JP7030149B2 - Work machine - Google Patents

Work machine Download PDF

Info

Publication number
JP7030149B2
JP7030149B2 JP2020057243A JP2020057243A JP7030149B2 JP 7030149 B2 JP7030149 B2 JP 7030149B2 JP 2020057243 A JP2020057243 A JP 2020057243A JP 2020057243 A JP2020057243 A JP 2020057243A JP 7030149 B2 JP7030149 B2 JP 7030149B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
turning
angle
receiver
calculated
azimuth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020057243A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021156011A (en
Inventor
理優 成川
秀一 森木
新士 石原
博史 坂本
宏明 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP2020057243A priority Critical patent/JP7030149B2/en
Priority to PCT/JP2021/007773 priority patent/WO2021192831A1/en
Publication of JP2021156011A publication Critical patent/JP2021156011A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7030149B2 publication Critical patent/JP7030149B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26Indicating devices

Description

本発明は作業機械に関する。 The present invention relates to a working machine.

油圧ショベルを代表とする作業機械の分野では、GNSS(Global Navigation Satellte System)を利用して、複数の測位衛星からの信号(衛星信号)を受信して作業機械のグローバル位置(グローバル座標系(地理座標系)における位置)を受信機で算出し、その算出した位置データを用いて、作業機によって所望の目標掘削面が形成されるようオペレータの掘削操作を支援する制御(掘削支援制御)を実行したり、オペレータに各種情報を提示したりする技術が知られている。例えば、作業機械の掘削対象の完成形状を規定する目標掘削面は、3次元の設計データと作業機械の位置データに基づいて生成される。そのため、GNSSに基づく位置データの精度が低下したり、位置データの演算が不能になったりして受信機による測位結果が利用不能な状況になると、設計データから適切な目標掘削面が生成できず、作業機械の掘削支援制御や情報の提示が困難になり得る。また、位置データの精度低下等で掘削支援制御が一旦中断された場合には、掘削支援制御を再開する操作が必要となるため、オペレータの負担が増加したり、作業効率が低下したりし得る。 In the field of work machines represented by hydraulic excavators, GNSS (Global Navigation Satellite System) is used to receive signals (satellite signals) from multiple positioning satellites and the global position of the work machine (global coordinate system (geographic)). The position in the coordinate system) is calculated by the receiver, and the calculated position data is used to execute control (excavation support control) that supports the operator's excavation operation so that the desired target excavation surface is formed by the work machine. Techniques for excavating and presenting various information to operators are known. For example, the target excavation surface that defines the completed shape of the excavation target of the work machine is generated based on the three-dimensional design data and the position data of the work machine. Therefore, if the accuracy of the position data based on GNSS deteriorates or the position data calculation becomes impossible and the positioning result by the receiver becomes unusable, an appropriate target excavation surface cannot be generated from the design data. , Drilling support control of work machines and presentation of information can be difficult. In addition, if the excavation support control is temporarily interrupted due to a decrease in the accuracy of the position data, the operation to restart the excavation support control is required, which may increase the burden on the operator or reduce the work efficiency. ..

この種の課題に関して、特許文献1には、作業機(フロント作業装置)による掘削制御(掘削支援制御)を実行中に位置検出装置が基準位置データ(衛星信号)を受信できなくなることにより目標掘削地形情報(目標掘削面)を生成できなくなった場合において、作業機械(油圧ショベル)の走行が停止し、かつ作業機の旋回が停止している場合には、基準位置データを受信できなくなる前の目標掘削地形情報を用いて掘削制御を継続し、作業機械が走行しているか又は作業機が旋回している場合には掘削制御を終了する、作業機械の制御システムが開示されている。 Regarding this kind of problem, Patent Document 1 describes target excavation because the position detection device cannot receive reference position data (satellite signal) while excavation control (excavation support control) by a work machine (front work device) is being executed. When the topography information (target excavation surface) cannot be generated, the running of the work machine (hydraulic excavator) is stopped, and when the turning of the work machine is stopped, before the reference position data cannot be received. A control system for a work machine is disclosed that continues the excavation control using the target excavation topography information and terminates the excavation control when the work machine is running or turning.

国際公開第2015/181990号International Publication No. 2015/181990

特許文献1では、衛星信号(基準位置データ)を受信できない場合であっても、作業機の旋回が停止し、かつ作業機械の走行が停止している場合には、掘削支援制御を継続できる。しかし、作業機の旋回動作(換言すると作業機が取り付けられた上部旋回体の旋回動作)は、機体左右方向において掘削箇所を変更するときや、掘削した土砂等をダンプトラックなどに放出するとき等に行われる動作であり、掘削作業中は走行動作に比して頻繁に行われる。そのため、特許文献1の技術では旋回動作の都度、掘削支援制御が終了することとなる。すなわち、特許文献1の技術では掘削支援制御を実行できる場面は非常に限定的であり、従前と比較して作業効率が著しく向上することは困難である。 In Patent Document 1, even if the satellite signal (reference position data) cannot be received, the excavation support control can be continued when the turning of the working machine is stopped and the running of the working machine is stopped. However, the turning motion of the working machine (in other words, the turning motion of the upper swing body to which the working machine is attached) is when changing the excavation point in the left-right direction of the machine, when excavated earth and sand, etc. are discharged to a dump truck, etc. This is an operation that is performed more frequently than the running operation during excavation work. Therefore, in the technique of Patent Document 1, the excavation support control is terminated each time the turning motion is performed. That is, in the technique of Patent Document 1, the scene where the excavation support control can be executed is very limited, and it is difficult to remarkably improve the work efficiency as compared with the conventional technique.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、衛星信号に基づいて演算される作業機械の位置データが掘削支援制御に利用できない状況で、旋回体の旋回動作があっても掘削支援制御を継続可能な作業機械を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is that even if the swivel body has a swivel motion in a situation where the position data of the work machine calculated based on the satellite signal cannot be used for excavation support control. The purpose is to provide work machines that can continue excavation support control.

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、走行体と、
前記走行体の上に旋回可能に取り付けられた旋回体と、前記旋回体に取り付けられた作業装置と、前記走行体の走行動作及び前記旋回体の旋回動作を指示する操作装置と、複数の測位衛星から送信される衛星信号を受信するための複数のアンテナと、前記複数のアンテナで受信された衛星信号に基づいて、前記複数のアンテナのうち少なくとも1つのアンテナの位置と前記旋回体の方位角とを測位する受信機と、前記受信機により測位された前記少なくも1つのアンテナの位置と前記旋回体の方位角とに基づいて目標掘削面を演算し、前記操作装置の操作中に前記作業装置が前記目標掘削面を超えないように前記作業装置を制御するための制御信号を出力するコントローラとを備えた作業機械において、前記走行体に対する前記旋回体の旋回角を検出する角度センサを備え、前記コントローラは、前記受信機による測位結果が利用可能な状態、かつ、前記走行体に対する操作が前記操作装置に入力されていない状態であるときに、前記旋回体に対する操作が前記操作装置に入力されている間、前記受信機によって測位される第1方位角と、前記第1方位角が測位されたときに前記角度センサによって検出された第1旋回角との数値に基づいて、前記旋回体の旋回角と前記旋回体の方位角との対応関係を演算して記憶し、前記対応関係を記憶したときから前記旋回体の旋回中心軸位置に変化がない状態、かつ、前記受信機による測位結果が利用不能な状態、かつ、前記走行体に対する操作が前記操作装置に入力されていない状態であるときに、前記旋回体に対する操作が前記操作装置に入力され場合には、前記角度センサにより検出される第2旋回角と記憶された前記対応関係とに基づいて、前記受信機による測位結果が利用不能なときの前記旋回体の方位角となる第2方位角を算出し、前記受信機による測位結果が利用可能なときに前記受信機により測位された前記少なくとも1つのアンテナの位置と前記第2方位角とに基づいて前記目標掘削面を演算するものとする。
The present application includes a plurality of means for solving the above problems, and one example thereof is a traveling body.
A plurality of positionings include a swivel body mounted on the traveling body so as to be able to swivel, a working device attached to the swivel body, and an operating device for instructing the traveling operation of the traveling body and the turning operation of the swivel body. Based on the plurality of antennas for receiving satellite signals transmitted from the satellite and the satellite signals received by the plurality of antennas, the position of at least one of the plurality of antennas and the azimuth angle of the swivel body. The target excavation surface is calculated based on the position of at least one antenna positioned by the receiver and the azimuth angle of the swivel body, and the work is performed during the operation of the operating device. In a work machine including a controller for outputting a control signal for controlling the work device so that the device does not exceed the target excavation surface, the angle sensor for detecting the turning angle of the turning body with respect to the traveling body is provided. When the positioning result by the receiver is available and the operation for the traveling body is not input to the operating device, the controller inputs the operation for the swivel body to the operating device. The swivel body is based on the numerical values of the first azimuth angle measured by the receiver and the first swivel angle detected by the angle sensor when the first azimuth angle is positioned. The correspondence between the turning angle and the azimuth angle of the turning body is calculated and stored, and the position of the turning center axis of the turning body has not changed since the correspondence was stored, and the positioning is performed by the receiver. When the operation for the swivel body is input to the operating device when the result is not available and the operation for the traveling body is not input to the operating device, the angle sensor is used. Based on the detected second turning angle and the stored correspondence, the second azimuth angle, which is the azimuth angle of the swivel body when the positioning result by the receiver is unavailable, is calculated, and the receiver It is assumed that the target excavation surface is calculated based on the position of the at least one antenna positioned by the receiver and the second azimuth angle when the positioning result is available.

本発明によれば、衛星信号に基づいて演算される作業機械の位置データが掘削支援制御に利用できない状況において旋回体が旋回動作を行っても掘削支援制御を継続できる。 According to the present invention, the excavation support control can be continued even if the swivel body performs a swivel operation in a situation where the position data of the work machine calculated based on the satellite signal cannot be used for the excavation support control.

本発明の実施形態に係る油圧ショベルの構成図。The block diagram of the hydraulic excavator which concerns on embodiment of this invention. 図1の油圧ショベルのコントローラを油圧駆動装置とともに示す図。The figure which shows the controller of the hydraulic excavator of FIG. 1 together with the hydraulic drive device. 油圧ショベルにおける座標系(ショベル基準座標系)を示す側面図。A side view showing a coordinate system (excavator reference coordinate system) in a hydraulic excavator. 油圧ショベルにおける座標系(ショベル基準座標系)を示す背面視の図。The figure of the rear view which shows the coordinate system (excavator reference coordinate system) in a hydraulic excavator. 掘削支援制御システムの構成図。Configuration diagram of the excavation support control system. 掘削支援制御によるショベル動作の例を示す図。The figure which shows the example of the excavator operation by excavation support control. 方位角に対して旋回角の差分の加算を示す図。The figure which shows the addition of the difference of the turning angle with respect to the azimuth. 掘削支援制御で利用される目標面距離dと補正係数kの相関図。Correlation diagram of the target surface distance d used in excavation support control and the correction coefficient k. 目標面距離dに応じた補正前後のバケット先端の速度ベクトルを表す模式図。The schematic diagram which shows the velocity vector of the bucket tip before and after the correction according to the target plane distance d. 第1実施形態に関するフローチャートを示す図。The figure which shows the flowchart about 1st Embodiment. 第2実施形態に関するフローチャートを示す図。The figure which shows the flowchart about 2nd Embodiment. 第2実施形態に関する方位角と旋回角の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the azimuth angle and the turning angle which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態において角度の対応関係を記憶する処理のフローチャートを示す図。The figure which shows the flowchart of the process which stores the correspondence relation of an angle in 2nd Embodiment. 第3実施形態に関するフローチャートを示す図。The figure which shows the flowchart about 3rd Embodiment.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、以下では、作業機械として、作業装置の先端の作業具(アタッチメント)としてバケットを備える油圧ショベルを例示するが、バケット以外のアタッチメントを備える作業機械に本発明を適用してもよい。また、旋回可能な構造物の上に、複数のリンク部材(アタッチメント、ブーム、アーム等)を連結して構成される多関節型の作業装置を有するものであれば、油圧ショベル以外の作業機械への適用も可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, a hydraulic excavator having a bucket as a work tool (attachment) at the tip of the work device will be illustrated as a work machine, but the present invention may be applied to a work machine having an attachment other than the bucket. Further, if the structure has an articulated work device configured by connecting a plurality of link members (attachments, booms, arms, etc.) on a structure that can be swiveled, the work machine other than the hydraulic excavator can be used. Can also be applied.

また、以下の説明では、同一の構成要素が複数存在する場合、符号の末尾にアルファベットを付すことがあるが、当該アルファベットを省略して当該複数の構成要素をまとめて表記することがある。例えば、同一の3つのポンプ190a、190b、190cが存在するとき、これらをまとめてポンプ190と表記することがある。 Further, in the following description, when a plurality of the same components exist, an alphabet may be added at the end of the reference numeral, but the alphabet may be omitted and the plurality of components may be collectively described. For example, when the same three pumps 190a, 190b, and 190c exist, they may be collectively referred to as pump 190.

<第1実施形態>
図1は本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの構成図であり、図2は本発明の実施形態に係る油圧ショベルのコントローラ(制御装置)40を油圧駆動装置と共に示す図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a configuration diagram of a hydraulic excavator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a controller (control device) 40 of the hydraulic excavator according to the embodiment of the present invention together with a hydraulic drive device.

図1において、油圧ショベル1は、多関節型のフロント作業装置(作業装置)1Aと、車体(機械本体)1Bで構成されている。車体(機械本体)1Bは、左右の走行油圧モータ3a、3b(後の図4も参照)により走行する下部走行体11と、下部走行体11の上に取り付けられ、旋回油圧モータ4によって駆動され左右方向に旋回可能な上部旋回体12とからなる。 In FIG. 1, the hydraulic excavator 1 is composed of an articulated front working device (working device) 1A and a vehicle body (machine body) 1B. The vehicle body (machine body) 1B is mounted on the lower traveling body 11 traveling by the left and right traveling hydraulic motors 3a and 3b (see also FIG. 4 below) and the lower traveling body 11, and is driven by the turning hydraulic motor 4. It is composed of an upper swivel body 12 that can swivel in the left-right direction.

下部走行11は、左右一対の履帯13a,13b(図4参照)を有し、この一対の履帯13a,13bは一対の走行油圧モータ3a,3bによって駆動される。 The lower traveling portion 11 has a pair of left and right crawler belts 13a and 13b (see FIG. 4), and the pair of crawler belts 13a and 13b are driven by a pair of traveling hydraulic motors 3a and 3b.

フロント作業装置1Aは、垂直方向にそれぞれ回動する複数のフロント部材(ブーム8、アーム9及びバケット10)を連結して構成されており、上部旋回体12に取り付けられている。ブーム8の基端は上部旋回体12の前部においてブームピン8a(図3参照)を介して回動可能に支持されている。ブーム8の先端にはアームピン9a(図3参照)を介してアーム9が回動可能に連結されており、アーム9の先端にはバケットピン10a(図3参照)を介してバケット10が回動可能に連結されている。ブーム8はブームシリンダ5によって駆動され、アーム9はアームシリンダ6によって駆動され、バケット10はバケットシリンダ7によって駆動される。 The front working device 1A is configured by connecting a plurality of front members (boom 8, arm 9, and bucket 10) that rotate in the vertical direction, and is attached to the upper swivel body 12. The base end of the boom 8 is rotatably supported at the front of the upper swing body 12 via a boom pin 8a (see FIG. 3). The arm 9 is rotatably connected to the tip of the boom 8 via an arm pin 9a (see FIG. 3), and the bucket 10 rotates to the tip of the arm 9 via a bucket pin 10a (see FIG. 3). It is connected as possible. The boom 8 is driven by the boom cylinder 5, the arm 9 is driven by the arm cylinder 6, and the bucket 10 is driven by the bucket cylinder 7.

(油圧ショベルの姿勢および姿勢センサ)
ここで油圧ショベル1の姿勢及びそれを規定する座標系について図3及び図4を用いて説明する。前提として、各フロント部材8,9,10の幅方向の中心を通り、各フロント部材8,9,10が動作する平面であって、上部旋回体12の旋回動作とともに回転する平面をフロント平面(又は作業装置1Aの動作平面)と呼称する。図3の場合は紙面がフロント平面となる。油圧ショベル1の姿勢は、図3および図4に示すショベル基準座標系上に定義できる。このショベル基準座標系(車体座標系とも称する)は、油圧ショベル1に設定された座標系であり、上部旋回体12の旋回中心軸上において、下部走行体11が地面に接する点に原点が設定されている。上部旋回体12の旋回中心軸上にZ軸を設定し、そのZ軸上において原点から車体上方に向かう方向を正とする。下部走行対11の前後方向(進行方向)と平行な直線であって、原点においてZ軸に直交する直線上にX軸を設定し、そのX軸上において原点から車体前方(下部走行体11の前進方向)に向かう方向を正とする。Y軸は、前述のX軸とZ軸とで右手座標系を構成するように設定されている。図3の例では、フロント平面とXZ平面とが平行であり、かつ、作業装置1Aの伸ばし方向と下部走行体11の前進方向が一致するように上部旋回体12と下部走行体11の姿勢が保持されている。また、旋回角度については、フロント作業装置1AがX軸と平行になる状態(図3の状態)を0度とし、時計回りを正とした。X軸に対するブーム8の回転角をブーム角θbm、ブーム8に対するアーム9の回転角をアームθam、アーム9に対するバケット10爪先の回転角をバケット角θbk、下部走行体11に対する上部旋回体12の旋回角を旋回角θswとした。
(Position and posture sensor of hydraulic excavator)
Here, the posture of the hydraulic excavator 1 and the coordinate system defining the posture will be described with reference to FIGS. 3 and 4. As a premise, a plane that passes through the center of each front member 8, 9, 10 in the width direction and in which each front member 8, 9, 10 operates and that rotates with the turning operation of the upper swivel body 12 is a front plane (a front plane). Or the operating plane of the working device 1A). In the case of FIG. 3, the paper surface is the front plane. The posture of the hydraulic excavator 1 can be defined on the excavator reference coordinate system shown in FIGS. 3 and 4. This excavator reference coordinate system (also referred to as a vehicle body coordinate system) is a coordinate system set in the hydraulic excavator 1, and the origin is set at a point where the lower traveling body 11 touches the ground on the turning center axis of the upper turning body 12. Has been done. The Z-axis is set on the turning center axis of the upper turning body 12, and the direction from the origin to the upper part of the vehicle body on the Z-axis is positive. An X-axis is set on a straight line parallel to the front-rear direction (traveling direction) of the lower traveling pair 11 and orthogonal to the Z-axis at the origin, and the front of the vehicle body (lower traveling body 11) is set on the X-axis from the origin. The direction toward (forward direction) is positive. The Y-axis is set so that the above-mentioned X-axis and Z-axis form a right-handed coordinate system. In the example of FIG. 3, the postures of the upper swivel body 12 and the lower traveling body 11 are set so that the front plane and the XZ plane are parallel to each other and the extending direction of the working device 1A and the forward direction of the lower traveling body 11 coincide with each other. It is being held. Regarding the turning angle, the state in which the front working device 1A is parallel to the X axis (the state in FIG. 3) is set to 0 degrees, and the clockwise direction is set to positive. The rotation angle of the boom 8 with respect to the X axis is the boom angle θbm, the rotation angle of the arm 9 with respect to the boom 8 is the arm θam, the rotation angle of the tip of the bucket 10 with respect to the arm 9 is the bucket angle θbk, and the rotation of the upper swivel body 12 with respect to the lower traveling body 11. The angle was defined as the angle of rotation θsw.

ブーム8、アーム9、バケット10の回転角(回動角度)θbm、θam、θbk(図3参照)を測定可能なように、ブームピン8aにブーム角度センサ30、アームピン9aにアーム角度センサ31、バケットリンク14(図1参照)にバケット角度センサ32が取付けられている。 The boom pin 8a has a boom angle sensor 30, the arm pin 9a has an arm angle sensor 31, and a bucket so that the rotation angles (rotation angles) θbm, θam, and θbk (see FIG. 3) of the boom 8, arm 9, and bucket 10 can be measured. A bucket angle sensor 32 is attached to the link 14 (see FIG. 1).

上部旋回体12には上部旋回体12の姿勢センサとして車体IMU(IMU:Inertial Measurement Unit(慣性計測装置))33が設置されている。車体IMU33によって、上部旋回体12の重力方向に対する前後方向への傾き(ピッチ角θp)や左右方向への傾き(ロール角θr、図4参照)をそれぞれ検出することが可能である。また、車体IMU33によって、上部旋回体12の旋回時の角速度(ヨー角速度)を検出可能である。また、車体IMU33によって、上部旋回体12の前後方向または左右方向における加速度を検出可能である。 A vehicle body IMU (IMU: Inertial Measurement Unit (Inertial Measurement Unit)) 33 is installed on the upper swing body 12 as a posture sensor of the upper swing body 12. The vehicle body IMU 33 can detect the inclination of the upper swing body 12 in the front-rear direction (pitch angle θp) and the inclination in the left-right direction (roll angle θr, see FIG. 4) with respect to the gravity direction. Further, the vehicle body IMU 33 can detect the angular velocity (yaw angular velocity) when the upper swing body 12 is turned. Further, the vehicle body IMU 33 can detect the acceleration of the upper swing body 12 in the front-rear direction or the left-right direction.

なお、フロント部材の角度センサ30、31、32はそれぞれ基準面(例えば水平面)に対する角度を検出する角度センサ(例えば、IMU)に代替可能である。または各油圧シリンダ5、6、7のストロークを検出するシリンダストロークセンサに代替し、得られたシリンダストロークを角度に換算する構成としても良い。 The angle sensors 30, 31, and 32 of the front member can be replaced with angle sensors (for example, IMU) that detect angles with respect to a reference plane (for example, a horizontal plane), respectively. Alternatively, the cylinder stroke sensor that detects the strokes of the hydraulic cylinders 5, 6 and 7 may be substituted, and the obtained cylinder stroke may be converted into an angle.

上部旋回体12と下部走行体11の回転中心近傍に、下部走行体11に対する上部旋回体12の相対的な旋回角度(旋回角θsw)を検出可能な旋回角度センサ19が取り付けられている。旋回角度センサ19としては例えばポテンショメータが利用できる。 A turning angle sensor 19 capable of detecting the relative turning angle (turning angle θsw) of the upper turning body 12 with respect to the lower running body 11 is attached to the vicinity of the rotation center of the upper turning body 12 and the lower traveling body 11. As the turning angle sensor 19, for example, a potentiometer can be used.

5つの角度センサ30,31,32,33,19を上部旋回体(機械本体)12及びフロント作業装置1Aの姿勢情報を検出する姿勢センサ53(図4参照)と総称することがある。 The five angle sensors 30, 31, 32, 33, 19 may be collectively referred to as a posture sensor 53 (see FIG. 4) that detects posture information of the upper swing body (machine body) 12 and the front work device 1A.

(GNSSシステム17)
上部旋回体12には、2つのGNSSアンテナ17a、17bが取り付けられている。2つのGNSSアンテナ17a、17bはGNSS受信機17c(図4参照)と接続されている。GNSS受信機17cは、2つのGNSSアンテナ17a,17bがそれぞれ受信した複数の衛星信号を利用してグローバル座標系における2つのGNSSアンテナ17a,17bの位置(「グローバル位置データ」と称することがある)と、上部旋回体12の方位角φ(換言すると作業装置1Aの方位角)を測位する。
(GNSS system 17)
Two GNSS antennas 17a and 17b are attached to the upper swing body 12. The two GNSS antennas 17a and 17b are connected to the GNSS receiver 17c (see FIG. 4). The GNSS receiver 17c uses a plurality of satellite signals received by the two GNSS antennas 17a and 17b, respectively, to position the two GNSS antennas 17a and 17b in the global coordinate system (sometimes referred to as "global position data"). And, the azimuth angle φ of the upper swivel body 12 (in other words, the azimuth angle of the working device 1A) is determined.

また、GNSS受信機17cによる測位結果(具体的には、2つのGNSSアンテナ17a,17bの位置のうち少なくとも1つのGNSSアンテナの位置と、上部旋回体12の方位角φ)がコントローラ40の制御(例えば、掘削支援制御)に利用不能になった場合には、GNSS受信機17cはコントローラ40に通信エラーを出力する。上記の「GNSS受信機17cによる測位結果が…利用不能になった場合」には、GNSSアンテナ17a,17bが衛星信号を受信できない場合(測位演算自体が不可能な場合)や、測位精度又はその指標値が所定の閾値dp1よりも低い場合が含まれる。測位精度の指標値には、測位結果の値のばらつき、GNSS測位解の種類(例えば、Fix解、Float解)、捕捉した衛星数、DOP値等が含まれる。なお、GNSS測位解に関して、上記閾値dp1よりも低い場合とは測位解がFloat解の場合とし、閾値dp1以上の場合とは測位解がFix解の場合とする。以下では、GNSS受信機17cによる測位結果が利用不能になった場合として、測位精度が所定の閾値dp1よりも低い場合を例示して説明する。 Further, the positioning result by the GNSS receiver 17c (specifically, the position of at least one GNSS antenna among the positions of the two GNSS antennas 17a and 17b and the azimuth angle φ of the upper swivel body 12) is controlled by the controller 40 (specifically, the position is controlled by the controller 40. For example, when it becomes unavailable for excavation support control), the GNSS receiver 17c outputs a communication error to the controller 40. In the above "when the positioning result by the GNSS receiver 17c becomes unusable", the case where the GNSS antennas 17a and 17b cannot receive the satellite signal (when the positioning calculation itself is impossible), the positioning accuracy or its own. The case where the index value is lower than the predetermined threshold value dp1 is included. The index value of positioning accuracy includes variation in the value of the positioning result, the type of GNSS positioning solution (for example, Fix solution, Float solution), the number of captured satellites, the DOP value, and the like. Regarding the GNSS positioning solution, the case where the positioning solution is lower than the threshold value dp1 is the case where the positioning solution is the Float solution, and the case where the positioning solution is above the threshold value dp1 is the case where the positioning solution is the Fix solution. In the following, a case where the positioning accuracy by the GNSS receiver 17c becomes unavailable and the positioning accuracy is lower than the predetermined threshold value dp1 will be described as an example.

なお、受信機17cによる測位としては、車体外に設置された基準局(図示せず)が複数の測位衛星から受信した衛星信号に基づいて生成したGNSS補正データを受信するための無線機(図示せず)を上部旋回体12に搭載し、無線機で受信したGNSS補正データを利用するRTK(Real Time Kinetic)測位を実施してもよい。また、無線機が基準局から受信したGNSS補正データを一方のGNSSアンテナ17a(17b)から他方のGNSSアンテナ17b(17a)に送信することで2つのGNSSアンテナ17a,17b間の相対位置を演算するムービングベースRTKを利用しても良い。演算した相対位置からは一方のGNSSアンテナ17a(17b)から他方のGNSSアンテナ17b(17a)までの方向と距離(すなわちベクトル)が算出できる。2つのGNSSアンテナ17a,17bが旋回体12に固定された位置は既定位置であり、それらのショベル基準座標系における座標値は既知であるため、旋回体12の方位角φが算出できる。ムービングベースRTKを利用すれば,2つのGNSSアンテナ17a,17bのうち一方のアンテナの位置を演算すれば旋回体12の方位角φを算出できる。なお、本実施形態では2つのアンテナ17a,17bの位置を共通の受信機17cが演算するが、アンテナ17a,17bごとに受信機を搭載しても良い。 As for the positioning by the receiver 17c, a radio (not shown) for receiving GNSS correction data generated based on satellite signals received from a plurality of positioning satellites by a reference station (not shown) installed outside the vehicle body. It may be mounted on the upper swivel body 12 and RTK (Real Time Kinetic) positioning using the GNSS correction data received by the radio may be performed. Further, the moving that calculates the relative position between the two GNSS antennas 17a and 17b by transmitting the GNSS correction data received from the reference station by the radio from one GNSS antenna 17a (17b) to the other GNSS antenna 17b (17a). You may use the base RTK. From the calculated relative position, the direction and distance (that is, vector) from one GNSS antenna 17a (17b) to the other GNSS antenna 17b (17a) can be calculated. Since the positions where the two GNSS antennas 17a and 17b are fixed to the swivel body 12 are the default positions and the coordinate values in the excavator reference coordinate system are known, the azimuth angle φ of the swivel body 12 can be calculated. If the moving base RTK is used, the azimuth angle φ of the swivel body 12 can be calculated by calculating the position of one of the two GNSS antennas 17a and 17b. In the present embodiment, the positions of the two antennas 17a and 17b are calculated by the common receiver 17c, but a receiver may be mounted on each of the antennas 17a and 17b.

なお、本稿では、上記のGNSSアンテナ17a、17bと、GNSS受信機17cとを、GNSSシステム17(図4参照)と総称することがある。 In this paper, the above-mentioned GNSS antennas 17a and 17b and the GNSS receiver 17c may be collectively referred to as a GNSS system 17 (see FIG. 4).

(操作装置(操作レバー22,23))
上部旋回体12に設けられた運転室内には複数の油圧アクチュエータ3a,3b,4,5,6,7を操作する操作装置として操作レバー22,23が設置されている。このうち操作レバー23a,23bは下部走行体11の走行動作を指示し、操作レバー22bは上部旋回体12の旋回動作を指示する。具体的には、走行右油圧モータ3a(下部走行体11)を操作するための走行右レバー23aと、走行左油圧モータ3b(下部走行体11)を操作するための走行左レバー23bと、ブームシリンダ5(ブーム8)及びバケットシリンダ7(バケット10)を操作するための操作右レバー22aと、アームシリンダ6(アーム9)及び旋回油圧モータ4(上部旋回体12)を操作するための操作左レバー22bが設置されている。以下では、これらを操作レバー22、23と総称することがある。
(Operating device (operation levers 22 and 23))
In the cab provided in the upper swing body 12, operating levers 22 and 23 are installed as operating devices for operating the plurality of hydraulic actuators 3a, 3b, 4, 5, 6, 7. Of these, the operating levers 23a and 23b instruct the traveling operation of the lower traveling body 11, and the operating lever 22b instructs the turning operation of the upper rotating body 12. Specifically, a traveling right lever 23a for operating the traveling right hydraulic motor 3a (lower traveling body 11), a traveling left lever 23b for operating the traveling left hydraulic motor 3b (lower traveling body 11), and a boom. Operation right lever 22a for operating the cylinder 5 (boom 8) and bucket cylinder 7 (bucket 10), operation left for operating the arm cylinder 6 (arm 9) and swivel hydraulic motor 4 (upper swivel body 12). The lever 22b is installed. Hereinafter, these may be collectively referred to as operation levers 22 and 23.

上部旋回体12に搭載された原動機であるエンジン18は、油圧ポンプ2とパイロットポンプ48を駆動する。図2に示すように、油圧ポンプ2としては可変容量型ポンプを選択でき、パイロットポンプ48としては固定容量型ポンプを選択できる。各ポンプ2,48は複数にしても良い。 The engine 18, which is a prime mover mounted on the upper swing body 12, drives the hydraulic pump 2 and the pilot pump 48. As shown in FIG. 2, a variable capacity pump can be selected as the hydraulic pump 2, and a fixed capacity pump can be selected as the pilot pump 48. There may be a plurality of each pump 2, 48.

本実施形態においては、図2に示すように、操作レバー22、23は電気レバー方式が利用できる。コントローラ40は、オペレータによる操作レバー22、23の操作情報(例えば,操作量,操作方向)を、操作レバー22,23に取り付けられたロータリエンコーダやポテンショメータ等のオペレータ操作量センサ52a,52b,52c,52d,52e,52fで読み取り、その読み取った操作情報に応じた電流指令を電磁比例弁47a、47b、47c、47d、47e、47f、47g、47h、47i、47j、47k、47l(以下では,電磁比例弁47a-lと総称することがある。)に出力する。 In the present embodiment, as shown in FIG. 2, an electric lever system can be used for the operation levers 22 and 23. The controller 40 uses the operator-operated amount sensors 52a, 52b, 52c, such as rotary encoders and potentiometers attached to the operation levers 22 and 23, to transmit the operation information (for example, the operation amount and the operation direction) of the operation levers 22 and 23 by the operator. It is read by 52d, 52e, 52f, and the current command according to the read operation information is read by the electromagnetic proportional valves 47a, 47b, 47c, 47d, 47e, 47f, 47g, 47h, 47i, 47j, 47k, 47l (hereinafter, electromagnetic). It is output to the proportional valve 47a-l).

電磁比例弁47a-lは、パイロットライン150に設けられており、コントローラ40からの指令が入力された場合に駆動され、流量制御弁(コントロールバルブ)15にパイロット圧を出力し、これにより流量制御弁15が駆動する。 The electromagnetic proportional valve 47a-l is provided in the pilot line 150, is driven when a command from the controller 40 is input, and outputs a pilot pressure to the flow rate control valve (control valve) 15, thereby controlling the flow rate. The valve 15 is driven.

流量制御弁15は、旋回油圧モータ4、アームシリンダ6、ブームシリンダ5、バケットシリンダ7、走行右油圧モータ3a、走行右油圧モータ3bのそれぞれに、操作レバー22,23の操作情報(電磁比例弁47a-47fから流量制御弁15へのパイロット圧)に応じたポンプ2からの圧油を供給できるよう構成されている。 The flow control valve 15 has operation information (electromagnetic proportional valve) of operating levers 22 and 23 for each of the swing hydraulic motor 4, the arm cylinder 6, the boom cylinder 5, the bucket cylinder 7, the traveling right hydraulic motor 3a, and the traveling right hydraulic motor 3b, respectively. It is configured to be able to supply hydraulic pressure from the pump 2 according to the pilot pressure) from 47a-47f to the flow control valve 15.

なお、電磁比例弁47a-bは旋回油圧モータ4に、電磁比例弁47c-dはアームシリンダ6に、電磁比例弁47e-fはブームシリンダ5に、電磁比例弁47g-hはバケットシリンダ7に、電磁比例弁47i-jは走行右油圧モータ3aに、電磁比例弁47k-lは走行右油圧モータ3bに圧油を供給する流量制御弁15にパイロット圧を供給する。 The electromagnetic proportional valve 47a-b is used for the swing hydraulic motor 4, the electromagnetic proportional valve 47cd is used for the arm cylinder 6, the electromagnetic proportional valve 47ef is used for the boom cylinder 5, and the electromagnetic proportional valve 47g-h is used for the bucket cylinder 7. The electromagnetic proportional valve 47i-j supplies the pilot pressure to the traveling right hydraulic motor 3a, and the electromagnetic proportional valve 47kl supplies the pilot pressure to the flow control valve 15 that supplies pressure oil to the traveling right hydraulic motor 3b.

パイロットライン150において、パイロットポンプ48と電磁比例弁47a-lの間には、コントローラ40と接続されたロック弁39が備わる。運転室内のゲートロックレバー(図示しない)の位置検出器がコントローラ40と接続され、ゲートロックレバーがロック位置にある場合にはロック弁39がロックされパイロットライン150に圧油は供給されず、ロック解除位置にある場合には、ロック弁39は解除され、パイロットライン150に圧油が供給される。 In the pilot line 150, a lock valve 39 connected to the controller 40 is provided between the pilot pump 48 and the electromagnetic proportional valve 47a-l. When the position detector of the gate lock lever (not shown) in the driver's cab is connected to the controller 40 and the gate lock lever is in the locked position, the lock valve 39 is locked and the pilot line 150 is not supplied with pressure oil and is locked. When in the release position, the lock valve 39 is released and pressure oil is supplied to the pilot line 150.

油圧ポンプ2から吐出された圧油は、パイロット圧によって駆動される流量制御弁15を介して、走行右油圧モータ3a、走行左油圧モータ3b、旋回油圧モータ4、ブームシリンダ5、アームシリンダ6、バケットシリンダ7に供給される。供給された圧油によってブームシリンダ5、アームシリンダ6、バケットシリンダ7が伸縮することで、ブーム8、アーム9、バケット10がそれぞれ回動し、バケット10の位置及び姿勢が変化する。また、供給された圧油によって旋回油圧モータ4が回転することで、下部走行体11に対して上部旋回体12が旋回する。そして、供給された圧油によって走行右油圧モータ3a、走行左油圧モータ3bが回転することで、下部走行体11が走行する。以下では、走行油圧モータ3、旋回油圧モータ4、ブームシリンダ5、アームシリンダ6、バケットシリンダ7を総称して、油圧アクチュエータ3-7と総称することがある。 The pressure oil discharged from the hydraulic pump 2 passes through the flow control valve 15 driven by the pilot pressure, the traveling right hydraulic motor 3a, the traveling left hydraulic motor 3b, the turning hydraulic motor 4, the boom cylinder 5, the arm cylinder 6, and the traveling right hydraulic motor 3a. It is supplied to the bucket cylinder 7. The boom cylinder 5, arm cylinder 6, and bucket cylinder 7 expand and contract due to the supplied pressure oil, so that the boom 8, arm 9, and bucket 10 rotate respectively, and the position and posture of the bucket 10 change. Further, the swivel hydraulic motor 4 is rotated by the supplied pressure oil, so that the upper swivel body 12 is swiveled with respect to the lower traveling body 11. Then, the traveling right hydraulic motor 3a and the traveling left hydraulic motor 3b are rotated by the supplied pressure oil, so that the lower traveling body 11 travels. Hereinafter, the traveling hydraulic motor 3, the swing hydraulic motor 4, the boom cylinder 5, the arm cylinder 6, and the bucket cylinder 7 may be collectively referred to as a hydraulic actuator 3-7.

(システム構成)
図5は本実施形態の油圧ショベルが備える掘削支援制御システムの構成図である。掘削支援制御システムは、コントローラ40と、複数のオペレータ操作量センサ52と、旋回角度センサ19や角度センサ30、31、32、車体IMU33から構成される複数の姿勢センサ53と、GNSSアンテナ17a,17b及びGNSS受信機17cを含むGNSSシステム17と、オペレータに掘削支援制御の状態を報知する報知装置46と、複数の電磁比例弁47とを備えている。
(System configuration)
FIG. 5 is a configuration diagram of an excavation support control system included in the hydraulic excavator of the present embodiment. The excavation support control system includes a controller 40, a plurality of operator operation amount sensors 52, a plurality of attitude sensors 53 composed of a turning angle sensor 19, angle sensors 30, 31, 32, and a vehicle body IMU 33, and GNSS antennas 17a, 17b. A GNSS system 17 including a GNSS receiver 17c, a notification device 46 for notifying an operator of the state of excavation support control, and a plurality of electromagnetic proportional valves 47 are provided.

(コントローラ40)
コントローラ(制御装置)40としては、例えば,CPU等の演算処理装置(図示せず)と、RAM,ROM等の半導体記憶装置又はHDD等の磁気記憶装置からなる記憶装置(図示せず)と、各種センサやアクチュエータなどとの間で情報をやり取りする入出力インタフェース(図示せず)とを備えたコンピュータが利用可能であり、単体または複数のコンピュータから構成できる。また、コントローラ40の一部または全てを、油圧ショベル1上の各種装置とネットワークを介して通信可能に接続されるサーバ等の外部のコンピュータで構成してもよい。
(Controller 40)
The controller (control device) 40 includes, for example, an arithmetic processing device (not shown) such as a CPU, a storage device (not shown) including a semiconductor storage device such as a RAM or ROM, or a magnetic storage device such as an HDD. A computer equipped with an input / output interface (not shown) for exchanging information with various sensors and actuators can be used, and can be configured as a single computer or a plurality of computers. Further, a part or all of the controller 40 may be configured by an external computer such as a server that is communicably connected to various devices on the hydraulic excavator 1 via a network.

コントローラ40は、コントローラ内の記憶装置に格納されたプログラムを演算処理装置に実行させることで、姿勢演算部71、バケット位置情報演算部72、センサエラー処理部73、グローバル位置情報選択部74、目標地形データ格納部75、目標掘削面情報抽出部76、目標動作演算部77、電磁比例弁制御部78、報知制御部79として機能する。すなわち、図5でコントローラ40内に矩形で示した各部はコントローラ40が演算処理を行って発揮する機能をブロックで分類したものである。 The controller 40 causes the calculation processing device to execute the program stored in the storage device in the controller, so that the posture calculation unit 71, the bucket position information calculation unit 72, the sensor error processing unit 73, the global position information selection unit 74, and the target. It functions as a topographical data storage unit 75, a target excavation surface information extraction unit 76, a target operation calculation unit 77, an electromagnetic proportional valve control unit 78, and a notification control unit 79. That is, each part shown by a rectangle in the controller 40 in FIG. 5 is a block classification of the functions that the controller 40 performs arithmetic processing and exerts.

コントローラ(制御装置)40は、GNSS受信機17cによる測位結果が利用不能な場合、かつ、下部走行体11に対する操作が走行操作レバー23a,23bに入力されていない場合、かつ、上部旋回体12に対する操作が操作レバー22bに入力されている場合には、GNSS受信機17cによる測位結果が利用可能なときにGNSS受信機17cにより測位された第1方位角φ1と、第1方位角φ1が測位されたときに旋回角度センサ19により検出された第1旋回角θsw1と、GNSS受信機17cによる測位結果が利用不能なときに旋回角度センサ19により検出された第2旋回角θsw2とに基づいて、GNSS受信機17cによる測位結果が利用不能なときの上部旋回体12の第2方位角ψを算出し、第2方位角ψとGNSS受信機17cによる測位結果が利用可能なときにGNSS受信機17cにより測位された少なくとも1つのGNSSアンテナの位置とに基づいて目標掘削面60を演算する。 The controller (control device) 40 is used when the positioning result by the GNSS receiver 17c is not available, when the operation for the lower traveling body 11 is not input to the traveling operation levers 23a and 23b, and for the upper turning body 12. When the operation is input to the operation lever 22b, the first azimuth angle φ1 and the first azimuth angle φ1 positioned by the GNSS receiver 17c are positioned when the positioning result by the GNSS receiver 17c is available. Based on the first turning angle θsw1 detected by the turning angle sensor 19 and the second turning angle θsw2 detected by the turning angle sensor 19 when the positioning result by the GNSS receiver 17c is unavailable. The second azimuth angle ψ of the upper swivel body 12 is calculated when the positioning result by the receiver 17c is not available, and the GNSS receiver 17c is used when the positioning result by the second azimuth angle ψ and the GNSS receiver 17c is available. The target drilling surface 60 is calculated based on the position of at least one GNSS antenna positioned.

なお、2つのGNSSアンテナ17a、17bを利用したGNSS測位を行う受信機17cの機能は、コントローラ40内の機能の一部として取り込んでも良いし、上述のようにコントローラ40から独立した装置としても良い。 The function of the receiver 17c that performs GNSS positioning using the two GNSS antennas 17a and 17b may be incorporated as a part of the function in the controller 40, or may be a device independent of the controller 40 as described above. ..

以下、コントローラ40内の各部で行われる処理の詳細について説明する。 Hereinafter, the details of the processing performed in each part in the controller 40 will be described.

(姿勢演算部71)
姿勢演算部71は、姿勢センサ53に含まれる旋回角度センサ19からの出力信号に基づき、ショベル基準座標系における上部旋回体12の旋回角度θswを演算する。また、同様に姿勢センサ53に含まれるブーム角度センサ30、アーム角度センサ31およびバケット角度センサ32からの出力信号に基づき、ショベル基準座標系における作業装置1Aの姿勢(各フロント部材8,9,10の姿勢)を演算する。
(Posture calculation unit 71)
The posture calculation unit 71 calculates the swivel angle θsw of the upper swivel body 12 in the shovel reference coordinate system based on the output signal from the swivel angle sensor 19 included in the posture sensor 53. Similarly, based on the output signals from the boom angle sensor 30, the arm angle sensor 31, and the bucket angle sensor 32 included in the attitude sensor 53, the attitude of the work device 1A in the excavator reference coordinate system (each front member 8, 9, 10). Attitude) is calculated.

(バケット位置情報演算部72)
バケット位置情報演算部72は、ショベル基準座標形におけるバケット10の位置を演算する。バケット位置情報演算部72は、例えば、フロント平面におけるバケット10の爪先位置を演算できる。フロント平面とは、先述のように、各フロント部材8,9,10が動作する仮想的な平面であり、上部旋回体12の旋回動作に伴って回転する平面である。バケット位置情報演算部72は、コントローラ40内の記憶装置内にあらかじめ記憶した、図3に示すブーム8の長さLbm、アーム9の長さLam、及びバケット10の長さLbkと、姿勢演算部71から取得するブーム角θbm、アーム角θam、バケット角θbkを用いて、ショベル基準座標形におけるバケット10の位置(例えば、フロント平面におけるバケット爪先位置)を演算できる。
(Bucket position information calculation unit 72)
The bucket position information calculation unit 72 calculates the position of the bucket 10 in the shovel reference coordinate form. The bucket position information calculation unit 72 can calculate, for example, the toe position of the bucket 10 on the front plane. As described above, the front plane is a virtual plane on which the front members 8, 9 and 10 operate, and is a plane that rotates with the turning operation of the upper swing body 12. The bucket position information calculation unit 72 includes the length Lbm of the boom 8, the length Lam of the arm 9, the length Lbk of the bucket 10, and the posture calculation unit stored in advance in the storage device in the controller 40. Using the boom angle θbm, arm angle θam, and bucket angle θbk acquired from 71, the position of the bucket 10 in the shovel reference coordinate form (for example, the position of the bucket tip on the front plane) can be calculated.

(センサエラー処理部73)
センサエラー処理部73は、操作量センサ52から出力される操作レバー22,23の操作量を示す信号と、GNSSシステム17から出力される通信エラーとを入力しており、当該通信エラーが発報された後に上部旋回体12の方位角ψを演算する。以下ではこのようにセンサエラー処理部73が演算した方位角を代替方位角ψと称することがある。
(Sensor error processing unit 73)
The sensor error processing unit 73 inputs a signal indicating the operation amount of the operation levers 22 and 23 output from the operation amount sensor 52 and a communication error output from the GNSS system 17, and the communication error is issued. After that, the azimuth angle ψ of the upper swivel body 12 is calculated. Hereinafter, the azimuth angle calculated by the sensor error processing unit 73 in this way may be referred to as an alternative azimuth angle ψ.

通信エラーの発報後にセンサエラー処理部73が方位角ψを演算する方法は、走行操作と旋回操作の内容の組み合わせに応じて、次の4パターンに分類される。以下では、通信エラー発報時以前の時刻(但し通信エラー発報時に近い方が好ましい)であって、測位精度が閾値dp1以上に保持されている時刻を時刻t1と称し、センサエラー処理部73が代替方位角ψを演算する時刻であって通信エラーの発報後の時刻を時刻t2(t2>t1)と称する。なお、時刻t1は通信エラー発報時でもよい。 The method of calculating the azimuth angle ψ by the sensor error processing unit 73 after the notification of the communication error is classified into the following four patterns according to the combination of the contents of the traveling operation and the turning operation. In the following, the time before the communication error is issued (however, it is preferable that the time is closer to the time when the communication error is issued) and the positioning accuracy is held at the threshold value dp1 or higher is referred to as time t1, and the sensor error processing unit 73. Is the time for calculating the alternative directional angle ψ, and the time after the communication error is issued is referred to as time t2 (t2> t1). The time t1 may be when a communication error is issued.

(パターン1)下部走行体11に対する操作が走行操作レバー23a,23bに入力されていない場合(走行操作なし)、かつ、旋回体12に対する操作が操作レバー22bに入力されている場合(旋回操作あり)
この場合、センサエラー処理部73は、通信エラーの発報以前(すなわち測位精度が閾値dp1以上のときであって受信機17cによる測位結果が利用可能なとき(以下同じ))の時刻t1に受信機17cにより演算された方位角φ1(第1方位角)と、当該通信エラーの発報以前(すなわち測位精度が閾値dp1以上のとき)の時刻t1に旋回角度センサ19により検出された旋回角θsw1(第1旋回角)とに基づいて、当該通信エラー発報後(すなわち測位精度が閾値dp1未満のときであって受信機17cによる測位結果が利用不能なとき(以下同じ))の時刻t2の上部旋回体12の方位角ψ(第2方位角)を受信機17cに代替して算出する。
(Pattern 1) When the operation for the lower traveling body 11 is not input to the traveling operation levers 23a and 23b (no traveling operation), and when the operation for the turning body 12 is input to the operation lever 22b (with turning operation). )
In this case, the sensor error processing unit 73 receives the signal at time t1 before the communication error is issued (that is, when the positioning accuracy is equal to or higher than the threshold value dp1 and the positioning result by the receiver 17c is available (the same applies hereinafter)). The azimuth φ1 (first azimuth) calculated by the machine 17c and the turning angle θsw1 detected by the turning angle sensor 19 at time t1 before the notification of the communication error (that is, when the positioning accuracy is the threshold value dp1 or more). Based on (first turning angle), at time t2 after the communication error is issued (that is, when the positioning accuracy is less than the threshold value dp1 and the positioning result by the receiver 17c cannot be used (the same applies hereinafter)). The azimuth angle ψ (second azimuth angle) of the upper swivel body 12 is calculated by substituting the receiver 17c.

具体的には、センサエラー処理部73は、時刻t1に旋回角度センサ19により検出された旋回角θsw1(第1旋回角)と、測位精度が閾値dp1未満に低下した後の時刻であって代替方位角ψ(第2方位角)を算出する時刻t2に旋回角度センサ19により検出されたθsw2(第2旋回角)との差分Δθswを演算し、演算した差分Δθswを時刻t1に受信機17cにより演算された方位角φ1に加算することで代替方位角ψ(第2方位角)を算出する。これを式に表すと下記式(1)となる。
ψ=φ1+(θsw2-θsw1) …式(1)
Specifically, the sensor error processing unit 73 substitutes for the turning angle θsw1 (first turning angle) detected by the turning angle sensor 19 at time t1 and the time after the positioning accuracy drops below the threshold value dp1. The difference Δθsw from θsw2 (second turning angle) detected by the turning angle sensor 19 is calculated at the time t2 when the azimuth angle ψ (second azimuth) is calculated, and the calculated difference Δθsw is calculated by the receiver 17c at the time t1. The alternative azimuth angle ψ (second azimuth angle) is calculated by adding to the calculated azimuth angle φ1. This can be expressed as the following equation (1).
ψ = φ1 + (θsw2-θsw1)… Equation (1)

なお、車体IMU33で検出される上部旋回体12のピッチ角θp及びロール角θrがゼロでない場合には、それらを考慮して旋回角θsw1,θsw2を補正することが好ましい。この点は、以下に出てくる式(他の実施形態も含む)において旋回角θsw1,θsw2を利用する場合でも同様である。 When the pitch angle θp and the roll angle θr of the upper swing body 12 detected by the vehicle body IMU 33 are not zero, it is preferable to correct the swing angles θsw1 and θsw2 in consideration of them. This point is the same even when the turning angles θsw1 and θsw2 are used in the equations (including other embodiments) appearing below.

図7に、センサエラー処理部73が通信エラー発生後の方位角(代替方位角ψ)を演算する場合の概念図を示す。時刻t1においてGNSSシステム17に通信エラーが生じた際、センサエラー処理部73は、時刻t1以降の時刻t2に上部旋回体12の方位角の演算するために、時刻t1から時刻t2までの旋回角度の差分Δθswを、時刻t1に受信機17cが演算した方位角φ1に加算することで代替方位角ψを算出する。 FIG. 7 shows a conceptual diagram when the sensor error processing unit 73 calculates the azimuth angle (alternative azimuth angle ψ) after the communication error occurs. When a communication error occurs in the GNSS system 17 at time t1, the sensor error processing unit 73 calculates the turning angle from time t1 to time t2 in order to calculate the directional angle of the upper turning body 12 at time t2 after time t1. The alternative directional angle ψ is calculated by adding the difference Δθsw of the above to the directional angle φ1 calculated by the receiver 17c at time t1.

(パターン2)下部走行体11に対する超信地旋回操作が走行操作レバー23a,23bに入力されている場合(超信地旋回操作あり)、かつ、上部旋回体12に対する操作が操作レバー22bに入力されていない場合(旋回操作なし)
この場合、センサエラー処理部73は、車体IMU33(角速度センサ)により検出される上部旋回体12のヨー角速度ωに基づいて、方位角φ1(第1方位角)が受信機17cにより演算された時刻t1(第1時刻)から測位精度が閾値dp1よりも低下した後の時刻t2(第2時刻)までの上部旋回体12のヨー角速度ωの積分値を演算し、演算した積分値を時刻t1の方位角φ1(第1方位角)に加算することで代替方位角ψ(第2方位角)を受信機17cに代替して算出する。これを式に表すと下記式(2)となる。ただし式(2)における「∫ωdt」は、上部旋回体12のヨー角速度ωの時刻t1から時刻t2までの積分値を示す。
ψ=φ1+∫ωdt …式(2)
(Pattern 2) When the super-credit turning operation for the lower traveling body 11 is input to the traveling operation levers 23a and 23b (with super-credit turning operation), and the operation for the upper rotating body 12 is input to the operation lever 22b. If not (no turning operation)
In this case, the sensor error processing unit 73 determines the time at which the azimuth angle φ1 (first azimuth angle) is calculated by the receiver 17c based on the yaw angular velocity ω of the upper swing body 12 detected by the vehicle body IMU 33 (angular velocity sensor). The integrated value of the yaw angular velocity ω of the upper swivel body 12 from t1 (first time) to the time t2 (second time) after the positioning accuracy drops below the threshold dp1 is calculated, and the calculated integrated value is calculated at time t1. The alternative azimuth angle ψ (second azimuth angle) is calculated by substituting the receiver 17c by adding it to the azimuth angle φ1 (first azimuth angle). This can be expressed as the following equation (2). However, "∫ωdt" in the equation (2) indicates the integrated value of the yaw angular velocity ω of the upper swing body 12 from the time t1 to the time t2.
ψ = φ1 + ∫ωdt… Equation (2)

超信地旋回操作の有無の判定は操作量センサ52e,52fで走行操作レバー23a,23bの操作量を検出することで次のように行う。すなわち、左右の走行操作レバー23a,23bに、方向が逆で、大きさが略等しい操作が入力されている場合には、超信地旋回操作が走行操作レバー23a,23bに入力されていると判定し、それ以外の操作の場合には当該操作は入力されていないと判定する。なお、左右の走行操作レバー23a,23bの操作量の大きさが略等しいかどうかの判定は、例えば、操作量を複数の区間に分割して、左右の走行操作レバー23a,23bの操作量が同じ区間に位置するか否かで判定することができる。 The presence or absence of the super-credit turning operation is determined as follows by detecting the operation amount of the traveling operation levers 23a and 23b with the operation amount sensors 52e and 52f. That is, when the left and right traveling operation levers 23a and 23b are input with operations having opposite directions and substantially the same size, the super-credit turning operation is input to the traveling operation levers 23a and 23b. Judgment is made, and in the case of other operations, it is determined that the operation is not input. To determine whether the operation amounts of the left and right travel operation levers 23a and 23b are substantially equal, for example, the operation amount is divided into a plurality of sections and the operation amounts of the left and right travel operation levers 23a and 23b are determined. It can be determined whether or not they are located in the same section.

超信地旋回(スピンターン)では、上部旋回体12の旋回中心を中心軸として、下部走行体11が回転するため、油圧ショベルの旋回中心軸の位置(以下、「旋回中心軸位置」と称する)はグローバル座標系に対して変化しないが、上部旋回体12の方位角は変化し得る。そのため上記式(2)により代替方位角ψが演算できる。 In the super-credit turning (spin turn), since the lower traveling body 11 rotates with the turning center of the upper turning body 12 as the central axis, the position of the turning center axis of the hydraulic excavator (hereinafter referred to as "turning center axis position"). ) Does not change with respect to the global coordinate system, but the azimuth angle of the upper swivel body 12 can change. Therefore, the alternative azimuth angle ψ can be calculated by the above equation (2).

(パターン3)下部走行体11に対する超信地旋回操作が走行操作レバー23a,23bに入力されている場合(超信地旋回操作あり)、かつ、上部旋回体12に対する操作が操作レバー22bに入力されている場合(旋回操作あり)
この場合、センサエラー処理部73は、車体IMU33(角速度センサ)により検出される上部旋回体12のヨー角速度ωに基づいて、方位角φ1(第1方位角)が受信機17cにより演算された時刻t1(第1時刻)から測位精度が閾値dp1よりも低下した後の時刻t2(第2時刻)までの上部旋回体12のヨー角速度ωの積分値を演算する。そして、時刻t1に旋回角度センサ19により検出された旋回角θsw1(第1旋回角)と、時刻t2に旋回角度センサ19により検出された旋回角θsw2(第2旋回角)との差分を演算し、演算した積分値と、演算した差分とを時刻t1の方位角φ1(第1方位角)に加算することで代替方位角ψ(第2方位角)を受信機17cに代替して算出する。これを式に表すと下記式(3)となる。つまり、上記式(1)と式(2)の組み合わせとなる。
ψ=φ1+(θsw2-θsw1)+∫ωdt …式(3)
(Pattern 3) When the super-credit turning operation for the lower traveling body 11 is input to the traveling operation levers 23a and 23b (with super-credit turning operation), and the operation for the upper rotating body 12 is input to the operation lever 22b. If it is (with turning operation)
In this case, the sensor error processing unit 73 determines the time at which the azimuth angle φ1 (first azimuth angle) is calculated by the receiver 17c based on the yaw angle velocity ω of the upper swing body 12 detected by the vehicle body IMU 33 (angular velocity sensor). The integrated value of the yaw angular velocity ω of the upper swivel body 12 from t1 (first time) to the time t2 (second time) after the positioning accuracy drops below the threshold dp1 is calculated. Then, the difference between the turning angle θsw1 (first turning angle) detected by the turning angle sensor 19 at time t1 and the turning angle θsw2 (second turning angle) detected by the turning angle sensor 19 at time t2 is calculated. , The calculated integrated value and the calculated difference are added to the azimuth angle φ1 (first azimuth angle) at time t1 to substitute the alternative azimuth angle ψ (second azimuth angle) for the receiver 17c. This can be expressed as the following equation (3). That is, it is a combination of the above equations (1) and (2).
ψ = φ1 + (θsw2-θsw1) + ∫ωdt… Equation (3)

(パターン4)下部走行体11に対する操作が走行操作レバー23a,23bに入力されていない場合(走行操作なし)、かつ、旋回体12に対する操作が操作レバー22bに入力されていない場合(旋回操作なし)
この場合、油圧ショベル1の走行と旋回は発生しないので、通信エラーの発報前後で旋回体12の方位角及び旋回中心位置に変化は無い。そのため、センサエラー処理部73は、通信エラー発報時またはその直前に受信機17cで演算された方位角φを代替方位角として算出する。例えば、通信エラー発報以前の時刻t1のときから走行と旋回が無い場合には、代替方位角ψ=φ1となる。
(Pattern 4) When the operation for the lower traveling body 11 is not input to the traveling operation levers 23a and 23b (no traveling operation), and when the operation for the turning body 12 is not input to the operation lever 22b (no turning operation). )
In this case, since the hydraulic excavator 1 does not travel and turn, there is no change in the azimuth angle and the turning center axis position of the turning body 12 before and after the notification of the communication error. Therefore, the sensor error processing unit 73 calculates the azimuth angle φ calculated by the receiver 17c at the time of issuing the communication error or immediately before that as the alternative azimuth angle. For example, if there is no running and turning from the time t1 before the communication error is issued, the alternative azimuth angle ψ = φ1.

(グローバル位置情報選択部74)
グローバル位置情報選択部74は、目標掘削面情報抽出部76、目標動作演算部77及び報知制御部79等に出力する上部旋回体12のグローバル位置データと方位角を選択する部分である。
(Global location information selection unit 74)
The global position information selection unit 74 is a unit for selecting the global position data and the azimuth of the upper swivel body 12 to be output to the target excavation surface information extraction unit 76, the target motion calculation unit 77, the notification control unit 79, and the like.

・方位角の選択
まず、上部旋回体12の方位角の選択について説明する。測位衛星との通信に異常がない通常の場合(つまりGNSSシステム17からの通信エラーの発報が無い状態)には、GNSSシステム17(受信機17c)が出力する方位角φを選択して出力する。
-Selection of azimuth angle First, selection of the azimuth angle of the upper swivel body 12 will be described. In the normal case where there is no abnormality in communication with the positioning satellite (that is, there is no communication error reported from the GNSS system 17), the azimuth angle φ output by the GNSS system 17 (receiver 17c) is selected and output. do.

一方、通信エラーが発報された場合には、グローバル位置情報選択部74は、センサエラー処理部73において時刻t2に演算された代替方位角ψを選択して出力する。 On the other hand, when a communication error is issued, the global position information selection unit 74 selects and outputs the alternative azimuth angle ψ calculated at time t2 in the sensor error processing unit 73.

・グローバル位置データの選択
次に上部旋回体12のグローバル位置データの選択について説明する。通信エラー17の発報の無い通常の場合には、GNSSシステム17(受信機17c)が出力するグローバル位置データを選択して出力する。
-Selection of global position data Next, selection of global position data of the upper swivel body 12 will be described. In the normal case where the communication error 17 is not issued, the global position data output by the GNSS system 17 (receiver 17c) is selected and output.

一方、通信エラーが発報された場合には、センサエラー処理部73が代替方位角ψの演算に利用する方位角φ1(第1方位角)の演算時刻t1に受信機17c(GNSSシステム17)が演算したグローバル位置データP1を選択して出力する。つまり、時刻t2に受信機17cで演算されるグローバル位置データP2は出力されない。ただし、通信エラーの発報以後に旋回中心位置の変化を伴う上部旋回体12の移動が検出された場合には、グローバル位置データP1(時刻t1のグローバル位置データ)の選択及び出力は中断し、掘削支援制御不可フラグを出力する。掘削支援制御不可フラグが出力されると、目標地形データ格納部75、目標掘削面情報抽出部76、目標動作演算部77及び報知制御部79等で行われる掘削支援制御に関する処理が中断される(後述)。 On the other hand, when a communication error is issued, the receiver 17c (GNSS system 17) is set at the calculation time t1 of the azimuth angle φ1 (first azimuth angle) used by the sensor error processing unit 73 to calculate the alternative azimuth angle ψ. Selects and outputs the global position data P1 calculated by. That is, the global position data P2 calculated by the receiver 17c is not output at time t2. However, if the movement of the upper swivel body 12 accompanied by the change in the swivel center axis position is detected after the notification of the communication error, the selection and output of the global position data P1 (global position data at time t1) is interrupted. , Outputs the excavation support uncontrollable flag. When the excavation support control impossible flag is output, the processing related to the excavation support control performed by the target terrain data storage unit 75, the target excavation surface information extraction unit 76, the target motion calculation unit 77, the notification control unit 79, etc. is interrupted ( Later).

「旋回中心位置の変化を伴う上部旋回体12の移動」の有無は、走行操作レバー23a,23bへの入力操作や、車体IMU33により検出される上部旋回体12の前後方向あるいは左右方向における加速度の積分値から利用できる。前者に関し、操作量センサ52e,52fにより超信地旋回ではない走行操作が検出されたとき(例えば、前進動作)には、旋回中心位置の変化を伴う上部旋回体12の移動が有ったとしてグローバル位置データP1の選択及び出力を中断する。後者に関し、車体IMU33により検出される加速度の積分値が所定の速度閾値V1を超えたときには、旋回中心位置の変化を伴う上部旋回体12の移動(走行操作を伴わない滑り等による移動)が有ったとしてグローバル位置データP1の選択及び出力を中断する。 The presence or absence of "movement of the upper turning body 12 with a change in the turning center axis position" is determined by the input operation to the traveling operation levers 23a and 23b and the acceleration in the front-rear direction or the left-right direction of the upper turning body 12 detected by the vehicle body IMU33. It can be used from the integrated value of. Regarding the former, when a traveling operation other than super-credit turning was detected by the operation amount sensors 52e and 52f (for example, forward movement), the upper turning body 12 was moved with a change in the turning center axis position. The selection and output of the global position data P1 are interrupted. Regarding the latter, when the integrated value of the acceleration detected by the vehicle body IMU 33 exceeds the predetermined speed threshold value V1, the movement of the upper turning body 12 accompanied by the change in the turning center axis position (movement due to slipping or the like without running operation) occurs. If there is, the selection and output of the global position data P1 are interrupted.

以下では、通信エラー発報後にグローバル位置情報選択部74が出力する、通信エラー発報以前の時刻t1におけるグローバル位置データP1と、通信エラー発報後の時刻t2における代替方位角ψとを、「通信エラー対応位置情報」と総称することがある。 In the following, the global position data P1 at the time t1 before the communication error is issued and the alternative azimuth angle ψ at the time t2 after the communication error is issued, which are output by the global position information selection unit 74 after the communication error is issued, are referred to as “ It may be collectively referred to as "communication error correspondence position information".

(目標地形データ格納部75)
目標地形データ格納部75には、作業現場における3次元の設計データである目標地形データが格納されている。目標地形データ格納部75は、グローバル位置情報選択部74から出力されるグローバル位置データと方位角に基づき、油圧ショベル1の近傍(例えばショベル基準座標系を基準とした所定範囲)の目標地形データを抽出して目標掘削面情報抽出部76に出力することができる。
(Target terrain data storage unit 75)
The target terrain data storage unit 75 stores target terrain data, which is three-dimensional design data at the work site. The target terrain data storage unit 75 stores target terrain data in the vicinity of the hydraulic excavator 1 (for example, a predetermined range based on the excavator reference coordinate system) based on the global position data output from the global position information selection unit 74 and the azimuth angle. It can be extracted and output to the target excavation surface information extraction unit 76.

ただし、グローバル位置情報選択部74から掘削支援制御不可フラグを入力した場合は、目標地形データ格納部75は目標地形データの出力を中断するものとする。 However, when the excavation support control impossible flag is input from the global position information selection unit 74, the target terrain data storage unit 75 shall interrupt the output of the target terrain data.

以下では、目標地形データはグローバル座標系に定義されているものとして説明するが、独自に設定した座標系(例えば現場に座標原点を設定した現場座標系)に定義してもよい。 In the following, the target terrain data will be described as being defined in the global coordinate system, but may be defined in a coordinate system independently set (for example, a site coordinate system in which the coordinate origin is set at the site).

(目標掘削面情報抽出部76)
目標掘削面情報抽出部76は、目標地形データ格納部75から取得した目標地形データと、フロント面(作業装置1Aの動作平面)との交線を演算し、当該交線を目標掘削面60として抽出する。目標地形データとフロント面の位置を共通の座標系に変換すれば両者の交線である目標掘削面60の演算が容易であるが、ここではその一例として、グローバル座標系におけるフロント面の位置を演算することで、目標地形データとの座標系の共通化を図る。グローバル座標系におけるフロント面の位置は、バケット位置情報演算部72から取得できるショベル基準座標系におけるフロント面の位置と、グローバル位置情報選択部74から入力するグローバル座標系における上部旋回体12の位置(グローバル位置データ)及び方位角とから演算できる。
(Target excavation surface information extraction unit 76)
The target excavation surface information extraction unit 76 calculates the line of intersection between the target terrain data acquired from the target terrain data storage unit 75 and the front surface (the operating plane of the work device 1A), and sets the intersection as the target excavation surface 60. Extract. If the target terrain data and the position of the front surface are converted to a common coordinate system, it is easy to calculate the target excavation surface 60, which is the line of intersection between the two. Here, as an example, the position of the front surface in the global coordinate system is used. By calculating, the coordinate system is shared with the target topography data. The position of the front surface in the global coordinate system is the position of the front surface in the excavator reference coordinate system that can be acquired from the bucket position information calculation unit 72 and the position of the upper swivel body 12 in the global coordinate system input from the global position information selection unit 74 ( It can be calculated from the global position data) and the azimuth.

ただし、グローバル位置情報選択部74から掘削支援制御不可フラグを入力した場合は、目標掘削面情報抽出部76は目標掘削面60の抽出を中断するものとする。 However, when the excavation support control impossible flag is input from the global position information selection unit 74, the target excavation surface information extraction unit 76 shall suspend the extraction of the target excavation surface 60.

上記のように目標掘削面60の抽出(換言するとフロント面の位置の演算)には上部旋回体12のグローバル位置データ及び方位角を利用しているため、GNSSシステム17による衛星測位の精度が低下して正確なグローバル位置データや方位角が取得できない場合には、フロント平面を正確な位置に設定できない。その結果として、正確な目標掘削面60が抽出されず、本来必要な位置に所望の目標形状を整形できない可能性が高まってしまう。 As described above, since the global position data and azimuth of the upper swivel body 12 are used for extracting the target excavation surface 60 (in other words, calculating the position of the front surface), the accuracy of satellite positioning by the GNSS system 17 deteriorates. If accurate global position data and azimuth cannot be obtained, the front plane cannot be set to the correct position. As a result, the accurate target excavation surface 60 is not extracted, and there is a high possibility that the desired target shape cannot be shaped at the originally required position.

(目標動作演算部77)
目標動作演算部77は、操作レバー22a,22bが操作されている間に作業装置1Aが目標掘削面60を超えないように(例えば目標掘削面60の上方に作業装置1Aが位置する場合には、作業装置1Aの動作範囲が目標掘削面60上及びその上方に制限されるように)作業装置1Aの動作に係る複数のアクチュエータ(油圧シリンダ)5,6,7の目標速度を演算できる部分であり、掘削支援制御の実行に必要な各アクチュエータ5,6,7の目標速度を演算できる。
(Target motion calculation unit 77)
The target motion calculation unit 77 prevents the work device 1A from exceeding the target excavation surface 60 while the operation levers 22a and 22b are being operated (for example, when the work device 1A is located above the target excavation surface 60). In the part where the target speeds of a plurality of actuators (hydraulic cylinders) 5, 6 and 7 related to the operation of the work device 1A can be calculated (so that the operation range of the work device 1A is limited to the target excavation surface 60 and above the target excavation surface 60). It is possible to calculate the target speeds of the actuators 5, 6 and 7 required to execute the excavation support control.

ただし、目標動作演算部77がグローバル位置情報選択部74から掘削支援制御不可フラグを取得した際は、各アクチュエータ5,6,7がオペレータ操作量に基づくアクチュエータ速度に従うように、各アクチュエータ5,6,7の目標速度を電磁比例弁制御部78に出力する。 However, when the target motion calculation unit 77 acquires the excavation support control impossible flag from the global position information selection unit 74, each actuator 5, 6 so that each actuator 5, 6 and 7 follows the actuator speed based on the operator operation amount. , 7 target speeds are output to the electromagnetic proportional valve control unit 78.

掘削支援制御の実行時における各アクチュエータ5,6,7の目標速度は、目標掘削面60とバケット10の爪先までの目標面距離dに基づいて演算できる。目標面距離dはバケット爪先位置と目標掘削面60の位置から演算できる。例えば掘削支援制御時の目標速度は下記の演算により演算できる。 The target velocities of the actuators 5, 6 and 7 at the time of executing the excavation support control can be calculated based on the target surface distance d between the target excavation surface 60 and the toe of the bucket 10. The target surface distance d can be calculated from the position of the bucket toe and the position of the target excavation surface 60. For example, the target speed during excavation support control can be calculated by the following calculation.

まず、目標動作演算部77は、まず、操作量センサ52cの検出信号(ブーム操作量)から操作レバー22aによるブームシリンダ5への要求速度(ブームシリンダ要求速度)を計算し、操作量センサ52bの検出信号(アーム操作量)からアームシリンダ6への要求速度を計算し、操作量センサ52dの検出信号(バケット操作量)からバケットシリンダ7への要求速度を計算する。この3つの要求速度と姿勢演算部71で演算された作業装置1Aの各フロント部材8,9,10の姿勢から、バケット爪先における作業装置1Aの速度ベクトル(要求速度ベクトル)V0(図9の左の図参照)を計算する。そして、速度ベクトルV0において目標掘削面60に鉛直方向(目標面鉛直方向)の速度成分V0zと、速度ベクトルV0において目標掘削面60に水平方向(目標面水平方向)の速度成分V0xも計算する。 First, the target motion calculation unit 77 first calculates the required speed (boom cylinder required speed) from the operation amount sensor 52c to the boom cylinder 5 by the operation lever 22a from the detection signal (boom operation amount), and the operation amount sensor 52b The required speed to the arm cylinder 6 is calculated from the detection signal (arm operation amount), and the required speed to the bucket cylinder 7 is calculated from the detection signal (bucket operation amount) of the operation amount sensor 52d. From the postures of the front members 8, 9 and 10 of the work device 1A calculated by the three required speeds and the posture calculation unit 71, the speed vector (required speed vector) V0 of the work device 1A at the tip of the bucket (left of FIG. 9). (See the figure in). Then, the velocity component V0z in the vertical direction (vertical direction of the target surface) to the target excavation surface 60 in the velocity vector V0 and the velocity component V0x in the horizontal direction (horizontal direction to the target surface) to the target excavation surface 60 in the velocity vector V0 are also calculated.

次に、目標動作演算部77は、距離dに応じて決定される補正係数kを演算する。図8はバケット爪先と目標掘削面60の距離dと速度補正係数kとの関係を表すグラフである。バケット爪先(作業装置1Aの制御点)が目標掘削面60の上方に位置している時の距離を正、目標掘削面60の下方に位置している時の距離を負として、距離dが正の時は正の補正係数を、距離dが負の時は負の補正係数を、1以下の値として出力する。なお、速度ベクトルは目標掘削面60の上方から目標掘削面60に近づく方向を正としている。 Next, the target motion calculation unit 77 calculates a correction coefficient k determined according to the distance d. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the distance d between the bucket toe and the target excavation surface 60 and the velocity correction coefficient k. The distance d is positive, where the distance when the bucket tip (control point of the work device 1A) is located above the target excavation surface 60 is positive, and the distance when it is located below the target excavation surface 60 is negative. When is, a positive correction coefficient is output, and when the distance d is negative, a negative correction coefficient is output as a value of 1 or less. The velocity vector is positive in the direction approaching the target excavation surface 60 from above the target excavation surface 60.

次に、目標動作演算部77は、距離dに応じて決定される補正係数kを、速度ベクトルV0の目標面鉛直方向の速度成分V0zに乗ずることによって速度成分V1z(図9の右の図参照)を計算する。この速度成分V1zと、速度ベクトルV0の目標面水平方向の速度成分V0xとを合成することで合成速度ベクトル(目標速度ベクトル)V1を計算し、この合成速度ベクトルV1を発生可能なブームシリンダ速度と、アームシリンダ速度(Va1)と、バケットシリンダ速度をそれぞれ目標速度として演算する。この目標速度の演算の際には、姿勢演算部71で演算された作業装置1Aの各フロント部材8,9,10の姿勢を利用しても良い。目標動作演算部77は、計算した各油圧シリンダ5,6,7の目標速度を電磁比例弁制御部78に出力する。 Next, the target motion calculation unit 77 multiplies the speed component V0z in the vertical direction of the target surface of the speed vector V0 by the correction coefficient k determined according to the distance d, so that the speed component V1z (see the figure on the right of FIG. 9). ) Is calculated. The combined velocity vector (target velocity vector) V1 is calculated by synthesizing the velocity component V1z and the velocity component V0x in the horizontal direction of the target surface of the velocity vector V0, and the boom cylinder speed capable of generating this combined velocity vector V1 is used. , The arm cylinder speed (Va1) and the bucket cylinder speed are calculated as the target speeds, respectively. When calculating the target speed, the postures of the front members 8, 9 and 10 of the work apparatus 1A calculated by the posture calculation unit 71 may be used. The target operation calculation unit 77 outputs the calculated target speeds of the hydraulic cylinders 5, 6 and 7 to the electromagnetic proportional valve control unit 78.

図9はバケット爪先における距離dに応じた補正前後の速度ベクトルを表す模式図である。要求速度ベクトルV0の目標面鉛直方向の成分V0z(図9の左の図参照)に速度補正係数kを乗じることにより、V0z以下の目標面鉛直方向の速度ベクトルV1z(図9の右の図参照)が得られる。V1zと要求速度ベクトルV0の目標面水平方向の成分のV0xとの合成速度ベクトルV1を計算し、V1を出力可能なアームシリンダ目標速度と、ブームシリンダ目標速度と、バケットシリンダ目標速度とが計算される。 FIG. 9 is a schematic diagram showing a velocity vector before and after correction according to the distance d at the toe of the bucket. By multiplying the component V0z in the vertical direction of the target surface of the required velocity vector V0 (see the figure on the left in FIG. 9) by the velocity correction coefficient k, the velocity vector V1z in the vertical direction of the target surface of V0z or less (see the figure on the right in FIG. 9). ) Is obtained. The combined speed vector V1 of V1z and the component V0x in the horizontal direction of the target surface of the required speed vector V0 is calculated, and the arm cylinder target speed capable of outputting V1, the boom cylinder target speed, and the bucket cylinder target speed are calculated. To.

(電磁比例弁制御部78)
電磁比例弁制御部78は、目標動作演算部77で演算された各油圧シリンダ5,6,7の目標速度に基づいて、対応する流量制御弁15への制御信号(パイロット圧)を演算し,その演算したパイロット圧を発生するために必要な電磁比例弁47c,47d,47e,47f,47g,47hへの電気信号を演算し,その演算した電気信号を対応する電磁比例弁47c,47d,47e,47f,47g,47hに出力することで電磁比例弁47c,47d,47e,47f,47g,47hを制御する部分である。電磁比例弁制御部78が制御する電磁比例弁47c,47d,47e,47f,47g,47hによって、各油圧シリンダ5,6,7は目標動作演算部77で計算された目標速度に従って動作する。
(Electromagnetic proportional valve control unit 78)
The electromagnetic proportional valve control unit 78 calculates a control signal (pilot pressure) to the corresponding flow control valve 15 based on the target speeds of the hydraulic cylinders 5, 6 and 7 calculated by the target operation calculation unit 77. The electric signals to the electromagnetic proportional valves 47c, 47d, 47e, 47f, 47g, 47h required to generate the calculated pilot pressure are calculated, and the calculated electric signals are used as the corresponding electromagnetic proportional valves 47c, 47d, 47e. , 47f, 47g, 47h, which controls the electromagnetic proportional valves 47c, 47d, 47e, 47f, 47g, 47h. The electromagnetic proportional valve 47c, 47d, 47e, 47f, 47g, 47h controlled by the electromagnetic proportional valve control unit 78 causes each of the hydraulic cylinders 5, 6 and 7 to operate according to the target speed calculated by the target operation calculation unit 77.

コントローラ40により作業装置1Aを半自動で制御し、目標掘削面60を整形する機能であるマシンコントロール(掘削支援制御)による、水平掘削動作の例を図6に示す。オペレータが操作レバー22aを操作して、矢印A方向へのアーム9の引き動作によって水平掘削を行う場合には、バケット10の先端(爪先)が目標掘削面60の下方に侵入しないように、ブーム8の上げ動作が自動的に行われるよう電磁比例弁47eが制御される。また、所定の掘削速度あるいは所定の掘削精度を実現するために、電磁比例弁47cを制御してアーム9の引き動作(クラウド動作)の速度調節(すなわち増速または減速)を行っても良い。さらに、バケット10背面の目標掘削面60に対する角度Bが一定値となり、均し作業が容易となるように、電磁比例弁47g、47hを制御してバケット10が自動で回動するようにしても良い(図7の例では電磁比例弁47hを制御して矢印C方向(ダンプ方向)にバケット10を回動している)。このように、オペレータによる操作レバー22a,22bの操作中に作業装置1Aが目標掘削面60を超えないように複数のアクチュエータ5,6,7のうち作業装置1Aを駆動する少なくとも1つのアクチュエータ(すなわち作業装置1A)を制御するための制御信号を出力する制御が掘削支援制御である。 FIG. 6 shows an example of a horizontal excavation operation by machine control (excavation support control), which is a function of semi-automatically controlling the work device 1A by the controller 40 and shaping the target excavation surface 60. When the operator operates the operation lever 22a to perform horizontal excavation by pulling the arm 9 in the direction of arrow A, the boom is prevented so that the tip (toe) of the bucket 10 does not enter below the target excavation surface 60. The electromagnetic proportional valve 47e is controlled so that the raising operation of 8 is automatically performed. Further, in order to realize a predetermined excavation speed or a predetermined excavation accuracy, the electromagnetic proportional valve 47c may be controlled to adjust the speed (that is, increase or decrease) of the pulling operation (cloud operation) of the arm 9. Further, even if the electromagnetic proportional valves 47g and 47h are controlled so that the bucket 10 automatically rotates so that the angle B with respect to the target excavation surface 60 on the back surface of the bucket 10 becomes a constant value and the leveling work becomes easy. Good (in the example of FIG. 7, the electromagnetic proportional valve 47h is controlled to rotate the bucket 10 in the arrow C direction (dump direction)). In this way, at least one actuator (that is, at least one actuator) among the plurality of actuators 5, 6 and 7 that drives the working device 1A so that the working device 1A does not exceed the target excavation surface 60 during the operation of the operating levers 22a and 22b by the operator (that is). The control that outputs the control signal for controlling the work device 1A) is the excavation support control.

(報知制御部79)
報知制御部79は、センサエラー処理部73によって代替方位角ψが算出されている場合、測位精度が閾値dp1未満になっていること(すなわち通信エラーが発生していること)を報知装置46が出力するように報知装置46に対して指令信号を出力する。出力された指令信号を入力した報知装置46はその指令信号が規定する報知内容を出力する。報知装置46としては、例えば、油圧ショベル1の運転室内に設置したモニタ(表示装置)、スピーカ(音声出力装置)及びランプ(警告灯)などが利用可能であり、これらのいずれか1つ又は複数の組み合わせから報知装置46を構成できる。
(Notification control unit 79)
When the alternative azimuth angle ψ is calculated by the sensor error processing unit 73, the notification control unit 79 notifies the notification device 46 that the positioning accuracy is less than the threshold value dp1 (that is, a communication error has occurred). A command signal is output to the notification device 46 so as to output. The notification device 46 that has input the output command signal outputs the notification content specified by the command signal. As the notification device 46, for example, a monitor (display device), a speaker (voice output device), a lamp (warning light), etc. installed in the cab of the hydraulic excavator 1 can be used, and one or more of these can be used. The notification device 46 can be configured from the combination of the above.

報知制御部79では、通信エラーが発生したためセンサエラー処理部73が演算する代替方位角を用いて掘削支援制御が行われていることや、超信地旋回操作以外の走行操作によって掘削支援制御が中断されたことや、バケット10と目標掘削面60との位置関係を示す情報などを、報知装置46が出力するように指令信号を出力しても良い。 In the notification control unit 79, since a communication error has occurred, the excavation support control is performed using the alternative azimuth calculated by the sensor error processing unit 73, and the excavation support control is performed by a running operation other than the super-credit turning operation. A command signal may be output so that the notification device 46 outputs information indicating the interruption or the positional relationship between the bucket 10 and the target excavation surface 60.

(フローチャート(図10))
図10は第1実施形態に係るコントローラ40による掘削支援制御に関するフローチャートを示す。なお、ここでは説明を簡単にするために、時刻t1を通信エラーの発報時とする。なお、時刻t2は、既述の通り、センサエラー処理部73によって代替方位角ψが演算される時刻(t2>t1)である。
(Flow chart (Fig. 10))
FIG. 10 shows a flowchart regarding excavation support control by the controller 40 according to the first embodiment. Here, for the sake of simplicity, the time t1 is set as the time when the communication error is issued. As described above, the time t2 is the time (t2> t1) in which the alternative azimuth angle ψ is calculated by the sensor error processing unit 73.

ステップS100では、コントローラ40(センサエラー処理部73)は、GNSSシステム17から通信エラーが発報されたか否かを判定する(すなわち、GNSS受信機17cによる測位結果が利用不能か否かを判定する)。GNSSシステム17から通信エラーが発報された場合(すなわち、GNSS受信機17cによる測位結果が利用不能な場合)にはステップS101に進み、通信エラーの発報がない場合(GNSS受信機17cによる測位結果が利用可能な場合)にはステップS110へ進む。 In step S100, the controller 40 (sensor error processing unit 73) determines whether or not a communication error has been issued from the GNSS system 17 (that is, whether or not the positioning result by the GNSS receiver 17c is unavailable). ). If a communication error is issued from the GNSS system 17 (that is, if the positioning result by the GNSS receiver 17c is not available), the process proceeds to step S101, and if no communication error is issued (positioning by the GNSS receiver 17c). If the result is available), the process proceeds to step S110.

ステップS101では、コントローラ40(センサエラー処理部73)は、操作量センサ52e,52fの検出信号に基づいて、走行体11に対する走行操作がオペレータにより入力されているか否かを判定する。操作レバー23a,23bに走行操作が入力されているか否かは、例えば、操作量センサ52e,52fの検出信号から演算される操作量の少なくとも1つが所定の閾値を超えているか否かで判定できる。走行操作の入力がない場合にはステップS103へ進み、走行操作の入力がある場合にはステップS102へ進む。 In step S101, the controller 40 (sensor error processing unit 73) determines whether or not the traveling operation for the traveling body 11 is input by the operator based on the detection signals of the operation amount sensors 52e and 52f. Whether or not the traveling operation is input to the operation levers 23a and 23b can be determined by, for example, whether or not at least one of the operation amounts calculated from the detection signals of the operation amount sensors 52e and 52f exceeds a predetermined threshold value. .. If there is no travel operation input, the process proceeds to step S103, and if there is a travel operation input, the process proceeds to step S102.

ステップS103では、コントローラ40(センサエラー処理部73)は、操作量センサ52aの検出信号に基づいて、旋回体12に対する旋回操作がオペレータにより入力されているか否かを判定する。操作レバー22bに旋回操作が入力されているか否かは、例えば、操作量センサ52aの検出信号から演算される操作量が所定の閾値を超えているか否かで判定できる。旋回操作の入力がある場合にはステップS105へ進み、旋回操作の入力がない場合にはステップS120へ進む。 In step S103, the controller 40 (sensor error processing unit 73) determines whether or not the turning operation for the turning body 12 is input by the operator based on the detection signal of the operation amount sensor 52a. Whether or not the turning operation is input to the operation lever 22b can be determined, for example, by whether or not the operation amount calculated from the detection signal of the operation amount sensor 52a exceeds a predetermined threshold value. If there is a turning operation input, the process proceeds to step S105, and if there is no turning operation input, the process proceeds to step S120.

ステップS105では、上記の(パターン1)に該当するため、コントローラ40(センサエラー処理部73)は、上記の式(1)に基づいて上部旋回体12の代替方位角ψを演算する。例えば、コントローラ40(センサエラー処理部73)は、通信エラーが発報された時刻t1に旋回角度センサ19により検出された旋回角θsw1(第1旋回角)と、代替方位角ψ(第2方位角)を算出する時刻t2(換言するとステップS105の実行時)に旋回角度センサ19により検出されたθsw2(第2旋回角)との差分Δθswを演算し、その演算した差分Δθswを通信エラー発報時の時刻t1に受信機17cにより演算された方位角φ1に加算することで代替方位角ψ(第2方位角)を算出する。演算された代替方位角ψはグローバル位置情報選択部74で選択されて、目標地形データ格納部75、目標掘削面情報抽出部76、目標動作演算部77及び報知制御部79等に出力される。 In step S105, since it corresponds to the above (pattern 1), the controller 40 (sensor error processing unit 73) calculates the alternative azimuth angle ψ of the upper swivel body 12 based on the above equation (1). For example, the controller 40 (sensor error processing unit 73) has a turning angle θsw1 (first turning angle) detected by the turning angle sensor 19 at the time t1 when the communication error is issued, and an alternative azimuth angle ψ (second azimuth). The difference Δθsw from θsw2 (second turning angle) detected by the turning angle sensor 19 at the time t2 (in other words, when step S105 is executed) for calculating the angle) is calculated, and the calculated difference Δθsw is reported as a communication error. The alternative azimuth angle ψ (second azimuth angle) is calculated by adding to the azimuth angle φ1 calculated by the receiver 17c at the time t1 of the hour. The calculated alternative azimuth angle ψ is selected by the global position information selection unit 74 and is output to the target terrain data storage unit 75, the target excavation surface information extraction unit 76, the target motion calculation unit 77, the notification control unit 79, and the like.

またステップS105において、コントローラ40(グローバル位置情報選択部74)は、通信エラーが発報された時刻t1に受信機17cが演算したグローバル位置データP1を選択して、目標地形データ格納部75、目標掘削面情報抽出部76、目標動作演算部77及び報知制御部79等に出力する。 Further, in step S105, the controller 40 (global position information selection unit 74) selects the global position data P1 calculated by the receiver 17c at the time t1 when the communication error is issued, and the target terrain data storage unit 75 and the target. It is output to the excavation surface information extraction unit 76, the target motion calculation unit 77, the notification control unit 79, and the like.

上記のとおり、ステップS105でコントローラ40によって算出される通信エラー対応位置情報は、式(1)に基づいて演算された時刻t2における代替方位角ψと、時刻t1におけるグローバル位置データP1となる。 As described above, the communication error correspondence position information calculated by the controller 40 in step S105 is the alternative azimuth angle ψ at time t2 calculated based on the equation (1) and the global position data P1 at time t1.

ステップS108では、コントローラ40(目標地形データ格納部75、目標掘削面情報抽出部76、目標動作演算部77および電磁比例弁制御部78)は、S105,S106,S107またはS120で演算された通信エラー対応位置情報(グローバル位置データ及び代替方位角ψ)に基づいて掘削支援制御を実行する。これにより上記で図6を用いて説明したようにフロント作業装置1Aが目標掘削面60を超えないように油圧シリンダ5,6,7の少なくとも1つが制御されて掘削支援制御が実行される。掘削支援制御の詳細については上記において既に説明済みなので省略する。 In step S108, the controller 40 (target terrain data storage unit 75, target excavation surface information extraction unit 76, target operation calculation unit 77, and electromagnetic proportional valve control unit 78) has a communication error calculated in S105, S106, S107, or S120. The excavation support control is executed based on the corresponding position information (global position data and alternative azimuth angle ψ). As a result, as described above with reference to FIG. 6, at least one of the hydraulic cylinders 5, 6 and 7 is controlled so that the front working device 1A does not exceed the target excavation surface 60, and the excavation support control is executed. The details of excavation support control have already been explained above, so they will be omitted.

ステップS109では、コントローラ40(例えば目標動作演算部77)は、掘削支援制御の終了指示があるかどうかを判定する。掘削支援制御の終了指示は、例えば油圧ショベル1の運転室内に設けられる掘削支援制御ON/OFFスイッチ(図示せず)を介して行うことができる。掘削支援制御がONの状態で掘削支援制御ON/OFFスイッチをオペレータが押下するとコントローラ40に掘削支援制御終了指示が出力される。掘削支援制御ON/OFFスイッチは操作レバー22またはモニタ(報知装置46)の画面上に設けることができる。掘削支援制御の終了指示がある場合には、コントローラ40(例えば目標動作演算部77)はステップS112へ進む。 In step S109, the controller 40 (for example, the target motion calculation unit 77) determines whether or not there is an end instruction for the excavation support control. The end instruction of the excavation support control can be given, for example, via an excavation support control ON / OFF switch (not shown) provided in the cab of the hydraulic excavator 1. When the operator presses the excavation support control ON / OFF switch while the excavation support control is ON, the excavation support control end instruction is output to the controller 40. The excavation support control ON / OFF switch can be provided on the screen of the operation lever 22 or the monitor (notifying device 46). When there is an instruction to end the excavation support control, the controller 40 (for example, the target motion calculation unit 77) proceeds to step S112.

一方、掘削支援制御の終了指示がない場合には、ステップS108に戻り掘削支援制御を継続する。ただし、その際に利用する通信エラー対応位置は、ステップS108に初めて到達する直前に行っていた処理(すなわち、ステップS105,S106,S107,S120のいずれか)を利用して演算するものとする。 On the other hand, if there is no instruction to end the excavation support control, the process returns to step S108 to continue the excavation support control. However, the communication error correspondence position used at that time shall be calculated by using the process performed immediately before reaching step S108 for the first time (that is, any one of steps S105, S106, S107, and S120).

ステップS112では、コントローラ40は掘削支援制御を終了してフローチャートの処理を終了する。但し、ステップS112に進んだ際に掘削支援制御ON/OFFスイッチがONの状態の場合(すなわちステップS102でNOと判定された場合)には、当該スイッチをOFFの状態に切り替える。すなわち、この場合の掘削支援制御の再開には掘削支援制御ON/OFFスイッチを押下したONの状態にする必要がある。 In step S112, the controller 40 ends the excavation support control and ends the processing of the flowchart. However, if the excavation support control ON / OFF switch is in the ON state when the process proceeds to step S112 (that is, when NO is determined in step S102), the switch is switched to the OFF state. That is, in order to restart the excavation support control in this case, it is necessary to turn the excavation support control ON / OFF switch into the ON state.

次にステップS101において走行操作ありと判定された場合(すなわち、ステップS102に進んだ場合)について説明する。 Next, a case where it is determined in step S101 that there is a traveling operation (that is, a case where the process proceeds to step S102) will be described.

ステップS102では、コントローラ40(センサエラー処理部73)は、操作量センサ52e,52fの検出信号に基づいて、ステップS101で入力ありと判定された走行操作が超信地旋回操作であるか否かを判定する。この場合の判定方法の一例は既に上記で触れているので説明は省略する。走行操作が超信地旋回操作であると判定された場合にはステップS104に進み、超信地旋回操作ではないと判定された場合にはステップS112に進む。 In step S102, the controller 40 (sensor error processing unit 73) determines whether or not the traveling operation determined to have an input in step S101 is a super-credit turning operation based on the detection signals of the operation amount sensors 52e and 52f. Is determined. Since an example of the determination method in this case has already been mentioned above, the description thereof will be omitted. If it is determined that the traveling operation is a super-credit turning operation, the process proceeds to step S104, and if it is determined that the traveling operation is not a super-credit turning operation, the process proceeds to step S112.

ステップ104では、コントローラ40(センサエラー処理部73)は、ステップS103と同様に、操作量センサ52aの検出信号に基づいて、旋回体12に対する旋回操作がオペレータにより入力されているか否かを判定する。旋回操作の入力がない場合にはステップS106へ進み、旋回操作の入力がある場合にはステップS107へ進む。 In step 104, the controller 40 (sensor error processing unit 73) determines whether or not the turning operation for the turning body 12 is input by the operator based on the detection signal of the operation amount sensor 52a, as in step S103. .. If there is no turning operation input, the process proceeds to step S106, and if there is a turning operation input, the process proceeds to step S107.

ステップS106では、上記の(パターン2)に該当するため、コントローラ40(センサエラー処理部73)は、上記の式(2)に基づいて上部旋回体12の代替方位角ψを演算する。例えば、コントローラ40(センサエラー処理部73)は、車体IMU33(角速度センサ)により検出される上部旋回体12のヨー角速度ωに基づいて、通信エラーが発報された時刻t1から代替方位角ψ(第2方位角)を算出する時刻t2(換言するとステップS106の実行時)までの上部旋回体12のヨー角速度ωの積分値を演算し、その演算した積分値を、通信エラー発報時の時刻t1に受信機17cにより演算された方位角φ1(第1方位角)に加算することで代替方位角ψ(第2方位角)を算出する。演算された代替方位角ψはグローバル位置情報選択部74で選択されて、目標地形データ格納部75、目標掘削面情報抽出部76、目標動作演算部77及び報知制御部79等に出力される。 In step S106, since it corresponds to the above (pattern 2), the controller 40 (sensor error processing unit 73) calculates the alternative azimuth angle ψ of the upper swivel body 12 based on the above equation (2). For example, the controller 40 (sensor error processing unit 73) has an alternative azimuth angle ψ (alternative azimuth angle ψ) from the time t1 when the communication error is issued, based on the yaw angular velocity ω of the upper turning body 12 detected by the vehicle body IMU 33 (angular velocity sensor). Calculate the integrated value of the yaw angular velocity ω of the upper swivel body 12 up to the time t2 (in other words, when step S106 is executed) for calculating the second azimuth angle), and use the calculated integrated value as the time when the communication error is issued. The alternative yaw angle ψ (second yaw angle) is calculated by adding to t1 to the yaw angle φ1 (first yaw angle) calculated by the receiver 17c. The calculated alternative azimuth angle ψ is selected by the global position information selection unit 74 and is output to the target terrain data storage unit 75, the target excavation surface information extraction unit 76, the target motion calculation unit 77, the notification control unit 79, and the like.

またステップS106において、コントローラ40(グローバル位置情報選択部74)は、通信エラーが発報された時刻t1に受信機17cが演算したグローバル位置データP1を選択して、目標地形データ格納部75、目標掘削面情報抽出部76、目標動作演算部77及び報知制御部79等に出力する。 Further, in step S106, the controller 40 (global position information selection unit 74) selects the global position data P1 calculated by the receiver 17c at the time t1 when the communication error is issued, and the target terrain data storage unit 75 and the target. It is output to the excavation surface information extraction unit 76, the target motion calculation unit 77, the notification control unit 79, and the like.

上記のとおり、ステップS106でコントローラ40によって算出される通信エラー対応位置情報は、式(2)に基づいて演算された時刻t2における代替方位角ψと、時刻t1におけるグローバル位置データP1となる。 As described above, the communication error correspondence position information calculated by the controller 40 in step S106 is the alternative azimuth angle ψ at time t2 calculated based on the equation (2) and the global position data P1 at time t1.

ステップS107では、上記の(パターン3)に該当するため、コントローラ40(センサエラー処理部73)は、上記の式(3)に基づいて上部旋回体12の代替方位角ψを演算する。既に説明済みのため代替方位角ψの演算の詳細については省略するが、ここで演算された代替方位角ψはグローバル位置情報選択部74で選択されて、目標地形データ格納部75、目標掘削面情報抽出部76、目標動作演算部77及び報知制御部79等に出力される。 In step S107, since it corresponds to the above (pattern 3), the controller 40 (sensor error processing unit 73) calculates the alternative azimuth angle ψ of the upper swivel body 12 based on the above equation (3). Since it has already been explained, the details of the calculation of the alternative azimuth angle ψ will be omitted, but the alternative azimuth angle ψ calculated here is selected by the global position information selection unit 74, and the target terrain data storage unit 75 and the target excavation surface are selected. It is output to the information extraction unit 76, the target motion calculation unit 77, the notification control unit 79, and the like.

またステップS107において、コントローラ40(グローバル位置情報選択部74)は、通信エラーが発報された時刻t1に受信機17cが演算したグローバル位置データP1を選択して、目標地形データ格納部75、目標掘削面情報抽出部76、目標動作演算部77及び報知制御部79等に出力する。 Further, in step S107, the controller 40 (global position information selection unit 74) selects the global position data P1 calculated by the receiver 17c at the time t1 when the communication error is issued, and the target terrain data storage unit 75 and the target. It is output to the excavation surface information extraction unit 76, the target motion calculation unit 77, the notification control unit 79, and the like.

上記のとおり、ステップS107でコントローラ40によって算出される通信エラー対応位置情報は、式(3)に基づいて演算された時刻t2における代替方位角ψと、時刻t1におけるグローバル位置データP1となる。 As described above, the communication error correspondence position information calculated by the controller 40 in step S107 is the alternative azimuth angle ψ at time t2 calculated based on the equation (3) and the global position data P1 at time t1.

次に、ステップS103において旋回操作なしと判定された場合(すなわち、S120に進んだ場合)について説明する。 Next, a case where it is determined in step S103 that there is no turning operation (that is, a case where the process proceeds to S120) will be described.

ステップS120では、上記の(パターン4)に該当するため、例えば、コントローラ40(センサエラー処理部73)は、通信エラーが発報された時刻t1に受信機17cで演算された方位角φ1を代替方位角ψとして算出する。演算された代替方位角ψ(φ1)はグローバル位置情報選択部74で選択されて、目標地形データ格納部75、目標掘削面情報抽出部76、目標動作演算部77及び報知制御部79等に出力される。 Since the step S120 corresponds to the above (pattern 4), for example, the controller 40 (sensor error processing unit 73) substitutes the azimuth angle φ1 calculated by the receiver 17c at the time t1 when the communication error is issued. Calculated as the azimuth angle ψ. The calculated alternative azimuth angle ψ (φ1) is selected by the global position information selection unit 74 and output to the target terrain data storage unit 75, the target excavation surface information extraction unit 76, the target motion calculation unit 77, the notification control unit 79, and the like. Will be done.

また、コントローラ40(グローバル位置情報選択部74)は、通信エラーが発報された時刻t1に受信機17cが演算したグローバル位置データP1を選択して、目標地形データ格納部75、目標掘削面情報抽出部76、目標動作演算部77及び報知制御部79等に出力する。 Further, the controller 40 (global position information selection unit 74) selects the global position data P1 calculated by the receiver 17c at the time t1 when the communication error is issued, and the target terrain data storage unit 75 and the target excavation surface information. It is output to the extraction unit 76, the target motion calculation unit 77, the notification control unit 79, and the like.

上記のとおり、S120に進んだ場合にコントローラ40によって算出される通信エラー対応位置情報は、時刻t2における代替方位角ψ(=方位角φ1)と、時刻t1におけるグローバル位置データP1となる。 As described above, the communication error correspondence position information calculated by the controller 40 when proceeding to S120 is the alternative azimuth angle ψ (= azimuth angle φ1) at time t2 and the global position data P1 at time t1.

次に、ステップS100において通信エラーの発報がないと判定された場合(すなわち、S110に進んだ場合)について説明する。この場合は通信エラーの無い通常のパターンとなるため、センサエラー処理部73による代替方位角ψの演算は行われず、時刻t2に受信機17c(GNSSシステム17)が演算した方位角φ2がグローバル位置情報選択部74で選択されて、目標地形データ格納部75、目標掘削面情報抽出部76、目標動作演算部77及び報知制御部79等に出力される。また、コントローラ40(グローバル位置情報選択部74)は、時刻t2に受信機17c(GNSSシステム17)が演算したグローバル位置データP2を選択して、目標地形データ格納部75、目標掘削面情報抽出部76、目標動作演算部77及び報知制御部79等に出力する。すなわち、方位角φ2とグローバル位置データP2に基づいて掘削支援制御が行われる。 Next, a case where it is determined in step S100 that no communication error has been issued (that is, a case where the process proceeds to S110) will be described. In this case, since the normal pattern has no communication error, the sensor error processing unit 73 does not calculate the alternative azimuth angle ψ, and the azimuth angle φ2 calculated by the receiver 17c (GNSS system 17) at time t2 is the global position. It is selected by the information selection unit 74 and output to the target terrain data storage unit 75, the target excavation surface information extraction unit 76, the target motion calculation unit 77, the notification control unit 79, and the like. Further, the controller 40 (global position information selection unit 74) selects the global position data P2 calculated by the receiver 17c (GNSS system 17) at time t2, and selects the target topography data storage unit 75 and the target excavation surface information extraction unit. It is output to 76, the target motion calculation unit 77, the notification control unit 79, and the like. That is, excavation support control is performed based on the azimuth angle φ2 and the global position data P2.

ステップS111では、コントローラ40(例えば目標動作演算部77)は、ステップS109と同様に掘削支援制御の終了指示があるかどうかを判定する。掘削支援制御の終了指示がある場合には、コントローラ40(例えば目標動作演算部77)はステップS112へ進む。一方、掘削支援制御の終了指示がない場合には、ステップS100に戻り、通信エラーの発報が無い場合にはステップS110において通常の掘削支援制御を継続する。 In step S111, the controller 40 (for example, the target motion calculation unit 77) determines whether or not there is an end instruction for excavation support control as in step S109. When there is an instruction to end the excavation support control, the controller 40 (for example, the target motion calculation unit 77) proceeds to step S112. On the other hand, if there is no instruction to end the excavation support control, the process returns to step S100, and if no communication error is issued, the normal excavation support control is continued in step S110.

(効果)
上記のように構成した油圧ショベル1では、走行操作がなく旋回操作がある場合であっても、時刻t1の方位角φ1(第1方位角)と、時刻t1の旋回角度θsw1(第1旋回角)と、時刻t2の旋回角度θsw2(第2旋回角)と、上記式(1)とに基づいて、時刻t2の方位角(代替方位角ψ(第2方位角))を演算できる。そして、演算した時刻t2の方位角とともに、GNSSシステム17によって演算された時刻t1のグローバル位置データP1を利用することで、通信エラー発報後も掘削支援制御を継続できる。これにより通信エラー発報後の掘削作業中に、旋回操作による掘削箇所の変更やダンプトラックへの積込作業を行っても掘削支援制御をON状態に維持でき、旋回動作後も速やかに掘削支援制御を実行できるので、従前よりも油圧ショベル1による掘削作業効率を向上できる。
(effect)
In the hydraulic excavator 1 configured as described above, the azimuth angle φ1 (first azimuth angle) at time t1 and the turning angle θsw1 (first turning angle) at time t1 even when there is no traveling operation and there is a turning operation. ), The turning angle θsw2 (second turning angle) at time t2, and the azimuth angle at time t2 (alternative azimuth angle ψ (second azimuth angle)) can be calculated based on the above equation (1). Then, by using the global position data P1 at the time t1 calculated by the GNSS system 17 together with the calculated azimuth at the time t2, the excavation support control can be continued even after the communication error is issued. As a result, the excavation support control can be maintained in the ON state even if the excavation location is changed by turning operation or loading work is performed on the dump truck during the excavation work after the communication error is issued, and the excavation support is promptly performed even after the turning operation. Since the control can be executed, the excavation work efficiency by the hydraulic excavator 1 can be improved more than before.

また、上記の油圧ショベル1では、超信地旋回操作があり旋回操作がない場合であっても、時刻t1の方位角φ1と、車体IMU33が検出する上部旋回体12のヨー角速度の時刻t1から時刻t2までの積分値と、上記式(2)とに基づいて、時刻t2の方位角(代替方位角ψ(第2方位角))を演算でき、その演算した時刻t2の方位角と時刻t1のグローバル位置データP1を利用することで掘削支援制御を継続できる。 Further, in the above hydraulic excavator 1, even when there is a super-credit turning operation and there is no turning operation, the directional angle φ1 at time t1 and the yaw angular velocity of the upper turning body 12 detected by the vehicle body IMU 33 are measured from time t1. Based on the integrated value up to time t2 and the above equation (2), the directional angle of time t2 (alternative directional angle ψ (second directional angle)) can be calculated, and the calculated directional angle of time t2 and time t1 The excavation support control can be continued by using the global position data P1 of.

さらに、上記の油圧ショベル1では、超信地旋回操作と旋回操作の双方がある場合であっても、時刻t1の方位角φ1(第1方位角)と、時刻t2と時刻t1の旋回角度θswの差分(第1旋回角と第2旋回角の差分)と、車体IMU33が検出する上部旋回体12のヨー角速度の時刻t1から時刻t2までの積分値と、上記式(3)とに基づいて、時刻t2の方位角(代替方位角ψ(第2方位角))を演算でき、その演算した時刻t2の方位角と時刻t1のグローバル位置データP1を利用することで掘削支援制御を継続できる。 Further, in the above-mentioned hydraulic excavator 1, even when both the super-credit turning operation and the turning operation are performed, the azimuth angle φ1 (first azimuth angle) at time t1 and the turning angle θsw at time t2 and time t1 are used. Based on the difference (difference between the first turning angle and the second turning angle), the integrated value of the yaw angle velocity of the upper turning body 12 detected by the vehicle body IMU33 from time t1 to time t2, and the above equation (3). , The azimuth angle at time t2 (alternative azimuth angle ψ (second azimuth angle)) can be calculated, and the excavation support control can be continued by using the calculated azimuth angle at time t2 and the global position data P1 at time t1.

すなわち上記のように油圧ショベル1を構成することで、上部旋回体12の旋回中心位置がグローバル座標系に対して移動しない場合には、測位衛星との通信が悪化し通信エラーが生じた際にも、掘削支援制御を維持することが可能となる。つまり、上部旋回体12の旋回操作や、超信地旋回(スピンターン)の操作があっても掘削支援制御を維持することが可能となり作業効率を向上できる。 That is, when the hydraulic excavator 1 is configured as described above and the center position of the swivel axis of the upper swivel body 12 does not move with respect to the global coordinate system, communication with the positioning satellite deteriorates and a communication error occurs. In addition, it becomes possible to maintain excavation support control. That is, it is possible to maintain the excavation support control even if there is a turning operation of the upper turning body 12 or a super-credit turning (spin turn) operation, and the work efficiency can be improved.

<第2実施形態>
本実施形態は、通信エラーの発報後にセンサエラー処理部73が代替方位角ψを演算する方法が第1実施形態と異なる。ハードウェア構成を含むその他の構成については、本実施形態は第1実施形態と同じであり、以下では異なる点について説明する。
<Second Embodiment>
This embodiment is different from the first embodiment in that the sensor error processing unit 73 calculates the alternative azimuth angle ψ after the communication error is issued. The present embodiment is the same as the first embodiment with respect to other configurations including the hardware configuration, and different points will be described below.

本実施形態のセンサエラー処理部73は、通信エラーなし(すなわち、受信機17cによる測位結果が利用可能なとき)且つ走行操作なしの状態で同時刻に演算(検出)された方位角φと旋回角θswの数値から、両者の数学的な対応関係を予め導出しておき、当該対応関係と或る時刻の旋回角θswの値とに基づいて当該或る時刻の方位角を代替方位角ψ(第2方位角)として演算する。但し、導出された対応関係が利用できるのは上部旋回体12の旋回中心位置に変化がない間に限られる。そのため、走行操作等によって旋回中心位置が変化する場合は、方位角と旋回角の対応関係を再度導出する。 The sensor error processing unit 73 of the present embodiment turns with the azimuth angle φ calculated (detected) at the same time without a communication error (that is, when the positioning result by the receiver 17c is available) and without a traveling operation. A mathematical correspondence between the two is derived in advance from the numerical value of the angle θsw, and the azimuth at a certain time is used as an alternative azimuth based on the correspondence and the value of the turning angle θsw at a certain time. Second azimuth). However, the derived correspondence can be used only while the position of the turning center axis of the upper turning body 12 does not change. Therefore, when the turning center axis position changes due to a traveling operation or the like, the correspondence between the azimuth angle and the turning angle is derived again.

(代替方位角ψと旋回角θswの対応関係の導出)
図13を用いてコントローラ40が代替方位角ψと旋回角θswの対応関係を導出・記憶する方法の一例について説明する。図13は代替方位角ψと旋回角θswの対応関係を演算する処理のフローチャートである。
(Derivation of the correspondence between the alternative azimuth angle ψ and the turning angle θsw)
An example of a method in which the controller 40 derives and stores the correspondence between the alternative azimuth angle ψ and the turning angle θsw will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a flowchart of a process for calculating the correspondence between the alternative azimuth angle ψ and the turning angle θsw.

ステップS200では、コントローラ40(センサエラー処理部73)は、記憶装置内に記憶している代替方位角ψと旋回角θswの対応関係を初期化(例えば消去)する。 In step S200, the controller 40 (sensor error processing unit 73) initializes (for example, erases) the correspondence between the alternative azimuth angle ψ and the turning angle θsw stored in the storage device.

ステップS201では、コントローラ40(センサエラー処理部73)は、GNSSシステム17から通信エラーが発報されたか否かを判定する。GNSSシステム17から通信エラーが発報されていない場合にはステップS202に進み、通信エラーの発報がある場合にはステップS200に戻る。 In step S201, the controller 40 (sensor error processing unit 73) determines whether or not a communication error has been issued from the GNSS system 17. If no communication error has been reported from the GNSS system 17, the process proceeds to step S202, and if a communication error has been reported, the process returns to step S200.

ステップS202では、コントローラ40(センサエラー処理部73)は、操作量センサ52e,52fの検出信号に基づいて、走行体11に対する走行操作がオペレータにより入力されているか否かを判定する。走行操作の入力がない場合にはステップS203へ進み、走行操作の入力がある場合にはステップS200に戻る。 In step S202, the controller 40 (sensor error processing unit 73) determines whether or not the traveling operation for the traveling body 11 is input by the operator based on the detection signals of the operation amount sensors 52e and 52f. If there is no travel operation input, the process proceeds to step S203, and if there is a travel operation input, the process returns to step S200.

ステップS203では、コントローラ40(センサエラー処理部73)は、車体IMU33が検出する上部旋回体12の前後または左右の加速度に基づいてその積分値を演算し、演算した積分値が所定の速度閾値V1未満かどうかを判定する。速度閾値V1未満の場合には下部走行体11への操作無しに上部旋回体12が移動すること(例えば下部走行体11が地面の上を滑るような動きをする場合)もないと判断してステップS204へ進み、速度閾値V1以上の場合には上部旋回体12の旋回中心位置が変化したと判断してステップS200に戻る。なお、下部走行体11が地面上を滑るような動作が発生しない場合もあるため、ステップS203は省略しても良い。 In step S203, the controller 40 (sensor error processing unit 73) calculates an integrated value based on the front-back or left-right acceleration of the upper swivel body 12 detected by the vehicle body IMU 33, and the calculated integrated value is a predetermined speed threshold value V1. Determine if it is less than. If it is less than the speed threshold value V1, it is determined that the upper swivel body 12 does not move without operating the lower traveling body 11 (for example, when the lower traveling body 11 slides on the ground). The process proceeds to step S204, and if the speed threshold value is V1 or higher, it is determined that the position of the turning center axis of the upper turning body 12 has changed, and the process returns to step S200. Since the lower traveling body 11 may not slide on the ground, step S203 may be omitted.

ステップS204では、コントローラ40(センサエラー処理部73)は、操作量センサ52aの検出信号に基づいて、旋回体12に対する旋回操作がオペレータにより入力されているか否かを判定する。旋回操作の入力がある場合にはステップS205へ進み、旋回操作の入力がない場合にはステップS200に戻る。 In step S204, the controller 40 (sensor error processing unit 73) determines whether or not the turning operation for the turning body 12 is input by the operator based on the detection signal of the operation amount sensor 52a. If there is a turning operation input, the process proceeds to step S205, and if there is no turning operation input, the process returns to step S200.

ステップS205では、コントローラ40(センサエラー処理部73)は、旋回動作中の方位角φと旋回角θswの数値から両者の数学的な対応関係を導出してコントローラ40内の記憶装置に記憶して処理を終了する。 In step S205, the controller 40 (sensor error processing unit 73) derives a mathematical correspondence between the two from the numerical values of the azimuth angle φ and the turning angle θsw during the turning operation and stores them in the storage device in the controller 40. End the process.

“対応関係”の導出方法としては、例えば、通信エラーの発報前に走行操作なしの状態で360度旋回操作を行い、その間に取得された方位角φと旋回角θswの数値から両者の一般的な対応関係を規定するものがある。図12に旋回角と方位角の対応関係の一例を示す。対応関係は旋回角θswの関数f(θsw)で表わしても良い。関数f(θsw)は図12に示すように一次関数で近似できるため、当該一次関数に図12のように切片(定数項)の無い場合には或る時刻における方位角φと旋回角θswの数値(例えば図12中で時刻t1におけるφ1とθsw1)を取得できれば対応関係を規定でき、当該一次関数に切片が有る場合であっても2つの時刻で方位角φと旋回角θswの数値が取得できれば対応関係を規定できる。 As a method of deriving the "correspondence relationship", for example, a 360-degree turning operation is performed without a running operation before a communication error is issued, and the values of the azimuth angle φ and the turning angle θsw acquired during that period are used to obtain the general values of both. There is something that prescribes a specific correspondence. FIG. 12 shows an example of the correspondence between the turning angle and the azimuth. The correspondence may be expressed by a function f (θsw) of the turning angle θsw. Since the function f (θsw) can be approximated by a linear function as shown in FIG. 12, when the linear function does not have an intercept (constant term) as shown in FIG. 12, the azimuth angle φ and the turning angle θsw at a certain time are If the numerical values (for example, φ1 and θsw1 at time t1 in FIG. 12) can be acquired, the correspondence can be defined, and even if the linear function has an intercept, the numerical values of the azimuth angle φ and the turning angle θsw can be acquired at two times. If possible, the correspondence can be specified.

(代替方位角ψを演算する場合のパターン(第1実施形態と異なるパターンのみ))
本実施形態のセンサエラー処理部73が上記の対応関係と或る時刻の旋回角(例えば時刻t2におけるθsw2)を利用して代替方位角ψを演算する場合は下記の2パターン(パターン5及びパターン6)である。パターン5は第1実施形態のパターン1に代替するパターンであり、パターン6は同パターン3に代替するパターンである。なお、以下では対応関係を旋回角θswの関数f(θsw)で表した場合を例に挙げて説明する。
(Pattern for calculating the alternative azimuth angle ψ (only the pattern different from the first embodiment))
When the sensor error processing unit 73 of the present embodiment calculates the alternative azimuth angle ψ by using the above correspondence and the turning angle at a certain time (for example, θsw2 at time t2), the following two patterns (pattern 5 and pattern) are used. 6). Pattern 5 is a pattern that substitutes for pattern 1 of the first embodiment, and pattern 6 is a pattern that substitutes for pattern 3. In the following, a case where the correspondence is expressed by a function f (θsw) of the turning angle θsw will be described as an example.

(パターン5)代替方位角ψと旋回角θswの対応関係(以下では「角度の対応関係」と称することがある)が記憶されている場合、かつ、下部走行体11に対する操作が走行操作レバー23a,23bに入力されていない場合(走行操作なし)、かつ、旋回体12に対する操作が操作レバー22bに入力されている場合(旋回操作あり)
この場合、センサエラー処理部73は、予め記憶しておいた角度の対応関係と、通信エラー発報後(すなわち測位精度が閾値dp1未満のとき)の時刻t2に旋回角度センサ19により検出された旋回角度θsw1とに基づいて、通信エラー発報後(すなわち測位精度が閾値dp1未満のとき)の時刻t2の上部旋回体12の方位角ψ(第2方位角)を受信機17cに代替して算出する。
(Pattern 5) When the correspondence relationship between the alternative azimuth angle ψ and the turning angle θsw (hereinafter, may be referred to as “angle correspondence relationship”) is stored, and the operation on the lower traveling body 11 is performed by the traveling operation lever 23a. , 23b (no running operation) and the operation for the turning body 12 is input to the operation lever 22b (with turning operation).
In this case, the sensor error processing unit 73 is detected by the turning angle sensor 19 at time t2 after the communication error is issued (that is, when the positioning accuracy is less than the threshold dp1) and the correspondence relationship of the angles stored in advance. Based on the turning angle θsw1, the azimuth angle ψ (second azimuth angle) of the upper turning body 12 at time t2 after the communication error is issued (that is, when the positioning accuracy is less than the threshold value dp1) is replaced with the receiver 17c. calculate.

例えば、センサエラー処理部73は、通信エラー発報後(すなわち測位精度が閾値dp1未満のとき)であって代替方位角ψ(第2方位角)を算出する時刻t2に旋回角度センサ19により検出されたθsw2(第2旋回角)と角度の対応関係f(θsw)とに基づいて代替方位角ψ(第2方位角)を算出する。これを式に表すと下記式(4)となる。ただし、以下の式(4),(5)において、f(θsw2)は関数f(θsw)にθsw=θsw2を代入した値とする。
ψ=f(θsw2) …式(4)
For example, the sensor error processing unit 73 detects by the turning angle sensor 19 at time t2 for calculating the alternative azimuth angle ψ (second azimuth angle) after the communication error is issued (that is, when the positioning accuracy is less than the threshold value dp1). The alternative azimuth angle ψ (second azimuth angle) is calculated based on the calculated θsw2 (second turning angle) and the corresponding angle f (θsw). This can be expressed as the following equation (4). However, in the following equations (4) and (5), f (θsw2) is a value obtained by substituting θsw = θsw2 into the function f (θsw).
ψ = f (θsw2)… Equation (4)

(パターン6)代替方位角ψと旋回角θswの対応関係が記憶されている場合、かつ、下部走行体11に対する超信地旋回操作が走行操作レバー23a,23bに入力されている場合(超信地旋回操作あり)、かつ、上部旋回体12に対する操作が操作レバー22bに入力されている場合(旋回操作あり)
この場合、センサエラー処理部73は、車体IMU33(角速度センサ)により検出される上部旋回体12のヨー角速度ωに基づいて、方位角φ1(第1方位角)が受信機17cにより演算された時刻t1(第1時刻)から測位精度が閾値dp1よりも低下した後の時刻t2(第2時刻)までの上部旋回体12のヨー角速度ωの積分値を演算する。そして、時刻t2に旋回角度センサ19により検出されたθsw2(第2旋回角)と角度の対応関係f(θsw)とに基づいてf(θsw2)の値を算出し、これを演算した積分値に加算することで代替方位角ψ(第2方位角)を受信機17cに代替して算出する。これを式に表すと下記式(5)となる。つまり、上記式(4)と式(2)の組み合わせとなる。
ψ=f(θsw2)+∫ωdt …式(5)
(Pattern 6) When the correspondence between the alternative azimuth angle ψ and the turning angle θsw is stored, and when the super-credit turning operation for the lower traveling body 11 is input to the traveling operation levers 23a and 23b (super-credit). (With ground turning operation), and when the operation for the upper turning body 12 is input to the operation lever 22b (with turning operation)
In this case, the sensor error processing unit 73 determines the time at which the azimuth angle φ1 (first azimuth angle) is calculated by the receiver 17c based on the yaw angle velocity ω of the upper swing body 12 detected by the vehicle body IMU 33 (angular velocity sensor). The integrated value of the yaw angular velocity ω of the upper swivel body 12 from t1 (first time) to the time t2 (second time) after the positioning accuracy drops below the threshold dp1 is calculated. Then, the value of f (θsw2) is calculated based on the correspondence relationship f (θsw) between the θsw2 (second turning angle) detected by the turning angle sensor 19 at time t2, and the calculated integrated value is used as the integrated value. By adding, the alternative azimuth angle ψ (second azimuth angle) is replaced with the receiver 17c and calculated. This can be expressed as the following equation (5). That is, it is a combination of the above equation (4) and equation (2).
ψ = f (θsw2) + ∫ωdt… Equation (5)

(フローチャート(図11))
図11は第2実施形態に係るコントローラ40による掘削支援制御に関するフローチャートを示す。図中で図10と同じ符号を付した処理は図10と同じであり、以下では図10と異なる処理について主に説明する。
(Flow chart (Fig. 11))
FIG. 11 shows a flowchart regarding excavation support control by the controller 40 according to the second embodiment. In the figure, the processes with the same reference numerals as those in FIG. 10 are the same as those in FIG. 10, and the processes different from those in FIG. 10 will be mainly described below.

ステップS103で旋回操作の入力があると判定された場合にはステップS113へ進み、旋回操作の入力がない場合にはステップS120へ進む。 If it is determined in step S103 that there is a turning operation input, the process proceeds to step S113, and if there is no turning operation input, the process proceeds to step S120.

ステップS113では、コントローラ40(センサエラー処理部73)は、現在の上部旋回体12の旋回中心位置において角度の対応関係がコントローラ40内の記憶装置に記憶済みか否かを判定する。角度の対応関係が記憶されている場合にはステップS115に進み、角度の対応関係が記憶されていない場合にはステップS112に進んで掘削支援制御を終了する。 In step S113, the controller 40 (sensor error processing unit 73) determines whether or not the corresponding angle correspondence is stored in the storage device in the controller 40 at the current turning center axis position of the upper turning body 12. If the angle correspondence is stored, the process proceeds to step S115, and if the angle correspondence is not stored, the process proceeds to step S112 to end the excavation support control.

ステップS115では、上記の(パターン5)に該当するため、コントローラ40(センサエラー処理部73)は、上記の式(4)に基づいて上部旋回体12の代替方位角ψを演算する。例えば、コントローラ40(センサエラー処理部73)は、代替方位角ψ(第2方位角)を算出する時刻t2(換言するとステップS115の実行時)に旋回角度センサ19により検出されたθsw2(第2旋回角)と、予め記憶しておいた角度の対応関係とに基づいて、時刻t2の代替方位角ψ(第2方位角)を算出する。演算された代替方位角ψはグローバル位置情報選択部74で選択されて、目標地形データ格納部75、目標掘削面情報抽出部76、目標動作演算部77及び報知制御部79等に出力される。 In step S115, since it corresponds to the above (pattern 5), the controller 40 (sensor error processing unit 73) calculates the alternative azimuth angle ψ of the upper swivel body 12 based on the above equation (4). For example, the controller 40 (sensor error processing unit 73) has θsw2 (second) detected by the turning angle sensor 19 at time t2 (in other words, when step S115 is executed) for calculating the alternative azimuth angle ψ (second azimuth angle). The alternative azimuth angle ψ (second azimuth angle) at time t2 is calculated based on the correspondence between the turning angle) and the angle stored in advance. The calculated alternative azimuth angle ψ is selected by the global position information selection unit 74 and is output to the target terrain data storage unit 75, the target excavation surface information extraction unit 76, the target motion calculation unit 77, the notification control unit 79, and the like.

またステップS115において、コントローラ40(グローバル位置情報選択部74)は、通信エラーが発報された時刻t1に受信機17cが測位したグローバル位置データP1を選択して、目標地形データ格納部75、目標掘削面情報抽出部76、目標動作演算部77及び報知制御部79等に出力する。 Further, in step S115, the controller 40 (global position information selection unit 74) selects the global position data P1 positioned by the receiver 17c at the time t1 when the communication error is issued, and the target terrain data storage unit 75 and the target. It is output to the excavation surface information extraction unit 76, the target motion calculation unit 77, the notification control unit 79, and the like.

上記のとおり、ステップS115でコントローラ40によって算出される通信エラー対応位置情報は、式(4)に基づいて演算された時刻t2における代替方位角ψと、時刻t1におけるグローバル位置データP1となる。 As described above, the communication error correspondence position information calculated by the controller 40 in step S115 is the alternative azimuth angle ψ at time t2 calculated based on the equation (4) and the global position data P1 at time t1.

次にステップS104で旋回操作の入力があると判定された場合にはステップS114へ進み、旋回操作の入力がない場合にはステップS106へ進む。 Next, if it is determined in step S104 that there is an input for the turning operation, the process proceeds to step S114, and if there is no input for the turning operation, the process proceeds to step S106.

ステップS114では、ステップS113と同様に、コントローラ40(センサエラー処理部73)は、現在の上部旋回体12の旋回中心位置において角度の対応関係がコントローラ40内の記憶装置に記憶済みか否かを判定する。角度の対応関係が記憶されている場合にはステップS117に進み、角度の対応関係が記憶されていない場合にはステップS112に進んで掘削支援制御を終了する。 In step S114, similarly to step S113, whether or not the controller 40 (sensor error processing unit 73) has stored the correspondence of the angles in the storage device in the controller 40 at the current rotation center axis position of the upper swing body 12. To judge. If the angle correspondence is stored, the process proceeds to step S117, and if the angle correspondence is not stored, the process proceeds to step S112 to end the excavation support control.

ステップS117では、上記の(パターン6)に該当するため、コントローラ40(センサエラー処理部73)は、上記の式(5)に基づいて上部旋回体12の代替方位角ψを演算する。ここで演算された代替方位角ψはグローバル位置情報選択部74で選択されて、目標地形データ格納部75、目標掘削面情報抽出部76、目標動作演算部77及び報知制御部79等に出力される。 In step S117, since it corresponds to the above (pattern 6), the controller 40 (sensor error processing unit 73) calculates the alternative azimuth angle ψ of the upper swivel body 12 based on the above equation (5). The alternative azimuth angle ψ calculated here is selected by the global position information selection unit 74 and output to the target terrain data storage unit 75, the target excavation surface information extraction unit 76, the target motion calculation unit 77, the notification control unit 79, and the like. To.

またステップS117において、コントローラ40(グローバル位置情報選択部74)は、通信エラーが発報された時刻t1に受信機17cが演算したグローバル位置データP1を選択して、目標地形データ格納部75、目標掘削面情報抽出部76、目標動作演算部77及び報知制御部79等に出力する。 Further, in step S117, the controller 40 (global position information selection unit 74) selects the global position data P1 calculated by the receiver 17c at the time t1 when the communication error is issued, and the target terrain data storage unit 75 and the target. It is output to the excavation surface information extraction unit 76, the target motion calculation unit 77, the notification control unit 79, and the like.

上記のとおり、ステップS115でコントローラ40によって算出される通信エラー対応位置情報は、式(5)に基づいて演算された時刻t2における代替方位角ψと、時刻t1におけるグローバル位置データP1となる。 As described above, the communication error correspondence position information calculated by the controller 40 in step S115 is the alternative azimuth angle ψ at time t2 calculated based on the equation (5) and the global position data P1 at time t1.

(効果)
上記のように構成した油圧ショベル1では、走行操作がなく旋回操作がある場合であっても、時刻t1の方位角φ1(第1方位角)と、時刻t1の旋回角度θsw1(第1旋回角)と、時刻t2の旋回角度θsw2(第2旋回角)と、上記式(4)とに基づいて、時刻t2の方位角(代替方位角ψ(第2方位角))を演算でき、その演算した時刻t2の方位角と、GNSS17システムが演算した時刻t1のグローバル位置データP1とを利用することで掘削支援制御を継続できる。
(effect)
In the hydraulic excavator 1 configured as described above, the azimuth angle φ1 (first azimuth angle) at time t1 and the turning angle θsw1 (first turning angle) at time t1 even when there is no traveling operation and there is a turning operation. ), The turning angle θsw2 (second turning angle) at time t2, and the above equation (4), the azimuth angle at time t2 (alternative azimuth angle ψ (second azimuth angle)) can be calculated, and the calculation thereof. The excavation support control can be continued by using the azimuth angle at the time t2 and the global position data P1 at the time t1 calculated by the GNSS17 system.

すなわち、本実施形態の油圧ショベル1によれば、第1実施形態と同様に、上部旋回体12の旋回中心位置が変化しない場合には、測位衛星との通信が悪化し通信エラーが生じた際にも、掘削支援制御を維持することが可能となる。つまり、上部旋回体12の旋回操作や、超信地旋回(スピンターン)の操作があっても、掘削支援制御を維持することが可能となり作業効率を向上できる。 That is, according to the hydraulic excavator 1 of the present embodiment, as in the first embodiment, when the swivel center axis position of the upper swivel body 12 does not change, communication with the positioning satellite deteriorates and a communication error occurs. At that time, it becomes possible to maintain the excavation support control. That is, even if there is a turning operation of the upper turning body 12 or an operation of a super-credit turning (spin turn), the excavation support control can be maintained and the work efficiency can be improved.

(角度の対応関係を記憶するための報知)
上部旋回体12の中心位置の変化後に同じ位置で掘削作業をしている場合(例えば、走行操作後に同じ位置で所定時間走行操作が無い場合)には、その位置での代替方位角ψと旋回角θswの対応関係を演算・記憶できるように、オペレータに対して、代替方位角ψと旋回角θswの対応関係を演算・記憶するための操作(走行操作なしで旋回操作を行う)を促す報知(例えば運転室内のモニタへの表示)を報知装置46を介して行ってもよい。このような報知を行えば、角度の対応関係が記憶されない場面が減り、掘削支援制御の精度と掘削作業効率の向上に寄与し得る。なお、この報知は、オペレータが掘削支援制御の実行を指示しているとき(掘削支援制御のON/OFFスイッチがON状態のとき)であれば、超信地旋回以外の走行操作が実行されて、終了する毎に行われてもよい。
(Notification to memorize the correspondence of angles)
If excavation work is performed at the same position after the change in the center position of the upper swivel body 12 (for example, if there is no running operation at the same position for a predetermined time after the running operation), the alternative azimuth angle ψ and turning at that position are performed. Notification that prompts the operator to perform an operation (perform a turning operation without a running operation) for calculating and storing the correspondence between the alternative azimuth angle ψ and the turning angle θsw so that the correspondence relationship of the angle θsw can be calculated and stored. (For example, display on a monitor in the driver's cab) may be performed via the notification device 46. If such notification is performed, the number of situations where the correspondence between angles is not memorized can be reduced, which can contribute to the improvement of the accuracy of excavation support control and the efficiency of excavation work. If the operator is instructing the execution of the excavation support control (when the ON / OFF switch of the excavation support control is in the ON state), this notification is executed by a running operation other than the super-credit turning. , May be done every time it finishes.

<第3実施形態>
図13のフローチャートの説明でも触れたが、走行操作が入力されていない場合にも下部走行体11が地面上を滑る等して上部旋回体12の旋回中心位置が変化する場合がある。そこで本実施形態では、車体IMU33が検出する加速度の積分値を利用してそのような移動が発生していないか否かを判定する。
<Third Embodiment>
As mentioned in the explanation of the flowchart of FIG. 13, even when the traveling operation is not input, the lower traveling body 11 may slide on the ground and the turning center axis position of the upper turning body 12 may change. Therefore, in the present embodiment, it is determined whether or not such movement has occurred by using the integrated value of the acceleration detected by the vehicle body IMU 33.

図14は第3実施形態に係るコントローラ40による掘削支援制御に関するフローチャートを示す。図中で図10と同じ符号を付した処理は図10と同じであり、以下では図10と異なる処理について主に説明する。 FIG. 14 shows a flowchart regarding excavation support control by the controller 40 according to the third embodiment. In the figure, the processes with the same reference numerals as those in FIG. 10 are the same as those in FIG. 10, and the processes different from those in FIG. 10 will be mainly described below.

ステップS118では、コントローラ40(センサエラー処理部73)は、車体IMU33が検出する上部旋回体12の前後または左右の加速度に基づいてその積分値を演算し、演算した積分値が所定の速度閾値V1未満かどうかを判定する。速度閾値V1未満の場合にはステップS104へ進み、速度閾値V1以上の場合には上部旋回体12の旋回中心位置が変化したと判断してステップS112に進んで掘削支援制御を終了する。 In step S118, the controller 40 (sensor error processing unit 73) calculates an integrated value based on the front-back or left-right acceleration of the upper swivel body 12 detected by the vehicle body IMU 33, and the calculated integrated value is a predetermined speed threshold value V1. Determine if it is less than. If it is less than the speed threshold value V1, the process proceeds to step S104, and if the speed threshold value is V1 or more, it is determined that the position of the turning center axis of the upper swivel body 12 has changed, and the process proceeds to step S112 to end the excavation support control.

このように油圧ショベルを構成すると、走行操作が入力されていないときに上部旋回体12の旋回中心位置が変化した場合(例えば、下部走行体11が地面上を滑ったり、超信地旋回によって上部旋回体12の旋回中心位置が変化したりした場合)に代替方位角ψが演算されることが防止できるので、掘削支援制御の精度が向上する。 When the hydraulic excavator is configured in this way, when the turning center axis position of the upper turning body 12 changes when the running operation is not input (for example, the lower running body 11 slides on the ground or due to super-credit turning). Since it is possible to prevent the alternative azimuth angle ψ from being calculated when the position of the turning center axis of the upper turning body 12 changes), the accuracy of the excavation support control is improved.

なお、図14の例ではステップS102とS104の間にステップS118を実行しているが、ステップS118の位置はこの場所だけに限られない。例えば、ステップS100とS101の間で実行しても良いし、ステップS101とS103の間、ステップS103とS105の間、ステップS103とS120の間、ステップS104とS107の間、ステップS104とS106の間などでも実行しても良い。 In the example of FIG. 14, step S118 is executed between steps S102 and S104, but the position of step S118 is not limited to this location. For example, it may be executed between steps S100 and S101, between steps S101 and S103, between steps S103 and S105, between steps S103 and S120, between steps S104 and S107, and between steps S104 and S106. You may also execute it.

<その他>
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、ある実施の形態に係る構成の一部を、他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。
<Others>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications within the range not deviating from the gist thereof. For example, the present invention is not limited to the one including all the configurations described in the above-described embodiment, and includes the one in which a part of the configurations is deleted. Further, it is possible to add or replace a part of the configuration according to one embodiment with the configuration according to another embodiment.

例えば、第1実施形態の図10のフローチャートにおいてステップS105,S106,S107,S120のうち少なくとも1つを省略し、省略した処理に進んだ場合には掘削支援制御を終了するようにフローチャートを変更しても良い。これは第2実施形態の図11、第3実施形態の図14についても同様である。 For example, in the flowchart of FIG. 10 of the first embodiment, at least one of steps S105, S106, S107, and S120 is omitted, and the flowchart is changed so that the excavation support control is terminated when the omitted process is performed. May be. This also applies to FIG. 11 of the second embodiment and FIG. 14 of the third embodiment.

また、上記の各実施形態では、上部旋回体12のヨー角度と、前後左右方向の加速度との検出に車体IMU33を利用したが、ヨー角度の専用センサや加速度の専用のセンサを代替して利用しても良い。 Further, in each of the above embodiments, the vehicle body IMU33 is used to detect the yaw angle of the upper swing body 12 and the acceleration in the front-rear and left-right directions, but the yaw angle dedicated sensor and the acceleration dedicated sensor are used instead. You may.

上記の各実施形態では、GNSSシステム17(GNSS受信機17c)が通信エラーを出力する場合について説明したが、GNSS受信機17cとの通信状態や測位結果(GNSS受信機17cの測位結果)に基づいてコントローラ40(例えばセンサエラー処理部73)が通信エラーを発報しても良い。 In each of the above embodiments, the case where the GNSS system 17 (GNSS receiver 17c) outputs a communication error has been described, but it is based on the communication status with the GNSS receiver 17c and the positioning result (positioning result of the GNSS receiver 17c). The controller 40 (for example, the sensor error processing unit 73) may issue a communication error.

上記のコントローラ40に係る各構成や当該各構成の機能及び実行処理等は、それらの一部又は全部をハードウェア(例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等)で実現しても良い。また、上記のコントローラ40に係る構成は、演算処理装置(例えばCPU)によって読み出し・実行されることでコントローラ40の構成に係る各機能が実現されるプログラム(ソフトウェア)としてもよい。当該プログラムに係る情報は、例えば、半導体メモリ(フラッシュメモリ、SSD等)、磁気記憶装置(ハードディスクドライブ等)及び記録媒体(磁気ディスク、光ディスク等)等に記憶することができる。 Even if each configuration related to the controller 40 and the functions and execution processes of each configuration are realized by hardware (for example, designing the logic for executing each function with an integrated circuit) in part or all of them. good. Further, the configuration related to the controller 40 may be a program (software) that realizes each function related to the configuration of the controller 40 by being read and executed by an arithmetic processing unit (for example, a CPU). Information related to the program can be stored in, for example, a semiconductor memory (flash memory, SSD, etc.), a magnetic storage device (hard disk drive, etc.), a recording medium (magnetic disk, optical disk, etc.), or the like.

また、上記の各実施の形態の説明では、制御線や情報線は、当該実施の形態の説明に必要であると解されるものを示したが、必ずしも製品に係る全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。 Further, in the description of each of the above embodiments, the control lines and information lines are understood to be necessary for the description of the embodiment, but all the control lines and information lines related to the product are not necessarily included. Does not always indicate. In practice, it can be considered that almost all configurations are interconnected.

1…油圧ショベル,1A…フロント作業装置(作業装置),1B…車体(機械本体),2…油圧ポンプ,3…走行油圧モータ,4…旋回油圧モータ,5…ブームシリンダ,6…アームシリンダ,7…バケットシリンダ,8…ブーム,9…アーム,10…バケット,11…下部走行対,12…上部旋回体,13…履帯,15…流量制御弁(コントロールバルブ),17…GNSSシステム,17a…GNSSアンテナ,17b…GNSSアンテナ,17c…GNSS受信機,18…エンジン,19…旋回角度センサ,22…操作レバー,23…操作レバー,30…ブーム角度センサ,31…アーム角度センサ,32…バケット角度センサ,33…車体IMU,39…ロック弁,40…コントローラ(制御装置),46…報知装置,47…電磁比例弁,48…パイロットポンプ,52…オペレータ操作量センサ,53…姿勢センサ,60…目標掘削面,71…姿勢演算部,72…バケット位置情報演算部,73…センサエラー処理部,74…グローバル位置情報選択部,75…目標地形データ格納部,76…目標掘削面情報抽出部,77…目標動作演算部,78…電磁比例弁制御部,79…報知制御部 1 ... hydraulic excavator, 1A ... front work device (working device), 1B ... vehicle body (machine body), 2 ... hydraulic pump, 3 ... traveling hydraulic motor, 4 ... swivel hydraulic motor, 5 ... boom cylinder, 6 ... arm cylinder, 7 ... bucket cylinder, 8 ... boom, 9 ... arm, 10 ... bucket, 11 ... lower traveling pair, 12 ... upper swivel body, 13 ... cuffs, 15 ... flow control valve (control valve), 17 ... GNSS system, 17a ... GNSS antenna, 17b ... GNSS antenna, 17c ... GNSS receiver, 18 ... engine, 19 ... turning angle sensor, 22 ... operating lever, 23 ... operating lever, 30 ... boom angle sensor, 31 ... arm angle sensor, 32 ... bucket angle Sensor, 33 ... Body IMU, 39 ... Lock valve, 40 ... Controller (control device), 46 ... Notification device, 47 ... Electromagnetic proportional valve, 48 ... Pilot pump, 52 ... Operator operation amount sensor, 53 ... Attitude sensor, 60 ... Target excavation surface, 71 ... Attitude calculation unit, 72 ... Bucket position information calculation unit, 73 ... Sensor error processing unit, 74 ... Global position information selection unit, 75 ... Target topography data storage unit, 76 ... Target excavation surface information extraction unit, 77 ... Target operation calculation unit, 78 ... Electromagnetic proportional valve control unit, 79 ... Notification control unit

Claims (5)

走行体と、
前記走行体の上に旋回可能に取り付けられた旋回体と、
前記旋回体に取り付けられた作業装置と、
前記走行体の走行動作及び前記旋回体の旋回動作を指示する操作装置と、
複数の測位衛星から送信される衛星信号を受信するための複数のアンテナと、
前記複数のアンテナで受信された衛星信号に基づいて、前記複数のアンテナのうち少なくとも1つのアンテナの位置と前記旋回体の方位角とを測位する受信機と、
前記受信機により測位された前記少なくも1つのアンテナの位置と前記旋回体の方位角とに基づいて目標掘削面を演算し、前記操作装置の操作中に前記作業装置が前記目標掘削面を超えないように前記作業装置を制御するための制御信号を出力するコントローラとを備えた作業機械において、
前記走行体に対する前記旋回体の旋回角を検出する角度センサを備え、
前記コントローラは、
前記受信機による測位結果が利用可能な状態、かつ、前記走行体に対する操作が前記操作装置に入力されていない状態であるときに、前記旋回体に対する操作が前記操作装置に入力されている間、前記受信機によって測位される第1方位角と、前記第1方位角が測位されたときに前記角度センサによって検出された第1旋回角との数値に基づいて、前記旋回体の旋回角と前記旋回体の方位角との対応関係を演算して記憶し、
前記対応関係を記憶したときから前記旋回体の旋回中心軸位置に変化がない状態、かつ、前記受信機による測位結果が利用不能な状態、かつ、前記走行体に対する操作が前記操作装置に入力されていない状態であるときに、前記旋回体に対する操作が前記操作装置に入力され場合には、前記角度センサにより検出される第2旋回角と記憶された前記対応関係とに基づいて、前記受信機による測位結果が利用不能なときの前記旋回体の方位角となる第2方位角を算出し前記受信機による測位結果が利用可能なときに前記受信機により測位された前記少なくとも1つのアンテナの位置と前記第2方位角とに基づいて前記目標掘削面を演算することを特徴とする作業機械。
With the running body,
A swivel body mounted on the traveling body so as to be swivel,
The working device attached to the swivel body and
An operating device that instructs the traveling operation of the traveling body and the turning operation of the turning body, and
Multiple antennas for receiving satellite signals transmitted from multiple positioning satellites,
A receiver that positions the position of at least one of the plurality of antennas and the azimuth angle of the swivel body based on the satellite signals received by the plurality of antennas.
The target excavation surface is calculated based on the position of at least one antenna positioned by the receiver and the azimuth angle of the swivel body, and the working device exceeds the target excavation surface during the operation of the operating device. In a work machine equipped with a controller that outputs a control signal for controlling the work device so as not to be present.
An angle sensor for detecting the turning angle of the turning body with respect to the traveling body is provided.
The controller
While the positioning result by the receiver is available and the operation for the traveling body is not input to the operating device, while the operation for the swivel body is input to the operating device. The turning angle of the swivel body and the turning angle are based on the numerical values of the first azimuth measured by the receiver and the first turning angle detected by the angle sensor when the first azimuth is positioned. Calculates and stores the correspondence with the azimuth of the swivel body, and stores it.
A state in which the position of the turning center axis of the turning body has not changed since the correspondence was memorized, a state in which the positioning result by the receiver cannot be used, and an operation on the traveling body is input to the operating device. When an operation for the swivel body is input to the operating device when the swivel body is not in the state, the reception is based on the second swivel angle detected by the angle sensor and the stored correspondence relationship. The second azimuth , which is the azimuth of the swivel body when the positioning result by the machine is unavailable, is calculated , and the at least one antenna positioned by the receiver when the positioning result by the receiver is available. A work machine characterized in that the target excavation surface is calculated based on the position of the above and the second azimuth angle .
請求項の作業機械において、
前記旋回体の前後方向または左右方向における加速度を検出する加速度センサを備え、
前記コントローラは、前記加速度センサによって検出される加速度の積分値が所定の速度閾値未満の場合に、前記旋回体の旋回中心位置に変化がないと判断することを特徴とする作業機械。
In the work machine of claim 1 ,
An acceleration sensor for detecting acceleration in the front-rear direction or the left-right direction of the swivel body is provided.
The controller is a working machine characterized in that when the integrated value of acceleration detected by the acceleration sensor is less than a predetermined speed threshold value, it is determined that there is no change in the turning center axis position of the turning body.
走行体と、
前記走行体の上に旋回可能に取り付けられた旋回体と、
前記旋回体に取り付けられた作業装置と、
前記走行体の走行動作及び前記旋回体の旋回動作を指示する操作装置と、
複数の測位衛星から送信される衛星信号を受信するための複数のアンテナと、
前記複数のアンテナで受信された衛星信号に基づいて、前記複数のアンテナのうち少なくとも1つのアンテナの位置と前記旋回体の方位角とを測位する受信機と、
前記受信機により測位された前記少なくも1つのアンテナの位置と前記旋回体の方位角とに基づいて目標掘削面を演算し、前記操作装置の操作中に前記作業装置が前記目標掘削面を超えないように前記作業装置を制御するための制御信号を出力するコントローラとを備えた作業機械において、
前記旋回体のヨー角速度を検出する角速度センサを備え、
前記コントローラは、前記受信機による測位結果が利用不能な状態、かつ、前記旋回体に対する操作が前記操作装置に入力されていない状態のときに、前記走行体に対する超信地旋回操作が前記操作装置に入力され場合には前記受信機による測位結果が利用可能なときの前記旋回体の方位角として第1方位角測位された時刻からの前記角速度センサにより検出された前記ヨー角速度の積分値を演算し、前記積分値を前記第1方位角に加算することで前記受信機による測位結果が利用不能なときの前記旋回体の方位角となる第2方位角を算出することを特徴とする作業機械。
With the running body,
A swivel body mounted on the traveling body so as to be swivel,
The working device attached to the swivel body and
An operating device that instructs the traveling operation of the traveling body and the turning operation of the turning body, and
Multiple antennas for receiving satellite signals transmitted from multiple positioning satellites,
A receiver that positions the position of at least one of the plurality of antennas and the azimuth angle of the swivel body based on the satellite signals received by the plurality of antennas.
The target excavation surface is calculated based on the position of at least one antenna positioned by the receiver and the azimuth angle of the swivel body, and the working device exceeds the target excavation surface during the operation of the operating device. In a work machine equipped with a controller that outputs a control signal for controlling the work device so as not to be present.
It is equipped with an angular velocity sensor that detects the yaw angular velocity of the swivel body.
In the controller, when the positioning result by the receiver is not available and the operation for the turning body is not input to the operating device, the super-credit turning operation for the traveling body is performed by the operating device. When input to, the integral of the yaw angular velocity detected by the angular velocity sensor from the time when the first azimuth is positioned as the azimuth angle of the swivel when the positioning result by the receiver is available. It is characterized in that a second azimuth , which is the azimuth of the swivel body when the positioning result by the receiver is unavailable , is calculated by calculating a value and adding the integrated value to the first azimuth. Work machine to do.
請求項の作業機械において、
前記走行体が有する左右一対の履帯をそれぞれ駆動する左右一対の油圧モータをさらに備え、
前記コントローラは、前記左右一対の油圧モータに対して方向が逆で大きさが略等しい操作が前記操作装置に入力された場合、前記走行体に対する超信地旋回操作が前記操作装置に入力されていると判断することを特徴とする作業機械。
In the work machine of claim 3 ,
Further, a pair of left and right hydraulic motors for driving the pair of left and right tracks of the traveling body are further provided.
When the controller inputs to the operating device an operation in which the directions are opposite to each other and the sizes are substantially the same for the pair of left and right hydraulic motors, a super-credit turning operation for the traveling body is input to the operating device. A work machine characterized by determining that it is present.
請求項1の作業機械において、
前記コントローラによって前記第2方位角が算出されている場合、前記受信機による測位結果が利用不能なことを報知する報知装置を備えることを特徴とする作業機械。
In the work machine of claim 1,
A work machine comprising a notification device for notifying that a positioning result by the receiver is unavailable when the second azimuth angle is calculated by the controller.
JP2020057243A 2020-03-27 2020-03-27 Work machine Active JP7030149B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020057243A JP7030149B2 (en) 2020-03-27 2020-03-27 Work machine
PCT/JP2021/007773 WO2021192831A1 (en) 2020-03-27 2021-03-01 Work machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020057243A JP7030149B2 (en) 2020-03-27 2020-03-27 Work machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021156011A JP2021156011A (en) 2021-10-07
JP7030149B2 true JP7030149B2 (en) 2022-03-04

Family

ID=77890143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020057243A Active JP7030149B2 (en) 2020-03-27 2020-03-27 Work machine

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7030149B2 (en)
WO (1) WO2021192831A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114236585B (en) * 2021-12-09 2023-04-14 国网思极位置服务有限公司 Target motion monitoring method based on Beidou navigation satellite system and storage medium

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5742915A (en) 1995-12-13 1998-04-21 Caterpillar Inc. Position referenced data for monitoring and controlling
WO2015167022A1 (en) 2015-05-29 2015-11-05 株式会社小松製作所 Control system for work machine and work machine
WO2015181990A1 (en) 2014-05-30 2015-12-03 株式会社小松製作所 Work-machine control system, work machine, hydraulic-shovel control system, and work-machine control method
JP2016224038A (en) 2016-05-09 2016-12-28 株式会社小松製作所 Control system for work machine and work machine
JP2019132062A (en) 2018-01-31 2019-08-08 ヤンマー株式会社 Construction machine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5742915A (en) 1995-12-13 1998-04-21 Caterpillar Inc. Position referenced data for monitoring and controlling
WO2015181990A1 (en) 2014-05-30 2015-12-03 株式会社小松製作所 Work-machine control system, work machine, hydraulic-shovel control system, and work-machine control method
WO2015167022A1 (en) 2015-05-29 2015-11-05 株式会社小松製作所 Control system for work machine and work machine
JP2016224038A (en) 2016-05-09 2016-12-28 株式会社小松製作所 Control system for work machine and work machine
JP2019132062A (en) 2018-01-31 2019-08-08 ヤンマー株式会社 Construction machine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021192831A1 (en) 2021-09-30
JP2021156011A (en) 2021-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10017913B2 (en) Construction machine control system, construction machine, and construction machine control method
US10196796B2 (en) Construction machine control system, construction machine, and construction machine control method
KR101821470B1 (en) Excavating machinery control system and excavating machinery
JP7144252B2 (en) Loading machine control device and control method
JP7129907B2 (en) CONSTRUCTION MACHINE CONTROL SYSTEM, CONSTRUCTION MACHINE, AND CONSTRUCTION MACHINE CONTROL METHOD
US9689145B1 (en) Work vehicle and method for obtaining tilt angle
JP6618856B2 (en) Construction system and construction method
JP7402026B2 (en) Work machine control system, work machine, work machine control method
JP6989255B2 (en) Work equipment control device and work machine
JP2020143481A (en) Automatic driving work machine
JP7315333B2 (en) CONSTRUCTION MACHINE CONTROL SYSTEM AND CONSTRUCTION MACHINE CONTROL METHOD
JP7030149B2 (en) Work machine
JP6781067B2 (en) Construction Machinery Control Systems, Construction Machinery, and Construction Machinery Control Methods
KR102580728B1 (en) working machine
US20220136211A1 (en) Work machine
WO2018123470A1 (en) Construction machinery control device and construction machinery control method
JP7349956B2 (en) Construction method and construction system
CN114787455B (en) Work machine control system, work machine, and work machine control method
JP2022067548A (en) Work machine
JP2021050522A (en) Work machine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210226

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210518

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20210719

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210917

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220215

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220221

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7030149

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150