CN111441401B

CN111441401B - 挖土机

Info

Publication number: CN111441401B
Application number: CN202010264507.3A
Authority: CN
Inventors: 泉川岳哉
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2022-06-07
Anticipated expiration: 2035-12-14
Also published as: EP3235960A4; WO2016098741A1; KR20170095890A; EP3235960A1; JP6728286B2; US10584466B2; KR102447168B1; CN107109825B; JPWO2016098741A1; CN107109825A; JP6401296B2; JP2018188958A; EP3235960B1; US20170275854A1; CN111441401A

Abstract

本发明提供一种挖土机。本发明的实施例所涉及的挖土机具有：下部行走体(1)；上部回转体(3)，其可回转地搭载于下部行走体(1)；附件，其搭载于上部回转体(3)，且在前端安装有爪(6a)；及控制器(30)，其在使铲斗(6)的爪(6a)与基准点(RP)接触时获取爪(6a)的坐标，且根据在不同条件下获取的至少两个坐标而计算爪(6a)的磨损量(W)。

Description

挖土机

本申请是申请日为“2015年12月14日”、申请号为“201580068756.2”、发明创造名称为“挖土机及挖土机的控制方法”的原申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种具备机器引导装置的挖土机及挖土机的控制方法。

背景技术

已知有设为通过肉眼能够容易判断磨损极限的挖掘机用挖掘刃(参考专利文献1)。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开平5-71259号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

专利文献1的挖掘刃虽然能够提示更换时期但无法准确提示磨损进行的程度。因此，挖掘机的操作人员为了利用基于挖掘刃的准确长度的机器引导，需要通过手动操作来测定挖掘刃的长度并向机器引导装置输入有关该测定值的信息，所以耗费工时。当挖掘刃已磨损时，若不进行如上繁琐的作业，则无法利用准确的机器引导。

鉴于上述情况，期望提供一种即使在挖掘刃等的消耗部已磨损时也能够提供准确的机器引导的挖土机。

用于解决技术课题的手段

本发明的一实施方式所涉及的挖土机具有：下部行走体；上部回转体，其可回转地搭载于所述下部行走体；附件，其搭载于所述上部回转体，且在前端安装有消耗部；及控制器，其在使所述消耗部与规定地上物接触时获取所述消耗部的坐标，且根据在不同条件下获取的至少两个坐标而计算所述消耗部的磨损量。

发明效果

根据上述方法，提供一种即使挖掘刃等消耗部已磨损时也能够提供准确的机器引导的挖土机。

附图说明

图1是本发明的实施例所涉及的挖土机的侧视图。

图2是表示图1的挖土机的驱动系统的结构例的框图。

图3是表示控制器及机器引导装置的结构例的功能框图。

图4A是表示基准坐标系的挖土机的侧视图。

图4B是表示基准坐标系的挖土机的俯视图。

图5是表示前端信息导出处理的一例的流程的流程图。

图6A是表示与图5的前端信息导出处理有关的坐标的铲斗的侧视图。

图6B是表示与图5的前端信息导出处理有关的坐标的铲斗的侧视图。

图7是表示前端信息导出处理的另一例的流程的流程图。

图8A是表示与图7的前端信息导出处理有关的坐标的挖掘附件的侧视图。

图8B是表示与图7的前端信息导出处理有关的坐标的铲斗的侧视图。

图9是表示与图7的前端信息导出处理有关的坐标的铲斗的侧视图。

图10是表示前端信息导出处理的其他另一例的流程的流程图。

图11是表示前端信息导出处理的其他另一例的流程的流程图。

图12是表示与图11的前端信息导出处理有关的坐标的铲斗的侧视图。

图13是表示与磨损量计算处理有关的坐标的铲斗的侧视图。

图14是表示控制器的其他另一结构例的功能框图。

图15是说明磨损量计算处理的另一例的铲斗的侧视图。

具体实施方式

图1表示作为本发明的实施例所涉及的施工机械的一例的挖土机(挖掘机)的侧视图。在挖土机的下部行走体1上通过回转机构2可回转地搭载上部回转体3。在上部回转体3安装动臂4。在动臂4的前端安装斗杆5，在斗杆5的前端安装作为端接附件的铲斗6。作为端接附件可以安装有破碎锤。

动臂4、斗杆5及铲斗6构成作为附件的一例的挖掘附件，通过动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9分别液压驱动。在动臂4安装动臂角度传感器S1，在斗杆5安装斗杆角度传感器S2，在铲斗连杆安装铲斗角度传感器S3。

动臂角度传感器S1为检测动臂4的转动角度的传感器。本实施例中，其为通过检测重力加速度来检测动臂4相对于水平面的倾斜角(以下，称作“动臂角度”。)的加速度传感器。具体而言，动臂角度传感器S1检测绕连结上部回转体3与动臂4的动臂脚销的动臂4的转动角度作为动臂角度。

斗杆角度传感器S2为检测斗杆5的转动角度的传感器。本实施例中，其为通过检测重力加速度来检测斗杆5相对于水平面的倾斜角(以下，称作“斗杆角度”。)的加速度传感器。具体而言，斗杆角度传感器S2检测绕连结动臂4与斗杆5的斗杆销的斗杆5的转动角度作为斗杆角度。

铲斗角度传感器S3为检测铲斗6的转动角度的传感器。本实施例中，其为通过检测重力加速度来检测铲斗6相对于水平面的倾斜角(以下，称作“铲斗角度”。)的加速度传感器。具体而言，铲斗角度传感器S3检测绕连结斗杆5与铲斗6的铲斗销的铲斗6的转动角度作为铲斗角度。

动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2及铲斗角度传感器S3中的至少一个可以为利用可变电阻器的电位器、检测相应的液压缸的行程量的行程传感器及检测绕连结销的转动角度的旋转编码器等。并且，动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2及铲斗角度传感器S3作为用于计算附件的姿势的姿势传感器发挥作用。

在上部回转体3设置驾驶室10且搭载引擎11等动力源。并且，在上部回转体3安装机体倾斜传感器S4及定位传感器S5。在驾驶室10内搭载输入装置D1、语音输出装置D2、显示装置D3、存储装置D4、控制器30及机器引导装置50。

控制器30为进行挖土机的驱动控制的控制装置。本实施例中，控制器30由包含CPU及内部存储器的运算处理装置构成。并且，控制器30的各种功能通过由CPU执行储存在内部存储器的程序来实现。

机器引导装置50为引导由操作人员进行的挖土机的操作的装置。本实施例中，机器引导装置50例如将操作人员所设定的目标地形的表面与铲斗6的前端(铲尖)位置在垂直方向上的距离以视觉且听觉通知给操作人员，由此引导通过操作人员进行的挖土机的操作。机器引导装置50可以将该距离仅以视觉通知给操作人员，也可以仅以听觉通知给操作人员。具体而言，机器引导装置50与控制器30相同地，作为控制器中的一个，由包含CPU及内部存储器的运算处理装置构成。并且，机器引导装置50的各种功能通过由CPU执行储存在内部存储器的程序来实现。并且，机器引导装置50可以一体组装于控制器30。

机体倾斜传感器S4为检测上部回转体3相对于水平面的倾斜角的传感器。本实施例中，其为通过检测重力加速度来检测上部回转体3的前后轴相对于水平面的倾斜角(以下，称作“机体俯仰角度”。)及上部回转体3的左右轴相对于水平面的倾斜角(以下，称作“机体滚转角度”。)的加速度传感器。

定位传感器S5为测定挖土机的位置及朝向的装置。本实施例中，定位传感器S5包含GPS接收机及电子罗盘，且对机器引导装置50输出与世界测地系统中的定位传感器S5的位置坐标(纬度,经度,高度)及朝向(方位)有关的信息。世界测地系统为在地球的重心设立原点，在格林威治子午线与赤道的交点方向上取X轴，在东经90度方向上取Y轴，并且在北极方向上取Z轴的三维正交XYZ坐标系。电子罗盘例如由3轴磁力传感器构成。定位传感器S5可以为由两个GPS接收机构成的GPS罗盘。

输入装置D1为用于挖土机的操作人员输入各种信息的装置。本实施例中，输入装置D1为安装在显示装置D3的显示画面的周边的硬件开关。挖土机的操作人员通过输入装置D1对机器引导装置50输入各种信息。输入装置D1可以为触控面板。并且，输入装置D1可以为USB存储器。此时，操作人员将USB存储器插入于设置在驾驶室10内的USB连接器中，由此能够将存储在USB存储器内的信息输入到机器引导装置50。

语音输出装置D2为根据来自机器引导装置50的语音输出指令输出各种语音信息的装置。本实施例中利用与机器引导装置50直接连接的车载扬声器。也可以利用蜂鸣器。

显示装置D3为根据来自机器引导装置50的指令输出各种图像信息的装置。本实施例中利用与机器引导装置50直接连接的车载液晶显示器。

存储装置D4为用于存储各种信息的装置。本实施例中，存储装置D4为半导体存储器等非易失性存储介质，且存储机器引导装置50等所输出的各种信息。

图2是表示图1的挖土机的驱动系统的结构例的框图。在图2中，机械动力系统由双重线来表示，高压液压管路由粗实线来表示，先导管路由虚线来表示，电力驱动/控制系统由细实线来表示。

引擎11为挖土机的驱动源。本实施例中，引擎11为采用与引擎负荷的增减无关将引擎转速维持成恒定的无差控制的柴油引擎。

在引擎11上连接有作为液压泵的主泵14及先导泵15。在主泵14上通过高压液压管路16连接有控制阀17。

控制阀17为进行挖土机的液压系统的控制的液压控制装置。右侧行走用液压马达1A、左侧行走用液压马达1B、动臂缸7、斗杆缸8、铲斗缸9、回转用液压马达21等液压驱动器通过高压液压管路与控制阀17连接。

在先导泵15上通过先导管路25连接操作装置26。操作装置26为用于操作液压驱动器的装置，且包含杆26A、杆26B及踏板26C。本实施例中，操作装置26经由液压管路27与控制阀17连接。并且，操作装置26经由液压管路28与压力传感器29连接。压力传感器29为以压力的形式检测操作装置26的操作内容的传感器，且对控制器30输出检测值。

接着，参考图3对控制器30及机器引导装置50所具有的各种功能要件进行说明。图3是表示控制器30及机器引导装置50的结构例的功能框图。

本实施例中，机器引导装置50接收来自动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2、铲斗角度传感器S3、机体倾斜传感器S4、定位传感器S5、输入装置D1及控制器30的输出，且分别对语音输出装置D2、显示装置D3及存储装置D4输出各种指令。并且，机器引导装置50具有坐标获取部51、偏差计算部52、语音输出处理部53及显示处理部54。控制器30及机器引导装置50通过CAN(控制器区域网络，Controller Area Network)相互连接。

坐标获取部51为获取附件的规定部位的坐标的功能要件。本实施例中，坐标获取部51根据机体倾斜传感器S4及定位传感器S5的各个检测值导出基准坐标系的原点坐标(纬度,经度,高度)。基准坐标系为以挖土机为基准的坐标系，例如为将挖掘附件的延伸方向设为X轴且将挖土机的回转轴设为Z轴的三维正交坐标系。基准坐标系的原点坐标与定位传感器S5的安装位置的坐标(以下，称作“定位传感器坐标”。)的位置关系相对不变。因此，坐标获取部51能够从机体倾斜传感器S4及定位传感器S5的各个检测值唯一地导出世界测地系统中的基准坐标系的原点坐标。

具体而言，坐标获取部51根据作为定位传感器S5的检测值的世界测地系统中的定位传感器S5的位置坐标及方位，导出世界测地系统中的基准坐标系的原点坐标。

并且，坐标获取部51根据机体倾斜传感器S4的检测值即机体滚转角度及机体俯仰角度，导出用于旋转基准坐标系而使基准坐标系的3轴与世界测地系统的3轴对准的旋转矩阵。

由此，若确定基准坐标系中任意点的坐标，则坐标获取部51能够根据世界测地系统中的基准坐标系的原点坐标及旋转矩阵，导出与该任意点有关的世界测地系统中的坐标。

并且，坐标获取部51根据动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2及铲斗角度传感器S3的各个检测值，导出挖掘附件的姿势。这是为了能够导出与挖掘附件上的各点相应的基准坐标系中的坐标，以及为了能够导出与各点相应的世界测地系统中的坐标。挖掘附件上的各点包含铲斗销的位置及铲斗6的前端位置。

偏差计算部52导出铲斗6的前端的当前位置与目标位置的偏差。本实施例中，偏差计算部52根据坐标获取部51所获取的铲斗6的前端位置的坐标及目标地形信息，导出铲斗6的前端的当前位置与目标位置的偏差。目标地形信息为与完成施工时的地形有关的信息，其包含表示目标地形的坐标群。并且，目标地形信息通过输入装置D1输入且存储于存储装置D4。

例如，偏差计算部52导出铲斗6的前端位置与目标地形的表面在垂直方向上的距离作为偏差。偏差可以为铲斗6的前端位置与目标地形的表面在水平方向上的距离、最短距离等。

语音输出处理部53控制从语音输出装置D2输出的语音信息的内容。本实施例中，语音输出处理部53在偏差计算部52所导出的偏差成为规定值以下时，从语音输出装置D2输出作为引导声音的间歇音。并且，语音输出处理部53中，该偏差变得越小，越缩短间歇音的输出间隔(无声部分的长度)。语音输出处理部53在该偏差为零时，即铲斗6的前端位置与目标地形的表面一致时，可以从语音输出装置D2输出连续音(输出间隔为零的间歇音)。并且，语音输出处理部53在该偏差的正负颠倒时，可以改变间歇音的高度(频率)。偏差例如在铲斗6的前端位置比目标地形的表面更靠垂直上方时成为正值。

显示处理部54控制显示于显示装置D3的各种图像信息的内容。本实施例中，显示处理部54使坐标获取部51所获取的铲斗6的前端位置的坐标与表示目标地形的坐标群之间的关系显示于显示装置D3。具体而言，显示处理部54使从侧方(Y轴方向)观察铲斗6及目标地形的截面的CG图像及从后方(X轴方向)观察铲斗6及目标地形的截面的CG图像显示于显示装置D3。显示处理部54可以用条形图显示偏差计算部52所导出的偏差的大小。

接着，参考图4A及图4B并对作为三维正交坐标系的基准坐标系进行说明。图4A是挖土机的侧视图，图4B是挖土机的俯视图。

如图4A及图4B所示，基准坐标系的Z轴相当于挖土机的回转轴PC，基准坐标系的原点O相当于回转轴PC与挖土机的接地面的交点。

与Z轴正交的X轴向挖掘附件的延伸方向延伸，同样，与Z轴正交的Y轴向垂直于挖掘附件的延伸方向的方向延伸。即X轴及Y轴与挖土机的回转一同围绕Z轴旋转。

并且，如图4A所示，动臂4相对于上部回转体3的安装位置由作为动臂旋转轴的动臂脚销的位置即动臂脚销位置P1表示。同样地，斗杆5相对于动臂4的安装位置由作为斗杆旋转轴的斗杆销的位置即斗杆销位置P2表示。铲斗6相对于斗杆5的安装位置由作为铲斗旋转轴的铲斗销的位置即铲斗销位置P3表示。铲斗6的爪6a的前端位置由铲斗前端位置P4表示。

连结动臂脚销位置P1与斗杆销位置P2的线段SG1的长度作为动臂长度由规定值L₁表示，连结斗杆销位置P2与铲斗销位置P3的线段SG2的长度作为斗杆长度由规定值L₂表示，连结铲斗销位置P3与铲斗前端位置P4的线段SG3长度作为铲斗长度由规定值L₃表示。规定值L₁、L₂、L₃预先存储于存储装置D4等。

并且，形成于线段SG1与水平面之间的动臂角度由β₁表示，形成于线段SG2与水平面之间的斗杆角度由β₂表示，形成于线段SG3与水平面之间的铲斗角度由β₃表示。在图4A中，动臂角度β₁、斗杆角度β₂及铲斗角度β₃关于与X轴平行的线，将逆时针方向设为正方向。

其中，若将动臂脚销位置P1的三维坐标设为(X,Y,Z)＝(H_0X,0,H_0Z)，将铲斗前端位置P4的三维坐标设为(X,Y,Z)＝(X₄,Y₄,Z₄)，则X₄、Z₄分别由式(1)及式(2)表示。

[数式1]

X₄＝H_0X+L₁ cos β₁+L₂ cOs β₂+L_、 cos β₃…(1)

[数式2]

Z₄＝H_0Z+L₁ sin β₁+L₂ Sin β₂+L₃ Sin β₃…(2)

Y₄成为0。因为铲斗前端位置P4存在于XZ平面上。并且，动臂脚销位置P1相对于原点O相对不变，因此若确定动臂角度β₁则斗杆销位置P2的坐标唯一地确定。同样地，若确定动臂角度β₁及斗杆角度β₂，则铲斗销位置P3的坐标唯一地确定，若确定动臂角度β₁、斗杆角度β₂及铲斗角度β₃，则铲斗前端位置P4的坐标唯一地确定。

并且，若确定基准坐标系中的各点P1～P4的坐标，则坐标获取部51能够唯一地导出世界测地系统中的各点P1～P4的坐标。

但是，铲斗6的爪6a为随着使用而磨损的消耗部。因此，随着爪6a的磨损的进展，利用上述式(1)及式(2)计算的铲斗前端位置P4的三维坐标(X,Y,Z)＝(Xe,Ye,Ze)从实际的铲斗前端位置的三维坐标背离。其结果，坐标获取部51无法获取铲斗前端位置P4的准确的坐标，从而机器引导装置50无法准确地引导挖土机的操作。

因此，本实施例中，控制器30通过执行后述的前端信息导出处理而导出铲斗前端位置P4的准确的坐标，即使在爪6a已磨损时也能够准确地引导挖土机的操作。

具体而言，控制器30具有作为功能要件的坐标计算部31及磨损量计算部32。

坐标计算部31为计算消耗部的前端的坐标的功能要件。本实施例中，坐标计算部31根据使爪6a与世界测地系统上的已知的一坐标接触时坐标获取部51所获取的铲斗销位置P3的坐标及铲斗角度传感器S3所检测的铲斗角度，导出世界测地系统中的铲斗前端位置P4的坐标。

磨损量计算部32为计算消耗部的磨损量的功能要件。本实施例中，磨损量计算部32根据爪6a在磨损之前坐标计算部31所计算的铲斗前端位置P4的坐标及爪6a磨损之后坐标计算部31所计算的铲斗前端位置P4的坐标，计算爪6a的磨损量。消耗部也可以是破碎锤的杆。

其中，参考图5、图6A及图6B对控制器30导出与爪6a的前端有关的信息的处理(以下，称作“前端信息导出处理”。)进行说明。图5是表示前端信息导出处理的一例的流程的流程图。并且，图6A及图6B是表示与图5的前端信息导出处理有关的坐标的铲斗6的侧视图。并且，图6A是使爪6a的前端与基准点RP接触时的图，粗实线表示爪6a的前端已磨损时的铲斗6，粗点线表示爪6a的前端未磨损时的铲斗6。并且，图6B表示重叠除了图6A中的两个铲斗6的爪6a以外的部分的图的状态。

基准点为具有规定测地系统的坐标的地上物且包含基准桩等测量用标记。本实施例中，基准点具有世界测地系统的坐标。基准点RP的坐标(X_R,Y_R,Z_R)对于控制器30及机器引导装置50为已知。

首先，坐标计算部31获取在第1坐标获取期间使爪6a的前端与基准点RP接触时坐标获取部51所获取的铲斗销位置P3A的坐标(X_3A,Y_3A,Z_3A)(步骤ST1)。坐标获取期间是指在相同磨损条件下坐标获取部51获取坐标的期间。本实施例中，第1坐标获取期间为铲斗6的爪6a为未磨损的新产品时坐标获取部51能够获取坐标的期间，其包含挖土机的初始设定之后的期间和交换爪6a之后的期间等。

具体而言，挖土机的操作人员对动臂操作杆、斗杆操作杆、铲斗操作杆、回转操作杆及行走踏板等操作装置26进行操作而使铲斗6的爪6a与基准点RP接触。并且，操作人员对机器引导装置50给出指示，以便通过输入装置D1存储当时的铲斗销位置P3A的坐标。机器引导装置50的坐标获取部51根据该指示将铲斗销位置P3A的坐标存储于存储装置D4。

操作人员可以一边改变挖掘附件的姿势一边经过多次使铲斗6的爪6a与基准点RP接触，且在进行该接触时对机器引导装置50给出指示，以便存储铲斗销位置P3的坐标。此时，坐标获取部51可以将经过多次存储的多个坐标的平均坐标作为铲斗销位置P3A的坐标。

之后，坐标计算部31获取在第2坐标获取期间使爪6a的前端与基准点RP接触时坐标获取部51所获取的铲斗销位置P3B的坐标(X_3B,Y_3B,Z_3B)(步骤ST2)。本实施例中，第2坐标获取期间为实际使用新产品爪6a之后的坐标获取期间、即爪6a已磨损之后的坐标获取期间，例如在开始使用新产品爪6a之后经规定的挖土机运行时间而使挖土机运行之后的坐标获取期间。第2坐标获取期间可以为开始使用新产品爪6a之后经过规定天数之后的期间。

具体而言，挖土机的操作人员通过与在第1坐标获取期间进行的铲斗销位置P3A的坐标的获取相同的方法，在第2坐标获取期间获取铲斗销位置P3B的坐标。

之后，坐标计算部31计算爪6a的前端的坐标(步骤ST3)。本实施例中，坐标计算部31利用以下式(3)计算爪6a为未磨损的新产品时的铲斗销位置P3A与基准点RP(铲斗前端位置P4A)之间的距离(以下，称作“前端距离”。)L_3A。具体而言，坐标计算部31根据在第1坐标获取期间坐标获取部51所获取的铲斗销位置P3A的坐标(X_3A,Y_3A,Z_3A)及基准点RP的坐标(X_R,Y_R,Z_R)，计算前端距离L_3A。

[数式3]

并且，坐标计算部31利用以下式(4)计算爪6a已磨损之后的铲斗销位置P3B与基准点RP(铲斗前端位置P4B)之间的前端距离L_3B。具体而言，坐标计算部31根据在第2坐标获取期间坐标获取部51所获取的铲斗销位置P3B的坐标(X_3B，Y_3B，Z_3B)及基准点RP的坐标(X_R，Y_R，Z_R)，计算前端距离L_3B。坐标值Y_3A、Y_3B、Y_R均为相同值(例如为零)。

[数式4]

之后，坐标计算部31根据图6B所示的关系，计算爪6a为未磨损的新产品时的铲斗前端位置P4C1的坐标(X_4C1，Y_4C1，Z_4C1)。本实施例中，坐标计算部31利用以下式(5)及式(6)计算铲斗前端位置P4C1的坐标(X_4C1，Y_4C1，Z_4C1)。具体而言，坐标计算部31根据挖掘附件处于任意姿势时坐标获取部51所获取的铲斗销位置P3C的坐标(X_3C，Y_3C，Z_3C)、铲斗角度传感器S3所检测的铲斗角度β_3C及前端距离L_3A，计算坐标(X_4C1，Y_4C1，Z_4C1)。坐标值Y_3C、Y_4C1均为相同值(例如为零)。

[数式5]

X_4C1＝X_3C+L_3A cos β_3C…(5)

[数式6]

Z_4C1＝Z_3C+L_3A sin β_3C…(6)

并且，坐标计算部31利用以下式(7)及式(8)计算爪6a已磨损之后的铲斗前端位置P4C2的坐标(X_4C2，Y_4C2，Z_4C2)。具体而言，坐标计算部31根据挖掘附件处于任意姿势时坐标获取部51所获取的铲斗销位置P3C的坐标(X_3C，Y_3C，Z_3C)、铲斗角度传感器S3所检测的铲斗角度β_3C及前端距离L_3B，计算坐标(X_4C2，Y_4C2，Z_4C2)。坐标值Y_3C、Y_4C2均为相同值(例如为零)。角度δ为形成在线段P3C-P4C1与线段P3C-P4C2之间的角度，且为若确定前端距离L_3A与前端距离L_3B，则唯一地确定的角度。

[数式7]

X_4C2＝X_3C+L_3B cos(β_3C-δ)…(7)

[数式8]

Z_4C2＝Z_3C+L_3B sin(β_3C-δ)…(8)

之后，磨损量计算部32计算爪6a的磨损量(步骤ST4)。本实施例中，磨损量计算部32利用以下式(9)计算铲斗6的爪6a的磨损量W。具体而言，磨损量计算部32根据坐标计算部31所计算的、爪6a为未磨损的新产品时的铲斗前端位置P4C1的坐标(X_4C1,Y_4C1,Z_4C1)及爪6a已磨损之后的铲斗前端位置P4C2的坐标(X_4C2,Y_4C2,Z_4C2)，计算磨损量W。

[数式9]

通过该结构，控制器30根据使爪6a与已知的一坐标即基准点RP接触时坐标获取部51所获取的铲斗销位置P3的坐标，导出前端距离。并且，控制器30根据该前端距离与铲斗角度传感器S3所检测的铲斗角度，导出铲斗前端位置P4的坐标。因此，若是在执行前端信息导出处理之后，则与爪6a有无磨损无关，控制器30通过获取铲斗销位置P3的坐标，能够准确地导出铲斗前端位置P4的坐标。

并且，控制器30能够利用分别在两个坐标获取期间导出的前端距离来计算磨损量W。此时，控制器30可以间接导出与已磨损的爪6a的前端相应的铲斗前端位置P4的坐标，代替直接导出与已磨损的爪6a的前端相应的铲斗前端位置P4的坐标。具体而言，可以导出与未磨损的爪6a的前端相应的铲斗前端位置P4的坐标之后根据磨损量W来校正该铲斗前端位置P4的坐标，从而导出与已磨损的爪6a的前端相应的铲斗前端位置P4的坐标。

并且，机器引导装置50能够利用控制器30所导出的、已考虑磨损的铲斗前端位置P4的坐标来提供机器引导。

接着，参考图7、图8A及图8B，对前端信息导出处理的另一例进行说明。图7是表示前端信息导出处理的另一例的流程的流程图。并且，图8A及图8B是表示与图7的前端信息导出处理有关的坐标的挖掘附件的侧视图。并且，图8A是使斗杆5的前端与地面上的一点即接地点P5(P5A、P5C)接触时的图，图8B是使铲斗6的爪6a与接地点P5(P5A、P5C)接触时的图。并且，粗实线表示爪6a的前端已磨损时的铲斗6，粗点线表示爪6a的前端未磨损时的铲斗6。

接地点P5(P5A、P5C)的坐标特定为使作为非消耗部的斗杆5的表面上的一点与地面接触时的该一点的坐标，从而用作代替基准点的坐标。非消耗部的表面上的一点与铲斗销位置P3的相对位置关系不变，该相对位置关系对于控制器30及机器引导装置50是已知的。

首先，坐标计算部31获取在第1坐标获取期间使斗杆5的前端与接地点P5A接触时坐标获取部51所获取的铲斗销位置P3A的坐标(X_3A,Y_3A,Z_3A)(步骤ST11)。本实施例中，第1坐标获取期间是铲斗6的爪6a为未磨损的新产品时坐标获取部51能够获取坐标的期间。

具体而言，挖土机的操作人员对操作装置26进行操作而使斗杆5的前端与接地点P5A接触。并且，操作人员对机器引导装置50给出指示，以便通过输入装置D1存储当时的铲斗销位置P3A的坐标。机器引导装置50的坐标获取部51根据该指示将铲斗销位置P3A的坐标存储于存储装置D4。

之后，坐标计算部31获取在第1坐标获取期间使铲斗6的爪6a的前端与接地点P5A接触时坐标获取部51所获取的铲斗销位置P3B的坐标(X_3B,Y_3B,Z_3B)(步骤ST12)。

具体而言，挖土机的操作人员对操作装置26进行操作而使爪6a的前端与接地点P5A接触。例如，操作人员使爪6a的前端与接地点P5A接触，以便爪6a的延伸方向与地面(水平面)垂直。并且，操作人员对机器引导装置50给出指示，以便通过输入装置D1存储当时的铲斗销位置P3B的坐标。机器引导装置50的坐标获取部51根据该指示将铲斗销位置P3B的坐标存储于存储装置D4。

之后，坐标计算部31获取在第2坐标获取期间使斗杆5的前端与接地点P5C接触时坐标获取部51所获取的铲斗销位置P3C的坐标(X_3C,Y_3C,Z_3C)(步骤ST13)。本实施例中，第2坐标获取期间为实际使用新产品爪6a之后的坐标获取期间、即爪6a已磨损之后的坐标获取期间。

之后，坐标计算部31获取在第2坐标获取期间使爪6a的前端与接地点P5C接触时坐标获取部51所获取的铲斗销位置P3D的坐标(X_3D,Y_3D,Z_3D)(步骤ST14)。

之后，坐标计算部31计算爪6a的前端的坐标(步骤ST15)。本实施例中，坐标计算部31利用以下式(10)计算爪6a为未磨损的新产品时的接地点P5A的坐标(X_5A,Y_5A,Z_5A)。本实施例中，坐标值Y_5A为零，坐标值X_5A与坐标值X_3A相等。距离H1为预先存储于存储装置D4等中的值，且表示铲斗销位置P3A与接触于接地点P5A的斗杆表面上的一点之间的距离。距离H1可以为固定值，也可以为根据挖掘附件的姿势确定的变动值。

[数式10]

Z_5A＝Z_3A-H1…(10)

在该基础上，坐标计算部31利用以下式(11)计算爪6a为未磨损的新产品时的铲斗销位置P3B与接地点P5A(铲斗前端位置P4B)之间的前端距离L_3A。具体而言，坐标计算部31根据上述接地点P5A的坐标(X_5A,Y_5A,Z_5A)与在第1坐标获取期间使爪6a与接地点P5A接触时坐标获取部51所获取的铲斗销位置P3B的坐标(X_3B,Y_3B,Z_3B)，计算前端距离L_3A。

[数式11]

并且，坐标计算部31利用以下式(12)计算爪6a已磨损之后的接地点P5C的坐标(X_5C,Y_5C,Z_5C)。本实施例中，坐标值Y_5C为零，坐标值X_5C与坐标值X_3C相等。并且，接地点P5C的坐标与接地点P5A的坐标相等。但是，接地点P5C的坐标可以与接地点P5A的坐标不同。距离H2为预先存储于存储装置D4等中的值，且表示铲斗销位置P3C与接触于接地点P5C的斗杆表面上的一点之间的距离。距离H2可以为固定值，也可以为根据挖掘附件的姿势确定的变动值。本实施例中，距离H2与距离H1相等。

[数式12]

Z_5C＝Z_3C-H2…(12)

在该基础上，坐标计算部31利用以下式(13)计算爪6a已磨损之后的铲斗销位置P3D与接地点P5C(铲斗前端位置P4D)之间的前端距离L_3B。具体而言，坐标计算部31根据上述接地点P5C的坐标(X_5C,Y_5C,Z_5C)及在第2坐标获取期间使爪6a与接地点P5C接触时坐标获取部51所获取的铲斗销位置P3D的坐标(X_3D,Y_3D,Z_3D)，计算前端距离L_3B。

[数式13]

之后，坐标计算部31通过与在图6A及图6B中说明的方法相同的方法，计算爪6a为未磨损的新产品时的铲斗前端位置P4的坐标及爪6a在已磨损之后的铲斗前端位置P4的坐标。

之后，磨损量计算部32计算爪6a的磨损量(步骤ST16)。本实施例中，如在图6A及图6B中说明的那样，磨损量计算部32根据爪6a为未磨损的新产品时的铲斗前端位置P4的坐标及爪6a在已磨损之后的铲斗前端位置P4的坐标，计算爪6a的磨损量。

如上，操作人员通过使斗杆5的前端与地面接触而使接地点P5的坐标特定在控制器30中。并且，操作人员根据使爪6a与接地点P5接触时坐标获取部51所获取的铲斗销位置P3的坐标，向控制器30导出前端距离。控制器30根据该前端距离与铲斗角度传感器S3所检测的铲斗角度，导出铲斗前端位置P4的坐标。因此，若是在执行前端信息导出处理之后，则与爪6a有无磨损无关，控制器30能够通过获取铲斗销位置P3的坐标，准确地导出铲斗前端位置P4的坐标。并且，控制器30能够利用分别在两个坐标获取期间导出的前端距离来计算磨损量W。

上述实施例中，挖土机的操作人员通过使斗杆5的前端与地面接触而使接地点P5的坐标特定在控制器30中，但本发明并不限定于该结构。例如，如图9所示，操作人员可以通过使作为非消耗部的铲斗背面与地面接触而使接地点P5(P5A、P5C)的坐标特定在控制器30中。并且，操作人员也可以通过使作为非消耗部的铲斗连杆与地面接触而使接地点P5的坐标特定在控制器30中。是否与地面接触的判断可以根据是否操作了规定的开关。此时，操作者一边观察铲斗6的动态，一边在判断为铲斗6的规定部位与地面接触时，按下该开关。在按下该开关时，控制器30判断为规定部位与地面接触而获取接地点P5的坐标。控制器30也可以在铲斗缸9内的工作油的压力超过预先设定的阈值时判断为规定部位与地面接触而获取接地点P5的坐标。使铲斗6的爪6a与地面接触时，操作人员可以以爪6a相对于地面成大致垂直的方式操作附件。铲斗6的形状事先输入于控制器30时，控制器30可以以爪6a相对于地面成大致垂直的方式自动控制附件的姿势。

接着，参考图10，对前端信息导出处理的其他另一例进行说明。图10是表示前端信息导出处理的其他另一例的流程的流程图。并且，图10的前端信息导出处理在根据一次坐标获取期间获取的两个铲斗销位置的坐标计算铲斗前端位置的坐标及爪6a的磨损量的一点上，与图7的前端信息导出处理相异。因此，参考图8A及图8B并对图10的前端信息导出处理进行说明。

首先，坐标计算部31获取使斗杆5的前端与接地点P5C接触时坐标获取部51所获取的铲斗销位置P3C的坐标(X_3C,Y_3C,Z_3C)(步骤ST21)。

之后，坐标计算部31获取使铲斗6的爪6a的前端与接地点P5C接触时坐标获取部51所获取的铲斗销位置P3D的坐标(X_3D,Y_3D,Z_3D)(步骤ST22)。

之后，坐标计算部31计算爪6a的前端的坐标(步骤ST23)。本实施例中，坐标计算部31利用上述式(12)计算接地点P5C的Z坐标的值Z_5C。本实施例中，Y坐标的值Y_5C为零，X坐标的值X_5C与铲斗销位置P3C的X坐标的值X_3C相等。

在该基础上，坐标计算部31利用上述式(13)计算铲斗销位置P3D与接地点P5C(铲斗前端位置P4D)之间的前端距离L_3B。

之后，坐标计算部31通过与在图6A及图6B中说明的方法相同的方法，计算爪6a在已磨损之后的铲斗前端位置P4的坐标。

之后，磨损量计算部32计算爪6a的磨损量(步骤ST24)。本实施例中，磨损量计算部32根据预先存储的(爪6a为未磨损的新产品时的)前端距离L_3A及在步骤ST23中计算的前端距离L_3B，计算爪6a的磨损量。前端距离L_3A可以根据操作人员事先输入的爪的种类自动设定。

具体而言，如图6B所示，磨损量计算部32根据前端距离L_3A、前端距离L_3B及当前的铲斗销位置P3的坐标(X_3C,Y_3C,Z_3C)，导出爪6a为未磨损的新产品时的铲斗前端位置P4C1的坐标(X_4C1,Y_4C1,Z_4C1)及爪6a已磨损的当前的铲斗前端位置P4C2的坐标(X_4C2,Y_4C2,Z_4C2)。并且，利用上述式(9)计算铲斗6的爪6a的磨损量W。

通过该结构，控制器30能够通过比图7的前端信息导出处理更低的运算负荷，导出已磨损的爪6a的前端的坐标及该磨损量。

接着，参考图11及图12，对前端信息导出处理的其他另一例进行说明。图11是表示前端信息导出处理的其他另一例的流程的流程图。图12是表示与图11的前端信息导出处理有关的坐标的铲斗6的侧视图。具体而言，图12是以两个不同姿势使铲斗6的爪6a与同一参考点SP接触时的图。粗实线表示取第1姿势的铲斗6，粗点线表示取第2姿势的铲斗6。

首先，坐标计算部31获取使取第1姿势的铲斗6的爪6a的前端与参考点SP接触时坐标获取部51所获取的铲斗销位置P3A的坐标(X_3A,Y_3A,Z_3A)(步骤ST31)。

之后，坐标计算部31获取使取第2姿势的铲斗6的爪6a的前端与参考点SP接触时坐标获取部51所获取的铲斗销位置P3B的坐标(X_3B,Y_3B,Z_3B)(步骤ST32)。

之后，坐标计算部31计算爪6a的前端的坐标(步骤ST33)。本实施例中，坐标计算部31根据铲斗销位置P3A的坐标(X_3A,Y_3A,Z_3A)、铲斗销位置P3B的坐标(X_3B,Y_3B,Z_3B)及线段P3A-SP的长度与线段P3B-SP的长度相等的事实，利用以下式(14)计算铲斗销位置P3A或铲斗销位置P3B与参考点SP(铲斗前端位置P4A)之间的前端距离L_3B。并且，坐标计算部31根据铲斗销位置P3A或铲斗销位置P3B的坐标、铲斗角度传感器S3所检测的铲斗角度及前端距离L_3B，计算爪6a的前端的坐标。

[数式14]

使取第1姿势的铲斗6的爪6a的前端接触的参考点的X坐标的值可以与使取第2姿势的铲斗6的爪6a的前端接触的参考点的X坐标的值不同。即，两个参考点可以位于相同高度的水平面上的不同位置上。

之后，磨损量计算部32计算爪6a的磨损量(步骤ST34)。本实施例中，磨损量计算部32根据预先存储的(爪6a为未磨损的新产品时的)前端距离L_3A及在步骤ST33中计算的前端距离L_3B，计算爪6a的磨损量。

具体而言，如图13所示，磨损量计算部32根据前端距离L_3A、前端距离L_3B及当前的铲斗销位置P3C的坐标(X_3C,Y_3C,Z_3C)，导出爪6a为未磨损的新产品时的铲斗前端位置P4C1的坐标(X_4C1,Y_4C1,Z_4C1)与爪6a已磨损的当前的铲斗前端位置P4C2的坐标(X_4C2,Y_4C2,Z_4C2)。并且，利用上述式(9)计算铲斗6的爪6a的磨损量W。图13是表示与摩耗量计算部32计算磨损量W的磨损量计算处理有关的坐标的铲斗6的侧视图。并且，图13的例子中，控制器30自动控制挖掘附件的姿势而使爪6a的前端与地面接触，以便爪6a的延伸方向相对于地面(水平面)成垂直。因此，控制器30能够仅通过计算铲斗前端位置P4C1的Z坐标的值Z_4C1与铲斗前端位置P4C2的Z坐标的值Z_4C2之差而计算磨损量W。

接着，参考图14，对控制器30的另一结构例进行说明。图14是表示控制器30的另一结构例的功能框图。

在机器引导装置50统合于控制器30这一点上，图14的结构与图3的结构相异，但各结构要件的功能却相同。

图14的结构中，机器引导装置50中的坐标获取部51、偏差计算部52、语音输出处理部53及显示处理部54这四个功能要件全部统合于控制器30，但也可以是四个功能要件中的仅一部分统合于控制器30。此时，具有四个功能要件中未统合的剩余部分的机器引导装置与控制器30连接。

通过该结构，图14的控制器30能够实现与图3的控制器30相同的效果。

以上，对若干前端信息导出处理进行了说明，但挖土机的操作人员通过实施这些前端信息导出处理中的任一个，从而无需特别的道具便能够简单地测定铲斗6的爪6a的磨损量。

并且，操作人员能够接收如下机器引导，该机器引导基于与已磨损的爪6a的前端相应的铲斗前端位置P4的坐标。因此，能够提高施工面的加工精度。

以上，对本发明的优选实施例进行了详细说明，但本发明并不限定于上述实施例，在不脱离本发明的范围内，能够对上述的实施例实施各种变形及替换。

例如，上述实施例中，接地点P5为地面上的一点，但本发明并不限定于该结构。具体而言，接地点P5为能够使挖掘附件的非消耗部与消耗部(爪6a)这双方接触的地上物即可，例如，也可以为垂直壁的表面上的一点。

并且，上述实施例中，参考点SP为地面上的一点，但本发明并不限定于该结构。具体而言，参考点SP只要为能够使挖掘附件的消耗部(爪6a)接触的地上物即可，例如，也可以为垂直壁的表面上的一点。

并且，基准点RP、接地点P5及参考点SP并不需要是实际的点，也可以是光学、磁力或电力设定的虚拟点。

并且，上述实施例中，坐标获取部51使以挖土机为基准的基准坐标系旋转而使基准坐标系的3轴与世界测地系统的3轴对准，由此导出与基准坐标系中的任意点相应的世界测地系统中的坐标。例如，坐标获取部51导出世界测地系统1984、日本测地系统2000、国际地球基准坐标系等全地球性测地系统中的坐标(纬度,经度,高度)。其中，坐标获取部51也可以导出局部坐标系(地域坐标系)等更狭窄的范围的测地系统的坐标。

并且，上述实施例中，磨损量计算部32与爪6a相对于地面(水平面)的延伸方向的角度是否已知无关，计算铲斗6的爪6a的磨损量。但是，爪6a相对于地面(水平面)的延伸方向的角度为已知时，磨损量计算部32能够更简单地计算爪6a的磨损量。例如，与铲斗6的形状有关的信息通过输入装置D1等预先输入于控制器30时，控制器30能够控制爪6a相对于地面(水平面)的延伸方向的角度。具体而言，操作人员为了使铲斗6的爪6a与地面(水平面)接触而对挖掘附件进行操作时，控制器30以爪6a的延伸方向相对于地面(水平面)成垂直的方式自动调节铲斗6的开闭程度。此时，如图15所示，控制器30计算铲斗销位置P3A的高度(Z坐标的值)与铲斗销位置P3B的高度(Z坐标的值)之差HD作为磨损量W。铲斗销位置P3A为爪6a的前端未磨损时使爪6a相对于地面(水平面)垂直接触时的铲斗销位置，铲斗销位置P3B为爪6a的前端已磨损时使爪6a相对于相同地面(水平面)垂直接触时的铲斗销位置。如上，控制器30在能够使爪6a相对于地面(水平面)垂直接触时，能够仅根据铲斗销位置的高度的变动计算爪6a的磨损量。

并且，本申请主张基于2014年12月16日申请的日本国专利申请2014-254050号的优先权，该日本国专利申请的所有内容通过参考援用于本说明书中。

符号说明

1-下部行走体，1A、1B-行走用液压马达，2-回转机构，3-上部回转体，4-动臂，5-斗杆，6-铲斗，6a-爪，7-动臂缸，8-斗杆缸，9-铲斗缸，10-驾驶室，11-引擎，14-主泵，15-先导泵，16-高压液压管路，17-控制阀，21-回转用液压马达，25-先导管路，26-操作装置，26A、26B-杆，26C-踏板，27、28-液压管路，29-压力传感器，30-控制器，31-坐标计算部，32-磨损量计算部，50-机器引导装置，51-坐标获取部，52-偏差计算部，53-语音输出处理部，54-显示处理部，S1-动臂角度传感器，S2-斗杆角度传感器，S3-铲斗角度传感器，S4-机体倾斜传感器，S5-定位传感器，D1-输入装置，D2-语音输出装置，D3-显示装置，D4-存储装置。

Claims

1.一种挖土机，其具有：

下部行走体；

上部回转体，其可回转地搭载于所述下部行走体；

附件，其搭载于所述上部回转体，且在前端安装有消耗部；及

控制器，其基于所述附件的姿势获取所述附件的规定部位的坐标，

所述控制器根据在不同期间下使安装于所述附件的前端的消耗部与规定地上物接触时获取的所述附件的规定部位的坐标来计算所述消耗部的磨损量。

2.根据权利要求1所述的挖土机，其中，

在所述不同期间下获取的坐标包含：在第1坐标获取期间获取的坐标；及在第2坐标获取期间获取的坐标。

3.根据权利要求1或2所述的挖土机，其中，

在所述不同期间下获取的坐标包含：在第1坐标获取期间将所述消耗部定位在规定位置时获取的坐标；及在第2坐标获取期间将所述消耗部定位在规定位置时获取的坐标。

4.根据权利要求1或2所述的挖土机，其中，

在缸内的工作油的压力超过预先设定的阈值时，所述控制器判定为所述消耗部在规定位置与地面接触。

5.根据权利要求1或2所述的挖土机，其中，

所述附件的规定部位的坐标为所述附件中所包含的铲斗的销的位置。

6.根据权利要求1或2所述的挖土机，其中，

所述控制器导出所述附件中所包含的铲斗的前端的当前位置与预先输入的目标位置的偏差。

7.一种挖土机，其具有：

下部行走体；

上部回转体，其可回转地搭载于所述下部行走体；

所述控制器根据利用在不同期间下取得的所述附件的规定部位的坐标的差或所述消耗部的坐标的差计算出的所述消耗部的磨损量来校正所述消耗部的坐标。

8.根据权利要求1或7所述的挖土机，其中，

所述控制器被输入所述消耗部的种类。