JPWO2017170382A1 - ショベル - Google Patents

Abstract

走行動作を行う下部走行体と、下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、上部旋回体に取り付けられたブーム、アーム、及びバケットを含むアタッチメントと、アタッチメントの操作をガイダンスするガイダンス装置と、アタッチメントによる作業に関する情報が表示される表示装置とを有するショベルであって、ガイダンス装置は、バケットの幅方向に対応して、目標面との相対的な距離を模式的に示す複数の距離指示部を表示装置に表示する。

Description

本発明は、ショベルに関する。

マシンガイダンス機能を有するショベルは、運転席の斜め前方に設置された表示装置の画面上に例えばバケットの目標面に対する相対距離を表示している。

例えば、バケット位置を計測する計測基準点をバケットの複数箇所に設け、目標面に最も近い計測基準点を算出して、目標面と最も近いバケット位置の目標面に対する相対距離を表示するショベルがある（例えば特許文献１参照）。相対距離は、１つ（１本）の距離表示部に表示される。

特許第５４７６４５０号公報

上述のショベルは、目標面と最も近いバケット位置の目標面に対する相対距離を１つの距離情報部に表示する構成である。そのため、目標面と最も近いバケット位置が、掘削に伴うバケット位置の変化及び目標面の変化によって自動的に切り替わってしまう。すると操作者は、距離表示部に表示されている相対距離が、バケットのどの位置の目標面に対する相対距離かを直感的に判断できない。

ショベルの操作者は、通常、運転席の前方に位置するバケットの爪先や掘削場所を見ながら作業を行うため、作業中に表示装置を長時間見ることはできない。したがって、ショベルの操作者が作業中に表示装置を見ることのできる時間は極短時間であり、その時間内に表示装置に表示された画像から所望する情報を認識することは難しい場合がある。

そこで、操作者が表示画面に意識を集中しなくても、バケットの目標面に対する相対距離を正確に且つ直感的に把握できる表示装置を有するショベルを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、
走行動作を行う下部走行体と、
前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられたブーム、アーム、及びバケットを含むアタッチメントと、
該アタッチメントの操作をガイダンスするガイダンス装置と、
前記アタッチメントによる作業に関する情報が表示される表示装置と
を有するショベルであって、
前記ガイダンス装置は、前記バケットの幅方向に対応して、目標面との相対的な距離を模式的に示す複数の距離指示部を前記表示装置に表示することを特徴とするショベルが提供される。

開示した実施形態によれば、操作者が表示画面に意識を集中しなくても、バケットの目標面に対する相対距離を正確に且つ直感的に把握できる。

実施形態におけるショベルを例示する側面図である。 ショベルのコントローラを含む接続構成を例示する図である。 コントローラ及びマシンガイダンス装置の構成を例示する図である。 ショベルによる法面掘削作業を例示する図である。 ショベルのキャビン内の運転席から前方を見た様子を例示する図である。 バケットが目標面から離れた位置にある場合の表示例を示す図である。 バケットが目標面に近づいてきた場合の表示例を示す図である。 バケットが目標面と一致した位置にある場合の表示例を示す図である。 バケットの背面が目標面に接触した位置にある場合の表示例を示す図である。 バケットが目標面から離れた位置にある場合の別の表示例を示す図である。 バケットの背面が目標面に接触した位置にある場合の別の表示例を示す図である。 バケットが目標面から離れた位置にある場合の更に別の表示例を示す図である。 バケットの背面が目標面に接触した位置にある場合の更に別の表示例を示す図である。 画像表示部に表示される画像の別の例を示す図である。

図１は、実施形態におけるショベルを例示する側面図である。

ショベルの下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメント（作業部位）としてバケット６が取り付けられている。エンドアタッチメントとしては、法面用バケット、浚渫用バケット、ブレーカ等が取り付けられてもよい。

ブーム４、アーム５、及びバケット６は、アタッチメントの一例として掘削アタッチメントを構成し、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられ、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられ、バケット６にはバケット角度センサＳ３が取り付けられている。掘削アタッチメントには、バケットチルト機構が設けられてもよい。ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３を「姿勢センサ」と称することもある。

ブーム角度センサＳ１は、ブーム４の回動角度を検出する。ブーム角度センサＳ１は、例えば、水平面に対する傾斜を検出して、上部旋回体３に対するブーム４の回動角度を検出する加速度センサである。

アーム角度センサＳ２は、アーム５の回動角度を検出する。アーム角度センサＳ２は、例えば、水平面に対する傾斜を検出して、ブーム４に対するアーム５の回動角度を検出する加速度センサである。

バケット角度センサＳ３は、バケット６の回動角度を検出する。バケット角度センサＳ３は、例えば、水平面に対する傾斜を検出して、アーム５に対するバケット６の回動角度を検出する加速度センサである。

掘削アタッチメントがバケットチルト機構を備える場合、バケット角度センサＳ３は、チルト軸回りのバケット６の回動角度を追加的に検出する。ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ、連結ピン回りの回動角度を検出するロータリエンコーダ等であってもよい。

上部旋回体３は、エンジン１１等の動力源、車体傾斜センサＳ４が搭載され、カバー３ａにより覆われている。車体傾斜センサＳ４は、上部旋回体３の傾斜角度を検出する。車体傾斜センサＳ４は、例えば、水平面に対する傾斜を検出して、上部旋回体３の傾斜角度を検出する加速度センサである。

上部旋回体３のカバー３ａ上部には、ＧＰＳ装置（ＧＮＳＳ受信機）Ｇ１が設けられている。ＧＰＳ装置Ｇ１、Ｇ２は、ショベルの位置と向きをＧＰＳ機能により検出し、位置データをコントローラ３０内のマシンガイダンス装置５０に供給する。また、キャビン１０内には、コントローラ３０、表示装置４０、音声出力装置４３、入力装置４５、及び記憶装置４７が設けられている。

コントローラ３０は、ショベルの駆動制御を行う主制御部として機能する。コントローラ３０は、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成されている。コントローラ３０の各種機能は、ＣＰＵが内部メモリに格納されているプログラムを実行することで実現される。

コントローラ３０は、ショベルの操作をガイドするマシンガイダンス装置５０としても機能する。マシンガイダンス装置５０は、例えば、操作者が設定した目標地形の表面である目標面とアタッチメントの作業部位との距離等といった作業情報を操作者に報知する。目標面とアタッチメントの作業部位との距離は、例えば、エンドアタッチメントとしてのバケット６の先端（爪先）、及びバケット６の背面と目標面との間の距離である。マシンガイダンス装置５０は、表示装置４０や音声出力装置４３等を介して、作業情報を操作者に報知し、ショベルの操作をガイドする。

本実施形態では、マシンガイダンス装置５０がコントローラ３０に組み込まれているが、マシンガイダンス装置５０とコントローラ３０とは別に設けられてもよい。この場合、マシンガイダンス装置５０は、コントローラ３０と同様、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成される。マシンガイダンス装置５０の各種機能は、ＣＰＵが内部メモリに格納されたプログラムを実行することで実現される。

表示装置４０は、コントローラ３０に含まれるマシンガイダンス装置５０からの指令に応じて各種作業情報を含む画像を表示する。表示装置４０は、例えば、マシンガイダンス装置５０に接続される車載液晶ディスプレイである。

音声出力装置４３は、コントローラ３０に含まれるマシンガイダンス装置５０からの音声出力指令に応じて各種音声情報を出力する。音声出力装置４３は、例えば、マシンガイダンス装置５０に接続される車載スピーカを含む。また、音声出力装置４３は、ブザー等の警報器を含んでもよい。

入力装置４５は、ショベルの操作者がマシンガイダンス装置５０を含むコントローラ３０に各種情報を入力するための装置である。入力装置４５は、例えば、表示装置４０の表面に設けられるメンブレンスイッチを含んで構成される。また、入力装置４５は、タッチパネル等を含んで構成されてもよい。

記憶装置４７は、各種情報を記憶するための装置である。記憶装置４７は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体である。記憶装置４７は、マシンガイダンス装置５０を含むコントローラ３０等が出力する各種情報を記憶する。

ゲートロックレバー４９は、キャビン１０のドアと運転席との間に設けられ、ショベルが誤って操作されるのを防止する機構である。操作者が運転席に乗り込んでゲートロックレバー４９を引き上げると、操作者はキャビン１０から退出できなくなると共に各種操作装置が操作可能になる。操作者がゲートロックレバー４９を押し下げると、操作者はキャビン１０から退出可能になると共に、各種操作装置は操作不能になる。

図２は、実施形態におけるショベルのコントローラ３０を含む接続構成を例示する図である。

表示装置４０は、キャビン１０に設けられ、マシンガイダンス装置５０から供給される作業情報等を含む画像を表示する。表示装置４０は、例えば、Controller Area Network (CAN)、Local Interconnect Network(LIN)等の通信ネットワーク、専用線等を介してマシンガイダンス装置５０を含むコントローラ３０に接続されている。

表示装置４０は、画像表示部４１に表示する画像を生成する変換処理部４０ａを有する。

変換処理部４０ａは、コントローラ３０から表示装置４０に入力される各種データのうち画像表示部４１に表示させるデータを画像信号に変換する。コントローラ３０から表示装置４０に入力されるデータは、例えば、エンジン冷却水の温度を示すデータ、作動油の温度を示すデータ、尿素水の残量を示すデータ、燃料の残量を示すデータ等を含む。

変換処理部４０ａは、変換した画像信号を画像表示部４１に出力し、各種データに基づいて生成した画像を画像表示部４１に表示させる。

なお、変換処理部４０ａは、表示装置４０ではなく、例えば、コントローラ３０に設けられてもよい。表示装置４０は、入力部としてのスイッチパネル４２を有する。スイッチパネル４２は、各種ハードウェアスイッチを含むパネルである。スイッチパネル４２は、ライトスイッチ４２ａ、ワイパースイッチ４２ｂ、及びウィンドウォッシャスイッチ４２ｃを有する。

ライトスイッチ４２ａは、キャビン１０の外部に取り付けられるライトの点灯・消灯を切り替えるためのスイッチである。ワイパースイッチ４２ｂは、ワイパーの作動・停止を切り替えるためのスイッチである。また、ウィンドウォッシャスイッチ４２ｃは、ウィンドウォッシャ液を噴射するためのスイッチである。

表示装置４０は、蓄電池７０から電力の供給を受けて動作する。蓄電池７０は、エンジン１１のオルタネータ１１ａ（発電機）で発電した電力で充電される。蓄電池７０の電力は、コントローラ３０及び表示装置４０以外のショベルの電装品７２等にも供給される。また、エンジン１１のスタータ１１ｂは、蓄電池７０からの電力で駆動されてエンジン１１を始動させる。

エンジン１１は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５に接続され、エンジン制御装置（ＥＣＵ）７４により制御される。ＥＣＵ７４からは、エンジン１１の状態を示す各種データ（例えば、水温センサ１１ｃで検出される冷却水温（物理量）を示すデータ等）がコントローラ３０に常時送信される。コントローラ３０は内部の一時記憶部（メモリ）３０ａにこのデータを蓄積し、適宜表示装置４０に送信できる。

メインポンプ１４は、高圧油圧ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給するための油圧ポンプである。メインポンプ１４は、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプである。

パイロットポンプ１５は、パイロットラインを介して各種油圧制御機器に作動油を供給するための油圧ポンプである。パイロットポンプ１５は、例えば、固定容量型油圧ポンプである。

コントロールバルブ１７は、ショベルにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。コントロールバルブ１７は、例えば、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、走行用油圧モータ、及び旋回用油圧モータ等に、メインポンプ１４が吐出する作動油を選択的に供給する。なお、以下では、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、走行用油圧モータ、及び旋回用油圧モータを、「油圧アクチュエータ」という場合がある。

操作レバー２６Ａ〜２６Ｃは、キャビン１０内に設けられ、操作者によって油圧アクチュエータの操作に用いられる。操作レバー２６Ａ〜２６Ｃが操作されると、パイロットポンプから油圧アクチュエータのそれぞれに対応する流量制御弁のパイロットポートに作動油が供給される。各パイロットポートには、対応する操作レバー２６Ａ〜２６Ｃの操作方向及び操作量に応じた圧力の作動油が供給される。

本実施形態では、操作レバー２６Ａは、ブーム操作レバーである。操作者が操作レバー２６Ａを操作すると、ブームシリンダ７を油圧駆動させて、ブーム４を操作できる。操作レバー２６Ｂは、アーム操作レバーである。操作者が操作レバー２６Ｂを操作すると、アームシリンダ８を油圧駆動させて、アーム５を操作できる。操作レバー２６Ｃは、バケット操作レバーである。操作者が操作レバー２６Ｃを操作すると、バケットシリンダ９を油圧駆動させて、バケット６を操作できる。なお、ショベルには、操作レバー２６Ａ〜２６Ｃの他に、走行用油圧モータや旋回用油圧モータ等を駆動させる操作レバー、操作ペダル等が設けられてもよい。

コントローラ３０は、例えば以下で説明する各種データを取得する。コントローラ３０が取得したデータは、一時記憶部３０ａに格納される。

可変容量式油圧ポンプであるメインポンプ１４のレギュレータ１４ａは、斜板角度を示すデータをコントローラ３０に送る。また、吐出圧力センサ１４ｂは、メインポンプ１４の吐出圧力を示すデータをコントローラ３０に送る。これらのデータ（物理量を表すデータ）は一時記憶部３０ａに格納される。また、メインポンプ１４が吸入する作動油が貯蔵されたタンクとメインポンプ１４との間の管路に設けられている油温センサ１４ｃは、管路を流れる作動油の温度を表すデータをコントローラ３０に送る。

圧力センサ１５ａ，１５ｂは、操作レバー２６Ａ〜２６Ｃが操作された際にコントロールバルブ１７に送られるパイロット圧を検出し、検出したパイロット圧を示すデータをコントローラ３０に送る。操作レバー２６Ａ〜２６Ｃには、スイッチボタン２７が設けられている。操作者は、操作レバー２６Ａ〜２６Ｃを操作しながらスイッチボタン２７を操作することで、コントローラ３０に指令信号を送ることができる。

ショベルのキャビン１０内には、エンジン回転数調整ダイヤル７５が設けられている。エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジンの回転数を調整するためのダイヤルであり、例えば、エンジン回転数を段階的に切り替えることができる。本実施形態では、エンジン回転数調整ダイヤル７５は、ＳＰモード、Ｈモード、Ａモード、及びアイドリングモードの４段階にエンジン回転数を切り替えることができるように設けられている。エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジン回転数の設定状態を示すデータをコントローラ３０に送る。なお、図２には、エンジン回転数調整ダイヤル７５によりＨモードが選択された状態が示されている。

ＳＰモードは、作業量を優先したい場合に選択される回転数モードであり、最も高いエンジン回転数を利用する。Ｈモードは、作業量と燃費を両立させたい場合に選択される回転数モードであり、二番目に高いエンジン回転数を利用する。Ａモードは、燃費を優先させながら低騒音でショベルを稼働させたい場合に選択される回転数モードであり、三番目に高いエンジン回転数を利用する。アイドリングモードは、エンジンをアイドリング状態にしたい場合に選択される回転数モードであり、最も低いエンジン回転数を利用する。エンジン１１は、エンジン回転数調整ダイヤル７５で設定された回転数モードのエンジン回転数で一定回転数に制御される。

次に、ショベルのコントローラ３０及びマシンガイダンス装置５０に設けられている各種機能について説明する。図３は、実施形態におけるコントローラ３０及びマシンガイダンス装置５０の構成を例示する図である。

コントローラ３０は、エンジンコントローラ７４を含むショベル全体の動作を制御する。コントローラ３０は、ゲートロックレバー４９が押し下げられている状態では、ゲートロック弁４９ａを閉状態とし、ゲートロックレバー４９が引き上げられている状態では、ゲートロック弁４９ａを開状態とするように制御する。ゲートロック弁４９ａは、コントロールバルブ１７と操作レバー２６Ａ〜２６Ｃ等との間の油路に設けられている切替弁である。ここでは、ゲートロック弁４９ａは、コントローラ３０からの指令によって開閉する構成になっているが、ゲートロックレバー４９と機械的に接続され、ゲートロックレバー４９の動作に応じて開閉する構成であってもよい。

ゲートロック弁４９ａは、閉状態において、コントロールバルブ１７と操作レバー２６Ａ〜２６Ｃ等との間の作動油の流れを遮断して操作レバー２６Ａ〜２６Ｃ等の操作を無効にする。また、ゲートロック弁４９ａは、開状態において、コントロールバルブ１７と操作レバー等との間で作動油を連通させて操作レバー２６Ａ〜２６Ｃ等の操作を有効にする。

コントローラ３０は、ゲートロック弁４９ａが開状態となり、操作レバー２６Ａ〜２６Ｃの操作が有効になった状態で、圧力センサ１５ａ，１５ｂによって検出されるパイロット圧から、各レバーの操作量を検出する。

コントローラ３０は、ショベル全体の動作の制御に加えて、マシンガイダンス装置５０によるガイダンスを行うか否かを制御する。具体的には、コントローラ３０は、ショベルが休止中であると判定したときは、マシンガイダンス装置５０によるガイダンスを中止するように、マシンガイダンス装置５０にガイダンス中止指令を送る。

また、コントローラ３０は、オートアイドルストップ指令をエンジンコントローラ７４に対して出力する際に、ガイダンス中止指令をマシンガイダンス装置５０に出力してもよい。あるいは、コントローラ３０は、ゲートロックレバー４９が押し下げられた状態にあると判定した場合に、ガイダンス中止指令をマシンガイダンス装置５０に出力してもよい。

次に、マシンガイダンス装置５０について説明する。マシンガイダンス装置５０は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、車体傾斜センサＳ４、ＧＰＳ装置Ｇ１、入力装置４５等から、コントローラ３０に供給される各種信号及びデータを受信する。

マシンガイダンス装置５０は、入力装置４５により入力されたバケット６の形状に関する情報を受信する。バケット６の形状に関する情報とは、バケット６の開口高さと開口幅、爪先から背面までの距離、及び爪の長さなどの情報を含む。また、マシンガイダンス装置５０は、入力装置４５により入力された目標面の深さや目標面の角度を含む目標面情報を記憶装置４７に記憶させる。目標面情報は３次元の地形データであってよい。この場合、地形データは緯度、経度、高度に関連づけられていることが望ましい。

マシンガイダンス装置５０は、受信した信号及びデータに基づいてバケット６等のアタッチメントの実際の動作位置を算出する。そして、マシンガイダンス装置５０は、アタッチメントの実際の動作位置と目標面とを比較し、例えばバケット６と目標面との間の距離等を算出する。マシンガイダンス装置５０は、ショベルの旋回中心軸からバケット６の爪先までの距離や、目標面の傾斜角度等も算出し、これらを作業情報として表示装置４０に送信する。

なお、マシンガイダンス装置５０とコントローラ３０とが別に設けられている場合には、マシンガイダンス装置５０とコントローラ３０とは、ＣＡＮ（Controller Area Network）を通じて互いに通信可能に接続される。

マシンガイダンス装置５０は、高さ算出部５０３、比較部５０４、表示制御部５０５、及びガイダンスデータ出力部５０６を有する。

高さ算出部５０３は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３の検出信号から求められるブーム４、アーム５及びバケット６の角度から、バケット６の先端（爪先）の高さを算出する。

比較部５０４は、高さ算出部５０３が算出したバケット６の先端（爪先）の高さと、ガイダンスデータ出力部５０６から出力されるガイダンスデータにおいて示される目標面の位置とを比較する。本実施形態の比較部５０４は、「代表位置」としてのバケット６の爪先中央位置の高さと目標面との位置を比較する。また、比較部５０４は、「代表位置以外の位置」としてのバケット６の爪先の左右位置のそれぞれの高さ（具体的には、爪先の左側端部の位置と右側端部の位置）、と、該左右位置に対する目標面との位置、及びバケット６の背面の高さと目標面との位置を比較する。

比較部５０４は、バケット６の代表位置における目標面との相対距離と、バケット６の「代表位置以外の位置」における目標面との相対距離を算出する。比較部５０４において求められた各種データは、記憶装置４７に記憶される。

表示制御部５０５は、比較部５０４によって求められたバケット６の高さや、目標面との相対距離などを、作業情報として表示装置４０に送信する。表示装置４０は、表示制御部５０５から送られる作業情報を画面に表示する。表示装置４０の表示画面構成については後述する。表示制御部５０５は、バケット６の任意の位置（爪先中央位置、背面の位置等）と目標面との相対的な距離に対応して、表示装置４０の表示画面上に報知内容を変更したり、音声出力装置４３を介して操作者への報知音を変更したりすることができる。また、表示制御部５０５は、バケット６が目標面よりも低い位置になった場合等には、表示装置４０の表示画面上に警報を表示したり、音声出力装置４３を介して操作者に警報を発したりすることができる。

図４は、実施形態におけるショベルがバケット６により法面（傾斜面）を掘削する作業を行っている様子を例示する図である。また、図５は、実施形態におけるショベルのキャビン１０内の運転席から前方を見た様子を例示する図である。

図５に示すように、キャビン１０の前面の窓からは、バケット６を見ることができる。キャビン１０には、中央に運転席１０ａが設けられ、その両脇に操作レバー２６Ａ，２６Ｂが配置されている。操作者は、運転席１０ａに座って、左手で操作レバー２６Ａを操作し、右手で操作レバー２６Ｂを操作することで、バケット６を所望の位置に移動させて掘削作業を行う。

運転席１０ａの右前方（前面の窓の右下）には、表示装置４０の画像表示部４１及びスイッチパネル４２が配置されている。ショベルの操作者は、視界に入る画像表示部４１から作業情報を読み取りつつ、窓の外のバケット６を見ながら両手で操作レバー２６Ａ，２６Ｂ等を操作することになる。

ここで、操作者は、操作中は窓の外のバケット６を注視することになるため、視界に入っている画像表示部４１に表示されている情報を細部まで読み取るのは困難である。

そこで、本実施形態では、表示装置４０の画像表示部４１は、バケット６の幅方向に対応して、目標面との相対的な距離を示す複数の距離指示部を表示する。以下にそのような表示制御について説明する。

次に、図６〜図９を参照しながら、法面掘削作業を行っているときに画像表示部４１の表示画面４１Ｓに表示される画面構成について説明する。

図６は、法面掘削作業においてバケット６が目標面から離れた位置にある場合の表示画面４１Ｓ上の表示例を示す図である。図７は、法面掘削作業においてバケット６が目標面に近づいてきた場合の表示画面４１Ｓ上の表示例を示す図である。図８は、法面掘削作業においてバケット６が目標面と一致した位置にある場合の表示画面４１Ｓ上の表示例を示す図である。図９は、法面掘削作業においてバケット６の背面が目標面に接触した位置にある場合の表示画面４１Ｓ上の表示例を示す図である。

表示画面４１Ｓは、第１目標面表示画像４１０、第２目標面表示画像４２０、距離表示領域４３０を含み、各種作業情報を表示する。

第１目標面表示画像４１０は、バケット６と目標面との関係を模式的に表示する。第１目標面表示画像４１０には、操作者がキャビン１０に座ってショベルの前方を見たときのバケット６と目標面とが、バケットアイコン６００及び目標面ＴＬとで模式的に表示される。バケットアイコン６００は、バケット６をキャビン１０から見た形で表されている。

目標面ＴＬは、実際の目標面に対するバケット６の傾斜角度と共に表示されてよい。バケットアイコン６００と目標面ＴＬとの距離ＤＲ及び距離ＤＬは、実際のバケット６の先端から目標面までの距離に応じて変化するように表示される。また、バケット６の傾斜角度も同様に、実際のバケット６と目標面との位置関係に応じて変化するように表示される。

操作者は、第１目標面表示画像４１０を見ることで、バケット６と目標面との位置関係や、目標面の傾斜角度を把握できる。特に図６に示す第１目標面表示画像４１０からは、バケットアイコン６００と目標面ＴＬとの距離に関し、バケットアイコン６００の爪先右側６Ｒ位置から目標面ＴＬまでの距離ＤＲと、バケットアイコン６００の爪先左側６Ｌ位置から目標面ＴＬまでの距離ＤＬとが異なることを視認できる。

第２目標面表示画像４２０は、側面から見たときのバケット６と目標面との関係を模式的に表示する。第２目標面表示画像４２０には、バケットアイコン６００、目標面ＴＬが表示される。バケットアイコン６００は、バケット６を側面から見た形で表されている。目標面ＴＬは、水平面に対する傾斜角度と共に表示されてよい。バケットアイコン６００と目標面ＴＬとの距離ＤＳは、第１目標面表示画像４１０に示すバケットアイコン６００の爪先中央６Ｓ位置から目標面ＴＬまでの距離である。距離ＤＳは、実際のバケット６の爪先中央位置から目標面までの距離に応じて変化するように表示される。また、傾斜角度は、実際のバケット６と目標面との位置関係に応じて変化するように表示される。

操作者は、第２目標面表示画像４２０を見ることで、バケット６と目標面との位置関係や、目標面の傾斜角度を把握できる。

距離表示領域４３０は、バケット６の幅方向に対応して、目標面との距離を模式的に示す複数の距離指示部４３１を有している。

中央位置に配置された距離指示部４３１は、第１距離表示部としてのグラフ表示部４３２である。グラフ表示部４３２の両側に配置された距離指示部４３１は、第２距離表示部としての距離インジケータ表示部４３３である。右側が距離インジケータ表示部４３３Ｒであり、左側が距離インジケータ表示部４３３Ｌである。

グラフ表示部４３２は、代表位置としてのバケット６の爪先中央位置から目標面までの距離を表示する。

本実施形態のグラフ表示部４３２は、第１目標面表示画像４１０に示すバケットアイコン６００の爪先中央６Ｓ位置から目標面ＴＬまでの距離を表示する。グラフ表示部４３２は、複数の表示部としての表示セグメント４３２ａが上下方向に一定の間隔で並列されたバーグラフである。グラフ表示部４３２において、１５個の表示セグメント４３２ａのうちの一つが、バケット６の爪先中央位置から目標面までの距離に応じて他のバーとは異なる色（例えば黒）で表示される。異なる色に表示されたセグメント４３２ａは、バケット位置表示部（図１０では上から４つ目の表示部）となる。バケット位置表示部は、バケット６の爪先中央位置から目標面までの距離に応じて上下に動くように表示される。

本実施形態では上から８つ目の表示セグメント４３２ａは、目標面の位置である。上から８つ目の表示セグメント４３２ａの左右には、目標面の位置を表わす目標指示部４３２ｂが配置されている。

バケット６の爪先中央位置が目標面と一致する場合には、図８に示すようにバケット位置表示部は８つ目の表示セグメント４３２ａとなり、該表示セグメント４３２ａを緑色などで表示してよい。バケット６が目標面以下になった場合には、バケット位置表示部は赤色など警告を示す色で表示されてよい。

バケット６は、図６の第１目標面表示画像４１０が示すように、バケットアイコン６００の爪先右側６Ｒ位置から目標面ＴＬまでの距離ＤＲと、爪先左側６Ｌ位置から目標面ＴＬまでの距離ＤＬとが異なることがある。本実施形態の距離インジケータ表示部４３３Ｒは、バケット６の爪先右側位置と目標面との距離を表示する。また距離インジケータ表示部４３３Ｌは、バケット６の爪先左側位置と目標面との距離を表示する。

距離インジケータ表示部４３３Ｒと距離インジケータ表示部４３３Ｌは、上下方向に延在する１本の表示バーである。本実施形態では、距離インジケータ表示部４３３Ｒと距離インジケータ表示部４３３Ｌは、バケット６の左右の爪先位置から目標面までの距離に応じて、異なる色が表示される。

距離インジケータ表示部４３３Ｒと距離インジケータ表示部４３３Ｌは、図６に示すようにバケット６が目標面ＴＬから遠い場合、例えば白色で表示される。図７に示すようにバケット６の爪先左側６Ｌ位置が目標面ＴＬと一致する場合には、距離インジケータ表示部４３３Ｌは例えば緑色で表示される。このとき距離インジケータ表示部４３３Ｒは、白色表示のままである。なお、図８に示すようにバケット６の爪先右側６Ｒ位置と爪先左側６Ｌ位置とが共に目標面ＴＬと一致する場合、距離インジケータ表示部４３３Ｒと４３３Ｌは、緑色で表示される。

本実施形態の距離インジケータ表示部４３３Ｒと距離インジケータ表示部４３３Ｌは、バケット６の背面と目標面との距離も表示する。掘削作業時のバケット６は、例えば図９に示すようにバケット６の背面６ｂが目標面ＴＬと接触する場合がある。このときバケット６の爪先位置は、目標面ＴＬより上の位置にある。

距離インジケータ表示部４３３Ｒと距離インジケータ表示部４３３Ｌは、図９に示すように代表位置以外の位置であるバケット６の背面６ｂが目標面ＴＬと接触し、目標面ＴＬの下方まで進入した場合、距離インジケータ表示部４３３Ｌと４３３Ｒの枠内を例えば赤色にして、操作者に注意を喚起する。このときコントローラ３０は、音声出力装置４３を介して操作者に警報を発することができる。

図９に示す表示構成において、表示色の変化に加えて、表示濃度を周期的に変化させたり（明滅又は点滅）、あるいは、バーの形状を変えて（太くしたり長くしたりして）もよい。色の変化、明滅又は点滅、及び形状の変化を適宜組み合わせることで、より一層視認性を向上できる。また、第２目標面表示画像４２０において、バケット６の背面６ｂの接触箇所の色を例えば赤色に変化させてもよい。色を変化させる範囲は、接触箇所だけでなくバケット６全体であってもよい。このように、代表位置以外の位置情報に基づいて模式的な表示形態を変化させることで、特に、代表位置以外のバケット６の部位が目標面ＴＬの下方まで進入した場合であっても、操作者は迅速に操作を停止させることができる。これにより、埋め戻しなどの追加作業の発生を抑制することができる。

操作者は、距離表示領域４３０を見ることで、バケット６の爪先中央位置から目標面までの距離と、バケット６の爪先右側位置及び爪先左側位置から目標面までのそれぞれの距離とを直感的に把握できる。また、距離インジケータ表示部４３３Ｒと４３３Ｌは、バケット６の背面が目標面に接触したことを表示形態を変化させて（色を変えて）表示する。したがって、操作者は、バケット６の爪先位置が同じである図９と図６との区別が容易にでき、目標面に沿った精度の高い効率的な掘削作業ができる。

次に図１０、図１１を参照しながら、図６〜図９に示す表示構成の変形例について説明する。図１０は、法面掘削作業においてバケット６が目標面から離れた位置にある場合の表示画面４１Ｓ上の他の表示例を示す図である。図１１は、法面掘削作業においてバケット６の背面が目標面に接触した位置にある場合の表示画面４１Ｓ上の他の表示例を示す図である。以下、図６〜図９と共通する表示構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

図１０に示す表示画面４１Ｓの左側領域には、上述の距離表示領域４３０とは異なる距離表示領域４４０が表示されている。距離表示領域４４０は、バケット６の爪先中央位置、爪先右側位置、爪先左側位置のそれぞれと、目標面との距離を別々に視認できるようにしている。

距離表示領域４４０は、バケット６の幅方向に対応して、バケット６の各点と目標面との距離を模式的に示す複数の距離指示部４４１を有している。

中央位置に配置された距離指示部４４１は、第１距離表示部としてのグラフ表示部４４２である。グラフ表示部４４２の両側に配置された距離指示部４４１は、第２距離表示部としてのグラフ表示部４４３である。右側がグラフ表示部４４３Ｒであり、左側がグラフ表示部４４３Ｌである。本実施形態において第１距離表示部と第２距離表示部は、同一の表示形態である。

グラフ表示部４４２は、複数の表示セグメント４４２ａが上下方向に一定の間隔で並列されたバーグラフである。グラフ表示部４４２は、バケット６の爪先中央位置から目標面までの距離を表示する。グラフ表示部４４２において、１５個の表示セグメント４４２ａのうちの一つが、バケット６の爪先中央位置から目標面までの距離に応じて他のバーとは異なる色（例えば黒）で表示される。異なる色に表示されたセグメント４４２ａは、バケット位置表示部（図１０では上から５つ目の表示部）となる。バケット位置表示部は、バケット６の爪先中央位置から目標面までの距離に応じて上下に動くように表示される。

グラフ表示部４４３Ｒ及びグラフ表示部４４３Ｌは、上述したグラフ表示部４４２と同様の表示構成を有している。

なお、グラフ表示部４４２、グラフ表示部４４３Ｒ及びグラフ表示部４４３Ｌにおいて、上から８つ目の表示セグメント４４２ａ、４４３ａは、目標面の位置である。上から８つ目の表示セグメント４４２ａ、４４３ａの左右には、目標面の位置を表わす目標指示部４４２ｂ、４４３ｂが配置されている。

グラフ表示部４４２は、バケット６の爪先中央が目標面と一致する場合には、図８に示したようにバケット位置表示部の表示セグメント４４２ａを緑色などで表示してよい。バケット６が目標面以下になった場合には、バケット位置表示部は赤色など警告を示す色で表示されてよい。勿論、グラフ表示部４４３Ｒとグラフ表示部４４３Ｌにおいても、上述したグラフ表示部４４２と同様の表示形態が実施される。

距離表示領域４４０は、距離指示部４４１とは別に設けられた表示領域４４４を含んでいる。表示領域４４４は、距離指示部４４１の背景となる領域である。

本実施形態の表示領域４４４は、バケット６の背面と目標面との距離を表示する。掘削作業時のバケット６は、例えば図１１に示すようにバケット６の背面６ｂが目標面ＴＬと接触する場合がある。このときのバケット６の爪先位置は、目標面ＴＬより上の位置にある。

本実施形態の表示領域４４４は、図１１に示すようにバケット６の背面６ｂが目標面ＴＬと接触する場合、表示領域４４４の枠内を例えば赤色にして、操作者に注意を喚起する。このときコントローラ３０は、音声出力装置４３を介して操作者に警報を発することができる。

図１１に示す表示構成において、表示色の変化に加えて、表示濃度を周期的に変化させたり（明滅又は点滅）、あるいは、枠の形状を変えたり（太くしたり）してもよい。色の変化、明滅又は点滅、及び形状の変化を適宜組み合わせることで、より一層視認性を向上することができる。また、第２目標面表示画像４２０において、バケット６の背面６ｂの接触箇所の色を例えば赤色に変化させてもよい。色を変化させる範囲は、接触箇所だけでなくバケット６全体であってもよい。

次に図１２、図１３を参照しながら、図６〜図９に示す表示構成の更に別の変形例について説明する。図１２は、法面掘削作業においてバケット６が目標面から離れた位置にある場合の表示画面４１Ｓ上の更に別の表示例を示す図である。図１３は、法面掘削作業においてバケット６の背面が目標面に接触した位置にある場合の表示画面４１Ｓ上の更に別の表示例を示す図である。以下、図６〜図１１と共通する表示構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

図１２に示す表示画面４１Ｓの左側領域には、上述の距離表示領域４３０とは異なる距離表示領域４５０が表示されている。距離表示領域４５０は、バケット６の爪先右側位置及び爪先左側位置のそれぞれと、目標面との距離を別々に視認できるようにしている。

距離表示領域４５０は、バケット６の幅方向に対応して、バケット６の各点と目標面との距離を模式的に示す複数の距離指示部４５１を有している。

右側に配置された距離指示部４５１は、第１距離表示部としてのグラフ表示部４５２Ｒである。左側に配置された距離指示部４５１は、第１距離表示部としてのグラフ表示部４５２Ｌである。

グラフ表示部４５２Ｒは、複数の表示セグメント４５２ａが上下方向に一定の間隔で並列されたバーグラフである。グラフ表示部４５２Ｒは、バケット６の爪先右側位置から目標面まで距離を表示する。グラフ表示部４５２Ｒにおいて、１５個の表示セグメント４５２ａのうちの一つが、バケット６の爪先右側位置から目標面までの距離に応じて他のバーとは異なる色（例えば黒）で表示される。異なる色に表示されたセグメント４５２ａは、バケット位置表示部（図１２では上から４つ目の表示部）となる。バケット位置表示部は、バケット６の爪先右側位置から目標面までの距離に応じて上下に動くように表示される。

グラフ表示部４５２Ｌは、上述したグラフ表示部４５２Ｒと同様の表示構成を有している。

なお、グラフ表示部４５２Ｒ及びグラフ表示部４５２Ｌにおいて、上から８つ目の表示セグメント４５２ａは、目標面の位置である。上から８つ目の表示セグメント４５２ａの左右には、目標面の位置を表わす目標指示部４５２ｂが配置されている。

グラフ表示部４５２Ｒは、バケット６の爪先右側が目標面と一致する場合には、図８に示したようにバケット位置表示部の表示セグメント４５２ａを緑色などで表示してよい。勿論、グラフ表示部４５２Ｌにおいても、バケット６の爪先左側が目標面と一致する場合には同様の表示がなされる。バケット６が目標面以下になった場合には、バケット位置表示部は赤色など警告を示す色で表示されてよい。

距離表示領域４５０は、距離指示部４５１とは別に設けられた表示領域４５３を含んでいる。表示領域４５３は、距離指示部４５１の背景となる領域である。

本実施形態の表示領域４５３は、バケット６の背面と目標面との距離を表示する。掘削作業時のバケット６は、例えば図１３に示すようにバケット６の背面６ｂが目標面ＴＬと接触する場合がある。このときバケット６の爪先位置は、目標面ＴＬより上の位置にある。

本実施形態の表示領域４５３は、図１３に示すようにバケット６の背面６ｂが目標面ＴＬと接触する場合、表示領域４５３の枠内を例えば赤色にして、操作者に注意を喚起する。このときコントローラ３０は、音声出力装置４３を介して操作者に警報を発することができる。

図１３に示す表示構成において、表示色の変化に加えて、表示濃度を周期的に変化させたり（明滅又は点滅）、あるいは、枠の形状を変えたり（太くしたり）してもよい。色の変化、明滅又は点滅、及び形状の変化を適宜組み合わせることで、より一層視認性を向上することができる。また、第２目標面表示画像４２０において、バケット６の背面６ｂの接触箇所の色を例えば赤色に変化させてもよい。色を変化させる範囲は、接触箇所だけでなくバケット６全体であってもよい。

なお、表示画面４１Ｓは、上記以外に、燃費を表示する燃費表示部、作動油タンク内の作動油の温度状態を表示する作動油温表示部等を有してもよい。また、尿素水残量表示部、燃料残量表示部、冷却水温表示部等を有してもよい。更に各領域の表示方式は本実施形態に例示されるものに限られない。また、各領域の配置等は、本実施形態において例示される構成に限られない。更に、撮像装置を搭載しているショベルの場合、表示画面４１Ｓは、上記以外に、カメラ画像を表示してもよい。

図１４は、画像表示部４１に表示される画像の別の例を示す図である。図１４に示される表示画面４１Ｓには、時刻表示部４１１、回転数モード表示部４１２、走行モード表示部４１３、アタッチメント表示部４１４、エンジン制御状態表示部４１５、尿素水残量表示部４１６、燃料残量表示部４１７、冷却水温表示部４１８、エンジン稼働時間表示部４１９、撮影画像表示部４６０、および作業ガイダンス表示部４７０が含まれている。

時刻表示部４１１は、現在の時刻を表示する。図１４に示す例では、現在時刻（１０時５分）が示されている。

回転数モード表示部４１２は、回転数モードを表示する。図１４に示す例では、ＳＰモードを表す記号「ＳＰ」が表示されている。

走行モード表示部４１３は、走行モードを表示する。例えば、走行モードは、低速モード及び高速モードを有し、低速モードでは「亀」のマークが表示され、高速モードでは「兎」のマークが表示される。図１４に示す例では、「亀」のマークが表示されている。

アタッチメント表示部４１４は、例えば、装着されているアタッチメントを表す画像を表示する。

エンジン制御状態表示部４１５は、エンジン１１の制御状態を表示する。図１４に示す例では、エンジン１１の制御状態として「自動減速・自動停止モード」が選択されている。なお、「自動減速・自動停止モード」は、エンジン負荷が小さい状態の継続時間に応じて、エンジン回転数を自動的に低減し、エンジン負荷が小さい状態がさらに継続するとエンジン１１を自動的に停止させる制御状態を意味する。その他、エンジン１１の制御状態には、「自動減速モード」、「自動停止モード」、「手動減速モード」等がある。

尿素水残量表示部４１６には、尿素水タンクに貯蔵されている尿素水の残量状態を表すバーグラフが表示されている。

燃料残量表示部４１７には、燃料タンクに貯蔵されている燃料の残量状態を表すバーグラフが表示されている。

冷却水温表示部４１８には、エンジン冷却水の温度状態を表すバーグラフが表示されている。

エンジン稼働時間表示部４１９は、エンジン１１の累積稼働時間を表示する。エンジン稼働時間表示部４１９には、ショベルが製造されてからの累積稼働時間又は操作者によりタイマがリスタートされてからの累積稼働時間が表示される。

撮影画像表示部４６０は、撮像装置によって撮影された画像が表示され、例えば、後方監視カメラ、左側方監視カメラ、右側方監視カメラなどによって撮像された画像が表示される。

撮影画像表示部４６０には、表示中の画像を撮影した撮像装置の向きを表す撮像装置アイコン４６１が表示されている。撮像装置アイコン４６１は、ショベルの上面視の形状を表すショベルアイコン４６１ａと、表示中の画像を撮像した撮像装置の向きを表す帯状の方向表示アイコン４６１ｂとで構成されている。

図１４に示す例では、ショベルアイコン４６１ａの下側（アタッチメントの反対側）に方向表示アイコン４６１ｂが表示されており、撮影画像表示部４６０には、後方監視カメラによって撮影されたショベルの後方の画像が表示されていることが表されている。

操作者は、例えば、キャビン１０内に設けられている画像切替ボタンを押下することで、撮影画像表示部４６０に表示する画像を他のカメラにより撮影された画像等に切り替えることができる。

なお、ショベルに撮像装置が設けられていない場合には、撮影画像表示部４６０の代わりに、異なる情報が表示されてもよい。

上述した回転数モード表示部４１２、走行モード表示部４１３、アタッチメント表示部４１４、エンジン制御状態表示部４１５、および撮像装置アイコン４６１は、ショベルの設定状態を示す設定状態表示部を構成する。また、尿素水残量表示部４１６、燃料残量表示部４１７、冷却水温表示部４１８、およびエンジン稼働時間表示部４１９は、ショベルの運転状態を示す運転状態表示部を構成する。

作業ガイダンス表示部４７０には、例えば、図１２を参照して上述した、バケット６の幅方向に対応して、目標面との相対的な距離を示す複数の距離指示部４５１を含む画像が表示される。また、ここでは、数値情報画像４７１として、目標面に対するショベルの向きの相対角度（３０．０°）が、ショベルを示すアイコンと共に表示されている。さらに、数値情報画像４７１として、事前に設定したバケット６の爪先右側位置又は爪先左側位置と目標面との相対距離（０．２３ｍ）が、所定のアイコンと共に表示されている。

また、例えば、ショベルが操作されているときは、図１２に示される画像が画像表示部４１に表示され、ショベルが操作されていないときは、図１４に示される画像が画像表示部４１に表示されるようにしてもよい。なお、ショベルが操作されているか否かは、例えば、コントローラ３０が圧力センサ１５ａ，１５ｂの検出結果に基づいて判定することができる。

以上、実施形態に係るショベルについて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

本願は、日本特許庁に２０１６年３月３０日に出願された基礎出願２０１６−０６８５３７号の優先権を主張するものであり、その全内容を参照によりここに援用する。

１ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ ブーム
５ アーム
６ バケット
１０ キャビン（運転室）
４０ 表示装置
４１０ 第１目標面表示画像
４２０ 第２目標面表示画像
４３０、４４０、４５０ 距離表示領域

Claims (10)

1. 走行動作を行う下部走行体と、
   前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
   前記上部旋回体に取り付けられたブーム、アーム、及びバケットを含むアタッチメントと、
   該アタッチメントの操作をガイダンスするガイダンス装置と、
   前記アタッチメントによる作業に関する情報が表示される表示装置と
   を有するショベルであって、
   前記ガイダンス装置は、前記バケットの幅方向に対応して、目標面との相対的な距離を模式的に示す複数の距離指示部を前記表示装置に表示することを特徴とするショベル。
2. 前記ガイダンス装置は、
   前記バケットの爪先と背面までを含む前記目標面との相対距離を、前記表示装置に表示することを特徴とする請求項１に記載のショベル。
3. 前記複数の距離指示部は、
   前記バケットの代表位置と前記目標面との相対的な距離を示す第１距離表示部と、
   前記バケットの前記代表位置以外の位置と前記目標面との相対的な距離を示す第２距離表示部とを含むことを特徴とする請求項１に記載のショベル。
4. 前記第１距離表示部は、複数の表示部を上下方向に並列して形成されることを特徴とする請求項３に記載のショベル。
5. 前記第２距離表示部は、前記バケットと前記目標面との相対的な距離を色又は濃度の変化で示すことを特徴とする請求項３に記載のショベル。
6. 前記第２距離表示部は、前記第１距離表示部と同一の表示形態で表示されることを特徴とする請求項３に記載のショベル。
7. 前記複数の距離指示部は、複数の表示部を上下方向に並列して形成されることを特徴とする請求項１に記載のショベル。
8. 前記バケットの背面と前記目標面との相対的な距離は、前記第２距離表示部の表示形態の変化により表示することを特徴とする請求項３に記載のショベル。
9. 前記バケットの背面と前記目標面との相対的な距離は、前記距離指示部とは別に設けられた表示領域の表示形態の変化により表示する請求項１に記載のショベル。
10. 前記別に設けられた表示領域の変化とは、前記バケットの色の変化であることを特徴とする請求項９に記載のショベル。

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