JP6591427B2 - ショベル - Google Patents

Description

本発明は、マシンガイダンス機能が搭載されるショベルに関する。

世界測地系におけるショベルの位置に関する情報を利用しない２次元マシンガイダンス機能を用いてバケットの現在位置と目標位置との偏差をバケットの側面図を用いてグラフィカルに表示するシステムを搭載するショベルが知られている（特許文献１参照。）。

特開平１０−１０３９２５号公報

しかしながら、上述のシステムは、平坦でない地面で掘削作業が行われる場合等に、ショベルがマシンガイダンス中に予期せずに傾いてしまったり、或いは、ショベルの位置がマシンガイダンス中に予期せずにずれてしまったりする状況を想定していない。マシンガイダンス中にショベルの位置又は傾きに変化が生じると、マシンガイダンス開始前にバケット６の先端位置に基づいて設定した基準位置にずれが生じる。そのため、上述のシステムは、正確なマシンガイダンスを提供できないこととなるが、マシンガイダンスの提供を止めることはない。その結果、上述のシステムは、正確なマシンガイダンスを提供できなくなった場合であってもその不正確なマシンガイダンスを続けてしまうおそれがある。

上述に鑑み、必要に応じてマシンガイダンスが正確でないおそれがある旨を操作者に通知できるショベルの提供が望まれる。

本発明の一実施形態に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントとを備え、基準点に関するエンドアタッチメントの現在位置と目標位置との偏差の大きさを視覚的に或いは聴覚的に知らせるマシンガイダンス機能が搭載されるショベルであって、所定の事象が発生したと判定した場合に前記マシンガイダンス機能による正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を通知する制御装置を備え、前記制御装置は、前記基準点に関して当該ショベルの下部走行体の位置又は当該ショベルの下部走行体の姿勢に変化が生じたと判定した場合に、前記所定の事象が発生したと判定し、前記マシンガイダンス機能による正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を通知する。

上述の手段により、必要に応じてマシンガイダンスが正確でないおそれがある旨を操作者に通知できるショベルが提供される。

本発明の実施例に係るショベルの側面図である。 図１のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。 コントローラ及びマシンガイダンス装置の構成例を示す機能ブロック図である。 ガイダンス音制御処理の流れを示すフローチャートである。 警告処理の流れを示すフローチャートである。 コントローラ及びマシンガイダンス装置の別の構成例を示す機能ブロック図である。 コントローラ及びマシンガイダンス装置のさらに別の構成例を示す機能ブロック図である。 コントローラのさらに別の構成例を示す機能ブロック図である。

図１は、本発明の実施例に係る建設機械の一例であるショベルを示す側面図である。ショベルの下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載される。上部旋回体３にはブーム４が取り付けられる。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられる。なお、エンドアタッチメントは、法面用バケット、浚渫用バケット、ブレーカ等であってもよい。

ブーム４、アーム５、及びバケット６は、アタッチメントの一例である掘削アタッチメントを構成し、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、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。また、ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられ、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられ、バケット６にはバケット角度センサＳ３が取り付けられる。なお、掘削アタッチメントは、バケットチルト機構を備えていてもよい。

ブーム角度センサＳ１は、ブーム４の回動角度を検出するセンサである。本実施例では、水平面に対する傾斜を検出して上部旋回体３とブーム４とを連結するブームフートピン回りのブーム４の回動角度を検出する加速度センサである。アーム角度センサＳ２は、アーム５の回動角度を検出するセンサである。本実施例では、水平面に対する傾斜を検出してブーム４とアーム５とを連結する連結ピン回りのアーム５の回動角度を検出する加速度センサである。バケット角度センサＳ３は、バケット６の回動角度を検出するセンサである。本実施例では、水平面に対する傾斜を検出してアーム５とバケット６を連結する連結ピン回りのバケット６の回動角度を検出する加速度センサである。また、掘削アタッチメントがバケットチルト機構を備える場合、バケット角度センサＳ３は、チルト軸回りのバケット６の回動角度を追加的に検出する。なお、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の少なくとも１つは、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ、連結ピン回りの回動角度を検出するロータリエンコーダ等であってもよい。

上部旋回体３にはキャビン１０が設けられ且つエンジン１１等の動力源が搭載される。また、上部旋回体３には機体傾斜センサＳ４が取り付けられる。また、キャビン１０内には、入力装置Ｄ１、音声出力装置Ｄ２、表示装置Ｄ３、記憶装置Ｄ４、ゲートロックレバーＤ５、コントローラ３０、及びマシンガイダンス装置５０が搭載される。

コントローラ３０は、ショベルの駆動制御を行う主制御部としての制御装置である。本実施例では、コントローラ３０は、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成される。そして、コントローラ３０の各種機能は、ＣＰＵが内部メモリに格納されたプログラムを実行することで実現される。

マシンガイダンス装置５０は、ショベルの操作をガイドする装置である。本実施例では、マシンガイダンス装置５０は、例えば、操作者が設定した目標地形の表面とバケット６の先端（爪先）位置との鉛直方向における距離を視覚的に且つ聴覚的に操作者に知らせることで操作者によるショベルの操作をガイドする。なお、マシンガイダンス装置５０は、その距離を視覚的に操作者に知らせるのみであってもよく、聴覚的に操作者に知らせるのみであってもよい。具体的には、マシンガイダンス装置５０は、コントローラ３０と同様、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成される。そして、マシンガイダンス装置５０の各種機能はＣＰＵが内部メモリに格納されたプログラムを実行することで実現される。

機体傾斜センサＳ４は、水平面に対する上部旋回体３の傾斜を検出するセンサである。本実施例では、上部旋回体３の前後軸及び左右軸回りの傾斜角度を検出する２軸加速度センサである。

入力装置Ｄ１は、ショベルの操作者がマシンガイダンス装置５０に各種情報を入力するための装置である。本実施例では、入力装置Ｄ１は、表示装置Ｄ３の表面に取り付けられるメンブレンスイッチである。なお、入力装置Ｄ１はタッチパネルであってもよい。

音声出力装置Ｄ２は、マシンガイダンス装置５０からの音声出力指令に応じて各種音声情報を出力する装置である。本実施例ではマシンガイダンス装置５０に直接接続される車載スピーカが利用される。なお、ブザーが利用されてもよい。

表示装置Ｄ３は、マシンガイダンス装置５０からの指令に応じて各種画像情報を出力する装置である。本実施例ではマシンガイダンス装置５０に直接接続される車載液晶ディスプレイが利用される。

記憶装置Ｄ４は、各種情報を記憶するための装置である。本実施例では、記憶装置Ｄ４は、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体であり、マシンガイダンス装置５０等が出力する各種情報を記憶する。

ゲートロックレバーＤ５は、ショベルが誤って操作されるのを防止する機構である。ゲートロックレバーＤ５は、第１状態と第２状態とを切り換え可能であり、第１状態に切り換えられた場合に各種操作装置を有効にし、第２状態に切り換えられた場合に各種操作装置を無効にする。本実施例では、ゲートロックレバーＤ５は、キャビン１０のドアと運転席との間に配置される。そして、キャビン１０から操作者が退出できないように引き上げられた場合に各種操作装置を有効にし、キャビン１０から操作者が退出できるように押し下げられた場合に各種操作装置を無効にする。

図２は、図１のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。図２において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細実線でそれぞれ示される。

エンジン１１はショベルの動力源である。本実施例では、エンジン１１は、エンジン負荷の増減にかかわらずエンジン回転数を一定に維持するアイソクロナス制御を採用するディーゼルエンジンである。また、エンジン１１は、エンジンコントローラＤ７により燃料噴射量、燃料噴射タイミング、ブースト圧等が制御される。

エンジンコントローラＤ７はエンジン１１を制御する装置である。本実施例では、エンジンコントローラＤ７は、オートアイドル機能、オートアイドルストップ機能等の各種機能を実行する。

オートアイドル機能は、所定の条件が満たされた場合にエンジン回転数を通常回転数（例えば２０００ｒｐｍ）からアイドル回転数（例えば８００ｒｐｍ）に低減させる機能である。本実施例では、エンジンコントローラＤ７は、コントローラ３０からのオートアイドル指令に応じてオートアイドル機能を作動させてエンジン回転数をアイドル回転数まで低減させる。

オートアイドルストップ機能は、所定の条件が満たされた場合にエンジン１１を停止させる機能である。本実施例では、エンジンコントローラＤ７は、コントローラ３０からのオートアイドルストップ指令に応じてオートアイドルストップ機能を作動させてエンジン１１を停止させる。

エンジン１１には油圧ポンプとしてのメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続される。メインポンプ１４には高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続される。

コントロールバルブ１７は、ショベルの油圧系の制御を行う油圧制御装置である。右側走行用油圧モータ１Ａ、左側走行用油圧モータ１Ｂ、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、旋回用油圧モータ２１等の油圧アクチュエータは、高圧油圧ラインを介してコントロールバルブ１７に接続される。

パイロットポンプ１５にはパイロットライン２５を介して操作装置２６が接続される。

操作装置２６は、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、ペダル２６Ｃを含む。本実施例では、操作装置２６は、油圧ライン２７及びゲートロック弁Ｄ６を介してコントロールバルブ１７に接続される。また、操作装置２６は、油圧ライン２８を介して圧力センサ２９に接続される。

ゲートロック弁Ｄ６は、コントロールバルブ１７と操作装置２６とを接続する油圧ライン２７の連通・遮断を切り換える弁である。本実施例では、コントローラ３０からの指令に応じて油圧ライン２７の連通・遮断を切り換える電磁弁である。コントローラ３０は、ゲートロックレバーＤ５が出力する状態信号に基づいてゲートロックレバーＤ５の状態を判定する。そして、ゲートロックレバーＤ５が第１状態にあると判定した場合にゲートロック弁Ｄ６に対して連通指令を出力し、ゲートロック弁Ｄ６を開いて油圧ライン２７を連通させる。その結果、操作装置２６に対する操作者の操作が有効となる。一方、ゲートロックレバーＤ５が第２状態にあると判定した場合にゲートロック弁Ｄ６に対して遮断指令を出力し、ゲートロック弁Ｄ６を閉じて油圧ライン２７を遮断する。その結果、操作装置２６に対する操作者の操作が無効となる。

圧力センサ２９は、操作装置２６の操作内容を圧力の形で検出するセンサであり、検出値をコントローラ３０に対して出力する。

次に、図３を参照し、コントローラ３０及びマシンガイダンス装置５０が有する各種機能要素について説明する。なお、図３は、コントローラ３０及びマシンガイダンス装置５０の構成例を示す機能ブロック図である。

本実施例では、マシンガイダンス装置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、入力装置Ｄ１、及びコントローラ３０の出力を受信し、音声出力装置Ｄ２、表示装置Ｄ３、及び記憶装置Ｄ４のそれぞれに対して各種指令を出力する。また、マシンガイダンス装置５０は、姿勢検出部５１、偏差計算部５２、音声出力制御部５３、及び表示制御部５４を有する。なお、コントローラ３０及びマシンガイダンス装置５０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）を通じて互いに接続される。

姿勢検出部５１は、アタッチメントの姿勢を検出する機能要素である。本実施例では、姿勢検出部５１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、及び機体傾斜センサＳ４のそれぞれの検出値に基づいて掘削アタッチメントの姿勢を検出する。具体的には、姿勢検出部５１は、掘削アタッチメント上の各点に対応する基準座標系上の座標を導き出す。なお、基準座標系は、上部旋回体３上の１点を原点とする座標系であり、例えば、掘削アタッチメントの延在方向に平行な水平面上の直線をＸ軸とし鉛直線をＺ軸とする３次元直交座標系である。また、掘削アタッチメント上の各点は、バケット６の先端（爪先）位置に対応する点を含む。

偏差計算部５２は、バケット６の現在位置と目標位置との偏差を導き出す。本実施例では、偏差計算部５２は、姿勢検出部５１が検出した掘削アタッチメントの姿勢と後述の目標地形情報とに基づいてバケット６の現在位置と目標位置との偏差を導き出す。具体的には、偏差計算部５２は、バケット６の先端位置と目標地形の表面との鉛直方向における距離を偏差として導き出す。なお、偏差は、バケット６の先端位置と目標地形の表面との水平方向における距離、最短距離等であってもよい。

目標地形情報は、施工完了時の地形に関する情報であり、入力装置Ｄ１を通じて入力され、記憶装置Ｄ４に記憶される。具体的には、操作者はショベルを実際に操作してバケット６の先端位置を基準点に移動させる。基準点は、例えば、測量用回転レーザが作成する基準面上の１点である。そして、操作者は、基準点と目標地形の表面との鉛直方向における既知の距離を現時点における偏差として入力する。或いは、操作者は、法面施工の場合には、法面の最上端である法肩を基準点としてバケット６の先端位置をその基準点に移動させた上で基準座標系のＸ軸に対する法面の勾配を入力してもよい。或いは、操作者はバケット６の先端位置を基準点に移動させたことをマシンガイダンス装置５０に通知するための操作（例えば所定ボタンの押下）を実行するだけであってもよい。以下では、操作者によるこのような目標地形情報の入力を目標設定処理と称する。

また、ショベルにはブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３が備えられている。そのため、マシンガイダンス装置５０は、クローラ１Ｃの位置又は姿勢が変化しない限り、掘削アタッチメントの姿勢が変化しても、クローラ１Ｃの接地面からのバケット６の爪先高さを位置ズレなく算出できる。したがって、掘削アタッチメントの姿勢が変化してもバケット６の現在位置と目標位置との偏差を正確に導き出すことができる。しかしながら、クローラ１Ｃの位置又は姿勢が変化すると、基準点に関するクローラ１Ｃの接地面の高さにズレが生じ、バケット６の爪先高さと基準点との位置関係も変化してしまう。そして、その位置関係の変化が反映されないまま施工が行われると、目標施工面から逸脱した施工面が形成されてしまう。そのため、クローラ１Ｃの位置又は姿勢が変化した場合には目標設定処理が実行し直される必要があり、偏差計算部５２は、目標設定処理が実行し直された後の基準点に基づいてバケット６の現在位置と目標位置との偏差を導き出す必要がある。

音声出力制御部５３は、音声出力装置Ｄ２から出力させる音声情報の内容を制御する。本実施例では、音声出力制御部５３は、偏差計算部５２が導き出した偏差が所定値以下となった場合に音声出力装置Ｄ２からガイダンス音としての断続音を出力させる。また、音声出力制御部５３は、その偏差が小さくなるほど断続音の出力間隔（無音部分の長さ）を短くする。なお、音声出力制御部５３は、その偏差がゼロの場合、すなわち、バケット６の先端位置と目標地形の表面とが一致する場合、音声出力装置Ｄ２から連続音（出力間隔がゼロの断続音）を出力させてもよい。また、音声出力制御部５３は、その偏差の正負が反転した場合、断続音の高さ（周波数）を変化させてもよい。なお、偏差は、例えば、バケット６の先端位置が目標地形の表面より鉛直上方にある場合に正値となる。

マシンガイダンス装置５０は目標設定処理が行われたか否かを管理する。本実施例では、マシンガイダンス装置５０は自身の内部メモリに記憶される目標設定済みフラグを用いて目標設定処理が行われたか否かを管理する。目標設定済みフラグは、初期値である値「０」によって目標設定処理が未実施である状態を示し、値「１」によって目標設定処理が実施済みである状態を示す。そして、マシンガイダンス装置５０は、目標設定処理が実施された場合に目標設定済みフラグの値を「１」に設定し、コントローラ３０からリセット指令を受信した場合に目標設定済みフラグの値を「０」に設定する。なお、コントローラ３０は、走行操作が行われた場合、旋回操作が行われた場合、イグニッションスイッチがオフされた場合等に、マシンガイダンス装置５０に対してリセット指令を出力する。また、マシンガイダンス装置５０は、目標設定済みフラグが値「０」の場合、すなわち、目標設定処理が実施されていない状態ではマシンガイダンスを動作させないようにしてもよい。

表示制御部５４は、表示装置Ｄ３に表示させる各種画像情報の内容を制御する。本実施例では、表示制御部５４は、姿勢検出部５１が検出した掘削アタッチメントの姿勢と目標地形情報との関係を表示装置Ｄ３に表示させる。具体的には、表示制御部５４は、バケット６及び目標地形の断面を側方（Ｙ軸方向）から見たＣＧ画像、及び、バケット６及び目標地形の断面を後方（Ｘ軸方向）から見たＣＧ画像を表示装置Ｄ３に表示させる。

次に、コントローラ３０の詳細について説明する。本実施例では、コントローラ３０は、休止判定部３１、再開判定部３２、及び警告部３３を有する。また、コントローラ３０は、ゲートロックレバーＤ５及び圧力センサ２９の出力を受信し、マシンガイダンス装置５０、ゲートロック弁Ｄ６、及びエンジンコントローラＤ７のそれぞれに対して各種指令を出力する。

休止判定部３１は、ショベルの操作が一時的に休止されているか否かを判定する機能要素である。本実施例では、休止判定部３１は、圧力センサ２９の出力に基づいてショベルの操作が行われていない期間（以下、「無操作期間」とする。）が所定時間Ｔ１以上継続したか否かを判定する。そして、無操作期間が所定時間Ｔ１以上継続したと判定した場合、休止判定部３１は、ショベルの操作が一時的に休止されていると判定する。このとき、休止判定部３１は、マシンガイダンス装置５０に対してガイダンス音休止指令を出力する。ガイダンス音休止指令を受けたマシンガイダンス装置５０はガイダンス音の出力を制限する。具体的には、音声出力装置Ｄ２が出力している断続音を弱め或いは消失させる。ショベルの操作を一時的に休止させているにもかかわらずガイダンス音としての断続音が継続的に出力されてしまうのを防止するためである。具体的には、マシンガイダンス装置５０は、音声出力装置Ｄ２に対する音声出力指令の送信を中断する。或いは、マシンガイダンス装置５０は、音声出力装置Ｄ２に対する音声出力指令の送信を継続したまま、音声出力装置Ｄ２の音量を低減或いは消失させてもよい。

或いは、休止判定部３１は、コントローラ３０がオートアイドル指令をエンジンコントローラＤ７に対して出力する際に、ガイダンス音休止指令をマシンガイダンス装置５０に対して出力してもよい。具体的には、休止判定部３１は、無操作期間が所定時間Ｔ２以上継続したか否かを判定する。そして、無操作期間が所定時間Ｔ２以上継続したと判定した場合、休止判定部３１は、エンジンコントローラＤ７に対してオートアイドル指令を出力し、且つ、マシンガイダンス装置５０に対してガイダンス音休止指令を出力する。

或いは、休止判定部３１は、コントローラ３０がオートアイドルストップ指令をエンジンコントローラＤ７に対して出力する際に、ガイダンス音休止指令をマシンガイダンス装置５０に対して出力してもよい。具体的には、休止判定部３１は、無操作期間が所定時間Ｔ３（≧Ｔ２）以上継続したか否かを判定する。そして、無操作期間が所定時間Ｔ３以上継続したと判定した場合、休止判定部３１は、エンジンコントローラＤ７に対してオートアイドルストップ指令を出力し、且つ、マシンガイダンス装置５０に対してガイダンス音休止指令を出力する。

或いは、休止判定部３１は、ゲートロックレバーＤ５が第２状態にあると判定した場合に、ガイダンス音休止指令をマシンガイダンス装置５０に対して出力してもよい。具体的には、休止判定部３１は、ゲートロックレバーＤ５が出力する状態信号に基づき、第１状態にあるゲートロックレバーＤ５が第２状態に切り換えられたと判定した場合、ゲートロック弁Ｄ６に対して遮断指令を出力し、且つ、マシンガイダンス装置５０に対してガイダンス音休止指令を出力する。

また、コントローラ３０はガイダンス音を休止させたか否かを管理してもよい。本実施例では、コントローラ３０は自身の内部メモリに記憶される休止フラグを用いてガイダンス音を休止させたか否かを管理する。休止フラグは、初期値である値「０」によってガイダンス音を休止させていない状態を示し、値「１」によってガイダンス音を休止させた状態を示す。そして、コントローラ３０は、ガイダンス音を休止させた場合に休止フラグの値を「１」に設定し、後述のようにガイダンス音を再開させた場合に休止フラグの値を「０」に設定する。具体的には、休止判定部３１は、ショベルの操作が一時的に休止されていると判定した場合に休止フラグを値「１」とし、その後にショベルの操作が再開されたと判定した場合に休止フラグを値「０」とする。

再開判定部３２は、自動的に休止させたガイダンス音の出力を再開させるか否かを判定する機能要素である。本実施例では、再開判定部３２は、休止フラグが値「１」の場合、圧力センサ２９の出力に基づいてショベルが操作されたか否かを判定する。そして、ショベルが操作されたと判定した場合、再開判定部３２は、休止フラグを値「０」とし、且つ、マシンガイダンス装置５０に対してガイダンス音再開指令を出力する。ガイダンス音再開指令を受けたマシンガイダンス装置５０は、目標設定済みフラグが値「１」であれば、操作者に再度の目標設定処理の実施を強いることなく、バケット６の先端位置と目標地形の表面との鉛直方向における距離である偏差に応じた断続音の出力を自動的に再開させる。

或いは、再開判定部３２は、休止フラグが値「１」の場合、第２状態にあるゲートロックレバーＤ５が第１状態に切り換えられたと判定したときに、休止フラグを値「０」とし、且つ、ガイダンス音再開指令をマシンガイダンス装置５０に対して出力してもよい。具体的には、再開判定部３２は、ゲートロックレバーＤ５が出力する状態信号に基づき、第２状態にあるゲートロックレバーＤ５が第１状態に切り換えられたと判定した場合、休止フラグを値「０」とし、ゲートロック弁Ｄ６に対して連通指令を出力し、且つ、マシンガイダンス装置５０に対してガイダンス音再開指令を出力してもよい。

なお、再開判定部３２は、ガイダンス音の出力を休止させた時間が所定時間を上回った場合、マシンガイダンス装置５０に対してリセット指令を出力してもよい。操作者に改めて目標設定処理を実施させるためである。

警告部３３は、所定の事象が発生したと判定した場合に、マシンガイダンス機能による正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を通知する機能要素である。本実施例では、警告部３３は、目標設定処理が実施された後で下部走行体１の位置又は姿勢に変化が生じたと判定した場合に、マシンガイダンス機能による正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を通知する。目標設定処理においてバケット６の先端位置を基準点に合わせたときのショベルが取り得る姿勢（以下、「基準姿勢」とする。）と現在のショベルが取り得る姿勢との間にずれが生じている（ショベルをどのように操作したとしても基準姿勢と同じ姿勢を実現できない）と判断できるためである。なお、下部走行体１の位置又は姿勢の変化は、例えば、下部走行体１の走行、旋回停止時の慣性、軟弱地盤でのショベルの沈み込み等によってもたらされる。また、本実施例では、目標設定処理が実施された後で旋回操作が行われた場合であっても警告を発することはない。旋回位置を元に戻すことでショベルの姿勢を基準姿勢に戻すことができるためである。但し、警告部３３は、目標設定処理が実施された後で旋回操作が行われた場合に警告を発するようにしてもよい。

具体的には、警告部３３は、圧力センサ２９の出力に基づいて走行操作が行われたか否かを判定してもよい。そして、走行操作が行われたと判定した場合、警告部３３は、下部走行体１の位置に変化が生じたとしてマシンガイダンス装置５０に対して警告指令を出力してもよい。警告指令を受けたマシンガイダンス装置５０は、目標設定済みフラグが値「１」であれば、正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を表すテキストメッセージを表示装置Ｄ３に表示させる。この場合、マシンガイダンス装置５０は、追加的に或いは代替的に、正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を表す音声メッセージを音声出力装置Ｄ２から音声出力させてもよい。

また、警告部３３は、機体傾斜センサＳ４の出力が第１所定値に達したか否かを判定してもよい。本実施例では、第１所定値は、目標設定処理が実施されたときに設定される値である。具体的には、第１所定値は、目標設定処理が完了した時点における機体傾斜センサＳ４の検出値に予め設定された調整値を加算して得られる閾値、及び、目標設定処理が完了した時点における機体傾斜センサＳ４の検出値から予め設定された調整値を減算して得られる閾値を含む。なお、調整値は、旋回操作が行われているときと旋回操作が行われていないときとで異なるように設定される。典型的には、旋回操作が行われているときの調整値は、旋回操作が行われていないときの調整値よりも大きくなるように設定される。ショベルが傾斜面に位置する場合、上部旋回体３（機体傾斜センサＳ４）の傾斜角度は旋回中に変化するためである。したがって、第１所定値も旋回操作が行われているときと旋回操作が行われていないときとで異なるように設定される。そして、機体傾斜センサＳ４の出力が第１所定値に達したと判定した場合、警告部３３は、下部走行体１の姿勢に変化が生じたとしてマシンガイダンス装置５０に対して警告指令を出力してもよい。なお、本実施例では、警告部３３は、ＣＡＮを通じて接続されるマシンガイダンス装置５０を経由して機体傾斜センサＳ４の出力を受信するが、機体傾斜センサＳ４の出力を直接受信してもよい。

或いは、警告部３３は、ショベルに取り付けられた加速度センサ（図示せず。）の出力が第２所定値に達したか否かを判定してもよい。本実施例では、第２所定値は、内部メモリ等に予め記憶される値である。また、加速度センサは、水平方向及び垂直方向の少なくとも一方の加速度を測定可能である。そのため、第２所定値は、水平方向の加速度及び垂直方向の加速度のそれぞれに対応するように個別に記憶されていてもよい。なお、加速度センサは、機体傾斜センサＳ４であってもよく、機体傾斜センサＳ４とは別に上部旋回体３に取り付けられるセンサであってもよい。そして、加速度センサの出力が第２所定値に達したと判定した場合、警告部３３は、下部走行体１の位置又は姿勢に変化が生じたとしてマシンガイダンス装置５０に対して警告指令を出力してもよい。

或いは、警告部３３は、ショベルに取り付けられた測位装置（図示せず。）によって検出される移動距離が第３所定値に達したか否かを判定してもよい。本実施例では、第３所定値は内部メモリ等に予め記憶される値である。具体的には、警告部３３は、目標設定処理が完了した時点における測位装置の検出値と現在の測位装置の検出値とに基づき目標設定処理が完了した後の移動距離が第３所定値に達したか否かを判定してもよい。なお、移動距離は、実距離、水平距離、又は垂直距離の何れであってもよい。そのため、第３所定値は、実距離、水平距離、及び垂直距離のそれぞれに対応するように個別に記憶されていてもよい。また、測位装置は、例えばＧＮＳＳ受信機である。そして、その移動距離が第３所定値に達したと判定した場合、警告部３３は、下部走行体１の位置に変化が生じたとしてマシンガイダンス装置５０に対して警告指令を出力してもよい。

また、警告部３３は、下部走行体１の位置又は姿勢に変化が生じたと判定した場合、マシンガイダンス装置５０によるマシンガイダンスを中止させてもよい。具体的には、警告部３３は、下部走行体１の位置又は姿勢に変化が生じたと判定した場合、マシンガイダンス装置５０に対してリセット指令を出力してもよい。リセット指令を受信したマシンガイダンス装置５０は、目標設定済みフラグの値を「０」に設定し、目標設定処理が再び実施されるまではマシンガイダンスを動作させないようにしてもよい。

次に、図４を参照し、コントローラ３０がガイダンス音を休止或いは再開させる処理（以下、「ガイダンス音制御処理」とする。）について説明する。なお、図４はガイダンス音制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。コントローラ３０は、所定周期で繰り返しこのガイダンス音制御処理を実行する。また、目標設定処理は既に完了している。すなわち、バケット６の先端（爪先）位置が基準点に合わせられた後であり、基準姿勢にあるショベルのバケット６の爪先の現在位置と目標位置との偏差が導出可能となっている。

最初に、コントローラ３０は、自身の内部メモリに記憶された休止フラグを参照し、休止フラグの値が「０」であるか否かを判定する（ステップＳＴ１）。すなわち、コントローラ３０は、ガイダンス音を休止させていないか否かを判定する。

休止フラグの値が「０」であると判定した場合、すなわち、ガイダンス音を休止させていないと判定した場合（ステップＳＴ１のＹＥＳ）、コントローラ３０の休止判定部３１は、ショベルの操作が一時的に休止されているか否かを判定する（ステップＳＴ２）。本実施例では、休止判定部３１は、圧力センサ２９の出力に基づいて無操作期間が所定時間Ｔ１以上継続したか否かを判定する。

ショベルの操作が一時的に休止されていると判定した場合（ステップＳＴ２のＹＥＳ）、休止判定部３１は、マシンガイダンス装置５０に対してガイダンス音休止指令を出力し、且つ、休止フラグの値を「１」に設定する（ステップＳＴ３）。ガイダンス音休止指令を受けたマシンガイダンス装置５０はガイダンス音の出力を制限する。具体的には、音声出力装置Ｄ２が出力している断続音を弱め或いは消失させる。

一方、ショベルの操作が休止されていないと判定した場合（ステップＳＴ２のＮＯ）、休止判定部３１は、マシンガイダンス装置５０に対してガイダンス音休止指令を出力することなく、また、休止フラグの値を「１」に設定することなく、今回のガイダンス音制御処理を終了させる。

また、ステップＳＴ１において休止フラグの値が「０」でないと判定した場合、すなわち、ガイダンス音を既に休止させていると判定した場合（ステップＳＴ１のＮＯ）、コントローラ３０の再開判定部３２は、ショベルの操作が再開されたか否かを判定する（ステップＳＴ４）。

ショベルの操作が再開されたと判定した場合（ステップＳＴ４のＹＥＳ）、再開判定部３２は、マシンガイダンス装置５０に対してガイダンス音再開指令を出力し、且つ、休止フラグの値を「０」にリセットする（ステップＳＴ５）。ガイダンス音再開指令を受けたマシンガイダンス装置５０はガイダンス音の出力を再開させる。この場合、マシンガイダンス装置５０は、目標設定済みフラグが値「１」であれば、操作者に再度の目標設定処理の実施を強いることなく、バケット６の先端位置と目標地形の表面との鉛直方向における距離である偏差に応じた断続音の出力を再開させる。

以上の構成により、コントローラ３０は、操作者がショベルの操作を一時的に休止させる場合にガイダンス音の出力を自動的に休止させることでガイダンス音が鳴り続けてしまうのを防止できる。例えば、コントローラ３０は、操作者が携帯電話を利用するためにショベルの操作を一時的に休止させた場合にガイダンス音が通話の邪魔になるのを防止できる。また、手作業によるガイダンス音の停止処理を操作者に強いることもない。そのため、操作者に煩わしさを感じさせてしまうのを防止できる。

また、コントローラ３０は、休止させたガイダンス音の出力を必要に応じて自動的に再開させることができる。そのため、手作業によるガイダンス音の再開処理を操作者に強いることもない。

また、コントローラ３０は、マシンガイダンスを停止させることなく、ガイダンス音の出力のみを一時的に休止させることができる。そのため、休止させたガイダンス音の出力を再開させたときに操作者に再度の目標設定処理を強いることもない。

次に、図５を参照し、コントローラ３０が必要に応じて正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を操作者に通知する処理（以下、「警告処理」とする。）について説明する。なお、図５は警告処理の流れの一例を示すフローチャートである。コントローラ３０は、所定周期で繰り返しこの警告処理を実行する。また、目標設定処理は既に完了している。すなわち、バケット６の先端（爪先）位置が基準点に合わせられた後であり、基準姿勢にあるショベルのバケット６の爪先の現在位置と目標位置との偏差が導出可能となっている。

最初に、コントローラ３０の警告部３３は、下部走行体１の位置又は姿勢に変化が生じたか否かを判定する（ステップＳＴ１１）。例えば、警告部３３は、圧力センサ２９の出力に基づいて走行操作が行われたか否かを判定することで下部走行体１の位置又は姿勢に変化が生じたか否かを判定する。

そして、下部走行体１の位置又は姿勢に変化が生じたと判定した場合（ステップＳＴ１１のＹＥＳ）、警告部３３は、正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を操作者に通知する（ステップＳＴ１２）。例えば、警告部３３は、走行操作が行われたと判定した場合、下部走行体１の位置に変化が生じたとしてマシンガイダンス装置５０に対して警告指令を出力する。警告指令を受けたマシンガイダンス装置５０は、目標設定処理が既に実施されている場合には、正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を表すテキストメッセージを表示装置Ｄ３に表示させる。この場合、マシンガイダンス装置５０は、テキストメッセージの表示に加え或いはその代わりに、正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を表す音声メッセージを音声出力装置Ｄ２から音声出力させてもよい。

この構成により、コントローラ３０は、下部走行体１の位置又は姿勢に変化が生じたと判定した場合、正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を操作者に通知できる。そして、操作者は、目標設定処理をやり直す等、適切な処置を取ることができる。そのため、誤ったガイダンスに基づく誤った施工が実施されてしまうのを防止できる。

次に、図６を参照し、コントローラ３０及びマシンガイダンス装置５０の別の構成例について説明する。なお、図６は、コントローラ３０及びマシンガイダンス装置５０の別の構成例を示す機能ブロック図である。

図６の構成は、音声出力装置Ｄ２がマシンガイダンス装置５０ではなくコントローラ３０に接続される点で図３の構成と相違するがその他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。

図６の構成では、マシンガイダンス装置５０は、ＣＡＮを通じて接続されるコントローラ３０を経由して音声出力装置Ｄ２に対して音声出力指令を出力する。そのため、コントローラ３０の休止判定部３１は、ショベルの操作が一時的に休止されていると判定した場合、マシンガイダンス装置５０に対してガイダンス音休止指令を出力することなく、ガイダンス音の出力を制限できる。

具体的には、休止判定部３１は、マシンガイダンス装置５０から音声出力装置Ｄ２に送信される音声信号を遮断することで、或いは、音声出力装置Ｄ２の音量を低減させる等、音声出力装置Ｄ２を直接制御することで、ガイダンス音の出力を制限できる。

同様に、コントローラ３０の再開判定部３２は、ショベルの操作が再開されたと判定した場合、マシンガイダンス装置５０に対してガイダンス音再開指令を出力することなく、ガイダンス音の出力を再開させることができる。

具体的には、再開判定部３２は、マシンガイダンス装置５０から音声出力装置Ｄ２に送信される音声信号の遮断を解除することで、或いは、音声出力装置Ｄ２の音量を元に戻す（増大させる）等、音声出力装置Ｄ２を直接制御することで、ガイダンス音の出力を再開させることができる。

なお、図６の構成では、表示装置Ｄ３はマシンガイダンス装置５０に接続されたままとなっているが、音声出力装置Ｄ２及び表示装置Ｄ３の双方がマシンガイダンス装置５０ではなくコントローラ３０に接続されてもよい。

以上の構成により、図６の構成におけるコントローラ３０は、図３の構成におけるコントローラ３０と同様の効果を実現できる。

次に、図７を参照し、コントローラ３０及びマシンガイダンス装置５０のさらに別の構成例について説明する。なお、図７は、コントローラ３０及びマシンガイダンス装置５０のさらに別の構成例を示す機能ブロック図である。

図７の構成は、マシンガイダンス装置５０が休止判定部３１、再開判定部３２、及び警告部３３を有する点で図３の構成と相違するがその他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。

図７の構成では、マシンガイダンス装置５０は、ＣＡＮを通じて接続されるコントローラ３０を経由してゲートロックレバーＤ５及び圧力センサ２９の出力を受信する。そのため、マシンガイダンス装置５０における休止判定部３１は、ＣＡＮを通じて受信したゲートロックレバーＤ５及び圧力センサ２９の出力に基づきショベルの操作が一時的に休止されていると判定した場合、ガイダンス音休止指令を生成することなく、即座にガイダンス音の出力を制限できる。また、マシンガイダンス装置５０における再開判定部３２は、ＣＡＮを通じて受信したゲートロックレバーＤ５及び圧力センサ２９の出力に基づきショベルの操作が再開されたと判定した場合、ガイダンス音再開指令を生成することなく、即座にガイダンス音の出力を再開させることができる。なお、図７の構成は、コントローラ３０における休止判定部３１が有していたゲートロック弁Ｄ６及びエンジンコントローラＤ７のそれぞれに各種指令を送信する機能についてはそのままコントローラ３０に残すようにする。

以上の構成により、図７の構成におけるマシンガイダンス装置５０は、図３の構成におけるコントローラ３０と同様の効果を実現できる。

次に、図８を参照し、コントローラ３０のさらに別の構成例について説明する。なお、図８は、コントローラ３０のさらに別の構成例を示す機能ブロック図である。

図８の構成は、マシンガイダンス装置５０がコントローラ３０に統合された点で図３の構成と相違するが各構成要素の機能は同じである。

なお、図８の構成では、マシンガイダンス装置５０における姿勢検出部５１、偏差計算部５２、音声出力制御部５３、及び表示制御部５４の４つ全ての機能要素がコントローラ３０に統合されているが、４つの機能要素のうちの一部のみがコントローラ３０に統合されてもよい。この場合、４つの機能要素のうちの統合されていない残りの部分を有するマシンガイダンス装置がコントローラ３０に接続される。

以上の構成により、図８の構成におけるコントローラ３０は、図３の構成におけるコントローラ３０と同様の効果を実現できる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例では、コントローラ３０は、ショベルの操作が一時的に休止されていると判定した場合にガイダンス音を弱め或いは消失させる。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、コントローラ３０は、走行操作中であると判定した場合、或いは、旋回操作中であると判定した場合等、ショベルの状態が予め設定された状態であると判定した場合にもガイダンス音を弱め或いは消失させるようにしてもよい。

また、上述の実施例では、コントローラ３０は、ガイダンス音の出力のみを必要に応じて休止させ、表示装置Ｄ３へのガイダンス表示を継続させる。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、コントローラ３０は、ガイダンス音の出力を休止させることに加え、表示装置Ｄ３におけるガイダンス表示を休止させてもよい。

また、上述の実施例では、音声出力制御部５３は、バケット６の先端位置と目標地形の表面との鉛直方向における距離として導き出した偏差が小さくなるほど断続音の出力間隔（無音部分の長さ）を短くする。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。音声出力制御部５３は、ガイダンス音を聞いた操作者がその偏差の大きさを認識できるのであれば、任意の態様でガイダンス音を出力させてもよい。例えば、音声出力制御部５３は、その偏差が小さくなるほどガイダンス音の高さ（周波数）を高くしてもよい。

また、本願は、２０１４年９月１８日に出願した日本国特許出願２０１４−１９０３４４号に基づく優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。

１・・・下部走行体 １Ａ、１Ｂ・・・走行用油圧モータ ２・・・旋回機構 ３・・・上部旋回体 ４・・・ブーム ５・・・アーム ６・・・バケット ７・・・ブームシリンダ ８・・・アームシリンダ ９・・・バケットシリンダ １０・・・キャビン １１・・・エンジン １４・・・メインポンプ １５・・・パイロットポンプ １６・・・高圧油圧ライン １７・・・コントロールバルブ ２１・・・旋回用油圧モータ ２５・・・パイロットライン ２６・・・操作装置 ２６Ａ、２６Ｂ・・・レバー ２６Ｃ・・・ペダル ２７、２８・・・油圧ライン ２９・・・圧力センサ ３０・・・コントローラ ３１・・・休止判定部 ３２・・・再開判定部 ３３・・・警告部 ５０・・・マシンガイダンス装置 ５１・・・姿勢検出部 ５２・・・偏差計算部 ５３・・・音声出力制御部 ５４・・・表示制御部 Ｓ１・・・ブーム角度センサ Ｓ２・・・アーム角度センサ Ｓ３・・・バケット角度センサ Ｓ４・・・機体傾斜センサ Ｄ１・・・入力装置 Ｄ２・・・音声出力装置 Ｄ３・・・表示装置 Ｄ４・・・記憶装置 Ｄ５・・・ゲートロックレバー Ｄ６・・・ゲートロック弁 Ｄ７・・・エンジンコントローラ

Claims (4)

1. 下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントとを備え、基準点に関するエンドアタッチメントの現在位置と目標位置との偏差の大きさを視覚的に或いは聴覚的に知らせるマシンガイダンス機能が搭載されるショベルであって、
   所定の事象が発生したと判定した場合に前記マシンガイダンス機能による正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を通知する制御装置を備え、
   前記制御装置は、前記基準点に関して当該ショベルの下部走行体の位置又は当該ショベルの下部走行体の姿勢に変化が生じたと判定した場合に、前記所定の事象が発生したと判定し、前記マシンガイダンス機能による正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を通知する、
   ショベル。
2. 前記制御装置は、走行操作が行われたと判定した場合、当該ショベルに取り付けられた傾斜センサの検出値が第１所定値に達したと判定した場合、当該ショベルに取り付けられた加速度センサの検出値が第２所定値に達したと判定した場合、又は、当該ショベルに取り付けられた測位装置によって検出される移動距離が第３所定値に達したと判定した場合に、前記所定の事象が発生したと判定し、前記マシンガイダンス機能による正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を通知する、
   請求項１に記載のショベル。
3. 前記第１所定値は、旋回操作が行われているときと旋回操作が行われていないときとで異なる、
   請求項２に記載のショベル。
4. 前記加速度センサの検出値は、水平方向又は垂直方向の加速度である、
   請求項２記載のショベル。

Images