WO2016043270A1 - ショベル - Google Patents

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WO2016043270A1
WO2016043270A1 PCT/JP2015/076485 JP2015076485W WO2016043270A1 WO 2016043270 A1 WO2016043270 A1 WO 2016043270A1 JP 2015076485 W JP2015076485 W JP 2015076485W WO 2016043270 A1 WO2016043270 A1 WO 2016043270A1
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guidance
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machine guidance
excavator
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PCT/JP2015/076485
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泉川 岳哉
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住友建機株式会社
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    • E02F9/2278Hydraulic circuits
    • E02F9/2292Systems with two or more pumps

Definitions

  • the present invention relates to an excavator equipped with a machine guidance function.
  • the system described above may cause the excavator to tilt unexpectedly during machine guidance, such as when excavation is performed on uneven ground, or the position of the excavator may unexpectedly shift during machine guidance. It is not assumed that the situation will occur. If a change occurs in the position or inclination of the shovel during the machine guidance, a deviation occurs in the reference position set based on the tip position of the bucket 6 before the machine guidance starts. Therefore, the above-described system cannot provide accurate machine guidance, but does not stop providing machine guidance. As a result, the above-described system may continue the inaccurate machine guidance even when the accurate machine guidance cannot be provided.
  • An excavator includes a lower traveling body, an upper revolving body that is turnably mounted on the lower traveling body, and an attachment attached to the upper revolving body, and a current position of an end attachment.
  • An excavator equipped with a machine guidance function that visually or audibly informs the magnitude of deviation from the target position, and may not be able to continue accurate guidance when it is determined that a predetermined event has occurred. Is provided.
  • the above-described means provides an excavator that can notify the operator that the machine guidance may not be accurate if necessary.
  • FIG. 1 is a side view showing an excavator as an example of a construction machine according to an embodiment of the present invention.
  • An upper swing body 3 is mounted on the lower traveling body 1 of the excavator via a swing mechanism 2 so as to be capable of swinging.
  • a boom 4 is attached to the upper swing body 3.
  • An arm 5 is attached to the tip of the boom 4, and a bucket 6 as an end attachment is attached to the tip of the arm 5.
  • the end attachment may be a slope bucket, a kite bucket, a breaker, or the like.
  • the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 constitute an excavation attachment that is an example of an attachment, and are hydraulically driven by the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9, respectively.
  • a boom angle sensor S1 is attached to the boom 4
  • an arm angle sensor S2 is attached to the arm 5, and a bucket angle sensor S3 is attached to the bucket 6.
  • the excavation attachment may include a bucket tilt mechanism.
  • the boom angle sensor S1 is a sensor that detects the rotation angle of the boom 4.
  • the acceleration sensor detects an inclination angle with respect to a horizontal plane and detects a rotation angle of the boom 4 around a boom foot pin that connects the upper swing body 3 and the boom 4.
  • the arm angle sensor S ⁇ b> 2 is a sensor that detects the rotation angle of the arm 5.
  • the acceleration sensor detects an angle of rotation of the arm 5 around the connecting pin that connects the boom 4 and the arm 5 by detecting the inclination with respect to the horizontal plane.
  • the bucket angle sensor S3 is a sensor that detects the rotation angle of the bucket 6.
  • the acceleration sensor detects the rotation angle of the bucket 6 around the connecting pin that connects the arm 5 and the bucket 6 by detecting the inclination with respect to the horizontal plane.
  • the bucket angle sensor S3 additionally detects the rotation angle of the bucket 6 around the tilt axis.
  • At least one of the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, and the bucket angle sensor S3 includes a potentiometer that uses a variable resistor, a stroke sensor that detects a stroke amount of a corresponding hydraulic cylinder, and a rotation about a connecting pin.
  • a rotary encoder that detects an angle may be used.
  • the upper swing body 3 is provided with a cabin 10 and a power source such as an engine 11 is mounted.
  • a body tilt sensor S4 is attached to the upper swing body 3.
  • an input device D1 an audio output device D2, a display device D3, a storage device D4, a gate lock lever D5, a controller 30, and a machine guidance device 50 are mounted.
  • the controller 30 is a control device as a main control unit that performs drive control of the excavator.
  • the controller 30 is composed of an arithmetic processing unit including a CPU and an internal memory.
  • Various functions of the controller 30 are realized by the CPU executing a program stored in the internal memory.
  • the machine guidance device 50 is a device that guides the operation of the excavator.
  • the machine guidance device 50 visually and audibly informs the operator of the distance in the vertical direction between the surface of the target terrain set by the operator and the tip (toe) position of the bucket 6, for example. Guide the operation of the excavator by the operator.
  • the machine guidance device 50 may only notify the operator of the distance visually or may only notify the operator audibly.
  • the machine guidance device 50 is configured by an arithmetic processing device including a CPU and an internal memory. Various functions of the machine guidance device 50 are realized by the CPU executing a program stored in the internal memory.
  • the body tilt sensor S4 is a sensor that detects the tilt of the upper swing body 3 with respect to the horizontal plane. In this embodiment, it is a biaxial acceleration sensor that detects the inclination angle of the upper swing body 3 around the front and rear axes and the left and right axes.
  • the input device D1 is a device for an excavator operator to input various information to the machine guidance device 50.
  • the input device D1 is a membrane switch attached to the surface of the display device D3.
  • the input device D1 may be a touch panel.
  • the audio output device D2 is a device that outputs various audio information in response to an audio output command from the machine guidance device 50.
  • a vehicle-mounted speaker that is directly connected to the machine guidance device 50 is used.
  • a buzzer may be used.
  • the display device D3 is a device that outputs various pieces of image information in response to a command from the machine guidance device 50.
  • an in-vehicle liquid crystal display directly connected to the machine guidance device 50 is used.
  • Storage device D4 is a device for storing various information.
  • the storage device D4 is a non-volatile storage medium such as a semiconductor memory, and stores various information output by the machine guidance device 50 and the like.
  • the gate lock lever D5 is a mechanism that prevents the shovel from being operated accidentally.
  • the gate lock lever D5 can be switched between the first state and the second state, and enables the various operation devices when switched to the first state, and disables the various operation devices when switched to the second state.
  • the gate lock lever D5 is disposed between the door of the cabin 10 and the driver's seat. Then, the various operation devices are enabled when the operator 10 is pulled up so that the operator cannot leave the cabin 10, and the various operation devices are disabled when the operator 10 is pushed down so that the operator can leave the cabin 10.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the drive system of the excavator in FIG.
  • the mechanical power system is indicated by a double line
  • the high-pressure hydraulic line is indicated by a thick solid line
  • the pilot line is indicated by a broken line
  • the electric drive / control system is indicated by a thin solid line.
  • the engine 11 is a power source for the excavator.
  • the engine 11 is a diesel engine that employs isochronous control that keeps the engine speed constant regardless of increase or decrease in engine load.
  • the fuel injection amount, fuel injection timing, boost pressure, and the like are controlled by the engine controller D7.
  • the engine controller D7 is a device that controls the engine 11.
  • the engine controller D7 executes various functions such as an auto idle function and an auto idle stop function.
  • the auto idle function is a function for reducing the engine speed from a normal speed (for example, 2000 rpm) to an idle speed (for example, 800 rpm) when a predetermined condition is satisfied.
  • the engine controller D7 operates the auto idle function in response to the auto idle command from the controller 30 to reduce the engine speed to the idle speed.
  • the auto idle stop function is a function that stops the engine 11 when a predetermined condition is satisfied.
  • the engine controller D7 operates the auto idle stop function according to the auto idle stop command from the controller 30 to stop the engine 11.
  • the engine 11 is connected with a main pump 14 and a pilot pump 15 as hydraulic pumps.
  • a control valve 17 is connected to the main pump 14 via a high pressure hydraulic line 16.
  • the control valve 17 is a hydraulic control device that controls the hydraulic system of the excavator.
  • the hydraulic actuators such as the right traveling hydraulic motor 1A, the left traveling hydraulic motor 1B, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, the bucket cylinder 9, and the turning hydraulic motor 21 are connected to the control valve 17 through a high pressure hydraulic line. .
  • the operating device 26 is connected to the pilot pump 15 through the pilot line 25.
  • the operating device 26 includes a lever 26A, a lever 26B, and a pedal 26C.
  • the operating device 26 is connected to the control valve 17 via the hydraulic line 27 and the gate lock valve D6.
  • the operating device 26 is connected to a pressure sensor 29 via a hydraulic line 28.
  • the gate lock valve D6 is a valve for switching communication / blocking of the hydraulic line 27 connecting the control valve 17 and the operating device 26.
  • the solenoid valve is configured to switch communication / interruption of the hydraulic line 27 in accordance with a command from the controller 30.
  • the controller 30 determines the state of the gate lock lever D5 based on the state signal output from the gate lock lever D5. When it is determined that the gate lock lever D5 is in the first state, a communication command is output to the gate lock valve D6, the gate lock valve D6 is opened, and the hydraulic line 27 is connected. As a result, the operator's operation on the operation device 26 becomes effective.
  • the pressure sensor 29 is a sensor that detects the operation content of the operation device 26 in the form of pressure, and outputs a detection value to the controller 30.
  • FIG. 3 is a functional block diagram illustrating a configuration example of the controller 30 and the machine guidance device 50.
  • the machine guidance device 50 receives the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, the bucket angle sensor S3, the machine body inclination sensor S4, the input device D1, and the output of the controller 30, and outputs the voice output device D2 and the display.
  • Various commands are output to each of the device D3 and the storage device D4.
  • the machine guidance device 50 includes an attitude detection unit 51, a deviation calculation unit 52, an audio output control unit 53, and a display control unit 54.
  • the controller 30 and the machine guidance device 50 are connected to each other through a CAN (Controller (Area Network).
  • the posture detection unit 51 is a functional element that detects the posture of the attachment.
  • the posture detection unit 51 detects the posture of the excavation attachment based on the detection values of the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, the bucket angle sensor S3, and the body tilt sensor S4.
  • the posture detection unit 51 derives coordinates on the reference coordinate system corresponding to each point on the excavation attachment.
  • the reference coordinate system is a coordinate system having one point on the upper swing body 3 as an origin. For example, a straight line on a horizontal plane parallel to the extending direction of the excavation attachment is an X axis, and a vertical line is a Z axis. It is a three-dimensional orthogonal coordinate system.
  • Each point on the excavation attachment includes a point corresponding to the tip (toe) position of the bucket 6.
  • the deviation calculation unit 52 derives a deviation between the current position of the bucket 6 and the target position.
  • the deviation calculation unit 52 derives a deviation between the current position of the bucket 6 and the target position based on the attitude of the excavation attachment detected by the attitude detection unit 51 and target terrain information described later.
  • the deviation calculation unit 52 derives the distance in the vertical direction between the tip position of the bucket 6 and the surface of the target terrain as a deviation.
  • the deviation may be the distance in the horizontal direction between the tip position of the bucket 6 and the surface of the target terrain, the shortest distance, or the like.
  • the target terrain information is information relating to the terrain at the completion of construction, and is input through the input device D1 and stored in the storage device D4. Specifically, the operator actually operates the shovel and moves the tip position of the bucket 6 to the reference point.
  • the reference point is, for example, one point on the reference surface created by the surveying rotary laser. Then, the operator inputs a known distance in the vertical direction between the reference point and the surface of the target terrain as a deviation at the present time.
  • the operator moves the tip position of the bucket 6 to the reference point with the shoulder that is the uppermost end of the slope as the reference point, and then calculates the method for the X axis of the reference coordinate system.
  • the slope of the surface may be entered.
  • target setting processing such input of target terrain information by the operator is referred to as target setting processing.
  • the excavator is provided with a boom angle sensor S1, an arm angle sensor S2, and a bucket angle sensor S3. Therefore, as long as the position or posture of the crawler 1C does not change, the machine guidance device 50 can calculate the toe height of the bucket 6 from the contact surface of the crawler 1C without misalignment even if the posture of the excavation attachment changes. Therefore, even if the attitude of the excavation attachment changes, the deviation between the current position of the bucket 6 and the target position can be accurately derived. However, when the position or posture of the crawler 1C changes, the height of the ground contact surface of the crawler 1C with respect to the reference point is shifted, and the positional relationship between the toe height of the bucket 6 and the reference point also changes.
  • the deviation calculation unit 52 uses the bucket 6 based on the reference point after the re-execution of the target setting process. It is necessary to derive the deviation between the current position and the target position.
  • the audio output control unit 53 controls the content of audio information to be output from the audio output device D2.
  • the voice output control unit 53 causes the voice output device D2 to output an intermittent sound as a guidance sound when the deviation derived by the deviation calculation unit 52 becomes a predetermined value or less.
  • voice output control part 53 shortens the output space
  • the audio output control unit 53 When the deviation is zero, that is, when the tip position of the bucket 6 coincides with the surface of the target terrain, the audio output control unit 53 generates a continuous sound (intermittent sound with an output interval of zero) from the audio output device D2. May be output.
  • voice output control part 53 may change the height (frequency) of an intermittent sound, when the sign of the deviation reverses. The deviation becomes a positive value when, for example, the tip position of the bucket 6 is vertically above the surface of the target terrain.
  • the machine guidance device 50 manages whether or not the target setting process has been performed. In this embodiment, the machine guidance device 50 manages whether or not the target setting process has been performed using the target setting completed flag stored in its own internal memory.
  • the target setting completed flag indicates a state in which the target setting process has not been performed with an initial value “0”, and a state in which the target setting process has been performed with a value “1”.
  • the machine guidance device 50 sets the value of the target set flag to “1” when the target setting process is performed, and sets the value of the target set flag to “0” when a reset command is received from the controller 30. To "".
  • the controller 30 outputs a reset command to the machine guidance device 50 when a traveling operation is performed, when a turning operation is performed, or when an ignition switch is turned off. Further, the machine guidance device 50 may be configured not to operate the machine guidance when the target setting completed flag is “0”, that is, when the target setting process is not performed.
  • the display control unit 54 controls the contents of various image information displayed on the display device D3.
  • the display control unit 54 causes the display device D3 to display the relationship between the attitude of the excavation attachment detected by the attitude detection unit 51 and the target landform information.
  • the display control unit 54 views the cross-section of the bucket 6 and the target landform from the side (Y-axis direction), and the cross-section of the bucket 6 and the target landform from the back (X-axis direction).
  • the displayed CG image is displayed on the display device D3.
  • the controller 30 includes a pause determination unit 31, a restart determination unit 32, and a warning unit 33.
  • the controller 30 receives the outputs of the gate lock lever D5 and the pressure sensor 29, and outputs various commands to the machine guidance device 50, the gate lock valve D6, and the engine controller D7.
  • the pause determination unit 31 is a functional element that determines whether or not the operation of the excavator is temporarily paused. In the present embodiment, the pause determination unit 31 determines whether or not a period during which the excavator is not operated based on the output of the pressure sensor 29 (hereinafter referred to as “no-operation period”) continues for a predetermined time T1 or more. Determine. If it is determined that the no-operation period has continued for a predetermined time T1 or longer, the pause determination unit 31 determines that the operation of the excavator is temporarily paused. At this time, the pause determination unit 31 outputs a guidance sound pause command to the machine guidance device 50.
  • the machine guidance device 50 that has received the guidance sound pause command restricts the output of the guidance sound. Specifically, the intermittent sound output from the audio output device D2 is weakened or eliminated. This is to prevent the intermittent sound as the guidance sound from being continuously output even though the operation of the shovel is temporarily suspended. Specifically, the machine guidance device 50 interrupts transmission of the voice output command to the voice output device D2. Alternatively, the machine guidance device 50 may reduce or eliminate the volume of the audio output device D2 while continuing to transmit the audio output command to the audio output device D2.
  • the pause determination unit 31 may output a guidance sound pause command to the machine guidance device 50 when the controller 30 outputs an auto idle command to the engine controller D7. Specifically, the pause determination unit 31 determines whether or not the no-operation period has continued for a predetermined time T2 or more. If it is determined that the no-operation period has continued for a predetermined time T2 or longer, the pause determination unit 31 outputs an auto idle command to the engine controller D7 and issues a guidance sound pause command to the machine guidance device 50. Output.
  • the pause determination unit 31 may output a guidance sound pause command to the machine guidance device 50 when the controller 30 outputs an auto idle stop command to the engine controller D7. Specifically, the pause determination unit 31 determines whether or not the no-operation period has continued for a predetermined time T3 ( ⁇ T2) or more. When it is determined that the no-operation period has continued for a predetermined time T3 or more, the pause determination unit 31 outputs an auto idle stop command to the engine controller D7 and also provides a guidance sound pause command to the machine guidance device 50. Is output.
  • the pause determination unit 31 may output a guidance sound pause command to the machine guidance device 50 when it is determined that the gate lock lever D5 is in the second state. Specifically, when the suspension determination unit 31 determines that the gate lock lever D5 in the first state is switched to the second state based on the state signal output by the gate lock lever D5, The interruption command is output and the guidance sound pause command is output to the machine guidance device 50.
  • the controller 30 may manage whether or not the guidance sound is paused.
  • the controller 30 manages whether or not the guidance sound is paused using a pause flag stored in its own internal memory.
  • the pause flag indicates a state where the guidance sound is not paused by the initial value “0”, and indicates a state where the guidance sound is paused by the value “1”. Then, the controller 30 sets the value of the pause flag to “1” when the guidance sound is paused, and sets the value of the pause flag to “0” when the guidance sound is resumed as described later.
  • the pause determination unit 31 sets the pause flag to a value “1” when it is determined that the excavator operation is temporarily paused, and pauses when it is determined that the excavator operation is resumed thereafter.
  • the flag is set to the value “0”.
  • the restart determination unit 32 is a functional element that determines whether or not to resume the output of the guidance sound that has been automatically paused. In the present embodiment, the restart determination unit 32 determines whether or not the shovel has been operated based on the output of the pressure sensor 29 when the pause flag is “1”. When it is determined that the shovel has been operated, the restart determination unit 32 sets the pause flag to a value “0” and outputs a guidance sound restart command to the machine guidance device 50. The machine guidance device 50 that has received the guidance sound restart command, if the target setting completed flag is “1”, does not force the operator to perform the target setting process again, and determines the position of the tip of the bucket 6 and the target landform. The output of the intermittent sound according to the deviation which is the distance in the vertical direction from the surface is automatically restarted.
  • the resumption determination unit 32 determines that the gate lock lever D5 in the second state is switched to the first state when the suspension flag has the value “1”, the resumption determination unit 32 sets the suspension flag to the value “0”, and The guidance sound restart command may be output to the machine guidance device 50.
  • the restart determination unit 32 determines that the gate lock lever D5 in the second state has been switched to the first state based on the state signal output by the gate lock lever D5, the restart flag is set to the value “0”.
  • the communication command may be output to the gate lock valve D6, and the guidance sound restart command may be output to the machine guidance device 50.
  • restart determination unit 32 may output a reset command to the machine guidance device 50 when the time during which the guidance sound output is suspended exceeds a predetermined time. This is to cause the operator to perform the target setting process again.
  • the warning unit 33 is a functional element that notifies that there is a possibility that accurate guidance by the machine guidance function cannot be continued when it is determined that a predetermined event has occurred.
  • the warning unit 33 may not be able to continue accurate guidance by the machine guidance function when it is determined that the position or posture of the lower traveling body 1 has changed after the target setting process is performed. Notify that.
  • the change in the position or posture of the lower traveling body 1 is caused by, for example, traveling of the lower traveling body 1, inertia at the time of turning stop, sinking of an excavator on soft ground, and the like.
  • no warning is issued even if the turning operation is performed after the target setting process is performed. This is because the shovel posture can be returned to the reference posture by returning the turning position to the original position.
  • the warning unit 33 may issue a warning when a turning operation is performed after the target setting process is performed.
  • the warning unit 33 may determine whether or not a traveling operation has been performed based on the output of the pressure sensor 29. And when it determines with driving
  • the machine guidance device 50 that has received the warning command causes the display device D3 to display a text message indicating that there is a possibility that accurate guidance cannot be continued if the target setting flag is “1”. In this case, the machine guidance device 50 may additionally or alternatively output a voice message indicating that there is a possibility that accurate guidance cannot be continued from the voice output device D2.
  • the warning unit 33 may determine whether or not the output of the body tilt sensor S4 has reached the first predetermined value.
  • the first predetermined value is a value that is set when the target setting process is performed.
  • the first predetermined value is a threshold value obtained by adding a preset adjustment value to the detection value of the airframe tilt sensor S4 when the target setting process is completed, and the time when the target setting process is completed. Includes a threshold value obtained by subtracting a preset adjustment value from the detection value of the airframe tilt sensor S4.
  • the adjustment value is set differently when the turning operation is performed and when the turning operation is not performed. Typically, the adjustment value when the turning operation is performed is set to be larger than the adjustment value when the turning operation is not performed.
  • the warning unit 33 outputs a warning command to the machine guidance device 50 on the assumption that the posture of the lower traveling body 1 has changed. May be.
  • the warning unit 33 receives the output of the body tilt sensor S4 via the machine guidance device 50 connected through the CAN, but may directly receive the output of the body tilt sensor S4.
  • the warning unit 33 may determine whether the output of an acceleration sensor (not shown) attached to the excavator has reached a second predetermined value.
  • the second predetermined value is a value stored in advance in an internal memory or the like.
  • the acceleration sensor can measure at least one acceleration in the horizontal direction and the vertical direction. Therefore, the second predetermined value may be individually stored so as to correspond to each of the horizontal acceleration and the vertical acceleration.
  • the acceleration sensor may be a body tilt sensor S4 or a sensor attached to the upper swing body 3 separately from the body tilt sensor S4.
  • the warning unit 33 outputs a warning command to the machine guidance device 50 on the assumption that the position or posture of the lower traveling body 1 has changed. May be.
  • the warning unit 33 may determine whether the movement distance detected by a positioning device (not shown) attached to the excavator has reached a third predetermined value.
  • the third predetermined value is a value stored in advance in an internal memory or the like. Specifically, the warning unit 33 sets the movement distance after completion of the target setting process to the third predetermined value based on the detection value of the positioning device and the current detection value of the positioning device at the time when the target setting process is completed. It may be determined whether it has been reached.
  • the movement distance may be any of an actual distance, a horizontal distance, and a vertical distance. Therefore, the third predetermined value may be individually stored so as to correspond to each of the actual distance, the horizontal distance, and the vertical distance.
  • the positioning device is, for example, a GNSS receiver. And when it determines with the movement distance having reached the 3rd predetermined value, the warning part 33 may output a warning command with respect to the machine guidance apparatus 50 that the position of the lower traveling body 1 has changed. .
  • the warning unit 33 may stop the machine guidance by the machine guidance device 50 when it is determined that the position or posture of the lower traveling body 1 has changed. Specifically, the warning unit 33 may output a reset command to the machine guidance device 50 when it is determined that the position or posture of the lower traveling body 1 has changed. The machine guidance device 50 that has received the reset command may set the value of the target setting flag to “0” so that the machine guidance is not operated until the target setting process is performed again.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of the flow of the guidance sound control process.
  • the controller 30 repeatedly executes this guidance sound control process at a predetermined cycle.
  • the target setting process has already been completed. That is, after the tip (toe) position of the bucket 6 is adjusted to the reference point, the deviation between the current position of the tip of the shovel bucket 6 in the reference posture and the target position can be derived.
  • the controller 30 refers to the pause flag stored in its own internal memory, and determines whether or not the value of the pause flag is “0” (step ST1). That is, the controller 30 determines whether or not the guidance sound is paused.
  • the pause determination unit 31 of the controller 30 temporarily operates the shovel. It is determined whether or not it is paused (step ST2). In the present embodiment, the pause determination unit 31 determines whether the no-operation period has continued for a predetermined time T1 or longer based on the output of the pressure sensor 29.
  • the pause determination unit 31 When it is determined that the operation of the excavator is temporarily paused (YES in step ST2), the pause determination unit 31 outputs a guidance sound pause command to the machine guidance device 50, and sets the value of the pause flag. “1” is set (step ST3).
  • the machine guidance device 50 that has received the guidance sound pause command restricts the output of the guidance sound. Specifically, the intermittent sound output from the audio output device D2 is weakened or eliminated.
  • the pause determination unit 31 does not output a guidance sound pause command to the machine guidance device 50, and the value of the pause flag. This guidance sound control process is terminated without setting “1” to “1”.
  • step ST1 when it is determined in step ST1 that the value of the pause flag is not “0”, that is, when it is determined that the guidance sound has already been paused (NO in step ST1), the restart determination unit 32 of the controller 30 performs the shovel. It is determined whether or not the operation has been resumed (step ST4).
  • the restart determination unit 32 outputs a guidance sound restart command to the machine guidance device 50 and resets the value of the pause flag to “0”. (Step ST5). Receiving the guidance sound restart command, the machine guidance device 50 restarts the output of the guidance sound. In this case, if the target setting completed flag is “1”, the machine guidance device 50 does not force the operator to perform the target setting process again, and the vertical position between the tip position of the bucket 6 and the surface of the target landform. The output of the intermittent sound according to the deviation which is the distance in the direction is resumed.
  • the controller 30 can prevent the guidance sound from being continuously generated by automatically stopping the output of the guidance sound when the operator temporarily stops the operation of the excavator.
  • the controller 30 can prevent the guidance sound from interfering with the call when the operator temporarily stops the operation of the excavator in order to use the mobile phone.
  • the operator is not forced to stop the guidance sound manually. Therefore, it is possible to prevent the operator from feeling troublesome.
  • controller 30 can automatically resume the output of the paused guidance sound as necessary. For this reason, the operator is not forced to restart the guidance sound manually.
  • controller 30 can temporarily stop only the output of the guidance sound without stopping the machine guidance. For this reason, when the output of the paused guidance sound is resumed, the operator is not forced to perform the target setting process again.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of the flow of warning processing.
  • the controller 30 repeatedly executes this warning process at a predetermined cycle.
  • the target setting process has already been completed. That is, after the tip (toe) position of the bucket 6 is adjusted to the reference point, the deviation between the current position of the tip of the shovel bucket 6 in the reference posture and the target position can be derived.
  • the warning unit 33 of the controller 30 determines whether or not a change has occurred in the position or posture of the lower traveling body 1 (step ST11). For example, the warning unit 33 determines whether or not a change has occurred in the position or posture of the lower traveling body 1 by determining whether or not a traveling operation has been performed based on the output of the pressure sensor 29.
  • the warning part 33 notifies an operator that there exists a possibility that exact guidance cannot be continued (step ST12).
  • the warning unit 33 determines that the traveling operation has been performed, the warning unit 33 outputs a warning command to the machine guidance device 50 on the assumption that the position of the lower traveling body 1 has changed.
  • the machine guidance device 50 that has received the warning command causes the display device D3 to display a text message indicating that there is a possibility that accurate guidance cannot be continued if the target setting process has already been performed.
  • the machine guidance device 50 may cause the voice output device D2 to output a voice message indicating that there is a possibility that accurate guidance cannot be continued in addition to or instead of displaying the text message.
  • This configuration allows the controller 30 to notify the operator that there is a possibility that accurate guidance cannot be continued when it is determined that the position or posture of the lower traveling body 1 has changed. Then, the operator can take appropriate measures such as redoing the target setting process. Therefore, it is possible to prevent erroneous construction based on erroneous guidance from being performed.
  • FIG. 6 is a functional block diagram illustrating another configuration example of the controller 30 and the machine guidance device 50.
  • FIG. 6 differs from the configuration of FIG. 3 in that the audio output device D2 is connected to the controller 30 instead of the machine guidance device 50, but is common in other respects. Therefore, description of common parts is omitted, and different parts are described in detail.
  • the machine guidance device 50 outputs a voice output command to the voice output device D2 via the controller 30 connected through the CAN. Therefore, when the pause determination unit 31 of the controller 30 determines that the operation of the excavator is temporarily paused, it limits the output of the guidance sound without outputting the guidance sound pause command to the machine guidance device 50. it can.
  • the pause determination unit 31 turns off the voice output device D2 by blocking the voice signal transmitted from the machine guidance device 50 to the voice output device D2, or reducing the volume of the voice output device D2.
  • Direct control can limit the output of the guidance sound.
  • the restart determination unit 32 of the controller 30 determines that the operation of the excavator has been restarted, the restart of the guidance sound can be restarted without outputting the guidance sound restart command to the machine guidance device 50. .
  • the restart determination unit 32 cancels the interruption of the audio signal transmitted from the machine guidance device 50 to the audio output device D2, or restores (increases) the volume of the audio output device D2.
  • the guidance sound output can be resumed by directly controlling the voice output device D2.
  • the display device D3 remains connected to the machine guidance device 50, but both the audio output device D2 and the display device D3 are connected to the controller 30 instead of the machine guidance device 50. Also good.
  • the controller 30 in the configuration of FIG. 6 can achieve the same effect as the controller 30 in the configuration of FIG. 6
  • FIG. 7 is a functional block diagram showing still another configuration example of the controller 30 and the machine guidance device 50.
  • the machine guidance device 50 includes a pause determination unit 31, a restart determination unit 32, and a warning unit 33, but is common in other points. Therefore, description of common parts is omitted, and different parts are described in detail.
  • the machine guidance device 50 receives the outputs of the gate lock lever D5 and the pressure sensor 29 via the controller 30 connected through the CAN. Therefore, when the pause determination unit 31 in the machine guidance device 50 determines that the operation of the excavator is temporarily paused based on the outputs of the gate lock lever D5 and the pressure sensor 29 received through the CAN, the pause determination unit 31 issues a guidance sound pause command. Without generating, it is possible to immediately limit the output of the guidance sound.
  • the restart determination unit 32 in the machine guidance device 50 determines that the operation of the excavator has been restarted based on the outputs of the gate lock lever D5 and the pressure sensor 29 received through the CAN, without generating a guidance sound restart command, The output of the guidance sound can be resumed immediately.
  • the function of transmitting various commands to each of the gate lock valve D6 and the engine controller D7 included in the pause determination unit 31 in the controller 30 is left in the controller 30 as it is.
  • the machine guidance device 50 in the configuration of FIG. 7 can realize the same effect as the controller 30 in the configuration of FIG.
  • FIG. 8 is a functional block diagram showing still another configuration example of the controller 30.
  • all four functional elements of the posture detection unit 51, the deviation calculation unit 52, the audio output control unit 53, and the display control unit 54 in the machine guidance device 50 are integrated into the controller 30. Only some of the four functional elements may be integrated into the controller 30. In this case, a machine guidance device having the remaining unintegrated portion of the four functional elements is connected to the controller 30.
  • the controller 30 in the configuration of FIG. 8 can achieve the same effect as the controller 30 in the configuration of FIG. 8
  • the controller 30 weakens or eliminates the guidance sound when it is determined that the excavator operation is temporarily suspended.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • the controller 30 also weakens the guidance sound when it is determined that the excavator is in a preset state, for example, when it is determined that the driving operation is being performed, or when it is determined that the turning operation is being performed. Or you may make it lose
  • the controller 30 pauses only the guidance sound output as necessary, and continues the guidance display on the display device D3.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • the controller 30 may pause the guidance display on the display device D3 in addition to pausing the output of the guidance sound.
  • the sound output control unit 53 outputs the intermittent sound output interval (the length of the silent portion) as the deviation derived as the distance in the vertical direction between the tip position of the bucket 6 and the surface of the target terrain becomes smaller.
  • the voice output control unit 53 may output the guidance sound in an arbitrary manner as long as the operator who has heard the guidance sound can recognize the magnitude of the deviation.
  • the voice output control unit 53 may increase the pitch (frequency) of the guidance sound as the deviation becomes smaller.

Landscapes

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Abstract

 下部走行体1と、下部走行体1に旋回可能に搭載される上部旋回体3と、上部旋回体3に取り付けられるアタッチメントとを備え、バケット6の現在位置と目標位置との偏差の大きさを視覚的に或いは聴覚的に知らせるマシンガイダンス装置50が搭載されるショベルは、所定の事象が発生したと判定した場合に正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を通知するコントローラ30を備える。コントローラ30は、ショベルの下部走行体1の位置又は姿勢に変化が生じたと判定した場合に、所定の事象が発生したと判定し、正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を操作者に通知する。

Description

ショベル
 本発明は、マシンガイダンス機能が搭載されるショベルに関する。
 世界測地系におけるショベルの位置に関する情報を利用しない2次元マシンガイダンス機能を用いてバケットの現在位置と目標位置との偏差をバケットの側面図を用いてグラフィカルに表示するシステムを搭載するショベルが知られている(特許文献1参照。)。
特開平10-103925号公報
 しかしながら、上述のシステムは、平坦でない地面で掘削作業が行われる場合等に、ショベルがマシンガイダンス中に予期せずに傾いてしまったり、或いは、ショベルの位置がマシンガイダンス中に予期せずにずれてしまったりする状況を想定していない。マシンガイダンス中にショベルの位置又は傾きに変化が生じると、マシンガイダンス開始前にバケット6の先端位置に基づいて設定した基準位置にずれが生じる。そのため、上述のシステムは、正確なマシンガイダンスを提供できないこととなるが、マシンガイダンスの提供を止めることはない。その結果、上述のシステムは、正確なマシンガイダンスを提供できなくなった場合であってもその不正確なマシンガイダンスを続けてしまうおそれがある。
 上述に鑑み、必要に応じてマシンガイダンスが正確でないおそれがある旨を操作者に通知できるショベルの提供が望まれる。
 本発明の一実施形態に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントとを備え、エンドアタッチメントの現在位置と目標位置との偏差の大きさを視覚的に或いは聴覚的に知らせるマシンガイダンス機能が搭載されるショベルであって、所定の事象が発生したと判定した場合に正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を通知する制御装置を備える。
 上述の手段により、必要に応じてマシンガイダンスが正確でないおそれがある旨を操作者に通知できるショベルが提供される。
本発明の実施例に係るショベルの側面図である。 図1のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。 コントローラ及びマシンガイダンス装置の構成例を示す機能ブロック図である。 ガイダンス音制御処理の流れを示すフローチャートである。 警告処理の流れを示すフローチャートである。 コントローラ及びマシンガイダンス装置の別の構成例を示す機能ブロック図である。 コントローラ及びマシンガイダンス装置のさらに別の構成例を示す機能ブロック図である。 コントローラのさらに別の構成例を示す機能ブロック図である。
 図1は、本発明の実施例に係る建設機械の一例であるショベルを示す側面図である。ショベルの下部走行体1には旋回機構2を介して上部旋回体3が旋回可能に搭載される。上部旋回体3にはブーム4が取り付けられる。ブーム4の先端にはアーム5が取り付けられ、アーム5の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット6が取り付けられる。なお、エンドアタッチメントは、法面用バケット、浚渫用バケット、ブレーカ等であってもよい。
 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である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。また、ブーム4にはブーム角度センサS1が取り付けられ、アーム5にはアーム角度センサS2が取り付けられ、バケット6にはバケット角度センサS3が取り付けられる。なお、掘削アタッチメントは、バケットチルト機構を備えていてもよい。
 ブーム角度センサS1は、ブーム4の回動角度を検出するセンサである。本実施例では、水平面に対する傾斜を検出して上部旋回体3とブーム4とを連結するブームフートピン回りのブーム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センサである。本実施例では、水平面に対する傾斜を検出してブーム4とアーム5とを連結する連結ピン回りのアーム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センサである。本実施例では、水平面に対する傾斜を検出してアーム5とバケット6を連結する連結ピン回りのバケット6の回動角度を検出する加速度センサである。また、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。なお、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の少なくとも1つは、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ、連結ピン回りの回動角度を検出するロータリエンコーダ等であってもよい。
 上部旋回体3にはキャビン10が設けられ且つエンジン11等の動力源が搭載される。また、上部旋回体3には機体傾斜センサS4が取り付けられる。また、キャビン10内には、入力装置D1、音声出力装置D2、表示装置D3、記憶装置D4、ゲートロックレバーD5、コントローラ30、及びマシンガイダンス装置50が搭載される。
 コントローラ30は、ショベルの駆動制御を行う主制御部としての制御装置である。本実施例では、コントローラ30は、CPU及び内部メモリを含む演算処理装置で構成される。そして、コントローラ30の各種機能は、CPUが内部メモリに格納されたプログラムを実行することで実現される。
 マシンガイダンス装置50は、ショベルの操作をガイドする装置である。本実施例では、マシンガイダンス装置50は、例えば、操作者が設定した目標地形の表面とバケット6の先端(爪先)位置との鉛直方向における距離を視覚的に且つ聴覚的に操作者に知らせることで操作者によるショベルの操作をガイドする。なお、マシンガイダンス装置50は、その距離を視覚的に操作者に知らせるのみであってもよく、聴覚的に操作者に知らせるのみであってもよい。具体的には、マシンガイダンス装置50は、コントローラ30と同様、CPU及び内部メモリを含む演算処理装置で構成される。そして、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。
 機体傾斜センサS4は、水平面に対する上部旋回体3の傾斜を検出するセンサである。本実施例では、上部旋回体3の前後軸及び左右軸回りの傾斜角度を検出する2軸加速度センサである。
 入力装置D1は、ショベルの操作者がマシンガイダンス装置50に各種情報を入力するための装置である。本実施例では、入力装置D1は、表示装置D3の表面に取り付けられるメンブレンスイッチである。なお、入力装置D1はタッチパネルであってもよい。
 音声出力装置D2は、マシンガイダンス装置50からの音声出力指令に応じて各種音声情報を出力する装置である。本実施例ではマシンガイダンス装置50に直接接続される車載スピーカが利用される。なお、ブザーが利用されてもよい。
 表示装置D3は、マシンガイダンス装置50からの指令に応じて各種画像情報を出力する装置である。本実施例ではマシンガイダンス装置50に直接接続される車載液晶ディスプレイが利用される。
 記憶装置D4は、各種情報を記憶するための装置である。本実施例では、記憶装置D4は、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体であり、マシンガイダンス装置50等が出力する各種情報を記憶する。
 ゲートロックレバーD5は、ショベルが誤って操作されるのを防止する機構である。ゲートロックレバーD5は、第1状態と第2状態とを切り換え可能であり、第1状態に切り換えられた場合に各種操作装置を有効にし、第2状態に切り換えられた場合に各種操作装置を無効にする。本実施例では、ゲートロックレバーD5は、キャビン10のドアと運転席との間に配置される。そして、キャビン10から操作者が退出できないように引き上げられた場合に各種操作装置を有効にし、キャビン10から操作者が退出できるように押し下げられた場合に各種操作装置を無効にする。
 図2は、図1のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。図2において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細実線でそれぞれ示される。
 エンジン11はショベルの動力源である。本実施例では、エンジン11は、エンジン負荷の増減にかかわらずエンジン回転数を一定に維持するアイソクロナス制御を採用するディーゼルエンジンである。また、エンジン11は、エンジンコントローラD7により燃料噴射量、燃料噴射タイミング、ブースト圧等が制御される。
 エンジンコントローラD7はエンジン11を制御する装置である。本実施例では、エンジンコントローラD7は、オートアイドル機能、オートアイドルストップ機能等の各種機能を実行する。
 オートアイドル機能は、所定の条件が満たされた場合にエンジン回転数を通常回転数(例えば2000rpm)からアイドル回転数(例えば800rpm)に低減させる機能である。本実施例では、エンジンコントローラD7は、コントローラ30からのオートアイドル指令に応じてオートアイドル機能を作動させてエンジン回転数をアイドル回転数まで低減させる。
 オートアイドルストップ機能は、所定の条件が満たされた場合にエンジン11を停止させる機能である。本実施例では、エンジンコントローラD7は、コントローラ30からのオートアイドルストップ指令に応じてオートアイドルストップ機能を作動させてエンジン11を停止させる。
 エンジン11には油圧ポンプとしてのメインポンプ14及びパイロットポンプ15が接続される。メインポンプ14には高圧油圧ライン16を介してコントロールバルブ17が接続される。
 コントロールバルブ17は、ショベルの油圧系の制御を行う油圧制御装置である。右側走行用油圧モータ1A、左側走行用油圧モータ1B、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、バケットシリンダ9、旋回用油圧モータ21等の油圧アクチュエータは、高圧油圧ラインを介してコントロールバルブ17に接続される。
 パイロットポンプ15にはパイロットライン25を介して操作装置26が接続される。
 操作装置26は、レバー26A、レバー26B、ペダル26Cを含む。本実施例では、操作装置26は、油圧ライン27及びゲートロック弁D6を介してコントロールバルブ17に接続される。また、操作装置26は、油圧ライン28を介して圧力センサ29に接続される。
 ゲートロック弁D6は、コントロールバルブ17と操作装置26とを接続する油圧ライン27の連通・遮断を切り換える弁である。本実施例では、コントローラ30からの指令に応じて油圧ライン27の連通・遮断を切り換える電磁弁である。コントローラ30は、ゲートロックレバーD5が出力する状態信号に基づいてゲートロックレバーD5の状態を判定する。そして、ゲートロックレバーD5が第1状態にあると判定した場合にゲートロック弁D6に対して連通指令を出力し、ゲートロック弁D6を開いて油圧ライン27を連通させる。その結果、操作装置26に対する操作者の操作が有効となる。一方、ゲートロックレバーD5が第2状態にあると判定した場合にゲートロック弁D6に対して遮断指令を出力し、ゲートロック弁D6を閉じて油圧ライン27を遮断する。その結果、操作装置26に対する操作者の操作が無効となる。
 圧力センサ29は、操作装置26の操作内容を圧力の形で検出するセンサであり、検出値をコントローラ30に対して出力する。
 次に、図3を参照し、コントローラ30及びマシンガイダンス装置50が有する各種機能要素について説明する。なお、図3は、コントローラ30及びマシンガイダンス装置50の構成例を示す機能ブロック図である。
 本実施例では、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、機体傾斜センサS4、入力装置D1、及びコントローラ30の出力を受信し、音声出力装置D2、表示装置D3、及び記憶装置D4のそれぞれに対して各種指令を出力する。また、マシンガイダンス装置50は、姿勢検出部51、偏差計算部52、音声出力制御部53、及び表示制御部54を有する。なお、コントローラ30及びマシンガイダンス装置50は、CAN(Controller Area Network)を通じて互いに接続される。
 姿勢検出部51は、アタッチメントの姿勢を検出する機能要素である。本実施例では、姿勢検出部51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、及び機体傾斜センサS4のそれぞれの検出値に基づいて掘削アタッチメントの姿勢を検出する。具体的には、姿勢検出部51は、掘削アタッチメント上の各点に対応する基準座標系上の座標を導き出す。なお、基準座標系は、上部旋回体3上の1点を原点とする座標系であり、例えば、掘削アタッチメントの延在方向に平行な水平面上の直線をX軸とし鉛直線をZ軸とする3次元直交座標系である。また、掘削アタッチメント上の各点は、バケット6の先端(爪先)位置に対応する点を含む。
 偏差計算部52は、バケット6の現在位置と目標位置との偏差を導き出す。本実施例では、偏差計算部52は、姿勢検出部51が検出した掘削アタッチメントの姿勢と後述の目標地形情報とに基づいてバケット6の現在位置と目標位置との偏差を導き出す。具体的には、偏差計算部52は、バケット6の先端位置と目標地形の表面との鉛直方向における距離を偏差として導き出す。なお、偏差は、バケット6の先端位置と目標地形の表面との水平方向における距離、最短距離等であってもよい。
 目標地形情報は、施工完了時の地形に関する情報であり、入力装置D1を通じて入力され、記憶装置D4に記憶される。具体的には、操作者はショベルを実際に操作してバケット6の先端位置を基準点に移動させる。基準点は、例えば、測量用回転レーザが作成する基準面上の1点である。そして、操作者は、基準点と目標地形の表面との鉛直方向における既知の距離を現時点における偏差として入力する。或いは、操作者は、法面施工の場合には、法面の最上端である法肩を基準点としてバケット6の先端位置をその基準点に移動させた上で基準座標系のX軸に対する法面の勾配を入力してもよい。或いは、操作者はバケット6の先端位置を基準点に移動させたことをマシンガイダンス装置50に通知するための操作(例えば所定ボタンの押下)を実行するだけであってもよい。以下では、操作者によるこのような目標地形情報の入力を目標設定処理と称する。
 また、ショベルに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が備えられている。そのため、マシンガイダンス装置50は、クローラ1Cの位置又は姿勢が変化しない限り、掘削アタッチメントの姿勢が変化しても、クローラ1Cの接地面からのバケット6の爪先高さを位置ズレなく算出できる。したがって、掘削アタッチメントの姿勢が変化してもバケット6の現在位置と目標位置との偏差を正確に導き出すことができる。しかしながら、クローラ1Cの位置又は姿勢が変化すると、基準点に関するクローラ1Cの接地面の高さにズレが生じ、バケット6の爪先高さと基準点との位置関係も変化してしまう。そして、その位置関係の変化が反映されないまま施工が行われると、目標施工面から逸脱した施工面が形成されてしまう。そのため、クローラ1Cの位置又は姿勢が変化した場合には目標設定処理が実行し直される必要があり、偏差計算部52は、目標設定処理が実行し直された後の基準点に基づいてバケット6の現在位置と目標位置との偏差を導き出す必要がある。
 音声出力制御部53は、音声出力装置D2から出力させる音声情報の内容を制御する。本実施例では、音声出力制御部53は、偏差計算部52が導き出した偏差が所定値以下となった場合に音声出力装置D2からガイダンス音としての断続音を出力させる。また、音声出力制御部53は、その偏差が小さくなるほど断続音の出力間隔(無音部分の長さ)を短くする。なお、音声出力制御部53は、その偏差がゼロの場合、すなわち、バケット6の先端位置と目標地形の表面とが一致する場合、音声出力装置D2から連続音(出力間隔がゼロの断続音)を出力させてもよい。また、音声出力制御部53は、その偏差の正負が反転した場合、断続音の高さ(周波数)を変化させてもよい。なお、偏差は、例えば、バケット6の先端位置が目標地形の表面より鉛直上方にある場合に正値となる。
 マシンガイダンス装置50は目標設定処理が行われたか否かを管理する。本実施例では、マシンガイダンス装置50は自身の内部メモリに記憶される目標設定済みフラグを用いて目標設定処理が行われたか否かを管理する。目標設定済みフラグは、初期値である値「0」によって目標設定処理が未実施である状態を示し、値「1」によって目標設定処理が実施済みである状態を示す。そして、マシンガイダンス装置50は、目標設定処理が実施された場合に目標設定済みフラグの値を「1」に設定し、コントローラ30からリセット指令を受信した場合に目標設定済みフラグの値を「0」に設定する。なお、コントローラ30は、走行操作が行われた場合、旋回操作が行われた場合、イグニッションスイッチがオフされた場合等に、マシンガイダンス装置50に対してリセット指令を出力する。また、マシンガイダンス装置50は、目標設定済みフラグが値「0」の場合、すなわち、目標設定処理が実施されていない状態ではマシンガイダンスを動作させないようにしてもよい。
 表示制御部54は、表示装置D3に表示させる各種画像情報の内容を制御する。本実施例では、表示制御部54は、姿勢検出部51が検出した掘削アタッチメントの姿勢と目標地形情報との関係を表示装置D3に表示させる。具体的には、表示制御部54は、バケット6及び目標地形の断面を側方(Y軸方向)から見たCG画像、及び、バケット6及び目標地形の断面を後方(X軸方向)から見たCG画像を表示装置D3に表示させる。
 次に、コントローラ30の詳細について説明する。本実施例では、コントローラ30は、休止判定部31、再開判定部32、及び警告部33を有する。また、コントローラ30は、ゲートロックレバーD5及び圧力センサ29の出力を受信し、マシンガイダンス装置50、ゲートロック弁D6、及びエンジンコントローラD7のそれぞれに対して各種指令を出力する。
 休止判定部31は、ショベルの操作が一時的に休止されているか否かを判定する機能要素である。本実施例では、休止判定部31は、圧力センサ29の出力に基づいてショベルの操作が行われていない期間(以下、「無操作期間」とする。)が所定時間T1以上継続したか否かを判定する。そして、無操作期間が所定時間T1以上継続したと判定した場合、休止判定部31は、ショベルの操作が一時的に休止されていると判定する。このとき、休止判定部31は、マシンガイダンス装置50に対してガイダンス音休止指令を出力する。ガイダンス音休止指令を受けたマシンガイダンス装置50はガイダンス音の出力を制限する。具体的には、音声出力装置D2が出力している断続音を弱め或いは消失させる。ショベルの操作を一時的に休止させているにもかかわらずガイダンス音としての断続音が継続的に出力されてしまうのを防止するためである。具体的には、マシンガイダンス装置50は、音声出力装置D2に対する音声出力指令の送信を中断する。或いは、マシンガイダンス装置50は、音声出力装置D2に対する音声出力指令の送信を継続したまま、音声出力装置D2の音量を低減或いは消失させてもよい。
 或いは、休止判定部31は、コントローラ30がオートアイドル指令をエンジンコントローラD7に対して出力する際に、ガイダンス音休止指令をマシンガイダンス装置50に対して出力してもよい。具体的には、休止判定部31は、無操作期間が所定時間T2以上継続したか否かを判定する。そして、無操作期間が所定時間T2以上継続したと判定した場合、休止判定部31は、エンジンコントローラD7に対してオートアイドル指令を出力し、且つ、マシンガイダンス装置50に対してガイダンス音休止指令を出力する。
 或いは、休止判定部31は、コントローラ30がオートアイドルストップ指令をエンジンコントローラD7に対して出力する際に、ガイダンス音休止指令をマシンガイダンス装置50に対して出力してもよい。具体的には、休止判定部31は、無操作期間が所定時間T3(≧T2)以上継続したか否かを判定する。そして、無操作期間が所定時間T3以上継続したと判定した場合、休止判定部31は、エンジンコントローラD7に対してオートアイドルストップ指令を出力し、且つ、マシンガイダンス装置50に対してガイダンス音休止指令を出力する。
 或いは、休止判定部31は、ゲートロックレバーD5が第2状態にあると判定した場合に、ガイダンス音休止指令をマシンガイダンス装置50に対して出力してもよい。具体的には、休止判定部31は、ゲートロックレバーD5が出力する状態信号に基づき、第1状態にあるゲートロックレバーD5が第2状態に切り換えられたと判定した場合、ゲートロック弁D6に対して遮断指令を出力し、且つ、マシンガイダンス装置50に対してガイダンス音休止指令を出力する。
 また、コントローラ30はガイダンス音を休止させたか否かを管理してもよい。本実施例では、コントローラ30は自身の内部メモリに記憶される休止フラグを用いてガイダンス音を休止させたか否かを管理する。休止フラグは、初期値である値「0」によってガイダンス音を休止させていない状態を示し、値「1」によってガイダンス音を休止させた状態を示す。そして、コントローラ30は、ガイダンス音を休止させた場合に休止フラグの値を「1」に設定し、後述のようにガイダンス音を再開させた場合に休止フラグの値を「0」に設定する。具体的には、休止判定部31は、ショベルの操作が一時的に休止されていると判定した場合に休止フラグを値「1」とし、その後にショベルの操作が再開されたと判定した場合に休止フラグを値「0」とする。
 再開判定部32は、自動的に休止させたガイダンス音の出力を再開させるか否かを判定する機能要素である。本実施例では、再開判定部32は、休止フラグが値「1」の場合、圧力センサ29の出力に基づいてショベルが操作されたか否かを判定する。そして、ショベルが操作されたと判定した場合、再開判定部32は、休止フラグを値「0」とし、且つ、マシンガイダンス装置50に対してガイダンス音再開指令を出力する。ガイダンス音再開指令を受けたマシンガイダンス装置50は、目標設定済みフラグが値「1」であれば、操作者に再度の目標設定処理の実施を強いることなく、バケット6の先端位置と目標地形の表面との鉛直方向における距離である偏差に応じた断続音の出力を自動的に再開させる。
 或いは、再開判定部32は、休止フラグが値「1」の場合、第2状態にあるゲートロックレバーD5が第1状態に切り換えられたと判定したときに、休止フラグを値「0」とし、且つ、ガイダンス音再開指令をマシンガイダンス装置50に対して出力してもよい。具体的には、再開判定部32は、ゲートロックレバーD5が出力する状態信号に基づき、第2状態にあるゲートロックレバーD5が第1状態に切り換えられたと判定した場合、休止フラグを値「0」とし、ゲートロック弁D6に対して連通指令を出力し、且つ、マシンガイダンス装置50に対してガイダンス音再開指令を出力してもよい。
 なお、再開判定部32は、ガイダンス音の出力を休止させた時間が所定時間を上回った場合、マシンガイダンス装置50に対してリセット指令を出力してもよい。操作者に改めて目標設定処理を実施させるためである。
 警告部33は、所定の事象が発生したと判定した場合に、マシンガイダンス機能による正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を通知する機能要素である。本実施例では、警告部33は、目標設定処理が実施された後で下部走行体1の位置又は姿勢に変化が生じたと判定した場合に、マシンガイダンス機能による正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を通知する。目標設定処理においてバケット6の先端位置を基準点に合わせたときのショベルが取り得る姿勢(以下、「基準姿勢」とする。)と現在のショベルが取り得る姿勢との間にずれが生じている(ショベルをどのように操作したとしても基準姿勢と同じ姿勢を実現できない)と判断できるためである。なお、下部走行体1の位置又は姿勢の変化は、例えば、下部走行体1の走行、旋回停止時の慣性、軟弱地盤でのショベルの沈み込み等によってもたらされる。また、本実施例では、目標設定処理が実施された後で旋回操作が行われた場合であっても警告を発することはない。旋回位置を元に戻すことでショベルの姿勢を基準姿勢に戻すことができるためである。但し、警告部33は、目標設定処理が実施された後で旋回操作が行われた場合に警告を発するようにしてもよい。
 具体的には、警告部33は、圧力センサ29の出力に基づいて走行操作が行われたか否かを判定してもよい。そして、走行操作が行われたと判定した場合、警告部33は、下部走行体1の位置に変化が生じたとしてマシンガイダンス装置50に対して警告指令を出力してもよい。警告指令を受けたマシンガイダンス装置50は、目標設定済みフラグが値「1」であれば、正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を表すテキストメッセージを表示装置D3に表示させる。この場合、マシンガイダンス装置50は、追加的に或いは代替的に、正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を表す音声メッセージを音声出力装置D2から音声出力させてもよい。
 また、警告部33は、機体傾斜センサS4の出力が第1所定値に達したか否かを判定してもよい。本実施例では、第1所定値は、目標設定処理が実施されたときに設定される値である。具体的には、第1所定値は、目標設定処理が完了した時点における機体傾斜センサS4の検出値に予め設定された調整値を加算して得られる閾値、及び、目標設定処理が完了した時点における機体傾斜センサS4の検出値から予め設定された調整値を減算して得られる閾値を含む。なお、調整値は、旋回操作が行われているときと旋回操作が行われていないときとで異なるように設定される。典型的には、旋回操作が行われているときの調整値は、旋回操作が行われていないときの調整値よりも大きくなるように設定される。ショベルが傾斜面に位置する場合、上部旋回体3(機体傾斜センサS4)の傾斜角度は旋回中に変化するためである。したがって、第1所定値も旋回操作が行われているときと旋回操作が行われていないときとで異なるように設定される。そして、機体傾斜センサS4の出力が第1所定値に達したと判定した場合、警告部33は、下部走行体1の姿勢に変化が生じたとしてマシンガイダンス装置50に対して警告指令を出力してもよい。なお、本実施例では、警告部33は、CANを通じて接続されるマシンガイダンス装置50を経由して機体傾斜センサS4の出力を受信するが、機体傾斜センサS4の出力を直接受信してもよい。
 或いは、警告部33は、ショベルに取り付けられた加速度センサ(図示せず。)の出力が第2所定値に達したか否かを判定してもよい。本実施例では、第2所定値は、内部メモリ等に予め記憶される値である。また、加速度センサは、水平方向及び垂直方向の少なくとも一方の加速度を測定可能である。そのため、第2所定値は、水平方向の加速度及び垂直方向の加速度のそれぞれに対応するように個別に記憶されていてもよい。なお、加速度センサは、機体傾斜センサS4であってもよく、機体傾斜センサS4とは別に上部旋回体3に取り付けられるセンサであってもよい。そして、加速度センサの出力が第2所定値に達したと判定した場合、警告部33は、下部走行体1の位置又は姿勢に変化が生じたとしてマシンガイダンス装置50に対して警告指令を出力してもよい。
 或いは、警告部33は、ショベルに取り付けられた測位装置(図示せず。)によって検出される移動距離が第3所定値に達したか否かを判定してもよい。本実施例では、第3所定値は内部メモリ等に予め記憶される値である。具体的には、警告部33は、目標設定処理が完了した時点における測位装置の検出値と現在の測位装置の検出値とに基づき目標設定処理が完了した後の移動距離が第3所定値に達したか否かを判定してもよい。なお、移動距離は、実距離、水平距離、又は垂直距離の何れであってもよい。そのため、第3所定値は、実距離、水平距離、及び垂直距離のそれぞれに対応するように個別に記憶されていてもよい。また、測位装置は、例えばGNSS受信機である。そして、その移動距離が第3所定値に達したと判定した場合、警告部33は、下部走行体1の位置に変化が生じたとしてマシンガイダンス装置50に対して警告指令を出力してもよい。
 また、警告部33は、下部走行体1の位置又は姿勢に変化が生じたと判定した場合、マシンガイダンス装置50によるマシンガイダンスを中止させてもよい。具体的には、警告部33は、下部走行体1の位置又は姿勢に変化が生じたと判定した場合、マシンガイダンス装置50に対してリセット指令を出力してもよい。リセット指令を受信したマシンガイダンス装置50は、目標設定済みフラグの値を「0」に設定し、目標設定処理が再び実施されるまではマシンガイダンスを動作させないようにしてもよい。
 次に、図4を参照し、コントローラ30がガイダンス音を休止或いは再開させる処理(以下、「ガイダンス音制御処理」とする。)について説明する。なお、図4はガイダンス音制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。コントローラ30は、所定周期で繰り返しこのガイダンス音制御処理を実行する。また、目標設定処理は既に完了している。すなわち、バケット6の先端(爪先)位置が基準点に合わせられた後であり、基準姿勢にあるショベルのバケット6の爪先の現在位置と目標位置との偏差が導出可能となっている。
 最初に、コントローラ30は、自身の内部メモリに記憶された休止フラグを参照し、休止フラグの値が「0」であるか否かを判定する(ステップST1)。すなわち、コントローラ30は、ガイダンス音を休止させていないか否かを判定する。
 休止フラグの値が「0」であると判定した場合、すなわち、ガイダンス音を休止させていないと判定した場合(ステップST1のYES)、コントローラ30の休止判定部31は、ショベルの操作が一時的に休止されているか否かを判定する(ステップST2)。本実施例では、休止判定部31は、圧力センサ29の出力に基づいて無操作期間が所定時間T1以上継続したか否かを判定する。
 ショベルの操作が一時的に休止されていると判定した場合(ステップST2のYES)、休止判定部31は、マシンガイダンス装置50に対してガイダンス音休止指令を出力し、且つ、休止フラグの値を「1」に設定する(ステップST3)。ガイダンス音休止指令を受けたマシンガイダンス装置50はガイダンス音の出力を制限する。具体的には、音声出力装置D2が出力している断続音を弱め或いは消失させる。
 一方、ショベルの操作が休止されていないと判定した場合(ステップST2のNO)、休止判定部31は、マシンガイダンス装置50に対してガイダンス音休止指令を出力することなく、また、休止フラグの値を「1」に設定することなく、今回のガイダンス音制御処理を終了させる。
 また、ステップST1において休止フラグの値が「0」でないと判定した場合、すなわち、ガイダンス音を既に休止させていると判定した場合(ステップST1のNO)、コントローラ30の再開判定部32は、ショベルの操作が再開されたか否かを判定する(ステップST4)。
 ショベルの操作が再開されたと判定した場合(ステップST4のYES)、再開判定部32は、マシンガイダンス装置50に対してガイダンス音再開指令を出力し、且つ、休止フラグの値を「0」にリセットする(ステップST5)。ガイダンス音再開指令を受けたマシンガイダンス装置50はガイダンス音の出力を再開させる。この場合、マシンガイダンス装置50は、目標設定済みフラグが値「1」であれば、操作者に再度の目標設定処理の実施を強いることなく、バケット6の先端位置と目標地形の表面との鉛直方向における距離である偏差に応じた断続音の出力を再開させる。
 以上の構成により、コントローラ30は、操作者がショベルの操作を一時的に休止させる場合にガイダンス音の出力を自動的に休止させることでガイダンス音が鳴り続けてしまうのを防止できる。例えば、コントローラ30は、操作者が携帯電話を利用するためにショベルの操作を一時的に休止させた場合にガイダンス音が通話の邪魔になるのを防止できる。また、手作業によるガイダンス音の停止処理を操作者に強いることもない。そのため、操作者に煩わしさを感じさせてしまうのを防止できる。
 また、コントローラ30は、休止させたガイダンス音の出力を必要に応じて自動的に再開させることができる。そのため、手作業によるガイダンス音の再開処理を操作者に強いることもない。
 また、コントローラ30は、マシンガイダンスを停止させることなく、ガイダンス音の出力のみを一時的に休止させることができる。そのため、休止させたガイダンス音の出力を再開させたときに操作者に再度の目標設定処理を強いることもない。
 次に、図5を参照し、コントローラ30が必要に応じて正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を操作者に通知する処理(以下、「警告処理」とする。)について説明する。なお、図5は警告処理の流れの一例を示すフローチャートである。コントローラ30は、所定周期で繰り返しこの警告処理を実行する。また、目標設定処理は既に完了している。すなわち、バケット6の先端(爪先)位置が基準点に合わせられた後であり、基準姿勢にあるショベルのバケット6の爪先の現在位置と目標位置との偏差が導出可能となっている。
 最初に、コントローラ30の警告部33は、下部走行体1の位置又は姿勢に変化が生じたか否かを判定する(ステップST11)。例えば、警告部33は、圧力センサ29の出力に基づいて走行操作が行われたか否かを判定することで下部走行体1の位置又は姿勢に変化が生じたか否かを判定する。
 そして、下部走行体1の位置又は姿勢に変化が生じたと判定した場合(ステップST11のYES)、警告部33は、正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を操作者に通知する(ステップST12)。例えば、警告部33は、走行操作が行われたと判定した場合、下部走行体1の位置に変化が生じたとしてマシンガイダンス装置50に対して警告指令を出力する。警告指令を受けたマシンガイダンス装置50は、目標設定処理が既に実施されている場合には、正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を表すテキストメッセージを表示装置D3に表示させる。この場合、マシンガイダンス装置50は、テキストメッセージの表示に加え或いはその代わりに、正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を表す音声メッセージを音声出力装置D2から音声出力させてもよい。
 この構成により、コントローラ30は、下部走行体1の位置又は姿勢に変化が生じたと判定した場合、正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を操作者に通知できる。そして、操作者は、目標設定処理をやり直す等、適切な処置を取ることができる。そのため、誤ったガイダンスに基づく誤った施工が実施されてしまうのを防止できる。
 次に、図6を参照し、コントローラ30及びマシンガイダンス装置50の別の構成例について説明する。なお、図6は、コントローラ30及びマシンガイダンス装置50の別の構成例を示す機能ブロック図である。
 図6の構成は、音声出力装置D2がマシンガイダンス装置50ではなくコントローラ30に接続される点で図3の構成と相違するがその他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。
 図6の構成では、マシンガイダンス装置50は、CANを通じて接続されるコントローラ30を経由して音声出力装置D2に対して音声出力指令を出力する。そのため、コントローラ30の休止判定部31は、ショベルの操作が一時的に休止されていると判定した場合、マシンガイダンス装置50に対してガイダンス音休止指令を出力することなく、ガイダンス音の出力を制限できる。
 具体的には、休止判定部31は、マシンガイダンス装置50から音声出力装置D2に送信される音声信号を遮断することで、或いは、音声出力装置D2の音量を低減させる等、音声出力装置D2を直接制御することで、ガイダンス音の出力を制限できる。
 同様に、コントローラ30の再開判定部32は、ショベルの操作が再開されたと判定した場合、マシンガイダンス装置50に対してガイダンス音再開指令を出力することなく、ガイダンス音の出力を再開させることができる。
 具体的には、再開判定部32は、マシンガイダンス装置50から音声出力装置D2に送信される音声信号の遮断を解除することで、或いは、音声出力装置D2の音量を元に戻す(増大させる)等、音声出力装置D2を直接制御することで、ガイダンス音の出力を再開させることができる。
 なお、図6の構成では、表示装置D3はマシンガイダンス装置50に接続されたままとなっているが、音声出力装置D2及び表示装置D3の双方がマシンガイダンス装置50ではなくコントローラ30に接続されてもよい。
 以上の構成により、図6の構成におけるコントローラ30は、図3の構成におけるコントローラ30と同様の効果を実現できる。
 次に、図7を参照し、コントローラ30及びマシンガイダンス装置50のさらに別の構成例について説明する。なお、図7は、コントローラ30及びマシンガイダンス装置50のさらに別の構成例を示す機能ブロック図である。
 図7の構成は、マシンガイダンス装置50が休止判定部31、再開判定部32、及び警告部33を有する点で図3の構成と相違するがその他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。
 図7の構成では、マシンガイダンス装置50は、CANを通じて接続されるコントローラ30を経由してゲートロックレバーD5及び圧力センサ29の出力を受信する。そのため、マシンガイダンス装置50における休止判定部31は、CANを通じて受信したゲートロックレバーD5及び圧力センサ29の出力に基づきショベルの操作が一時的に休止されていると判定した場合、ガイダンス音休止指令を生成することなく、即座にガイダンス音の出力を制限できる。また、マシンガイダンス装置50における再開判定部32は、CANを通じて受信したゲートロックレバーD5及び圧力センサ29の出力に基づきショベルの操作が再開されたと判定した場合、ガイダンス音再開指令を生成することなく、即座にガイダンス音の出力を再開させることができる。なお、図7の構成は、コントローラ30における休止判定部31が有していたゲートロック弁D6及びエンジンコントローラD7のそれぞれに各種指令を送信する機能についてはそのままコントローラ30に残すようにする。
 以上の構成により、図7の構成におけるマシンガイダンス装置50は、図3の構成におけるコントローラ30と同様の効果を実現できる。
 次に、図8を参照し、コントローラ30のさらに別の構成例について説明する。なお、図8は、コントローラ30のさらに別の構成例を示す機能ブロック図である。
 図8の構成は、マシンガイダンス装置50がコントローラ30に統合された点で図3の構成と相違するが各構成要素の機能は同じである。
 なお、図8の構成では、マシンガイダンス装置50における姿勢検出部51、偏差計算部52、音声出力制御部53、及び表示制御部54の4つ全ての機能要素がコントローラ30に統合されているが、4つの機能要素のうちの一部のみがコントローラ30に統合されてもよい。この場合、4つの機能要素のうちの統合されていない残りの部分を有するマシンガイダンス装置がコントローラ30に接続される。
 以上の構成により、図8の構成におけるコントローラ30は、図3の構成におけるコントローラ30と同様の効果を実現できる。
 以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
 例えば、上述の実施例では、コントローラ30は、ショベルの操作が一時的に休止されていると判定した場合にガイダンス音を弱め或いは消失させる。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、コントローラ30は、走行操作中であると判定した場合、或いは、旋回操作中であると判定した場合等、ショベルの状態が予め設定された状態であると判定した場合にもガイダンス音を弱め或いは消失させるようにしてもよい。
 また、上述の実施例では、コントローラ30は、ガイダンス音の出力のみを必要に応じて休止させ、表示装置D3へのガイダンス表示を継続させる。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、コントローラ30は、ガイダンス音の出力を休止させることに加え、表示装置D3におけるガイダンス表示を休止させてもよい。
 また、上述の実施例では、音声出力制御部53は、バケット6の先端位置と目標地形の表面との鉛直方向における距離として導き出した偏差が小さくなるほど断続音の出力間隔(無音部分の長さ)を短くする。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。音声出力制御部53は、ガイダンス音を聞いた操作者がその偏差の大きさを認識できるのであれば、任意の態様でガイダンス音を出力させてもよい。例えば、音声出力制御部53は、その偏差が小さくなるほどガイダンス音の高さ(周波数)を高くしてもよい。
 また、本願は、2014年9月18日に出願した日本国特許出願2014-190344号に基づく優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。
 1・・・下部走行体 1A、1B・・・走行用油圧モータ 2・・・旋回機構 3・・・上部旋回体 4・・・ブーム 5・・・アーム 6・・・バケット 7・・・ブームシリンダ 8・・・アームシリンダ 9・・・バケットシリンダ 10・・・キャビン 11・・・エンジン 14・・・メインポンプ 15・・・パイロットポンプ 16・・・高圧油圧ライン 17・・・コントロールバルブ 21・・・旋回用油圧モータ 25・・・パイロットライン 26・・・操作装置 26A、26B・・・レバー 26C・・・ペダル 27、28・・・油圧ライン 29・・・圧力センサ 30・・・コントローラ 31・・・休止判定部 32・・・再開判定部 33・・・警告部 50・・・マシンガイダンス装置 51・・・姿勢検出部 52・・・偏差計算部 53・・・音声出力制御部 54・・・表示制御部 S1・・・ブーム角度センサ S2・・・アーム角度センサ S3・・・バケット角度センサ S4・・・機体傾斜センサ D1・・・入力装置 D2・・・音声出力装置 D3・・・表示装置 D4・・・記憶装置 D5・・・ゲートロックレバー D6・・・ゲートロック弁 D7・・・エンジンコントローラ

Claims (5)

  1.  下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントとを備え、エンドアタッチメントの現在位置と目標位置との偏差の大きさを視覚的に或いは聴覚的に知らせるマシンガイダンス機能が搭載されるショベルであって、
     所定の事象が発生したと判定した場合に正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を通知する制御装置を備える、
     ショベル。
  2.  前記制御装置は、当該ショベルの下部走行体の位置又は姿勢に変化が生じたと判定した場合に、前記所定の事象が発生したと判定し、正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を通知する、
     請求項1に記載のショベル。
  3.  前記制御装置は、走行操作が行われたと判定した場合、当該ショベルに取り付けられた傾斜センサの検出値が第1所定値に達したと判定した場合、当該ショベルに取り付けられた加速度センサの検出値が第2所定値に達したと判定した場合、又は、当該ショベルに取り付けられた測位装置によって検出される移動距離が第3所定値に達したと判定した場合に、前記所定の事象が発生したと判定し、正確なガイダンスを継続できないおそれがある旨を通知する、
     請求項1に記載のショベル。
  4.  前記第1所定値は、旋回操作が行われているときと旋回操作が行われていないときとで異なる、
     請求項3に記載のショベル。
  5.  前記加速度センサの検出値は、水平方向又は垂直方向の加速度である、
     請求項3に記載のショベル。
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