JP6615473B2 - Excavator - Google Patents
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Description
本発明は、マシンガイダンス機能を有するショベルに関する。 The present invention relates to an excavator having a machine guidance function.
建設機械としてのショベルの操作者には、アタッチメントによる掘削などの作業を効率的且つ正確に行うために、熟練した操作技術が要求される。そこで、ショベルの操作経験が少ない操作者でも作業を効率的且つ正確に行うことができるように、ショベルの操作をガイドする機能(マシンガイダンスと称する)が設けられたショベルがある(例えば、特許文献1参照)。 An operator of a shovel as a construction machine is required to have a skilled operation technique in order to efficiently and accurately perform an operation such as excavation by an attachment. Therefore, there is an excavator provided with a function (referred to as machine guidance) for guiding the operation of the excavator so that even an operator who has little experience with the excavator can perform the work efficiently and accurately (for example, Patent Literature 1).
マシンガイダンス機能を有するショベルでは、バケットの現在位置と作業目標面を示す目標線とが表示装置に表示されることがある。また、掘削動作中のバケットの爪先の軌跡が表示されることもある。バケットの爪先の軌跡は、これまで掘削してきた現在の地表面から掘削目標面までの深さがどの程度の深さであるのかを示す情報として表示される。したがって、バケットによる一回の掘削動作が終わってから、より深い位置までの掘削動作に移ると、表示されていた前回の掘削動作での軌跡は削除され、今回の掘削動作による軌跡がまた新たに表示される。 In an excavator having a machine guidance function, a current position of a bucket and a target line indicating a work target surface may be displayed on a display device. In addition, the trajectory of the toe of the bucket during the excavation operation may be displayed. The trajectory of the toe of the bucket is displayed as information indicating the depth from the current ground surface that has been excavated to the target excavation surface. Therefore, when one excavation operation by the bucket is finished and the excavation operation to a deeper position is started, the trajectory of the previous excavation operation displayed is deleted, and the trajectory by this excavation operation is newly renewed. Is displayed.
このように、前回の掘削動作での軌跡が削除されてしまうと、これまでにどのようなバケットの掘削動作で作業をしてきたかを後から確認することができない。また、現在掘削すべき地表面(前回のバケットの爪先の軌跡に相当)がどこであるかを表示画面で確認することができず、現在のバケットの爪先が、現在の地表面に対してどのくらい深く入り込んでいるのかを表示画面上で確認することができない。 Thus, if the trajectory in the last excavation operation is deleted, it is impossible to confirm later what kind of bucket excavation operation has been performed so far. In addition, it is impossible to confirm on the display screen where the current ground surface to be excavated (corresponding to the trajectory of the previous bucket tip), and how deep the current bucket tip is relative to the current ground surface. I can't check on the display screen whether it's getting in.
そこで、一実施形態は、表示装置において、バケットの爪先の軌跡の履歴を確認できる表示を行うショベルを提供することを目的とする。 In view of this, an object of one embodiment is to provide an excavator that performs a display in which a history of a trail of a tip of a bucket can be confirmed on a display device.
上述の目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、アタッチメントと、該アタッチメントに含まれる、作業を行うエンドアタッチメントと、該アタッチメントに設けられる姿勢センサと、該エンドアタッチメントの操作を、該エンドアタッチメントの作業部位の高さと前記掘削目標を比較し、比較結果に基づいてガイダンスするガイダンス装置と、前記エンドアタッチメントによる作業に関する情報が表示される表示装置とを有するショベルであって、前記ガイダンス装置は、過去の所定の回数の動作における前記エンドアタッチメントの作業部位の軌跡線の表示と前記姿勢センサに基づいて求められる算出された時点のみの前記エンドアタッチメントの位置を示す画像とを表示画面に同時に表示する、ショベルが提供される。
In order to achieve the above-described object, according to one embodiment of the present invention, an attachment, an end attachment included in the attachment for performing work, a posture sensor provided in the attachment , and an operation of the end attachment are performed. The excavator having a guidance device that compares the excavation target with the height of the work site of the end attachment and performs guidance based on the comparison result, and a display device that displays information regarding work by the end attachment, The guidance device displays a trajectory line of the work site of the end attachment in the past predetermined number of operations and an image showing the position of the end attachment only at a calculated time point calculated based on the posture sensor. An excavator is provided for simultaneous display .
開示した実施形態によれば、ショベルの操作者は、表示装置を見ることで、掘削作業中の過去の掘削動作におけるバケットの爪先の軌跡を確認することができる。このため、操作者は、現在の地表面あるいは数回前の掘削動作において形成された地表面からどのくらいの深さまでバケットで掘削したかを、表示装置の表示画面上で確認することができる。 According to the disclosed embodiment, the operator of the excavator can check the trajectory of the bucket toe in the past excavation operation during excavation work by looking at the display device. For this reason, the operator can confirm on the display screen of the display device how deep the excavation is with the bucket from the current ground surface or the ground surface formed in the excavation operation several times before.
図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は一実施形態によるショベルの側面図である。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。エンドアタッチメントとして、法面用バケット、浚渫用バケット等が用いられてもよい。
FIG. 1 is a side view of an excavator according to an embodiment. An
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として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。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。掘削アタッチメントには、バケットチルト機構が設けられてもよい。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を「姿勢センサ」と称することもある。
The boom 4, the arm 5, and the bucket 6 constitute a drilling attachment as an example of the attachment, and are hydraulically driven by the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the
ブーム角度センサS1は、ブーム4の回動角度を検出する。本実施形態では、ブーム角度センサS1は、水平面に対する傾斜を検出して、上部旋回体3に対するブーム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。本実施形態では、アーム角度センサS2は、水平面に対する傾斜を検出して、ブーム4に対するアーム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。本実施形態では、バケット角度センサS3は、水平面に対する傾斜を検出して、アーム5に対するバケット6の回動角度を検出する加速度センサである。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。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。
The boom angle sensor S1 detects the rotation angle of the boom 4. In the present embodiment, the boom angle sensor S1 is an acceleration sensor that detects a tilt angle with respect to the horizontal plane and detects a rotation angle of the boom 4 with respect to the
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。キャビン10の頂部には、GPS装置(GNSS受信機)G1が設けられる。GPS装置G1は、ショベルの位置をGPS機能により検出し、位置データをコントローラ30内のマシンガイダンス装置50に供給する。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、及びコントローラ30が設置される。
The
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機能する。本実施形態では、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。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。
The
コントローラ30は、ショベルの操作をガイドするマシンガイダンス装置50としても機能する。本実施形態では、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報知する。これにより、マシンガイダンス装置50は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。
The
本実施形態では、マシンガイダンス装置50はコントローラ30に組み込まれているが、マシンガイダンス装置50をコントローラ30とは別個に設けることとしてもよい。この場合、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。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。
In the present embodiment, the
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を含むコントローラ30に各種情報を入力するための装置である。本実施形態では、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。入力装置D1としてタッチパネル等を用いてもよい。
The input device D1 is a device for an operator of the shovel to input various information to the
音声出力装置D2は、コントローラ30に含まれる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。本実施形態では、音声出力装置D2として、マシンガイダンス装置50に接続される車載スピーカが利用される。なお、音声出力装置D2として、ブザー等の警報器が利用されてもよい。
The audio output device D2 outputs various audio information in response to an audio output command from the
表示装置D3は、コントローラ30に含まれる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。本実施形態では、表示装置D3として、マシンガイダンス装置50に接続される車載液晶ディスプレイが利用される。
The display device D3 outputs various image information in response to a command from the
記憶装置D4は、各種情報を記憶するための装置である。本実施形態では、記憶装置D4として、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体が用いられる。記憶装置D4は、マシンガイダンス装置50を含むコントローラ30等が出力する各種情報を記憶する。
The storage device D4 is a device for storing various information. In the present embodiment, a nonvolatile storage medium such as a semiconductor memory is used as the storage device D4. The storage device D4 stores various information output by the
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。本実施形態では、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。キャビン10から操作者が退出できないようにゲートロックレバーD5が引き上げられた場合に、各種操作装置は操作可能となる。一方、キャビン10から操作者が退出できるようにゲートロックレバーD5が押し下げられた場合には、各種操作装置は操作不能となる。 The gate lock lever D5 is a mechanism that prevents the shovel from being operated accidentally. In the present embodiment, the gate lock lever D5 is disposed between the door of the cabin 10 and the driver's seat. When the gate lock lever D5 is pulled up so that the operator cannot leave the cabin 10, the various operation devices can be operated. On the other hand, when the gate lock lever D5 is pushed down so that the operator can leave the cabin 10, the various operation devices become inoperable.
図2はショベルのコントローラ30と画像表示装置40との接続を示すブロック図である。画像表示装置40は、上述の表示装置D3に相当し、マシンガイダンス装置50から供給される情報を表示画面上に表示する。本実施形態では、画像表示装置40は、Controller Area Network (CAN)、Local Interconnect Network(LIN)等の通信ネットワークを介してマシンガイダンス装置50を含むコントローラ30に接続される。なお、画像表示装置40は、専用線を介してコントローラ30に接続されてもよい。
FIG. 2 is a block diagram showing the connection between the
画像表示装置40は、画像表示部41上に表示する画像を生成する変換処理部40aを含む。本実施形態では、変換処理部40aは、撮像装置80の出力に基づいて画像表示部41上に表示するカメラ画像を生成する。そのため、撮像装置80は、例えば専用線を介して画像表示装置40に接続される。
The
変換処理部40aは、画像表示装置40に対して入力されるデータのうち画像表示部41上に表示させるデータを画像信号に変換する。画像表示装置40に対して入力されるデータは、撮像装置80からの画像データを含む。撮像装置80は、例えば、左側方監視カメラ、後方監視カメラ、及び右側方監視カメラを含んでいてもよい。その場合、左側方監視カメラ、後方監視カメラ、及び右側方監視カメラのそれぞれが出力する画像データが画像表示装置40に入力される。
The
変換処理部40aは、コントローラ30の出力に基づいて画像表示部41上に表示する画像を生成する。本実施形態では、変換処理部40aは、コントローラ30に対して入力されるデータのうち画像表示部41上に表示させるデータを画像信号に変換する。コントローラ30に対して入力されるデータは、例えば、エンジン冷却水の温度を示すデータ、作動油の温度を示すデータ、尿素水の残量を示すデータ、燃料の残量を示すデータ等を含む。変換処理部40aは、変換した画像信号を画像表示部41に対して出力し、対応する画像を画像表示部41上に表示させる。
The
なお、変換処理部40aは、画像表示装置40が有する機能としてではなく、コントローラ30が有する機能として実現されてもよい。この場合、撮像装置80は、画像表示装置40ではなく、コントローラ30に接続される。
Note that the
画像表示装置40は、入力部42としてのスイッチパネル42を含む。スイッチパネル42は、各種ハードウェアスイッチを含むパネルである。本実施形態では、スイッチパネル42は、ハードウェアボタンとしてのライトスイッチ42a、ワイパースイッチ42b、及びウインドウォッシャスイッチ42cを含む。ライトスイッチ42aは、キャビン10の外部に取り付けられるライトの点灯・消灯を切り換えるためのスイッチである。ワイパースイッチ42bは、ワイパーの作動・停止を切り換えるためのスイッチである。また、ウインドウォッシャスイッチ42cは、ウインドウォッシャ液を噴射するためのスイッチである。
The
画像表示装置40は、蓄電池70から電力の供給を受けて動作する。なお、蓄電池70はエンジン11のオルタネータ11a(発電機)で発電した電力で充電される。蓄電池70の電力は、コントローラ30及び画像表示装置40以外のショベルの電装品72等にも供給される。また、エンジン11のスタータ11bは、蓄電池70からの電力で駆動され、エンジン11を始動する。
The
エンジン11は、エンジン制御装置(ECU)74により制御される。ECU74からは、エンジン11の状態を示す各種データ(例えば、水温センサ11cで検出される冷却水温(物理量)を示すデータ)がコントローラ30に常時送信される。したがって、コントローラ30は内部の一時記憶部(メモリ)30aにこのデータを蓄積しておき、必要なときに画像表示装置40に送信することができる。
The engine 11 is controlled by an engine control unit (ECU) 74. Various data indicating the state of the engine 11 (for example, data indicating the cooling water temperature (physical quantity) detected by the water temperature sensor 11c) is constantly transmitted from the
コントローラ30には以下のように各種のデータが供給され、コントローラ30の一時記憶部30aに格納される。
Various types of data are supplied to the
まず、可変容量式油圧ポンプであるメインポンプ14のレギュレータ14aから斜板角度を示すデータがコントローラ30に供給される。また、メインポンプ14の吐出圧力を示すデータが、吐出圧力センサ14bからコントローラ30に送られる。これらのデータ(物理量を表すデータ)は一時記憶部30aに格納される。また、メインポンプ14が吸入する作動油が貯蔵されたタンクとメインポンプ14との間の管路には、油温センサ14cが設けられており、その管路を流れる作動油の温度を表すデータが、油温センサ14cからコントローラ30に供給される。
First, data indicating the swash plate angle is supplied to the
操作レバー26A〜26Cを操作した際にコントロールバルブ17に送られるパイロット圧が、油圧センサ15a,15bで検出され、検出したパイロット圧を示すデータがコントローラ30に供給される。操作レバー26A〜26Cには、スイッチボタン27が設けられる。操作者は、操作レバー26A〜26Cを操作しながらスイッチボタン27を操作することで、コントローラ30に指令信号を送ることができる。コントローラ30は、スイッチボタン27の操作により供給される指令信号に基づき、マシンガイダンス機能や他のショベルの機能を制御する。
The pilot pressure sent to the
また、本実施形態では、ショベルは、キャビン10内にエンジン回転数調整ダイヤル75を備える。エンジン回転数調整ダイヤル75は、エンジンの回転数を調整するためのダイヤルであり、本実施例ではエンジン回転数を4段階で切り換えできるようにする。また、エンジン回転数調整ダイヤル75からは、エンジン回転数の設定状態を示すデータがコントローラ30に常時送信される。また、エンジン回転数調整ダイヤル75は、SPモード、Hモード、Aモード、及びアイドリングモードの4段階でエンジン回転数を切り換えできるようにする。なお、図5は、エンジン回転数調整ダイヤル75でHモードが選択された状態を示す。
In the present embodiment, the excavator includes an engine
SPモードは、作業量を優先したい場合に選択される回転数モードであり、最も高いエンジン回転数を利用する。Hモードは、作業量と燃費を両立させたい場合に選択される回転数モードであり、二番目に高いエンジン回転数を利用する。Aモードは、燃費を優先させながら低騒音でショベルを稼働させたい場合に選択される回転数モードであり、三番目に高いエンジン回転数を利用する。アイドリングモードは、エンジンをアイドリング状態にしたい場合に選択される回転数モードであり、最も低いエンジン回転数を利用する。そして、エンジン11は、エンジン回転数調整ダイヤル75で設定された回転数モードのエンジン回転数で一定に回転数制御される。
The SP mode is a rotation speed mode that is selected when priority is given to the amount of work, and uses the highest engine speed. The H mode is a rotation speed mode that is selected when both the work amount and the fuel consumption are desired, and uses the second highest engine speed. The A mode is a rotation speed mode that is selected when it is desired to operate the shovel with low noise while giving priority to fuel consumption, and uses the third highest engine speed. The idling mode is a rotation speed mode that is selected when the engine is desired to be in an idling state, and uses the lowest engine speed. The engine 11 is controlled at a constant speed with the engine speed in the speed mode set with the engine
次に、図3を参照しながら、コントローラ30及びマシンガイダンス装置50に設けられた各種機能要素について説明する。図3は、コントローラ30及びマシンガイダンス装置50の構成を示す機能ブロック図である。
Next, various functional elements provided in the
本実施形態では、コントローラ30は、ショベル全体の動作の制御に加えて、マシンガイダンス装置50によるガイダンスを行なうか否かを制御する。具体的には、コントローラ30は、ゲートロックレバーD5の状態と圧力センサ15a,15bからの検出信号等に基づいて、ショベルが休止中か否かを判定する。そして、コントローラ30は、ショベルが休止中であると判定したときは、マシンガイダンス装置50によるガイダンスを中止するように、マシンガイダンス装置50にガイダンス中止指令を送る。
In the present embodiment, the
また、コントローラ30は、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、ガイダンス中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。なお、エンジンコントローラD7は、図2におけるECU74に相当する。あるいは、コントローラ30は、ゲートロックレバーD5が押し下げられた状態にあると判定した場合に、ガイダンス中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。
Further, the
次に、マシンガイダンス装置50について説明する。本実施形態では、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、GPS装置G1、入力装置D1、及びコントローラ30に供給される各種信号及びやデータを受信する。マシンガイダンス装置50は、受信した信号及びデータに基づいてアタッチメント(例えば、バケット6)の実際の動作位置を算出する。そして、マシンガイダンス装置50は、アタッチメントの実際の動作位置が目標動作位置とは異なる場合に、音声出力装置D2及び表示装置D3に通報指令を送信し、通報を発令させる。マシンガイダンス装置50がコントローラ30と別個に設けられた場合は、マシンガイダンス装置50とコントローラ30とは、CAN(Controller Area Network)を通じて互いに通信可能に接続される。
Next, the
マシンガイダンス装置50は、様々な機能を行なう機能部を含む。本実施形態では、マシンガイダンス装置50は、アタッチメントの動作をガイダンスするための機能部として、高さ算出部503、比較部504、表示制御部505、及びガイダンスデータ出力部506を含む。
The
高さ算出部503は、センサS1〜S3の検出信号から算出されたブーム4、アーム5、バケット6の角度から、バケット6の先端(爪先)の高さを算出する。
The
比較部504は、高さ算出部503が算出したバケット6の先端(爪先)の高さと、ガイダンスデータ出力部506から出力されるガイダンスデータで示されるバケット6の先端(爪先)の目標高さとを比較する。
The
表示制御部505は、比較部504での比較結果に基づいて、表示が必要と判断した場合には表示制御指令を、表示装置D3に送信する。表示装置D3は、表示制御指令を受けると所定の表示(目標線とバケットの位置を示す画像等)を表示装置の画面に表示してショベルの操作者に通報する。
The
ガイダンスデータ出力部506は、上述のように、マシンガイダンス装置50の記憶装置に予め格納されていたガイダンスデータから、バケット6の目標高さのデータを抽出して、比較部504に対して出力する。
As described above, the guidance
次に、本実施形態において、マシンガイダンス装置50の表示制御部505が行なう表示制御について説明する。
Next, display control performed by the
以下に説明する表示制御は、ショベルのバケット6により、図4に示すような法面(傾斜面)を掘削する作業を行なっている最中に、画像表示装置40でガイダンス表示を行なう場合の表示制御である。本実施形態による表示制御は、法面の掘削作業に限られず、水平掘削作業や他の作業にも適用することができる。
The display control described below is performed when guidance is displayed on the
図5は、ショベルのキャビン10内から前方を見たときの図である。キャビン10の前面の窓からは、バケット6を見ることができる。図5の中央の下部には、運転席10aの座面が示されており、その両脇に操作レバー26A,26Bが示されている。操作者は運転席に座って、左手で操作レバー26Aを握り、右手で操作レバー26Bを握りながらバケット6を所望の位置に移動させて掘削作業を行なう。通常、掘削目標面は地中に存在する。また、操作者は運転席10aに座った位置からでは掘削面の奥行きを確認しづらい。そのため、バケット6の位置と地表面のみを見るだけでは、一回の操作によってどの程度掘削目標面に近づいているかを操作者が把握することは困難である。
FIG. 5 is a view of the front when viewed from the cabin 10 of the shovel. The bucket 6 can be seen from the front window of the cabin 10. A seat surface of the driver's
そこで、画像表示装置40の画像表示部41(以下、表示画面41とも称する)は、前面の窓枠の右下部分に配置されている。ショベルの操作者が窓の外のバケット6での作業を見ている状態では、操作者の視界の片隅に画像表示部41がある。ショベルの操作者は、バケット6を操作して掘削作業を行ないながら、表示画面41を見て掘削目標面に対するバケット6の爪先の位置を確認する。
Therefore, the image display unit 41 (hereinafter also referred to as a display screen 41) of the
なお、図4に示す作業では、バケット6の先端で掘削を行なうため、バケット6の先端(爪先)はエンドアタッチメントの作業部位に相当する。例えば、バケット6の背面で土砂をならすような作業をするときは、バケット6の背面がエンドアタッチメントの作業部位に相当する。また、バケット6以外のエンドアタッチメントとして、ブレーカを用いた場合には、ブレーカの先端がエンドアタッチメントの作業部位に相当する。 In the work shown in FIG. 4, since excavation is performed at the tip of the bucket 6, the tip (toe) of the bucket 6 corresponds to the work part of the end attachment. For example, when working to level the earth and sand on the back surface of the bucket 6, the back surface of the bucket 6 corresponds to the work site of the end attachment. When a breaker is used as an end attachment other than the bucket 6, the tip of the breaker corresponds to the work site of the end attachment.
ここで、現在の掘削動作におけるバケット6の爪先の軌跡線が表示画面41に表示された後、次の掘削動作が始まると前回の掘削動作における軌跡線が削除される場合について検討する。現在掘削しようとしている地表面は、前回の掘削動作で掘削して現れた地表面に相当し、この地表面は表示画面41上においてバケット6の爪先の軌跡線で示される。
Here, a case will be considered in which, after the trajectory line of the tip of the bucket 6 in the current excavation operation is displayed on the
このように、表示画面41上に表示される、前回の掘削動作におけるバケット6の爪先の軌跡線は、現在の地表面を表す唯一の線であり、過去の軌跡線を残さずに消去してしまうと、操作者は表示画面41上において現在の地表面がどこであるかを知ることができない。そのため、現在の実際のバケット6の爪先が、どの程度地面を掘削しているのかを、表示画面41上で確認することができない。また、いままでの複数回の掘削動作で、どのように地面を掘削して土砂を取り除いてきたかについても確認することができない。
Thus, the locus line of the tip of the bucket 6 in the previous excavation operation displayed on the
そこで、本実施形態では、表示画面41での表示において、前回の掘削動作を含む過去の複数回の掘削動作におけるバケット6の爪先の軌跡線を残して表示することで、現在の実際のバケット6の爪先が、どの程度地面を掘削しているのかを、表示画面41上で確認することができるようにする。また、過去の複数回の掘削動作におけるバケット6の爪先の軌跡線を残して表示することで、いままでの複数回の掘削動作でどのように地面を掘削して土砂を取り除いてきたかについて確認できるようにする。
Therefore, in the present embodiment, in the display on the
図6は、過去の所定回数の掘削動作におけるバケット6の爪先の軌跡線を残して表示した表示画面41を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a
図6には、これからバケット6による掘削動作(ここでは4回目の掘削動作となる)を行なうときに表示される表示画面41の図が示されている。図6において、掘削目標面が目標線TLで示されている。これに加えて、図6には、最初の掘削動作(すなわち、3回前の掘削動作)におけるバケット6の爪先の軌跡線RL1と、2回目の掘削動作(すなわち、2回前の掘削動作)におけるバケット6の爪先の軌跡線RL2と、3回目の掘削動作(すなわち、前回の掘削動作)におけるバケット6の爪先の軌跡線RL3とが示されている。
FIG. 6 shows a diagram of a
図6に示すような表示を見ることで、操作者は、最初の掘削動作で地表面が掘削されて軌跡線RL1に沿った地表面となり、次の掘削操作により軌跡線RL2に沿った地表面となり、前回の掘削動作により軌跡線RL3に沿った地表面となったことを、容易に確認することができる。このように、掘削動作の履歴を確認することで、次回からの掘削動作を判断するうえで有用な情報を得ることができる。また、前回の掘削動作により得られた軌跡線RL3を見ることで、現在の地表面を確認することができ、今回の掘削動作でバケット6の爪先をどの程度地表面に入れたらよいかの判断に役立てることができる。また、一回の操作による掘削量、掘削目標面までの距離等を視覚的に把握できるので、次にどのくらいの深さまでバケット6で掘削すべきかを把握することができる。 By viewing the display as shown in FIG. 6, the operator can excavate the ground surface in the first excavation operation to become the ground surface along the trajectory line RL1, and the ground surface along the trajectory line RL2 by the next excavation operation. Thus, it can be easily confirmed that the ground surface along the locus line RL3 has been obtained by the previous excavation operation. In this way, by checking the excavation operation history, it is possible to obtain information useful for determining the next excavation operation. In addition, the current ground surface can be confirmed by looking at the locus line RL3 obtained by the previous excavation operation, and it is determined how much the tip of the bucket 6 should be put on the ground surface in the current excavation operation. Can be useful. Moreover, since the amount of excavation by one operation, the distance to the excavation target surface, and the like can be visually grasped, it is possible to grasp to what depth the bucket 6 should be excavated next.
また、図6に示す軌跡線RL3において、点線の途中が太破線になった部分がある。この太破線は、表示線種(破線、実線等の線の種類、線の太さ等を含む。)又は表示色(線の色を含む。)が変化していることを示すものである。軌跡線RL3で表示線種又は表示色が変わった部分は、その部分に対応する実際の地面が固い土砂であることを示している。固い土砂を掘削する際には、ショベルに対する負荷が大きくなるので、掘削動作時にアーム5やブーム4に加わる負荷を検出し、負荷の大きくなった部分に対応する軌跡線RL3の一部を、表示線種又は表示色を変えて表示する。これにより、操作者は、現在の地表面で固い部分があることを認識し、この情報をバケットの操作に役立てることができる。なお、表示線種又は表示色の違いによる表示の代わりに、その部分だけが明滅あるいは点滅するようにしてもよく、他の部分と相違する表示となればよい。このように、バケット6に加わる負荷を線種を変えて表示することで、どの部分が硬いかを視覚的に確認でき、効率良く掘削を行なうことが可能となる。 Further, in the locus line RL3 shown in FIG. 6, there is a portion in which the middle of the dotted line is a thick broken line. This thick broken line indicates that the display line type (including the type of line such as a broken line and a solid line, the thickness of the line, etc.) or the display color (including the line color) is changed. The portion where the display line type or the display color is changed in the locus line RL3 indicates that the actual ground corresponding to the portion is hard earth and sand. When excavating hard earth and sand, the load on the excavator increases, so the load applied to the arm 5 and boom 4 during the excavation operation is detected, and a part of the locus line RL3 corresponding to the increased load is displayed. Change the line type or display color. Thereby, the operator can recognize that there is a hard part on the current ground surface, and can use this information for the operation of the bucket. It should be noted that instead of the display based on the display line type or the display color, only that portion may be blinked or blinked, and the display may be different from the other portions. In this way, by displaying the load applied to the bucket 6 by changing the line type, it is possible to visually confirm which part is hard, and it is possible to perform excavation efficiently.
また、一連の掘削動作による掘削作業を終え、例えば、他の場所の掘削作業に移る場合、は、マシンガイダンス装置50は軌跡線を全て削除する。すなわち、作業場所や作業条件が変更された場合は、過去の掘削動作における軌跡線は参考にならないので、過去の軌跡線は全て表示画面から削除されて新たに軌跡線が作成される。
In addition, when the excavation work by a series of excavation operations is finished and, for example, the excavation work is moved to another place, the
図6に示す表示は、図7に示す表示のようにしてもよい。図7において、軌跡線RL1,RL2,RL3は異なる色で表示されている。色の違いを示すために、図7では、軌跡線RL1,RL2,RL3をそれぞれ、二点鎖線、一点鎖線、点線で示している。このように複数の軌跡線を互いに異なる色で表示することで、掘削目標面からの距離によって、軌跡線の色が変わることとなる。これにより、操作者は地表面から掘削目標面までの距離を容易に把握することができ、どのように堀り進んできたかを容易に知ることができる。 The display shown in FIG. 6 may be the display shown in FIG. In FIG. 7, locus lines RL1, RL2, and RL3 are displayed in different colors. In order to show the difference in color, in FIG. 7, locus lines RL1, RL2, and RL3 are indicated by a two-dot chain line, a one-dot chain line, and a dotted line, respectively. Thus, by displaying a plurality of trajectory lines in different colors, the color of the trajectory lines changes depending on the distance from the excavation target surface. Thus, the operator can easily grasp the distance from the ground surface to the excavation target surface, and can easily know how the excavation has progressed.
図8は、軌跡線を表示する際に、表示画面上における軌跡線の始点と終点の決定方法の一例を説明するための図である。図8において、最初の掘削動作における軌跡線RL1の始点がS1であり、終点がE1で示されている。 FIG. 8 is a diagram for explaining an example of a method for determining a start point and an end point of a trajectory line on the display screen when displaying the trajectory line. In FIG. 8, the start point of the locus line RL1 in the first excavation operation is indicated by S1, and the end point is indicated by E1.
始点S1は最初の地表面を掘削し始めた部分であり、掘削動作を開始してから掘削による負荷がショベルに加わった時点でのバケット6の爪先の位置に相当する。掘削による負荷のかかり始めをブームシリンダ7、アームシリンダ8、あるいはバケットシリンダ9、へ作動油を供給する油路に設けられた圧力センサS7R,S7B,S8R,S8B,S9R,S9Bで検出し、その時のバケット6の爪先の位置を始点S1とする。したがって、始点S1は、軌跡線RL1と地表線との交点に相当する。なお、掘削前の地表面に相当する地表線は表示画面上には表示されないが、ガイダンスデータ中に地形データとして含まれている。
The starting point S1 is a portion where the first ground surface has begun to be excavated, and corresponds to the position of the tip of the bucket 6 at the time when the excavation load is applied after the excavation operation is started. The start of loading due to excavation is detected by pressure sensors S7R, S7B, S8R, S8B, S9R, S9B provided in the oil passage for supplying hydraulic oil to the boom cylinder 7, arm cylinder 8, or
終点E1は、最初の地表面を掘削し終わった部分であり、掘削による負荷が無くなった時点でのバケット6の爪先の位置に相当する。この負荷が無くなる時点をバケット6、アーム5あるいはブーム4に設けられた荷重センサで検出し、その時のバケット6の爪先の位置を終点E1とする。したがって、終点E1は、軌跡線RL1と地表線との交点に相当する。 The end point E1 is a portion after the first excavation of the ground surface, and corresponds to the position of the toe of the bucket 6 when the load due to excavation is lost. The time point at which this load disappears is detected by a load sensor provided on the bucket 6, the arm 5 or the boom 4, and the position of the toe of the bucket 6 at that time is defined as an end point E1. Therefore, the end point E1 corresponds to the intersection of the locus line RL1 and the ground line.
始点S2,S3及び終点E2,E3についても上述の決定方法で求めることができるので、その説明は省略する。 Since the start points S2 and S3 and the end points E2 and E3 can also be obtained by the above-described determination method, description thereof will be omitted.
図9は、軌跡線を表示する際に、表示画面上における軌跡線の始点と終点の決定方法の他の例を説明するための図である。図9において、図8と同様に、最初の掘削動作における軌跡線RL1の始点がS1であり、終点がE1で示されている。図9に示す決定方法では、画面表示上で始点S1と終点E1が求められる。 FIG. 9 is a diagram for explaining another example of a method for determining a start point and an end point of a trajectory line on the display screen when displaying the trajectory line. In FIG. 9, as in FIG. 8, the start point of the locus line RL1 in the first excavation operation is S1, and the end point is indicated by E1. In the determination method shown in FIG. 9, the start point S1 and the end point E1 are obtained on the screen display.
図9において、目標線TLから所定の距離離れた位置に判定基準線DLが表示されている。判定基準線Dlは掘削目標面から所定の処理だけ離れた位置の仮想面であり、実際の掘削領域にあるわけではない。すなわち、判定基準線DLは画面上において決定された線である。 In FIG. 9, a determination reference line DL is displayed at a position away from the target line TL by a predetermined distance. The determination reference line Dl is a virtual plane at a position away from the excavation target plane by a predetermined process, and is not in the actual excavation area. That is, the determination reference line DL is a line determined on the screen.
軌跡線RL1の始点S1は、表示画面41上でバケット6の爪先が目標線TLに近づきながら判定基準線DLを横切った時点におけるバケット6の爪先の位置に相当する。すなわち、バケット6の爪先が目標面から所定の距離まで近づいた時点でのバケット6の爪先の位置に相当する。したがって、始点S1は、軌跡線RL1と地表線との交点に相当する。
The starting point S1 of the locus line RL1 corresponds to the position of the tip of the bucket 6 when the tip of the bucket 6 crosses the determination reference line DL while approaching the target line TL on the
軌跡線RL1の終点E1は、表示画面41上でバケット6の爪先が目標線TLから遠ざかりながら判定基準線DLを横切った時点におけるバケット6の爪先の位置に相当する。すなわち、バケット6の爪先が目標面から所定の距離まで遠ざかった時点でのバケット6の爪先の位置に相当する。したがって、終点E1は、軌跡線RL1と地表線との交点に相当する。
The end point E1 of the locus line RL1 corresponds to the position of the toe of the bucket 6 at the time when the toe of the bucket 6 crosses the determination reference line DL while moving away from the target line TL on the
始点S2,S3及び終点E2,E3についても上述の決定方法で求めることができるので、その説明は省略する。 Since the start points S2 and S3 and the end points E2 and E3 can also be obtained by the above-described determination method, description thereof is omitted.
以上のように、マシンガイダンス装置50は、バケット6が所定の作業状態となった場合に(例えば、バケット6の爪先が地表面に着いて掘削開始の状態になった場合(図8参照)、あるいは、バケット6の爪先が目標面から所定の距離まで近づいた状態になった場合(図9参照))、軌跡線を表示画面41上に表示する。
As described above, the
以上の如く、本実施形態によれば、過去の所定の回数の掘削動作におけるバケット6の爪先の軌跡線の表示を表示画面に残すことで、操作者は現在の地表面を考慮してバケット6での適切な掘削動作を実行することができる。 As described above, according to the present embodiment, the display of the locus line of the tip of the bucket 6 in the past predetermined number of excavation operations is left on the display screen, so that the operator can consider the current ground surface and Appropriate excavation operations can be performed at.
1 下部走行体
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
14b 圧力センサ
15パイロットポンプ
15a,15b 圧力センサ
17 コントロールバルブ
26A〜26C 操作レバー
30 コントローラ
40 画像表示装置
41 画像表示部
50 マシンガイダンス装置
503 高さ算出部
504 比較部
505 表示制御部
506 ガイダンスデータ出力部
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
S7R,S7B,S8R,S8B,S9R,S9B 圧力センサ
G1 GPS装置(GNSS受信機)
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
DESCRIPTION OF
D1 Input device D2 Audio output device D3 Display device D4 Storage device D5 Gate lock lever D6 Gate lock valve D7 Engine controller
Claims (6)
該アタッチメントに含まれる、作業を行うエンドアタッチメントと、
該アタッチメントに設けられる姿勢センサと、
該エンドアタッチメントの操作を、該エンドアタッチメントの作業部位の高さと掘削目標を比較し、比較結果に基づいてガイダンスするガイダンス装置と、
前記エンドアタッチメントによる作業に関する情報が表示される表示装置と
を有するショベルであって、
前記ガイダンス装置は、
過去の所定の回数の動作における、前記エンドアタッチメントの作業部位の複数の軌跡線と、
前記姿勢センサに基づいて求められる算出された時点のみの前記エンドアタッチメントの位置を示す画像と、を、表示画面に同時に表示させ、前記位置と前記複数の軌跡線との間の距離関係を視覚的に表示させる、ショベル。 Attachments,
An end attachment for performing work included in the attachment;
An attitude sensor provided in the attachment;
A guidance device for guiding the operation of the end attachment by comparing the height of the work site of the end attachment with an excavation target and based on the comparison result;
A shovel having a display device on which information on work by the end attachment is displayed,
The guidance device
In a past predetermined number of operations , a plurality of trajectory lines of the work site of the end attachment ,
An image showing the position of the end attachment only at the calculated time point obtained based on the posture sensor is simultaneously displayed on a display screen, and the distance relationship between the position and the plurality of trajectory lines is visually displayed. Excavator to be displayed .
前記ガイダンス装置は、前記エンドアタッチメントの作業部位に加わる負荷に応じて、前記軌跡線の線種又は色を変化させる、ショベル。 The excavator according to claim 1,
The said guidance apparatus is a shovel which changes the line type or color of the said locus | trajectory line according to the load added to the operation | work part of the said end attachment.
該アタッチメントに含まれる、作業を行うエンドアタッチメントと、
該アタッチメントに設けられる姿勢センサと、
該エンドアタッチメントの操作を、該エンドアタッチメントの作業部位の高さと掘削目標を比較し、比較結果に基づいてガイダンスするガイダンス装置と、
前記エンドアタッチメントによる作業に関する情報が表示される表示装置と
を有するショベルであって、
前記ガイダンス装置は、過去の所定の回数の動作における前記エンドアタッチメントの作業部位の軌跡線の表示を表示画面に残し、
前記ガイダンス装置は、前記エンドアタッチメントが所定の作業状態となった場合に前記軌跡線を前記表示画面に表示し、
前記所定の作業状態は、作業目標に対して前記エンドアタッチメントが所定距離以内に近づいた時である、
ショベル。 Attachments,
An end attachment for performing work included in the attachment;
An attitude sensor provided in the attachment;
A guidance device for guiding the operation of the end attachment by comparing the height of the work site of the end attachment with an excavation target and based on the comparison result;
A shovel having a display device on which information on work by the end attachment is displayed,
The guidance device leaves a display of the locus line of the work site of the end attachment in the past predetermined number of operations on the display screen,
The guidance device displays the trajectory line on the display screen when the end attachment is in a predetermined work state,
The predetermined work state is when the end attachment approaches a work target within a predetermined distance.
Excavator.
該アタッチメントに含まれる、作業を行うエンドアタッチメントと、
該アタッチメントに設けられる姿勢センサと、
該エンドアタッチメントの操作を、該エンドアタッチメントの作業部位の高さと掘削目標を比較し、比較結果に基づいてガイダンスするガイダンス装置と、
前記エンドアタッチメントによる作業に関する情報が表示される表示装置と
を有するショベルであって、
前記ガイダンス装置は、過去の所定の回数の動作における前記エンドアタッチメントの作業部位の軌跡線の表示を表示画面に残し、
前記ガイダンス装置は、前記エンドアタッチメントが所定の作業状態となった場合に前記軌跡線を前記表示画面に表示し、
前記所定の作業状態は、前記エンドアタッチメントに加わる負荷が一定以上になった時である、
ショベル。 Attachments,
An end attachment for performing work included in the attachment;
An attitude sensor provided in the attachment;
A guidance device for guiding the operation of the end attachment by comparing the height of the work site of the end attachment with an excavation target and based on the comparison result;
A shovel having a display device on which information on work by the end attachment is displayed,
The guidance device leaves a display of the locus line of the work site of the end attachment in the past predetermined number of operations on the display screen,
The guidance device displays the trajectory line on the display screen when the end attachment is in a predetermined work state,
The predetermined work state is when a load applied to the end attachment becomes a certain level or more.
Excavator.
前記ガイダンス装置は、作業の条件が変わると、前記軌跡線を前記表示画面から削除する、ショベル。 The excavator according to any one of claims 1 to 4,
The guidance device is an excavator that deletes the locus line from the display screen when a work condition changes.
前記条件は、走行又は旋回動作により、作業する位置が変わった時である、ショベル。 The excavator according to claim 5,
The excavator is when the working position is changed by traveling or turning.
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