WO2016148242A1 - ショベル - Google Patents

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WO2016148242A1
WO2016148242A1 PCT/JP2016/058520 JP2016058520W WO2016148242A1 WO 2016148242 A1 WO2016148242 A1 WO 2016148242A1 JP 2016058520 W JP2016058520 W JP 2016058520W WO 2016148242 A1 WO2016148242 A1 WO 2016148242A1
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WO
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bucket
guidance
excavation target
excavator
excavation
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/058520
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English (en)
French (fr)
Inventor
崇昭 守本
Original Assignee
住友建機株式会社
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Publication date
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Priority to CN201680016681.8A priority patent/CN107407077B/zh
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices
    • E02F9/261—Surveying the work-site to be treated
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/30—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom
    • E02F3/32—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom working downwardly and towards the machine, e.g. with backhoes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/431—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/24—Safety devices, e.g. for preventing overload
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices
    • E02F9/264—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool

Definitions

  • the present invention relates to an excavator having a machine guidance function.
  • An operator of a shovel as a construction machine is required to have a skilled maneuvering technique in order to efficiently and accurately perform operations such as excavation by an attachment. Therefore, there is an excavator provided with a function (referred to as machine guidance) for guiding the excavator so that even a pilot who has little excavator experience can perform work efficiently and accurately.
  • machine guidance a function for guiding the excavator so that even a pilot who has little excavator experience can perform work efficiently and accurately.
  • a display system in which a section of a portion where excavation work is being performed and a excavation tool are displayed as images on a display device to visually guide the work (for example, Reference document 1).
  • the excavation target line is displayed on a cross section of a portion to be excavated, and the position of the bucket with respect to the excavation target line is also displayed. For example, it can be confirmed on the display device whether the tip of the bucket is moving along the excavation target line.
  • the extension line of the excavation target line is simply displayed by, for example, a dotted line.
  • the guidance for notifying the portion where the inclination has changed by simply displaying and guiding one excavation target line and its extension line. Is not done.
  • An object of one embodiment is to provide an excavator capable of performing guidance for proper operation even in a portion where a target excavation line is bent in a cross section.
  • an excavator provided with a machine guidance device having a machine guidance function is provided.
  • the machine guidance function is an area along the extension surface set in the extension direction of the excavation target surface, when the work part of the end attachment approaches within a predetermined distance to the excavation target surface, performs voice guidance and performs voice guidance In this case, when the work part of the end attachment approaches within a predetermined distance to the extended surface, a notification sound is emitted and voice guidance is performed.
  • FIG. 1 is a side view of an excavator according to an embodiment.
  • An upper swing body 3 is mounted on the lower traveling body 1 of the excavator via a swing mechanism 2.
  • 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.
  • a slope bucket, a kite bucket, or the like may be used as an end attachment.
  • the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 constitute an excavation attachment as an example of the 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,
  • a bucket angle sensor S3 is attached to the bucket 6.
  • the excavation attachment may be provided with a bucket tilt mechanism.
  • the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, and the bucket angle sensor S3 may be referred to as “attitude sensors”.
  • the boom angle sensor S1 detects the rotation angle of the boom 4.
  • the boom angle sensor S1 is an acceleration sensor that detects a tilt angle with respect to the horizontal plane and detects a rotation angle of the boom 4 with respect to the upper swing body 3.
  • the arm angle sensor S2 detects the rotation angle of the arm 5.
  • the arm angle sensor S ⁇ b> 2 is an acceleration sensor that detects an inclination angle with respect to the horizontal plane and detects a rotation angle of the arm 5 with respect to the boom 4.
  • the bucket angle sensor S3 detects the rotation angle of the bucket 6.
  • the bucket angle sensor S3 is an acceleration sensor that detects the rotation angle of the bucket 6 with respect to the arm 5 by detecting an inclination with respect to the horizontal plane.
  • the bucket angle sensor S3 When the excavation attachment includes a bucket tilt mechanism, the bucket angle sensor S3 additionally detects the rotation angle of the bucket 6 around the tilt axis.
  • the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, and the bucket angle sensor S3 are a potentiometer using a variable resistor, a stroke sensor that detects a stroke amount of a corresponding hydraulic cylinder, and a rotary encoder that detects a rotation angle around a connecting pin. Etc.
  • 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.
  • the body tilt sensor S4 is a sensor that detects the tilt of the upper swing body 3 with respect to the horizontal plane.
  • the body tilt sensor S4 may be referred to as “attitude sensor”.
  • an input device D1 In the cabin 10, 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 installed.
  • the controller 30 functions as a main control unit that performs drive control of the excavator.
  • the controller 30 includes an arithmetic processing device that includes a CPU and an internal memory. Various functions of the controller 30 are realized by the CPU executing programs stored in the internal memory.
  • the machine guidance device 50 has a machine guidance function for guiding excavator operation.
  • the machine guidance device 50 visually and audibly notifies the operator of the distance in the vertical direction between the surface of the target landform set by the operator and the tip (toe) position of the bucket 6, for example. .
  • the machine guidance apparatus 50 guides the operation of the shovel 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 machine guidance device 50 may be provided separately from the controller 30 or may be incorporated in the controller 30.
  • 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.
  • a touch panel or the like may be used as the input device D1.
  • the audio output device D2 outputs various audio information in response to the audio output command from the machine guidance device 50.
  • an in-vehicle speaker that is directly connected to the machine guidance device 50 is used as the audio output device D2.
  • a reporting device such as a buzzer may be used as the audio output device D2.
  • Display device D3 outputs various image information in response to a command from machine guidance device 50.
  • an in-vehicle liquid crystal display directly connected to the machine guidance device 50 is used as the display device D3.
  • Storage device D4 is a device for storing various information.
  • a nonvolatile storage medium such as a semiconductor memory is used as the storage device D4.
  • the storage device D4 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 is disposed between the door of the cabin 10 and the driver's seat.
  • the various operation devices can be operated.
  • the gate lock lever D5 is pushed down so that the operator can leave the cabin 10, the various operation devices become inoperable.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the drive system of the excavator shown 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 maintains the engine speed constant regardless of increase or decrease in engine load.
  • the fuel injection amount, fuel injection timing, boost pressure and the like in the engine 11 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 switches communication / interruption of the hydraulic line 27 connecting the control valve 17 and the operating device 26.
  • the gate lock valve D ⁇ b> 6 is an electromagnetic valve that switches communication / blocking 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 the controller 30 determines that the gate lock lever D5 is in the raised state, the controller 30 outputs a communication command to the gate lock valve D6. When the communication command is received, the gate lock valve D6 is opened to connect the hydraulic line 27. As a result, the operator's operation on the operation device 26 becomes effective.
  • the controller 30 determines that the gate lock lever D5 is in the lowered state, the controller 30 outputs a cutoff command to the gate lock valve D6.
  • the shutoff command is received, the gate lock valve D6 is closed and the hydraulic line 27 is shut off. As a result, the operator's operation on the operation device 26 becomes invalid.
  • the pressure sensor 29 detects the operation content of the operating device 26 in the form of pressure.
  • the pressure sensor 29 outputs the detection value to the controller 30.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing the configuration of the controller 30 and the machine guidance device 50.
  • the controller 30 controls whether or not to perform guidance by the machine guidance device 50 in addition to controlling the operation of the entire shovel. Specifically, the controller 30 determines whether or not the excavator is at rest based on the state of the gate lock lever D5 and the detection signal from the pressure sensor 29 and the like. When the controller 30 determines that the excavator is at rest, it sends a guidance stop command to the machine guidance device 50 so as to stop the guidance by the machine guidance device 50.
  • controller 30 may output a guidance stop command to the machine guidance device 50 when outputting an auto idle stop command to the engine controller D7.
  • controller 30 may output a guidance stop command to the machine guidance device 50 when it is determined that the gate lock lever D5 is in a depressed state.
  • the machine guidance device 50 receives various signals and data output from 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 controller 30. .
  • the machine guidance device 50 calculates the actual operation position of the attachment (for example, the bucket 6) based on the received signal and data. Then, when the actual operation position of the attachment is different from the target operation position, the machine guidance device 50 transmits a notification command to the voice output device D2 and the display device D3 to issue a notification.
  • the machine guidance device 50 and the controller 30 are communicably connected to each other through a CAN (Controller Area ⁇ Network).
  • the machine guidance device 50 includes functional units that perform various functions.
  • the machine guidance device 50 includes a height calculation unit 503, a comparison unit 504, a notification control unit 505, a guidance data output unit 506, and an extension line setting unit 507 as functional units for guiding an attachment operation. including.
  • the height calculation unit 503 calculates the height of the tip (toe) of the bucket 6 from the angles of the boom 4, the arm 5 and the bucket 6 calculated from the detection signals of the sensors S1 to S4.
  • the tip (toe) of the bucket 6 corresponds to the work site of the end attachment.
  • the back surface of the bucket 6 corresponds to the work site of the end attachment.
  • the tip of the breaker corresponds to the work site of the end attachment.
  • the positioning device S5 is a device that measures the position and orientation of the excavator.
  • the positioning device S5 is a GNSS receiver that incorporates an electronic compass, and measures the latitude, longitude, and altitude of the location of the shovel and measures the orientation of the shovel. Thereby, the latitude, longitude, and altitude of the height of the tip (toe) of the bucket 6 can also be measured.
  • the comparison unit 504 calculates the height of the tip (toe) of the bucket 6 calculated by the height calculation unit 503 and the target height of the tip (toe) of the bucket 6 indicated by the guidance data output from the guidance data output unit 506. Compare. When using GNSS, the comparison unit 504 calculates the coordinates of the calculated height, latitude, longitude, and altitude of the tip of the bucket 6, and the coordinates of the tip of the bucket 6 and the digging target lines TL1, TL2 Contrast with.
  • the notification control unit 505 transmits a notification command to both or one of the voice output device D2 and the display device D3 when it is determined that notification is necessary based on the comparison result in the comparison unit 504.
  • the voice output device D2 and the display device D3 receive the notification command, the voice output device D2 and the display device D3 issue a predetermined notification to notify the operator of the excavator.
  • the guidance data output unit 506 extracts the target height data of the bucket 6 from the guidance data stored in advance in the storage device of the machine guidance device 50 and outputs the data to the comparison unit 504. .
  • the excavation target lines TL ⁇ b> 1 and TL ⁇ b> 2 are set as the topographic data of the target topographic surface corresponding to the coordinates regarding the latitude, longitude, and altitude of the construction surface, and are output from the guidance data output unit 506. Further, the guidance data output unit 506 outputs data on the target height of the bucket corresponding to the inclination angle of the shovel detected by the machine body inclination sensor S4.
  • the extension line setting unit 507 sets the extension line of the target excavation line in the data output from the guidance data output unit 506, and outputs the data including the extension line to the comparison unit 504.
  • the coordinates of the extension line are also set based on the excavation target lines TL1 and TL2. The function of the extension line setting unit 507 will be described later.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining an example of guidance processing when guiding work by the bucket 6.
  • An example of the guidance processing shown in FIG. 4 is guidance processing when the excavation target surface is bent.
  • the bent excavation target surface is a target surface in excavation work in which the excavation surface moves from an inclined surface to a horizontal plane, for example.
  • the excavation target line TL1 indicates an inclined excavation target surface
  • the excavation target line TL2 indicates a horizontal excavation target surface.
  • a portion where the excavation target line TL1 and the excavation target line TL2 intersect is referred to as a bending point B.
  • the bending point B is not actually a point, but indicates a line of intersection of an inclined surface indicated by the excavation target line TL1 and a horizontal plane indicated by the excavation target line TL2.
  • an extension line EL1 indicated by a thick dotted line is set in the extension direction of the excavation target line TL1.
  • the extension line EL1 corresponds to a portion where the excavation target line TL1 extends beyond the bending point B.
  • the extension line EL1 is set by the extension line setting unit 507 in the guidance data output from the guidance data output unit 506 shown in FIG. Note that the extension line EL1 may be included in advance in the guidance data included in the guidance data output unit 506.
  • the extended line EL1 indicates the extended surface of the inclined surface indicated by the excavation target line TL1 as described above.
  • the guidance process according to the present embodiment when the angle formed by the plurality of excavation target surfaces exceeds 180 ° C., guidance is executed based on the extended surface (bending point attention area) as shown in FIG. .
  • the extended surface is also included in the inflection point attention area.
  • only the inclined surface is the excavation target surface TL1, and the flat surface may not be excavated. Therefore, one surface forming the bent portion includes “not a surface to be excavated”.
  • a display as shown in FIG. 4 is displayed on the screen of the display device (display guidance).
  • display guidance when the tip of the bucket 6 is located within the predetermined distance d from the excavation target lines TL1 and TL2, a notification sound is generated and a notification is made to the operator (voice) guidance).
  • the notification sound at this time is referred to as an “in-target notification sound”.
  • the in-target notification sound is emitted continuously or intermittently when the tip of the bucket 6 is located within the predetermined distance d.
  • the notification sound may be any sound that can be heard by the operator, and may be any sound such as a simple sound such as a buzzer sound or a horn sound, a synthesized sound generated by a computer, or a human voice.
  • non-target notification sound a notification sound different from the notification sound within the target (hereinafter referred to as “non-target notification sound”) is generated. It may be done.
  • the difference between the notification sound within the target and the notification sound outside the target may be any difference that can be distinguished. As such differences, there are various differences such as differences in timbre, pitch, and intermittent time.
  • the same voice guidance as when moving along the excavation target line TL1 is performed even when the tip of the bucket 6 is moving along the extension line EL1.
  • the notification sound within the target and the notification sound outside the target in this case are set to different notification sounds from the notification sound within the target and the notification sound outside the target that are generated when moving along the excavation target line TL1 (hereinafter referred to as the notification sound) , Referred to as "extension line target notification sound” and "extension line target notification sound”).
  • the extension line in-target notification sound and the extension line out-of-target notification sound are set to be different from the in-target notification sound and the non-target notification sound.
  • the difference in the notification sound there are various differences such as a difference in tone color, a difference in pitch, and a difference in intermittent time.
  • the excavator operator can change the notification sound so that the tip of the bucket 6 is positioned along the extension line EL1. Can be easily recognized. Thereby, the operator of the shovel can easily recognize that the toe of the bucket 6 is located at the place where the bending point B has passed without looking at the guidance display screen. Can be recognized in the direction along the excavation target line TL2.
  • the notification sound is either the in-target notification sound or the non-target notification sound. Changes to an extension line notification sound or an extension line non-target notification sound. Then, the operator moves the bucket 6 this time along the excavation target line TL2 (horizontal pulling operation).
  • the toe of the bucket 6 when the toe of the bucket 6 is located in the vicinity of the bending point B (for example, the distance from the toe for one bucket 6 to the link portion (inside)), this is indicated.
  • a notification sound may be emitted.
  • the notification sound at this time is different from the in-target notification sound and the non-target notification sound (hereinafter referred to as “bending point notification sound”).
  • the difference between the inflection point notification sound and other notification sounds in-target notification sound, non-target notification sound, extension line target notification sound, and extension line non-target notification sound
  • there are various differences such as differences in timbre, pitch, and intermittent time.
  • the excavator operator can easily recognize that the tip of the bucket 6 is located at the bending point B without looking at the machine guidance display screen. It is possible to recognize that the operation 6 is to be changed.
  • the distance in the vicinity of the bending point B can be arbitrarily set on the screen.
  • the notification sound is generated as an in-target notification sound or an out-of-target notification sound. It changes from the notification sound to the bending point notification sound. Then, the operator moves the bucket 6 this time along the excavation target line TL2 (horizontal pulling operation).
  • the bending point notification sound is not emitted and normal voice guidance processing is performed. That is, when the toe of the bucket 6 passes the bending point B and then moves along the excavation target line TL2, when the toe of the bucket 6 is within the predetermined distance d from the excavation target line TL2, the in-target notification A sound is emitted and the operator is notified. In addition, when moving along the excavation target line TL2, if the distance from the excavation target line TL2 to the tip of the bucket 6 exceeds the predetermined distance d, a non-target notification sound is generated and the operator is notified.
  • the guidance process described with reference to FIG. 5 is basically the same as the guidance process described with reference to FIG. 4 except that an extension line EL2 is set also for the excavation target line TL2. That is, in the guidance process described with reference to FIG. 5, the extension surface indicated by the extension line EL2 is also set for the horizontal plane indicated by the excavation target line TL2.
  • the voice guidance as described above is performed even in the area along the extension line EL2. That is, even when the tip of the bucket 6 is moving along the extension line EL2, the same voice guidance as that when moving along the excavation target line TL2 is performed.
  • the notification sound within the target and the notification sound outside the target in this case are set to a notification sound different from the notification sound within the target and the notification sound outside the target generated when moving along the excavation target line TL2 (hereinafter referred to as the notification sound).
  • extension line target notification sound and "extension line target notification sound”
  • the extension line in-target notification sound and the extension line out-of-target notification sound are set to be different from the in-target notification sound and the non-target notification sound.
  • the difference in the notification sound there are various differences such as a difference in tone color, a difference in pitch, and a difference in intermittent time.
  • the excavator operator performs the voice guidance as described above, so that the excavator operator changes the notification sound so that the toe of the bucket 6 moves the excavation target line. It is possible to easily recognize that the position is out of TL2 and is located along the extension line EL2. Thereby, the operator of the shovel can easily recognize that the toe of the bucket 6 is located at the place where the bending point B has passed without looking at the guidance display screen. Can be recognized to be returned to the portion corresponding to the excavation target line TL2.
  • voice guidance for the extension line EL1 and voice guidance for the extension line EL2 may be performed at the same time. Therefore, it is desirable to determine in advance whether to give priority to the voice guidance for the extension line EL1 or the voice guidance for the extension line EL2 in consideration of the conditions of the excavation work.
  • the guidance process described with reference to FIG. 6 is voice guidance in a portion that transitions from a horizontal plane to an inclined plane.
  • the excavation operation is such that the bucket 6 is operated along the bent excavation target surface indicated by the excavation target line TL1 and the excavation target line TL2.
  • the extension line EL1 of the excavation target line TL1 extends into the ground, and the part where the extension line EL1 extends is not the part to be excavated (that is, the toe of the bucket 6 is not the part to be advanced).
  • the extension line EL2 of the excavation target line TL2 is also underground, and the part where the extension line EL2 extends is not the part to be excavated (that is, the toe of the bucket 6 is not the part to be advanced).
  • the bending point B indicates a bent portion of the excavation target surface.
  • the inflection point B intersects the excavation target plane indicated by the excavation target line TL1 and the excavation target plane indicated by the excavation target line TL2. It will show the crossing part.
  • the voice guidance along the extension lines EL1, EL2 is not performed. Instead, when the toe of the bucket 6 enters an area near the bending point B where the excavation target line TL1 and the excavation target line TL2 intersect, as described with reference to FIG. I do.
  • the region in the vicinity of the bending point B is a region indicated by a sector (arc) CR that is an equidistant range from the bending point B.
  • the area in the vicinity of the bending point B is not limited to the fan-shaped (arc) CR, but may be a diamond DA formed by the excavation target line TL1 and the excavation target line TL2 extending from the bending point B.
  • the region indicated by the symbol CR (DA) in FIG. 6 is also referred to as a “bending point attention region”.
  • the guidance processing according to the present embodiment when the angle formed by the plurality of excavation target surfaces is less than 180 ° C., the guidance is based on the bending point attention area formed in the vicinity of the bending portion as shown in FIG. Is executed. Further, only the inclined surface is the excavation target surface TL1, and the flat surface may not be excavated. Therefore, one surface forming the bent portion includes “not a surface to be excavated”.
  • the notification sound is generated. It changes from a whistleblower sound or a non-target whistle sound to an inflection point sound. Then, the operator moves the bucket 6 this time along the excavation target line TL2 (horizontal pulling operation).
  • the inflection point notification sound is not emitted and normal voice guidance processing is performed. That is, when the tip of the bucket 6 passes along the area indicated by the fan-shaped (arc) CR and moves along the excavation target line TL2, the toe of the bucket 6 is within a predetermined distance from the excavation target line TL2. At some point, an in-target notification sound is emitted and the operator is notified. Further, when moving along the excavation target line TL2, if the distance from the excavation target line TL2 to the tip of the bucket 6 exceeds a predetermined distance, a non-target notification sound is generated and the operator is notified. .
  • the extension lines EL1 and EL2 are set by the extension line setting unit 507.
  • the extension line setting unit 507 determines whether or not the extension lines EL1 and EL2 extend into the ground. When it is determined that the extension lines EL1 and EL2 extend into the ground, the extension line setting unit 507 sends information indicating that to the notification control unit 505. And the report control part 505 does not perform audio

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Abstract

　マシンガイダンス機能を有するマシンガイダンス装置を備えるショベルであって、該マシンガイダンス機能は、エンドアタッチメントの作業部位が掘削目標面まで所定の距離以内に近づくと、通報音を発して音声ガイダンスを行い、前記掘削目標面の延長方向に設定した延長面に沿った領域においても、エンドアタッチメントの作業部位が該延長面まで所定の距離以内に近づくと、通報音を発して音声ガイダンスを行うことを特徴とするショベルである。

Description

ショベル
本発明は、マシンガイダンス機能を有するショベルに関する。
建設機械としてのショベルの操縦者には、アタッチメントによる掘削などの作業を効率的且つ正確に行うために、熟練した操縦技術が要求される。そこで、ショベルの操縦経験が少ない操縦者でも作業を効率的且つ正確に行うことができるように、ショベルの操縦をガイドする機能（マシンガイダンスと称する）が設けられたショベルがある。
　例えば、ショベルのマシンガイダンスとして、掘削作業が行なわれている部分の断面と掘削ツールとを画像として表示装置上に表示して、視覚的に作業をガイダンスする表示システムが知られている（例えば、引用文献１参照）。この表示システムでは、例えば、掘削目標線が掘削する部分の断面上に表示され、この掘削目標線に対するバケットの位置も共に表示される。例えばバケットの爪先が掘削目標線に沿って移動しているか否かを表示装置上で確認することができる。
特開２０１４－１４８８９３号公報
　上述の表示システムでは、掘削面の傾斜が断面上で変化した部分（例えば、傾斜面から水平面に変化した部分）については、単に掘削目標線の延長線を例えば点線で表示するだけである。すなわち、例えば目標掘削面の傾斜が断面上で変化した部分がある場合でも、一本の掘削目標線及びその延長線を表示してガイダンスするだけで、傾斜が変化した部分を通知するようなガイダンスは行なわれない。
　一実施形態は、断面における掘削目標線が屈曲した部分においても、適格な操作のガイダンスを行なうことのでき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、マシンガイダンス機能を有するマシンガイダンス装置を備えるショベルが提供される。該マシンガイダンス機能は、エンドアタッチメントの作業部位が掘削目標面まで所定の距離以内に近づくと、通報音を発して音声ガイダンスを行い、前記掘削目標面の延長方向に設定した延長面に沿った領域においても、エンドアタッチメントの作業部位が該延長面まで所定の距離以内に近づくと、通報音を発して音声ガイダンスを行う。
　開示した実施形態によれば、断面における掘削目標線が屈曲した部分においても適格な操作のガイダンスを行なうことができる。
本発明の一実施形態によるショベルの側面図である。 図１に示すショベルの駆動系の構成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機能構成を示すブロック図である。 バケットによる作業をガイドする際のガイダンス処理の一例を説明するための図である。 バケットによる作業をガイドする際のガイダンス処理の他の例を説明するための図である。 バケットによる作業をガイドする際のガイダンス処理のさらに他の例を説明するための図である。
　　図１は一実施形態によるショベルの側面図である。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。エンドアタッチメントとして、法面用バケット、浚渫用バケット等が用いられてもよい。
　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。本実施形態では、ブーム角度センサＳ１は、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。本実施形態では、アーム角度センサＳ２は、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。本実施形態では、バケット角度センサＳ３は、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。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。機体傾斜センサＳ４を「姿勢センサ」と称することもある。
　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が設置される。
　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機能する。本実施形態では、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。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マシンガイダンス機能を有する。本実施形態では、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報知する。これにより、マシンガイダンス装置５０は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。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。マシンガイダンス装置５０は、コントローラ３０とは別個に設けられてもよく、あるいは、コントローラ３０に組み込まれていてもよい。
　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。本実施形態では、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。入力装置Ｄ１としてタッチパネル等を用いてもよい。
　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。本実施形態では、音声出力装置Ｄ２として、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、音声出力装置Ｄ２として、ブザー等の通報器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。本実施形態では、表示装置Ｄ３として、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。本実施形態では、記憶装置Ｄ４として、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体が用いられる。記憶装置Ｄ４は、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。本実施形態では、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。キャビン１０から操作者が退出できないようにゲートロックレバーＤ５が引き上げられた場合に、各種操作装置は操作可能となる。一方、キャビン１０から操作者が退出できるようにゲートロックレバーＤ５が押し下げられた場合には、各種操作装置は操作不能となる。
　図２は、図１のショベルの駆動系の構成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。本実施形態では、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したディーゼルエンジンである。エンジン１１における燃料噴射量、燃料噴射タイミング、ブースト圧等は、エンジンコントローラＤ７により制御される。
　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。本実施形態では、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。本実施形態では、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。本実施形態では、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。本実施形態では、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。本実施形態では、ゲートロック弁Ｄ６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、コントローラ３０は、ゲートロックレバーＤ５が引き上げられた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する。連通指令を受けると、ゲートロック弁Ｄ６は開いて油圧ライン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、コントローラ３０は、ゲートロックレバーＤ５が引き下げられた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する。遮断指令を受けると、ゲートロック弁Ｄ６は閉じて油圧ライン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。圧力センサ２９は、検出値をコントローラ３０に対して出力する。
　次に、図３を参照しながら、コントローラ３０及びマシンガイダンス装置５０に設けられた各種機能要素について説明する。図３は、コントローラ３０及びマシンガイダンス装置５０の構成を示す機能ブロック図である。
　本実施形態では、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なうか否かを制御する。具体的には、コントローラ３０は、ゲートロックレバーＤ５の状態と圧力センサ２９からの検出信号等に基づいて、ショベルが休止中か否かを判定する。そして、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Ｄ７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に対して出力してもよい。あるいは、コントローラ３０は、ゲートロックレバーＤ５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に対して出力してもよい。
　次に、マシンガイダンス装置５０について説明する。本実施形態では、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から出力される各種信号及びやデータを受信する。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アタッチメント（例えば、バケット６）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が目標動作位置とは異なる場合に、音声出力装置Ｄ２及び表示装置Ｄ３に通報指令を送信し、通報を発令させる。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、様々な機能を行なう機能部を含む。本実施形態では、マシンガイダンス装置５０は、アタッチメントの動作をガイダンスするための機能部として、高さ算出部５０３、比較部５０４、通報制御部５０５、ガイダンスデータ出力部５０６、及び延長線設定部５０７を含む。
　高さ算出部５０３は、センサＳ１～Ｓ４の検出信号から算出されたブーム４、アーム５、バケット６の角度とから、バケット６の先端（爪先）の高さを算出する。ここでは、バケット６の先端で掘削を行なうため、バケット６の先端（爪先）はエンドアタッチメントの作業部位に相当する。例えば、バケット６の背面で土砂をならすような作業をするときは、バケット６の背面がエンドアタッチメントの作業部位に相当する。また、バケット６以外のエンドアタッチメントとして、ブレーカを用いた場合には、ブレーカの先端がエンドアタッチメントの作業部位に相当する。
　測位装置Ｓ５は、ショベルの位置及び向きを測定する装置である。本実施形態では、測位装置Ｓ５は、電子コンパスを組み込んだＧＮＳＳ受信機であり、ショベルの存在位置の緯度、経度、高度を測定し、且つショベルの向きを測定する。これにより、バケット６の先端（爪先）の高さの緯度、経度、高度も測定できる。
　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で示されるバケット６の先端（爪先）の目標高さとを比較する。ＧＮＳＳを用いる場合には、比較部５０４は、算出されたバケット６の先端の高さの緯度、経度、高度に関する各座標を算出し、バケット６の先端の高さと掘削目標線ＴＬ１，ＴＬ２の座標との対比を行なう。
　通報制御部５０５は、比較部５０４での比較結果に基づいて、通報が必要と判断した場合には通報指令を、音声出力装置Ｄ２及び表示装置Ｄ３の両方又は一方に送信する。音声出力装置Ｄ２及び表示装置Ｄ３は、通報指令を受けると所定の通報を発してショベルの操作者に通知する。
　ガイダンスデータ出力部５０６は、上述のように、マシンガイダンス装置５０の記憶装置に予め格納されていたガイダンスデータから、バケット６の目標高さのデータを抽出して、比較部５０４に対して出力する。この際、掘削目標線ＴＬ１，ＴＬ２は、施工面の緯度、経度、高度に関するそれぞれの座標に対応した目標地形面の地形データとして設定され、ガイダンスデータ出力部５０６から出力される。また、ガイダンスデータ出力部５０６は、機体傾斜センサＳ４が検出したショベルの傾斜角に対応するバケットの目標高さのデータを出力する。
　延長線設定部５０７は、ガイダンスデータ出力部５０６が出力するデータにおいて、目標掘削線の延長線を設定し、延長線を含むデータを比較部５０４に出力する。延長線の座標も、掘削目標線ＴＬ１，ＴＬ２に基づいて設定される。延長線設定部５０７の機能については後述する。
　次に、マシンガイダンス装置５０によるガイダンス処理の一例について、図４を参照しながら説明する。図４は、バケット６による作業をガイドする際のガイダンス処理の一例を説明するための図である。図４に示すガイダンス処理の一例は、掘削目標面が屈曲している場合のガイダンス処理である。屈曲した掘削目標面とは、例えば掘削面が傾斜面から水平面へと移行するような掘削作業における目標面である。マシンガイダンス装置５０の表示画面上では、例えば、図４に示すように、傾斜面に相当する掘削目標線ＴＬ１と水平面に相当する掘削目標線ＴＬ２とが交わって屈曲した一つの掘削目標面を形成していることを意味する。すなわち、図４において、掘削目標線ＴＬ１は傾斜した掘削目標面を示し、掘削目標線ＴＬ２は水平な掘削目標面を示している。掘削目標線ＴＬ１と掘削目標線ＴＬ２が交わる部分を屈曲点Ｂと称する。屈曲点Ｂは実際には点ではなく、掘削目標線ＴＬ１で示される傾斜面と掘削目標線ＴＬ２で示される水平面とが交差した部分の交線を示している。
　本実施形態によるガイダンス処理では、掘削目標線ＴＬ１の延長方向に太点線で示される延長線ＥＬ１が設定される。延長線ＥＬ１は屈曲点Ｂを越えて掘削目標線ＴＬ１が延長した部分に相当する。延長線ＥＬ１は、図３に示される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中で、延長線設定部５０７により設定される。なお、ガイダンスデータ出力部５０６が有するガイダンスデータに予め延長線ＥＬ１が含まれていてもよい。なお、延長線ＥＬ１は上述のように掘削目標線ＴＬ１で示される傾斜面の延長面を示している。
　本実施形態によるガイダンス処理では、複数の掘削目標面で形成される角度が、１８０℃を越える場合には、図４の如く、延長面（屈曲点注意領域）に基づいて、ガイダンスが実行される。尚、延長面も、屈曲点注意領域に含まれる。また、傾斜面のみが掘削目標面ＴＬ１であり、平面は掘削しない場合もある。よって、屈曲部を形成する一方の面が「掘削対象の面では無い」も含まれる。
　本実施形態によるガイダンス処理では、図４に示すような表示が表示装置の画面に表示される（表示ガイダンス）。これに加え、本実施形態によれば、掘削目標線ＴＬ１，ＴＬ２からバケット６の爪先が所定距離ｄ以内に位置しているときに、通報音が発せられて操作者に通報がなされる（音声ガイダンス）。以下、このときの通報音を「目標内通報音」と称する。目標内通報音は、バケット６の爪先が所定距離ｄ以内に位置しているときには、連続にあるいは断続的に発せられる。通報音としては、操作者が聞くことのできる音であればよく、ブザー音や警笛音のような単純な音、コンピュータにより作られる合成音、人間の音声、などどのような音でもよい。
　また、掘削目標線ＴＬ１，ＴＬ２からバケット６の爪先までの距離が所定距離ｄを越えているときに、目標内通報音とは異なる通報音（以下、「目標外通報音」と称する）が発せられることとしてもよい。目標内通報音と目標外通報音との相違は、聞き分けられる相違であればよい。そのような相違として、例えば、音色の違い、音程の違い、断続時間の違いなど様々な相違がある。
　本実施形態によるガイダンス処理では、バケット６の爪先が延長線ＥＬ１に沿って移動している場合にも、掘削目標線ＴＬ１に沿って移動しているときと同様の音声ガイダンスを行なう。ただし、この場合の目標内通報音及び目標外通報音は、掘削目標線ＴＬ１に沿って移動しているときに発せられる目標内通報音及び目標外通報音とは異なる通報音に設定する（以下、「延長線目標内通報音」及び「延長線目標外通報音」と称する）。延長線目標内通報音及び延長線目標外通報音は、目標内通報音及び目標外通報音とはそれぞれ異なる通報音に設定される。通報音の相違として、例えば、音色の違い、音程の違い、断続時間の違いなど様々な相違がある。
　延長線ＥＬ１に沿って移動している場合にも上述のような音声ガイダンスを行なうことで、ショベルの操作者は、通報音が変化したことで、バケット６の爪先が延長線ＥＬ１に沿った位置になったことを容易に認識することができる。これにより、ショベルの操作者は、ガイダンスの表示画面を見なくても、バケット６の爪先が屈曲点Ｂを通過したところに位置していることを容易に認識することができ、バケット６の操作を掘削目標線ＴＬ２に沿った方向に変更すべきことを認識することができる。
　具体的には、バケット６を掘削目標線ＴＬ１に沿って移動してきて（法面掘削動作）、バケット６の爪先が屈曲点Ｂを過ぎると、通報音が、目標内通報音又は目標外通報音から延長線目標内通報音又は延長線目標外通報音に変化する。そこで、操作者はバケット６を今度は掘削目標線ＴＬ２に沿うように移動させる（水平引き動作）。
　また、本実施形態によるガイダンス処理では、バケット６の爪先が屈曲点Ｂの近傍（例えば、バケット６一つ分の爪先からリンク部（内側）までの距離）に位置しているときには、これを示すような通報音が発せられることとしてもよい。このときの通報音は、目標内通報音及び目標外通報音とは異なる音である（以下、「屈曲点通報音」と称する）。屈曲点通報音と他の通報音（目標内通報音、目標外通報音、延長線目標内通報音、及び延長線目標外通報音）との相違は、聞き分けられる相違であればよい。そのような相違として、例えば、音色の違い、音程の違い、断続時間の違いなど様々な相違がある。屈曲点通報音を聞くことにより、ショベルの操作者は、マシンガイダンスの表示画面を見なくても、バケット６の爪先が屈曲点Ｂに位置していることを容易に認識することができ、バケット６の操作を変更すべきことを認識することができる。尚、屈曲点Ｂの近傍の距離については、画面により任意に設定することができる。
　具体的には、バケット６を掘削目標線ＴＬ１に沿って移動してきて（法面掘削動作）、バケット６の爪先が屈曲点Ｂの近傍にさしかかると、通報音が、目標内通報音又は目標外通報音から屈曲点通報音に変化する。そこで、操作者はバケット６を今度は掘削目標線ＴＬ２に沿うように移動させる（水平引き動作）。
　なお、バケット６の爪先が屈曲点Ｂを通り過ぎると、屈曲点通報音は発せられなくなり、通常の音声ガイダンス処理となる。すなわち、バケット６の爪先が屈曲点Ｂを通り過ぎてから、掘削目標線ＴＬ２に沿って移動する際には、掘削目標線ＴＬ２からバケット６の爪先が所定距離ｄ以内にあるときに、目標内通報音が発せられて操作者に通報がなされる。また、掘削目標線ＴＬ２に沿って移動する際に、掘削目標線ＴＬ２からバケット６の爪先までの距離が所定距離ｄを越えていると、目標外通報音が発せられて操作者に通報がなされる。
　次に、本実施形態によるガイダンス処理の他の例について、図５を参照しながら説明する。図５を参照して説明するガイダンス処理は、図４を参照して説明したガイダンス処理と基本的に同じであるが、掘削目標線ＴＬ２にも延長線ＥＬ２を設定したことが異なる。すなわち、図５を参照して説明するガイダンス処理では、掘削目標線ＴＬ２で示される水平面に対しても、延長線ＥＬ２で示される延長面が設定される。
　本ガイダンス処理では、延長線ＥＬ２に沿った領域においても、上述のような音声ガイダンスが行われる。すなわち、バケット６の爪先が延長線ＥＬ２に沿って移動している場合にも、掘削目標線ＴＬ２に沿って移動しているときと同様の音声ガイダンスを行なう。ただし、この場合の目標内通報音及び目標外通報音は、掘削目標線ＴＬ２に沿って移動しているときに発せられる目標内通報音及び目標外通報音とは異なる通報音に設定する（以下、「延長線目標内通報音」及び「延長線目標外通報音」と称する）。延長線目標内通報音及び延長線目標外通報音は、目標内通報音及び目標外通報音とはそれぞれ異なる通報音に設定される。通報音の相違として、例えば、音色の違い、音程の違い、断続時間の違いなど様々な相違がある。
　ショベルの爪先が延長線ＥＬ２に沿って移動している場合にも上述のような音声ガイダンスを行なうことで、ショベルの操作者は、通報音が変化したことで、バケット６の爪先が掘削目標線ＴＬ２から外れて延長線ＥＬ２に沿った位置になったことを容易に認識することができる。これにより、ショベルの操作者は、ガイダンスの表示画面を見なくても、バケット６の爪先が屈曲点Ｂを通過したところに位置していることを容易に認識することができ、バケット６の操作を掘削目標線ＴＬ２に相当する部分に戻すべきことを認識することができる。
　なお、屈曲点Ｂの近傍では、延長線ＥＬ１に対する音声ガイダンスと延長線ＥＬ２に対する音声ガイダンスが同時になされるおそれがある。そこで、延長線ＥＬ１に対する音声ガイダンスと延長線ＥＬ２に対する音声ガイダンスのいずれかを優先するかについて、掘削作業の条件等を考慮して予め決定しておくことが望ましい。
　次に、本実施形態によるガイダンス処理のさらに他の例について、図６を参照しながら説明する。図６を参照して説明するガイダンス処理は、水平面から傾斜面へと移行する部分における音声ガイダンスである。
　ショベルによる掘削作業には、図６に示すように、傾斜面の掘削から水平面の掘削へと移行することがある。すなわち、図６に示す断面表示において、掘削目標線ＴＬ１と掘削目標線ＴＬ２とで示される屈曲した掘削目標面に沿ってバケット６を操作するような掘削作業である。この場合、掘削目標線ＴＬ１の延長線ＥＬ１は地中に延在することとなり、延長線ＥＬ１が延在する部分は掘削する部分ではない（すなわち、バケット６の爪先が進行すべき部分ではない）。同様に、掘削目標線ＴＬ２の延長線ＥＬ２も地中であり、延長線ＥＬ２が延在する部分は掘削する部分ではない（すなわち、バケット６の爪先が進行すべき部分ではない）。
　なお、掘削目標線ＴＬ１と掘削目標線ＴＬ２とが一つの屈曲した掘削目標線であるとみなした場合は、屈曲点Ｂは掘削目標面の屈曲部を示すこととなる。一方、掘削目標線ＴＬ１と掘削目標線ＴＬ２のそれぞれを一つの掘削目標線とみなした場合、屈曲点Ｂは掘削目標線ＴＬ１が示す掘削目標面と掘削目標線ＴＬ２が示す掘削目標面とが交差する交差部を示すことなる。
　そこで、本ガイダンス処理では、掘削目標線ＴＬ１，ＴＬ２の延長線ＥＬ１，ＥＬ２が地中に延在していると判断すると、延長線ＥＬ１，ＥＬ２に沿った音声ガイダンスを行わない。その代わり、バケット６の爪先が掘削目標線ＴＬ１と掘削目標線ＴＬ２とが交差する屈曲点Ｂの近傍の領域に進入すると、図４を参照しながら説明したように、その旨を通報する音声ガイダンスを行う。ここで、屈曲点Ｂの近傍の領域とは、図６に示す例では、屈曲点Ｂから等距離の範囲である扇型（円弧）ＣＲで示された領域である。屈曲点Ｂの近傍の領域は、扇型（円弧）ＣＲに限られず、屈曲点Ｂから延在する掘削目標線ＴＬ１と掘削目標線ＴＬ２とで形成されるひし形ＤＡとしてもよい。以下、図６の符号ＣＲ（ＤＡ）で示す領域のことを「屈曲点注意領域」ともいう。
　本実施形態によるガイダンス処理では、複数の掘削目標面で形成される角度が、１８０℃未満の場合には、図６の如く、屈曲部の近傍に形成された屈曲点注意領域に基づいて、ガイダンスが実行される。また、傾斜面のみが掘削目標面ＴＬ１であり、平面は掘削しない場合もある。よって、屈曲部を形成する一方の面が「掘削対象の面では無い」も含まれる。
　具体的には、バケット６を掘削目標線ＴＬ１に沿って移動してきて（法面掘削動作）、バケット６の爪先が扇型（円弧）ＣＲで示された領域に進入すると、通報音が、目標内通報音又は目標外通報音から屈曲点通報音に変化する。そこで、操作者はバケット６を今度は掘削目標線ＴＬ２に沿うように移動させる（水平引き動作）。
　なお、バケット６の爪先が扇型（円弧）ＣＲで示された領域を通り過ぎると、屈曲点通報音は発せられなくなり、通常の音声ガイダンス処理となる。すなわち、バケット６の爪先が扇型（円弧）ＣＲで示された領域を通り過ぎてから、掘削目標線ＴＬ２に沿って移動する際には、掘削目標線ＴＬ２からバケット６の爪先が所定距離以内にあるときに、目標内通報音が発せられて操作者に通報がなされる。また、掘削目標線ＴＬ２に沿って移動する際に、掘削目標線ＴＬ２からバケット６の爪先までの距離が所定距離を越えていると、目標外通報音が発せられて操作者に通報がなされる。
　延長線ＥＬ１，ＥＬ２は延長線設定部５０７により設定されるが、本ガイダンス処理では、延長線設定部５０７において、延長線ＥＬ１，ＥＬ２が地中に延在するか否かが判定される。そして、延長線ＥＬ１，ＥＬ２が地中に延在すると判定されると、延長線設定部５０７はその旨を示す情報を通報制御部５０５に送る。そして、通報制御部５０５は、地中に延在すると判定された延長線ＥＬ１，ＥＬ２に対しては音声ガイダンスを行わない。
　以上、ショベルを含む本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されるものではない。また、本発明は、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変形又は変更することが可能である。
　　本国際出願は２０１５年３月１９日に出願された日本国特許出願第２０１５－０５６８７１号に基づく優先権を主張するものであり、２０１５－０５６８７１号の全内容をここ本国際出願に援用する。
　１　　下部走行体
　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
　２６　　操作装置
　２９　　圧力センサ
　３０　　コントローラ
　５０　　マシンガイダンス装置
　５０３　　高さ算出部
　５０４　　比較部
　５０５　　通報制御部
　５０６　　ガイダンスデータ出力部
　５０７　　延長線設定部
　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 (7)

  1. 　マシンガイダンス機能を有するマシンガイダンス装置を備えるショベルであって、
    　該マシンガイダンス機能は、
    　エンドアタッチメントの作業部位が掘削目標面まで所定の距離以内に近づくと、通報音を発して音声ガイダンスを行い、
    　前記掘削目標面の延長方向に設定した延長面に沿った領域においても、エンドアタッチメントの作業部位が該延長面まで所定の距離以内に近づくと、通報音を発して音声ガイダンスを行う、ショベル。
  2. 　請求項１記載のショベルであって、
    　前記掘削目標面に関する通報音は、前記延長面に関する通報音とは異なる音であるショベル。
  3. 　請求項１記載のショベルであって、
    　前記掘削目標面に対して傾斜したもう一つの掘削目標面が交差しており、該もう一つの掘削目標面にも延長面が設定され、前記マシンガイダンス機能は、どちらの延長面に基づいて音声ガイダンスを行なうかを判断するショベル。
  4. 　マシンガイダンス機能を有するマシンガイダンス装置を備えるショベルであって、
    　該マシンガイダンス機能は、バケットの爪先が掘削目標面の屈曲部の近傍になると、マシンガイダンスを行なう、ショベル。
  5. 　請求項４記載のショベルであって、バケットの爪先が掘削目標面の屈曲部の近傍になると、屈曲部であることを通知する音声ガイダンスを行なうショベル。
  6. 　請求項４記載のショベルであって、
    　一つの掘削目標面と他の掘削目標面とが交差する交差部にバケットの先端が近づくと、交差部であることを通知する音声ガイダンスを行なうショベル。
  7. 　請求項６記載のショベルであって、
    　バケットの爪先が、前記屈曲部又は前記交差部に形成される所定の領域内に進入すると、屈曲部又は交差部であることを通知するショベル。
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