JPWO2002040783A1 - 建設機械の表示装置及び表示制御装置 - Google Patents

Abstract

自動制御に係わる作業の目標となる面や領域の設定を容易に行え、かつ制御中かどうかに係わらず表示内容を自由に切り換え可能で、オペレータが見たい情報を即座に表示することができる建設機械の表示装置を提供する。表示装置４０の表示器４１に車体の姿勢情報を表示する標準モニタ画面６０、自動制御のための目標掘削面の深さ、勾配の設定状態を表示する掘削設定画面６１、掘削設定画面で設定した目標掘削面とバケットの相対位置を拡大表示する掘削モニタ画面６２を選択的に表示する。各画面は「画面切換」の項目とそれぞれの画面情報に応じた項目を設定したメニュー領域６４を有し、操作装置４３の上下の選択キー４３ａ，４３ｂを操作してメニュー領域のカーソルを上下に移動し、メニュー領域６４上の希望する項目を選び、決定キー４３ｅを押すことで反転表示した項目の内容を実行する。これにより自動制御に係わる作業の目標となる面や領域の設定を容易に行え、かつ制御中かどうかに係わらず表示内容を自由に切り換え可能で、オペレータが見たい情報を即座に表示することができる。

Description

技術分野
本発明は、建設機械の運転室内に設けられ、バケット先端位置などのフロント作業機の位置情報を表示する建設機械の表示装置及び表示制御装置に関する。
背景技術
建設機械の代表例として油圧ショベルがある。この油圧ショベルではオペレータがフロント作業機の構成部材であるブーム等のフロント部材をそれぞれ手動操作レバーによって操作しているが、フロント作業機の動作を目視だけで所定深さの溝若しくは所定勾配の法面を正確に掘削しているかどうかを判断することは困難である。
そこで、油圧ショベルにおいて、フロント作業機の先端に位置する作業具であるバケットの位置情報を表示したり、予め設定された目標掘削面よりもバケット位置がはみ出さないような制御を行うもので、その目標掘削面の設定を行うための装置として、米国特許５，８８７，３６５号の明細書の図１２に示される日立建機株式会社製のＥＸ−２００Ｘレベルマスターのモニタ装置がある。このモニタ装置はバケットの位置情報や目標掘削面の設定情報を数値で表示するものである。
また、フロント作業機を自動制御するための深さ及び勾配の設定値を入力し、設定値に基づく目標掘削面とバケットの位置を表示する装置として特開平１０−１０３９２５号公報に開示された表示装置がある。この表示装置は、４種類の制御モードに対応して目標掘削面等の設定情報を数値で表示する４種類のセットアップ画面を有し、このセットアップ画面を用いて目標掘削面等の設定を行うものである。また、それぞれのセットアップ画面で、別途設けたトリガースイッチを押すと自動制御が開始され、各セットアップ画面はバケットと目標掘削面等をイラストで表示した制御中の画面に切り替わる。更に、表示装置をタッチパネルとし、セットアップ画面間の切り換え及び各セットアップ画面での数値入力はそのタッチパネルを用いて行うものとなっている。
発明の開示
米国特許５，８８７，３６５号に記載のモニタ装置は、フロント作業機の先端に位置する作業具の位置情報や目標掘削面の設定情報を数値で表示するものであり、このような数値だけの表示ではオペレータが作業具の位置や目標掘削面の設定状態が視覚的に認識しにくいという問題がある。
特開平１０−１０３９２５号公報に記載の表示装置についても、目標掘削面等の設定を行うのに用いるセットアップ画面は設定情報を数値で表示するものであり、同様の問題がある。
また、この表示装置は、自動制御のための設定を第一の目的としているため、以下のような問題がある。
１）自動制御が開始されると、バケットと目標掘削面等をイラストで表示した画面に切り替わるが、表示内容の選択に柔軟性が無く、一度制御中の画面に入ると、その制御を終了させるまでは他の画面に移ることができない。このため、自動制御中に車体の傾斜角度やバケット先端の高さなどの位置情報を見ることはできない。
２）制御中でないときはセットアップ画面が表示されるだけであり、非制御中は車体やバケットの姿勢或いは目標掘削面を見ることができない。
３）自動制御のための数値入力は表示装置のタッチパネルを用いて行うようになっている。しかし、油圧ショベルが稼働するような現場では埃、温度などの条件が悪く、更にオペレータが手袋などをしてタッチパネルを操作することもあり、操作性、耐久性が問題となる。
本発明の第１の目的は、自動制御に係わる作業の目標となる面や領域の設定を容易に行え、かつ制御中かどうかに係わらず表示内容を自由に切り換えることができ、オペレータが見たい情報を即座に表示することができる建設機械の表示装置及び表示制御装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、上記に加え、操作性・耐久性に優れた建設機械の表示装置を提供することにある。
（１）上記第１の目的を達成するために、本発明は、フロント作業機を有する建設機械の運転室内に設けられ、前記フロント作業機の位置情報やフロント作業機の自動制御のための設定情報を表示する表示部と、この表示部の表示内容の切り換えを指示する操作部とを備え、この操作部の指示に応じて前記表示内容を制御する建設機械の表示装置において、前記表示部は、前記自動制御に係わる作業の目標となる面や領域の設定状態を数値と動くイラストで表示する第１画面と、それ以外の表示を行う少なくとも１つの第２画面とを選択的に表示可能であり、前記第１及び第２画面は、それぞれ、前記操作部の指示に応じて第１及び第２画面間を切り換えるメニュー領域を有するものとする。
このように作業の目標となる面や領域の設定状態を数値と動くイラストで表示する第１画面と、それ以外の表示を行う少なくとも１つの第２画面とを表示部に選択的に表示可能とすることにより、第１画面を表示することで自動制御のための各種設定を容易に行うことができる。また、第１及び第２画面のそれぞれに画面切り換えのメニュー領域を設けることにより、操作部を操作して画面切り換えを指示することで第１画面から第２画面へ又はその逆へ画面を切り換えることができる。このため、制御中であっても第２画面に切り換え、車体の位置情報等を確認することができ、非制御中であっても第１画面に切り換え、自動制御の設定をしたり設定状態を確認することができる。このように制御中かどうかに係わらず表示内容を自由に切り換えることができ、オペレータが見たい情報を即座に表示することができるようになり、作業効率の向上が期待できる。
（２）また、上記第２の目的を達成するために、本発明は、上記（１）において、前記操作部は選択キーと数値入力キーと決定キーとを有し、前記第１画面は、前記数値入力キーの操作で前記設定状態の表示を変え、前記第１及び第２画面のメニュー領域は、前記選択キーと決定キーの操作で前記第１及び第２画面間を切り換えるものとする。
これにより表示部はタッチパネルを使用する必要がなく、建設機械が稼動するような現場での操作性・耐久性を向上できる。
（３）上記（１）において、好ましくは、前記第１及び第２画面は、前記自動制御が開始されているときは制御中であることを表示する。
これにより表示部がどの画面に切り換えられていても、オペレータは現在自動制御中であることを知ることができ、安心して作業を行うことができる。
（４）また、上記（１）において、好ましくは、前記第２画面は、前記作業の目標となる面や領域に対する前記フロント作業機の先端部の位置関係を動くイラストで拡大表示する画面を含む。
これによりオペレータはバケット先端の位置を目視できない位置で作業するとき、第２画面を見ることでバケット先端の位置と作業の目標となる面や領域との位置を常時確認しながら作業をすることができる。また、自動制御がＯＦＦであっても第２画面に切り換えれるので、第２画面を見ながらオペレータの操作で目標となる面や領域を掘削するという作業が行える。
（５）また、上記（１）において、好ましくは、前記メニュー領域は、画面切換の項目を含む複数の項目を有し、前記操作部は、前記メニュー領域の複数の項目のうちの所望の項目を選択する第１入力手段と、その選択を決定する第２入力手段とを有し、前記表示部は、前記第１入力手段で前記画面切換の項目が選択され、前記第２入力手段でその選択が決定されると、前記第１及び第２画面間を切り換える。
これにより操作部（第１及び第２入力手段）とメニュー領域を用いて第１及び第２画面間を切り換えることができる。
（６）更に、上記（１）において、好ましくは、前記第１画面のメニュー領域は、画面切換の項目と自動制御ＯＮ／ＯＦＦの項目を有し、前記表示部は、前記画面切換の項目に前記操作部の指示があると、前記自動制御ＯＮ／ＯＦＦの項目の操作状態に係わらず、第１及び第２画面間を切り換える。
これによりメニュー領域は、制御中かどうかに係わらず第１及び第２画面間を自由に切り換えることができる。
（７）また、上記（１）において、好ましくは、前記第１画面のメニュー領域は、画面切換の項目と自動制御ＯＮ／ＯＦＦの項目を含む複数の項目を有し、前記第２画面のメニュー領域は、画面切換の項目を含む複数の項目を有し、前記操作部は、前記メニュー領域の複数の項目のうちの所望の項目を選択する第１入力手段と、その選択を決定する第２入力手段とを有し、前記表示部は、前記第１入力手段で１つの項目が選択され、前記第２入力手段でその選択が決定されると、その選択した項目を実行する。
これによりメニュー領域は、第１及び第２入力手段の操作で、制御中かどうかに係わらず第１及び第２画面間を自由に切り換えることができる。
（８）また、上記第１の目的を達成するために、本発明は、フロント作業機を有する建設機械の運転室内に設けられ、前記フロント作業機の位置情報やフロント作業機の自動制御のための設定情報を表示する表示部と、この表示部の表示内容の切り換えを指示する操作部とを備え、この操作部の指示に応じて前記表示内容を制御する建設機械の表示装置において、前記表示部は、前記自動制御に係わる作業の目標となる面や領域の設定状態を数値と動くイラストで表示する第１画面と、建設機械の車体及びフロント作業機の状態を数値と動くイラストで表示する第２画面と、前記作業の目標となる面や領域に対する前記フロント作業機の先端部の位置関係を動くイラストで拡大表示する第３画面とを選択的に表示可能であり、前記第１、第２及び第３画面は、それぞれ、前記操作部の指示に応じて第１、第２及び第３画面間を切り換えるメニュー領域を有するものとする。
これにより上記（１）で述べたように、自動制御に係わる作業の目標となる面や領域の設定を容易に行え、かつ制御中かどうかに係わらず表示内容を自由に切り換えることができ、オペレータが見たい情報を即座に表示することができ、作業効率を向上できる。
（９）更に、上記第１の目的を達成するために、本発明は、フロント作業機を有する建設機械の運転室内に設けられ、前記フロント作業機の位置情報やフロント作業機の自動制御のための設定情報を表示する表示部の表示内容を、操作部の指示に応じて制御する建設機械の表示制御装置において、前記表示部に、前記自動制御に係わる作業の目標となる面や領域の設定状態を数値と動くイラストで表示する第１画面と、それ以外の表示を行う少なくとも１つの第２画面とを選択的に表示させるとともに、前記第１及び第２画面のそれぞれに、画面切換の項目を含むメニュー領域を表示させる第１制御手段と、前記操作部の指示に応じて前記画面切換の項目を操作し、前記第１及び第２画面間を切り換える第２制御手段とを有するものとする。
これにより上記（１）で述べたように、自動制御に係わる作業の目標となる面や領域の設定を容易に行え、かつ制御中かどうかに係わらず表示内容を自由に切り換えることができ、オペレータが見たい情報を即座に表示することができ、作業効率を向上できる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は本発明の実施形態による表示装置を備えた油圧ショベルの運転室内の様子を示す平面図である。
図１において、符号６は運転室全体を指しており、この運転室６はコーナフレームａ，ｂ，ｃ，ｄ、サイドフレームｅ，ｆ、及び窓ガラスｇ〜ｌにより四方を囲まれており、その内部に運転席３０８がある。また、運転室６内において、運転席３０８の前側両側部にはフロント作業機及び旋回用の操作レバー装置３０３Ｌ，３０３Ｒが、運転席３０８前方に走行用ペダル３０１Ｌ，３０１Ｒ及び走行用レバー３０２Ｌ，３０３Ｒが、運転席３０８両側にコンソールボックス３０７Ｌ，３０７Ｒがそれぞれ配置されている。コンソールボックス３０７Ｌ，３０７Ｒには、作動油温や燃料の残量等のモニタや作業モード及びエンジンの目標回転数の設定を行うスイッチ類を備えた操作盤３０４、エアコンユニット３０５、ラジオ３０６等が備えられている。
図２は本発明の一実施の形態である表示装置を油圧ショベル及びその油圧回路図と共に示す図である。油圧ショベル１は下部走行体２、上部旋回体３、フロント作業機７を有し、上部旋回体３は下部走行体２の図示しない旋回モータにより旋回駆動され、フロント作業機７は上部旋回体３の前部に上下動可能に取り付けられている。上部旋回体３は収納室４、カウンタウェイト５、運転室６等から構成されている。フロント作業機７はブーム８、アーム９、バケット１０を有する多関節構造であり、ブーム８はブームシリンダ１１により、アーム９はアームシリンダ１２により、バケット１０はバケットシリンダ１３によりそれぞれ回転駆動される。
ブームシリンダ１１、アームシリンダ１２、バケットシリンダ１３はそれぞれ制御弁２４，２５，２６を介して油圧ポンプ１９に接続され、制御弁２４，２５，２６によって油圧ポンプ１９から各シリンダ１１，１２，１３に供給される圧油の流量及び方向が調整される。ここで、図の簡単のため省略したが、油圧ショベル１は上記の旋回モータとそれに対応する旋回用制御弁を更に有し、旋回用制御弁によって油圧ポンプ１９から旋回モータに供給される圧油の方向及び流量が制御される。
制御弁２４，２５，２６及び旋回用制御弁に対しては操作レバー装置３０３Ｌ，３０３Ｒが設けられ、操作レバー３０３Ｌ，３０３Ｒはそれぞれ操作レバー３１，３２とポテンショメータ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂとを有し、操作レバー３１が前後方向Ａに操作されるとその操作量をポテンショメータ３１ａが検出し、当該操作量に応じた電気的な操作信号Ｘ１を出力し、操作レバー３１が左右方向Ｂに操作されるとその操作量をポテンショメータ３１ｂが検出し、当該操作量に応じた電気的な操作信号Ｘ２出力し、操作レバー３２が前後方向Ｃに操作されるとその操作量をポテンショメータ３２ａが検出し、当該操作量に応じた電気的な操作信号Ｘ３を出力し、操作レバー３２が左右方向Ｄに操作されるとその操作量をポテンショメータ３２ｂが検出し、当該操作量に応じた電気的な操作信号Ｘ４を出力する。
ポテンショメータ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂから出力された操作信号Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４は制御ユニット５０に送られ、この制御ユニット５０は操作信号Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４に基づいて所定の演算を行い、電磁比例弁２４Ｌ，２４Ｒ，２５Ｌ，２５Ｒ，２６Ｌ，２６Ｒ及び図示しない旋回用制御弁に設けられた電磁比例弁に制御信号を出力する。電磁比例弁２４Ｌ，２４Ｒ，２５Ｌ，２５Ｒ，２６Ｌ，２６Ｒは制御弁２４，２５，２６のそれぞれの油圧駆動に対応して設けられ、制御弁２４，２５，２６は電磁比例弁２４Ｌ，２４Ｒ，２５Ｌ，２５Ｒ，２６Ｌ，２６Ｒにより指示されるパイロット圧力により応じて切り替え方向及び開度を調整し、旋回用制御弁の電磁比例弁も同様であり、これにより油圧ポンプ１９からブームシリンダ１１、アームシリンダ１２、バケットシリンダ１３、及び図示しない旋回モータへ供給される圧油の方向及び流量が制限される。
また、ブーム８にはブーム８の回転角度を検出する回転角度検出器３４が、アーム９にはアーム９の回転角度を検出するアーム回転角検出器３５が、バケット１０にはバケット１０の回転角度を検出するバケット角度検出器３６がそれぞれ設けられており、ブーム回転角検出器３４、アーム回転角検出器３５、バケット回転角検出器３６は、それぞれフロント作業機７の姿勢に応じて電気的な角度信号α、β、γを出力する。
更に、運転室６内には車体の左右傾斜角度を検出する左右傾斜角度検出器３７が備えられており、車体の左右傾斜角度に応じて電気的な角度信号σを出力する。
ブーム回転角検出器３４、アーム回転角検出器３５、バケット回転角検出器３６、左右傾斜角検出器３７から出力された角度信号α、β、γ、σは、また上記の制御ユニット５０に入力され、制御ユニット５０は各角度信号α、β、γに基づいてバケット１０の先端の位置等を演算し、シリアル通信ライン３９を介して本実施の形態に係わる表示装置４０にその演算結果を表示データとして出力する。また、制御ユニット５０は、自動制御の開始指示（後述）に従い、オペレータの操作によりフロント作業機７が設定された範囲を出ないように制御する範囲制限制御、フロント作業機７が設定された範囲から出そうになるとその範囲に沿って動作させる領域制限掘削制御、あるいは設定された軌跡に沿ってフロント作業機７を動作させる軌跡制御などを行う。
表示装置４０は表示器４１、表示用制御ユニット４２、操作装置４３を備え、制御ユニット５０からの表示データは表示用制御ユニット４２に入力され、表示用制御ユニット４２は入力した表示データを表示器４１に表示したり、操作装置４３の操作信号に基づいて制御ユニット５０に要求する表示内容、演算内容の指示データあるいは自動制御のための目標掘削面の深さ、傾きなどの数値データを同じくシリアル通信ライン３９を介して制御ユニット５０に送信する。
図１に戻り、表示器４１は運転室６内の運転席３０８から見て斜め左側のコーナフレームａに取り付けられ、表示用制御ユニット４２は右側コンソールボックス３０７Ｒの内部に収納され、操作装置４３は同じく右側コンソールボックス３０７Ｒに備えられている。
表示器４１は画像表示部として例えば表示用ＬＣＤ４１ａを備えている。
操作装置４３は、図２に示すように、上下の選択キー４３ａ，４３ｂと、増減の数値入力キー４３ｃ，４３ｄと、決定キー４３ｅとを有している。
図３に制御ユニット５０の構成を示す。制御ユニット５０はブーム回転角検出器３４、アーム回転角検出器３５、バケット回転角検出器３６、左右傾斜角検出器３７からそれぞれ入力される角度信号α，β，γ，σ及びポテンショメータ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂから入力される操作信号Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１１０、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１２０、制御手順のプログラムや制御に必要な定数を格納するリードオンリーメモリー（ＲＯＭ）１３０、演算結果あるいは演算途中の数値を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１４０、表示装置４０の制御ユニット４２と通信を行うためのシリアルコミュニケーションインターフェース（ＳＣＩ）１５０、ディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器１６０を含むシングルチップマイコン１００と、機種別あるいはグレード別の制御定数、寸法データなどを記憶しておく不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１７０と、増幅器１８０とで構成されている。
図４に表示装置４０の表示用制御ユニット４２の構成を示す。表示用制御ユニット４２は操作装置４３からの操作信号を取り込むインターフェース（Ｉ／Ｏ）２１０、中央演算処理装置（ＣＰＵ）２２０、制御手順のプログラムや制御に必要な定数を格納するリードオンリーメモリー（ＲＯＭ）２３０、演算結果あるいは演算途中の数値を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２４０、制御ユニット５０と通信を行うためのシリアルコミュニケーションインターフェース（ＳＣＩ）２５０を含むシングルチップマイコン２００と、表示器４１に表示する表示内容を描画したり加工するためのメモリ２７０と、表示させるための演算を行う表示演算部２８０と、表示演算部２８０で作成された表示内容を表示器４１に出力するためのインターフェース２９０とで構成されている。
次に、表示器４１に表示する内容を説明する。
図５Ａ、図６Ａ及び図７Ａは表示器４１の表示用ＬＣＤ４１ａに選択的に表示する３種類の画面を示すものであり、図５Ａは車体の姿勢情報を表示する標準モニタ画面６０を、図６Ａは自動制御のための目標掘削面の深さ、勾配の設定状態を表示する掘削設定画面６１を、図７Ａは掘削設定画面で設定した目標掘削面とバケットの相対位置を拡大表示する掘削モニタ画面６２をそれぞれ示している。また、図５Ｂ、図６Ｂ及び図７Ｂはそれらの表示内容を説明する図である。
図５Ａ、図６Ａ及び図７Ａにおいて、画面６０，６１，６２はそれぞれ目的とする情報を表示する主画面領域６３と、その右側に位置する副画面領域としてのメニュー領域６４とを有し、メニュー領域６４にはそれぞれの画面情報に応じて複数の項目が設定されている。また、メニュー領域６４の各項目の選択・実行は、操作装置４３の上下の選択キー４３ａ，４３ｂと決定キー４３ｅを用いて行う。つまり、メニュー領域６４には各項目を反転表示するカーソルが設けられており、操作装置４３の上下の選択キー４３ａ，４３ｂを操作してカーソルを上下に移動し、メニュー領域６４上の希望する項目を選び、決定キー４３ｅを押すことで反転表示した項目の内容を実行する。
標準モニタ画面６０、掘削設定画面６１、掘削モニタ画面６２の詳細を説明する。
図５Ａにおいて、標準モニタ画面６０の主画面領域６３は、制御ユニット５０で計算され、送信されてくる図５Ｂに示すようなバケット１０の先端の高さ、車体の左右傾斜角度、バケット角度の各情報をそれぞれの領域に数値と動くイラストで同時に表示する。バケット１０の先端の高さのイラスト表示は、地面を示す直線及び地面を意味するＧＬの文字と、制御ユニット５０で計算されたバケット１０の先端の高さに応じて地面に対する高さ位置が変化するバケットのシンボルを表示することにより行う。車体の左右傾斜角度のイラスト表示は、制御ユニット５０で計算された車体の左右傾斜角度に応じて傾く車体のシンボルを表示することにより行う。バケット角度のイラスト表示は、制御ユニット５０で計算されたバケット１０の角度に応じて回転するバケットのシンボルを表示することにより行う。バケット１０の角度は対地角度（水平面に対するバケット背面の角度）である。
また、標準モニタ画面６０のメニュー領域６４には「０点設定」、「角度単位」、「画面切換」の各項目がある。操作装置４３の上下の選択キー４３ａ，４３ｂと決定キー４３ｅを用いて、メニュー領域６４の「角度単位」を選択・実行すると、主画面領域６３に表示される左右傾斜角度とバケット角の角度単位を「°」→「％」→「割分」表示に順次切り替えることができる。また、「０点設定」を選択・実行すると、現在のバケット１０の高さ位置に矢印を表示し、それ以降、制御ユニット５０ではその位置を基準としてバケット高さが計算され、そのバケット高さを数値で表示する。再度、０点設定を選択・実行すると、元の表示、つまり地面ＧＬに対するバケット高さ位置の表示に戻る。
メニュー領域６４の「画面切換」を選択・実行すると、標準モニタ画面６０から掘削設定画面６１に切り替わる。
図６Ａにおいて、掘削設定画面６１の主画面領域６３は、車体をシンボルで表示すると共に、自動制御のための目標掘削面の深さ、勾配の設定状態を数値と設定値に応じて動く直線で表示する。また、図６Ｂに示すようにレーザ基準面を外部基準として用いた場合は、当該レーザ基準面を上下に動く破線で表示する。
また、掘削設定画面６１のメニュー領域６４には「制御ＯＮ／ＯＦＦ」、「勾配」、「深さ」、「画面切換」の各項目がある。操作装置４３の選択キー４３ａ，４３ｂを用いてメニュー領域６４の「勾配」を選択し、数値入力キー４３ｃ，４３ｄを操作し決定キー４３ｅを押すことで目標掘削面の勾配を設定することができる。このとき、数値入力キー４３ｃ，４３ｄを操作すると画面上の勾配の数値が増減し、かつ目標掘削面を示す直線の傾きが変化する。また、レーザ基準面を用いるときは、目標掘削面はレーザ基準面に平行に表示され、数値入力キー４３ｃ，４３ｄを操作するとレーザ基準面を示す破線の傾きも変化する。レーザ基準面は、フロント作業機の所定位置（図示の例ではブームに対するアームの回動支点）がレーザ基準面一致したときに、図示しない外部基準設定スイッチを押すことにより設定・表示される。レーザ基準面を用いないときは、目標掘削面の勾配は例えば車体下面の中心を基準として設定・表示される。
また、同様に選択キー４３ａ，４３ｂを用いて「深さ」を選択し、数値入力キー４３ｃ，４３ｄを操作し決定キー４３ｅを押すことで目標掘削面の深さを設定することができる。このとき、数値入力キー４３ｃ，４３ｄを操作すると画面上の設定深さの数値が増減し、かつ目標掘削面を示す直線が上下に移動する。また、レーザ基準面を用いるときは、目標掘削面の深さはレーザ基準面からの値として設定され、レーザ基準面に対して上下に移動する。レーザ基準面を用いないときは、目標掘削面の深さは例えば地面を基準として設定・表示される。
更に、作動油温検出器（図示せず）を設け、その信号を制御ユニット５０に取り込んで作動油の温度状態を判別し、制御ユニット５０から表示用制御ユニット４２に対し、暖機運転を行うよう注意を促すメッセージを表示させるコマンドを送信することで、図６Ａのように警告を表示させることもできる。
操作装置４３の選択キー４３ａ，４３ｂと決定キー４３ｅを用いてメニュー領域６４の「制御ＯＮ／ＯＦＦ」を選択・実行すると自動制御が開始される。制御中は画面中に図示の如く「制御中」の表示を行う。この「制御中」の表示は他画面、つまり図５Ａに示した標準モニタ画面６０及びこれから説明する図７Ａに示す掘削モニタ画面６２に切り換えたときにも行う。また、上記の目標掘削面の設定は制御のＯＮ／ＯＦＦに係わらず行える。再度、「制御ＯＮ／ＯＦＦ」を選択・実行すると自動制御を終了させる。
メニュー領域６４の「画面切換」を選択・実行すると、掘削設定画面６１から掘削モニタ画面６２に切り替わる。
図７Ａにおいて、掘削モニタ画面６２の主画面領域６３は、図７Ｂに示すような掘削設定画面６１で設定した目標掘削面とバケット１０の位置関係を数値と動くイラストで拡大表示する。目標掘削面の表示は、掘削設定画面６１と同様、設定状態に応じて動く直線を表示することにより行う。バケット１０のイラスト表示は、制御ユニット５０で計算されたバケット１０の姿勢及び目標掘削面との位置関係に応じて移動、回転するバケットのシンボルを表示することにより行う。オペレータはこの画面を見ることでバケット先端の位置と目標掘削面との位置を常時確認しながら作業することができる。この画面はオペレータがバケット先端の位置を目視できない位置で作業するときに有効である。また、自動制御がＯＦＦでもこの画面でそのような作業を行える。
掘削モニタ画面６２のメニュー領域６４には「角度単位」、「画面切換」の各項目がある。「角度単位」を選択・実行したときの動きは標準モニタ画面６０のものと同じである。
メニュー領域６４の「画面切換」を選択・実行すると、掘削モニタ画面６２から標準モニタ画面６０に切り替わる。
図８は前述した「標準モニタ画面６０」、「掘削設定画面６１」、「掘削モニタ画面６２」の画面遷移を示す。オペレータは操作装置４３の上下の選択キー４３ａ，４３ｂと決定キー４３ｅを用い、上述したように各画面でメニュー領域６４の「画面切換」を選択し実行することで、自由に順次表示内容を切り換えることができる。
上記のような表示制御を行う表示用制御ユニット４２の処理手順を図９〜図１６に示すフローチャートにより説明する。この処理手順は表示用制御ユニット４２に格納されているプログラムにより実行される。
図９は表示用制御ユニット４２の電源が投入されたときの処理手順を示すフローチャートである。表示用制御ユニット４２の電源が投入されると、初期画面として標準モニタ画面６０を表示し、メニュー領域６４のカーソル初期位置を「画面切換」に設定する（ステップＳ１００）。このとき、標準モニタ画面６０に表示される左右傾斜角度、バケット角の角度の単位の初期値は「°」を表示する。次いで、操作装置４３の決定キー４３ｅが押されたかどうか（ステップＳ１０１）、あるいは上下の選択キー４３ａ，４３ｂが押されたかどうかを判断する（ステップＳ１０２、１０３）。決定キー４３ｅが押されると画面を掘削設定画面６１に切り換え（ステップＳ１０４）、上選択キー４３ａが押されるとカーソルを「角度単位」に移動し（ステップＳ１０５）、下選択キー４３ｂが押されるとカーソルを「０点設定」に移動する（ステップＳ１０６）。
図１０は、図９に示したフローチャートのステップＳ１０５で、標準モニタ画面６０のメニュー領域６４のカーソルを「角度単位」に移動したときの処理手順を示すフローチャートである。操作装置４３の決定キー４３ｅが押されたかどうか（ステップＳ１１１）、あるいは上下の選択キー４３ａ，４３ｂが押されたかどうかを判断する（ステップＳ１１２、１１３）。決定キー４３ｅが押されると、現在の角度単位が「°」であるかどうか（ステップＳ１１４）、あるいは「％」であるかどうか（ステップＳ１１６）が判断され、その判断結果に応じて角度単位を「％」（ステップＳ１１５）、「割分」（ステップＳ１１７）、「°」（ステップＳ１１８）に設定する。標準モニタ画面６０には左右傾斜角度、バケット角の角度単位の初期値として「°」が表示されており、電源投入後、始めて決定キー４３ｅが押された場合は、現在の角度単位が「°」であるのでステップＳ１０５で肯定され、ステップＳ１１５で角度単位を「％」に変更する。その後、再度決定キー４３ｅが押されると、ステップＳ１１４で否定され、ステップＳ１１５で肯定され、ステップＳ１１７で角度単位を「割分」に変更する。その後、更に決定キー４３ｅが押されると、ステップＳ１１４，Ｓ１１５で否定され、ステップＳ１１８で角度単位を「°」に変更する。
また、上選択キー４３ａが押されるとカーソルを「０点設定」に移動し（ステップＳ１２０）、下選択キー４３ｂが押されるとカーソルを「画面切換」に移動する（ステップＳ１２１）。
図１１は、図９に示したフローチャートのステップＳ１０６で、標準モニタ画面６０のメニュー領域６４のカーソルを「０点設定」に移動したときの処理手順を示すフローチャートである。操作装置４３の決定キー４３ｅが押されたかどうか（ステップＳ１３１）、あるいは上下の選択キー４３ａ，４３ｂが押されたかどうかを判断する（ステップＳ１３２、１３３）。操作装置４３の決定キー４３ｅが押されると、０点設定処理を行う。すなわち、現在のバケット高さを０として、以降の高さ表示を行う。また、上選択キー４３ａが押されるとカーソルを「画面切換」に移動し（ステップＳ１３５）、下選択キー４３ｂが押されるとカーソルを「角度単位」に移動する（ステップＳ１３６）。
図１２は、図９に示したフローチャートのステップＳ１０４で、画面を掘削設定画面６１に切り換えたときの処理手順を示すフローチャートである。操作装置４３の決定キー４３ｅが押されたかどうか（ステップＳ１４１）、あるいは上下の選択キー４３ａ，４３ｂが押されたかどうかを判断する（ステップＳ１４２、１４３）。このとき、メニュー領域のカーソルは「画面切換」にあり、操作装置４３の決定キー４３ｅが押されると、掘削モニタ画面６２に切り換え（ステップＳ１４４）、上選択キー４３ａが押されるとカーソルを「深さ」に移動し（ステップＳ１４５）、下選択キー４３ｂが押されるとカーソルを「制御ＯＮ／ＯＦＦ」に移動する（ステップＳ１４６）。
図１３は、図１２に示したフローチャートのステップＳ１４５で、掘削設定画面６１のメニュー領域６４のカーソルを「深さ」に移動したときの処理手順を示すフローチャートである。操作装置４３の上下の選択キー４３ａ，４３ｂが押されたかどうか（ステップＳ１５１、１５１２）、あるいは増減の数値入力キー４３ｃ，４３ｄが押されたかどうかを判断する（ステップＳ１５３、１５４）。上選択キー４３ａが押されるとカーソルを「勾配」に移動させ（ステップＳ１５５）、下選択キー４３ｂが押されるとカーソルを「画面切換」に移動させる（ステップＳ１５６）。また、増の数値入力キー４３ｃが押されると深さ設定値の数値を増やし（ステップＳ１５７）、減の数値入力キー４３ｄが押されると深さ設定値の数値を減らす（ステップＳ１５８）。
図１４は、図１３に示したフローチャートのステップＳ１５５で、掘削設定画面６１のメニュー領域６４のカーソルを「勾配」に移動したときの処理手順を示すフローチャートである。操作装置４３の上下の選択キー４３ａ，４３ｂが押されたかどうか（ステップＳ１６１、１６２）、あるいは増減の数値入力キー４３ｃ，４３ｄが押されたかどうかを判断する（ステップＳ１６３、１６４）。上選択キー４３ａが押されるとカーソルを「制御ＯＮ／ＯＦＦ」に移動させ（ステップＳ１６５）、下選択キー４３ｂが押されるとカーソルを「深さ」に移動させる（ステップＳ１６６）。また、増の数値入力キー４３ｃが押されると勾配設定値の数値を増やし（ステップＳ１６７）、減の数値入力キー４３ｄが押されると勾配設定値の数値を減らす（ステップＳ１６８）。
図１５は、図１４に示したフローチャートのステップＳ１６５で、掘削設定画面６１のメニュー領域６４のカーソルを「制御ＯＮ／ＯＦＦ」に移動させたときの処理手順を示すフローチャートである。操作装置４３の上下の選択キー４３ａ，４３ｂが押されたかどうか（ステップＳ１７１、１７２）、あるいは決定キー４３ｅが押されたかどうかを判断する（ステップＳ１７２）。上選択キー４３ａが押されるとカーソルを「画面切換」に移動させ（ステップＳ１７４）、下選択キー４３ｂが押されるとカーソルを「勾配」に移動させる（ステップＳ１７５）。決定キー４３ｅが押されると、制御状態で「制御中」が表示されているかどうかを判断し（ステップＳ１７６）、制御状態であると「制御中」の表示をＯＦＦにし、かつ制御ユニットに制御ＯＦＦ指令のコマンドを送る（ステップＳ１７７）。制御状態でないと「制御中」を表示し、かつ制御ユニット５０に制御ＯＮ指令のコマンドを送る（ステップＳ１７８）。
図１６は、図１２に示したフローチャートのステップＳ１４４で、掘削モニタ画面６２に切り換えたときの処理手順を示すフローチャートである。このとき、カーソルは「画面切換」位置にある。また、掘削モニタ画面６２に表示されるバケット角の角度の単位の初期値は「°」を表示する。操作装置４３の決定キー４３ｅが押されたかどうか（ステップＳ１８１）、あるいは上下の選択キー４３ａ，４３ｂが押されたかどうかを判断する（ステップＳ１８３，１８４）。操作装置４３の決定キー４３ｅが押されると、標準モニタ画面６０に切り換える（ステップＳ１８２）。上選択キー４３ａまたは下選択キー４３ｂが押されるとカーソルを「角度単位」に移動させ（ステップＳ１８５）。
図１７は、図１６に示したフローチャートのステップＳ１８５で、カーソルを「角度単位」に移動したときの処理手順を示すフローチャートである。図１７のステップＳ１９１、ステップＳ１９４〜Ｓ１９８は図１０に示したフローチャートのステップＳ１１１、ステップＳ１１４〜Ｓ１１８と同じである。また、操作装置４３の決定キー４３ｅが押されない場合、上選択キー４３ａが押されるとカーソルを「０点設定」に移動し（ステップＳ１２０）、上選択キー４３ａ又は下選択キー４３ｂが押されるとカーソルを「画面切換」に移動する（ステップＳ１９９）。
以上のように構成した本実施の形態によれば次の効果が得られる。
１）掘削設定画面６１では、自動制御のための目標掘削面の深さ、勾配の設定状態を数値で表示するだけでなく、シンボル表示した車体との関連で、目標掘削面の設定状態を入力した深さ、勾配の数値に応じて動く直線で表示するので、自動制御のための各種設定を容易に行うことができる。
２）上記の掘削設定画面６１も含め、３種類の画面６０，６１，６２のそれぞれに「画面切換」の項目を含むメニュー領域６４を設け、操作部４３をキー操作し「画面切換」の項目の選択・実行することで画面を切り換えれるので、制御中であるかどかに係わらず自由に画面を切り換えることができる。例えば、掘削設定画面６１により自動制御の設定を行い、自動制御をＯＮにして作業を行った後、標準モニタ画面６０に戻り姿勢情報を見ることができる。また、制御中でないときでも掘削モニタ画面６２で作業をした後、掘削設定画面６１に戻り、設定状態を確認したり、設定の変更をすることができる。このようにオペレータが必要とする情報を即座に選択・表示することができ、作業効率を向上できる。
３）自動制御がＯＦＦであっても、掘削モニタ画面６２に切り換えることができ、かつこの画面には目標掘削面とバケット１０の位置関係を数値と動くイラストで拡大表示されるので、バケット先端の位置を目視できない位置で作業するときでも、オペレータはこの掘削モニタ画面６２を見ることで、目標掘削面とバケット位置を確認しながら作業を行うことができ、これも作業効率の向上につながる。
４）設定値の入力やメニュー領域の各項目の選択・実行をキー操作で行うので、油圧ショベルが稼動するような現場でもタッチパネル型の表示装置に比べ容易に操作でき、かつ表示用ＬＣＤの寿命を長くすることができる。
５）自動制御をＯＮにしたときは、３種類の全画面に「制御中」の文字を表示するので、３種類のどの画面に切り換えられていても、オペレータは現在自動制御中であることを知ることができ、安心して作業を行うことができる。
以上、本発明の一実施の形態を説明したが、本発明はそれに制限されるものではなく、本発明の精神の範囲内で種々の変更、追加が可能である。例えば、上記の実施の形態では、自動制御に係わる作業の目標となる面や領域の設定状態を数値と動くイラストで表示する画面（掘削設定画面６１）以外の画面として標準モニタ画面６０と掘削モニタ画面６２を設けたが、これらに代え、或いはこれらに加え、別の画面を表示するようにしてもよい。別の画面としては、例えば燃料計、油圧温度計、エンジン冷却水温時計等の計器情報を表示する計器情報画面や、水温異常や油温異常を表示する異常警告情報画面、エンジン回転数、掘削負荷、走行負荷、旋回負荷等の稼動情報を表示する稼動情報画面等が考えられる。いずれにしても、これら画面には、操作部の指示に応じて画面間を切り換えるメニュー領域が設けられる。
また、上記の実施の形態では、操作装置３２を表示器４１と別体にしたが、表示器４１と一体であってもよい。また、操作装置３２の上下の選択キー４３ａ，４３ｂ、増減の数値入力キー４３ｃ，４３ｄ、決定キー４３ｅの配列及び形態も種々変更が可能である。
産業上の利用可能性
本発明によれば、自動制御に係わる作業の目標となる面や領域の設定を容易に行うことができ、かつ制御中かどうかに係わらず表示内容を自由に切り換え留ことができ、オペレータが見たい情報を即座に表示することができ、作業効率を向上できる。
また、本発明によれば、建設機械が稼動するような現場での表示装置の操作性及び耐久性を向上できる。
更に、本発明によれば、自動制御をＯＮにしたときは、３種類の全画面に「制御中」の文字を表示するので、オペレータはどの画面に切り換えても現在自動制御中であることを知ることができ、安心して作業を行うことができる。
また、本発明によれば、バケット先端の位置を目視できない位置で作業するときでも、オペレータは画面を見ることで目標掘削面とバケット位置を確認しながら作業を行うことができ、しかもこの作業を自動制御がＯＦＦであっても行うことができ、この点でも作業効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施形態による表示装置を備えた油圧ショベルの運転室内の様子を示す平面図である。
図２は、本発明の一実施形態による表示装置を油圧ショベル及びその油圧回路図と共に示す図である。
図３は、図２に示した油圧ショベルの制御ユニットの構成を示す図である。
図４は、図２に示した表示用制御ユニットの構成を示す図である。
図５Ａは本発明の一実施形態による表示装置に表示される標準モニタ画面を示す図であり、図５Ｂはその表示内容を説明する図である。
図６Ａは同表示装置に表示される掘削設定画面を示す図であり、図６Ｂはその表示内容を説明する図である。
図７Ａは同表示装置の掘削モニタ画面を示す図であり、図７Ｂはその表示内容を説明する図である。
図８は、同表示装置に表示される画面の遷移を示す図である。
図９は、表示用制御ユニットの電源が投入されたときの処理手順を示すフローチャートである。
図１０は、標準モニタ画面のメニュー領域のカーソルを「角度単位」に移動したときの処理手順を示すフローチャートである。
図１１は、標準モニタ画面のメニュー領域のカーソルを「０点設定」に移動したときの処理手順を示すフローチャートである。
図１２は、標準モニタ画面から掘削設定画面に切り換えたときの処理手順を示すフローチャートである。
図１３は、掘削設定画面のメニュー領域のカーソルを「深さ」に移動したときの処理手順を示すフローチャートである。
図１４は、掘削設定画面のメニュー領域のカーソルを「勾配」に移動したときの処理手順を示すフローチャートである。
図１５は、掘削設定画面のメニュー領域のカーソルを「制御ＯＮ／ＯＦＦ」に移動させたときの処理手順を示すフローチャートである。
図１６は、掘削設定画面から掘削モニタ画面に切り換えたときの処理手順を示すフローチャートである。
図１７は、掘削モニタ画面のメニュー領域のカーソルを「角度単位」に移動したときの処理手順を示すフローチャートである。

Claims (9)

1. フロント作業機（７）を有する建設機械の運転室（６）内に設けられ、前記フロント作業機の位置情報やフロント作業機の自動制御のための設定情報を表示する表示部（４１ａ）と、この表示部の表示内容の切り換えを指示する操作部（４３）とを備え、この操作部の指示に応じて前記表示内容を制御する建設機械の表示装置において、
   前記表示部（４１ａ）は、前記自動制御に係わる作業の目標となる面や領域の設定状態を数値と動くイラストで表示する第１画面（６１）と、それ以外の表示を行う少なくとも１つの第２画面（６０，６２）とを選択的に表示可能であり、
   前記第１及び第２画面は、それぞれ、前記操作部（４３）の指示に応じて第１及び第２画面間を切り換えるメニュー領域（６４）を有することを特徴とする建設機械の表示装置。
2. 請求項１記載の建設機械の表示装置において、
   前記操作部（４３）は選択キー（４３ａ，４３ｂ）と数値入力キー（４３ｃ，４３ｄ）と決定キー（４３ｅ）とを有し、
   前記第１画面（６１）は、前記数値入力キーの操作で前記設定状態の表示を変え、
   前記第１及び第２画面（６０，６１，６２）のメニュー領域（６４）は、前記選択キーと決定キーの操作で前記第１及び第２画面間を切り換えることを特徴とする建設機械の表示装置。
3. 請求項１記載の建設機械の表示装置において、
   前記第１及び第２画面（６０，６１，６２）は、前記自動制御が開始されているときは制御中であることを表示することを特徴とする建設機械の表示装置。
4. 請求項１記載の建設機械の表示装置において、
   前記第２画面は、前記作業の目標となる面や領域に対する前記フロント作業機（７）の先端部の位置関係を動くイラストで拡大表示する画面（６２）を含むことを特徴とする建設機械の表示装置。
5. 請求項１記載の建設機械の表示装置において、
   前記メニュー領域（６４）は、画面切換の項目を含む複数の項目を有し、
   前記操作部（４３）は、前記メニュー領域の複数の項目のうちの所望の項目を選択する第１入力手段（４３ａ，４３ｂ）と、その選択を決定する第２入力手段（４３ｅ）とを有し、
   前記表示部（４１ａ）は、前記第１入力手段で前記画面切換の項目が選択され、前記第２入力手段でその選択が決定されると、前記第１及び第２画面間を切り換えることを特徴とする建設機械の表示装置。
6. 請求項１記載の建設機械の表示装置において、
   前記第１画面（６１）のメニュー領域（６４）は、画面切換の項目と自動制御ＯＮ／ＯＦＦの項目を有し、
   前記表示部（４１ａ）は、前記画面切換の項目に前記操作部（４３）の指示があると、前記自動制御ＯＮ／ＯＦＦの項目の操作状態に係わらず、第１及び第２画面間を切り換えることを特徴とする建設機械の表示装置。
7. 請求項１記載の建設機械の表示装置において、
   前記第１画面（６１）のメニュー領域（６４）は、画面切換の項目と自動制御ＯＮ／ＯＦＦの項目を含む複数の項目を有し、
   前記第２画面（６０，６２）のメニュー領域（６４）は、画面切換の項目を含む複数の項目を有し、
   前記操作部（４３）は、前記メニュー領域の複数の項目のうちの所望の項目を選択する第１入力手段（４３ａ，４３ｂ）と、その選択を決定する第２入力手段（４３ｅ）とを有し、
   前記表示部（４１ａ）は、前記第１入力手段で１つの項目が選択され、前記第２入力手段でその選択が決定されると、その選択した項目を実行することを特徴とする建設機械の表示装置。
8. フロント作業機（７）を有する建設機械の運転室（６）内に設けられ、前記フロント作業機の位置情報やフロント作業機の自動制御のための設定情報を表示する表示部（４１ａ）と、この表示部の表示内容の切り換えを指示する操作部（４３）とを備え、この操作部の指示に応じて前記表示内容を制御する建設機械の表示装置（４０）において、
   前記表示部（４１ａ）は、前記自動制御に係わる作業の目標となる面や領域の設定状態を数値と動くイラストで表示する第１画面（６１）と、建設機械の車体（２，３）及びフロント作業機（７）の状態を数値と動くイラストで表示する第２画面（６０）と、前記作業の目標となる面や領域に対する前記フロント作業機の先端部の位置関係を動くイラストで拡大表示する第３画面（６２）とを選択的に表示可能であり、
   前記第１、第２及び第３画面は、それぞれ、前記操作部（４３）の指示に応じて第１、第２及び第３画面間を切り換えるメニュー領域（６４）を有することを特徴とする建設機械の表示装置。
9. フロント作業機（７）を有する建設機械の運転室（６）内に設けられ、前記フロント作業機の位置情報やフロント作業機の自動制御のための設定情報を表示する表示部（４１ａ）の表示内容を、操作部（４３）の指示に応じて制御する建設機械の表示制御装置（４２）において、
   前記表示部（４１ａ）に、前記自動制御に係わる作業の目標となる面や領域の設定状態を数値と動くイラストで表示する第１画面（６１）と、それ以外の表示を行う少なくとも１つの第２画面（６０，６２）とを選択的に表示させるとともに、前記第１及び第２画面のそれぞれに、画面切換の項目を含むメニュー領域を表示させる第１制御手段（２００，Ｓ１００，Ｓ１０４，Ｓ１４４）と、
   前記操作部（４３）の指示に応じて前記画面切換の項目を操作し、前記第１及び第２画面間を切り換える第２制御手段（２００，Ｓ１０１，Ｓ１１３，Ｓ１３２，Ｓ１４１，Ｓ１５２，Ｓ１７１，Ｓ１８２）とを有することを特徴とする建設機械の表示制御装置。

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