WO2021054330A1 - 油圧ショベル - Google Patents

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WO2021054330A1
WO2021054330A1 PCT/JP2020/034935 JP2020034935W WO2021054330A1 WO 2021054330 A1 WO2021054330 A1 WO 2021054330A1 JP 2020034935 W JP2020034935 W JP 2020034935W WO 2021054330 A1 WO2021054330 A1 WO 2021054330A1
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WO
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blade
prohibition
soil removal
hydraulic excavator
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PCT/JP2020/034935
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French (fr)
Inventor
耕平 岡崎
Original Assignee
ヤンマーパワーテクノロジー株式会社
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Publication date
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Priority to JP2023124627A priority patent/JP2023134854A/ja

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    • E02F9/20—Drives; Control devices
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02F9/10—Supports for movable superstructures mounted on travelling or walking gears or on other superstructures
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    • E02F9/123—Drives or control devices specially adapted therefor
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    • E02F9/2004—Control mechanisms, e.g. control levers
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/40—Special vehicles
    • B60Y2200/41—Construction vehicles, e.g. graders, excavators
    • B60Y2200/412—Excavators

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic excavator.
  • Patent Document 1 discloses a technique in which a prism is installed on a blade of a bulldozer, the position information of the blade is acquired by a total station, and the blade is controlled to automatically perform leveling work.
  • Patent Document 1 when the technique of Patent Document 1 is applied to the blade work of a hydraulic excavator, the work machine may come into contact with the prism and be damaged by the operator moving the work machine or performing a turning operation. Further, when the prism is of a type capable of transmitting a target ID, for example, since the cable for supplying power and the upper swing body of the hydraulic excavator are connected, the cable is cut by the swing of the upper swing body. There is a fear.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a hydraulic excavator capable of automatically laying and leveling work using a soil removal device.
  • the hydraulic excavator according to the present invention includes a lower traveling body and An upper swivel body provided so as to be swivel above the lower traveling body and A work machine supported by the upper swing body so as to be rotatable in the vertical direction, A soil removal device supported by the lower traveling body so as to be rotatable in the vertical direction, A position information acquisition device that is placed on the soil removal plate of the soil removal device and acquires the current position information regarding the current position of the soil removal plate.
  • a soil removal control device that controls the soil removal device based on the deviation between the target position information of the soil removal plate and the current position information obtained from the design surface data of the construction plan.
  • a prohibition device for prohibiting the rotation of the upper swing body and the operation of the work machine is provided.
  • the soil removal device is controlled based on the deviation between the target position information of the soil removal plate obtained from the design surface data of the construction plan and the current position information of the soil removal plate by the soil removal control device. Then, the laying work can be performed automatically. Further, although the position information acquisition device is arranged on the soil removal plate, the work machine is damaged by contacting the position information acquisition device by prohibiting the rotation of the upper swivel body and the operation of the work machine by the prohibition device. Alternatively, it is possible to prevent the cable connecting the position information acquisition device and the upper swing body from being cut.
  • FIG. 1 The schematic structure of the hydraulic excavator 1 will be described. As shown in FIG. 1, the hydraulic excavator 1 is horizontally rotatably supported by the lower traveling body 2, the upper rotating body 3 provided so as to be rotatable above the lower traveling body 2, and the upper rotating body 3.
  • a boom bracket 4 which is a swinging body and a working machine 5 supported by the boom bracket 4 so as to be vertically rotatable are provided.
  • the lower traveling body 2 is driven by receiving power from the engine 30 to drive or turn the hydraulic excavator 1.
  • the lower traveling body 2 includes a pair of left and right crawlers 21 and 21 and a pair of left and right traveling motors 22 and 22 for driving them.
  • the soil discharging device 20 is rotatably supported in the vertical direction on the lower traveling body 2.
  • the soil removal device 20 includes a pair of blade arms 23, 23, a blade 24 (corresponding to a soil removal plate) extending in the left-right direction between their tips, and a blade lift for raising and lowering the blade 24 up and down. It includes a cylinder 25 and a blade tilt cylinder 26 (see FIG. 2) for tilting the blade 24.
  • the blade 24 is provided with an inclination sensor 26a (see FIG. 3) that detects an inclination angle (tilt angle).
  • the blade 24 is equipped with a GNSS antenna 27 that receives a signal from a positioning satellite for positioning.
  • the GNSS antenna 27 is fixed to the tip of a support column 27a erected from the back surface of the blade 24.
  • the hydraulic excavator 1 of the present embodiment acquires the position information of the blade 24 by using the RTK-positioning method, and a reference station (not shown) is installed at the construction site.
  • the upper swivel body 3 is configured to be swivelable around an axis extending in the vertical direction at its central portion.
  • the upper swivel body 3 is provided with an engine 30, a counterweight 31, a cabin 32, a swivel motor 33, and the like.
  • the upper swivel body 3 swivels via the swivel bearing by the driving force of the swivel motor 33 which is a hydraulic motor.
  • the driver's seat surrounded by the cabin 32 is equipped with a driver's seat 321 for the operator to sit on.
  • a pair of work operation levers 322 and 322 are arranged on the left and right sides of the driver's seat 321 and a pair of traveling levers 323 and 323 are arranged in front of the driver's seat 321.
  • the operator controls the engine 30, each hydraulic motor, each hydraulic actuator, etc. by sitting on the driver's seat 321 and operating the work operation levers 322, 322, the traveling levers 323, 323, etc., and travels, turns, and works. Etc. can be performed.
  • the boom bracket 4 is attached to the front end of the upper swing body 3 via a stay 34.
  • the stay 34 is provided with a pivot pin 40 whose axis is directed in the vertical direction.
  • the boom bracket 4 is supported so as to be horizontally rotatable (that is, swingable to the left and right) about its pivot pin 40.
  • a swing cylinder 41 (see FIG. 2) that expands and contracts in the front-rear direction is provided between the upper swing body 3 and the boom bracket 4.
  • the horizontal rotation of the boom bracket 4 operates according to the expansion and contraction of the swing cylinder 41.
  • the work machine 5 is driven by receiving power from the engine 30, and excavates earth and sand according to the operation in the driving unit.
  • the work machine 5 is supported by the boom bracket 4 so as to be vertically rotatable.
  • the boom bracket 4 is provided with a pivot pin 50 whose axis is directed in the horizontal direction.
  • the base end portion of the work machine 5 (the base end portion of the boom 51 described later) is supported so as to be rotatable up and down around the pivot pin 50.
  • the work machine 5 rotates on a vertical plane orthogonal to the axis of the pivot pin 50. Further, the working machine 5 can perform a swing operation in conjunction with the horizontal rotation of the boom bracket 4.
  • the work machine 5 includes a boom 51, an arm 52, and a bucket 53, and by driving these independently, excavation work such as earth and sand is possible.
  • the boom 51 has a base end portion attached to the boom bracket 4 so as to be vertically rotatable, and is rotated by a boom cylinder 51a that can be expanded and contracted.
  • the arm 52 is rotated by an arm cylinder 52a whose base end portion is supported by the tip end portion of the boom 51 and which can be expanded and contracted.
  • the bucket 53 is rotated by a bucket cylinder 53a whose base end portion is supported by the tip end portion of the arm 52 and which can be expanded and contracted.
  • the boom cylinder 51a, the arm cylinder 52a, and the bucket cylinder 53a are composed of hydraulic cylinders.
  • the hydraulic circuit 6 included in the hydraulic excavator 1 will be described with reference to FIG.
  • the hydraulic circuit 6 has a plurality of hydraulic actuators 60, a variable displacement pump 61, a fixed capacitance pump 62, and a pilot pump 63.
  • the plurality of hydraulic actuators 60 include a first traveling motor 22a, a second traveling motor 22b (either a left traveling motor 22 or a right traveling motor 22), a boom cylinder 51a, an arm cylinder 52a, a bucket cylinder 53a, and a blade lift cylinder. It is composed of 25, a blade tilt cylinder 26, a swing motor 33, and a swing cylinder 41.
  • variable displacement pump 61 and the fixed displacement pump 62 are driven by the engine 30 and discharge the hydraulic oil supplied to the hydraulic actuator 60.
  • the variable displacement pump 61 is driven by supplying hydraulic oil to the first traveling motor 22a, the second traveling motor 22b, the boom cylinder 51a, the arm cylinder 52a, and the bucket cylinder 53a.
  • the fixed-capacity pump 62 drives the blade lift cylinder 25, the blade tilt cylinder 26, the swivel motor 33, and the swing cylinder 41 by supplying hydraulic oil.
  • Each of the plurality of hydraulic actuators 60 is provided with a corresponding directional switching valve, and the directional switching valve can switch the direction and capacity of the hydraulic oil pumped from the variable displacement pump 61 and the fixed capacitance pump 62 to the hydraulic actuator 60. It is a pilot type directional control valve.
  • the first traveling direction switching valve 64a corresponding to the first traveling motor 22a
  • the second traveling direction switching valve 64b corresponding to the second traveling motor 22b
  • the boom corresponding to the boom cylinder 51a.
  • Direction switching valve 64c arm direction switching valve 64d corresponding to arm cylinder 52a
  • bucket direction switching valve 64e corresponding to bucket cylinder 53a
  • blade lift direction switching valve 64f corresponding to blade lift cylinder 25
  • blade tilt cylinder 26 The blade tilt direction switching valve 64g corresponding to the above, the swing direction switching valve 64h corresponding to the swing motor 33, and the swing direction switching valve 64i corresponding to the swing cylinder 41 are provided.
  • These directional control valves are collectively referred to as a control valve 64.
  • the pilot pump 63 mainly discharges pilot oil as a command input to the control valve 64. However, in FIG. 2, a part of the oil passage from the pilot pump 63 to the control valve 64 is omitted.
  • the pilot pump 63 is driven by the engine 30 and discharges pressure oil to generate pilot pressure in the oil passage.
  • the hydraulic circuit 6 includes a boom operating device 71, an arm operating device 72, and a swivel operating device 73.
  • the boom operation device 71, the arm operation device 72, and the turning operation device 73 are composed of a pair of work operation levers 322 and 322.
  • the hydraulic circuit 6 includes a blade lift operation device 74 and a blade tilt operation device 75.
  • the blade lift operation device 74 and the blade tilt operation device 75 are composed of blade operation levers (not shown).
  • the hydraulic circuit 6 includes a bucket operating device and a swing operating device.
  • the boom operating device 71 has a boom remote control valve 710 for switching the direction and pressure of the pilot pressure oil supplied to the boom direction switching valve 64c.
  • the pressure oil discharged from the pilot pump 63 is supplied to the boom remote control valve 710.
  • the boom remote control valve 710 generates a pilot pressure according to the operating direction and operating amount of the boom operating device 71.
  • the arm operation device 72 has an arm remote control valve 720 for switching the direction and pressure of the pilot pressure oil supplied to the arm direction switching valve 64d.
  • the pressure oil discharged from the pilot pump 63 is supplied to the remote control valve 720 for the arm.
  • the arm remote control valve 720 generates a pilot pressure according to the operation direction and the operation amount of the arm operation device 72.
  • the turning operation device 73 has a turning remote control valve 730 for switching the direction and pressure of the pilot pressure oil supplied to the turning direction switching valve 64h.
  • the pressure oil discharged from the pilot pump 63 is supplied to the turning remote control valve 730.
  • the turning remote control valve 730 generates a pilot pressure according to the operating direction and operating amount of the turning operating device 73.
  • the blade lift operation device 74 has a blade lift remote control valve 740 for switching the direction and pressure of the pilot pressure oil supplied to the blade lift direction switching valve 64f.
  • the pressure oil discharged from the pilot pump 63 is supplied to the blade lift remote control valve 740.
  • the blade lift remote control valve 740 generates a pilot pressure according to the operation direction and the operation amount of the blade lift operation device 74.
  • the first machine control oil passage 740d is connected to the first oil passage 740a between the blade lift remote control valve 740 and the blade lift direction switching valve 64f via the first shuttle valve 740c. Further, a second machine control oil passage 740f is connected to the second oil passage 740b between the blade lift remote control valve 740 and the blade lift direction switching valve 64f via the second shuttle valve 740e. Pilot pressure oil is supplied from the pilot pump 63 to the first machine control oil passage 740d and the second machine control oil passage 740f.
  • the blade tilt operation device 75 has a blade tilt remote control valve 750 for switching the direction and pressure of the pilot pressure oil supplied to the blade tilt direction switching valve 64 g.
  • the pressure oil discharged from the pilot pump 63 is supplied to the blade tilt remote control valve 750.
  • the blade tilt remote control valve 750 generates a pilot pressure according to the operation direction and the operation amount of the blade tilt operation device 75.
  • the third machine control oil passage 750d is connected to the third oil passage 750a between the blade tilt remote control valve 750 and the blade tilt direction switching valve 64g via the third shuttle valve 750c. Further, a fourth machine control oil passage 750f is connected to the fourth oil passage 750b between the blade tilt remote control valve 750 and the blade tilt direction switching valve 64g via the fourth shuttle valve 750e. Pilot pressure oil is supplied from the pilot pump 63 to the third machine control oil passage 750d and the fourth machine control oil passage 750f.
  • Electromagnetic proportional valves 103 are provided in the first machine control oil passage 740d, the second machine control oil passage 740f, the third machine control oil passage 750d, and the fourth machine control oil passage 750f, respectively.
  • the electromagnetic proportional valve 103 can regulate the pilot pressure by a control command from the machine control controller 102, which will be described later. Thereby, the machine control controller 102 can control the driving of the blade lift cylinder 25 and the blade tilt cylinder 26 by operating the blade lift direction switching valve 64f and the blade tilt direction switching valve 64g.
  • An electromagnetic valve 104 as a prohibition device is provided in the oil passage between the pilot pump 63, the remote control valve 710 for the boom, the remote control valve 720 for the arm, and the remote control valve 730 for turning. Further, the solenoid valve 104 is also provided in the oil passage between the pilot pump 63 and the bucket remote control valve and the swing remote control valve (not shown). The solenoid valve 104 controls the pilot primary pressure from the pilot pump 63 by a control command from the integrated controller 100 described later. Specifically, the solenoid valve 104 shuts off the pilot primary pressure by disconnecting the release signal from the integrated controller 100.
  • the pressure oil from the pilot pump 63 is not supplied to the boom remote control valve 710, the arm remote control valve 720, the turning remote control valve 730, the bucket remote control valve, and the swing remote control valve.
  • the turning of the upper swivel body 3 and the operation of the working machine 5 by the operation of the arm operating device 72, the swivel operating device 73, the bucket operating device, and the swing operating device are prohibited.
  • the hydraulic excavator 1 includes an integrated controller 100 as a control device.
  • the integrated controller 100 outputs a control instruction to the engine 30 and the hydraulic pump described above as a main control unit that controls the drive of the hydraulic excavator 1.
  • the hydraulic excavator 1 includes a soil removal control device 101 that controls a soil removal device 20 including a blade 24, a blade lift cylinder 25, and a blade tilt cylinder 26.
  • the soil removal control device 101 includes a control valve 64 for machine control (direction switching valve 64f for blade lift and direction switching valve 64g for blade tilt), a machine control controller 102, and an electromagnetic proportional valve 103, and is a soil removal device. 20 is automatically operated.
  • the machine control controller 102 controls the earth removal device 20 based on the deviation between the target position information of the blade 24 obtained from the design surface data of the construction plan and the current position information of the blade 24.
  • the design surface data is electronic data in which the height of the finished surface at each horizontal coordinate position of the construction planned construction section is three-dimensionalized, and is input to the machine control controller 102 in advance.
  • the design surface data is stored in the design surface data storage device 102a.
  • the target position of the blade 24 can be set based on the design surface data.
  • the current position information of the blade 24 is acquired by the tilt sensor 26a and the GNSS antenna 27. Specifically, by combining the coordinate information of the blade 24 acquired by the GNSS antenna 27 and the inclination angle information of the blade 24 detected by the inclination sensor 26a, the current position information including the position and orientation of the blade 24 can be obtained. Can be obtained.
  • the machine control controller 102 stores information on the width of the blade 24, the mounting position of the GNSS antenna 27 with respect to the blade 24, and the like in advance, and can accurately calculate the current position information of the blade 24.
  • the machine control controller 102 includes a blade control command calculation unit 102b.
  • the blade control command calculation unit 102b reads the target position information of the blade 24 from the design surface data stored in the design surface data storage device 102a, compares the target position information with the current position information of the blade 24, and causes the blade 24 to compare.
  • the control command value sent to the electromagnetic proportional valve 103 is calculated so as to be the target position.
  • the electromagnetic proportional valve 103 controls the pilot pressure applied to the blade lift direction switching valve 64f and the blade tilt direction switching valve 64g by a control command from the machine control controller 102, thereby adjusting the blade lift cylinder 25 and the blade tilt cylinder. Controls the drive of 26.
  • a start switch 105 for activating the soil removal control device 101 is connected to the machine control controller 102.
  • the activation switch 105 is arranged in front of the driver's seat 321 and can execute automatic control of the blade 24 by turning on the activation switch 105.
  • the integrated controller 100 of the present embodiment receives a signal from the machine control controller 102 and sends a control command to the solenoid valve 104 to shut off the pilot primary pressure from the pilot pump 63. ..
  • the integrated controller 100 of the present embodiment receives a signal from the machine control controller 102 and sends a control command to the solenoid valve 104 to shut off the pilot primary pressure from the pilot pump 63. ..
  • the turning of the upper swivel body 3 and the operation of the working machine 5 by the operation of the boom operating device 71, the arm operating device 72, the swivel operating device 73, the bucket operating device, and the swing operating device are prohibited.
  • the hydraulic excavator 1 of the present embodiment includes the lower traveling body 2 and the lower traveling body 2.
  • An upper swivel body 3 provided so as to be swivel above the lower traveling body 2 and A work machine 5 supported by the upper swing body 3 so as to be rotatable in the vertical direction,
  • a soil removal device 20 rotatably supported in the lower traveling body 2 in the vertical direction,
  • the GNSS antenna 27 and the tilt sensor 26a which are arranged on the blade 24 of the soil removal device 20 and acquire the current position information regarding the current position of the blade 24,
  • a soil removal control device 101 that controls the soil removal device 20 based on a deviation between the target position information of the blade 24 obtained from the design surface data of the construction plan and the current position information. It is provided with a solenoid valve 104 that prohibits the turning of the upper swing body 3 and the operation of the working machine 5.
  • the soil removal device 20 is controlled based on the deviation between the target position information of the blade 24 obtained from the design surface data of the construction plan and the current position information of the blade 24 by the soil removal control device 101. Then, the laying work can be performed automatically. Further, although the GNSS antenna 27 and the tilt sensor 26a are arranged on the blade 24, the working machine 5 prohibits the turning of the upper swivel body 3 and the operation of the working machine 5 by the solenoid valve 104, so that the working machine 5 has the GNSS antenna 27 and It is possible to prevent the tilt sensor 26a from being contacted and damaged, or the cable connecting the GNSS antenna 27 and the tilt sensor 26a and the upper swing body 3 to be cut.
  • the hydraulic excavator 1 may be provided with an omnidirectional prism 28 instead of the GNSS antenna 27 as shown in FIG.
  • the omnidirectional prism 28 is automatically tracked by a total station 29 separately installed at the construction site.
  • the total station 29 can measure the distance and the angle to the omnidirectional prism 28, and can acquire the coordinate information of the blade 24 from the measured data.
  • the coordinate information of the blade 24 is wirelessly transferred from the total station 29 to the blade control command calculation unit 102b.
  • Other configurations are the same as those in the above-described embodiment.
  • the hydraulic excavator 1 may include a prohibition switch 104a for activating the prohibition device (solenoid valve 104).
  • the prohibiting device since the prohibiting device can be activated by the operator himself, the work machine 5 is placed at a position where the operator can easily check the leveling state before shifting to the automatic leveling operation of the hydraulic excavator 1. The position can be set.
  • the prohibition switch 104a may be a push button switch or a seesaw type switch. When the signal from the prohibition switch 104a is input to the integrated controller 100, a command signal is input from the integrated controller 100 to the electromagnetic valve 104, and the upper swing body 3 Turning and operation of the work equipment 5 are prohibited.
  • the prohibition switch 104a may be arranged in front of the driver's seat 321 so as to be adjacent to the activation switch 105, or may also be used as the activation switch 105.
  • the hydraulic excavator 1 may include a connection confirmation means for confirming the connection between the GNSS antenna 27 and the upper swing body 3, and when the connection confirmation means confirms the connection, the prohibition device may be activated. Specifically, by detecting the transmission of coordinate information from the GNSS antenna 27 to the machine control controller 102, it is confirmed that the GNSS antenna 27 and the upper swing body 3 are connected by a cable, and the integrated controller 100 is a machine. Upon receiving the signal from the control controller 102, a shutoff control command is sent to the solenoid valve 104.
  • the hydraulic excavator 1 includes an omnidirectional prism 28 having a target ID
  • the omnidirectional prism 28 requires electric power for transmitting the target ID by infrared light.
  • the electric power supplied to the omnidirectional prism 28 it may be confirmed that the omnidirectional prism 28 and the upper swing body 3 are connected by a cable.
  • the electric power supplied to the tilt sensor 26a which is a gyro sensor, it is possible to confirm that the tilt sensor 26a and the upper swing body 3 are connected by a cable.
  • the prohibition device may be activated when the soil removal control device 101 is activated.
  • the signal from the start switch 105 may be input to the machine control controller 102 and the integrated controller 100 at the same time.
  • the prohibition device can be activated at the same time as the soil removal control device 101 is activated, it is possible to reliably prevent damage to the GNSS antenna 27 and the omnidirectional prism 28 and disconnection of the cable.
  • the hydraulic excavator 1 may be provided with a prohibition release switch 106 as a prohibition release means for releasing the prohibition device.
  • the prohibition release switch 106 is, for example, a button switch arranged at a position adjacent to the prohibition switch 104a. When the prohibition release switch 106 is pressed, a prohibition release signal is input to the integrated controller 100, and the prohibition device (solenoid valve) is input from the integrated controller 100. A signal for canceling the function of 104) is input to the prohibition device.
  • the prohibition switch 104a itself may have a prohibition release function. For example, a state in which the prohibition switch 104a is off is set as a release state of the prohibition switch 104a, and a signal for releasing the function of the prohibition device is input to the prohibition device from the integrated controller 100. You may.
  • the hydraulic excavator 1 may be provided with a regulation device 107 that restricts the work machine 5 from entering the intrusion prohibition area set around the position information acquisition device when the prohibition release switch 106 is activated. According to this configuration, the work machine 5 can be safely moved even when the operator activates the prohibition release switch 106 in order to confirm the state of the laying, for example, during the automatic laying work.
  • Examples of the regulating device 107 include the solenoid valve shown in FIG. 7B.
  • the intrusion prohibition area of the work machine 5 is, for example, a circular area set around the GNSS antenna 27 or the omnidirectional prism 28.
  • the integrated controller 100 detects the intrusion of the work machine 5 into the boundary region of the intrusion prohibition region, it sends a control command to the corresponding regulation device 107 and drives the hydraulic actuator (boom cylinder 51a, arm) in the direction approaching the intrusion prohibition region.
  • Cylinder 52a, bucket cylinder 53a, swivel motor 33, and swing cylinder 41) direction switching valves (boom direction switching valve 64c, arm direction switching valve 64d, bucket direction switching valve 64e, swivel direction switching valve 64h, and By shutting off the pilot secondary pressure input to the swing direction switching valve 64i), it is possible to regulate the turning of the upper swing body 3 and the operation of the working machine 5.
  • the position information of the working machine 5 is acquired from a plurality of acceleration sensors (not shown) attached to the working machine 5, and the turning angle information of the upper swivel body 3 is acquired from the turning angle sensors (not shown). The information is input to the integrated controller 100.
  • the integrated controller 100 When the prohibition release signal is input to the integrated controller 100 from the prohibition release switch 106, the integrated controller 100 inputs a signal for canceling the function of the prohibition device to the prohibition device and at the same time transmits a regulation signal to the regulation device 107. If the prohibition switch 104a has a prohibition release function, a regulation switch is separately provided, the automatic leveling work is completed, the GNSS antenna 27 and the omnidirectional prism 28 are removed, and then the regulation switch is disconnected. By releasing the regulation device 107, normal excavation work can be performed.
  • FIG. 8 is a schematic perspective view showing the configuration around the driver's seat 321 of the hydraulic excavator 1 including the prohibition switch 104a.
  • the upper swing body 3 is provided with a driver's seat 321 on which the operator sits and a housing member 324.
  • the housing member 324 is arranged around the driver's seat 321.
  • An operating lever 325 operated by the operator projects from the housing member 324.
  • the driver's seat 321 is not surrounded by the cabin, but may be surrounded by the cabin.
  • the housing member 324 is located on the side opposite to the boarding gate 326 side with respect to the driver's seat 321.
  • the boarding gate 326 is a part that enables the operator to board the driver's seat 321. By arranging the housing member 324 in this way, the boarding gate 326 can be widened, and the operator can easily get on and off the hydraulic excavator 1.
  • the boarding gate 326 is located on the left side of the driver's seat 321 and, more specifically, on the left front side of the driver's seat 321.
  • the housing member 324 is arranged on the right side of the driver's seat 321. More specifically, on the right side of the driver's seat 321, one of a pair of work operation levers 322 arranged at intervals in the left-right direction is arranged. The housing member 324 is arranged adjacent to the work operation lever 322 arranged on the right side of the driver's seat 321. Specifically, the housing member 324 is arranged on the right side of the work operation lever 322 on the right side of the driver's seat 321.
  • the housing member 324 is made of, for example, resin.
  • the housing member 324 extends in the front-rear direction.
  • Various operating devices required for the hydraulic excavator 1 are attached to the housing member 324.
  • a monitor 327 that displays operation information of the hydraulic excavator 1 is mounted on the front end of the housing member 324 with the display screen exposed. Behind the monitor 327, the operating lever 325 projects upward from the top surface of the housing member 324.
  • the operating lever 325 is located on the right front side when viewed from the operator sitting in the driver's seat 321.
  • the operation lever 325 is arranged behind the grip portion of the work operation lever 322. Therefore, the operator can operate the operation lever 325 without being disturbed by the work operation lever 322.
  • the prohibition switch 104a is attached to the housing member 324. With such a configuration, the prohibition switch 104a can be arranged at a position easily accessible to the operator's field of view. As a result, before pressing the start switch 105 (see, for example, FIGS. 5 and 11) to start the automatic leveling operation, it is possible to forget to press the prohibit switch 104a that prohibits the rotation of the upper swing body 3 and the operation of the work machine 5. The sex can be reduced.
  • the operation lever 325 is a blade operation lever that operates the blade 24 (earth removal plate). That is, in the configuration of this example, the prohibition switch 104a can be arranged near the blade operating lever 325. Therefore, it is easy to be aware of the existence of the prohibition switch 104a before starting the automatic leveling operation using the blade 24, and the possibility of forgetting to press the prohibition switch 104a can be further reduced.
  • the prohibition switch 104a is arranged behind the blade operating lever 325. With this configuration, it is possible to prevent the prohibition switch 104a from becoming difficult for the operator to see due to the presence of the blade operating lever 325, and the operator can smoothly operate the prohibition switch 104a.
  • the prohibition switch 104a is composed of, for example, a seesaw switch and is arranged on the upper surface of the housing member 324.
  • a plurality of switches are arranged in the front-rear direction on the upper surface of the housing member 324.
  • the prohibition switch 104a is one of these plurality of switches. Which of the plurality of switches is used as the prohibition switch 104a may be appropriately determined. In the example shown in FIG. 8, the switch closest to the blade operating lever 325 is the prohibition switch 104a.
  • the blade operation lever 325 constitutes the blade lift operation device 74 and the blade tilt operation device 75. That is, by using the blade operating lever 325, the blade 24 can be moved up and down and the blade 24 can be tilted. Further, in this example, the blade operating lever 325 also constitutes a device for operating the angle of the blade 24.
  • FIG. 9 is a schematic view for explaining the angle operation of the blade 24.
  • FIG. 9 is a view of the front portion of the hydraulic excavator 1 as viewed from above.
  • the blade 24 is rotatably supported by the blade arm 23A about a shaft pin 201 extending vertically.
  • the blade 24 rotates about the shaft pin 201.
  • the blade 24 shown by the alternate long and short dash line in FIG. 9 shows a state in which the blade 24 swings due to the operation of the pair of angle cylinders 202.
  • the angle operation is an operation of swinging both ends of the blade 24 in the left-right direction in the front-rear direction.
  • the operator can raise and lower the blade 24 by grasping the grip portion 325a of the blade operating lever 325 and moving the blade operating lever 325 in the front-rear direction. Further, the blade operation lever 325 is provided with an operation unit that enables tilt operation and angle operation of the blade 24.
  • FIG. 10 is a schematic plan view of the blade operating lever 325 mounted on the hydraulic excavator 1 as viewed from the rear to the front.
  • the grip portion 325a is provided on the tip end side of the arm portion 325b protruding from the housing member 324.
  • a changeover switch 3251 and an operation roller 3252 are mounted side by side on the upper surface side of the front end of the grip portion 325a. The positional relationship between the changeover switch 3251 and the operation roller 3252 may be changed as appropriate.
  • the changeover switch 3251 is a switch for switching between tilt operation and angle operation.
  • the changeover switch 3251 is, for example, a seesaw switch.
  • the operation roller 3252 is a rotating body for performing a tilt operation or an angle operation.
  • the operation roller 3252 can be rotated by the operator because a part of the side surface (outer peripheral surface) protrudes from the surface of the grip portion 325a.
  • the tilt amount of the blade 24 can be changed by rotating the operation roller 3252 with the tilt operation selected by the changeover switch 3251.
  • the changeover switch 3251 rotates the operation roller 3252 in a state where the angle operation is selected, so that the positions of the left and right ends of the blade 24 in the front-rear direction can be changed.
  • the grip portion 325a of the blade operation lever 325 is provided with a start switch 105 for starting control by the soil removal control device 101. According to this, since the start switch 105 for starting the automatic leveling work using the blade 24 and the prohibition switch 104a are arranged close to each other, it is prohibited before starting the automatic leveling work. It is easy to be aware of the existence of the switch 104a, and the possibility of forgetting to press the prohibition switch 104a can be further reduced.
  • FIG. 11 is a schematic plan view of the blade operating lever 325 mounted on the hydraulic excavator 1 as viewed from the front to the rear.
  • the start switch 105 is mounted on the lower surface side of the front end of the grip portion 325a. That is, the start switch 105 is provided on the surface of the grip portion 325a opposite to the surface on which the changeover switch 3251 and the operation roller 3252 are provided.
  • the start switch 105 is, for example, a seesaw switch. An operator who grips the grip portion 325a with his right hand can operate the start switch 105 with his index finger and operate the changeover switch 3251 and the operation roller 3252 with his thumb, for example.
  • the housing member 324 on which the operation lever 325 protrudes is arranged on the side opposite to the boarding gate 326 side with respect to the driver's seat 321.
  • the housing member on which the operating lever protrudes may be arranged on the boarding gate 326 side with respect to the driver's seat 321.
  • the housing member on which the operation lever protrudes may be the housing member on which the work operation lever 322 protrudes.
  • the housing member is the housing member on which the work operation lever 322 protrudes. It may be.

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Abstract

油圧ショベルは、下部走行体と、前記下部走行体の上方で旋回可能に設けられた上部旋回体と、前記上部旋回体に上下方向に回動可能に支持された作業機と、前記下部走行体に上下方向に回動可能に支持された排土装置と、前記排土装置の排土板に配置され、前記排土板の現在位置に関する現在位置情報を取得する位置情報取得装置と、施工計画の設計面データから得られる前記排土板の目標位置情報と、前記現在位置情報と、の偏差に基づいて前記排土装置を制御する排土制御装置と、前記上部旋回体の旋回と前記作業機の動作を禁止する禁止装置と、を備える。

Description

油圧ショベル
　本発明は、油圧ショベルに関する。
　下記特許文献１には、ブルドーザーのブレードにプリズムを設置し、トータルステーションによりブレードの位置情報を取得してブレードを制御することで、自動的に敷き均し作業を行う技術が開示されている。
　しかしながら、特許文献１の技術を油圧ショベルのブレード作業に適用した場合、オペレータが作業機を動かしたり、旋回操作を行ったりすることによって、作業機がプリズムに接触して破損させる場合もある。また、プリズムが例えばターゲットＩＤを発信できる種類のものである場合、電源を供給するためのケーブルと油圧ショベルの上部旋回体とが連結しているため、上部旋回体の旋回によりケーブルが切断される恐れがある。
特開平１１－２３７２４４号公報
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、排土装置を用いて自動的に敷き均し作業を行うことのできる油圧ショベルを提供することにある。
　本発明に係る油圧ショベルは、下部走行体と、
　前記下部走行体の上方で旋回可能に設けられた上部旋回体と、
　前記上部旋回体に上下方向に回動可能に支持された作業機と、
　前記下部走行体に上下方向に回動可能に支持された排土装置と、
　前記排土装置の排土板に配置され、前記排土板の現在位置に関する現在位置情報を取得する位置情報取得装置と、
　施工計画の設計面データから得られる前記排土板の目標位置情報と、前記現在位置情報と、の偏差に基づいて前記排土装置を制御する排土制御装置と、
　前記上部旋回体の旋回と前記作業機の動作を禁止する禁止装置と、を備える。
　この構成によれば、排土制御装置により施工計画の設計面データから得られる排土板の目標位置情報と、排土板の現在位置情報と、の偏差に基づいて排土装置を制御することで、自動的に敷き均し作業を行うことができる。また、位置情報取得装置は、排土板に配置されているが、禁止装置により上部旋回体の旋回と作業機の動作を禁止することで、作業機が位置情報取得装置に接触して破損したり、位置情報取得装置と上部旋回体とを連結するケーブルが切断されたりするのを防止することができる。
本実施形態に係る油圧ショベルを示す左側面図である。 本実施形態に係る油圧ショベルの油圧回路を示す図である。 油圧ショベルが備える制御系を示すブロック図である。 他の実施形態に係る制御系を示すブロック図である。 他の実施形態に係る制御系を示すブロック図である。 他の実施形態に係る制御系を示すブロック図である。 他の実施形態に係る制御系を示すブロック図である。 他の実施形態に係る油圧回路を示す図である。 禁止スイッチを備える油圧ショベルの運転席の周辺の構成を示す概略斜視図である。 ブレードのアングル操作について説明するための模式図である。 油圧ショベルに搭載されるブレード操作レバーを後方から前方に向かって見た概略平面図である。 油圧ショベルに搭載されるブレード操作レバーを前方から後方に向かって見た概略平面図である。
　本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
　［油圧ショベルの概要］
　油圧ショベル１の概略構造について説明する。図１に示すように、油圧ショベル１は、下部走行体２と、下部走行体２の上方で旋回可能に設けられた上部旋回体３と、上部旋回体３に水平回動可能に支持された揺動体であるブームブラケット４と、ブームブラケット４に上下回動可能に支持された作業機５とを備える。
　下部走行体２は、エンジン３０からの動力を受けて駆動し、油圧ショベル１を走行させたり旋回させたりする。下部走行体２は、左右一対のクローラ２１，２１と、それらを駆動させる左右一対の走行モータ２２，２２とを備える。また、下部走行体２には、排土装置２０が上下方向に回動可能に支持されている。排土装置２０は、一対のブレードアーム２３，２３と、それらの先端部の間で左右方向に延びたブレード２４（排土板に相当する）と、ブレード２４を上下に昇降させるためのブレードリフトシリンダ２５と、ブレード２４をチルトさせるためのブレードチルトシリンダ２６（図２参照）とを備えている。ブレード２４を昇降させることで、ブレード２４と地面との相対距離を調整することができる。ブレード２４をチルトさせることで、ブレード２４の左下端又は右下端と地面との間隔を調整することができる。ブレード２４には、傾斜角（チルト角）を検出する傾斜センサ２６ａ（図３参照）が設けられている。
　ブレード２４には、測位衛星からの信号を受信して測位するＧＮＳＳアンテナ２７が取り付けられている。ＧＮＳＳアンテナ２７は、ブレード２４の背面から立設された支柱２７ａの先端に固定されている。なお、本実施形態の油圧ショベル１は、ＲＴＫ－測位方式を用いてブレード２４の位置情報を取得しており、施工現場には不図示の基準局が設置されている。
　上部旋回体３は、その中央部で上下方向に延びる軸線回りに旋回動作可能に構成されている。上部旋回体３には、エンジン３０、カウンターウェイト３１、キャビン３２、旋回モータ３３などが配設されている。油圧モータである旋回モータ３３の駆動力で上部旋回体３が旋回ベアリングを介して旋回する。
　キャビン３２で囲まれた運転部には、オペレータが着座するための運転席３２１が装備されている。運転席３２１の左右に一対の作業操作レバー３２２，３２２、前方に一対の走行レバー３２３，３２３が配置されている。オペレータは、運転席３２１に着座して作業操作レバー３２２，３２２、走行レバー３２３，３２３等を操作することによって、エンジン３０、各油圧モータ、各油圧アクチュエータ等の制御を行い、走行、旋回、作業等を行うことができる。
　ブームブラケット４は、上部旋回体３の前端部にステー３４を介して取り付けられている。ステー３４には、軸線を上下方向に向けた枢軸ピン４０が設けられている。ブームブラケット４は、その枢軸ピン４０を中心にして水平回動自在に（即ち、左右へ揺動自在に）支持されている。上部旋回体３とブームブラケット４との間には、前後方向に伸縮作動するスイングシリンダ４１（図２参照）が設けられている。ブームブラケット４の水平回動は、スイングシリンダ４１の伸縮に応じて作動する。
　作業機５は、エンジン３０からの動力を受けて駆動し、運転部での操作に応じて土砂の掘削作業などを行う。作業機５は、ブームブラケット４に上下回動可能に支持されている。ブームブラケット４には、軸線を水平方向に向けた枢軸ピン５０が設けられている。作業機５の基端部（後述するブーム５１の基端部）は、その枢軸ピン５０を中心にして上下回動自在に支持されている。作業機５は、その枢軸ピン５０の軸線と直交する鉛直面上で回動する。また、作業機５は、ブームブラケット４の水平回動に連動してスイング動作を行うことができる。
　作業機５は、ブーム５１、アーム５２、及びバケット５３を備え、これらを独立して駆動することによって土砂等の掘削作業を可能としている。ブーム５１は、基端部がブームブラケット４に上下回動可能に取り付けられており、伸縮自在に可動するブームシリンダ５１ａによって回動される。また、アーム５２は、基端部がブーム５１の先端部に支持されて、伸縮自在に可動するアームシリンダ５２ａによって回動される。そして、バケット５３は、基端部がアーム５２の先端部に支持されて、伸縮自在に可動するバケットシリンダ５３ａによって回動される。ブームシリンダ５１ａ、アームシリンダ５２ａ、及びバケットシリンダ５３ａは、油圧シリンダにより構成される。
　［油圧回路の構成］
　図２を用いて、油圧ショベル１が有する油圧回路６について説明する。油圧回路６は、複数の油圧アクチュエータ６０、可変容量型ポンプ６１、固定容量型ポンプ６２、及びパイロットポンプ６３を有する。
　複数の油圧アクチュエータ６０は、第１走行用モータ２２ａ、第２走行用モータ２２ｂ（左走行モータ２２、右走行モータ２２のいずれか）、ブームシリンダ５１ａ、アームシリンダ５２ａ、バケットシリンダ５３ａ、ブレードリフトシリンダ２５、ブレードチルトシリンダ２６、旋回モータ３３、及びスイングシリンダ４１で構成されている。
　可変容量型ポンプ６１及び固定容量型ポンプ６２は、エンジン３０によって駆動され、油圧アクチュエータ６０へ供給される作動油を吐出する。可変容量型ポンプ６１は、第１走行用モータ２２ａ、第２走行用モータ２２ｂ、ブームシリンダ５１ａ、アームシリンダ５２ａ、バケットシリンダ５３ａに作動油を供給して駆動する。固定容量型ポンプ６２は、ブレードリフトシリンダ２５、ブレードチルトシリンダ２６、旋回モータ３３、スイングシリンダ４１に作動油を供給して駆動する。
　複数の油圧アクチュエータ６０には、それぞれ対応する方向切換弁が設けられ、方向切換弁は、可変容量型ポンプ６１及び固定容量型ポンプ６２から油圧アクチュエータ６０へ圧送する作動油の方向と容量を切り換え可能なパイロット式の方向切換弁である。
　本実施形態においては、第１走行用モータ２２ａに対応する第１走行用方向切換弁６４ａ、第２走行用モータ２２ｂに対応する第２走行用方向切換弁６４ｂ、ブームシリンダ５１ａに対応するブーム用方向切換弁６４ｃ、アームシリンダ５２ａに対応するアーム用方向切換弁６４ｄ、バケットシリンダ５３ａに対応するバケット用方向切換弁６４ｅ、ブレードリフトシリンダ２５に対応するブレードリフト用方向切換弁６４ｆ、ブレードチルトシリンダ２６に対応するブレードチルト用方向切換弁６４ｇ、旋回モータ３３に対応する旋回用方向切換弁６４ｈ、スイングシリンダ４１に対応するスイング用方向切換弁６４ｉが設けられている。これらの方向切換弁は、まとめてコントロールバルブ６４と呼ばれる。
　パイロットポンプ６３は、主にコントロールバルブ６４へ入力される指令としてのパイロット油を吐出する。ただし、図２ではパイロットポンプ６３からコントロールバルブ６４に至る油路を一部省略している。パイロットポンプ６３は、エンジン３０によって駆動され、圧油を吐出することにより、油路内にパイロット圧を発生させる。
　また、油圧回路６は、ブーム用操作装置７１、アーム用操作装置７２、及び旋回用操作装置７３を備えている。ブーム用操作装置７１、アーム用操作装置７２、及び旋回用操作装置７３は、一対の作業操作レバー３２２，３２２で構成される。また、油圧回路６は、ブレードリフト用操作装置７４及びブレードチルト用操作装置７５を備えている。ブレードリフト用操作装置７４及びブレードチルト用操作装置７５は、不図示のブレード操作レバーで構成される。なお、図２には示していないが、油圧回路６は、バケット用操作装置及びスイング用操作装置を備えている。
　ブーム用操作装置７１は、ブーム用方向切換弁６４ｃに供給されるパイロット圧油の向きと圧力を切り換えるためのブーム用リモコン弁７１０を有する。ブーム用リモコン弁７１０には、パイロットポンプ６３から吐出された圧油が供給される。ブーム用リモコン弁７１０は、ブーム用操作装置７１の操作方向と操作量に応じてパイロット圧を生成する。
　アーム用操作装置７２は、アーム用方向切換弁６４ｄに供給されるパイロット圧油の向きと圧力を切り換えるためのアーム用リモコン弁７２０を有する。アーム用リモコン弁７２０には、パイロットポンプ６３から吐出された圧油が供給される。アーム用リモコン弁７２０は、アーム用操作装置７２の操作方向と操作量に応じてパイロット圧を生成する。
　旋回用操作装置７３は、旋回用方向切換弁６４ｈに供給されるパイロット圧油の向きと圧力を切り換えるための旋回用リモコン弁７３０を有する。旋回用リモコン弁７３０には、パイロットポンプ６３から吐出された圧油が供給される。旋回用リモコン弁７３０は、旋回用操作装置７３の操作方向と操作量に応じてパイロット圧を生成する。
　ブレードリフト用操作装置７４は、ブレードリフト用方向切換弁６４ｆに供給されるパイロット圧油の向きと圧力を切り換えるためのブレードリフト用リモコン弁７４０を有する。ブレードリフト用リモコン弁７４０には、パイロットポンプ６３から吐出された圧油が供給される。ブレードリフト用リモコン弁７４０は、ブレードリフト用操作装置７４の操作方向と操作量に応じてパイロット圧を生成する。
　ブレードリフト用リモコン弁７４０とブレードリフト用方向切換弁６４ｆとの間の第１油路７４０ａには、第１シャトル弁７４０ｃを介して第１マシンコントロール油路７４０ｄが接続されている。また、ブレードリフト用リモコン弁７４０とブレードリフト用方向切換弁６４ｆとの間の第２油路７４０ｂには、第２シャトル弁７４０ｅを介して第２マシンコントロール油路７４０ｆが接続されている。第１マシンコントロール油路７４０ｄ及び第２マシンコントロール油路７４０ｆには、パイロットポンプ６３からパイロット圧油が供給される。
　ブレードチルト用操作装置７５は、ブレードチルト用方向切換弁６４ｇに供給されるパイロット圧油の向きと圧力を切り換えるためのブレードチルト用リモコン弁７５０を有する。ブレードチルト用リモコン弁７５０には、パイロットポンプ６３から吐出された圧油が供給される。ブレードチルト用リモコン弁７５０は、ブレードチルト用操作装置７５の操作方向と操作量に応じてパイロット圧を生成する。
　ブレードチルト用リモコン弁７５０とブレードチルト用方向切換弁６４ｇとの間の第３油路７５０ａには、第３シャトル弁７５０ｃを介して第３マシンコントロール油路７５０ｄが接続されている。また、ブレードチルト用リモコン弁７５０とブレードチルト用方向切換弁６４ｇとの間の第４油路７５０ｂには、第４シャトル弁７５０ｅを介して第４マシンコントロール油路７５０ｆが接続されている。第３マシンコントロール油路７５０ｄ及び第４マシンコントロール油路７５０ｆには、パイロットポンプ６３からパイロット圧油が供給される。
　第１マシンコントロール油路７４０ｄ、第２マシンコントロール油路７４０ｆ、第３マシンコントロール油路７５０ｄ、第４マシンコントロール油路７５０ｆには、それぞれ電磁比例弁１０３が設けられている。電磁比例弁１０３は、後述するマシンコントロールコントローラ１０２からの制御指令によりパイロット圧を調圧可能となっている。これにより、マシンコントロールコントローラ１０２は、ブレードリフト用方向切換弁６４ｆ及びブレードチルト用方向切換弁６４ｇを操作して、ブレードリフトシリンダ２５及びブレードチルトシリンダ２６の駆動を制御することができる。
　パイロットポンプ６３と、ブーム用リモコン弁７１０、アーム用リモコン弁７２０、及び旋回用リモコン弁７３０との間の油路には、禁止装置としての電磁弁１０４が設けられている。また、パイロットポンプ６３と、不図示のバケット用リモコン弁及びスイング用リモコン弁との間の油路にも、電磁弁１０４が設けられる。電磁弁１０４は、後述する統合コントローラ１００からの制御指令によりパイロットポンプ６３からのパイロット１次圧を制御する。具体的には、電磁弁１０４は、統合コントローラ１００からの開放信号が切断されることにより、パイロット１次圧を遮断する。これにより、ブーム用リモコン弁７１０、アーム用リモコン弁７２０、旋回用リモコン弁７３０、バケット用リモコン弁、及びスイング用リモコン弁にパイロットポンプ６３からの圧油が供給されなくなるため、ブーム用操作装置７１、アーム用操作装置７２、旋回用操作装置７３、バケット用操作装置及びスイング用操作装置の操作による上部旋回体３の旋回と作業機５の動作が禁止される。
　［油圧ショベルの制御系］
　油圧ショベル１が備える制御系の一例について簡単に説明する。この油圧ショベル１は、制御装置としての統合コントローラ１００を備える。統合コントローラ１００は、油圧ショベル１の駆動制御を行う主制御部として、上述したエンジン３０や油圧ポンプへの制御指示を出力する。
　また、油圧ショベル１は、ブレード２４、ブレードリフトシリンダ２５、及びブレードチルトシリンダ２６を含む排土装置２０を制御する排土制御装置１０１を備える。排土制御装置１０１は、マシンコントロール用のコントロールバルブ６４（ブレードリフト用方向切換弁６４ｆ及びブレードチルト用方向切換弁６４ｇ）と、マシンコントロールコントローラ１０２と、電磁比例弁１０３とを備え、排土装置２０を自動的に動作させる。
　マシンコントロールコントローラ１０２は、施工計画の設計面データから得られるブレード２４の目標位置情報と、ブレード２４の現在位置情報と、の偏差に基づいて排土装置２０を制御する。
　設計面データは、施工計画された工事区間の各水平座標位置における仕上げ面の高さを３次元化した電子データであり、予めマシンコントロールコントローラ１０２に入力される。設計面データは、設計面データ格納装置１０２ａに保存される。設計面データに基づき、ブレード２４の目標位置を設定することができる。
　本実施形態では、ブレード２４の現在位置情報は、傾斜センサ２６ａ及びＧＮＳＳアンテナ２７により取得される。具体的には、ＧＮＳＳアンテナ２７により取得されたブレード２４の座標情報と、傾斜センサ２６ａにより検出されたブレード２４の傾斜角情報とを組み合わせることで、ブレード２４の位置と姿勢を含む現在位置情報を取得することができる。なお、マシンコントロールコントローラ１０２は、ブレード２４の幅、ブレード２４に対するＧＮＳＳアンテナ２７の取付位置等に関する情報を予め保存しており、ブレード２４の現在位置情報を正確に演算できる。
　マシンコントロールコントローラ１０２は、ブレード制御指令算出部１０２ｂを備えている。ブレード制御指令算出部１０２ｂは、設計面データ格納装置１０２ａに保存された設計面データからブレード２４の目標位置情報を読み出し、この目標位置情報とブレード２４の現在位置情報を比較して、ブレード２４が目標位置となるように電磁比例弁１０３に送る制御指令値を算出する。
　電磁比例弁１０３は、マシンコントロールコントローラ１０２からの制御指令によりブレードリフト用方向切換弁６４ｆ及びブレードチルト用方向切換弁６４ｇへ付与されるパイロット圧を調圧することで、ブレードリフトシリンダ２５及びブレードチルトシリンダ２６の駆動を制御する。
　マシンコントロールコントローラ１０２には、排土制御装置１０１を起動するための起動スイッチ１０５が接続されている。起動スイッチ１０５は、運転席３２１の前方に配置され、起動スイッチ１０５をオンすることで、ブレード２４の自動制御を実行することができる。
　本実施形態の統合コントローラ１００は、マシンコントロールコントローラ１０２が起動されると、マシンコントロールコントローラ１０２からの信号を受けて電磁弁１０４へ制御指令を送り、パイロットポンプ６３からのパイロット１次圧を遮断する。これにより、ブーム用操作装置７１、アーム用操作装置７２、旋回用操作装置７３、バケット用操作装置及びスイング用操作装置の操作による上部旋回体３の旋回と作業機５の動作が禁止される。
　以上のように、本実施形態の油圧ショベル１は、下部走行体２と、
　下部走行体２の上方で旋回可能に設けられた上部旋回体３と、
　上部旋回体３に上下方向に回動可能に支持された作業機５と、
　下部走行体２に上下方向に回動可能に支持された排土装置２０と、
　排土装置２０のブレード２４に配置され、ブレード２４の現在位置に関する現在位置情報を取得するＧＮＳＳアンテナ２７及び傾斜センサ２６ａと、
　施工計画の設計面データから得られるブレード２４の目標位置情報と、前記現在位置情報と、の偏差に基づいて排土装置２０を制御する排土制御装置１０１と、
　上部旋回体３の旋回と作業機５の動作を禁止する電磁弁１０４と、を備える。
　この構成によれば、排土制御装置１０１により施工計画の設計面データから得られるブレード２４の目標位置情報と、ブレード２４の現在位置情報と、の偏差に基づいて排土装置２０を制御することで、自動的に敷き均し作業を行うことができる。また、ＧＮＳＳアンテナ２７及び傾斜センサ２６ａは、ブレード２４に配置されているが、電磁弁１０４により上部旋回体３の旋回と作業機５の動作を禁止することで、作業機５がＧＮＳＳアンテナ２７及び傾斜センサ２６ａに接触して破損したり、ＧＮＳＳアンテナ２７及び傾斜センサ２６ａと上部旋回体３とを連結するケーブルが切断されたりするのを防止することができる。
　また、他の実施形態として、油圧ショベル１は、図４に示すようにＧＮＳＳアンテナ２７に代えて全方位プリズム２８を備えるようにしてもよい。全方位プリズム２８は、施工現場に別途設置されたトータルステーション２９によって自動的に追尾される。トータルステーション２９は、全方位プリズム２８までの距離と角度を測定し、測定したデータからブレード２４の座標情報を取得することができる。ブレード２４の座標情報は、トータルステーション２９から無線でブレード制御指令算出部１０２ｂに転送される。その他の構成については、前述の実施形態と同じである。
　また、油圧ショベル１は、図５に示すように、禁止装置（電磁弁１０４）を起動させる禁止スイッチ１０４ａを備えるものでもよい。この構成によれば、オペレータ自身で禁止装置を起動することができるため、油圧ショベル１を自動敷き均し運転に移行する前に、オペレータが敷き均し状態を確認し易い位置に作業機５の位置を設定することができる。
　禁止スイッチ１０４ａは、押しボタンスイッチでもシーソー型スイッチでもよく、禁止スイッチ１０４ａからの信号が統合コントローラ１００に入力されると、統合コントローラ１００から電磁弁１０４に指令信号が入力され、上部旋回体３の旋回と作業機５の動作が禁止される。禁止スイッチ１０４ａは運転席３２１の前方に配置され、起動スイッチ１０５に隣接するように配置されてもよいし、起動スイッチ１０５と兼用としてもよい。
　また、油圧ショベル１は、ＧＮＳＳアンテナ２７と上部旋回体３の接続を確認する接続確認手段を備え、前記接続確認手段が前記接続を確認すると、禁止装置が起動されるものでもよい。具体的には、ＧＮＳＳアンテナ２７からマシンコントロールコントローラ１０２への座標情報の送信を検知することにより、ＧＮＳＳアンテナ２７と上部旋回体３がケーブルで接続されたことを確認し、統合コントローラ１００は、マシンコントロールコントローラ１０２からの信号を受けて電磁弁１０４へ遮断の制御指令を送る。
　また、油圧ショベル１が、ターゲットＩＤを有する全方位プリズム２８を備える場合、全方位プリズム２８は、ターゲットＩＤを赤外線光で発信するための電力を要する。このとき、全方位プリズム２８へ供給される電力を検知することにより、全方位プリズム２８と上部旋回体３がケーブルで接続されたことを確認するようにしてもよい。また、ジャイロセンサである傾斜センサ２６ａへ供給される電力を検知することにより、傾斜センサ２６ａと上部旋回体３がケーブルで接続されたことを確認するようにすることもできる。
　自動敷き均し作業を行う際、盗難防止のためや通常の掘削作業の際に作業機５が接触して破損することを防止するために、油圧ショベル１から取り外していたＧＮＳＳアンテナ２７や全方位プリズム２８をブレード２４に取り付ける作業が必要になる。この作業を上部旋回体３の旋回と作業機５の動作を禁止するトリガーにすることで、ＧＮＳＳアンテナ２７や全方位プリズム２８の破損やケーブルの切断を確実に防止することができる。
　また、油圧ショベル１において、排土制御装置１０１の起動時に禁止装置が起動されるものでもよい。具体的には、図６に示すように、起動スイッチ１０５からの信号がマシンコントロールコントローラ１０２と統合コントローラ１００に同時に入力されるようにしてもよい。
　この構成によれば、排土制御装置１０１の起動と同時に禁止装置を起動することができるため、ＧＮＳＳアンテナ２７や全方位プリズム２８の破損やケーブルの切断を確実に防止することができる。
　また、油圧ショベル１は、図７Ａに示すように、禁止装置を解除する禁止解除手段としての禁止解除スイッチ１０６を備えるようにしてもよい。禁止解除スイッチ１０６は、例えば禁止スイッチ１０４ａに隣接させた位置に配置したボタンスイッチであり、禁止解除スイッチ１０６を押下すると統合コントローラ１００に禁止解除信号が入力され、統合コントローラ１００から禁止装置（電磁弁１０４）の機能を解除する信号が禁止装置に入力される。
　また、禁止スイッチ１０４ａ自身が禁止解除機能を備えてもよく、例えば禁止スイッチ１０４ａがオフの状態を禁止スイッチ１０４ａの解除状態として、統合コントローラ１００から禁止装置の機能を解除する信号を禁止装置に入力してもよい。
　さらに、油圧ショベル１は、禁止解除スイッチ１０６が起動すると、位置情報取得装置の周囲に設定された侵入禁止領域に作業機５が侵入することを規制する規制装置１０７を備えるようにしてもよい。この構成によれば、自動敷き均し作業中に、例えばオペレータが敷き均しの状態を確認するために禁止解除スイッチ１０６を起動した場合にも、作業機５を安全に移動させることができる。
　規制装置１０７としては、例えば図７Ｂに示す電磁弁が挙げられる。作業機５の侵入禁止領域は、例えばＧＮＳＳアンテナ２７又は全方位プリズム２８の周囲に設定される円領域である。統合コントローラ１００は、侵入禁止領域の境界領域への作業機５の侵入を検知すると、対応する規制装置１０７に制御指令を送り、侵入禁止領域に近づく方向へ駆動する油圧アクチュエータ（ブームシリンダ５１ａ、アームシリンダ５２ａ、バケットシリンダ５３ａ、旋回モータ３３、及びスイングシリンダ４１）の方向切換弁（ブーム用方向切換弁６４ｃ、アーム用方向切換弁６４ｄ、バケット用方向切換弁６４ｅ、旋回用方向切換弁６４ｈ、及びスイング用方向切換弁６４ｉ）に入力されるパイロット２次圧を遮断することにより、上部旋回体３の旋回や作業機５の動作を規制することができる。なお、作業機５の位置情報は、作業機５に取り付けられた不図示の複数の加速度センサから取得され、上部旋回体３の旋回角度情報は、不図示の旋回角度センサから取得され、これらの情報は、統合コントローラ１００に入力される。
　禁止解除信号が禁止解除スイッチ１０６から統合コントローラ１００に入力されると、統合コントローラ１００は、禁止装置の機能を解除する信号を禁止装置に入力すると同時に規制装置１０７に規制信号を発信する。禁止スイッチ１０４ａが禁止解除機能を備えている場合は、別途規制スイッチが設けられ、自動敷き均し作業を終了し、ＧＮＳＳアンテナ２７や全方位プリズム２８を取りはずした後、規制スイッチを切断することにより、規制装置１０７を解除することにより、通常の掘削作業を行うことができる。
　図５および図７Ａに示した禁止スイッチ１０４ａについて、更に詳細に説明しておく。図８は、禁止スイッチ１０４ａを備える油圧ショベル１の運転席３２１の周辺の構成を示す概略斜視図である。図８に示すように、上部旋回体３には、オペレータが座る運転席３２１と、ハウジング部材３２４とが設けられる。ハウジング部材３２４は、運転席３２１の周囲に配置される。ハウジング部材３２４からは、オペレータが操作する操作レバー３２５が突出する。なお、本例では、運転席３２１はキャビンで囲まれていないが、キャビンで囲まれてもよい。
　本例では、ハウジング部材３２４は、運転席３２１に対して、搭乗口３２６側と反対側に位置する。搭乗口３２６は、運転席３２１へのオペレータの搭乗を可能とする部分である。このようにハウジング部材３２４を配置することにより、搭乗口３２６を広くすることができ、オペレータが油圧ショベル１に乗り降りし易くすることができる。なお、搭乗口３２６は、運転席３２１に対して左側に存在し、より詳細には、運転席３２１の左前方に存在する。
　詳細には、ハウジング部材３２４は、運転席３２１の右側に配置される。より詳細には、運転席３２１の右側には、左右方向に間隔をあけて配置される一対の作業操作レバー３２２の一方が配置される。ハウジング部材３２４は、運転席３２１の右側に配置される作業操作レバー３２２に隣接して配置される。具体的には、ハウジング部材３２４は、運転席３２１の右側の作業操作レバー３２２の右隣に配置される。
　ハウジング部材３２４は、例えば樹脂により構成される。ハウジング部材３２４は、前後方向に延びる。ハウジング部材３２４は、油圧ショベル１に必要となる各種の操作機器が取り付けられる。ハウジング部材３２４の前端部には、油圧ショベル１の操作情報を表示するモニタ３２７が、表示画面を露出した状態で装着される。モニタ３２７の後方にて、操作レバー３２５が、ハウジング部材３２４の上面から上方に突出する。操作レバー３２５は、運転席３２１に座るオペレータから見て右前方に位置する。操作レバー３２５は、作業操作レバー３２２の把持部よりも後方に配置されている。このために、オペレータは作業操作レバー３２２に邪魔されずに操作レバー３２５の操作を行うことができる。
　禁止スイッチ１０４ａは、ハウジング部材３２４に装着されている。このような構成とすれば、オペレータの視界に入りやすく、手の届きやすい位置に禁止スイッチ１０４ａを配置することができる。この結果、起動スイッチ１０５（例えば図５や図１１参照）を押して自動敷き均し作業に入る前に、上部旋回体３の旋回と作業機５の動作とを禁止する禁止スイッチ１０４ａを押し忘れる可能性を低減することができる。
　本例では、操作レバー３２５は、ブレード２４（排土板）の操作を行うブレード操作レバーである。すなわち、本例の構成では、禁止スイッチ１０４ａは、ブレード操作レバー３２５の近くに配置することができる。このために、ブレード２４を用いた自動敷き均し作業に入る前に、禁止スイッチ１０４ａの存在を意識し易く、禁止スイッチ１０４ａを押し忘れる可能性をより低減することができる。
　詳細には、禁止スイッチ１０４ａは、ブレード操作レバー３２５の後方に配置されている。このように構成することにより、禁止スイッチ１０４ａがブレード操作レバー３２５の存在によってオペレータから見難くなることを抑制することができ、オペレータが禁止スイッチ１０４ａをスムーズに操作することができる。
　禁止スイッチ１０４ａは、例えばシーソースイッチで構成され、ハウジング部材３２４の上面に配置される。本例では、ブレード操作レバー３２５の後方において、ハウジング部材３２４の上面には、複数のスイッチが前後方向に並ぶ。禁止スイッチ１０４ａは、これら複数のスイッチのうちの一つである。複数のスイッチのうちのいずれを禁止スイッチ１０４ａとするかは、適宜決められてよい。図８に示す例では、ブレード操作レバー３２５に最も近いスイッチが禁止スイッチ１０４ａである。
　ブレード操作レバー３２５は、上述のように、ブレードリフト用操作装置７４と、ブレードチルト用操作装置７５とを構成する。すなわち、ブレード操作レバー３２５を利用することにより、ブレード２４を上下に昇降させることと、ブレード２４をチルトさせることができる。また、本例では、ブレード操作レバー３２５は、ブレード２４のアングル操作用の装置も構成する。
　図９は、ブレード２４のアングル操作について説明するための模式図である。図９は、油圧ショベル１の前方部分を上方から見た図である。ブレード２４は、上下に延びる軸ピン２０１を中心して回転可能にブレードアーム２３Ａに支持されている。ブレードアーム２３Ａの左右に配置される一対のアングルシリンダ２０２を動作させることにより、ブレード２４は、軸ピン２０１を中心として回動する。図９に一点鎖線で示すブレード２４は、一対のアングルシリンダ２０２の動作により、ブレード２４が揺動した状態を示している。アングル操作は、ブレード２４の左右方向の両端を前後方向に揺動させる操作である。
　オペレータは、ブレード操作レバー３２５の把持部３２５ａを掴んでブレード操作レバー３２５を前後方向に動かすことにより、ブレード２４を昇降させることができる。また、ブレード操作レバー３２５には、ブレード２４のチルト操作とアングル操作とを可能とする操作部が設けられている。
　図１０は、油圧ショベル１に搭載されるブレード操作レバー３２５を後方から前方に向かって見た概略平面図である。図１０に示すように、把持部３２５ａは、ハウジング部材３２４から突出するアーム部３２５ｂの先端側に設けられる。把持部３２５ａの前端上面側には、切替スイッチ３２５１と操作ローラ３２５２とが左右に並んで装着されている。なお、切替スイッチ３２５１と操作ローラ３２５２との位置関係は適宜変更されてよい。
　切替スイッチ３２５１は、チルト操作とアングル操作とを切り替えるスイッチである。切替スイッチ３２５１は、例えばシーソースイッチである。操作ローラ３２５２は、チルト操作又はアングル操作を行うための回転体である。操作ローラ３２５２は、側面（外周面）の一部が把持部３２５ａの表面から突出することにより、オペレータによる回転操作が可能となっている。切替スイッチ３２５１によって、チルト操作が選択された状態で操作ローラ３２５２が回転されることにより、ブレード２４のチルト量を変更することができる。また、切替スイッチ３２５１によって、アングル操作が選択された状態で操作ローラ３２５２が回転されることにより、ブレード２４の左右の端部の前後方向の位置を変更することができる。
　ブレード操作レバー３２５の把持部３２５ａには、排土制御装置１０１による制御を開始する起動スイッチ１０５が設けられる。これによれば、ブレード２４を用いた自動敷き均し作業を開始させる起動スイッチ１０５と、禁止スイッチ１０４ａとが近くに配置されることになるために、自動敷き均し作業に入る前に、禁止スイッチ１０４ａの存在を意識し易く、禁止スイッチ１０４ａを押し忘れる可能性をより低減することができる。
　図１１は、油圧ショベル１に搭載されるブレード操作レバー３２５を前方から後方に向かって見た概略平面図である。図１１に示すように、本例では、把持部３２５ａの前端下面側に、起動スイッチ１０５が装着されている。すなわち、起動スイッチ１０５は、把持部３２５ａの、切替スイッチ３２５１および操作ローラ３２５２が設けられる面と反対側の面に設けられる。起動スイッチ１０５は、例えばシーソースイッチである。把持部３２５ａを右手で掴んだオペレータは、例えば、人差し指で起動スイッチ１０５を操作し、親指で切替スイッチ３２５１および操作ローラ３２５２を操作することができる。
　なお、以上においては、操作レバー３２５が突出するハウジング部材３２４が、運転席３２１に対して、搭乗口３２６側とは反対側に配置される構成とした。ただし、これは例示にすぎない。例えば、操作レバーが突出するハウジング部材は、運転席３２１に対して、搭乗口３２６側に配置されてもよい。この場合、例えば、操作レバーが突出するハウジング部材は、作業操作レバー３２２が突出するハウジング部材であってよい。また、操作レバーが突出するハウジング部材が、運転席３２１に対して、搭乗口３２６側とは反対側に配置される場合であっても、当該ハウジング部材は、作業操作レバー３２２が突出するハウジング部材であってもよい。
　本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。
　　１　　　油圧ショベル
　　２　　　下部走行体
　　３　　　上部旋回体
　　４　　　ブームブラケット
　　５　　　作業機
　　６　　　油圧回路
　２０　　　排土装置
　２４　　　ブレード
　２５　　　ブレードリフトシリンダ
　２６　　　ブレードチルトシリンダ
　２６ａ　　傾斜センサ
　２７　　　ＧＮＳＳアンテナ
　２８　　　全方位プリズム
　２９　　　トータルステーション
１００　　　統合コントローラ
１０１　　　排土制御装置
１０３　　　電磁比例弁
１０４　　　電磁弁
１０４ａ　　禁止スイッチ
１０５　　　起動スイッチ
１０６　　　禁止解除スイッチ
１０７　　　規制装置
３２１　　　運転席
３２４　　　ハウジング部材
３２５　　　ブレード操作レバー（操作レバー）
３２５ａ　　把持部
３２６　　　搭乗口

Claims (10)

  1. 　下部走行体と、
    　前記下部走行体の上方で旋回可能に設けられた上部旋回体と、
    　前記上部旋回体に上下方向に回動可能に支持された作業機と、
    　前記下部走行体に上下方向に回動可能に支持された排土装置と、
    　前記排土装置の排土板に配置され、前記排土板の現在位置に関する現在位置情報を取得する位置情報取得装置と、
    　施工計画の設計面データから得られる前記排土板の目標位置情報と、前記現在位置情報と、の偏差に基づいて前記排土装置を制御する排土制御装置と、
    　前記上部旋回体の旋回と前記作業機の動作を禁止する禁止装置と、を備える、油圧ショベル。
  2. 　前記禁止装置を起動させる禁止スイッチを備える、請求項１に記載の油圧ショベル。
  3. 　前記上部旋回体には、
    　　オペレータが座る運転席と、
    　　前記運転席の周囲に配置され、前記オペレータが操作する操作レバーが突出するハウジング部材と、
    　が設けられ、
    　前記禁止スイッチは、前記ハウジング部材に装着されている、請求項２に記載の油圧ショベル。
  4. 　前記ハウジング部材は、前記運転席に対して、前記運転席への前記オペレータの搭乗を可能とする搭乗口側と反対側に位置する、請求項３に記載の油圧ショベル。
  5. 　前記操作レバーは、前記排土板の操作を行うブレード操作レバーである、請求項３又は４に記載の油圧ショベル。
  6. 　前記禁止スイッチは、前記ブレード操作レバーの後方に配置されている、請求項５に記載の油圧ショベル。
  7. 　前記ブレード操作レバーの把持部には、前記排土制御装置による制御を開始する起動スイッチが設けられる、請求項５又は６に記載の油圧ショベル。
  8. 　前記位置情報取得装置と前記上部旋回体の接続を確認する接続確認手段を備え、
    　前記接続確認手段が前記接続を確認すると、前記禁止装置が起動される、請求項１に記載の油圧ショベル。
  9. 　前記排土制御装置の起動時に前記禁止装置が起動される、請求項１に記載の油圧ショベル。
  10. 　前記排土制御装置および前記禁止装置の起動中に、前記禁止装置を解除する禁止解除手段と、
    　前記禁止解除手段が起動すると、前記位置情報取得装置の周囲に設定された侵入禁止領域に前記作業機が侵入することを規制する規制装置と、を備える、請求項１～９の何れか１項に記載の油圧ショベル。
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