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JP2025104060A - Excavator - Google Patents

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JP2025104060A
JP2025104060A JP2023221889A JP2023221889A JP2025104060A JP 2025104060 A JP2025104060 A JP 2025104060A JP 2023221889 A JP2023221889 A JP 2023221889A JP 2023221889 A JP2023221889 A JP 2023221889A JP 2025104060 A JP2025104060 A JP 2025104060A
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JP
Japan
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mode
shovel
bucket
control unit
attachment
Prior art date
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Pending
Application number
JP2023221889A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
崇昭 守本
Takaaki Morimoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd filed Critical Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP2023221889A priority Critical patent/JP2025104060A/en
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  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

To provide a shovel capable of reducing the operational burden of switching on an operator.SOLUTION: A shovel 100 comprises a lower running body 1, an upper rotating body 3 rotatably provided on the lower running body 1, an attachment provided on the upper rotating body 3 and having a bucket 6 performing construction work, and a controller 30 for controlling operation of the attachment. The controller 30 is capable of selectively performing a first mode in which the operation of the attachment is controlled based on a plane with a reference point of the shovel 100 as a reference, and a second mode in which the operation of the attachment is controlled based on a target construction surface WD in three-dimensional coordinates. The controller 30 automatically switches between the first mode and the second mode based on the target construction surface.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本開示は、ショベルに関する。 This disclosure relates to a shovel.

特許文献1には、アタッチメントの動作を制御するマシンコントロール機能を備えたショベルが開示されている。例えば、ショベルは、マシンコントロール機能の実施を切り替えるMCスイッチをオンすることによって、予め入力した3次元座標の設計図を基準として半自動で施工を行うように構成される。また、ショベルは、MCスイッチをオンすることで、ショベルと地面の交点を基準とした2次元平面に対して半自動で施工を行うように構成される。 Patent Document 1 discloses a shovel equipped with a machine control function that controls the operation of an attachment. For example, the shovel is configured to perform semi-automatic construction based on a design drawing of three-dimensional coordinates that has been input in advance by turning on an MC switch that switches the implementation of the machine control function. Also, the shovel is configured to perform semi-automatic construction on a two-dimensional plane based on the intersection of the shovel and the ground by turning on the MC switch.

国際公開第2021/20464号International Publication No. 2021/20464

ところで、実際の施工現場において、ショベルは、3次元座標の設計図にはない作業土台を形成して作業を行いたい場合がある。例えば、深い掘削を行う場合には、作業土台が必要となる。しかしながら、ショベルの3次元座標の設計図を基準とするマシンコントロール機能は、設計図以外の施工を制御するように構成されていない。 However, at an actual construction site, there are cases where an excavator needs to form a work base that is not included in the three-dimensional coordinate design drawing to carry out work. For example, a work base is required when performing deep excavation. However, the machine control function of the excavator, which is based on the three-dimensional coordinate design drawing, is not configured to control construction other than that shown in the design drawing.

作業土台を形成する際に2次元平面のマシンコントロール機能を利用することも考えられるが、従来のショベルは、3次元座標のマシンコントロール機能から2次元平面のマシンコントロール機能に切り替える際に、様々な操作が要求されている。 It is possible to use two-dimensional machine control functions when forming a work base, but with conventional excavators, various operations are required when switching from three-dimensional coordinate machine control functions to two-dimensional machine control functions.

本開示は、オペレータによる切り替えの操作負荷を低減できるショベルを提供する。 This disclosure provides an excavator that can reduce the operational burden of switching on the operator.

本開示の一態様によれば、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に設けられる上部旋回体と、前記上部旋回体に設けられ、施工作業を行うエンドアタッチメントを有するアタッチメントと、前記アタッチメントの動作を制御する制御部と、を備えるショベルであって、前記制御部は、前記ショベルの基準点を基準とした平面に基づき、前記アタッチメントの動作を制御する第1のモードと、3次元座標の目標施工面に基づき、前記アタッチメントの動作を制御する第2のモードと、を選択的に実行可能であり、かつ前記制御部は、前記目標施工面に基づいて前記第1のモードと前記第2のモードとを自動で切り替える、ショベルが提供される。 According to one aspect of the present disclosure, there is provided a shovel including a lower traveling body, an upper rotating body rotatably mounted on the lower traveling body, an attachment mounted on the upper rotating body and having an end attachment for performing construction work, and a control unit for controlling the operation of the attachment, wherein the control unit is capable of selectively executing a first mode for controlling the operation of the attachment based on a plane based on a reference point of the shovel and a second mode for controlling the operation of the attachment based on a target construction surface in three-dimensional coordinates, and the control unit automatically switches between the first mode and the second mode based on the target construction surface.

一態様によれば、ショベルは、オペレータによる切り替えの操作負荷を低減できる。 According to one embodiment, the excavator can reduce the operational burden of switching on the operator.

実施形態に係るショベルの側面図である。FIG. 2 is a side view of the shovel according to the embodiment. 実施形態に係るショベルの構成の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a configuration of a shovel according to an embodiment. MCスイッチを有する第1操作レバー装置、MC機能の切替ボタンを有する第2操作レバー装置およびコントローラを示す図である。1 is a diagram showing a first operating lever device having an MC switch, a second operating lever device having an MC function switching button, and a controller. 各ボタンの割り当てを変更するためのレイアウト設定画面の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a layout setting screen for changing assignment of each button. 図5(A)は、表示装置に表示される2Dモード画面の一例を示す図である。図5(B)は、表示装置40に表示される3Dモード画面の一例を示す図である。Fig. 5A is a diagram showing an example of a 2D mode screen displayed on the display device, and Fig. 5B is a diagram showing an example of a 3D mode screen displayed on the display device 40. バケットと目標施工面との距離の関係を概略的に示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic relationship of the distance between a bucket and a target construction surface. 3Dモードの実行時に2Dモードに自動で切り替えを行う場合の処理フローを示すフローチャートである。11 is a flowchart showing a process flow for automatically switching to 2D mode when 3D mode is being executed. 図8(A)は、ショベルの施工前の状態を示す概略側面図である。図8(B)は、ショベルによる作業土台の形成を示す概略側面図である。Fig. 8(A) is a schematic side view showing a state before construction by a shovel, and Fig. 8(B) is a schematic side view showing the formation of a work base by the shovel. 図9(A)は、作業土台に移動したショベルの掘削を示す概略側面図である。図9(B)は、ショベルの施工完成の状態を示す概略側面図である。Fig. 9(A) is a schematic side view showing the excavation of the shovel moved to the work platform, and Fig. 9(B) is a schematic side view showing the excavation of the shovel in a completed state.

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Below, a description will be given of a mode for carrying out the present disclosure with reference to the drawings. In each drawing, the same components are given the same reference numerals, and duplicate descriptions may be omitted.

[ショベルの概要]
まず、図1を参照して、実施形態に係るショベル100の概要について説明をする。図1は、実施形態に係るショベル100の側面図である。
[Outline of the excavator]
First, an overview of a shovel 100 according to an embodiment will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a side view of the shovel 100 according to an embodiment.

実施形態に係るショベル100は、下部走行体1と、旋回機構2を介して旋回自在に下部走行体1に搭載される上部旋回体3と、アタッチメントとしてのブーム4、アーム5およびバケット6と、キャビン10と、を備える。 The excavator 100 according to the embodiment includes a lower carrier 1, an upper rotating body 3 mounted on the lower carrier 1 so as to be freely rotatable via a rotating mechanism 2, a boom 4, an arm 5, and a bucket 6 as attachments, and a cabin 10.

下部走行体1は、例えば、左右一対のクローラを含み、それぞれのクローラが走行油圧モータ1L、1R(図2参照)により油圧駆動されることで、ショベル100を走行させる。 The lower traveling body 1 includes, for example, a pair of left and right crawlers, and each crawler is hydraulically driven by traveling hydraulic motors 1L, 1R (see FIG. 2) to cause the excavator 100 to travel.

上部旋回体3は、油圧アクチュエータである旋回油圧モータ2A(図2参照)により駆動されることで、下部走行体1に対して旋回する。なお、旋回機構2の駆動源は、油圧アクチュエータに限定されず、電動モータ等を適用してもよい。 The upper rotating body 3 rotates relative to the lower traveling body 1 by being driven by a hydraulic motor 2A (see FIG. 2), which is a hydraulic actuator. Note that the driving source of the rotating mechanism 2 is not limited to a hydraulic actuator, and an electric motor or the like may also be used.

ブーム4は、上部旋回体3の前部中央に対して俯仰動可能に連結される。アーム5は、ブーム4の先端に対して回動可能に連結される。バケット6は、アーム5の先端に対して回動可能に連結される。ブーム4は、油圧アクチュエータであるブームシリンダ7により油圧駆動される。アーム5は、油圧アクチュエータであるアームシリンダ8により油圧駆動される。エンドアタッチメントであるバケット6は、油圧アクチュエータであるバケットシリンダ9により油圧駆動される。 The boom 4 is connected to the front center of the upper rotating body 3 so that it can move up and down. The arm 5 is connected to the tip of the boom 4 so that it can rotate. The bucket 6 is connected to the tip of the arm 5 so that it can rotate. The boom 4 is hydraulically driven by a boom cylinder 7, which is a hydraulic actuator. The arm 5 is hydraulically driven by an arm cylinder 8, which is a hydraulic actuator. The bucket 6, which is an end attachment, is hydraulically driven by a bucket cylinder 9, which is a hydraulic actuator.

キャビン10は、ユーザ(オペレータ)が搭乗する運転室であり、上部旋回体3の前部左側に搭載される。 The cabin 10 is the driver's cab in which the user (operator) sits, and is mounted on the front left side of the upper rotating body 3.

[ショベルの構成]
次に、図1に加えて、図2を参照しながらショベル100の具体的な構成について説明する。図2は、実施形態に係るショベル100の構成の一例を示すブロック図である。なお、図中において、機械的動力ラインは二重線、高圧油圧ラインは実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御ラインは点線でそれぞれ示される。
[Excavator configuration]
Next, a specific configuration of the shovel 100 will be described with reference to Fig. 2 in addition to Fig. 1. Fig. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the shovel 100 according to an embodiment. In the figure, mechanical power lines are indicated by double lines, high-pressure hydraulic lines by solid lines, pilot lines by dashed lines, and electric drive and control lines by dotted lines.

実施形態に係るショベル100の油圧アクチュエータを油圧駆動する油圧駆動系は、エンジン11と、レギュレータ13と、メインポンプ14と、コントロールバルブ17を含む。また、実施形態に係るショベル100の油圧駆動系は、上述の如く、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、およびバケット6のそれぞれを油圧駆動する走行油圧モータ1L、1R、旋回油圧モータ2A、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、およびバケットシリンダ9等の油圧アクチュエータを含む。 The hydraulic drive system that hydraulically drives the hydraulic actuators of the excavator 100 according to the embodiment includes an engine 11, a regulator 13, a main pump 14, and a control valve 17. As described above, the hydraulic drive system of the excavator 100 according to the embodiment also includes hydraulic actuators such as the traveling hydraulic motors 1L and 1R, the swing hydraulic motor 2A, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9 that hydraulically drive the lower traveling body 1, the upper rotating body 3, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6, respectively.

エンジン11は、油圧駆動系におけるメイン動力源であり、例えば、上部旋回体3の後部に搭載される。エンジン11は、後記のコントローラ30による直接の(あるいは間接的な)制御に基づき、予め設定される目標回転数で一定回転し、メインポンプ14およびパイロットポンプ15を駆動する。エンジン11は、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。 The engine 11 is the main power source in the hydraulic drive system, and is mounted, for example, at the rear of the upper rotating body 3. The engine 11 rotates at a constant speed at a preset target speed based on direct (or indirect) control by the controller 30 described below, and drives the main pump 14 and pilot pump 15. The engine 11 is, for example, a diesel engine that uses diesel as fuel.

レギュレータ13は、メインポンプ14の吐出量を制御する。レギュレータ13は、コントローラ30からの制御指令に応じて、メインポンプ14の斜板の角度(傾転角)を調節する。 The regulator 13 controls the discharge volume of the main pump 14. The regulator 13 adjusts the angle (tilt angle) of the swash plate of the main pump 14 in response to a control command from the controller 30.

メインポンプ14は、例えば、エンジン11と同様、上部旋回体3の後部に搭載され、高圧油圧ラインを通じてコントロールバルブ17に作動油を供給する。メインポンプ14は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、レギュレータ13により斜板の傾転角が調節されることでピストンのストローク長が調整され、吐出量(吐出圧)が制御される。 The main pump 14 is mounted, for example, at the rear of the upper rotating body 3, similar to the engine 11, and supplies hydraulic oil to the control valve 17 through a high-pressure hydraulic line. The main pump 14 is, for example, a variable displacement hydraulic pump, and the tilt angle of the swash plate is adjusted by the regulator 13 to adjust the stroke length of the piston, thereby controlling the discharge volume (discharge pressure).

コントロールバルブ17は、例えば、上部旋回体3の中央部に搭載され、オペレータによる操作装置26に対する操作に応じて、油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。コントロールバルブ17は、高圧油圧ラインを介してメインポンプ14と接続され、メインポンプ14から供給される作動油を、操作装置26の操作状態に応じて、油圧アクチュエータ(走行油圧モータ1L、1R、旋回油圧モータ2A、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、およびバケットシリンダ9)に選択的に供給する。具体的には、コントロールバルブ17は、メインポンプ14から油圧アクチュエータのそれぞれに供給される作動油の流量と流れる方向を制御する制御弁171~176を含む。制御弁171は、走行油圧モータ1Lに対応し、制御弁172は、走行油圧モータ1Rに対応し、制御弁173は、旋回油圧モータ2Aに対応し、制御弁174は、バケットシリンダ9に対応し、制御弁175は、ブームシリンダ7に対応し、制御弁176は、アームシリンダ8に対応する。 The control valve 17 is a hydraulic control device mounted, for example, at the center of the upper rotating body 3, and controls the hydraulic drive system in response to the operation of the operating device 26 by the operator. The control valve 17 is connected to the main pump 14 via a high-pressure hydraulic line, and selectively supplies hydraulic oil supplied from the main pump 14 to the hydraulic actuators (travel hydraulic motors 1L, 1R, swing hydraulic motor 2A, boom cylinder 7, arm cylinder 8, and bucket cylinder 9) in response to the operating state of the operating device 26. Specifically, the control valve 17 includes control valves 171 to 176 that control the flow rate and flow direction of hydraulic oil supplied from the main pump 14 to each of the hydraulic actuators. The control valve 171 corresponds to the travel hydraulic motor 1L, the control valve 172 corresponds to the travel hydraulic motor 1R, the control valve 173 corresponds to the swing hydraulic motor 2A, the control valve 174 corresponds to the bucket cylinder 9, the control valve 175 corresponds to the boom cylinder 7, and the control valve 176 corresponds to the arm cylinder 8.

実施形態に係るショベル100の操作系は、パイロットポンプ15と、操作装置26を含む。また、ショベル100の操作系は、コントローラ30による自動制御機能に関する構成として、シャトル弁32を含む。 The operating system of the shovel 100 according to the embodiment includes a pilot pump 15 and an operating device 26. The operating system of the shovel 100 also includes a shuttle valve 32 as a component related to the automatic control function by the controller 30.

パイロットポンプ15は、例えば、上部旋回体3の後部に搭載され、パイロットラインを介して操作装置26にパイロット圧を供給する。パイロットポンプ15は、例えば、固定容量式油圧ポンプである。 The pilot pump 15 is mounted, for example, at the rear of the upper rotating body 3 and supplies pilot pressure to the operating device 26 via a pilot line. The pilot pump 15 is, for example, a fixed displacement hydraulic pump.

操作装置26は、キャビン10の操縦席付近に設けられ、オペレータが各種の動作要素(下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、バケット6等)の操作を行うための操作入力手段である。換言すれば、操作装置26は、オペレータがそれぞれの動作要素を駆動する油圧アクチュエータ(走行油圧モータ1L,1R、旋回油圧モータ2A、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等)の操作を行うための操作入力手段である。操作装置26は、その二次側のパイロットラインを通じて直接的に、あるいは二次側のパイロットラインに設けられるシャトル弁32を介して間接的に、コントロールバルブ17にそれぞれ接続される。これにより、コントロールバルブ17には、操作装置26における下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、およびバケット6等の操作状態に応じたパイロット圧が入力される。そのため、コントロールバルブ17は、操作装置26における操作状態に応じて、それぞれの油圧アクチュエータを駆動することができる。操作装置26は、アタッチメントであるブーム4(ブームシリンダ7)、アーム5(アームシリンダ8)、バケット6(バケットシリンダ9)のそれぞれを操作するレバー装置を含む。また例えば、操作装置26は、左右の下部走行体1(走行油圧モータ1L、1R)のそれぞれを操作するペダル装置を備える。 The operation device 26 is provided near the cockpit of the cabin 10, and is an operation input means for the operator to operate various operating elements (lower traveling body 1, upper rotating body 3, boom 4, arm 5, bucket 6, etc.). In other words, the operation device 26 is an operation input means for the operator to operate the hydraulic actuators (travel hydraulic motors 1L, 1R, swing hydraulic motor 2A, boom cylinder 7, arm cylinder 8, bucket cylinder 9, etc.) that drive each operating element. The operation device 26 is connected to the control valve 17 directly through its secondary pilot line, or indirectly through a shuttle valve 32 provided in the secondary pilot line. As a result, a pilot pressure corresponding to the operating state of the lower traveling body 1, upper rotating body 3, boom 4, arm 5, bucket 6, etc. in the operation device 26 is input to the control valve 17. Therefore, the control valve 17 can drive each hydraulic actuator according to the operating state in the operation device 26. The operating device 26 includes a lever device that operates each of the attachments, the boom 4 (boom cylinder 7), the arm 5 (arm cylinder 8), and the bucket 6 (bucket cylinder 9). For example, the operating device 26 also includes a pedal device that operates each of the left and right lower traveling bodies 1 (travel hydraulic motors 1L, 1R).

シャトル弁32は、2つの入口ポートと1つの出口ポートを有し、2つの入口ポートに入力されたパイロット圧のうちの高い方のパイロット圧を有する作動油を出口ポートに出力させる。シャトル弁32は、2つの入口ポートのうちの一方が操作装置26に接続され、他方が比例弁31に接続される。シャトル弁32の出口ポートは、パイロットラインを通じて、コントロールバルブ17内の対応する制御弁のパイロットポートに接続されている。そのため、シャトル弁32は、操作装置26が生成するパイロット圧と比例弁31が生成するパイロット圧のうちの高い方を、対応する制御弁のパイロットポートに作用させる。つまり、コントローラ30は、操作装置26から出力される二次側のパイロット圧よりも高いパイロット圧を比例弁31から出力させることにより、オペレータによる操作装置26の操作に依らず、対応する制御弁を制御し、アタッチメントの動作を制御することができる。 The shuttle valve 32 has two inlet ports and one outlet port, and outputs hydraulic oil having the higher pilot pressure of the two pilot pressures input to the two inlet ports to the outlet port. One of the two inlet ports of the shuttle valve 32 is connected to the operating device 26, and the other is connected to the proportional valve 31. The outlet port of the shuttle valve 32 is connected to the pilot port of the corresponding control valve in the control valve 17 through a pilot line. Therefore, the shuttle valve 32 applies the higher of the pilot pressure generated by the operating device 26 and the pilot pressure generated by the proportional valve 31 to the pilot port of the corresponding control valve. In other words, the controller 30 controls the corresponding control valve and the operation of the attachment regardless of the operation of the operating device 26 by the operator by outputting a pilot pressure from the proportional valve 31 that is higher than the secondary pilot pressure output from the operating device 26.

実施形態に係るショベル100の制御系は、コントローラ30と、吐出圧センサ25と、操作圧センサ29と、比例弁31と、リリーフ弁33と、表示装置40と、入力装置42と、音声出力装置43と、記憶装置47と、ブーム角度センサS1と、アーム角度センサS2と、バケット角度センサS3と、機体傾斜センサS4と、旋回状態センサS5と、撮像装置S6と、ブームロッド圧センサS7Rと、ブームボトム圧センサS7Bと、アームロッド圧センサS8Rと、アームボトム圧センサS8Bと、バケットロッド圧センサS9Rと、バケットボトム圧センサS9Bと、測位装置V1と、通信装置T1とを含む。 The control system of the excavator 100 according to the embodiment includes a controller 30, a discharge pressure sensor 25, an operating pressure sensor 29, a proportional valve 31, a relief valve 33, a display device 40, an input device 42, an audio output device 43, a memory device 47, a boom angle sensor S1, an arm angle sensor S2, a bucket angle sensor S3, a machine body inclination sensor S4, a turning state sensor S5, an imaging device S6, a boom rod pressure sensor S7R, a boom bottom pressure sensor S7B, an arm rod pressure sensor S8R, an arm bottom pressure sensor S8B, a bucket rod pressure sensor S9R, a bucket bottom pressure sensor S9B, a positioning device V1, and a communication device T1.

コントローラ30は、例えば、キャビン10内に設けられ、ショベル100を駆動制御する制御部として機能する。コントローラ30は、その機能が任意のハードウェア、あるいは、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせにより実現されてよい。例えば、コントローラ30は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサと、RAM(Random Access Memory)等のメモリ装置と、ROM(Read Only Memory)等の不揮発性の補助記憶装置と、各種入出力用のインタフェース装置等を含むマイクロコンピュータを中心に構成される。コントローラ30は、不揮発性の補助記憶装置に格納される各種プログラムをCPU上で実行することにより各種機能を実現する。 The controller 30 is provided, for example, in the cabin 10, and functions as a control unit that drives and controls the excavator 100. The functions of the controller 30 may be realized by any hardware or a combination of hardware and software. For example, the controller 30 is mainly composed of a microcomputer including a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a memory device such as a RAM (Random Access Memory), a non-volatile auxiliary storage device such as a ROM (Read Only Memory), and various interface devices for input and output. The controller 30 realizes various functions by executing various programs stored in the non-volatile auxiliary storage device on the CPU.

例えば、コントローラ30は、オペレータ等の所定操作により予め設定される作業モード等に基づき、目標回転数を設定し、エンジン11を一定回転させる駆動制御を行う。また、コントローラ30は、必要に応じてレギュレータ13に制御指令を出力し、メインポンプ14の吐出量を変化させる。さらに、コントローラ30は、オペレータによる操作装置26を通じたショベル100の手動操作を自動的に支援するマシンコントロール機能に関する制御を行う。あるいは、コントローラ30は、オペレータによる操作装置26を通じたショベル100の手動操作をガイド(案内)するマシンガイダンス機能に関する制御を行う。 For example, the controller 30 sets a target rotation speed based on a work mode that is set in advance by a predetermined operation by an operator or the like, and performs drive control to rotate the engine 11 at a constant speed. The controller 30 also outputs a control command to the regulator 13 as necessary to change the discharge rate of the main pump 14. Furthermore, the controller 30 controls a machine control function that automatically assists the operator in manually operating the shovel 100 through the operating device 26. Alternatively, the controller 30 controls a machine guidance function that guides the operator in manually operating the shovel 100 through the operating device 26.

なお、コントローラ30の機能の一部は、他のコントローラ(制御部)により実現されてもよい。すなわち、コントローラ30の機能は、複数のコントローラにより分散される態様で実現されてもよい。例えば、上述したマシンガイダンス機能およびマシンコントロール機能は、専用のコントローラにより実現されてもよい。 Note that some of the functions of the controller 30 may be realized by other controllers (controllers). That is, the functions of the controller 30 may be realized in a distributed manner by multiple controllers. For example, the machine guidance function and the machine control function described above may be realized by a dedicated controller.

吐出圧センサ25は、メインポンプ14の吐出圧を検出する。吐出圧センサ25により検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。 The discharge pressure sensor 25 detects the discharge pressure of the main pump 14. A detection signal corresponding to the discharge pressure detected by the discharge pressure sensor 25 is input to the controller 30.

操作圧センサ29は、操作装置26の二次側のパイロット圧、すなわち操作装置26におけるそれぞれの動作要素(油圧アクチュエータ)の操作状態に対応するパイロット圧を検出する。操作装置26による下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、およびバケット6等の操作状態に対応する操作圧センサ29のパイロット圧の検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。 The operating pressure sensor 29 detects the secondary pilot pressure of the operating device 26, i.e., the pilot pressure corresponding to the operating state of each operating element (hydraulic actuator) in the operating device 26. The detection signal of the pilot pressure of the operating pressure sensor 29, which corresponds to the operating state of the lower traveling body 1, upper rotating body 3, boom 4, arm 5, bucket 6, etc. by the operating device 26, is input to the controller 30.

比例弁31は、パイロットポンプ15とシャトル弁32とを接続するパイロットラインに設けられ、その流路面積(作動油が通流可能な断面積)を変更できるように構成される。比例弁31は、コントローラ30から入力される制御指令に応じて動作する。これにより、コントローラ30は、オペレータにより操作装置26が操作されていない場合であっても、パイロットポンプ15から吐出される作動油を、比例弁31およびシャトル弁32を介し、コントロールバルブ17内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。 The proportional valve 31 is provided in a pilot line connecting the pilot pump 15 and the shuttle valve 32, and is configured so that its flow path area (the cross-sectional area through which hydraulic oil can flow) can be changed. The proportional valve 31 operates in response to a control command input from the controller 30. As a result, the controller 30 can supply hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the pilot port of the corresponding control valve in the control valve 17 via the proportional valve 31 and the shuttle valve 32, even when the operating device 26 is not being operated by the operator.

リリーフ弁33は、コントローラ30からの制御信号(制御電流)に応じて、ブームシリンダ7のロッド側油室の作動油をタンクに排出し、ブームシリンダ7のロッド側油室の過剰な圧力を抑制する。 The relief valve 33 discharges hydraulic oil from the rod-side oil chamber of the boom cylinder 7 to the tank in response to a control signal (control current) from the controller 30, suppressing excess pressure in the rod-side oil chamber of the boom cylinder 7.

表示装置40は、キャビン10内の着座したオペレータから視認し易い場所に設けられ、コントローラ30による制御に基づき各種情報画像を表示する。表示装置40は、CAN(Controller Area Network)等の車載通信ネットワークを介してコントローラ30に接続されていてもよいし、一対一の専用線を介してコントローラ30に接続されていてもよい。 The display device 40 is provided in a location that is easily visible to the operator seated in the cabin 10, and displays various information images based on the control of the controller 30. The display device 40 may be connected to the controller 30 via an in-vehicle communication network such as a Controller Area Network (CAN), or may be connected to the controller 30 via a one-to-one dedicated line.

入力装置42は、キャビン10内の着座したオペレータから手が届く範囲に設けられ、オペレータによる各種の操作入力を受け付け、操作入力に応じた信号をコントローラ30に出力する。入力装置42は、各種情報画像を表示する表示装置40のディスプレイに実装されるタッチパネル、操作装置26のレバー装置の先端に設けられるノブスイッチ、表示装置40の周囲に設置されるボタンスイッチ、レバー、トグル等を含む。入力装置42に対する操作内容に対応する信号は、コントローラ30に取り込まれる。 The input device 42 is provided within reach of an operator seated in the cabin 10, accepts various operational inputs by the operator, and outputs signals corresponding to the operational inputs to the controller 30. The input device 42 includes a touch panel mounted on the display of the display device 40 that displays various information images, a knob switch provided at the tip of a lever device of the operation device 26, and button switches, levers, toggles, etc. installed around the display device 40. Signals corresponding to the operations performed on the input device 42 are input to the controller 30.

音声出力装置43は、例えば、キャビン10内に設けられ、コントローラ30と接続される。音声出力装置43は、例えば、スピーカやブザー等である。音声出力装置43は、コントローラ30からの音声出力指令に応じて各種情報を音声出力する。 The audio output device 43 is provided, for example, in the cabin 10 and is connected to the controller 30. The audio output device 43 is, for example, a speaker or a buzzer. The audio output device 43 outputs various information by voice in response to a voice output command from the controller 30.

記憶装置47は、例えば、キャビン10内に設けられ、コントローラ30による制御下で、各種情報を記憶する。記憶装置47は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体である。記憶装置47は、ショベル100の動作中に各種機器が出力する情報を記憶してもよく、ショベル100の動作が開始される前に各種機器を介して取得する情報を記憶してもよい。記憶装置47は、例えば、通信装置T1等を介して取得される、あるいは入力装置42等を通じて設定される目標施工面に関するデータを記憶してもよい。目標施工面は、ショベル100のオペレータにより設定(保存)されてもよいし、施工管理者等により設定されてもよい。 The storage device 47 is provided, for example, in the cabin 10, and stores various information under the control of the controller 30. The storage device 47 is, for example, a non-volatile storage medium such as a semiconductor memory. The storage device 47 may store information output by various devices during operation of the shovel 100, or may store information acquired via various devices before operation of the shovel 100 is started. The storage device 47 may store, for example, data related to a target construction surface acquired via a communication device T1 or the like, or set via an input device 42 or the like. The target construction surface may be set (saved) by the operator of the shovel 100, or may be set by a construction manager or the like.

ブーム角度センサS1は、ブーム4に取り付けられ、ブーム4の上部旋回体3に対する俯仰角度(ブーム角度)検出する。ブーム角度は、例えば、側面視において上部旋回体3の旋回平面に対してブーム4の両端の支点を結ぶ直線が成す角度である。ブーム角度センサS1は、ロータリエンコーダ、加速度センサ、6軸センサ、IMU(Inertial Measurement Unit:慣性計測装置)等を含んでよく、以下のアーム角度センサS2、バケット角度センサS3、機体傾斜センサS4についても同様である。ブーム角度センサS1によるブーム角度に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。 The boom angle sensor S1 is attached to the boom 4 and detects the elevation angle (boom angle) of the boom 4 relative to the upper rotating body 3. The boom angle is, for example, the angle formed by a straight line connecting the fulcrums at both ends of the boom 4 with respect to the rotation plane of the upper rotating body 3 in a side view. The boom angle sensor S1 may include a rotary encoder, an acceleration sensor, a six-axis sensor, an IMU (Inertial Measurement Unit), etc., and the same applies to the arm angle sensor S2, bucket angle sensor S3, and machine body tilt sensor S4 described below. A detection signal corresponding to the boom angle by the boom angle sensor S1 is taken into the controller 30.

アーム角度センサS2は、アーム5に取り付けられ、アーム5のブーム4に対する回動角度(アーム角度)を検出する。アーム角度は、例えば、側面視においてブーム4の両端の支点を結ぶ直線に対してアーム5の両端の支点を結ぶ直線が成す角度である。アーム角度センサS2によるアーム角度に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。 The arm angle sensor S2 is attached to the arm 5 and detects the rotation angle (arm angle) of the arm 5 relative to the boom 4. The arm angle is, for example, the angle between a line connecting the fulcrums at both ends of the boom 4 and a line connecting the fulcrums at both ends of the arm 5 in a side view. A detection signal corresponding to the arm angle by the arm angle sensor S2 is input to the controller 30.

バケット角度センサS3は、バケット6に取り付けられ、バケット6のアーム5に対する回動角度(バケット角度)を検出する。バケット角度は、例えば、側面視において、アーム5の両端の支点を結ぶ直線に対してバケット6の支点と先端(刃先)とを結ぶ直線が成す角度である。バケット角度センサS3によるバケット角度に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。 The bucket angle sensor S3 is attached to the bucket 6 and detects the rotation angle (bucket angle) of the bucket 6 relative to the arm 5. The bucket angle is, for example, the angle between a line connecting the fulcrums at both ends of the arm 5 and a line connecting the fulcrum and tip (cutting edge) of the bucket 6 in a side view. A detection signal corresponding to the bucket angle by the bucket angle sensor S3 is input to the controller 30.

機体傾斜センサS4は、水平面に対する機体(上部旋回体3あるいは下部走行体1)の傾斜状態を検出する。機体傾斜センサS4は、例えば、上部旋回体3に取り付けられ、上部旋回体3の前後方向および左右方向の2軸回りの傾斜角度(前後傾斜角および左右傾斜角)を検出する。機体傾斜センサS4による傾斜角度(前後傾斜角および左右傾斜角)に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。 The vehicle body inclination sensor S4 detects the inclination state of the vehicle body (upper rotating body 3 or lower running body 1) relative to the horizontal plane. The vehicle body inclination sensor S4 is attached, for example, to the upper rotating body 3, and detects the inclination angles (fore-aft inclination angle and lateral inclination angle) of the upper rotating body 3 about two axes in the fore-aft and lateral directions. The detection signal corresponding to the inclination angle (fore-aft inclination angle and lateral inclination angle) by the vehicle body inclination sensor S4 is input to the controller 30.

旋回状態センサS5は、上部旋回体3の旋回状態に関する検出情報を出力する。旋回状態センサS5は、例えば、上部旋回体3の旋回角速度および旋回角度を検出する。旋回状態センサS5は、ジャイロセンサ、レゾルバ、ロータリエンコーダ等を含む。 The rotation state sensor S5 outputs detection information regarding the rotation state of the upper rotating body 3. The rotation state sensor S5 detects, for example, the rotation angular velocity and rotation angle of the upper rotating body 3. The rotation state sensor S5 includes a gyro sensor, a resolver, a rotary encoder, etc.

撮像装置S6は、ショベル100の周辺を撮像する。撮像装置S6は、ショベル100の前方を撮像する前方カメラ、ショベル100の左方を撮像する左方カメラ、ショベル100の右方を撮像する右方カメラ、およびショベル100の後方を撮像する後方カメラ等を含む。撮像装置S6の各カメラは、例えば、非常に広い画角を有する単眼の広角カメラである。なお、撮像装置S6は、ステレオカメラや距離画像カメラ等であってもよい。撮像装置S6による撮像画像は、表示装置40を介してコントローラ30に取り込まれる。なお、撮像装置S6は、コントローラ30と直接通信してもよい。 The imaging device S6 captures images of the periphery of the shovel 100. The imaging device S6 includes a front camera that captures images in front of the shovel 100, a left camera that captures images to the left of the shovel 100, a right camera that captures images to the right of the shovel 100, and a rear camera that captures images to the rear of the shovel 100. Each camera of the imaging device S6 is, for example, a monocular wide-angle camera with a very wide angle of view. The imaging device S6 may be a stereo camera, a distance imaging camera, or the like. Images captured by the imaging device S6 are taken into the controller 30 via the display device 40. The imaging device S6 may communicate directly with the controller 30.

また、撮像装置S6は、ショベル100の周囲に存在する物体を検知する物体検知装置として機能してもよい。検知対象の物体には、例えば、地形(傾斜、穴等)、人、動物、車両、建設機械、建造物、壁、ヘルメット、安全ベスト、作業服、またはヘルメットにおける所定のマーク等が含まれうる。また、撮像装置S6は、撮像装置S6またはショベル100から認識された物体までの距離を算出してもよい。物体検知装置としての撮像装置S6には、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、ステレオカメラ、LIDAR(Light Detection and Ranging)、距離画像センサ、赤外線センサ等が含まれうる。物体検知装置は、物体の種類、位置、および形状等の少なくとも1つを識別できるように構成されてもよい。例えば、物体検知装置は、人と人以外の物体とを区別できるように構成されうる。 The imaging device S6 may also function as an object detection device that detects objects present around the shovel 100. The objects to be detected may include, for example, terrain (slope, hole, etc.), people, animals, vehicles, construction machinery, buildings, walls, helmets, safety vests, work clothes, or a specific mark on a helmet. The imaging device S6 may also calculate the distance from the imaging device S6 or the shovel 100 to the recognized object. The imaging device S6 as an object detection device may include, for example, an ultrasonic sensor, a millimeter wave radar, a stereo camera, a LIDAR (Light Detection and Ranging), a distance image sensor, an infrared sensor, etc. The object detection device may be configured to identify at least one of the type, position, and shape of an object. For example, the object detection device may be configured to distinguish between a person and an object other than a person.

ブームロッド圧センサS7Rおよびブームボトム圧センサS7Bは、ブームシリンダ7にそれぞれ取り付けられ、ブームシリンダ7のロッド側油室の圧力(ブームロッド圧)およびボトム側油室の圧力(ブームボトム圧)を検出する。ブームロッド圧センサS7Rおよびブームボトム圧センサS7Bによるブームロッド圧およびブームボトム圧に対応する検出信号は、コントローラ30にそれぞれ取り込まれる。 The boom rod pressure sensor S7R and the boom bottom pressure sensor S7B are attached to the boom cylinder 7, respectively, and detect the pressure in the rod side oil chamber (boom rod pressure) and the pressure in the bottom side oil chamber (boom bottom pressure) of the boom cylinder 7. The detection signals corresponding to the boom rod pressure and the boom bottom pressure by the boom rod pressure sensor S7R and the boom bottom pressure sensor S7B are respectively input to the controller 30.

アームロッド圧センサS8Rおよびアームボトム圧センサS8Bは、アームシリンダ8にそれぞれ取り付けられ、アームシリンダ8のロッド側油室の圧力(アームロッド圧)、およびボトム側油室の圧力(アームボトム圧)を検出する。アームロッド圧センサS8Rおよびアームボトム圧センサS8Bによるアームロッド圧およびアームボトム圧に対応する検出信号は、コントローラ30にそれぞれ取り込まれる。 The arm rod pressure sensor S8R and the arm bottom pressure sensor S8B are attached to the arm cylinder 8, and detect the pressure in the rod side oil chamber (arm rod pressure) and the pressure in the bottom side oil chamber (arm bottom pressure) of the arm cylinder 8. The detection signals corresponding to the arm rod pressure and the arm bottom pressure from the arm rod pressure sensor S8R and the arm bottom pressure sensor S8B are respectively input to the controller 30.

バケットロッド圧センサS9Rおよびバケットボトム圧センサS9Bは、バケットシリンダ9にそれぞれ取り付けられ、バケットシリンダ9のロッド側油室の圧力(バケットロッド圧)およびボトム側油室の圧力(バケットボトム圧)を検出する。バケットロッド圧センサS9Rおよびバケットボトム圧センサS9Bによるバケットロッド圧およびバケットボトム圧に対応する検出信号は、コントローラ30にそれぞれ取り込まれる。 The bucket rod pressure sensor S9R and the bucket bottom pressure sensor S9B are attached to the bucket cylinder 9, respectively, and detect the pressure in the rod side oil chamber (bucket rod pressure) and the pressure in the bottom side oil chamber (bucket bottom pressure) of the bucket cylinder 9. The detection signals corresponding to the bucket rod pressure and the bucket bottom pressure by the bucket rod pressure sensor S9R and the bucket bottom pressure sensor S9B are respectively input to the controller 30.

測位装置V1は、上部旋回体3の位置および向きを測定する。測位装置V1は、例えば、GNSS(Global Navigation Satellite System)コンパスであり、上部旋回体3の位置および向きを検出し、上部旋回体3の位置および向きに対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。また、測位装置V1の機能のうちの上部旋回体3の向きを検出する機能は、上部旋回体3に取り付けられた方位センサにより代替されてもよい。 The positioning device V1 measures the position and orientation of the upper rotating body 3. The positioning device V1 is, for example, a Global Navigation Satellite System (GNSS) compass, which detects the position and orientation of the upper rotating body 3, and a detection signal corresponding to the position and orientation of the upper rotating body 3 is input to the controller 30. In addition, the function of detecting the orientation of the upper rotating body 3, which is one of the functions of the positioning device V1, may be replaced by a direction sensor attached to the upper rotating body 3.

通信装置T1は、基地局を末端とする移動体通信網、衛星通信網、インターネット網等を含む所定のネットワークを通じて外部機器と通信を行う。通信装置T1は、例えば、LTE(Long Term Evolution)、4G(4th Generation)、5G(5th Generation)等の移動体通信規格に対応する移動体通信モジュールや、衛星通信網に接続するための衛星通信モジュール等である。 The communication device T1 communicates with external devices through a predetermined network including a mobile communication network with a base station as an end, a satellite communication network, the Internet, etc. The communication device T1 is, for example, a mobile communication module compatible with mobile communication standards such as LTE (Long Term Evolution), 4G (4th Generation), and 5G (5th Generation), or a satellite communication module for connecting to a satellite communication network.

また、実施形態に係るショベル100は、オペレータの操作の内容に依らずに自動で各種のアクチュエータを動作させる機能(マシンコントロール(MC:Machine Control)機能)を有する。MC機能によって、ショベル100は、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、およびバケット6等の少なくとも一部を自動で動作させることができる。 The excavator 100 according to the embodiment also has a function (machine control (MC) function) for automatically operating various actuators regardless of the content of the operator's operation. The MC function enables the excavator 100 to automatically operate at least a portion of the lower traveling body 1, upper rotating body 3, boom 4, arm 5, bucket 6, etc.

MC機能には、オペレータの操作装置26に対する操作や遠隔操作に応じてアクチュエータを駆動し、自動で所定の動作を行わせる半自動機能が含まれる。操作支援型のMC機能では、ショベル100は、例えば、操作対象のアクチュエータ以外のアクチュエータを自動で動作させてよい。また、MC機能には、オペレータの操作装置26に対する操作や遠隔操作がない前提で、複数のアクチュエータの少なくとも一部を自動で動作させる全自動機能が含まれうる。ショベル100において、全自動機能が有効な場合、キャビン10の内部は無人状態であってよい。また、半自動機能や全自動機能等には、MC機能の対象のアクチュエータの動作内容が予め規定されるルールに従って自動的に決定される態様が含まれる。また、半自動機能や全自動機能等には、ショベル100が自律的に各種の判断を行い、その判断結果に沿って、自律的にMC機能の対象のアクチュエータの動作内容が決定される態様(いわゆる「自律運転」)が含まれてもよい。 The MC function includes a semi-automatic function that drives an actuator in response to an operator's operation of the operating device 26 or remote operation, and automatically performs a predetermined operation. In the operation support type MC function, the shovel 100 may, for example, automatically operate actuators other than the actuator to be operated. The MC function may also include a fully automatic function that automatically operates at least a part of the multiple actuators, assuming that there is no operation of the operating device 26 or remote operation by the operator. In the shovel 100, when the fully automatic function is active, the inside of the cabin 10 may be unmanned. The semi-automatic function, the fully automatic function, etc. also include a mode in which the operation content of the actuator targeted by the MC function is automatically determined according to a rule that is defined in advance. The semi-automatic function, the fully automatic function, etc. may also include a mode in which the shovel 100 autonomously makes various judgments and autonomously determines the operation content of the actuator targeted by the MC function according to the judgment results (so-called "autonomous driving").

[MC機能を行う構成について]
次にMC機能を行う構成について、図3を参照しながら説明する。図3は、MCスイッチ273を有する第1操作レバー装置27、MC機能の切替ボタン282aを有する第2操作レバー装置28およびコントローラ30を示す図である。
[Configuration for performing MC function]
Next, a configuration for performing the MC function will be described with reference to Fig. 3. Fig. 3 is a diagram showing a first operating lever device 27 having an MC switch 273, a second operating lever device 28 having an MC function changeover button 282a, and a controller 30.

操作装置26は、例えば、第1操作レバー装置27および第2操作レバー装置28等を備える。第1操作レバー装置27は、アタッチメント(ブーム4、アーム5、およびバケット6の少なくとも1つ)を操作するレバーである。第1操作レバー装置27は、例えばシートの左側のコンソールに設置される左レバー(左ジョイスティック)が適用される。第2操作レバー装置28は、アタッチメント(ブーム4、アーム5、およびバケット6の少なくとも1つ)を操作するレバーである。第2操作レバー装置28は、例えばシートの右側のコンソールに設置される右レバー(右ジョイスティック)が適用される。なお、操作装置26は、第1操作レバー装置27および第2操作レバー装置28の他にも、レバー装置やペダル装置を含み得る。 The operating device 26 includes, for example, a first operating lever device 27 and a second operating lever device 28. The first operating lever device 27 is a lever for operating an attachment (at least one of the boom 4, the arm 5, and the bucket 6). The first operating lever device 27 is, for example, a left lever (left joystick) installed in a console on the left side of the seat. The second operating lever device 28 is a lever for operating an attachment (at least one of the boom 4, the arm 5, and the bucket 6). The second operating lever device 28 is, for example, a right lever (right joystick) installed in a console on the right side of the seat. The operating device 26 may include a lever device and a pedal device in addition to the first operating lever device 27 and the second operating lever device 28.

第1操作レバー装置27は、レバー本体271と、このレバー本体271に並設されるMCスイッチ273と、を有する。レバー本体271は、オペレータが把持し易くなるように、後方に傾いた形態で支持され、その上端部が内側に向かって短く突出している。このレバー本体271は、オペレータにより前後方向および左右方向に傾斜するように操作される。また、レバー本体271の上端部には、ショベル100の操作を行うためのボタン272が複数設けられている。なお、図3では図示を省略しているが、第1操作レバー装置27は、ショベル100の操作を行うためのボタンをレバー本体271の側面に備えてもよい。 The first operating lever device 27 has a lever body 271 and an MC switch 273 arranged alongside this lever body 271. The lever body 271 is supported in a form tilted backward so that it is easy for the operator to grip, and its upper end protrudes slightly inward. This lever body 271 is operated by the operator so that it is tilted in the front-rear and left-right directions. In addition, a plurality of buttons 272 for operating the shovel 100 are provided on the upper end of the lever body 271. Although not shown in FIG. 3, the first operating lever device 27 may have buttons for operating the shovel 100 on the side of the lever body 271.

レバー本体271の基部には、操作方向および操作量を検出する操作圧センサ29(図2参照)が設けられている。操作圧センサ29は、オペレータの操作方向および操作量の検出情報をコントローラ30に送信する。また、第1操作レバー装置27は、各ボタン272の操作の情報もコントローラ30に送信する。 An operating pressure sensor 29 (see FIG. 2) that detects the operating direction and amount of operation is provided at the base of the lever body 271. The operating pressure sensor 29 transmits detection information about the operator's operating direction and amount of operation to the controller 30. The first operating lever device 27 also transmits information about the operation of each button 272 to the controller 30.

MCスイッチ273は、レバー本体271の後方に配置され、当該レバー本体271と同様に後方に傾いた形態で支持されている。MCスイッチ273は、オペレータにより前後方向に操作される。MCスイッチ273は、長手方向に直交する断面視で凹状に形成され、前方に操作された際にレバー本体271の後側半周を覆うことが可能となっている。MCスイッチ273は、図示しないバネ構造等により待機時に後方に配置されている。この配置では、ショベル100は、MC機能をオフ状態としている。オペレータがMCスイッチ273を前方に押し出しながら、レバー本体271の中間部を把持することで、ショベル100はMC機能をオン状態とする。 The MC switch 273 is disposed behind the lever body 271 and is supported in a manner tilted backwards, similar to the lever body 271. The MC switch 273 is operated in the forward and backward directions by the operator. The MC switch 273 is formed in a concave shape in a cross section perpendicular to the longitudinal direction, and is capable of covering the rear half circumference of the lever body 271 when operated forward. The MC switch 273 is disposed behind when on standby due to a spring structure (not shown) or the like. In this arrangement, the shovel 100 has the MC function turned off. When the operator pushes the MC switch 273 forward and grasps the middle part of the lever body 271, the shovel 100 turns the MC function on.

さらに、MCスイッチ273は、MC機能に関する操作を行うための複数のボタン274を側面に備える。また、MCスイッチ273は、オペレータの把持に依らずにMC機能のオン状態を維持するために、レバー本体271に引っ掛かり可能な係合部275を備えてもよい。 The MC switch 273 further includes a number of buttons 274 on its side for performing operations related to the MC function. The MC switch 273 may also include an engagement portion 275 that can hook onto the lever body 271 in order to maintain the on state of the MC function without being gripped by the operator.

一方、第2操作レバー装置28は、第1操作レバー装置27のレバー本体271と同様に、後方に傾いた形態で支持され、その上端部が内側(左側)に向かって短く突出するレバー本体281を有する。このレバー本体281は、オペレータにより前後方向および左右方向に傾斜するように操作される。レバー本体281の前側の側面には、ショベル100の操作を行うためのボタン282が複数設けられている。複数のボタン282のうち一方のボタンは、後述するMC機能の2つのモード(2Dモードおよび3Dモード)を切り替えるための切替ボタン282aとなっている。なお、図3では図示を省略しているが、第2操作レバー装置28は、ショベル100の操作を行うためのボタンを上端部に備えてもよい。 On the other hand, the second operating lever device 28, like the lever body 271 of the first operating lever device 27, has a lever body 281 that is supported in a tilted backward form and whose upper end protrudes slightly inward (to the left). This lever body 281 is operated by the operator so as to tilt in the front-rear and left-right directions. A plurality of buttons 282 for operating the shovel 100 are provided on the front side of the lever body 281. One of the plurality of buttons 282 is a switching button 282a for switching between two modes (2D mode and 3D mode) of the MC function described below. Although not shown in FIG. 3, the second operating lever device 28 may also have a button for operating the shovel 100 at its upper end.

レバー本体281の基部には、操作方向および操作量を検出する操作圧センサ29が設けられている。操作圧センサ29は、オペレータの操作方向および操作量の検出情報をコントローラ30に送信する。また、第2操作レバー装置28は、各ボタン282の操作の情報もコントローラ30に送信する。 An operating pressure sensor 29 that detects the operating direction and amount of operation is provided at the base of the lever body 281. The operating pressure sensor 29 transmits detection information of the operator's operating direction and amount of operation to the controller 30. The second operating lever device 28 also transmits information on the operation of each button 282 to the controller 30.

コントローラ30は、MC機能が有効である(MCスイッチ273がオンされている)場合に、オペレータによるショベル100の手動操作を自動的に支援する半自動機能に関する制御を行う。一例として、コントローラ30は、オペレータによるアーム5の操作に応じてバケット6の作業部位が所定の施工動作を行うように、アタッチメント(ブーム4、アーム5、およびバケット6の少なくとも1つ)を制御する。 When the MC function is enabled (MC switch 273 is turned on), controller 30 controls the semi-automatic function that automatically assists the operator in manually operating the excavator 100. As an example, controller 30 controls the attachment (at least one of boom 4, arm 5, and bucket 6) so that the working part of the bucket 6 performs a predetermined construction operation in response to the operation of the arm 5 by the operator.

コントローラ30は、CPUによるプログラムの実行下に、例えば、図3に示すようなMC機能を実行する機能ブロックを内部に構築する。具体的には、コントローラ30の内部には、2Dモード制御部301、3Dモード制御部302、情報取得部303、切替判定部304、表示制御部305および記憶部306が形成される。 Under execution of a program by the CPU, the controller 30 internally constructs a functional block that executes the MC function, for example, as shown in FIG. 3. Specifically, the controller 30 internally includes a 2D mode control unit 301, a 3D mode control unit 302, an information acquisition unit 303, a switching determination unit 304, a display control unit 305, and a storage unit 306.

2Dモード制御部301は、ショベル100のバケット6の刃先を基準とした基準点から2次元座標(水平面、法面等を含む)である2次元平面の設計情報を設定して施工を行う2Dモード(第1のモード)を制御する機能部である。2Dモードでは、平面の施工範囲(掘削範囲等)を、後記の3Dモードの目標施工面WDに基づいて限定して、アタッチメントの動作を制御してもよい。2Dモード制御部301は、例えば、情報取得部303を介して取得される撮像装置S6の情報、およびオペレータにより予め設定される掘削深さ(地面からのバケット6の進入量)等に基づいて、2次元平面の設計情報を自動的に設定する。言い換えれば、2Dモードの2次元平面は、実際の作業現場の地面に応じて、アタッチメントの刃先の施工範囲を組み込んだ設計図として形成されるものである。2次元平面の設計情報には、2次元平面の水平面に対する傾きが含まれてもよい。言い換えれば、2次元平面は、水平面だけでなく、傾斜面であってもよい。 The 2D mode control unit 301 is a functional unit that controls the 2D mode (first mode) in which construction is performed by setting design information of a two-dimensional plane, which is two-dimensional coordinates (including a horizontal plane, a slope, etc.) from a reference point based on the cutting edge of the bucket 6 of the shovel 100. In the 2D mode, the construction range of the plane (excavation range, etc.) may be limited based on the target construction surface WD of the 3D mode described later, and the operation of the attachment may be controlled. The 2D mode control unit 301 automatically sets the design information of the two-dimensional plane based on, for example, the information of the imaging device S6 acquired via the information acquisition unit 303, and the excavation depth (the amount of penetration of the bucket 6 from the ground) previously set by the operator. In other words, the two-dimensional plane in the 2D mode is formed as a design drawing that incorporates the construction range of the cutting edge of the attachment according to the ground surface of the actual work site. The design information of the two-dimensional plane may include the inclination of the two-dimensional plane with respect to the horizontal plane. In other words, the two-dimensional plane may be not only a horizontal plane but also an inclined plane.

例えば、2Dモード制御部301は、オペレータが手動操作により掘削動作(穴掘り作業または溝掘り作業等)を行う場合に、バケット6の爪先が2次元平面と一致するように、ブーム4、アーム5およびバケット6の少なくとも一つを自動的に動作させる。これにより、バケット6の爪先が2次元平面に沿って移動して掘削動作を行う。バケット6の爪先は、尖った形状を有し、地面に接触する面積が相対的に小さいことから、ショベル100の掘削作業の作業部位として好適である。 For example, when an operator manually performs an excavation operation (such as digging a hole or trench), the 2D mode control unit 301 automatically operates at least one of the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 so that the tip of the bucket 6 coincides with a two-dimensional plane. This causes the tip of the bucket 6 to move along the two-dimensional plane to perform an excavation operation. The tip of the bucket 6 has a pointed shape and a relatively small area of contact with the ground, making it suitable as a working part for the excavator 100 in excavation operations.

また、2Dモード制御部301は、各種のセンサにより検出する地面の平坦度を、バケット6の爪先の施工動作に反映させてもよい。例えば、2Dモード制御部301は、地面の平坦度に応じてバケット6の爪先を平行にする目標軌道を生成し、目標起動に沿ってアタッチメントの動作を自動的に制御する。 The 2D mode control unit 301 may also reflect the flatness of the ground detected by various sensors in the construction operation of the tip of the bucket 6. For example, the 2D mode control unit 301 generates a target trajectory that makes the tip of the bucket 6 parallel according to the flatness of the ground, and automatically controls the operation of the attachment according to the target trajectory.

さらに、2Dモード制御部301は、オペレータの手動操作により転圧動作(敷き均し作業)を行う場合に、バケット6の背面が地面に沿って移動するように、ブーム4、アーム5およびバケット6の少なくとも一つを自動的に動作させる。この場合、コントローラ30は、バケット6の背面が地面に適宜の押圧力を作用させるようにアタッチメントを制御して、ショベル100に地面の転圧動作を行わせることができる。バケット6の背面は、略平面形状や相対的に曲率が緩やかな曲面形状を有し、地面に接触する面積が相対的に大きいことから、ショベル100の転圧動作に用いられる作業部位として好適である。 Furthermore, when a rolling operation (leveling work) is performed manually by the operator, the 2D mode control unit 301 automatically operates at least one of the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 so that the back surface of the bucket 6 moves along the ground. In this case, the controller 30 controls the attachment so that the back surface of the bucket 6 applies an appropriate pressing force to the ground, and can cause the shovel 100 to perform a rolling operation on the ground. The back surface of the bucket 6 has a substantially flat shape or a curved shape with a relatively gentle curvature, and the area in contact with the ground is relatively large, making it suitable as a working part used for the rolling operation of the shovel 100.

転圧動作の場合も、2Dモード制御部301は、各種のセンサにより検出する地面の平坦度を、バケット6の背面の施工動作に反映させてもよい。例えば、2Dモード制御部301は、地面の平坦度に応じてバケット6の背面を平行にする目標軌道を生成し、目標起動に沿ってアタッチメントの動作を自動的に制御する。 Even in the case of compaction operation, the 2D mode control unit 301 may reflect the flatness of the ground detected by various sensors in the construction operation of the back of the bucket 6. For example, the 2D mode control unit 301 generates a target trajectory that makes the back of the bucket 6 parallel according to the flatness of the ground, and automatically controls the operation of the attachment according to the target trajectory.

一方、3Dモード制御部302は、ショベル100の位置情報、姿勢情報を取得すると共に、3次元座標の目標施工面WD(図6参照)の設計データを用いて施工を行う3Dモードを制御する機能部である。言い換えれば、3Dモードは、ショベル100の位置情報、ショベル100の姿勢情報、および目標施工面WDに基づいて、アタッチメントの動作を制御する第2のモードである。一例として、3Dモードの目標施工面WDは、作業現場全体の最終的な形状を設計したCADデータを適用できる。設計データは、予め記憶部306に記憶される。例えば、設計データは、入力装置42を通じてオペレータにより入力され、記憶部306に登録され得る。あるいは、設計データは、通信装置T1を通じて外部装置(例えば、作業現場を管理する事業者のサーバ装置や作業現場の管理事務所の管理端末等)からダウンロードされて、記憶部306に登録されてもよい。 On the other hand, the 3D mode control unit 302 is a functional unit that acquires the position information and posture information of the shovel 100 and controls the 3D mode in which construction is performed using design data of the target construction surface WD (see FIG. 6) in three-dimensional coordinates. In other words, the 3D mode is a second mode that controls the operation of the attachment based on the position information of the shovel 100, the posture information of the shovel 100, and the target construction surface WD. As an example, the target construction surface WD in the 3D mode can be applied with CAD data that designs the final shape of the entire work site. The design data is stored in advance in the storage unit 306. For example, the design data can be input by the operator through the input device 42 and registered in the storage unit 306. Alternatively, the design data can be downloaded from an external device (for example, a server device of a business operator that manages the work site or a management terminal in the management office of the work site) through the communication device T1 and registered in the storage unit 306.

3Dモード制御部302は、例えば、3Dモードの目標施工面WDの設計データ、ショベル100の位置情報、姿勢情報および撮像情報等に基づき、ショベル100が実行する動作計画を設定し、表示装置40に動作計画を表示してもよい。オペレータが手動操作により掘削動作を行う場合、3Dモード制御部302は、目標施工面WDに基づく掘削動作の範囲および深さ等を自動的に設定し、その設定内容からバケット6の動作内容を決定する。なお、実際に地面を掘削する際には、3Dモード制御部302は、2Dモードの動作と同様の動作を行うことができ、例えば、バケット6の爪先が目標軌道に沿って移動するように、アタッチメントの動作を制御する。 The 3D mode control unit 302 may set an operation plan to be executed by the shovel 100 based on, for example, design data of the target construction surface WD in the 3D mode, position information, attitude information, and imaging information of the shovel 100, and display the operation plan on the display device 40. When the operator manually performs an excavation operation, the 3D mode control unit 302 automatically sets the range and depth of the excavation operation based on the target construction surface WD, and determines the operation content of the bucket 6 from the setting content. Note that when actually excavating the ground, the 3D mode control unit 302 can perform operations similar to those in the 2D mode, and for example, controls the operation of the attachment so that the tip of the bucket 6 moves along the target trajectory.

また、オペレータが手動操作により転圧動作を行う場合、3Dモード制御部302は、目標施工面WDに基づく転圧動作の範囲および高さ等を自動的に設定し、その設定内容からバケット6の動作内容を決定する。なお、実際に地面を転圧する際には、3Dモード制御部302は、2Dモードの動作と同様の動作を行うことができ、例えば、バケット6の背面が目標軌道に沿って移動するように、アタッチメントの動作を制御する。 When the operator manually performs the compaction operation, the 3D mode control unit 302 automatically sets the range and height of the compaction operation based on the target construction surface WD, and determines the operation of the bucket 6 from the settings. When actually compacting the ground, the 3D mode control unit 302 can perform operations similar to those in the 2D mode, for example, controlling the operation of the attachment so that the back of the bucket 6 moves along the target trajectory.

情報取得部303は、2Dモード制御部301および3Dモード制御部302によるMC機能の実行時に、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、旋回状態センサS5、撮像装置S6、測位装置V1、通信装置T1、操作圧センサ29、入力装置42等から各種情報を取得する。この情報取得部303が取得した情報に基づき、2Dモード制御部301および3Dモード制御部302は、上記したようにバケット6の作業部位の目標軌道(例えば、目標施工面に沿う軌道)を生成できる。 When the 2D mode control unit 301 and the 3D mode control unit 302 execute the MC function, the information acquisition unit 303 acquires various information from the boom angle sensor S1, arm angle sensor S2, bucket angle sensor S3, machine body inclination sensor S4, turning state sensor S5, imaging device S6, positioning device V1, communication device T1, operating pressure sensor 29, input device 42, etc. Based on the information acquired by the information acquisition unit 303, the 2D mode control unit 301 and the 3D mode control unit 302 can generate a target trajectory (e.g., a trajectory along a target construction surface) for the working portion of the bucket 6 as described above.

切替判定部304は、MC機能の2Dモードおよび3Dモードに関して、オペレータの操作下に実施する、または自動的に切り替えて実施する等の処理を行う。例えば、実施形態に係るショベル100は、オペレータによる第2操作レバー装置28の切替ボタン282aの切り替え操作に基づき、MC機能の2Dモードおよび3Dモードを切り替え可能としている。なお、2Dモードおよび3Dモードの切替ボタン282aの位置については、特に限定されないことは勿論であり、例えば、MCスイッチ273のボタン274を適用してもよい。 The switching determination unit 304 performs processing such as switching between the 2D mode and 3D mode of the MC function under the operator's operation or automatically switching and executing the same. For example, the excavator 100 according to the embodiment is capable of switching between the 2D mode and 3D mode of the MC function based on the switching operation of the switching button 282a of the second control lever device 28 by the operator. It should be noted that the position of the 2D mode and 3D mode switching button 282a is of course not particularly limited, and for example, the button 274 of the MC switch 273 may be applied.

実施形態に係るショベル100は、操作装置26(第1操作レバー装置27、第2操作レバー装置28)の各ボタン272、282の割り当てをオペレータの任意に変更可能としている。コントローラ30の表示制御部305は、オペレータによる入力装置42の操作(例えば、タッチパネルのホーム画面の操作)に基づき、図4に示すようなレイアウト設定画面400を表示装置40に表示する。図4は、各ボタン272、282の割り当てを変更するためのレイアウト設定画面400の一例を示す図である。 The excavator 100 according to the embodiment allows the operator to change the assignment of each button 272, 282 of the operating device 26 (first operating lever device 27, second operating lever device 28) as desired. The display control unit 305 of the controller 30 displays a layout setting screen 400 as shown in FIG. 4 on the display device 40 based on the operator's operation of the input device 42 (e.g., operation of the home screen of the touch panel). FIG. 4 is a diagram showing an example of the layout setting screen 400 for changing the assignment of each button 272, 282.

レイアウト設定画面400は、操作装置26を構成する各レバーを表示する主表示画像401と、主表示画像401の下側に配置されてオペレータがタッチ操作を行うことが可能な操作表示画像402と、を有する。 The layout setting screen 400 has a main display image 401 that displays each lever that constitutes the operation device 26, and an operation display image 402 that is arranged below the main display image 401 and allows the operator to perform touch operations.

主表示画像401は、第1操作レバー装置27の各ボタン272、および第2操作レバー装置28の各ボタン282、または他のレバーの各ボタンを示す画像を表示する。また、主表示画像401は、各ボタン272、282に対して複数の吹出窓画像403を付している。吹出窓画像403には、対応するボタンの動作内容が、ピクトグラムや文字等により模式的に描画されている。 The main display image 401 displays an image showing each button 272 of the first operating lever device 27 and each button 282 of the second operating lever device 28, or each button of another lever. The main display image 401 also has a plurality of bubble window images 403 for each button 272, 282. In the bubble window images 403, the operation content of the corresponding button is depicted diagrammatically using pictograms, characters, etc.

例えば、第2操作レバー装置28のボタン282に、2Dモードと3Dモードを切り替える切替ボタン282aを設定している場合、そのボタンの画像に付された吹出窓画像403に2D/3Dの文字を表記する。これにより、主表示画像401を視認したオペレータは、2Dモードと3Dモードを切り替える切替ボタン282aの現在の割り当てを容易に認識できる。 For example, if a switch button 282a for switching between 2D mode and 3D mode is set to the button 282 of the second operating lever device 28, the characters 2D/3D are displayed in the bubble window image 403 attached to the image of that button. This allows an operator viewing the main display image 401 to easily recognize the current assignment of the switch button 282a for switching between 2D mode and 3D mode.

切替ボタン282aの割り当てを変更する場合には、操作表示画像402を操作して、変更前のボタンを選択し、その後に変更先のボタンを選択することで、別のボタンに変更できる。操作表示画像402は、例えば、選択枠を移動するカーソルボタン、選択を確定する確定ボタン、選択をキャンセルするキャンセルボタン、ホーム画面に移行するホームボタン等を有する(共に不図示)。なお、表示装置40および入力装置42をタッチパネルとした場合、レイアウト設定画面400は、主表示画像401の各ボタンをオペレータがタッチすることで、ボタンの割り当てを変更させる構成としてもよい。 When changing the assignment of the switching button 282a, the operation display image 402 can be operated to select the old button, and then the new button can be selected to change it to another button. The operation display image 402 has, for example, a cursor button for moving the selection frame, a confirmation button for confirming the selection, a cancel button for canceling the selection, a home button for moving to the home screen, and the like (all not shown). Note that if the display device 40 and the input device 42 are touch panels, the layout setting screen 400 may be configured to change the button assignment by the operator touching each button on the main display image 401.

このように、レイアウト設定画面400を用いて各ボタン272、282の割り当てを変更可能とすることで、ショベル100のオペレータの好みに応じた配置を実現できる。その結果、ショベル100は、操作性を高めることができる。 In this way, by making it possible to change the assignment of each button 272, 282 using the layout setting screen 400, it is possible to realize a layout according to the preferences of the operator of the shovel 100. As a result, the operability of the shovel 100 can be improved.

また、表示制御部305は、2Dモードの実行時に2Dモード用の表示画面(以下、2Dモード画面410という)を表示する一方で、3Dモードの実行時に3Dモード用の表示画面(以下、3Dモード画面450という)を表示する。図5(A)は、表示装置40に表示される2Dモード画面410の一例を示す図である。図5(B)は、表示装置40に表示される3Dモード画面450の一例を示す図である。 The display control unit 305 displays a display screen for 2D mode (hereinafter referred to as 2D mode screen 410) when the 2D mode is being executed, and displays a display screen for 3D mode (hereinafter referred to as 3D mode screen 450) when the 3D mode is being executed. FIG. 5(A) is a diagram showing an example of the 2D mode screen 410 displayed on the display device 40. FIG. 5(B) is a diagram showing an example of the 3D mode screen 450 displayed on the display device 40.

図5(A)に示すように、2Dモード画面410は、時刻表示部411、回転数モード表示部412、走行モード表示部413、エンジン制御状態表示部415、尿素水残量表示部416、燃料残量表示部417、冷却水温表示部418、エンジン稼働時間表示部419、カメラ画像表示部420、および作業ガイダンス表示部430を有する。回転数モード表示部412、走行モード表示部413、アタッチメント表示部414およびエンジン制御状態表示部415は、ショベルの設定状態に関する情報を表示する表示部である。尿素水残量表示部416、燃料残量表示部417、冷却水温表示部418及びエンジン稼働時間表示部419は、ショベルの運転状態に関する情報を表示する表示部である。各部に表示される画像は、表示装置40によって、コントローラ30から送信されるデータおよび撮像装置S6から送信されるカメラ画像を用いて生成される。 As shown in FIG. 5(A), the 2D mode screen 410 has a time display section 411, a rotation speed mode display section 412, a driving mode display section 413, an engine control state display section 415, a urea water remaining amount display section 416, a fuel remaining amount display section 417, a cooling water temperature display section 418, an engine operation time display section 419, a camera image display section 420, and a work guidance display section 430. The rotation speed mode display section 412, the driving mode display section 413, the attachment display section 414, and the engine control state display section 415 are display sections that display information related to the setting state of the shovel. The urea water remaining amount display section 416, the fuel remaining amount display section 417, the cooling water temperature display section 418, and the engine operation time display section 419 are display sections that display information related to the operating state of the shovel. The images displayed in each section are generated by the display device 40 using data transmitted from the controller 30 and camera images transmitted from the imaging device S6.

時刻表示部411は、現在の時刻を表示する。回転数モード表示部412は、操作装置26の図示しないエンジン回転数調整ダイヤルによって設定される回転数モードを表示する。走行モード表示部413は、下部走行体1の走行モードを表示する。走行モードは、可変容量モータを用いた走行油圧モータの設定状態(例えば、低速モードの「亀」、高速モードの「兎」)を表示する。エンジン制御状態表示部415は、エンジン11の制御状態(例えば、「自動減速・自動停止モード」「自動減速モード」、「自動停止モード」、「手動減速モード」)を表示する。 The time display unit 411 displays the current time. The rotation speed mode display unit 412 displays the rotation speed mode set by an engine rotation speed adjustment dial (not shown) of the operating device 26. The travel mode display unit 413 displays the travel mode of the lower traveling body 1. The travel mode displays the setting state of the traveling hydraulic motor using a variable displacement motor (for example, "turtle" for low speed mode, "rabbit" for high speed mode). The engine control state display unit 415 displays the control state of the engine 11 (for example, "automatic deceleration/automatic stop mode", "automatic deceleration mode", "automatic stop mode", "manual deceleration mode").

尿素水残量表示部416は、尿素水タンクに貯蔵されている尿素水の残量状態をバーゲージで表示する。燃料残量表示部417は、燃料タンクに貯蔵されている燃料の残量状態をバーゲージで表示する。冷却水温表示部418は、エンジン冷却水の温度状態をバーゲージで表示する。エンジン稼働時間表示部419は、エンジン11の累積稼働時間を表示する。 The urea water remaining amount display unit 416 displays the remaining amount of urea water stored in the urea water tank using a bar gauge. The fuel remaining amount display unit 417 displays the remaining amount of fuel stored in the fuel tank using a bar gauge. The cooling water temperature display unit 418 displays the temperature state of the engine cooling water using a bar gauge. The engine operating time display unit 419 displays the accumulated operating time of the engine 11.

カメラ画像表示部420は、撮像装置S6によって撮影された画像を表示する。カメラ画像表示部420には、前方カメラ、左方カメラ、右方カメラまたは後方カメラによって撮像されたカメラ画像が選択的に表示されてもよく、複数のカメラの画像が並べられて表示されてもよい。カメラ画像表示部420には、表示中の画像の向きを表すカメラアイコン421が表示されるとよい。カメラアイコン421は、ショベルの形状を表すショベルアイコン421aと、表示中の画像を撮影したカメラの向きを表す方向表示アイコン421bとで構成されている。オペレータは、例えば、図示しない画像切換スイッチを押下することで、各カメラの画像に切り換えることができる。 The camera image display unit 420 displays images captured by the imaging device S6. The camera image display unit 420 may selectively display camera images captured by the front camera, left camera, right camera, or rear camera, or may display images from multiple cameras side by side. The camera image display unit 420 may display a camera icon 421 indicating the orientation of the image being displayed. The camera icon 421 is composed of a shovel icon 421a indicating the shape of a shovel, and a direction display icon 421b indicating the orientation of the camera that captured the image being displayed. The operator can switch to the image of each camera, for example, by pressing an image change switch (not shown).

作業ガイダンス表示部430は、MC機能を行う際のガイダンス情報を表示する。作業ガイダンス表示部430は、位置表示画像431、第1目標施工面表示画像432、第2目標施工面表示画像433、バケット左端情報画像434、バケット右端情報画像435、側面視数値情報画像436、正面視数値情報画像437、アタッチメント画像438、距離表示形式画像439および目標設定画像440を含む。 The work guidance display section 430 displays guidance information when performing the MC function. The work guidance display section 430 includes a position display image 431, a first target construction surface display image 432, a second target construction surface display image 433, a bucket left end information image 434, a bucket right end information image 435, a side view numerical information image 436, a front view numerical information image 437, an attachment image 438, a distance display format image 439, and a target setting image 440.

位置表示画像431は、バケット6の作業部位(例えば、爪先)に関する図形の表示位置の変化により、バケット6の作業部位から目標施工面までの相対距離の大きさの変化を表している。第1目標施工面表示画像432は、バケット6と目標施工面とのピッチ方向の関係を模式的に表示する。第2目標施工面表示画像433は、バケット6と目標施工面のヨー方向の関係を模式的に表示する。 The position display image 431 represents a change in the magnitude of the relative distance from the working part of the bucket 6 to the target construction surface by changing the display position of a figure related to the working part of the bucket 6 (e.g., the toe). The first target construction surface display image 432 shows a schematic representation of the relationship in the pitch direction between the bucket 6 and the target construction surface. The second target construction surface display image 433 shows a schematic representation of the relationship in the yaw direction between the bucket 6 and the target construction surface.

バケット左端情報画像434は、バケット6の先端左端と目標施工面との間の距離を表示する。バケット右端情報画像435は、バケット6の先端右端と目標施工面との間の距離を表示する。側面視数値情報画像436は、側面から見たときのバケット6と目標施工面との間の関係を表示する。正面視数値情報画像437は、操作者がキャビン10内に座ってショベルの前方を見たときのバケット6と目標施工面との間の関係を表示する。また、アタッチメント画像438は、装着されているアタッチメントを表す画像である。距離表示形式画像439は、バケット左端情報画像434に表示される左端距離と、バケット右端情報画像435に表示される右端距離との表示形式を表す画像である。目標設定画像440は、目標値や目標施工面を設定済みか否か、を表す画像である。 The bucket left end information image 434 displays the distance between the left end of the tip of the bucket 6 and the target construction surface. The bucket right end information image 435 displays the distance between the right end of the tip of the bucket 6 and the target construction surface. The side view numerical information image 436 displays the relationship between the bucket 6 and the target construction surface when viewed from the side. The front view numerical information image 437 displays the relationship between the bucket 6 and the target construction surface when the operator sits in the cabin 10 and looks forward of the shovel. The attachment image 438 is an image that represents the attached attachment. The distance display format image 439 is an image that represents the display format of the left end distance displayed in the bucket left end information image 434 and the right end distance displayed in the bucket right end information image 435. The target setting image 440 is an image that indicates whether or not a target value or a target construction surface has been set.

一方、3Dモード画面450も、図5(B)に示すように、基本的には2Dモード画面410を踏襲する表示を行う。ただし、カメラ画像表示部420に代えて、作業現場の3次元座標を模した3D画像表示部460を表示する。よって、3Dモード画面450における、時刻表示部411、回転数モード表示部412、走行モード表示部413、エンジン制御状態表示部415、尿素水残量表示部416、燃料残量表示部417、冷却水温表示部418、エンジン稼働時間表示部419、カメラ画像表示部420、および作業ガイダンス表示部430の説明は省略する。 On the other hand, as shown in FIG. 5(B), the 3D mode screen 450 basically displays the same as the 2D mode screen 410. However, instead of the camera image display section 420, a 3D image display section 460 that simulates the three-dimensional coordinates of the work site is displayed. Therefore, explanations of the time display section 411, RPM mode display section 412, driving mode display section 413, engine control status display section 415, urea water remaining amount display section 416, fuel remaining amount display section 417, cooling water temperature display section 418, engine operating time display section 419, camera image display section 420, and work guidance display section 430 on the 3D mode screen 450 will be omitted.

3D画像表示部460は、例えば、ショベル100を模したショベル画像461を表示すると共に、撮像装置S6の各カメラが撮像した作業現場の画像を合成した作業現場画像462を表示する。3D画像表示部460は、ショベル100の測位情報および姿勢情報等に基づき、この作業現場画像462にショベル画像461を配置することで、作業現場の略全体の情報をオペレータに認識させることができる。 The 3D image display unit 460 displays, for example, a shovel image 461 that resembles the shovel 100, and also displays a work site image 462 that is a composite of images of the work site captured by each camera of the imaging device S6. The 3D image display unit 460 places the shovel image 461 on this work site image 462 based on the positioning information and attitude information of the shovel 100, thereby allowing the operator to recognize information about approximately the entire work site.

また、3D画像表示部460は、記憶部306に記憶された目標施工面の設計データに基づき、目標施工面画像463を表示してもよい。目標施工面画像463は、例えば、作業現場画像462に重畳して表示してもよく、作業現場画像462に代えて表示してもよい。オペレータは、目標施工面画像463を確認することで、ショベル100が施工する目標施工面と実際の作業現場とを比較することができる。 The 3D image display unit 460 may also display a target construction surface image 463 based on the design data of the target construction surface stored in the memory unit 306. The target construction surface image 463 may be displayed, for example, superimposed on the work site image 462, or may be displayed in place of the work site image 462. By checking the target construction surface image 463, the operator can compare the target construction surface to be constructed by the excavator 100 with the actual work site.

以上のように、ショベル100は、2Dモードでは2Dモード画面410を表示して作業現場の状況を確認しながら作業を行うことができる一方で、3Dモードでは3Dモード画面450を表示して3次元座標の目標施工面画像463を確認しながら作業を行うことができる。 As described above, in 2D mode, the excavator 100 can display the 2D mode screen 410 and perform work while checking the situation at the work site, while in 3D mode, the excavator 100 can display the 3D mode screen 450 and perform work while checking the target construction surface image 463 in three-dimensional coordinates.

[2Dモードと3Dモードの切り替えについて]
ところで、ショベル100を使用した作業現場では、効率的な施工を行うために、水平引きを行って作業土台を作り、作業土台にショベル100を配置して作業を行うことがある。しかしながら、3Dモードでは、上記したように予め記憶した目標施工面WDの設計データに基づいてアタッチメントの動作内容を設定するため、作業現場の状況に応じて作業土台を作る等の施工ができない。一方、2Dモードでは、センサの情報や掘削深さ等の情報に基づき2次元平面を作成して、アタッチメントの動作を制御できるため、作業土台を形成することができる。したがって作業土台を作る場合、ショベル100は、3Dモードから2Dモードに切り替えて作業を行うことが好ましい。
[Switching between 2D and 3D modes]
Incidentally, at a work site where the shovel 100 is used, in order to perform efficient construction, a work base is created by leveling, and the shovel 100 is placed on the work base to perform work. However, in the 3D mode, the operation content of the attachment is set based on the design data of the target construction surface WD stored in advance as described above, so that construction such as creating a work base according to the situation at the work site cannot be performed. On the other hand, in the 2D mode, a two-dimensional plane is created based on information such as sensor information and excavation depth, and the operation of the attachment can be controlled, so that a work base can be formed. Therefore, when creating a work base, it is preferable to switch the shovel 100 from the 3D mode to the 2D mode to perform the work.

従来のショベルにおいて3Dモードから2Dモードに切り替える場合、例えば、オペレータは、表示装置の表示画面を操作して2Dモードと3Dモードの切替用の画像を表示し、この切替用の画像に沿って切り替える操作を行っていた。このような操作は煩雑であり、施工の効率が低下する要因となる。 When switching from 3D mode to 2D mode in a conventional excavator, for example, the operator would operate the display screen of the display device to display an image for switching between 2D mode and 3D mode, and then perform the operation of switching according to this switching image. Such operations are cumbersome and cause a decrease in construction efficiency.

これに対して、実施形態に係るショベル100は、オペレータによる切替ボタン282aの操作で、2Dモードと3Dモードとを切り替え可能としている。このため、3Dモードの実行時に作業土台を作りたい場合、オペレータは、切替ボタン282aの第1切替操作によって3Dモードから2Dモードに簡単に切り替えることができる。そして作業土台の完成した場合、オペレータは、切替ボタン282aの第2切替操作によって2Dモードから3Dモードに簡単に戻すことができる。 In contrast, the excavator 100 according to the embodiment allows the operator to switch between 2D mode and 3D mode by operating the switch button 282a. Therefore, when the operator wants to create a work base while in 3D mode, the operator can easily switch from 3D mode to 2D mode by performing a first switch operation of the switch button 282a. Then, when the work base is completed, the operator can easily return from 2D mode to 3D mode by performing a second switch operation of the switch button 282a.

さらに、実施形態に係るショベル100は、2Dモードと3Dモードとを自動的に切り替え可能としている。次に、この2Dモードと3Dモードとを自動的に切り替える制御について説明する。具体的には、コントローラ30の切替判定部304は、3Dモードの実行時に、ショベル100のバケット6と、3Dモードの目標施工面WDとの距離を監視して、この距離に応じて2Dモードと3Dモードとを切り替える構成としている。 Furthermore, the shovel 100 according to the embodiment is capable of automatically switching between 2D mode and 3D mode. Next, the control for automatically switching between the 2D mode and the 3D mode will be described. Specifically, when the 3D mode is being executed, the switching determination unit 304 of the controller 30 is configured to monitor the distance between the bucket 6 of the shovel 100 and the target construction surface WD of the 3D mode, and to switch between the 2D mode and the 3D mode according to this distance.

図6は、3Dモードの目標施工面WDとバケット6の距離の関係を概略的に示す図である。図6に示すように、ショベル100のコントローラ30は、3Dモードの実施において、各種のセンサの検出情報に基づき、バケット6の先端の位置を認識している。例えば、ショベル100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等の検出情報に基づき、バケット6の位置を算出する。バケット6の位置は、ショベル100が位置する地面に対する相対的な高さとして認識できる。あるいは、ショベル100は、撮像装置S6の情報(距離画像、物体の検知等)を利用して、バケット6の位置を認識してもよい。 Figure 6 is a diagram that shows a schematic relationship between the distance between the target construction surface WD and the bucket 6 in the 3D mode. As shown in Figure 6, when the 3D mode is implemented, the controller 30 of the shovel 100 recognizes the position of the tip of the bucket 6 based on detection information from various sensors. For example, the shovel 100 calculates the position of the bucket 6 based on detection information from the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, the bucket angle sensor S3, the machine body inclination sensor S4, etc. The position of the bucket 6 can be recognized as a relative height with respect to the ground on which the shovel 100 is located. Alternatively, the shovel 100 may recognize the position of the bucket 6 using information from the imaging device S6 (distance image, object detection, etc.).

また、コントローラ30は、3Dモードの実施において、作業対象の地面に対して目標施工面WDを当てはめている。目標施工面WDは、上記したように、水平方向(X軸-Y軸方向)および鉛直方向(Z軸方向)を含む3次元座標の設計データである。このため、コントローラ30は、バケット6の鉛直方向下側の目標施工面WDと、当該バケット6との距離(以下、「算出距離」という)を算出することができる。 When the 3D mode is executed, the controller 30 also fits the target construction surface WD to the ground surface to be worked on. As described above, the target construction surface WD is design data in three-dimensional coordinates including the horizontal direction (X-axis-Y-axis direction) and the vertical direction (Z-axis direction). Therefore, the controller 30 can calculate the distance between the target construction surface WD vertically below the bucket 6 and the bucket 6 (hereinafter referred to as the "calculated distance").

コントローラ30は、3Dモードから2Dモードへの切り替えのために、目標施工面WDとバケット6との距離に対応する閾値を記憶部306に予め記憶している。閾値は、アタッチメントの能力(例えば、バケット6が届く距離)に応じた値に設定されるとよい。一例として、閾値は、300mm~1000mm程度の範囲のうち適宜の値とすることがあげられる。切替判定部304は、算出距離と閾値とを比較して、算出距離が閾値未満の場合に3Dモードの維持を判定する一方で、算出距離が閾値以上の場合に、3Dモードから2Dモードへの移行を判定する。算出距離が閾値以上の場合には、作業土台を作って作業を行う必要が生じるためである。 The controller 30 pre-stores in the memory unit 306 a threshold value corresponding to the distance between the target construction surface WD and the bucket 6 in order to switch from the 3D mode to the 2D mode. The threshold value may be set to a value according to the capabilities of the attachment (e.g., the distance that the bucket 6 can reach). As an example, the threshold value may be set to an appropriate value within the range of approximately 300 mm to 1000 mm. The switching determination unit 304 compares the calculated distance with the threshold value, and determines to maintain the 3D mode if the calculated distance is less than the threshold value, but determines to transition from the 3D mode to the 2D mode if the calculated distance is equal to or greater than the threshold value. This is because if the calculated distance is equal to or greater than the threshold value, it becomes necessary to create a work platform to carry out the work.

つまり、切替判定部304は、算出距離が閾値以上の場合に、3Dモードから2Dモードに自動で切り替えを行う。これにより、コントローラ30は、2Dモード制御部301にて制御を行うようになり、例えば、水平引きの掘削動作によって作業土台を形成することができる。また、コントローラ30の表示制御部305は、表示装置40に表示する画面に関して、3Dモードの実行時に2Dモードに自動で切り替えた場合には、2Dモード画面410に切り替えずに、3Dモード画面450を維持することが好ましい。すなわち、ショベル100は、表示装置40上で図5(B)の3Dモード画面450の表示を継続しながら、2Dモードの施工を行う。これにより、ショベル100は、3Dモードの目標施工面WDを確認しながら2Dモードの水平引き等を行うことができ、目標施工面WDとずれた位置の掘削またはバケット6による堀り過ぎ等を回避することが可能となる。 That is, the switching determination unit 304 automatically switches from the 3D mode to the 2D mode when the calculated distance is equal to or greater than the threshold value. As a result, the controller 30 performs control using the 2D mode control unit 301, and for example, a work base can be formed by a horizontal excavation operation. In addition, it is preferable that the display control unit 305 of the controller 30 maintains the 3D mode screen 450 without switching to the 2D mode screen 410 when automatically switching to the 2D mode during execution of the 3D mode, with respect to the screen displayed on the display device 40. That is, the excavator 100 performs construction in the 2D mode while continuing to display the 3D mode screen 450 of FIG. 5 (B) on the display device 40. As a result, the excavator 100 can perform horizontal drawing in the 2D mode while checking the target construction surface WD in the 3D mode, and it is possible to avoid excavation at a position that is out of alignment with the target construction surface WD or over-digging with the bucket 6.

また、切替判定部304は、3Dモードから2Dモードに自動で切り替えた後も、算出距離と閾値との比較を継続する。そして、算出距離が閾値未満となった場合には、2Dモードから3Dモードに自動で復帰させる。算出距離が閾値未満となる場合とは、目標施工面WDに対してバケット6が近い位置にあり、目標施工面WDに沿った施工を行うことが望ましい状態にある。そのため、ショベル100は、2Dモードから3Dモードに自動的に復帰することで、目標施工面WDとなるようにバケット6を精度よく動作させることができる。 The switching determination unit 304 continues to compare the calculated distance with the threshold value even after automatically switching from 3D mode to 2D mode. Then, when the calculated distance falls below the threshold value, the mode is automatically returned from 2D mode to 3D mode. When the calculated distance falls below the threshold value, the bucket 6 is in a position close to the target construction surface WD, and it is desirable to perform construction along the target construction surface WD. Therefore, by automatically returning from 2D mode to 3D mode, the excavator 100 can operate the bucket 6 with high precision to reach the target construction surface WD.

実施形態に係るショベル100は、基本的には以上のように構成され、以下その動作について図7を参照しながら説明する。図7は、3Dモードの実行時に2Dモードに自動で切り替えを行う場合の処理フローの一例を示すフローチャートである。 The excavator 100 according to the embodiment is basically configured as described above, and its operation will be described below with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a flowchart showing an example of a process flow for automatically switching to 2D mode when 3D mode is being executed.

コントローラ30の切替判定部304は、切替ボタン282aから信号を受信して、オペレータの操作により3Dモードが選択されたことを認識することで、3Dモード制御部302の制御下に3Dモードの実行を決定する(ステップS101)。 The switching determination unit 304 of the controller 30 receives a signal from the switching button 282a and recognizes that the 3D mode has been selected by the operator, and then decides to execute the 3D mode under the control of the 3D mode control unit 302 (step S101).

これにより、3Dモード制御部302は、目標施工面WDを読み出す等の事前処理を行った後、ショベル100による3Dモードを実施する(ステップS102)。またこの際、表示制御部305は、3Dモード画面450を表示装置40に表示する。オペレータは、3Dモード画面450を介して3Dモードの事前処理において必要な入力等を行うことができる。3Dモードの実施において、3Dモード制御部302は、オペレータの操作を認識しながら、アタッチメントを適宜動作させる半自動の制御を行う。また、コントローラ30は、情報取得部303を介して各センサの情報を取得してバケット6の位置を認識して、バケット6を適宜動作させる。 As a result, the 3D mode control unit 302 performs pre-processing such as reading out the target construction surface WD, and then executes the 3D mode with the excavator 100 (step S102). At this time, the display control unit 305 displays a 3D mode screen 450 on the display device 40. The operator can perform necessary inputs for the pre-processing of the 3D mode via the 3D mode screen 450. When executing the 3D mode, the 3D mode control unit 302 performs semi-automatic control to operate the attachment appropriately while recognizing the operation of the operator. In addition, the controller 30 acquires information from each sensor via the information acquisition unit 303, recognizes the position of the bucket 6, and operates the bucket 6 appropriately.

そして、上記したように3Dモードの実施において、切替判定部304は、目標施工面WDとバケット6との算出距離を算出し、算出距離と閾値とを比較して、算出距離が閾値以上か否かを判定する(ステップS103)。そして、算出距離が閾値未満の場合(ステップS103:NO)には、ステップS104に進む一方で、算出距離が閾値以上の場合(ステップS103:YES)には、ステップS106に進む。 As described above, when the 3D mode is executed, the switching determination unit 304 calculates the calculated distance between the target construction surface WD and the bucket 6, compares the calculated distance with a threshold value, and determines whether the calculated distance is equal to or greater than the threshold value (step S103). If the calculated distance is less than the threshold value (step S103: NO), the process proceeds to step S104, whereas if the calculated distance is equal to or greater than the threshold value (step S103: YES), the process proceeds to step S106.

ステップS104において、コントローラ30は、3Dモード制御部302による3Dモードの実施を継続する。また、コントローラ30は、3Dモードの実行時に、オペレータの操作に基づくショベル100の施工の停止またはMC機能(3Dモード)の停止等を判定する(ステップS105)。ショベル100の施工を継続する場合(ステップS105:NO)には、ステップS102に戻り、以下同様の処理フローを繰り返す。一方、ショベル100の施工(またはMC機能)を停止する場合には、この処理フローを終了する。 In step S104, the controller 30 continues to execute the 3D mode by the 3D mode control unit 302. Furthermore, while executing the 3D mode, the controller 30 determines whether to stop the construction of the shovel 100 or to stop the MC function (3D mode) based on the operation of the operator (step S105). If the construction of the shovel 100 is to be continued (step S105: NO), the process returns to step S102, and the same processing flow is repeated thereafter. On the other hand, if the construction of the shovel 100 (or the MC function) is to be stopped, this processing flow ends.

一方、算出距離が閾値以上の場合には、コントローラ30は、3Dモード制御部302から2Dモード制御部301による2Dモードの実施に切り替える(ステップS106)。これにより、ショベル100は、2Dモードによる施工を行うことができる。またこの際、表示制御部305は、3Dモード画面450の表示を継続する。 On the other hand, if the calculated distance is equal to or greater than the threshold, the controller 30 switches from the 3D mode control unit 302 to the 2D mode control unit 301 to execute the 2D mode (step S106). This allows the excavator 100 to perform construction in the 2D mode. At this time, the display control unit 305 continues to display the 3D mode screen 450.

また、コントローラ30は、2Dモードの実行時も、オペレータの操作に基づくショベル100の施工の停止またはMC機能(2Dモード)の停止等を判定する(ステップS107)。ショベル100の施工を継続する場合(ステップS107:NO)には、ステップS106に戻り、以下同様の処理フローを繰り返す。一方、ショベル100の施工(またはMC機能)を停止する場合には、この処理フローを終了する。 The controller 30 also determines whether to stop the construction of the shovel 100 or to stop the MC function (2D mode) based on the operator's operation when the 2D mode is being executed (step S107). If the construction of the shovel 100 is to be continued (step S107: NO), the process returns to step S106 and repeats the same processing flow thereafter. On the other hand, if the construction of the shovel 100 (or the MC function) is to be stopped, this processing flow ends.

さらに、コントローラ30は、2Dモードの実行時も目標施工面WDとバケット6との算出距離を算出し、算出距離が閾値以上か否かを判定する(ステップS108)。そして、算出距離が閾値以上の場合(ステップS108:YES)には、ステップS106に戻る一方で、算出距離が閾値未満の場合(ステップS107:NO)には、ステップS102に戻る。これにより、ショベル100は、2Dモードの継続または3Dモードへの復帰をスムーズに切り替えることができる。 Furthermore, even when the 2D mode is being executed, the controller 30 calculates the calculated distance between the target construction surface WD and the bucket 6, and determines whether the calculated distance is equal to or greater than a threshold value (step S108). If the calculated distance is equal to or greater than the threshold value (step S108: YES), the process returns to step S106. If the calculated distance is less than the threshold value (step S107: NO), the process returns to step S102. This allows the excavator 100 to smoothly switch between continuing in the 2D mode and returning to the 3D mode.

次に、上記の処理フローに沿ったショベル100の掘削動作の施工例について、図8(A)~図9(B)を参照しながら説明する。図8(A)は、ショベル100の施工前の状態を示す概略側面図である。図8(B)は、ショベル100による作業土台GSの形成を示す概略側面図である。図9(A)は、作業土台に移動したショベル100の掘削を示す概略側面図である。図9(B)は、ショベル100の施工完成の状態を示す概略側面図である。 Next, an example of the excavation operation of the shovel 100 according to the above process flow will be described with reference to Figures 8(A) to 9(B). Figure 8(A) is a schematic side view showing the state of the shovel 100 before construction. Figure 8(B) is a schematic side view showing the formation of a work base GS by the shovel 100. Figure 9(A) is a schematic side view showing the excavation by the shovel 100 that has moved to the work base. Figure 9(B) is a schematic side view showing the state of the shovel 100 after construction is completed.

オペレータにより3Dモードの実施が選択されたショベル100は、図8(A)に示すように、その施工前に3次元座標の目標施工面WDを作業現場の地面に当てはめている。また、ショベル100は、上記したように各種のセンサによるバケット6の位置を認識し、さらに目標施工面WDとバケット6の算出距離を算出する。図8(A)では、目標施工面WDとバケット6との算出距離が閾値以上の場合を示している。この場合、ショベル100のコントローラ30は、3Dモードから2Dモードへの切り替えを自動で行う。3Dモードから2Dモードへの切り替えは、例えば、切替ボタン282aの操作に基づいて行ってもよい。 When the operator selects the 3D mode for the shovel 100, the 3D coordinate target construction surface WD is applied to the ground at the work site before construction, as shown in FIG. 8(A). The shovel 100 also recognizes the position of the bucket 6 using various sensors as described above, and calculates the calculated distance between the target construction surface WD and the bucket 6. FIG. 8(A) shows a case where the calculated distance between the target construction surface WD and the bucket 6 is equal to or greater than a threshold value. In this case, the controller 30 of the shovel 100 automatically switches from the 3D mode to the 2D mode. The switching from the 3D mode to the 2D mode may be performed, for example, based on the operation of the switching button 282a.

ショベル100は、2Dモードにより水平引き等の掘削動作を行うことで、作業現場の地面を目標施工面WDよりも浅く掘削していく。これにより、ショベル100は、図8(B)に示すような作業土台GSを形成する。この時の掘削深さは、あらかじめ設定した深さでもよいし、掘削動作を行う度に設定してもよい。また、この時の施工範囲である掘削範囲を、3次元座標の目標施工面WDを超えて2Dモードで掘削することがないように、目標施工面WDに基づいて限定してもよい。 The shovel 100 performs excavation operations such as horizontal pulling in 2D mode, and excavates the ground at the work site shallower than the target construction surface WD. As a result, the shovel 100 forms a work base GS as shown in FIG. 8(B). The excavation depth at this time may be a preset depth, or may be set each time an excavation operation is performed. In addition, the excavation range, which is the construction range at this time, may be limited based on the target construction surface WD so that excavation in 2D mode does not exceed the target construction surface WD in three-dimensional coordinates.

そして、図9(A)に示すように、ショベル100は、形成した作業土台GSに移動する。作業土台GS上におけるショベル100は、目標施工面WDとバケット6との算出距離が閾値未満となる。そのため、ショベル100は、2Dモードから3Dモードに自動で復帰して、3Dモードにより掘削動作を行う。この場合、ショベル100は、目標施工面WDに沿って作業土台GS等に対して掘削動作を行うことになる。 Then, as shown in FIG. 9(A), the shovel 100 moves to the formed work platform GS. When the shovel 100 is on the work platform GS, the calculated distance between the target construction surface WD and the bucket 6 becomes less than the threshold value. Therefore, the shovel 100 automatically returns from the 2D mode to the 3D mode and performs an excavation operation in the 3D mode. In this case, the shovel 100 performs an excavation operation on the work platform GS, etc. along the target construction surface WD.

その結果、図9(B)に示すように、ショベル100は、目標施工面WDに沿った施工状態を精度よく形成することができる。 As a result, as shown in FIG. 9(B), the shovel 100 can accurately form a construction state that follows the target construction surface WD.

以上のように、実施形態に係るショベル100は、目標施工面WDとバケット6の算出距離に基づき、3Dモードから2Dモードに自動で切り替えることで、目標施工面WDに沿った施工作業を効率的かつ精度よく行うことができる。特に、ショベル100は、3Dモードから2Dモードに自動で切り替えた場合に、3Dモード画面450を維持する。このため、オペレータは、3Dモードの目標施工面WDを参照しながら2Dモードの動作を行うことが可能となる。 As described above, the excavator 100 according to the embodiment can perform construction work along the target construction surface WD efficiently and accurately by automatically switching from 3D mode to 2D mode based on the calculated distance between the target construction surface WD and the bucket 6. In particular, when the excavator 100 automatically switches from 3D mode to 2D mode, the 3D mode screen 450 is maintained. This allows the operator to perform operations in 2D mode while referring to the target construction surface WD in 3D mode.

なお、本開示に係るショベル100は、上記の実施形態に限定されず、種々の変形例をとり得る。例えば、実施形態では、ショベル100のキャビン10にオペレータが搭乗して作業を行う例を説明した。しかしながら、ショベル100は、図示しない遠隔操作室においてオペレータが操作を行う構成でもよい。この場合でも、2Dモードと3Dモードとの切り替えを自動で行うことにより、適切な施工作業を行うことができる。 The shovel 100 according to the present disclosure is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, in the embodiment, an example has been described in which an operator rides in the cabin 10 of the shovel 100 to perform work. However, the shovel 100 may also be configured so that an operator operates it in a remote control room (not shown). Even in this case, appropriate construction work can be performed by automatically switching between 2D mode and 3D mode.

さらに、実施形態では、切替ボタン282aが設定した3Dモードの実行時に、目標施工面WDとバケット6の算出距離に基づき3Dモードから2Dモードに切り替えると共に、その後に2Dモードから3Dモードに復帰する例を説明した。しかしながら、ショベル100は、切替ボタン282aが設定した2Dモードの実行時に、2Dモードから3Dモードに切り替える構成としてもよい。この場合も、ショベル100は、例えば、目標施工面WDとバケット6の算出距離に基づき、2Dモードから3Dモードに自動で切り替えることで、施工作業を効率的かつ精度よく行うことが可能となる。 Furthermore, in the embodiment, an example has been described in which, when the 3D mode set by the switching button 282a is executed, the 3D mode is switched to the 2D mode based on the calculated distance between the target construction surface WD and the bucket 6, and then the 2D mode is returned to the 3D mode. However, the shovel 100 may be configured to switch from the 2D mode to the 3D mode when the 2D mode set by the switching button 282a is executed. In this case as well, the shovel 100 can perform construction work efficiently and accurately by automatically switching from the 2D mode to the 3D mode based on, for example, the calculated distance between the target construction surface WD and the bucket 6.

また、実施形態に係るショベル100は、3Dモードの目標施工面WDとバケット6との算出距離に基づき、3Dモードから2Dモードへの切り替えを自動で行う構成とした。しかしながら、コントローラ30は、3Dモードの目標施工面WDと作業対象の地面との算出距離に基づき、3Dモードから2Dモードへの切り替えを行ってもよい。あるいは、コントローラ30は、3Dモードの目標施工面WDと2Dモードの目標2次元平面との算出距離に基づき、3Dモードから2Dモードへの切り替えを行ってもよい。要するに、コントローラ30は、3Dモードの目標施工面WDを利用して2Dモードと3Dモードとを自動で切り替えることができる。 The excavator 100 according to the embodiment is configured to automatically switch from the 3D mode to the 2D mode based on the calculated distance between the target construction surface WD in the 3D mode and the bucket 6. However, the controller 30 may also switch from the 3D mode to the 2D mode based on the calculated distance between the target construction surface WD in the 3D mode and the ground surface to be worked on. Alternatively, the controller 30 may switch from the 3D mode to the 2D mode based on the calculated distance between the target construction surface WD in the 3D mode and the target two-dimensional plane in the 2D mode. In short, the controller 30 can automatically switch between the 2D mode and the 3D mode using the target construction surface WD in the 3D mode.

以上の実施形態で説明した本開示の技術的思想および効果について以下に記載する。 The technical ideas and effects of the present disclosure described in the above embodiments are described below.

本開示の第1の態様は、下部走行体1と、下部走行体1に旋回可能に設けられる上部旋回体3と、上部旋回体3に設けられ、施工作業を行うエンドアタッチメント(バケット6)を有するアタッチメントと、アタッチメントの動作を制御する制御部(コントローラ30)と、を備えるショベル100であって、制御部は、ショベルの基準点を基準とした平面に基づき、アタッチメントの動作を制御する第1のモードと、3次元座標の目標施工面WDに基づき、アタッチメントの動作を制御する第2のモードと、を選択的に実行可能であり、かつ制御部は、目標施工面WDに基づいて第1のモードと第2のモードとを自動で切り替える。 The first aspect of the present disclosure is an excavator 100 including a lower traveling body 1, an upper rotating body 3 rotatably mounted on the lower traveling body 1, an attachment mounted on the upper rotating body 3 and having an end attachment (bucket 6) for performing construction work, and a control unit (controller 30) for controlling the operation of the attachment, in which the control unit is capable of selectively executing a first mode for controlling the operation of the attachment based on a plane based on a reference point of the excavator, and a second mode for controlling the operation of the attachment based on a target construction surface WD of three-dimensional coordinates, and the control unit automatically switches between the first mode and the second mode based on the target construction surface WD.

上記によれば、ショベル100は、目標施工面WDに基づいて第1のモードと第2のモードとを自動で切り替えることで、オペレータによる切り替えの操作負荷を低減できる。しかも、ショベル100は、目標施工面WDを参照して位置に応じて第1のモードと第2のモードと適切に使い分けることが可能であり、施工作業を効率的かつ精度よく行うことができる。 As described above, the shovel 100 can automatically switch between the first mode and the second mode based on the target construction surface WD, thereby reducing the operational burden of switching on the operator. Moreover, the shovel 100 can appropriately use the first mode and the second mode depending on the position by referring to the target construction surface WD, and can perform construction work efficiently and accurately.

また、第2のモードでは、ショベル100の位置情報、ショベル100の姿勢情報、および目標施工面WDに基づいて、アタッチメントの動作を制御し、第1のモードでは、平面の施工範囲を目標施工面WDに基づいて限定して、アタッチメントの動作を制御する。これにより、ショベル100は、第1のモードにおいて平面に沿った施工を適切に行う一方で、第2のモードにおいて目標施工面に沿った施工を適切に行うことができる。 In addition, in the second mode, the operation of the attachment is controlled based on the position information of the shovel 100, the posture information of the shovel 100, and the target construction surface WD, and in the first mode, the operation of the attachment is controlled by limiting the construction range of the plane based on the target construction surface WD. This allows the shovel 100 to appropriately perform construction along the plane in the first mode, while appropriately performing construction along the target construction surface in the second mode.

また、制御部(コントローラ30)は、目標施工面WDとエンドアタッチメント(バケット6)との距離に基づいて第1のモードと第2のモードとを自動で切り替える。これにより、ショベル100は、エンドアタッチメントの位置に応じて、第1のモードと第2のモードとを適切に切り替えることができる。 The control unit (controller 30) also automatically switches between the first mode and the second mode based on the distance between the target construction surface WD and the end attachment (bucket 6). This allows the excavator 100 to appropriately switch between the first mode and the second mode depending on the position of the end attachment.

また、制御部(コントローラ30)は、第2のモードの実行時に、目標施工面WDとエンドアタッチメント(バケット6)との距離が閾値以上となった場合に、第2のモードから第1のモードに切り替える。これにより例えば、第2のモードの実行時に作業土台GSを形成する等の作業を行う場合に、ショベル100は、第2のモードから第1のモードにスムーズに切り替えることが可能となる。 In addition, the control unit (controller 30) switches from the second mode to the first mode when the distance between the target construction surface WD and the end attachment (bucket 6) becomes equal to or greater than a threshold value while the second mode is being executed. This allows the excavator 100 to smoothly switch from the second mode to the first mode, for example, when performing work such as forming a work base GS while the second mode is being executed.

また、制御部(コントローラ30)は、第1のモードの実行時に、目標施工面WDとエンドアタッチメント(バケット6)との距離が閾値未満となった場合に、第1のモードから第2のモードに切り替える。これにより例えば、第1のモードの実行時にバケット6と目標施工面WDとの距離が近くなった場合に、ショベル100は、第1のモードから第2のモードにスムーズに切り替えることができ、目標施工面WDに沿った施工作業を行うことができる。 The control unit (controller 30) also switches from the first mode to the second mode when the distance between the target construction surface WD and the end attachment (bucket 6) becomes less than a threshold value while the first mode is being executed. This allows the excavator 100 to smoothly switch from the first mode to the second mode when the distance between the bucket 6 and the target construction surface WD becomes closer while the first mode is being executed, and allows construction work to be performed along the target construction surface WD.

また、オペレータが物理的操作を行う複数の物理操作部(ボタン272、282)を有し、制御部(コントローラ30)は、複数の物理操作部のうち設定された物理操作部の操作に基づいて第1のモードおよび第2のモードのうちいずれかのモードを実行する。これにより、オペレータは、設定された物理操作部の操作によって、第1のモードまたは第2のモードのいずれかを簡単に実行できる。 The device also has a plurality of physical operation units (buttons 272, 282) that the operator physically operates, and the control unit (controller 30) executes either the first mode or the second mode based on the operation of a set physical operation unit among the plurality of physical operation units. This allows the operator to easily execute either the first mode or the second mode by operating the set physical operation unit.

また、制御部(コントローラ30)は、複数の物理操作部における第1のモードおよび第2のモードを切り替える物理操作部の割り当てを変更可能である。これにより、ショベル100は、オペレータの好みに応じた割り当てとすることができ、ユーザによる物理操作部の操作を容易化できる。 The control unit (controller 30) can also change the allocation of the physical operation units that switch between the first mode and the second mode among the multiple physical operation units. This allows the shovel 100 to be assigned according to the operator's preferences, making it easier for the user to operate the physical operation units.

また、制御部(コントローラ30)は、第1のモードと第2のモードとを自動で切り替えた場合に、切替前のモードに関連する表示画面(2Dモード画面410、3Dモード画面450)を表示装置40に継続して表示する。これにより、ショベル100は、第1のモードと第2のモードの切り替えに伴う表示画面が切り替わる煩わしさをなくすことができる。また例えば、第2のモードの実行時に第1のモードに切り替わった場合に、目標施工面WDを確認しながら第1のモードの動作を行うことができる。 When the control unit (controller 30) automatically switches between the first mode and the second mode, the control unit (controller 30) continues to display the display screen (2D mode screen 410, 3D mode screen 450) related to the mode before the switch on the display device 40. This allows the excavator 100 to eliminate the hassle of switching display screens that accompany switching between the first mode and the second mode. Also, for example, when the excavator 100 switches to the first mode while the second mode is being executed, the operation of the first mode can be performed while checking the target construction surface WD.

今回開示された実施形態に係るショベル100は、すべての点において例示であって制限的なものではない。実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形および改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。 The shovel 100 according to the embodiment disclosed herein is illustrative in all respects and not restrictive. The embodiment may be modified and improved in various ways without departing from the spirit and scope of the appended claims. The matters described in the above embodiments may be configured in other ways as long as they are not inconsistent, and may be combined as long as they are not inconsistent.

1 下部走行体
3 上部旋回体
6 バケット
30 コントローラ
100 ショベル
272、282 ボタン
282a 切替ボタン
WD 目標施工面
1 Lower travel unit 3 Upper rotating unit 6 Bucket 30 Controller 100 Shovel 272, 282 Button 282a Switching button WD Target construction surface

Claims (8)

下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に設けられる上部旋回体と、
前記上部旋回体に設けられ、施工作業を行うエンドアタッチメントを有するアタッチメントと、
前記アタッチメントの動作を制御する制御部と、を備えるショベルであって、
前記制御部は、
前記ショベルの基準点を基準とした平面に基づき、前記アタッチメントの動作を制御する第1のモードと、
3次元座標の目標施工面に基づき、前記アタッチメントの動作を制御する第2のモードと、を選択的に実行可能であり、
かつ前記制御部は、前記目標施工面に基づいて前記第1のモードと前記第2のモードとを自動で切り替える、
ショベル。
A lower running body;
An upper rotating body rotatably provided on the lower traveling body;
An attachment provided on the upper rotating body and having an end attachment for performing construction work;
A control unit that controls the operation of the attachment,
The control unit is
A first mode in which the operation of the attachment is controlled based on a plane based on a reference point of the shovel;
A second mode in which the operation of the attachment is controlled based on a target construction surface in three-dimensional coordinates is selectively executable;
The control unit automatically switches between the first mode and the second mode based on the target construction surface.
Shovel.
前記第2のモードでは、前記ショベルの位置情報、前記ショベルの姿勢情報、および前記目標施工面に基づいて、前記アタッチメントの動作を制御し、
前記第1のモードでは、前記平面の施工範囲を前記目標施工面に基づいて限定して、前記アタッチメントの動作を制御する、
請求項1に記載のショベル。
In the second mode, the operation of the attachment is controlled based on the position information of the shovel, the attitude information of the shovel, and the target construction surface;
In the first mode, a construction range of the plane is limited based on the target construction plane, and the operation of the attachment is controlled.
The shovel according to claim 1.
前記制御部は、前記目標施工面と前記エンドアタッチメントとの距離に基づいて前記第1のモードと前記第2のモードとを自動で切り替える、
請求項1または2に記載のショベル。
The control unit automatically switches between the first mode and the second mode based on a distance between the target construction surface and the end attachment.
The shovel according to claim 1 or 2.
前記制御部は、前記第2のモードの実行時に、前記目標施工面と前記エンドアタッチメントとの距離が閾値以上となった場合に、前記第2のモードから前記第1のモードに切り替える、
請求項3に記載のショベル。
The control unit switches from the second mode to the first mode when a distance between the target construction surface and the end attachment becomes equal to or greater than a threshold value during execution of the second mode.
The shovel according to claim 3.
前記制御部は、前記第1のモードの実行時に、前記目標施工面と前記エンドアタッチメントとの距離が閾値未満となった場合に、前記第1のモードから前記第2のモードに切り替える、
請求項3に記載のショベル。
The control unit switches from the first mode to the second mode when a distance between the target construction surface and the end attachment becomes less than a threshold value during execution of the first mode.
The shovel according to claim 3.
オペレータが物理的操作を行う複数の物理操作部を有し、
前記制御部は、前記複数の物理操作部のうち設定された物理操作部の操作に基づいて前記第1のモードおよび前記第2のモードのうちいずれかのモードを実行する、
請求項1または2に記載のショベル。
a plurality of physical operation units for an operator to perform physical operations;
The control unit executes one of the first mode and the second mode based on an operation of a physical operation unit set among the plurality of physical operation units.
The shovel according to claim 1 or 2.
前記制御部は、前記複数の物理操作部における前記第1のモードおよび前記第2のモードを切り替える物理操作部の割り当てを変更可能である、
請求項6に記載のショベル。
The control unit is capable of changing an assignment of a physical operation unit that switches between the first mode and the second mode among the plurality of physical operation units.
The shovel according to claim 6.
前記制御部は、前記第1のモードと前記第2のモードとを自動で切り替えた場合に、切替前のモードに関連する表示画面を表示装置に継続して表示する、
請求項1または2に記載のショベル。
When the control unit automatically switches between the first mode and the second mode, the control unit continues to display, on the display device, a display screen related to the mode before the switching.
The shovel according to claim 1 or 2.
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