JP6639990B2 - ショベル - Google Patents

Description

本発明は、ショベルに関する。

ステレオカメラをキャビンの上に配置したショベルが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１３−３６２４３号公報

しかしながら、特許文献１のショベルは、ステレオカメラをキャビン上に配置したので、該ステレオカメラが掘削した土砂などの落下物により損傷するおそれがある。このため、ステレオカメラをキャビンの中に配置することが考えられるが、操作者の視界を考えるとキャビン内の上方位置に配置することが望ましい。

しかし、ステレオカメラをキャビン内の上方位置に配置すると、キャビンを構成するフロントウィンドウを開閉させる際、該フロントウィンドウとステレオカメラとが干渉してしまう。このため、ステレオカメラをフロントウィンドウの内側面に固定することが考えられる。しかしこの場合、フロントウィンドウを開けた状態にすると、ステレオカメラの位置が移動してしまい良好な施工ができなくなる。また、ステレオカメラは、フロントウィンドウの開閉動作に伴って頻繁に動くため、ステレオカメラの位置がずれて不具合を生じさせてしまうおそれがある。

したがって、キャビン内の上方位置にステレオカメラなどの施工支援装置を設置しても、フロントウィンドウを開閉可能なショベルが所望される。

上述に鑑み、キャビン内の上方位置に施工支援装置を設置しても、フロントウィンドウを開閉可能なショベルを提供することが望ましい。

本発明の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、
前記上部旋回体に設けられる運転操縦部と、
前記運転操縦部を覆うキャビンの窓面前部を構成するフロントウィンドウと、
前記キャビン内の上方位置に配置される機器と、を備えるショベルであって、
前記フロントウィンドウは、スライド開閉可能な構成を有し、上部中央位置に前記フロントウィンドウを開閉させても前記機器と干渉しないように切欠き部が形成されている。

上述の手段により、キャビン内の上方位置に施工支援装置が設置されても、フロントウィンドウを開閉可能なショベルを提供できる。

本発明の実施形態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を示す図である。 マシンガイダンス装置の構成例を示すブロック図である。 ステレオペア画像とカメラとの関係を示す図である。 カメラの取り付け位置を示すショベルの左側面図である。 フロントウィンドウが閉じた状態を示す図である。（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は左側面図を示す。 フロントウィンドウが開いている途中の状態を示す図である。（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は左側面図を示す。 フロントウィンドウが開いた状態を示す図である。（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は左側面図を示す。 図６（Ａ）のＩ−Ｉ矢視断面図を示す。 本発明の他の実施形態に係るショベルの一例を示す部分側面図である。（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は左側面図を示す。

図１は本発明の実施形態に係るショベル（掘削機）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。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。

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。

上部旋回体３には、運転操縦部としての操作装置２６などが設けられ、該操作装置２６など覆うキャビン１０が設けられている。上部旋回体３には、更にエンジン１１等の動力源が搭載される。上部旋回体３には、機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５が取り付けられる。また、キャビン１０内には施工支援装置としてのカメラＳ６が配置される。更に、通信装置Ｓ７及び測位装置Ｓ８が取り付けられてもよい。

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。本実施形態では、機体傾斜センサＳ４は上部旋回体３の前後軸及び左右軸回りの傾斜角を検出する２軸加速度センサである。なお、上部旋回体３の前後軸及び左右軸は、例えば、互いに直交してショベルの旋回軸上の一点であるショベル中心点を通る。

旋回角速度センサＳ５は、例えばジャイロセンサであり、上部旋回体３の旋回角速度を検出する。なお、旋回角速度センサＳ５は、レゾルバ、ロータリエンコーダ等であってもよい。
カメラＳ６は、ショベルの周辺の画像を取得するステレオ撮影可能な撮像装置である。本実施形態では、カメラＳ６はキャビン１０内の前側（進行方向側）上方位置に取り付けられる１又は複数台のステレオカメラである。カメラＳ６は単眼カメラであってもよい。この場合、カメラＳ６は、撮像位置を僅かに異ならせて撮像した２つのカメラ画像をステレオペア画像とする。但し、本実施形態ではカメラＳ６を、地形形状取得装置としてのステレオカメラＳ６と記載する。ステレオカメラＳ６は、キャビン１０の本体（フレーム体）に対して固定されている。

なお、撮像位置の移動は、例えば、上部旋回体３の旋回によって実現され、且つ、ジャイロセンサ、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）等を用いて測定される。

通信装置Ｓ７は、ショベルと外部との間の通信を制御する装置である。通信装置Ｓ７は、例えば、ＧＮＳＳ等の測量システムとショベルとの間の無線通信を制御する。ショベルは、通信装置Ｓ７を用いることで無線通信を介して目標施工面に関する情報等を含む設計データを取得できる。但し、ショベルは、半導体メモリ等を用いて設計データを取得してもよい。

測位装置Ｓ８は、ショベルの位置及び向きを測定する装置である。本実施形態では、測位装置Ｓ８は、電子コンパスを組み込んだＧＮＳＳ受信機であり、ショベルの存在位置の緯度、経度、高度を測定し、且つ、ショベルの向きを測定する。

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が設置される。

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。

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。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施工面とバケット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。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。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。マシンガイダンス装置５０は、コントローラ３０とは別個に設けられてもよく、或いは、コントローラ３０に組み込まれていてもよい。

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。本実施形態では、入力装置Ｄ１は、表示装置Ｄ３の周囲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が用いられてもよい。

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。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に直接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。

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。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。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。

図２は、図１のショベルの駆動系の構成例を示す図である。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。本実施形態では、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したディーゼルエンジンである。エンジン１１における燃料噴射量、燃料噴射タイミング、ブースト圧等は、エンジンコントローラユニット（ＥＣＵ）Ｄ７により制御される。

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、左側走行用油圧モータ、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。なお、旋回用油圧モータは旋回用電動発電機であってもよい。

パイロットポンプ１５にはパイロットラインを介して操作装置２６が接続される。操作装置２６はレバー及びペダルを含む。また、操作装置２６は、油圧ライン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。

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の連通・遮断を切り換える。本実施形態では、ゲートロック弁Ｄ６は、コントローラ３０からの指令に応じて油圧ラインの連通・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、コントローラ３０は、ゲートロックレバーＤ５が引き上げられた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する。連通指令を受けると、ゲートロック弁Ｄ６は開いて油圧ラインを連通させる。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、コントローラ３０は、ゲートロックレバーＤ５が引き下げられた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する。遮断指令を受けると、ゲートロック弁Ｄ６は閉じて油圧ラインを遮断する。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。圧力センサ２９は、検出値をコントローラ３０に対して出力する。

また、図２はコントローラ３０と表示装置Ｄ３との接続関係を示す。本実施形態では、表示装置Ｄ３はマシンガイダンス装置５０を介してコントローラ３０に接続される。なお、表示装置Ｄ３、マシンガイダンス装置５０、及びコントローラ３０は、ＣＡＮ等の通信ネットワークを介して接続されてもよく、専用線を介して接続されてもよい。

表示装置Ｄ３は画像を生成する変換処理部Ｄ３ａを含む。本実施形態では、変換処理部Ｄ３ａは、ステレオカメラＳ６の出力に基づいて表示用のカメラ画像を生成する。そのため、表示装置Ｄ３は、マシンガイダンス装置５０に接続されたステレオカメラＳ６の出力をマシンガイダンス装置５０を介して取得する。但し、ステレオカメラＳ６は、表示装置Ｄ３に接続されてもよく、コントローラ３０に接続されてもよい。

また、変換処理部Ｄ３ａは、コントローラ３０又はマシンガイダンス装置５０の出力に基づいて表示用の画像を生成する。本実施形態では、変換処理部Ｄ３ａは、コントローラ３０又はマシンガイダンス装置５０が出力する各種情報を画像信号に変換する。なお、コントローラ３０が出力する情報は、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、燃料の残量を示すデータ等を含む。また、マシンガイダンス装置５０が出力する情報は、バケット６の先端（爪先）位置を示すデータ、作業対象の法面の向きを示すデータ、ショベルの向きを示すデータ、ショベルを法面に正対させるための操作方向を示すデータ等を含む。

なお、変換処理部Ｄ３ａは、表示装置Ｄ３が有する機能としてではなく、コントローラ３０又はマシンガイダンス装置５０が有する機能として実現されてもよい。

また、表示装置Ｄ３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及び表示装置Ｄ３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。

エンジン１１は、エンジンコントローラユニットＤ７により制御される。エンジンコントローラユニットＤ７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、必要なときに表示装置Ｄ３に送信することができる。

また、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。

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から斜板傾転角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。

また、燃料収容部５５における燃料収容量検出部５５ａから燃料収容量を示すデータがコントローラ３０に供給される。本実施形態では、燃料収容部５５としての燃料タンクにおける燃料収容量検出部５５ａとしての燃料残量センサから燃料の残量状態を示すデータがコントローラ３０に供給される。

具体的には、燃料残量センサは、液面に追従するフロートと、フロートの上下変動量を抵抗値に変換する可変抵抗器（ポテンショメータ）とで構成される。この構成により、燃料残量センサは、表示装置Ｄ３で燃料の残量状態を無段階表示させることができる。なお、燃料収容量検出部の検出方式は、使用環境等に応じて適宜選択され得るものであり、燃料の残量状態を段階表示させることができる検出方式が採用されてもよい。

また、操作装置２６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、圧力センサ２９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。

また、本実施形態では、図２に示すように、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１１の回転数を調整するためのダイヤルであり、本実施形態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２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。

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１１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。

次に、図３を参照しながら、マシンガイダンス装置５０の各種機能要素について説明する。図３は、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、圧力センサ２９からの検出信号等に基づいてマシンガイダンス装置５０によるガイダンスを行うか否かを制御する。

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、例えば、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、入力装置Ｄ１、及びコントローラ３０から出力される各種信号及びやデータを受信する。そして、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と目標動作位置との距離に応じて、音声出力装置Ｄ２及び表示装置Ｄ３に警報指令を送信し、通報を発令させる。

マシンガイダンス装置５０は、様々な機能を担う機能部を含む。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、傾斜角算出部５０１、高さ算出部５０３、比較部５０４、警報制御部５０５、及びガイダンスデータ出力部５０６を含む。また、マシンガイダンス装置５０は、ショベル周辺の地形を計測するための機能部として、ステレオペア画像取得部５０７、地形データ生成部５０８、座標変換部５０９、座標修正部５１０、及び地形データ表示部５１１を含み、ショベルの計測装置として機能する。

傾斜角算出部５０１は、機体傾斜センサＳ４からの検出信号に基づいて、水平面に対する上部旋回体３の傾斜角（ショベルの傾斜角）を算出する。すなわち、傾斜角算出部５０１は、機体傾斜センサＳ４からの検出信号を用いて、ショベルの傾斜角を算出する。

高さ算出部５０３は、傾斜角算出部５０１が算出した傾斜角と、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の角度とから、エンドアタッチメントの作業部位としてのバケット６の先端（爪先）の高さを算出する。本実施形態では、バケット６の先端で掘削を行うため、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。一方、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には、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。

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。ここで、目標高さは、予め入力された設計図面とショベルの現在位置と作業姿勢とから算出されるようにしてもよい。また、設定された過去のショベルの爪先位置と、入力された目標深さと、角度と現在の作業姿勢（現在の爪先位置）から算出されるようにしてもよい。

警報制御部５０５は、比較部５０４での比較結果に基づいて、通報が必要と判断した場合には通報指令を音声出力装置Ｄ２及び表示装置Ｄ３の両方又は一方に送信する。音声出力装置Ｄ２及び表示装置Ｄ３は、通報指令を受けると所定の通知音を発してショベルの操作者に通報する。この通報は、アタッチメントの実際の動作位置と目標動作位置との距離に応じて多段階に設定してもよい。

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。この際、ガイダンスデータ出力部５０６は、ショベルの傾斜角に対応するバケット６の目標高さのデータを出力する。

ステレオペア画像取得部５０７はステレオペア画像を取得する機能要素である。ステレオペア画像は、三角測量の手法を用いてステレオカメラＳ６と測定対象となる点（以下、「測定点」とする。）との距離を導き出すために用いる１対のカメラ画像である。本実施形態では、ステレオペア画像取得部５０７は、ステレオカメラＳ６が出力する１対のカメラ画像をステレオペア画像として取得する。また、ステレオカメラＳ６の取り付け位置、取り付け角度、焦点距離等のステレオカメラＳ６に関するパラメータは予め記憶装置Ｄ４等に記憶されている。ステレオペア画像取得部５０７は、それらパラメータを必要に応じて記憶装置Ｄ４等から読み出す。

ここで、図４及び図５を参照し、ステレオカメラＳ６の詳細について説明する。図４は、ステレオペア画像とステレオカメラＳ６との関係を示す上面図である。また、図５は、ステレオカメラＳ６の取り付け位置を示すショベルの左側面図である。

図４に示すように、ステレオカメラＳ６がショベルに取り付けられている場合、ステレオペア画像取得部５０７は、ステレオカメラＳ６における１対の撮像部Ｓ６１、Ｓ６２のそれぞれが同時に撮像した１対のカメラ画像をステレオペア画像として取得する。そして、取得した１対のカメラ画像のそれぞれにおける測定点Ｐに対応する画素の間のズレと、撮像部Ｓ６１と撮像部Ｓ６２との間の距離Ｌとに基づいて三角測量の手法を用いてステレオカメラＳ６と測定点Ｐとの距離を取得する。

また、図４では、撮像部Ｓ６１の撮像範囲は、破線で囲まれた撮像範囲Ｒａで表される。また、撮像部Ｓ６２の撮像範囲は、破線で囲まれた撮像範囲Ｒｂで表される。また、撮像範囲Ｒａと撮像範囲Ｒｂとの重複撮像範囲Ｒはドットパターンでハッチングされている。一点鎖線で囲まれる測定対象範囲Ｘは測定点の存在範囲を示す。本実施形態では、測定対象範囲Ｘは各カメラ画像の中心部分に限定される。各カメラ画像の周縁部は口径食、歪み等の影響により距離を正確に導き出せない場合があるためである。但し、本発明は測定対象範囲Ｘが周縁部を含む構成を除外しない。

また、ステレオペア画像取得部５０７は、所定の取得条件が満たされる度にステレオペア画像を取得する。所定の取得条件は、例えば、上部旋回体３の旋回角度、ショベルの移動距離等に基づいて設定される。本実施形態では、ステレオペア画像取得部５０７は、上部旋回体３が所定の旋回角度αだけ旋回する毎にステレオペア画像を取得する。旋回角度は、例えば、旋回角速度センサＳ５の出力から導き出される。また、ステレオペア画像取得部５０７は、ショベルが所定の距離Ｄだけ移動（走行）する毎にステレオペア画像を取得してもよい。移動距離は、例えば、測位装置Ｓ８の出力から導き出される。或いは、ステレオペア画像取得部５０７は、所望の測定点の画像を含むステレオペア画像が効率的に取得できるように、取得条件となる旋回角度、移動距離等に関する閾値を動的に決定してもよい。また、ステレオペア画像取得部５０７は、所定の時間間隔毎にステレオペア画像を取得してもよく、ショベルの操作者による操作入力（例えばスイッチ操作）に応じて任意のタイミングでステレオペア画像を取得してもよい。計測装置としてのマシンガイダンス装置５０は、このように取得したステレオペア画像から、施工の途中、或いは、施工後において、ショベル周辺の地形情報を計測する。また、地形情報だけでなく、ステレオカメラＳ６により撮影された画像には、通常、アタッチメントが含まれている。このため、ステレオカメラＳ６の撮像画像に基づいて画像アタッチメントの動きを取得してもよい。更に、ステレオカメラＳ６の撮像画像中に周辺の設置物が含まれている場合には、撮影された設置物の設置位置情報を地形情報と関連づけて記録させてもよい。更に、ステレオカメラＳ６により撮影された画像を用いて、作業対象物の種類（土砂、岩等）を判断し、作業内容を推定するようにしてもよい。

次に、図６〜図９を参照しながらステレオカメラＳ６を搭載したキャビン１０の構成を説明する。

図６は、可動ウィンドウとしてのフロントウィンドウが閉じている状態を示す図である。（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は左側面図を示す。図７は、フロントウィンドウが開いている途中の状態を示す図である。（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は左側面図を示す。図８は、フロントウィンドウが開いた状態を示す図である。（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は左側面図を示す。図９は、図６（Ａ）のＩ−Ｉ矢視断面図を示す。なお左側面図は、操作者視点であるキャビン１０の前方向（アタッチメントの延在方向）に対しキャビン１０の内部を見た図を示している。また、図示した左側面図は説明の関係上キャビン１０の左側面に存在するドア部などを省略している。

キャビン１０は、運転操縦部としての操作装置２６、運転席６０、入力装置Ｄ１、表示装置Ｄ３、ゲートロックレバーＤ５などを有している。また図示することは省略したが、キャビン１０には、図１に示すコントローラ３０、マシンガイダンス装置５０などが搭載されている。

操作装置２６は、操作レバー２６Ａ、走行レバー２６Ｂ、ペダル２６Ｃなどを有している。運転席６０の左側下方位置には、ゲートロックレバーＤ５が設けられている。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。運転席６０は、アームレスト６１を有している。

キャビン１０は、フレーム体１１０を有している。フレーム体１１０は、縦フレームと横フレームと繋ぎフレームとを組み合わせて形成されている。縦フレームは、前方側（進行方向側、Ｚ１側）に位置する左右一対の縦フレーム１１１と、後方側（Ｚ２側）に位置する左右一対の縦フレーム１１２を有している。横フレームは、前方側の左右の縦フレーム１１１間に横架される横フレーム１１３と、後方側の左右の縦フレーム１１２間に横架される後方側の横フレーム１１４を有している。前方側の左右一対の縦フレーム１１１と後方側の左右一対の縦フレーム１１２とは、それぞれ左右一対の繋ぎフレーム１１５で連結されている。

キャビン１０は、フレーム体１１０により形成された前面枠に窓面前部８０を配置している。またキャビン１０は、フレーム体１１０により形成された左右枠にそれぞれサイドウィンドウ９０を配置している。更にキャビン１０は、フレーム体１１０により形成された上面枠にヘッドウィンドウ１００を配置している。

窓面前部８０は、下部フロントウィンドウ８１、フロントウィンドウ８２、上部フロントウィンドウ８３を有している。

フロントウィンドウ８２は、フロントウィンドウ８２をスライド移動可能なスライド機構を有している。本実施形態では、フロントウィンドウ８２をスライドさせた際に、キャビン１０内部に収納できるように、フロントウィンドウ８２と下部フロントウィンドウ８１とが分離している。

本実施形態のスライド機構は、左右一対の縦フレーム１１１の内側面にそれぞれ設けられた左右一対のスライドレール１１１ａと、左右の繋ぎフレーム１１５の内側面にそれぞれ設けられた左右一対のスライドレール１１５ａとを有している。フロントウィンドウ８２は、左右のスライドレール１１１ａ間、及び左右のスライドレール１１５ａ間に配置される。スライドレール１１１ａとスライドレール１１５ａは、レール溝が連続するように形成され、フロントウィンドウ８２の端部等に設けられた摺動部（不図示）がスライドレール１１１ａからスライドレール１１５ａに移動可能な構成とされてよい。摺動部はローラなどであってよい。

フロントウィンドウ８２は、閉鎖時において下部フロントウィンドウ８１と上部フロントウィンドウ８３との間に配置される。フロントウィンドウ８２は、開くとき下部フロントウィンドウ８１と上部フロントウィンドウ８３から離脱し、開方向（Ｙ１側）へスライド移動する。フロントウィンドウ８２は、閉めるとき閉方向（Ｙ２側）へスライド移動して、下部フロントウィンドウ８１と上部フロントウィンドウ８３との間に配置される。
フロントウィンドウ８２は、上部中央位置に切欠き部８２ａが形成されている。切欠き部８２ａに形成されるフロントウィンドウ８２の切欠きの形状は、地形形状取得装置としてのステレオカメラＳ６の前面側の形状よりも大きい。フロントウィンドウ８２は、上部左側位置と上部右側位置とに取っ手部８２ｂがそれぞれ設けられている。取っ手部８２ｂは、左右の何れか一方にのみ設けられてよい。操作者は、取っ手部８２ｂを掴んでフロントウィンドウ８２を開方向又は閉方向へスライドさせる。取っ手部８２ｂは、フロントウィンドウ８２を下部フロントウィンドウ８１と上部フロントウィンドウ８３との間に固定するロック機構を有してよい。

また、フロントウィンドウ８２は、下部中央位置に切欠き部８２ｃが形成されている。切欠き部８２ｃにより形成されるフロントウィンドウ８２の切欠きの形状は、ステレオカメラＳ６の底面の形状よりも大きい。切欠き部８２ｃは、フロントウィンドウ８２を開方向へスライド移動させてキャビン１０の上面と平行となるように配置した際に、図８（Ｂ）に示すようにステレオカメラＳ６とフロントウィンドウ８２との干渉を回避する。

上部フロントウィンドウ８３は、フロントウィンドウ８２の切欠き部８２ａの位置に配置される。上部フロントウィンドウ８３は、上縁部を横フレーム１１３に直接固定されている。上部フロントウィンドウ８３の形状は、ステレオカメラＳ６の前面側の形状よりも大きい。

ステレオカメラＳ６は、フロントウィンドウ８２の切欠き部８２ａと対応する位置に配置されている。本実施形態ではステレオカメラＳ６は、切欠き部８２ａに配置された上部フロントウィンドウ８３の内側に配置される。したがって上部フロントウィンドウ８３により、ステレオカメラＳ６が保護される。ステレオカメラＳ６は、キャビン１０を構成する横フレーム１１３の略中央位置に取付部材などを介してキャビン１０の本体（横フレーム１１３）に対して固定される。

上部フロントウィンドウ８３とフロントウィンドウ８２は、図９（Ａ）、図９（Ｂ）に示すようにその間にシール部材Ｓが介在されている。シール部材Ｓ１は、シール部材Ｓ１とシール部材Ｓ２を含む。シール部材Ｓ１は、上部フロントウィンドウ８３の下縁部に設けられている。シール部材Ｓ２は、フロントウィンドウ８２の上縁部に設けられている。シール部材Ｓ１は、前方側（Ｚ１側）に庇部Ｓ１ｈを有する。庇部Ｓ１ｈは、雨水などがシール部材Ｓ１とＳ２の間から進入することを防止する。シール部材Ｓ１とシール部材Ｓ２とは、図９（Ｂ）に示すように互いに離間することが可能な構成とされている。

下部フロントウィンドウ８１は、フレーム体１１０などに直接固定されている。下部フロントウィンドウ８１は、フロントウィンドウ８２の切欠き部８２ｃと対応する凸部８１ａを有している。下部フロントウィンドウ８１とフロントウィンドウ８２との間は、図９に示したシール部材が介在されていてよい。

フロントウィンドウ８２は、閉鎖時において図９（Ａ）に示すように上部フロントウィンドウ８３とシール部材Ｓ１を挟んで面一に配置されて、キャビン１０の窓面前部８０を構成する。操作者が取っ手部８２ｂを開操作してフロントウィンドウ８２を開く際には、図９（Ｂ）に示すように、該フロントウィンドウ８２は後方側（Ｚ２側）へ移動して、上部フロントウィンドウ８３から離脱する。このとき、フロントウィンドウ８２は、下部フロントウィンドウ８１からも離脱する。開操作は、フロントウィンドウ８２の固定を解除するロック解除操作とフロントウィンドウ８２を上方へスライド移動させる操作を指す。

ここで再び図６〜図９を参照しながら、フロントウィンドウ８２の開閉動作について説明する。

フロントウィンドウ８２は、閉鎖時には図６に示すように下部フロントウィンドウ８１と上部フロントウィンドウ８３との間に配置されて窓面前部８０を構成する。このとき上部フロントウィンドウ８３の下縁部とフロントウィンドウ８２の上縁部は、図９（Ａ）に示すようにシール部材Ｓにより連結されている。

次に、操作者がフロントウィンドウ８２の取っ手部８２ｂを掴んで開操作すると、フロントウィンドウ８２は、図７に示すように開方向へスライド移動する。このときフロントウィンドウ８２は、図９（Ｂ）に示すＧ１、Ｇ２方向に移動するので、ステレオカメラＳ６と干渉することが無い。

フロントウィンドウ８２は、スライド移動されていくと図８に示すようにキャビン１０の上面と平行となる位置に配置される。このときキャビン１０の正面は、図８（Ａ）に示すようにフロントウィンドウ８２の配置されていた部分が開放状態となっている。また、フロントウィンドウ８２は、図８（Ｂ）に示すように切欠き部８２ｃによりステレオカメラＳ６との干渉を避けることができている。

上述したようにフロントウィンドウ８２は、上部中央位置に切欠き部８２ａを設け、切欠き部８２ａの位置に配置された上部フロントウィンドウ８３の内側にステレオカメラＳ６を配置した。したがって、フロントウィンドウ８２は、ステレオカメラＳ６と干渉することなく解放される。また、フロントウィンドウ８２は、下部中央位置に切欠き部８２ｃを設けた。したがって、フロントウィンドウ８２を開方向へスライド移動させてキャビン１０の上面と平行となる位置に配置しても、図８に示すようにフロントウィンドウ８２とステレオカメラＳ６との干渉が回避される。

次に、図１０を参照しながら本発明のショベルの別の実施形態について説明する。図１０は、本発明の他の実施形態に係るショベルのフロントウィンドウが開いた状態を示す図である。（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は左側面図を示す。以下、図６〜図９に示す構成と共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

本実施形態のショベルは、窓面前部８００の内側面に投影画像を表示させる投影装置（プロジェクタ）Ｓ９をキャビン１０内に有する。投影装置Ｓ９は、窓面前部８００の内側面に施工を支援する情報を投影してよい。

投影装置Ｓ９は、キャビン１０内の後方側（Ｚ２側）の上方位置（Ｙ１側）に設置されている。投影装置Ｓ９は、後方側（Ｚ２側）の横フレーム１１４に支持部材を介して取付けられてよい。

窓面前部８００は、下部フロントウィンドウ８１０、フロントウィンドウ８２０、上部フロントウィンドウ８３０を有している。

フロントウィンドウ８２０は、フロントウィンドウ８２０をスライド移動可能なスライド機構を有している。スライド機構は、図６〜図９で説明した機構と同じであるため説明は省略する。

フロントウィンドウ８２０は、閉鎖時において下部フロントウィンドウ８１０と上部フロントウィンドウ８３０の間に配置される。フロントウィンドウ８２０は、開くとき下部フロントウィンドウ８１０と上部フロントウィンドウ８３０から離脱し、開方向（Ｙ１側）へスライド移動する。フロントウィンドウ８２０は、閉めるとき閉方向（Ｙ２側）へスライド移動して下部フロントウィンドウ８１０と上部フロントウィンドウ８３０の間に配置される。

本実施形態のフロントウィンドウ８２０は、上部中央位置に切欠き部８２０ａが形成されている。切欠き部８２０ａに形成されるフロントウィンドウ８２０の切欠きの形状は、投影装置Ｓ９の底面の形状よりも大きい。投影装置Ｓ９は、切欠き部８２０ａと対応した位置に配置される。切欠き部８２０ａは、フロントウィンドウ８２０を開方向へスライド移動させてキャビン１０の上面と平行となるように配置した際に、投影装置Ｓ９とフロントウィンドウ８２０との干渉を回避する。

フロントウィンドウ８２０は、上部左側位置と上部右側位置とに取っ手部８２０ｂが形成されている。取っ手８２０ｂは、左右の何れか一方にのみ取付けられていてよい。フロントウィンドウ８２０は、下縁部をフラットな形状に形成している。

上部フロントウィンドウ８３０は、前述した上部フロントウィンドウ８３と同様の構成とされており共通する説明は省略する。図示例の上部フロントウィンドウ８３０には、内側にステレオカメラＳ６が配置されていないが、ステレオカメラＳ６が配置されていてもよい。その場合、フロントウィンドウ８２０には、下部中央位置に切欠き部が形成される。これは、フロントウィンドウ８２０を開方向へスライド移動させてキャビン１０の上面と平行となる位置に配置した際に、フロントウィンドウ８２０とステレオカメラＳ６との干渉を回避するためである。

上部フロントウィンドウ８３０の下縁部とフロントウィンドウ８２０の上縁部との間には、図９に示すようなシール部材Ｓが介在されている。

下部フロントウィンドウ８１０は、前述した下部フロントウィンドウ８１と略同様の構成とされており共通する説明は省略する。下部フロントウィンドウ８１０は、上縁部がフロントウィンドウ８２０の下縁部と同様にフラットに形成されている。なお下部フロントウィンドウ８１０は、フロントウィンドウ８２０の下部中央位置に切欠き部が形成されている場合には、該切欠き部に対応する凸部を有する。

フロントウィンドウ８２０は、操作者が取っ手部８２０ｂを掴んで開操作すると、開方向にスライド移動する。

フロントウィンドウ８２０は、開方向へスライド移動されていくと図１０に示すようにキャビン１０の上面と平行となる位置に配置される。このときキャビン１０の正面は、図１０（Ａ）に示すようにフロントウィンドウ８２０の配置されていた部分が開放状態となっている。また、フロントウィンドウ８２０は、図１０（Ｂ）に示すように切欠き部８２０ａにより投影装置Ｓ９と干渉しない。

上述したように本実施形態のフロントウィンドウ８２０は、上部中央位置に切欠き部８２０ａを設け、切欠き部８２０ａに対応した位置に投影装置Ｓ９を配置した。したがって、フロントウィンドウ８２０は、投影装置Ｓ９と干渉することなく開閉される。上述した実施形態では、フロントウィンドウ８２、８２０の上部中央位置にのみ切欠き８２ａ，８２０ａを形成した実施例を示したが、フロントウィンドウ８２、８２０の上部中央位置だけでなく、上部中央位置から側方端部にわたって、上部全体を切欠くようにしてもよい。この場合、フロントウィンドウ８２、８２０と上部フロントウィンドウ８３、８３０の形状が単純になるため、製作コストが低減できる。同様に、フロントウィンドウ８２、８２０の下部中央位置だけでなく、下部中央位置から側方端部にわたって、スライドさせた際に機器との干渉を防止できるよう、下部全体を切欠くようにしてもよい。この場合、下部フロントウィンドウ８１、８１０の形状が単純になるため、製作コストが低減できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態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形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施形態では、施工支援装置としてステレオカメラＳ６と投影装置Ｓ９を実装した例を示したがこの限りではない。例えばレーザ距離計やヘッドアップディスプレイ装置などであってよい。

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
１５・・・パイロットポンプ
１７・・・コントロールバルブ
２６・・・操作装置
２９・・・圧力センサ
３０・・・コントローラ
５０・・・マシンガイダンス装置
６０・・・運転席
６１・・・アームレスト
８０・・・フロントウィンドウ
８１・・・下部フロントウィンドウ
８２・・・フロントウィンドウ
８３・・・上部フロントウィンドウ
８２ａ、８２ｃ・・・切欠き部
８２ｂ・・・取っ手部
５０１・・・傾斜角算出部
５０３・・・高さ算出部
５０４・・・比較部
５０５・・・警報制御部
５０６・・・ガイダンスデータ出力部
５０７・・・ステレオペア画像取得部
５０８・・・地形データ生成部
５０９・・・座標変換部
５１０・・・座標修正部
５１１・・・地形データ表示部
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
Ｓ５・・・旋回角速度センサ
Ｓ６・・・ステレオカメラ
Ｓ７・・・通信装置
Ｓ８・・・測位装置
Ｓ９・・・投影装置
Ｄ１・・・入力装置
Ｄ２・・・音声出力装置
Ｄ３・・・表示装置
Ｄ３ａ・・・変換処理部
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ユニット

Claims (6)

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、
   前記上部旋回体に設けられる運転操縦部と、
   前記運転操縦部を覆うキャビンの窓面前部を構成するフロントウィンドウと、
   前記キャビン内の上方位置に配置される機器と、を備えるショベルであって、
   前記フロントウィンドウは、スライド開閉可能な構成を有し、上部中央位置に前記フロントウィンドウを開閉させても前記機器と干渉しないように切欠き部が形成されていることを特徴とするショベル。
2. 前記切欠き部には、地形形状取得装置が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のショベル。
3. 前記地形形状取得装置は、前記キャビンの本体に対して固定されていることを特徴とする請求項２に記載のショベル。
4. 前記フロントウィンドウに投影させる投影装置が、前記切欠き部に対応した位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のショベル。
5. 前記窓面前部は、前記フロントウィンドウと上部フロントウィンドウとを有し、
   前記フロントウィンドウと前記上部フロントウィンドウとの間には、シール部材が介在されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のショベル。
6. 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、
   前記上部旋回体に設けられる運転操縦部と、
   前記運転操縦部を覆うキャビンの窓面前部を構成するフロントウィンドウと、
   前記キャビン内の上方位置に配置される機器と、を備えるショベルであって、
   前記フロントウィンドウは、スライド開閉可能な構成を有し、下部中央位置に前記フロントウィンドウを開閉させても前記機器と干渉しないように切欠き部が形成されていることを特徴とするショベル。

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