JP2016176240A - ショベル - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、旋回体が旋回中であっても旋回による影響を除去しながら的確なマシンガイダンスを行うことができるショベルを提供することを課題とする。【解決手段】ショベルは、旋回体に取り付けられたアタッチメントの姿勢を検出する姿勢センサと、旋回体に取り付けられた傾斜センサと、アタッチメントの操作をガイダンスするガイダンス装置とを有する。旋回体の旋回速度に基づいて傾斜角を補正し、姿勢センサの検出値と補正された傾斜角とに基づいてアタッチメントの高さを算出し、算出された高さと予め設定された目標高さとを比較し、比較結果に基づいてガイダンスを行なう。【選択図】図３

Description

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、特許文献１参照）。

特開２０１２−１７２４２５号公報

マシンガイダンス機能を達成するには、ショベルの姿勢やアタッチメントの位置を正確に把握しながら、操縦者の操縦によるショベルの動作と目標動作との相違を検出する必要がある。

マシンガイド機能を有するショベルでは、アタッチメントが搭載された旋回体を停止した状態で、アタッチメントを操縦して作業を行うことが多い。しかし、例えば、旋回体を旋回させている間にもアタッチメントを操縦することがあり、このような場合にも、マシンガイダンスが行われることが好ましい。

上述のように、マシンガイダンス機能を達成するために、現在のショベルの現在の姿勢としてショベルの傾きを検出する必要がある。ショベルの傾きは一般的に、旋回体に設けられた傾斜センサにより検出する。このような傾斜センサとして２軸あるいは３軸の加速度センサが用いられることが多い。

ところが、傾斜センサとして加速度センサを用いた場合、旋回体の旋回運動に起因した遠心力をショベルの傾斜として誤検出してしまうおそれがある。しかし、上述の特許文献１に記載のマシンガイダンス機能は、ショベルの旋回体の旋回動作が傾斜センサに及ぼす影響を考慮していない。

そこで、本発明は、旋回体が旋回中であっても旋回による影響を除去しながら的確なマシンガイダンスを行うことが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、旋回体と、該旋回体に取り付けられたアタッチメントと、該アタッチメントの姿勢を検出する姿勢センサと、前記旋回体に取り付けられた傾斜センサと、前記アタッチメントの操作をガイダンスするガイダンス装置とを有し、前記ガイダンス装置は、前記旋回体の旋回速度に基づいて前記旋回体の傾斜角を補正し、前記姿勢センサの検出値と前記補正された傾斜角とに基づいて、前記アタッチメントの高さを算出し、予め設定された目標高さを抽出して出力し、前記算出された高さと前記出力された目標高さとを比較し、比較結果に基づいてガイダンスを行なう、ショベルが提供される。

また、旋回体と、該旋回体に取り付けられたアタッチメントと、該アタッチメントの姿勢を検出する姿勢センサと、前記旋回体に取り付けられた傾斜センサと、前記アタッチメントの操作をガイダンスするガイダンス装置とを有し、前記ガイダンス装置は、前記旋回体の旋回速度に基づいて前記旋回体の傾斜角を補正し、前記姿勢センサの検出値に基づいて、前記アタッチメントの高さを算出し、予め設定された目標高さを前記旋回体の旋回速度に基づいて補正してから出力し、前記算出された高さと、前記補正された目標高さとを比較し、比較結果に基づいてガイダンスを行なう、ショベルが提供される。

開示した実施形態によれば、ショベルの旋回体の旋回中に傾斜センサの検出値を補正することで、ショベルの傾斜を考慮しながら的確なマシンガイダンスを行うことができる。

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。 機体傾斜センサの傾斜検出方法を説明するための図である。 ガイダンス処理の一例のフローチャートである。 旋回速度がショベルの傾斜角に及ぼす影響を説明するための図である。 ガイダンス処理の他の例のフローチャートである。

図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

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。本実施形態では、機体傾斜センサＳ４は、上部旋回体３の前後軸及び左右軸回りの傾斜角度（傾斜角とも称する）を検出する２軸加速度センサである。さらに、上部旋回体３には旋回速度センサＳ５が取り付けられる。旋回速度センサＳ５は、例えばジャイロセンサであり、上部旋回体３の旋回角速度を検出する。機体傾斜センサＳ４と旋回速度センサＳ５とは、別々に上部旋回体３に取り付けられてもよく、一つの基板に搭載されて一体となって上部旋回体３に取り付けられてもよい。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。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、ブザー等の警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。

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、旋回速度センサＳ５、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に警報指令を送信し、警報を発令させる。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、傾斜角算出部５０１、傾斜角補正部５０２、高さ算出部５０３、比較部５０４、警報制御部５０５、及びガイダンスデータ出力部５０６を含む。

傾斜角算出部５０１は、機体傾斜センサＳ４からの検出信号に基づいて、水平面に対する上部旋回体３の傾斜角（ショベルの傾斜角）を算出する。すなわち、傾斜角算出部５０１は、機体傾斜センサＳ４からの検出信号を用いて、ショベルの傾斜角を算出する。

傾斜角補正部５０２は、傾斜角算出部５０１が算出した傾斜角を、旋回速度センサＳ５の検出信号を用いて補正する。傾斜角算出部５０１が算出する傾斜角は、上部旋回体３が旋回動作を行なっているときには、旋回動作による遠心力の影響を受けて実際の傾斜角からずれてしまうことがある。傾斜角補正部５０２は、この遠心力に起因する傾斜角のずれを、旋回速度センサＳ５の検出信号（旋回速度信号）を用いて補正する。

高さ算出部５０３は、傾斜角補正部５０２で補正された傾斜角と、センサＳ１〜Ｓ３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。

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。

警報制御部５０５は、比較部５０４での比較結果に基づいて、警報が必要と判断した場合には警報指令を、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、警報指令を受けると所定の警報を発してショベルの操作者に通報する。

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、ガイダンスデータ出力部５０６は、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。このときに用いられる傾斜角として、傾斜角補正部５０２が旋回速度センサＳ５の検出信号に基づいて補正された傾斜角が用いられる。したがって、ガイダンスデータ出力部５０６から出力される目標高さは、機体傾斜センサＳ４に対する旋回速度の影響が除かれて補正された目標高さとなる。

また、ガイダンスデータ出力部５０６は、傾斜角算出部５０１が算出した傾斜角をそのまま用いて目標高さを読み出し、読み出された目標高さを旋回速度センサＳ５の検出信号に基づいて補正する機能を有していてもよい。この場合も、機体傾斜センサＳ４に対する旋回速度の影響が除かれて補正された目標高さが比較部５０４に出力される。

なお、ガイダンスデータには、バケット６により所定の作業を行うときの基準となる動作におけるバケット６の高さに関するデータが、ショベルの傾斜角に対応して規定されている。したがって、ある傾斜角を指定することで、その傾斜角に対応する予め設定されたバケット６の目標高さを抽出することができる。

ここで、機体傾斜センサＳ４の傾斜検出方法について、図４を参照しながら簡単に説明する。本実施形態では、機体傾斜センサＳ４として加速度センサが用いられている。図４（ａ）は傾斜面に設置されたショベルを上部旋回体３の前方から見た図であり、図４（ｂ）は水平面に設置されたショベルを上部旋回体３の前方から見た図である。図４（ａ）に示すように、加速度センサは重力の傾斜方向の成分Ｆｓを検出することで、ショベル本体の傾きを検出する。バケット６の高さの算出には、加速度センサで検出された傾きが反映される。このような加速度センサが上部旋回体３に設置されると、上部旋回体３が旋回しているときに、図４（ｂ）に示すように、加速度センサは旋回による遠心力Ｆｃを検出してしまい、遠心力Ｆｃがノイズとして機体傾斜センサＳ４の検出信号にのってしまう。したがって、機体傾斜センサＳ４の検出信号をそのまま傾斜角の算出に用いるとノイズの影響がはいった傾斜角が算出されてしまい、正確な傾斜角ではなくなってしまう。

より具体的には、例えば、図４（ｂ）に示すように水平な場所に設置されたショベルの上部旋回体３が旋回している場合、機体傾斜センサＳ４は旋回による遠心力Ｆｃを検出し、この遠心力Ｆｃの検出信号をコントローラ３０に対して出力する。コントローラ３０は、機体傾斜センサＳ４の検出信号から機体の傾斜角を演算するので、遠心力Ｆｃに相当する傾斜角が算出されてしまう。つまり、旋回動作による誤差が、バケット高さの算出に含まれてしまう。すなわち、ショベルは水平な場所に設置されており実際は傾斜角はゼロ度であるのに、遠心力Ｆｃに相当する傾斜角が算出されてしまう。そこで、本実施形態では、傾斜角補正部５０２は、旋回速度センサＳ５により検出した旋回速度を用いて、旋回速度の影響が除かれるように傾斜角を補正する。

なお、傾斜角補正部５０２が補正に用いる旋回速度は、旋回速度センサＳ５により検出した旋回速度に限られない。例えば、旋回モータの回転数から旋回速度を算出してもよい。旋回モータが油圧モータである場合には、油圧モータを駆動するための作動油を供給するメインポンプの吐出流量から旋回速度を推定してもよい。

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５を参照しながら説明する。図５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フローチャートである。図５に示すガイダンス処理は、バケット６による作業中にバケット６が目標の動作位置（目標高さ）から外れたことを警報で操作者に報知する処理である。

バケット６での作業中にガイダンス処理が開始されると、先ず、傾斜角算出部５０１は、現在のショベルの傾斜角を算出する（ステップＳＴ１０１）。ショベルの傾斜角の算出は、機体傾斜センサＳ４からの検出信号を用いて行なわれる。

続いて、傾斜角補正部５０２は、傾斜角算出部５０１が算出した傾斜角を、旋回速度センサＳ５からの検出信号に基づいて補正する（ステップＳＴ１０２）。この補正された傾斜角は、上部旋回体３が旋回運動を行なっている場合でも、旋回速度が旋回速度センサＳ５に及ぼす影響が除去された実際の傾斜角となる。

ここで、上述の傾斜角の補正について、図６を参照しながら説明する。図６（ａ）は、旋回速度センサＳ５が上部旋回体３の旋回角速度ωの時間的変化を示すグラフである。図６（ｂ）は、旋回速度を表す旋回角速度ωが図６（ａ）のように変化した際の、機体傾斜センサＳ４の検出値の変化を示すグラフである。

図６（ａ）において、上部旋回体３が時刻ｔ１において旋回を開始する。上部旋回体３は時刻ｔ１以降、加速を続け、時刻ｔ２において加速が停止されて一定速回転となる。したがって、上部旋回体３の旋回角速度ωは時刻ｔ１以降上昇し、時刻ｔ２において一定となる。

上部旋回体３が図６（ａ）に示すような旋回運動を行うと、旋回中は機体傾斜センサＳ４に遠心力が作用する。上部旋回体３に取り付けられた機体傾斜センサＳ４は加速度センサであるため、機体傾斜センサＳ４はこの遠心力Ｆｃを加速度として検出する。このため、図６（ｂ）に示すように、機体傾斜センサＳ４の検出値は、旋回開始の時刻ｔ１から上昇を開始し、時刻ｔ２まで上昇しつづけて、時刻ｔ２において一定となる。

一方、ショベルの実際の傾斜角は上部旋回体３が旋回しても変化しないから、機体傾斜センサＳ４の検出値は、図６（ｂ）の二点鎖線に示すように一定になるべきである。したがって、図６（ｂ）において、実線で示す機体傾斜センサＳ４の検出値と、二点鎖線で示す実際の傾斜に対応する検出値との間にずれＳが生じる。ずれＳの大きさは旋回角速度ωの２乗に比例する。このずれＳを含む検出値を用いてショベルの傾斜角を求めると、求められた傾斜角は実際の傾斜角とはならず、ずれＳに相当する誤差を含んだ傾斜角となってしまう。

そこで、本実施形態では、機体傾斜センサＳ４の検出信号（検出値）から算出するショベルの傾斜角を、旋回角速度ωの検出値を用いて、実際の傾斜角に等しくなるように補正する。この補正が、傾斜角補正部５０２における補正である。

ステップＳＴ１０２において、傾斜角算出部５０１が算出した傾斜角が、旋回速度センサＳ５からの検出信号に基づいて補正されると、高さ算出部５０３は、現時点でのバケット６の高さを算出する（ステップＳＴ１０３）。バケット６の高さの算出は、傾斜角補正部５０２が補正したショベルの傾斜角とブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３からの検出信号とを用いて行われる。

上述のステップＳＴ１０１〜ＳＴ１０３までの処理と並行して、ガイダンスデータ出力部５０６は、バケット６の目標高さのデータをガイダンスデータから抽出し、比較部５０４に対して出力する（ステップＳＴ１０４）。

次に、比較部５０４は、ステップＳＴ１０３で求めたバケット高さと、ステップＳＴ１０５でガイダンスデータ出力部５０６から出力された目標バケット高さとを比較する（ステップＳＴ１０５）。そして、比較部５０４は、ステップＳＴ１０３で求めたバケット高さと、ステップＳＴ１０５で出力された目標バケット高さとの差を求める。比較部５０４は、ステップＳＴ１０３で求めたバケット高さと、ステップＳＴ１０５で出力された目標バケット高さとの差が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ１０６）。

ステップＳＴ１０６において差が所定値以上ではないと判定された場合は、警報制御部５０５は、バケット６の動作は目標動作に沿っている判断して、警報指令を出力せず、今回のガイダンス処理は終了する。

一方、ステップＳＴ１０６において差が所定値以上であると判定された場合は、警報制御部５０５は、バケット６の動作は目標動作からはずれていると判断し、所定の警報指令を出力する。

以上のように、マシンガイダンス装置５０は、上部旋回体３の旋回速度に基づいて上部旋回体３の傾斜角を補正する傾斜角補正部５０２と、センサＳ１〜Ｓ３の検出値と補正された傾斜角とに基づいてバケット６の高さを算出する高さ算出部５０３と、予め設定された目標高さを抽出して出力するガイダンスデータ出力部５０６と、算出された高さと出力された目標高さとを比較する比較部５０４とを含み、比較結果に基づいて警報を発する等のガイダンスを行なう。

次に、ガイダンス処理の他の例について、図７を参照しながら説明する。図７はガイダンス処理の他の例のフローチャートである。図７において、図５に示すステップと同等なステップには同じステップ番号を付す。

バケット６での作業中にガイダンス処理が開始されると、先ず、傾斜角算出部５０１は、現在のショベルの傾斜角を算出する（ステップＳＴ１０１）。ショベルの傾斜角の算出は、機体傾斜センサＳ４からの検出信号を用いて行なわれる。

続いて、高さ算出部５０３は、現時点でのバケット６の高さを算出する（ステップＳＴ１０３）。バケット６の高さの算出は、傾斜角算出部５０１が算出したショベルの傾斜角とブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３からの検出信号とを用いて行われる。しかし、算出されたバケット６の高さには、旋回動作による誤差が含まれている。

一方、ガイダンスデータ出力部５０６は、バケット６の目標高さのデータをガイダンスデータから抽出する（ステップＳＴ２０１）。そして、ガイダンスデータ出力部５０６は、抽出された目標高さを、旋回速度センサＳ５の検出信号（検出値）に基づいて補正し、補正した目標高さを出力する（ステップＳＴ２０２）。この補正は、高さ算出部５０３が算出した高さが、旋回動作の影響による誤差を含んだ傾斜角に基づいた高さであるので、目標高さもその誤差に対応する分だけ修正するための補正である。旋回速度に基づいて誤差分の傾斜角を算出し、バケット６の位置に対応する目標高さを補正して求めることができる。

ステップＳＴ１０３及びステップＳＴ２０２の処理が終わると、比較部５０４は、ステップＳＴ１０３で求めたバケット高さと、ステップＳＴ２０２でガイダンスデータ出力部５０６から出力された目標バケット高さとを比較する（ステップＳＴ１０５）。そして、比較部５０４は、ステップＳＴ１０３で求めたバケット高さと、ステップＳＴ２０２で出力された目標バケット高さとの差を求める。比較部５０４は、ステップＳＴ１０３で求めたバケット高さと、ステップＳＴ２０２で出力された目標バケット高さとの差が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ１０６）。

ステップＳＴ１０６において差が所定値以上ではないと判定された場合は、警報制御部５０５は、バケット６の動作は目標動作に沿っている判断して、警報指令を出力せず、今回のガイダンス処理は終了する。

一方、ステップＳＴ１０６において差が所定値以上であると判定された場合は、警報制御部５０５は、バケット６の動作は目標動作からはずれていると判断し、所定の警報指令を出力する。

以上のように、マシンガイダンス装置５０は、上部旋回体３の傾斜角を算出する傾斜角算出部５０１と、姿勢センサＳ１〜Ｓ３の検出値に基づいてバケット６の高さを算出する高さ算出部５０３と、予め設定された目標高さを抽出し、抽出された目標高さを上部旋回体３の旋回速度に基づいて補正してから出力するガイダンスデータ出力部５０６と、算出された高さと、補正された目標高さとを比較する比較部５０４とを含み、比較結果に基づいてガイダンスを行なう。

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
５０１ 傾斜角算出部
５０２ 傾斜角補正部
５０３ 高さ算出部
５０４ 比較部
５０５ 警報制御部
５０６ ガイダンスデータ出力部
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
Ｓ５ 旋回速度センサ
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 (4)

1. 旋回体と、
   該旋回体に取り付けられたアタッチメントと、
   該アタッチメントの姿勢を検出する姿勢センサと、
   前記旋回体に取り付けられた傾斜センサと、
   前記アタッチメントの操作をガイダンスするガイダンス装置と
   を有し、
   前記ガイダンス装置は、
   前記旋回体の旋回速度に基づいて前記旋回体の傾斜角を補正し、
   前記姿勢センサの検出値と前記補正された傾斜角とに基づいて、前記アタッチメントの高さを算出し、
   予め設定された目標高さを抽出して出力し、
   前記算出された高さと前記出力された目標高さとを比較し、
   比較結果に基づいてガイダンスを行なう、ショベル。
2. 旋回体と、
   該旋回体に取り付けられたアタッチメントと、
   該アタッチメントの姿勢を検出する姿勢センサと、
   前記旋回体に取り付けられた傾斜センサと、
   前記アタッチメントの操作をガイダンスするガイダンス装置と
   を有し、
   前記ガイダンス装置は、
   前記姿勢センサの検出値に基づいて、前記アタッチメントの高さを算出し、
   予め設定された目標高さを前記旋回体の旋回速度に基づいて補正してから出力し、
   前記算出された高さと、前記補正された目標高さとを比較し、
   比較結果に基づいてガイダンスを行なう、ショベル。
3. 請求項１又は２記載のショベルであって、
   前記旋回体の旋回速度として、旋回速度センサにより検出した旋回速度を用いる、ショベル。
4. 請求項１又は２記載のショベルであって、
   前記旋回体の旋回速度として、メインポンプの吐出流量から推定した旋回速度を用いる、ショベル。

Images