定于上述各实施方式，包括在不脱离其宗旨的范围内的各种变形例。例如，本发明不限于具备上述各实施方式中说明的所有构成，也包含删除了其构成的一部分的方式和/或置换了一部分的方式。

在图8的步骤S107中，对操作对象的执行机构5、6、7的压力和阈值进行了比较，但也可以比较不是操作对象的执行机构5、6、7的压力和阈值从而来进行判断。此外，阈值也可以按照执行机构5、6、7而不同。

在上述的各实施方式中，选择负载作为液压缸(执行机构)5、6、7的状态，并为了检测该负载而检测了液压缸5、6、7的压力，但也可以检测液压泵2的排出压力，根据该检测值来掌握液压缸5、6、7的大概的负载倾向并将其结果反映到MG中。

在上述各实施方式的说明中，关于控制线和/或信息线，示出了被认为对于该实施方式的说明必要的控制线和/或信息线，但是不限于必须示出产品的所有控制线和/或信息线。可以认为实际上几乎所有的构成均相互连接。

上述操纵控制器20的各构成和/或该各构成的功能及执行处理等也可以由硬件(例如用集成电路来设计执行各功能的逻辑等)来实现它们的一部分或者全部。此外，上述控制器20的构成也可以采用通过由运算处理装置(例如CPU)读取和执行来实现控制器20的构成的各功能的程序(软件)。该程序的信息例如能够存储在半导体存储器(闪存、SSD等)、磁存储装置(硬盘驱动等)及记录介质(磁盘、光盘等)等中。

附图标记说明

1...液压挖掘机，1A...前作业机(作业机)，1B...车身，2...液压泵，5...动臂缸(执行机构)，6...斗杆缸(执行机构)，7...铲斗缸(执行机构)，8...动臂，9...斗杆，10...铲斗，11...下部行驶体，12...上部旋转体，13...行驶杆，14...操作杆，15...操作装置，17...GNSS天线，20...操纵控制器(控制装置)，21...动臂角度传感器，22...斗杆角度传感器，23...铲斗角度传感器，24...车身倾斜角传感器，25...动臂缸压力传感器，26...斗杆缸压力传感器，27...铲斗缸压力传感器，28...作业机姿态检测部，29...作业工具速度推定部，30...目标面距离及作业工具角度运算部(角度运算部)，31...引导内容变更部，31a...显示模式决定部，31b...铲斗显示位置决定部，31c...目标面显示位置决定部，34...作业机姿态检测装置，35...目标面设定装置，36...操作员操作检测装置，37...执行机构状态检测装置，38...报知装置，39...显示装置，40...声音输出装置，62...目标面，391...灯条，392...警告消息。

Claims (7)

1.一种作业机械，具备：

多关节型的作业机，其包括作业工具；

执行机构，其驱动所述作业机；

操作装置，其指示所述执行机构的动作；

控制装置，其计算所述作业机的位置，计算所述作业工具与规定的目标面的距离，并计算所述作业工具与所述目标面的位置关系；和

报知装置，其报知所述作业工具与所述目标面的位置关系，

所述作业机械的特征在于，

还具备检测所述执行机构的状态的执行机构状态检测装置，

所述控制装置基于所述作业机的位置和所述操作装置的操作量来计算所述作业工具的速度，并根据所述作业工具的速度、所述作业工具与所述目标面的距离、以及由所述执行机构状态检测装置检测出的所述执行机构的状态，来变更所述报知装置的报知内容，

所述执行机构状态检测装置检测所述执行机构的负载，

所述控制装置在所述作业工具的速度具有向所述目标面靠近的方向，所述作业工具与所述目标面的距离为规定阈值以下，且由所述执行机构状态检测装置检测出的所述执行机构的负载为规定阈值以下的情况下，将所述操作装置的操作量过大作为所述报知装置的报知内容，

所述控制装置在所述作业工具的速度具有向所述目标面靠近的方向，所述作业工具与所述目标面的距离为所述规定阈值以下，且由所述执行机构状态检测装置检测出的所述执行机构的负载比所述规定阈值大的情况下，不将所述操作装置的操作量过大作为所述报知装置的报知内容。

2.如权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

所述控制装置计算所述作业工具与所述目标面所成的角度，并且还根据所述作业工具与所述目标面所成的角度而变更所述报知装置的报知内容。

3.如权利要求2所述的作业机械，其特征在于，

所述控制装置在所述作业工具的速度具有向所述目标面靠近的方向，所述作业工具与所述目标面的距离为规定阈值以下，由所述执行机构状态检测装置检测出的所述执行机构的负载为规定阈值以下，且所述作业工具与所述目标面所成的角度为规定阈值以上的情况下，将所述操作装置的操作量过大作为所述报知装置的报知内容，

所述控制装置在所述作业工具的速度具有向所述目标面靠近的方向，所述作业工具与所述目标面的距离为所述规定阈值以下，由所述执行机构状态检测装置检测出的所述执行机构的负载为所述规定阈值以下，且所述作业工具与所述目标面所成的角度比所述规定阈值小的情况下，不将所述操作装置的操作量过大作为所述报知装置的报知内容。

4.如权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

所述作业机包含斗杆，

所述控制装置还根据有无经由所述操作装置对所述斗杆的操作，来变更所述报知装置的报知内容。

5.如权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

所述作业机包含动臂，

所述控制装置在有经由所述操作装置对所述动臂的操作时，计算所述作业工具的移动轨迹与所述目标面的交点，预测计算该交点处的所述作业工具的速度矢量，并根据所述交点处的所述作业工具的速度矢量的与所述目标面垂直的分量来变更所述报知装置的报知内容。

6.一种作业机械，具备：

多关节型的作业机，其包括作业工具；

执行机构，其驱动所述作业机；

操作装置，其指示所述执行机构的动作；

控制装置，其计算所述作业机的位置，计算所述作业工具与规定的目标面的距离，并计算所述作业工具与所述目标面的位置关系；和

报知装置，其报知所述作业工具与所述目标面的位置关系，

所述作业机械的特征在于，

还具备检测所述执行机构的状态的执行机构状态检测装置，

所述控制装置基于所述作业机的位置和所述操作装置的操作量来计算所述作业工具的速度，并根据所述作业工具的速度、所述作业工具与所述目标面的距离、以及由所述执行机构状态检测装置检测出的所述执行机构的状态，来变更所述报知装置的报知内容，

所述报知装置为显示装置，

所述控制装置根据所述作业工具的速度、所述作业工具与所述目标面的距离、以及由所述执行机构状态检测装置检测出的所述执行机构的状态，变更在所述显示装置中显示所述作业工具的位置，

所述执行机构状态检测装置检测所述执行机构的负载，

所述控制装置在所述作业工具与所述目标面的距离为规定阈值以下，对所述操作装置输入了操作，且由所述执行机构状态检测装置检测出的所述执行机构的负载为规定阈值以下的情况下，根据所述作业工具的速度从基准位置变更在所述显示装置中显示所述作业工具的位置，

所述控制装置在所述作业工具与所述目标面的距离为所述规定阈值以下，对所述操作装置输入了操作，且由所述执行机构状态检测装置检测出的所述执行机构的负载比所述规定阈值大的情况下，将在所述显示装置中显示所述作业工具的位置设为所述基准位置。

7.一种作业机械，具备：

多关节型的作业机，其包括作业工具；

执行机构，其驱动所述作业机；

操作装置，其指示所述执行机构的动作；

控制装置，其计算所述作业机的位置，计算所述作业工具与规定的目标面的距离，并计算所述作业工具与所述目标面的位置关系；和

报知装置，其报知所述作业工具与所述目标面的位置关系，

所述作业机械的特征在于，

还具备检测所述执行机构的状态的执行机构状态检测装置，

所述控制装置基于所述作业机的位置和所述操作装置的操作量来计算所述作业工具的速度，并根据所述作业工具的速度、所述作业工具与所述目标面的距离、以及由所述执行机构状态检测装置检测出的所述执行机构的状态，来变更所述报知装置的报知内容，

所述报知装置是显示第1画面和第2画面中的某一个的显示装置，在所述第1画面中显示所述作业工具和所述目标面，所述第2画面包含比所述第1画面大的范围且至少显示所述作业机械的整体和所述目标面，

所述控制装置根据所述作业工具的速度、所述作业工具与所述目标面的距离、以及由所述执行机构状态检测装置检测出的所述执行机构的状态，来决定在所述显示装置中显示所述第1画面和所述第2画面的哪个，

所述执行机构状态检测装置检测所述执行机构的负载，

所述控制装置在所述作业工具与所述目标面的距离为规定阈值以下，所述作业工具的速度具有向所述目标面靠近的方向，且由所述执行机构状态检测装置检测出的所述执行机构的负载为规定阈值以下的情况下，决定在所述显示装置中显示所述第1画面，

所述控制装置在所述作业工具与所述目标面的距离为所述规定阈值以下，所述作业工具的速度具有向所述目标面靠近的方向，且由所述执行机构状态检测装置检测出的所述执行机构的负载比所述规定阈值大的情况下，决定在所述显示装置中显示所述第2画面。

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