JPWO2020194559A1 - 油圧ショベル - Google Patents

Abstract

走行体、上記走行体の上部に旋回可能に設けた旋回体、上記旋回体に連結された作業機、上記走行体に連結したブレード及び上記ブレードを昇降させるリフトシリンダを含んで構成した排土装置、走行レバーの操作を検出する操作センサ、上記走行体に対する上記ブレードの高さを測定する高さセンサ、上記旋回体に搭載した衛星測位システム用のアンテナ、及び上記ブレードの位置情報を演算するコントローラを備えた油圧ショベルにおいて、上記コントローラを、上記操作センサの信号を基に走行操作を判定し、転向走行操作がされていない状態を前提条件として、上記アンテナの軌道から上記走行体の直進走行が検出された場合に、上記直進走行の走行方向を上記走行体の方位として演算し、上記走行体の方位を基に上記ブレードの水平座標を演算し、上記アンテナの位置と上記高さセンサの測定値とを基に上記ブレードの高さを演算するように構成する。

Description

本発明は、走行体にブレードを備えた油圧ショベルに関し、特に走行体に対して旋回体が旋回する油圧ショベルに関する。

ブレードにＧＮＳＳアンテナを設置し、このＧＮＳＳアンテナで受信したブレードの位置情報を基にいわゆる情報化施工を実施するブルドーザがある（特許文献１）。また、運転室の上部にＧＮＳＳアンテナを設置し、ＧＮＳＳアンテナで受信した機体の位置情報とブレードを駆動するシリンダのストロークとを基にブレードの位置を演算し、情報化施工を実施するブルドーザも知られている（特許文献２）。

特許第５３５６１４１号公報

特許第５２４７９３８号公報

油圧ショベルにもブレードを備えたものがあるが、ブルドーザとは異なり油圧ショベルの作業ではバケット等のアタッチメントを装着した作業機が主に用いられる。また、ＧＮＳＳアンテナをブレードに設置すると、ブレードが掻き上げる土砂や作業機がＧＮＳＳアンテナに干渉する可能性がある。これらのことから、油圧ショベルにおいてＧＮＳＳアンテナは作業機が設けられた旋回体に設置することが望ましい。

しかし、ブレードは走行体に備わっている一方で旋回体は走行体に対して旋回するため、旋回体とブレードとの位置関係は旋回体の旋回に伴って変化する。旋回体にＧＮＳＳアンテナを設置した場合、旋回体とブレードの位置関係が不明な状態ではＧＮＳＳアンテナの位置情報からブレードの位置を得ることができない。またＧＮＳＳアンテナは高価であるため、ＧＮＳＳアンテナが１本でも情報化施工に要するブレードの位置が演算できるシステムを構築したい。

本発明の目的は、旋回体に設置した１本のアンテナの位置情報を利用してブレードの位置情報を演算することができる油圧ショベルを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、走行体と、前記走行体の上部に旋回可能に設けた旋回体と、前記旋回体に連結された作業機と、前記走行体に連結したブレード及び前記ブレードを昇降させるリフトシリンダを含んで構成した排土装置と、前記走行体を操作する走行レバーと、前記走行レバーの操作を検出する操作センサと、前記走行体に対する前記ブレードの高さを測定する高さセンサと、前記旋回体に搭載した衛星測位システム用のアンテナと、前記ブレードの位置情報を演算し、前記位置情報に基づいて予め記憶された目標面に近づくように前記ブレードを上下させる制御を行うコントローラとを備えた油圧ショベルにおいて、前記コントローラは、前記操作センサの信号に基づき、転向走行操作がされていないと判定された状態で、前記アンテナの位置情報から求められる前記アンテナの軌道から前記走行体が直進走行していると判定された場合に、前記直進走行の走行方向を前記走行体の方位として演算し、前記走行体の方位と、予め記憶されている前記アンテナの位置及び前記ブレードの位置関係に関する情報とに基づいて前記ブレードの水平座標を演算し、前記アンテナの位置と、前記高さセンサの測定値と、予め記憶されている前記アンテナの位置及び前記ブレードの位置関係に関する情報とに基づいて、前記ブレードの高さを演算して前記位置情報を算出することを特徴とする。

本発明によれば、旋回体に設置した１本のアンテナの位置情報を利用してブレードの位置情報を演算することができる。

本発明の第１実施形態に係る油圧ショベルの側面図 図１に示した油圧ショベルの平面図 図１に示した油圧ショベルに備わった駆動システムの概略図 図３に示したコントローラによるブレードの位置の演算アルゴリズムを表すブロック図 図３に示したコントローラによるブレードの位置情報の出力手順を表すフローチャート 本発明の第２実施形態に係る油圧ショベルに備わったコントローラによるブレードの位置の演算アルゴリズムを表すブロック図 本発明の第２実施形態に係る油圧ショベルに備わったコントローラによるブレードの位置情報の出力手順を表すフローチャート 本発明の第３実施形態に係る油圧ショベルに備わったコントローラによるブレードの位置の演算アルゴリズムを表すブロック図 本発明の第３実施形態に係る油圧ショベルに備わったコントローラによるブレードの位置情報の出力手順を表すフローチャート

以下に図面を用いて本発明の実施形態を説明する。

（第１実施形態）
−油圧ショベル−
図１は本発明の第１実施形態に係る油圧ショベルの側面図、図２は平面図である。本願明細書では走行体を基準に前後を定義し、排土装置５０が設置された側を前、その反対側を後とする。図１及び図２に示した油圧ショベルは、走行体１０、旋回体２０、作業機４０、排土装置５０及びコントローラ（コンピュータ）６０を備えている。

−走行体−
走行体１０は、左右の走行装置１１を備えている。左右の走行装置１１はクローラ式であり、サイドフレーム１１ａ、従動輪１１ｂ、駆動輪１１ｃ、走行モータ（図３）、減速機１１ｅ、履帯１１ｆをそれぞれ備えている。サイドフレーム１１ａは走行装置１１のフレームであり、左右のサイドフレーム１１ａとこれらを連結するセンタフレームとで平面視でＨ型のトラックフレームが構成される。サイドフレーム１１ａは前後方向に延び、前後方向の一方側（本例では前側）に従動輪１１ｂを、他方側（本例では後側）に駆動輪１１ｃを支持している。走行モータは左右のサイドフレーム１１ａの前後方向の他方側に支持されており、減速機１１ｅを介して出力軸が駆動輪１１ｃに連結されている。左右の走行装置１１において、それぞれ従動輪１１ｂと駆動輪１１ｃとの間に履帯１１ｆが掛け回されている。走行モータが駆動されると減速機１１ｅを介して駆動輪１１ｃに回転動力が伝達され、駆動輪１１ｃと従動輪１１ｂとの間で履帯１１ｆが循環駆動する。

−旋回体−
旋回体２０は走行体１０の上部に旋回可能に設けられており、旋回フレーム２１、カウンタウェイト２２、シートベース２３、運転席２４、フロアパネル２５等を備えている。旋回フレーム２１は旋回体２０のベースフレームであり、旋回輪２６を介して走行体１０のセンタフレームの上部に旋回可能に設けられている。旋回フレーム２１における後側のエリアには、エンジン２９（図１中の破線）やエンジン２９によって駆動される油圧ポンプ３０ａ，３０ｂ（図３）等の機器類が搭載されている。本実施形態では油圧ポンプを駆動する原動機としてエンジン２９（内燃機関）を用いた場合を例示したが、エンジン２９の代わりに電動機を用いる場合もある。旋回フレーム２１における右前部分には作動油タンク及び燃料タンクが搭載されており、これらはタンクカバー２７で覆われている。また、旋回フレーム２１の前部には支持ブラケット３１が設けられている。支持ブラケット３１には鉛直な軸を介してスイングポスト３７が連結される。スイングポスト３７がスイングシリンダ３８により左右に回動駆動される。カウンタウェイト２２は作業機４０とのバランスをとるための錘であり、旋回フレーム２１の後縁部に上下に延在して設けられている。カウンタウェイト２２の後縁部の旋回半径が油圧ショベルの後方旋回径となるが、本実施形態の油圧ショベルは小型機種であり、後方旋回径が走行体１０の車幅程度に抑えられている。

シートベース２３はカウンタウェイト２２の前側に位置するように旋回フレーム２１に支持されている。このシートベース２３はエンジンカバーを兼ね、エンジン２９や油圧ポンプ３０ａ，３０ｂ等の機器類を覆っている。運転席２４はシートベース２３上に固定して設置されている。フロアパネル２５は、シートベース２３及び運転席２４の前側に位置し、オペレータの乗降通路等を形成する。このフロアパネル２５の下側には、走行モータ等の油圧ショベルに搭載された各油圧アクチュエータに対して油圧ポンプから供給される作動油の方向及び流量を制御する方向切換弁ユニット３６（図１中の破線参照）が配置されている。

フロアパネル２５の前部には、左右の走行装置１１を操作するための走行レバー３２が配置されている。シートベース２３上の運転席２４の左右には、作業機４０及び旋回体２０を操作するための左右の操作レバー３３がそれぞれ配置されている。また、旋回体２０には２柱式のキャノピ３５が設けられている。キャノピ３５は、シートベース２３の後部から立ち上がる左右のピラー３５ａと、左右のピラー３５ａで支持されたルーフ３５ｂとを含んで構成されている。運転席２４の上方がルーフ３５ｂで覆われた構成である。

−作業機−
作業機４０は土砂の掘削等の作業をするために旋回体２０の前部に設けた多関節型のアーム型のフロント作業装置（本例ではスイングポスト式）であり、作業腕４１及びアタッチメント４４を含んでいる。作業腕４１は、ブーム４２、アーム４３、ブームシリンダ８４、アームシリンダ８５及びアタッチメントシリンダ８６を備えている。ブーム４２は旋回体２０の前部（上記スイングポスト３７）に、アーム４３はブーム４２の先端に、アタッチメント４４はアーム４３の先端に、それぞれ連結されている。ブーム４２、アーム４３及びアタッチメント４４はいずれも左右に水平に延びるピンを支点にして回動する。図１では作業腕４１にアタッチメント４４としてバケットを装着した例を表しているが、装着されるアタッチメントの種類はこれに限られず、ブレーカやグラップル等の他のアタッチメントに適宜交換可能である。また、ブームシリンダ８４は旋回体２０（スイングポスト３７）及びブーム４２に、アームシリンダ８５はブーム４２及びアーム４３に、それぞれ両端が連結されている。アタッチメントシリンダ８６は、基端がアーム４３に連結される一方、先端がリンク４８を介してアーム４３の先端部及びアタッチメント４４に連結されている。ブームシリンダ８４、アームシリンダ８５及びアタッチメントシリンダ８６はいずれも油圧アクチュエータであり、油圧ポンプから吐出される作動油で駆動され、伸縮動作により作業機４０を駆動する。

−排土装置−
排土装置５０は、走行体１０のトラックフレーム（センタフレーム）の前部に設けられている。図２に示すように、排土装置５０は、リフトアーム５１、ブレード５２、リフトシリンダ８７、アングルシリンダ８８及びチルトシリンダ８９を含んで構成されている。リフトアーム５１は平面視でＶ字状の部材であり、基端側が走行体１０のセンタフレームの前部に上下に回動可能に連結されている。ブレード５２は左右方向に延びる板状の部材であり、複数軸の自由度を持つ自在ピン５６を介して後面側の中央部がリフトアーム５１の先端側に連結されており、リフトアーム５１を介して走行体１０に連結されている。リフトシリンダ８７、アングルシリンダ８８及びチルトシリンダ８９はブレード５２を駆動する油圧アクチュエータである。

リフトシリンダ８７はリフトアーム５１を上下に駆動してブレード５２を昇降させるシリンダであり、リフトアーム５１とセンタフレームとを連結している。油圧ショベルの走行時にリフトシリンダ８７を駆動して例えばブレード５２を下降させることで、ブレード５２により地表を削って整地対象用地を造成することができる。アングルシリンダ８８は自在ピン５６を中心に水平面に沿ってブレード５２を回動させるシリンダであり、本例ではリフトアーム５１の左側部とブレード５２とを連結している。走行中にアングルシリンダ８８を駆動して左右方向の一方側に対して他方側が後退するようにブレード５２を水平面に沿って傾けることで、ブレード５２によって削り出される土砂を左右方向の他方側に排出できる。チルトシリンダ８９は自在ピン５６を中心に左右に延びる鉛直面に沿ってブレード５２を回動させる（ブレード５２を右下がり又は左下がりに傾斜させる）シリンダである。このチルトシリンダ８９はブレード５２の後面に沿って左右方向に延び、自在ピン５６に対してオフセットした高さに配置されてリフトアーム５１とブレード５２とを連結している。走行中にチルトシリンダ８９を駆動してブレード５２を右下がり又は左下がりに傾けることで、勾配のある用地を造成することができる。

−駆動システム−
図３は本実施形態の油圧ショベルに備わった駆動システムの概略図である。このシステムは、エンジン２９、エンジンコントローラ２９ａ、油圧ポンプ３０ａ，３０ｂ、レギュレータ３０Ａａ，３０Ａｂ、自動制御用バルブユニット３４、方向切換弁ユニット３６、減圧弁７１〜７９、及びコントローラ６０を含んでいる。

・エンジン／エンジンコントローラ
エンジンコントローラ２９ａはエンジン２９の回転数を制御する制御装置であり、コントローラ６０から入力される目標エンジン回転数に実際のエンジン回転数が一致するように、エンジン２９の燃料噴射量や燃料噴射タイミングを調整する。

・油圧ポンプ／レギュレータ
油圧ポンプ３０ａ，３０ｂは各種油圧アクチュエータを駆動する作動油を吐出する可変容量型のポンプであり、エンジン２９によって回転駆動されて回転数と容積の積に比例した作動油を吐出する。レギュレータ３０Ａａ，３０Ａｂは油圧ポンプ３０ａ，３０ｂの容積（傾転）を制御する装置であり、コントローラ６０から入力される指令により駆動される。油圧アクチュエータとして、図３では、走行モータ８１，８２、旋回モータ８３、ブームシリンダ８４、アームシリンダ８５、アタッチメントシリンダ８６、リフトシリンダ８７、アングルシリンダ８８、チルトシリンダ８９が図示してある。スイングシリンダ３８については図示省略してある。走行モータ８１，８２は左右の走行装置１１をそれぞれ駆動する油圧モータ、旋回モータ８３は旋回体２０を旋回駆動する油圧モータである。ブームシリンダ８４、アームシリンダ８５、アタッチメントシリンダ８６、リフトシリンダ８７、アングルシリンダ８８、チルトシリンダ８９については、前述した通りである。

・方向切換弁ユニット
方向切換弁ユニット３６は複数の図示しないパイロット駆動式の方向切換弁（不図示）を含んで構成されている。各方向切換弁は減圧弁７１〜７９のうち対応するものから出力されるパイロット圧で駆動され、油圧ポンプ３０ａ，３０ｂから吐出される作動油の方向（又は方向及び流量）を制御して対応する油圧アクチュエータに供給する。

・減圧弁
減圧弁７１〜７９は、パイロットポンプ（不図示）から吐出される作動油を一次圧として、オペレータの操作に応じてパイロット圧を生成し出力する。減圧弁７１〜７９は、対応する操作装置（例えば操作レバー３３）の操作が機械的に伝達されて動作する。図３では図の繁雑防止のために各油圧アクチュエータに対応して減圧弁を各１つ図示してあるが、実際には各油圧アクチュエータの駆動方向毎に対応する減圧弁が存在し、減圧弁７１〜７９は各２つ存在している。

減圧弁７１は左の走行モータ８１に対応する方向切換弁にパイロット圧を出力する減圧弁であり、左の走行装置１１の前進動作用と後進動作用の２つが存在する。これらは左側の走行レバー３２（図１）で操作される。例えば左の走行レバー３２を前に倒すと左の走行装置１１が前進走行し、後に倒すと後進走行する。

減圧弁７２は右の走行モータ８２に対応する方向切換弁にパイロット圧を出力する減圧弁であり、右の走行装置１１の前進動作用と後進動作用の２つが存在する。これらは右側の走行レバー３２で操作される。例えば右の走行レバー３２を前に倒すと右の走行装置１１が前進走行し、後に倒すと後進走行する。

減圧弁７３は旋回モータ８３に対応する方向切換弁にパイロット圧を出力する減圧弁であり、旋回体２０の右旋回動作用と左旋回動作用の２つが存在する。これらは左右の操作レバー３３（図１）のいずれかで操作される。例えば左の操作レバー３３を前に倒すと平面視で右周りに旋回体２０が旋回し、後に倒すと左回りに旋回する。

減圧弁７４はブームシリンダ８４に対応する方向切換弁にパイロット圧を出力する減圧弁であり、ブーム上げ動作用（ブームシリンダ８４の伸長用）とブーム下げ動作用（ブームシリンダ８４の収縮用）の２つが存在する。これらは左右の操作レバー３３（図１）のいずれかで操作される。例えば右の操作レバー３３を前に倒すとブーム４２が下げ方向に動作し、後に倒すと上げ方向に動作する。

減圧弁７５はアームシリンダ８５に対応する方向切換弁にパイロット圧を出力する減圧弁であり、アームクラウド動作用（アームシリンダ８５の伸長用）とアームダンプ動作用（アームシリンダ８５の収縮用）の２つが存在する。これらは左右の操作レバー３３（図１）のいずれかで操作される。例えば左の操作レバー３３を左に倒すとアーム４３がダンプ方向に動作し、右に倒すとクラウド方向に動作する。

減圧弁７６はアタッチメントシリンダ８６に対応する方向切換弁にパイロット圧を出力する減圧弁である。アタッチメントクラウド動作用（アタッチメントシリンダ８６の伸長用）とアタッチメントダンプ動作用（アタッチメントシリンダ８６の収縮用）の２つの減圧弁７６が存在する。これらは左右の操作レバー３３（図１）のいずれかで操作される。例えば右の操作レバー３３を左に倒すとアタッチメント４４がクラウド方向に動作し、右に倒すとダンプ方向に動作する。

減圧弁７７はリフトシリンダ８７に対応する方向切換弁にパイロット圧を出力する減圧弁であり、ブレード５２の下げ動作用（リフトシリンダ８７の伸長用）と上げ動作用（リフトシリンダ８７の収縮用）の２つが存在する。これらは運転席２４の付近に設けられた対応する操作レバー（不図示）で操作される。例えば操作レバーを一方に操作するとブレード５２が上昇し、他方に操作するとブレード５２が下降する。

減圧弁７８はアングルシリンダ８８に対応する方向切換弁にパイロット圧を出力する減圧弁であり、ブレード５２の右後退動作用（アングルシリンダ８８の伸長用）と左後退動作用（アングルシリンダ８８の収縮用）の２つが存在する。これらは運転席２４の付近に設けられた対応する操作レバー（不図示）で操作される。例えば操作レバーを一方に操作するとブレード５２の右側が後退するように傾斜し、他方に操作するとブレード５２の左側が後退するように傾斜する。

減圧弁７９はチルトシリンダ８９に対応する方向切換弁にパイロット圧を出力する減圧弁であり、ブレード５２の左下がり動作用（チルトシリンダ８９の伸長用）と右下がり動作用（チルトシリンダ８９の収縮用）の２つが存在する。これらは運転席２４の付近に設けられた対応する操作レバー（不図示）で操作される。例えば操作レバーを一方に操作するとブレード５２が右下がりに傾斜し、他方に操作するとブレード５２が左下がりに傾斜する。

・自動制御用バルブユニット
自動制御用バルブユニット３４は、排土装置５０の自動制御（領域制限掘削制御とも称する）を実行するためのバルブ群である。この自動制御用バルブユニット３４は、コントローラ６０又は他のコンピュータユニットからの信号により駆動する複数の電磁駆動式の減圧弁（不図示）で構成されている。本例における排土装置５０の自動制御では、整地対象用地の設計地形の３Ｄデータとリンクして目標面を超えて地面を掘削しないように、所定のプログラムに従って必要時にオペレータの操作に介入し目標面付近でブレード５２の動作速度や軌道を自動調整する。いわゆる情報化施工である。リフトシリンダ８７及びチルトシリンダ８９のうち少なくともリフトシリンダ８７が自動制御の対象となる。排土装置５０の自動制御機能の有効時には、走行時に設計地形又はこれに基づく目標面に下端が沿って移動するようにブレード５２の姿勢が自動制御される。自動制御用バルブユニット３４を構成する各減圧弁は、オペレータが操作する減圧弁７４〜７９の信号出力ラインや減圧弁７４〜７９をバイパスしてパイロットポンプと方向切換弁ユニット３６とを接続する油路に設けられている。オペレータの操作に応じて減圧弁７４〜７９から出力されるパイロット圧又は減圧弁７４〜７９をバイパスしたパイロットポンプの吐出油を元圧として、コントローラ６０の指令に応じて自動制御用バルブユニット３４でパイロット圧が生成される。このパイロット圧により方向切換弁ユニット３６が駆動され、排土装置５０が制御される。

・コントローラ
コントローラ６０は、油圧ショベルの機体制御に関する各種情報や制御指令値を演算し電気指令信号を出力する制御装置（コンピュータ）であり、ＣＰＵや各種メモリ等を含んで構成されている。特に本実施形態のコントローラ６０は、１本のＧＮＳＳアンテナ９４ａの位置情報に基づいて走行体１０の方位（以下、走行体方位と略称する）を演算し、ブレード５２の位置情報を演算する機能を備えている。そして、コントローラ６０は、演算したブレード５２の位置情報に基づいて予め記憶された目標面に近づくようにブレード５２を上下させる制御を行う。演算するブレード５２の位置情報は、例えば設計地形の３Ｄデータと同じ座標系（例えば地球基準のグローバル座標系）又はこれと相互変換可能な座標系（自機である油圧ショベル基準のローカル座標系）のデータである。ブレード５２の位置情報がブレード５２の自動制御の基礎情報の１つとなる。ブレード５２の位置情報の演算アルゴリズムについては後述する。

このコントローラ６０には、操作センサ９１，９２、ＧＮＳＳ受信機９４、ストロークセンサ９５，９６、傾斜センサ９７、旋回角度センサ９８、入力装置９９、モードスイッチＳＷからの信号が入力される。コントローラ６０の信号の出力先は、代表的には自動制御用バルブユニット３４やモニタ９０等である。

・入力関連
操作センサ９１は左側の走行装置１１の動作を指示する操作（左側の走行レバー３２の操作）を検出するセンサである。操作センサ９２は右側の走行装置１１の動作を指示する操作（右側の走行レバー３２の操作）を検出するセンサである。操作センサ９１，９２には、それぞれ減圧弁７１，７２から出力されるパイロット圧を検出する圧力センサが採用してある。図の繁雑防止のため図３では操作センサ９１，９２を各１つのみ図示してあるが、実際には各２つの減圧弁７１，７２に対応して操作センサ９１，９２が各２つ備わっている。なお、圧力センサは操作センサの一例に過ぎず、例えば各走行レバー３２の回転変位を検出する位置センサ（ロータリーエンコーダ等）を操作センサ９１，９２に採用することもできる。

ＧＮＳＳ受信機９４は、ＧＮＳＳアンテナ９４ａ（図１）の地球に対する位置（水平座標と高さ）を検出する。ＧＮＳＳは、衛星を使用した測位システムの総称であり、ＧＰＳもＧＮＳＳの一種である。ＧＮＳＳアンテナ９４ａは、これと対をなすＧＮＳＳ受信機９４と協働し、ＧＮＳＳアンテナ９４ａの地球に対する水平座標（以下、アンテナ水平座標と称する）及び高さ（以下、アンテナ高さと称する）を検出することができる。ＧＮＳＳアンテナ９４ａは２本設ければ方位情報を算出することも可能だが、本実施形態では図１及び図２に示したように旋回体２０に１本のみ設置してある。図１に点線で示したようにＧＮＳＳアンテナ９４ａを油圧ショベルの旋回中心Ｃからずらして旋回体２０に設置しても良いが、本例では旋回中心Ｃ上（キャノピ３５の上部）にＧＮＳＳアンテナ９４ａが設置してある（図１、図２）。

ストロークセンサ９５は、リフトシリンダ８７のストローク（変位）を検出するセンサである。このストロークセンサ９５は、走行体１０に対するブレード５２（例えば左右方向の中央部の下端）の高さ（相対高さ）を測定するための高さセンサの一例である。ブレード５２の相対高さに関連する物理量を検出できるセンサであれば、ストロークセンサ９５に代替できる。例えば電磁波や音波を用いてブレード５２の相対高さを測定するセンサや、トラックフレームに対するリフトアーム５１の角度やリフトアーム５１に対するブレード５２の角度を測定する角度センサ等でも代替できる。

ストロークセンサ９６は、チルトシリンダ８９のストローク（変位）を検出するセンサである。このストロークセンサ９６は、走行体１０に対するブレード５２のチルト方向（右下がり／左下がり）のチルト角（相対角度）を測定するためのチルト角センサの一例である。ブレード５２のチルト角に関連する物理量を検出できるセンサであれば、ストロークセンサ９６に代替できる。例えば電磁波や音波を用いてブレード５２のチルト角を測定するセンサや、リフトアーム５１に対するブレード５２のチルト方向の角度を測定する角度センサ等でも代替できる。

傾斜センサ９７は、走行体１０の前後方向の傾斜角（左右に延びる軸周りの傾斜の角度）と左右方向の傾斜角（前後に延びる軸周りの傾斜の角度）を検出する。傾斜センサ９７は走行体１０に設置されており、代表的には慣性計測装置（ＩＭＵ）を用いることができる。

旋回角度センサ９８は、走行体１０に対する旋回体２０の旋回角（相対角度）を測定するセンサであり、例えばロータリエンコーダを用いることができる。

入力装置９９は、整地対象用地の設計地形の３Ｄデータの入力系統である。３Ｄデータを記録した記録媒体（不図示）からコントローラ６０にデータをロードする構成も考えられるが、例えば管理サーバ（不図示）との無線通信で３Ｄデータがコントローラ６０に入力される構成とすることができる。

モードスイッチＳＷはブレード５２の位置情報の自動演算モードを入り切りするスイッチであり、運転席２４の近傍において運転席２４に座ったオペレータの手が届くように旋回体２０に設けられている。

・出力関連
モニタ９０は、コントローラ６０からの信号に従ってコントローラ６０で演算された情報（ブレード５２の位置情報を含む）を出力する出力装置であり、運転席２４の前方（本例では右斜め前）に位置するように旋回体２０に設けられている。但し、出力装置は、モニタ９０のような文字や図形を表示出力する種類の出力装置には限定されない。例えばランプ等を用いた表示出力をする出力装置、スピーカ等の音声出力する出力装置、プリンタ等の出力装置、記録媒体への出力装置、データを無線出力（送信）する出力装置等、種々の出力装置をモニタ９０と共に又は代わりに用いることができる。また、本実施形態ではコントローラ６０でブレード５２の自動制御を実行することとし、ブレード５２の位置情報に基づく排土装置５０の動作指令信号がコントローラ６０から自動制御用バルブユニット３４に出力される。なお、ブレード５２の自動制御の実行を他のコントローラユニットに分担させる構成とする場合もある。この場合、コントローラ６０で演算されたブレード５２の位置情報は、ブレード５２の自動制御の基礎情報としてそのコンピュータユニットに出力される。

−ブレードの位置演算アルゴリズム−
図４はコントローラ６０によるブレード５２の位置の演算アルゴリズムを表すブロック図である。このアルゴリズムの本質は、アンテナ水平座標を追尾してＧＮＳＳアンテナ９４ａの軌道から走行体方位を特定し、走行体方位とブレード５２の相対高さに基づいてブレード５２の位置情報（水平座標及び高さ）を演算することである。走行体方位とは、走行体１０の正面（前面）が向く方向（旋回中心Ｃに対して排土装置５０が位置する方向）である。同図に示した演算アルゴリズムには、アンテナ位置演算１０１、走行体方位演算１０２、ブレード水平座標演算１０３、ブレード相対高さ演算１０４、ブレード高さ演算１０５、及びブレードチルト角演算１０６が含まれる。これらアンテナ位置演算１０１等はそれぞれ目的値を演算するアルゴリズムをブロックで表したものであるが、各々の目的値を演算する回路又はその一部として物理的に構成することもできる。勿論、単一の回路で図４に示した演算アルゴリズムの全体を実行する構成とすることもできる。

アンテナ位置演算１０１では、コントローラ６０は、アンテナ水平座標及びアンテナ高さを演算する。アンテナ水平座標及びアンテナ高さは、ＧＮＳＳアンテナ９４ａで受信されてＧＮＳＳ受信機９４から入力される位置情報によりコントローラ６０で演算される。またアンテナ水平座標及びアンテナ高さは旋回体２０の位置（水平座標と高さ）に変換しても良い。

走行体方位演算１０２では、コントローラ６０は、アンテナ位置演算１０１で演算されたアンテナ水平座標の軌道から走行体方位を演算する。但し、コントローラ６０は、操作センサ９１，９２の信号に基づき、転向走行操作がされていないと判定された状態で走行体方位の演算を実行する。つまり、コントローラ６０は、操作センサ９１，９２の信号を基に走行操作を判定し、転向走行操作がされていない状態を前提条件として、走行体方位の演算を実行する。ＧＮＳＳアンテナ９４ａは旋回体２０に設置されているが、その移動方向は走行方向ひいては走行体方位と推定できることによる。本実施形態ではアンテナ水平座標の軌道（アンテナ水平座標の追尾情報）から走行体１０の直進走行が検出された（走行体１０が直進走行していると判定された）場合に、その直進走行の走行方向が走行体方位として演算される。アンテナ水平座標の逐次データがメモリに蓄積され、現在位置に至るアンテナ水平座標の軌道から直進走行が検出される。このように本実施形態では、直進走行が検出された後、最初に転向走行操作が検出されるまでの間（つまり走行体方位が維持されている間）、走行体方位が演算されることになる。一時的に転向走行操作が行われても、その後直進走行が検出されれば再び走行体方位が演算される。走行体１０が直進走行をしているかの判定に必要なアンテナ水平座標の移動距離はＧＮＳＳの精度に依存するが、極短距離（例えば数十ｃｍ程度）で足りる。なお、転向走行とは走行体方位が変化する走行体１０の動作を意味し、本願明細書では、左右いずれかへの転向を伴う移動走行に加え、走行体１０がその場で回転し機体位置が変化しないピボットターン（スピンターンとも称する）も転向走行として扱う。

ブレード水平座標演算１０３では、コントローラ６０は、走行体方位、アンテナ水平座標、傾斜センサ９７の測定値（以下、走行体傾斜角と称する）を基に、地球に対するブレード５２の水平座標（以下、ブレード水平座標と略称する）を演算する。ブレード水平座標はブレード５２（例えば下面）の中心の水平座標とする。本実施形態ではＧＮＳＳアンテナ９４ａが旋回中心Ｃに設けてあるので、旋回体２０の旋回角度によらずＧＮＳＳアンテナ９４ａと排土装置５０（例えばリフトアーム５１の支点）の相対的な位置関係は不変である。ＧＮＳＳアンテナ９４ａ及び排土装置５０（例えばリフトアーム５１の支点）の位置関係に関する機体情報は既知であり、メモリに記憶されている。従って、アンテナ水平座標、走行体方位及び走行体傾斜角からブレード水平座標を演算することができる。演算された走行体方位、ブレード水平座標、排土装置５０の自動制御が行われているか否かの情報はコントローラ６０から出力装置（例えばモニタ９０）に出力される。

ブレード相対高さ演算１０４では、コントローラ６０は、ストロークセンサ９５の測定値と上記機体情報とからＧＮＳＳアンテナ９４ａに対するブレード５２（例えば下面の中心）の高さ（以下、ブレード相対高さと称する）を演算する。上記機体情報とは、ＧＮＳＳアンテナ９４ａ及び排土装置５０（例えばリフトアーム５１の支点）の位置関係に関する情報である。本実施形態では、測定値とブレード相対高さの関係について上記機体情報を加味したデータテーブルが予めメモリに記憶されており、コントローラ６０はデータテーブルを参照してストロークセンサ９５の測定値に応じたブレード相対高さを演算する。ＧＮＳＳアンテナ９４ａと排土装置５０の位置関係に関する情報は既知であるため、コントローラ６０によりストロークセンサ９５の測定値から所定の計算式を用いてブレード相対高さが随時算出されるようにすることもできる。

ブレード高さ演算１０５では、コントローラ６０は、アンテナ高さ、走行体傾斜角、及びブレード相対高さを基に、地球に対するブレード５２（例えば下面の中心）の高さ（以下、ブレード高さと略称する）を演算する。演算されたブレード高さはブレード水平座標と共にコントローラ６０から出力装置（例えばモニタ９０）に出力される。

ブレードチルト角演算１０６では、コントローラ６０は、ストロークセンサ９６の測定値を基にブレード５２のチルト角（以下、ブレードチルト角と略称する）を演算する。ブレードチルト角は、ブレード５２の下面が走行体１０の接地面と平行である状態を基準（０度）として、例えば右下がり時の傾斜角を正の傾斜角、左下がり時の傾斜角を負の傾斜角とする。ここでは、ブレードチルト角は走行体１０に対する相対角度であるとするが、地球に対する値に変換して出力するようにしても良い。演算されたブレードチルト角は、ブレード水平座標及びブレード高さと共にコントローラ６０から出力装置（例えばモニタ９０）に出力される。

−動作−
図５はコントローラ６０によるブレード５２の位置情報の出力手順を表すフローチャートである。同図に示した手順はモードスイッチＳＷ（図３）でブレード５２の手動操作モードが選択されている場合には実行されず、電源が投入されていてブレード５２の位置情報の自動演算モードが選択されている場合にのみコントローラ６０により実行される。同図の手順は短い制御周期（例えば１ｍｓ）で繰り返し実行される。

・ステップＳ１０
同図の処理を開始すると、コントローラ６０は、走行体方位演算１０２の一環として操作センサ９１，９２の信号に基づいて油圧ショベル（走行体１０）が転向走行中であるかを判定する。例えば左右の走行レバー３２の双方が異なる方向に操作されている場合、一方のみが操作されている場合、双方が同じ方向に操作されているが操作量に設定値を超える差がある場合、走行体方位演算１０２の一環として転向走行中であると判定される。コントローラ６０は、転向走行中でなければ手順をステップＳ２０に移し、転向走行中であれば手順をステップＳ７０に移す。

・ステップＳ２０
ステップＳ２０では、コントローラ６０は、アンテナ位置演算１０１で演算したアンテナ水平座標の軌道を基に、走行体方位演算１０２の一環として走行体１０が直進走行中であるかを判定する。直線走行とは、走行体１０の向きが一定の走行動作であり、アンテナ水平座標の軌道の曲率が０（ゼロ）又は設定値未満であるかで判定できる。コントローラ６０は、直進走行中であれば手順をステップＳ３０に移し、直進走行中でなければ手順をステップＳ４０に移す。

・ステップＳ３０
ステップＳ３０では、コントローラ６０は、走行体方位演算１０２としてアンテナ水平座標の軌道から油圧ショベルの進行方向を算出し、算出した進行方向を走行体方位としてメモリに記憶してステップＳ６０に手順を移す。

・ステップＳ４０
停車中でアンテナ水平座標が変位しない場合等は、コントローラ６０はステップＳ２０からステップＳ４０に手順を移し、１制御周期前に記憶した走行体方位が有効値か（ＮａＮ：Not a Numberでないか）を走行体方位演算１０２の一環として判定する。現在は直進走行していなくても、過去に直進走行しその後に転向走行していなければ（１制御周期前の走行体方位がＮａＮでない限り）、走行体方位の有効値（ＮａＮ以外の値）が記憶されている（ステップＳ３０，Ｓ５０，Ｓ７０）。コントローラ６０は、１制御周期前に記憶された走行体方位の値が有効値（≠ＮａＮ）であればステップＳ４０からステップＳ５０に、無効な値（＝ＮａＮ）であれば転向走行中の場合と同様にステップＳ７０に手順を移す。

・ステップＳ５０
ステップＳ５０では、コントローラ６０は、走行体方位演算１０２の一環としてメモリに記憶された１制御周期前の走行体方位の値を現在の制御周期の走行体方位の値としてメモリに記憶し、ステップＳ６０に手順を移す。

・ステップＳ６０
ステップＳ６０では、コントローラ６０は、現在の走行体方位と機体情報とに基づいて、ブレード水平座標を演算し（図３のブレード水平座標演算１０３）、またブレード高さ及びブレードチルト角を演算する（同図のブレード高さ演算１０５及びブレードチルト角演算１０６）。演算されたブレード水平座標、ブレード高さ、ブレードチルト角は、出力装置（例えばモニタ９０）に出力される。こうして演算値を出力装置に出力したら、コントローラ６０はステップＳ１０に手順を戻す。

・ステップＳ７０
走行体１０の転向走行が検出された場合、又はアンテナ水平座標が直進変位せず１制御周期前の走行体方位の値がＮａＮである場合、コントローラ６０はステップＳ７０に手順を移す。ステップＳ７０では、コントローラ６０はブレード５２の位置情報（水平座標及び高さ）の演算を停止し、走行体方位演算１０２の一環として走行体方位が不明である旨を表すＮａＮ（Not a Number）を走行体方位の値として記憶してステップＳ８０に手順を移す。

・ステップＳ８０
走行体方位が不明な状態では、ブレード５２の位置情報を算出しないようにしてある。ステップＳ８０では、コントローラ６０はブレード５２の位置が不明である旨を出力装置に出力し、ステップＳ１０に手順を戻す。このように、コントローラ６０は、転向走行操作が検出されている間は、ブレード５２の水平座標及び高さの演算を停止する。コントローラ６０からブレード５２の位置が不明である旨が出力されることで、その旨が出力装置において出力される（例えばモニタ９０にその旨が表示出力される）。

また、ステップＳ８０において、コントローラ６０はブレード５２の位置が不明である旨を出力する一方で、ブレード５２の下端を走行体１０の接地面よりも高位置（例えば可動範囲の上限）まで上昇させる指令を自動制御用バルブユニット３４に出力する。これにより自動制御用バルブユニット３４からリフトシリンダ８７に対応する方向切換弁にパイロット圧が出力され、リフトシリンダ８７が収縮してブレード５２が上昇する。このようにブレード５２の位置情報の演算の停止中はブレード５２を強制的に上昇させて目標面からブレード５２の下端を離す。

以上のように、転向走行操作がされていない状態を前提条件として、アンテナ水平座標の軌道を基に直進走行が検出された時からその後最初に転向走行操作が検出されるまでの間に、ブレード５２の位置情報が演算される。そして、演算したブレード水平座標、ブレード高さ及びブレードチルト角と、設計地形とを基にコントローラ６０（又は他のコンピュータユニット）によりリフトシリンダ８７、チルトシリンダ８９が制御され、ブレード５２が目標面に追従する。作業エリアにおいて油圧ショベルを隈なく前進走行させることで、目標面に追従するブレード５２により設計地形が造成されていく。同時に、コントローラ６０から入力されたブレード５２の位置情報（ブレード水平座標、ブレード高さ、及びブレードチルト角）が出力装置により出力される。例えばモニタ９０においては、ブレード５２の位置情報が設計地形のデータと共に表示出力される。或いはブレード５２及び設計地形の位置関係を表すグラフィックスや、ブレードの自動制御を実行中か否かの情報等が表示出力される。モニタ９０に随時表示出力されるブレード５２の位置情報を参照することで、オペレータは状況を判断しつつ柔軟に操作を行うことができる。

−効果−
（１）本実施形態によれば、１本のＧＮＳＳアンテナ９４ａの位置情報から走行体方位を特定し、走行体方位とストロークセンサ９５，９６や傾斜センサ９７の測定値からブレード５２の位置情報を演算することができる。旋回体２０にＧＮＳＳアンテナ９４ａを設置してブレード５２の位置情報を演算できるため、ブレード５２にＧＮＳＳアンテナ９４ａを設置する必要がなく、土砂や作業機４０とＧＮＳＳアンテナ９４ａとの接触も回避できる。少ないセンサでブレード５２の位置を算出でき、また高価なＧＮＳＳアンテナ９４ａが複数必要ないため、機体価格の低廉化により情報化施工機の普及にも繋がり、ひいては整地対象用地の造成作業の効率化に広く貢献し得る。加えて、ブレード５２の位置情報の演算の基礎情報が多いと演算の複雑化や応答速度の低下が懸念されるが、本実施形態のように少ないセンサ（基礎情報）でシステムが成立するので演算が簡略化でき、良好な応答性を確保することができる。

加えて、転向走行操作が検出された場合、ブレード水平座標及びブレード高さを含めたブレード５２の位置情報の演算が停止される。走行体方位が演算されるのは、直進走行中でＧＮＳＳアンテナ９４ａの軌道がそのまま走行体方位とみなせる状況（ステップＳ３０）と、直進走行中ではないが直進走行後に走行体方位が変化していない状況（ステップＳ５０）に限られる。走行体１０の直進走行が検出された時点から最初に走行体１０の転向走行が検出されるまでの間は、アンテナ水平座標の直線軌道をそのまま走行体方位として演算する。そのため、走行体方位の演算精度ひいてはブレード５２の自動制御の精度の向上にも貢献し、また走行体方位の演算の容易化により応答性がより向上し得る。

なお、本実施形態においては、ブレード５２のチルト機能を備えた油圧ショベルを適用対象としたことからブレード５２の位置情報の演算の基礎情報としてチルトシリンダ８９のストロークセンサ９６の測定値を含めた場合を例示した。しかし、ブレード５２のチルト機能を持たない油圧ショベルにも本発明は適用可能であり、この場合には当然にチルト角に関するセンサは省略可能である。同様にアングルシリンダ８８も省略可能である。水平地で走行体１０の傾斜を考慮する必要のない場合には、傾斜センサ９７も省略可能である。また、アングルシリンダ８８のストロークセンサ（或いはアングル方向の傾斜を検出するセンサ）についての説明は省略したが、ブレード５２をアングル方向に傾けて造成作業を行う場合もある。このような作業も考慮に入れる場合、ブレード５２の位置情報としてアングル方向の角度の測定値を取得して出力する構成とすることもできる。

（２）ブレード５２の位置情報の演算の停止中はブレード５２を上昇させることで、有効性を伴わないデータに基づくブレード５２の自動制御を回避して目標面を超えて地形が削られることを防止できる。

（３）ＧＮＳＳアンテナ９４ａを旋回中心Ｃに設置したので、走行体１０に対する旋回体２０の相対的な旋回角度によらずＧＮＳＳアンテナ９４ａと排土装置５０との位置関係は不変である。現実の作業では走行体方位の演算中に旋回体２０を旋回させることもあり得るが、旋回体２０が旋回しても走行体方位の演算に影響がなく、旋回を検出して走行体方位の演算を停止する必要がない。また走行体方位ひいてはブレード５２の位置を演算する上で旋回角度を考慮する必要がないので、演算容量が抑えられて応答性がより向上し得る。

（第２実施形態）
図６は本発明の第２実施形態に係る油圧ショベルに備わったコントローラによるブレードの位置の演算アルゴリズムを表すブロック図、図７はそのコントローラによるブレードの位置情報の出力手順を表すフローチャートである。図６及び図７は第１実施形態の図４及び図５に対応する図である。図６及び図７において図４及び図５と符号を共用した要素は図４及び図５の同一符号の要素と同一又は対応するアルゴリズム又は処理を表しており、適宜説明を省略する。

本実施形態が第１実施形態と相違する点は、第１実施形態では省略可能であった旋回角度センサ９８が必須であり、旋回角度センサ９８の測定値に基づいてブレード水平座標を補正するようにコントローラ６０をプログラムした点である。また、ＧＮＳＳアンテナ９４ａは、旋回中心Ｃとは異なった位置に（旋回中心Ｃからずらして）設置されていることとする。

第１実施形態のようにＧＮＳＳアンテナ９４ａを旋回中心Ｃに配置した場合、走行体１０に対する旋回体２０の相対的な旋回角度によらずＧＮＳＳアンテナ９４ａと排土装置５０との位置関係は不変である。しかし、ＧＮＳＳアンテナ９４ａを旋回中心Ｃからずらして旋回体２０に配置せざるを得ない場合、走行体１０に対する旋回体２０の相対的な旋回角度によってＧＮＳＳアンテナ９４ａと排土装置５０との位置関係が変化する。この場合、旋回体２０の正面が向く方向（以下、旋回体方位と称する）と走行体方位との間にずれがあると、ＧＮＳＳアンテナ９４ａの位置情報を基に演算されるブレード水平座標に誤差が生じる。本実施形態においては、ＧＮＳＳアンテナ９４ａが１本のみで、旋回中心Ｃからずらして旋回体２０に設置された構成を想定し、ブレード水平座標に生じ得る誤差の補正機能を備えたことを特徴とする。

図６に示したように、本実施形態のコントローラ６０によるブレード５２の位置情報の演算アルゴリズムでは、ブレード水平座標演算１０３においてブレード水平座標の算出のための基礎情報として旋回角度センサ９８の測定値が加味される。例えば、第１実施形態と同様に走行体方位演算１０２で演算した走行体方位等を基にブレード水平座標が演算され、このブレード水平座標が旋回角度センサ９８の測定値（つまり走行体方位とアンテナ水平座標との関係）を基に補正される。その他の演算アルゴリズムについては図４に示した第１実施形態の演算アルゴリズムと同様である。

図７の手順においては、本実施形態では、コントローラ６０はステップＳ６０の処理の後、記憶された現在のブレード水平座標を上記のように補正した上で出力装置に出力しステップＳ１０に手順を戻す（ステップＳ６１）。その他の手順については図５に示した第１実施形態の手順と同様である。

本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果に加え、ＧＮＳＳアンテナ９４ａを旋回中心Ｃからずらして旋回体２０に設置しても精度良くブレード水平座標が演算できるメリットがある。走行体１０に対する旋回体２０の相対角度に基づく走行体方位の補正は後の第３実施形態にも適用可能であり、第３実施形態でも同様に効果を奏することができる。

（第３実施形態）
図８は本発明の第３実施形態に係る油圧ショベルに備わったコントローラによるブレードの位置の演算アルゴリズムを表すブロック図、図９はそのコントローラによるブレードの位置情報の出力手順を表すフローチャートである。図８及び図９は第１実施形態の図４及び図５に対応する図である。図８及び図９において図４及び図５と符号が共用する要素は図４及び図５の同一符号の要素と同一又は対応するアルゴリズム又は処理を表しており、適宜説明を省略する。

本実施形態が第１実施形態と異なる点は、走行操作を基に前進中か後進中かを判定し、後進走行中であると判定した場合にブレードチルト角の値を前進走行時と正負反対に演算する点である。

図８に示したように、本実施形態のコントローラ６０によるブレード５２の位置情報の演算アルゴリズムには後進判定１０７が付加されている。コントローラ６０は操作センサ９１，９２の信号を基に後進走行中であるか（走行レバー３２の双方が後進方向に操作されているか）を判定し、後進走行中であれば後進判定値をオンにして出力する（例えば後進判定値＝１）。コントローラ６０は、後進走行中でなければ後進判定値をオフにして出力する（例えば後進判定値＝０）。

また、ブレードチルト角演算１０６において、コントローラ６０は、後進判定値がオンであれば、例えば前進走行時に第１実施形態と同様にして演算されるブレードチルト角の反数をブレードチルト角として演算する。反数とは正負逆の値（ａに対する−ａ）である。ブレードチルト角はブレード５２が水平な状態を０（ゼロ）とし、例えばブレード５２が右下がりの傾斜角を正の値、左下がりの傾斜角を負の値とする。ブレード５２が水平な状態とは、走行体１０との相対角が０の状態（具体的には走行体１０の接地面とブレード５２の下辺とが水平である状態）をいう。例えばストロークセンサ９６の測定値からブレードチルト角が８度と演算された場合、後進判定値がオフであればブレードチルト角はそのまま８度と演算され、後進判定値がオンであれば−８度と演算される。その他の演算アルゴリズムについては図４に示した第１実施形態の演算アルゴリズムと同様である。

図９の手順では、コントローラ６０は、ステップＳ３０又はＳ５０の実行後、油圧ショベルが後進走行中であるかを判定し（後進判定１０７）、後進走行中であればステップＳ６０ａに、後進走行中でなければステップＳ６０ｂに手順を移す（ステップＳ５９）。ステップＳ６０ｂに手順を移した場合、コントローラ６０は、現在の走行体方位に基づいてブレード水平座標を演算し、また第１実施形態のステップＳ６０（図５）と同様にブレード高さ及びブレードチルト角を演算及び出力し、ステップＳ１０に手順を戻す。一方、ステップＳ６０ａに手順を移した場合、コントローラ６０は、ブレード５２が進行方向の後方側にあることを加味してブレード水平座標及びブレード高さを求める。ブレードチルト角についてはステップＳ６０ｂと同じ要領で求められる値の反数を演算する。そしてこれらの値を出力してステップＳ１０に手順を戻す。その他の手順についても図５に示した第１実施形態の手順と同様である。

本実施形態においても第１実施形態と同様の効果が得られる。加えて、後進走行を検出することで、後進走行時でもＧＮＳＳアンテナ９４ａの位置情報から精度良くブレード５２の位置情報及びチルト角を演算できる。

補足すると、１本のＧＮＳＳアンテナ９４ａの軌道のみでは走行体１０が前進しているのか後進しているのかを判断することができない。現場で油圧ショベルを前進走行させている限りにおいては（ブレード５２の位置の演算中の後進走行を想定しない場合）、第１実施形態において走行方向の誤認識によりブレード５２の位置情報が誤って演算されることはない。また、後進走行であっても転向走行であれば演算が停止されるためブレード５２の誤った位置情報が演算されることはない。しかし、現場でブレード５２の位置の演算中に油圧ショベルが後方に直進走行する場合もあり得る。油圧ショベルが後方に直進走行する場合、第１実施形態のステップＳ３０では実際には進行方向の後方にあるブレード５２が進行方向の前方にあるものとして誤ったブレード水平座標が演算され、更にブレードチルト角も誤って演算されてしまう。

そこで、本実施形態では走行操作により後進走行を検出しブレード５２の位置情報の演算に反映させることで、後進走行時にもブレード５２の位置情報を適正に演算することができる。ブレード５２の位置演算中の後進走行が許容されるので、作業の自由度が増す。

（変形例）
以上の実施形態ではＧＮＳＳアンテナ９４ａが１本である場合を例示して説明したが、ＧＮＳＳアンテナ９４ａが２本であっても上記実施形態は成立する。２本のうちのいずれかのＧＮＳＳアンテナ９４ａの位置情報を用いることもできるし、例えば２つの中間点のアンテナ位置情報を用いることもできる。また測位にＧＮＳＳを採用した例を説明したが、他の衛星測位システム（例えばＲＮＳＳ）を採用することもできる。

図１では小型の油圧ショベルを例示したが、中型以上の油圧ショベルにも本発明は好適に適用できる。ホイール式の走行体を備えたホイール式ショベルにも本発明は適用可能である。

１０…走行体、２０…旋回体、３２…走行レバー、４０…作業機、５０…排土装置、５２…ブレード、６０…コントローラ、８７…リフトシリンダ、８９…チルトシリンダ、９０…モニタ（出力装置）、９１，９２…操作センサ、９４ａ…ＧＮＳＳアンテナ（アンテナ）、９５…ストロークセンサ（高さセンサ）、９６…ストロークセンサ（チルト角センサ）、９８…旋回角度センサ、Ｃ…旋回中心

Claims (7)

1. 走行体と、前記走行体の上部に旋回可能に設けた旋回体と、前記旋回体に連結された作業機と、前記走行体に連結したブレード及び前記ブレードを昇降させるリフトシリンダを含んで構成した排土装置と、前記走行体を操作する走行レバーと、前記走行レバーの操作を検出する操作センサと、前記走行体に対する前記ブレードの高さを測定する高さセンサと、前記旋回体に搭載した衛星測位システム用のアンテナと、前記ブレードの位置情報を演算し、前記位置情報に基づいて予め記憶された目標面に近づくように前記ブレードを上下させる制御を行うコントローラとを備えた油圧ショベルにおいて、
   前記コントローラは、
   前記操作センサの信号に基づき、転向走行操作がされていないと判定された状態で、
   前記アンテナの位置情報から求められる前記アンテナの軌道から前記走行体が直進走行していると判定された場合に、前記直進走行の走行方向を前記走行体の方位として演算し、
   前記走行体の方位と、予め記憶されている前記アンテナの位置及び前記ブレードの位置関係に関する情報とに基づいて前記ブレードの水平座標を演算し、
   前記アンテナの位置と、前記高さセンサの測定値と、予め記憶されている前記アンテナの位置及び前記ブレードの位置関係に関する情報とに基づいて、前記ブレードの高さを演算して前記ブレードの位置情報を算出する
   ことを特徴とする油圧ショベル。
2. 請求項１に記載の油圧ショベルにおいて、前記コントローラは、前記操作センサの信号を基に転向走行操作が検出されている間、前記ブレードの水平座標及び高さの演算を停止させることを特徴とする油圧ショベル。
3. 請求項２に記載の油圧ショベルにおいて、前記コントローラは、前記ブレードの水平座標及び高さの演算の停止中は前記ブレードを上昇させることを特徴とする油圧ショベル。
4. 請求項１に記載の油圧ショベルにおいて、前記アンテナは、前記旋回体の旋回中心に設置されていることを特徴とする油圧ショベル。
5. 請求項１に記載の油圧ショベルにおいて、
   前記アンテナは、前記旋回体の旋回中心とは異なった位置に設置されており、
   前記走行体に対する前記旋回体の旋回角を測定する旋回角度センサを備え、
   前記コントローラは、前記走行体の方位と、前記旋回角度センサの測定値と、予め記憶されている前記アンテナの位置及び前記ブレードの位置関係に関する情報とに基づいて前記ブレードの水平座標を算出することを特徴とする油圧ショベル。
6. 請求項１に記載の油圧ショベルにおいて、
   前記ブレードを傾斜させるチルトシリンダと、
   前記ブレードのチルト角を測定するチルト角センサとを備え、
   前記コントローラは、前記チルト角センサの測定値を基に前記ブレードのチルト角を演算するに際に、前記操作センサの信号に基づいて後進走行中であると判定した場合、前記ブレードのチルト角を前進走行時と正負反対に演算することを特徴とする油圧ショベル。
7. 請求項１に記載の油圧ショベルにおいて、
   前記コントローラで演算された位置情報を出力する出力装置を備え、
   前記ブレードの水平座標と高さを前記出力装置に出力することを特徴とする油圧ショベル。

Images