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WO2020202393A1 - 作業機械 - Google Patents

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Publication number
WO2020202393A1
WO2020202393A1 PCT/JP2019/014327 JP2019014327W WO2020202393A1 WO 2020202393 A1 WO2020202393 A1 WO 2020202393A1 JP 2019014327 W JP2019014327 W JP 2019014327W WO 2020202393 A1 WO2020202393 A1 WO 2020202393A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
blade
swivel
traveling
traveling body
orientation
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2019/014327
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
井村 進也
中谷 賢一郎
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.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Hitachi Construction Machinery Tierra Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Hitachi Construction Machinery Tierra 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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd, Hitachi Construction Machinery Tierra Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority to PCT/JP2019/014327 priority Critical patent/WO2020202393A1/ja
Priority to KR1020207035551A priority patent/KR102428131B1/ko
Priority to CN201980039895.0A priority patent/CN112384660B/zh
Priority to JP2021511767A priority patent/JP7024139B2/ja
Priority to US15/734,421 priority patent/US11821175B2/en
Priority to EP19923236.4A priority patent/EP3789542B1/en
Publication of WO2020202393A1 publication Critical patent/WO2020202393A1/ja
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    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278Hydraulic circuits
    • E02F9/2296Systems with a variable displacement pump

Definitions

  • the present invention relates to a work machine in which a blade is provided on a traveling body and a swivel body is provided on the upper side of the traveling body so as to be swivelable.
  • Patent Document 1 discloses a technique for acquiring the position of a vehicle body and the position of a blade in a bulldozer including a traveling vehicle body and a blade provided on the front side of the vehicle body so as to be able to move up and down.
  • This bulldozer is attached to the upper part of the vehicle body and receives the signals from the artificial satellites, the first and second antennas, and the third antenna, which is attached to the upper end of the pillar connected to the blade and receives the signals from the artificial satellites.
  • the antenna and the control module for measuring the position of the vehicle body using the signals received by the first and second antennas and measuring the position of the blade using the signals received by the third antenna are provided.
  • the above-mentioned antenna and control module constitute a GNSS (Global Navigation Satellite System).
  • a hydraulic excavator which is one of the work machines, is a work device connected to a traveling body that can travel, a rotating body that is provided so as to be able to rotate on the upper side of the traveling body, and the front side of the rotating body to perform excavation work and the like. And a blade that is provided on the front side of the traveling body so as to be able to move up and down and for performing leveling work and the like.
  • Patent Document 1 In the hydraulic excavator described above, it is assumed that the technique described in Patent Document 1 is applied for the purpose of calculating and displaying the horizontal coordinates of the blade, for example, for the support of the driver. That is, it is assumed that a pillar is connected to the blade, an antenna is attached to the upper end of the pillar, and the horizontal coordinates of the blade are calculated using the signal received by the antenna. However, in this case, the working equipment may interfere with the pillars and antennas.
  • An object of the present invention is to provide a work machine capable of calculating the horizontal coordinates of a blade in a work machine in which a blade is provided on a traveling body and a swivel body is provided so as to be swivel on the upper side of the traveling body. ..
  • the present invention comprises a traveling body, a swivel body provided so as to be swivel on the upper side of the traveling body, a working device connected to the front side of the swivel body, and the traveling body.
  • a swing body position acquisition device for acquiring the horizontal coordinates and orientation of the swing body, and the swing body
  • a turning detection device for detecting turning, a running detecting device for detecting the running of the traveling body, and a controller for calculating the orientation of the traveling body and the horizontal coordinates of the blade are provided, and the controller is provided with the turning of the turning body. Is not detected and the traveling body is detected, the orientation of the traveling body is calculated and calculated using the horizontal coordinate locus of the rotating body acquired by the turning body position acquisition device. The horizontal coordinates of the blade are calculated based on the orientation of the traveling body and the horizontal coordinates and orientation of the swivel body acquired by the swivel body position acquisition device.
  • the horizontal coordinates of the blade can be calculated in a work machine in which the blade is provided on the traveling body and the swivel body is provided so as to be swivel on the upper side of the traveling body.
  • FIG. 1 is a side view showing the structure of the hydraulic excavator in this embodiment.
  • the hydraulic excavator of the present embodiment includes a traveling body 1 that can travel, a rotating body 2 that is provided so as to be able to turn above the traveling body 1, a working device 3 that is connected to the front side of the rotating body 2, and the traveling body 1. It is provided with a soil discharge device 4 connected to the front side of the.
  • the traveling body 1 includes a track frame 5.
  • the track frame 5 includes a center frame (not shown) extending in the left-right direction of the traveling body 1 and a left side frame (not shown) connected to the left side of the center frame and extending in the front-rear direction of the traveling body 1 (see FIG. 1). And a right side frame (not shown) connected to the right side of the center frame and extending in the front-rear direction of the traveling body 1.
  • a drive wheel 6 is arranged at the rear end of the left side frame, a driven wheel 7 is arranged at the front end of the left side frame, and a track (crawler) 8 is hung on the driven wheel 6 and the driven wheel 7. .. Then, the left drive wheel 6 rotates in the forward or backward direction due to the forward or backward rotation of the left traveling motor 9A, and the left crawler belt 8 rotates in the forward or backward direction. ..
  • drive wheels are arranged at the rear end of the right side frame
  • driven wheels are arranged at the front end of the right side frame
  • tracks are hung around these drive wheels and the driven wheels. Then, the right driving wheel rotates in the forward or backward direction due to the forward or backward rotation of the right traveling motor 9B (see FIG. 2 described later), and the right crawler belt rotates in the forward or backward direction. It has become like.
  • the swivel body 2 is provided so as to be swivelable on the center frame via a swivel wheel. Then, the swivel body 2 is swiveled to the left or right by rotating the swivel motor 10 in one direction or the opposite direction.
  • the soil removal device 4 has a lift arm 11 rotatably connected to the front side of the center frame in the vertical direction and a blade (soil removal device 4) connected to the tip of the lift arm 11 and extending in the left-right direction of the traveling body 1. It is provided with a plate) 12. That is, the blade 12 is provided on the front side of the traveling body 1 so as to be able to move up and down. Then, the lift arm 11 rotates downward or upward due to the extension or contraction of the lift cylinder 13, and the blade 12 is lowered or raised.
  • the work device 3 includes a boom 14 rotatably connected to the front side of the swivel body 2 in the vertical direction, an arm 15 rotatably connected to the tip of the boom 14 in the vertical direction, and a tip of the arm 15.
  • the bucket 16 is rotatably connected in the vertical direction. Then, the boom 14 rotates upward or downward due to the expansion or contraction of the boom cylinder 17, and the arm 15 rotates in the cloud direction (pull-in direction) or dump direction (extrusion direction) due to the expansion or contraction of the arm cylinder 18. However, the bucket 16 rotates in the bucket cloud direction or the dump direction due to the expansion or contraction of the bucket cylinder 19.
  • the swivel body 2 includes a swivel frame 20 forming a basic structure and a driver's cab 21 provided in front of the swivel frame 20.
  • the swivel body 2 is equipped with an engine 22 as a prime mover and devices such as hydraulic pumps 23A and 23B and a control valve device 24 shown in FIG. 2 to be described later.
  • the driver's cab 21 is provided with a driver's seat (not shown) in which the driver sits. Travel operation devices 25A and 25B (see FIG. 2 to be described later) are provided on the front side of the driver's seat to instruct the drive of the travel motor 9A and the drive of the travel motor 9B, respectively.
  • a work operation device 26A On the left side of the driver's seat, a work operation device 26A (see FIG. 2 described later) that selectively instructs the drive of the arm cylinder 18 and the drive of the swivel motor 10 is provided.
  • a work operation device 26B for selectively instructing the drive of the boom cylinder 17 and the drive of the bucket cylinder 19 is provided.
  • a blade operation device 27 for instructing the drive of the lift cylinder 13 is provided.
  • a monitor 30 (see FIG. 3 described later) is provided on the front right side of the driver's seat.
  • the hydraulic excavator includes a hydraulic drive device that drives a hydraulic actuator in response to the operation of the above-mentioned operating device.
  • the configuration of this hydraulic drive system will be described with reference to FIG.
  • FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of the hydraulic drive device according to the present embodiment.
  • the hydraulic drive system of the present embodiment includes an engine 22, variable displacement hydraulic pumps 23A and 23B driven by the engine 22, and a plurality of hydraulic actuators driven by hydraulic oil from the hydraulic pumps 23A and 23B (in detail).
  • the above-mentioned traveling motors 9A and 9B, swivel motor 10, lift cylinder 13, boom cylinder 17, arm cylinder 18 and bucket cylinder 19) and hydraulic pumps 23A and 23B flow pressure oil from the hydraulic pumps 23A and 23B to a plurality of hydraulic actuators. It includes a control valve device 24 for controlling, and a plurality of operating devices (specifically, the traveling operating devices 25A and 25B, the working operating devices 26A and 26B, and the blade operating device 27 described above).
  • the traveling operation device 25A includes an operation lever that can be operated in the front-rear direction, a left-side traveling pilot valve that generates and outputs a front traveling pilot pressure (hydraulic pressure) according to the amount of operation on the front side of the operating lever. It has a left-side traveling pilot valve that generates and outputs a rear traveling pilot pressure (hydraulic pressure) according to the amount of operation on the rear side of the lever.
  • the traveling operation device 25B has an operating lever that can be operated in the front-rear direction and a right-hand traveling pilot valve that generates and outputs a front traveling pilot pressure (hydraulic pressure) according to the amount of operation on the front side of the operating lever. And a right-side traveling pilot valve that generates and outputs a rear traveling pilot pressure (hydraulic pressure) according to the amount of operation on the rear side of the operating lever.
  • the work operation device 26A includes an operation lever that can be operated in the left-right direction and the front-rear direction, and an arm pilot valve that generates and outputs an arm dump pilot pressure (hydraulic pressure) according to the amount of operation on the left side of the operation lever.
  • the arm pilot valve that generates and outputs the arm cloud pilot pressure (hydraulic pressure) according to the operation amount on the right side of the operation lever, and the right turning pilot pressure (hydraulic pressure) according to the operation amount on the front side of the operation lever.
  • It has a swivel pilot valve that outputs a swivel pilot valve and a swivel pilot valve that generates and outputs a left swivel pilot pressure (hydraulic pressure) according to the amount of operation on the rear side of the operating lever.
  • the work operation device 26B includes an operation lever that can be operated in the left-right direction and the front-rear direction, and a bucket pilot valve that generates and outputs a bucket cloud pilot pressure (hydraulic pressure) according to the amount of operation on the left side of the operation lever.
  • a bucket pilot valve that generates and outputs a bucket dump pilot pressure (hydraulic pressure) according to the amount of operation on the right side of the operating lever, and a boom lowering pilot pressure (hydraulic pressure) that is generated according to the amount of operation on the front side of the operating lever. It has a boom pilot valve that outputs, and a boom pilot valve that generates and outputs a boom raising pilot pressure (hydraulic pressure) according to the amount of operation on the rear side of the operating lever.
  • the blade operating device 27 includes an operating lever that can be operated in the front-rear direction, a blade pilot valve that generates and outputs a blade lowering pilot pressure (hydraulic pressure) according to the amount of operation on the front side of the operating lever, and an operating lever. It has a blade pilot valve that generates and outputs a blade raising pilot pressure (hydraulic pressure) according to the amount of operation on the rear side.
  • control valve device 24 includes a hydraulic pilot type left traveling control valve, right traveling control valve, arm control valve, swivel control valve, bucket control valve, boom control valve, and blade control valve.
  • the left traveling control valve is switched by the front traveling pilot pressure or the rear traveling pilot pressure from the traveling operation device 25A, and controls the flow (direction and flow rate) of the pressure oil from the hydraulic pump to the traveling motor 9A on the left side.
  • the traveling motor 9A on the left side rotates in the forward direction or the backward direction.
  • the right side travel control valve is switched by the front travel pilot pressure or the rear travel pilot pressure from the travel operation device 25B to control the flow (direction and flow rate) of the pressure oil from the hydraulic pump to the right travel motor 9B. ..
  • the traveling motor 9B on the right side rotates in the forward direction or the backward direction.
  • the arm control valve is switched by the arm cloud pilot pressure or the arm dump pilot pressure from the work operation device 26A, and controls the flow (direction and flow rate) of the pressure oil from the hydraulic pump to the arm cylinder 18. As a result, the arm cylinder 18 is extended or contracted.
  • the swivel control valve is switched by the left swivel pilot pressure or the right swivel pilot pressure from the work operation device 26A, and controls the flow (direction and flow rate) of the pressure oil from the hydraulic pump to the swivel motor 10. As a result, the swivel motor 10 rotates in one direction or the opposite direction.
  • the bucket control valve is switched by the bucket cloud pilot pressure or the bucket dump pilot pressure from the work operation device 26B, and controls the flow (direction and flow rate) of the pressure oil from the hydraulic pump to the bucket cylinder 19. As a result, the bucket cylinder 19 expands or contracts.
  • the boom control valve is switched by the boom raising pilot pressure or the boom lowering pilot pressure from the work operation device 26B, and controls the flow (direction and flow rate) of the pressure oil from the hydraulic pump to the boom cylinder 17. As a result, the boom cylinder 17 expands or contracts.
  • the blade control valve is switched by the blade lowering pilot pressure or the blade raising pilot pressure from the blade operating device 27, and controls the flow (direction and flow rate) of the pressure oil from the hydraulic pump to the lift cylinder 13. As a result, the lift cylinder 13 expands or contracts.
  • the hydraulic excavator of the present embodiment includes a support device that calculates and displays the position of the blade 12 (specifically, the horizontal coordinates and height of the blade 12) for the support of the driver.
  • the configuration of this support device will be described with reference to FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the support device according to the present embodiment.
  • the support device of this embodiment includes antennas 31A and 31B, receivers 32A and 32B, swivel sensors 33A and 33B, lift sensors 34, controller 35, and a monitor 30.
  • Antennas 31A and 31B and receivers 32A and 32B constitute a satellite positioning system such as GNSS.
  • the antennas 31A and 31B are provided on the upper part of the swivel body 2 as shown in FIG. 1 described above, and receive signals from the artificial satellite.
  • the receivers 32A and 32B are connected to the antennas 31A and 31B, respectively.
  • the receiver 32A measures the position of the antenna 31A on the earth (specifically, the horizontal coordinates and the height of the antenna 31A) using the signal from the artificial satellite received by the antenna 31A, and the measured antenna 31A The position is output to the controller 35.
  • the receiver 32B measures the position of the antenna 31B on the earth by using the signal from the artificial satellite received by the antenna 31B, and outputs the measured position of the antenna 31B to the controller 35.
  • the swivel sensor 33A or 33B is a pressure sensor provided between the swivel pilot valve of the work operation device 26A and the swivel control valve of the control valve device 24.
  • the swivel sensor 33A or 33B detects the swivel pilot pressure and outputs it to the controller 35.
  • the lift sensor 34 is a displacement sensor that detects the stroke of the lift cylinder 13 as a state quantity related to the raising and lowering of the blade 12.
  • the lift sensor 34 detects the stroke of the lift cylinder 13 and outputs it to the controller 35.
  • the monitor 30 includes, for example, a control unit (for example, a CPU) that executes arithmetic processing and control processing based on a program, a storage unit (for example, ROM, RAM) that stores a program and processing results, and an operation switch. , With a screen display unit.
  • the control unit of the monitor 30 selects one of a plurality of modes including the blade position calculation mode according to the operation of the operation switch, and controls the display of the screen display unit according to the selected mode.
  • the monitor 30 transmits a blade position calculation start command to the controller 35 when the blade position calculation mode is selected. Then, the position of the blade 12 calculated by the controller 35 is received and displayed on the screen display unit. Specifically, the position of the blade 12 may be displayed numerically or may be represented graphically. On the other hand, when another mode is selected, the end command for blade position calculation is transmitted to the controller 35. Then, the position of the blade is not displayed on the screen display unit.
  • the controller 35 has a control unit (for example, a CPU) that executes arithmetic processing and control processing based on a program, and a storage unit (for example, ROM, RAM) that stores the program and the processing result.
  • the controller 35 starts the blade position calculation control in response to the blade position calculation start command from the monitor 30, and ends the blade position calculation control in response to the blade position calculation end command from the monitor 30.
  • the controller 35 has a swivel body position calculation unit 36, a traveling body orientation calculation unit 37, a blade horizontal coordinate calculation unit 38, and a blade height calculation unit 39 as functional configurations related to the blade position calculation control.
  • the swivel body position calculation unit 36 of the controller 35 receives the horizontal coordinates of the antennas 31A and 31B from the receivers 32A and 32B, and uses the horizontal coordinates of the intermediate points of the antennas 31A and 31B as the horizontal coordinates of the swivel body 2 (specifically, , The horizontal coordinates of the midpoint of the line connecting the antenna 31A and the antenna 31B, which are different from the horizontal coordinates of the turning center point predetermined on the turning center line of the turning body 2) are calculated. Further, the swivel body position calculation unit 36 calculates the azimuth of the swivel body 2 based on the horizontal coordinates of the antennas 31A and 31B.
  • the azimuth of the swivel body 2 is the azimuth in which the front side of the swivel frame 20 (specifically, the portion to which the work device 3 is connected) faces.
  • the swing body position calculation unit 36 of the controller 35 receives the heights of the antennas 31A and 31B from the receivers 32A and 32B, and calculates the average value of them as the height of the swing body 2, or one of them. Select the height of the antenna.
  • the traveling body orientation calculation unit 37 of the controller 35 calculates the orientation of the traveling body 1 (details will be described later).
  • the azimuth of the traveling body 1 is the azimuth in which the front side of the track frame 5 (specifically, the portion to which the blades 12 are connected via the lift arm 11) is facing.
  • the blade horizontal coordinate calculation unit 38 of the controller 35 is based on the orientation of the traveling body 1 calculated by the traveling body orientation calculation unit 37 and the horizontal coordinates and orientation of the turning body 2 calculated by the turning body position calculation unit 36.
  • the horizontal coordinates of 12 (specifically, the horizontal coordinates of the center point of the blade 12) are calculated.
  • the positional relationship between the intermediate points of the antennas 31A and 31B and the turning center point of the turning body 2 is stored in advance, and the turning center point of the turning body 2 is stored from the horizontal coordinates and orientation of the turning body 2 using this. Calculate the horizontal coordinates of.
  • the positional relationship between the turning center point of the turning body 2 and the center point of the blade 12 is stored in advance, and the horizontal coordinates of the turning center point of the turning body 2 and the orientation of the traveling body 1 are used to obtain the blade 12 from the horizontal coordinates. Calculate the horizontal coordinates.
  • the blade height calculation unit 39 of the controller 35 determines the height of the blade 12 based on the stroke of the lift cylinder 13 detected by the lift sensor 34 and the height of the swivel body 2 calculated by the swivel body position calculation unit 36. Specifically, the height of the lower end of the blade 12) is calculated. More specifically, the relationship between the stroke of the lift cylinder 13 and the relative height of the blade 12 with respect to the turning center point of the swivel body 2 is stored in advance, and the relative height of the blade 12 can be calculated from the stroke of the lift cylinder 13 using this. calculate.
  • the positional relationship between the intermediate point of the antennas 31A and 31B and the turning center point of the turning body 2 is stored in advance, and the height of the turning center point of the turning body 2 is calculated from the height of the turning body 2 by using this. calculate. Then, the absolute height of the blade 12 is calculated from the height of the turning center point of the swivel body 2 and the relative height of the blade 12.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the processing procedure of the controller in the present embodiment.
  • step S1 the traveling body orientation calculation unit 37 of the controller 35 determines, for example, whether or not the larger of the turning pilot pressures detected by the turning sensors 33A and 33B is equal to or higher than a preset threshold value. It is determined whether or not the swivel body 2 is swiveling. Further, for example, the elapsed time from when both the turning pilot pressures detected by the turning sensors 33A and 33B are less than the threshold value is calculated, and if the elapsed time is less than the preset threshold value, the turning body 2 is set. It may be determined that the vehicle is still turning.
  • step S1 If it is determined in step S1 that the swivel body 2 is not swiveling (in other words, if the swivel body 2 is not detected to swivel), the determination in step S1 becomes NO, and the process proceeds to step S2.
  • the traveling body orientation calculation unit 37 of the controller 35 obtains, for example, the horizontal coordinates of the turning center point of the turning body 2 based on the horizontal coordinates and the orientation of the turning body 2 calculated by the turning body position calculation unit 36. It is calculated, and it is determined whether or not the traveling body 1 is traveling by determining whether or not the horizontal coordinates of the turning center point of the rotating body 2 have changed.
  • step S2 When it is determined in step S2 that the traveling body 1 is traveling (in other words, when traveling of the traveling body 1 is detected), the determination in step S2 becomes YES, and the process proceeds to step S3.
  • the traveling body azimuth calculation unit 37 of the controller 35 calculates the current traveling direction of the traveling body 1 using the locus (history) of the horizontal coordinates of the turning body 2 calculated by the turning body position calculation unit 36. Then, this is set as the direction of the traveling body 1.
  • step S4 the traveling body orientation calculation unit 37 of the controller 35 stores the relative relationship (relative angle) between the calculated orientation of the traveling body 1 and the orientation of the turning body 2 calculated by the turning body position calculation unit 36. (Update.
  • step S2 If it is determined in step S2 that the traveling body 1 is not traveling (in other words, if the traveling body 1 is not detected), the determination in step S2 becomes NO and the process proceeds to step S5.
  • step S5 the traveling body orientation calculation unit 37 of the controller 35 determines whether or not the relative relationship between the orientation of the traveling body 1 and the orientation of the turning body 2 is stored.
  • step S5 If the relative relationship between the orientation of the traveling body 1 and the orientation of the turning body 2 is stored in step S5, the determination in step S5 becomes YES, and the process proceeds to step S6.
  • step S6 the traveling body orientation calculation unit 37 of the controller 35 uses the stored relative relationship between the orientation of the traveling body 1 and the orientation of the turning body 2, and the turning body 2 calculated by the turning body position calculation unit 36.
  • the current bearing of the traveling body 1 is calculated from the current bearing of. As a result, even if the traveling body 1 makes a speen turn, its bearing can be calculated.
  • step S7 the blade horizontal coordinate calculation unit 38 of the controller 35 determines the orientation of the traveling body 1 calculated in step S3 or S6 described above, and the horizontal coordinates and orientation of the swivel body 2 calculated by the swivel body position calculation unit 36.
  • the horizontal coordinates of the blade 12 are calculated based on.
  • the blade height calculation unit 39 of the controller 35 determines the height of the blade 12 based on the stroke of the lift cylinder 13 detected by the lift sensor 34 and the height of the swivel body 2 calculated by the swivel body position calculation unit 36. calculate.
  • step S8 the controller 35 transmits the blade position display command to the monitor 30 together with the calculated horizontal coordinates and height of the blade 12. As a result, the monitor 30 displays the position of the blade 12.
  • step S1 When it is determined in step S1 that the swivel body 2 is swiveling (in other words, when the swivel body 2 is detected to swivel), the determination in step S1 becomes YES, and the process proceeds to step S9.
  • step S9 the traveling body orientation calculation unit 37 of the controller 35 deletes the memory of the relative relationship between the orientation of the traveling body 1 and the orientation of the turning body 2.
  • step S9 proceed to step S10. If the relative relationship between the orientation of the traveling body 1 and the orientation of the turning body 2 is not stored in step S5, the determination in step S5 becomes NO, and the process proceeds to step S10.
  • step S10 the traveling body bearing calculation unit 37 of the controller 35 transmits a display command indicating that the blade position is unknown to the monitor 30. As a result, the monitor 30 displays that the blade position is unknown.
  • the numerical display field may be left blank, or the figure may be deleted.
  • the horizontal coordinates and the height of the blade 12 are calculated in the hydraulic excavator in which the blade 12 is provided on the traveling body 1 and the swivel body 2 is provided so as to be swivel on the upper side of the traveling body 1. can do. Then, the horizontal coordinates and height of the blade 12 can be displayed to assist the driver.
  • the antennas 31A and 31B, the receivers 32A and 32B, and the swivel body position calculation unit 36 of the controller 35 provide a swivel body position acquisition device for acquiring the horizontal coordinates and orientation of the swivel body according to the claims. It constitutes a swivel body position acquisition device that further acquires the height of the swivel body.
  • the function of the controller 35 that determines whether or not the swivel body 2 is swiveling based on the swivel pilot pressure constitutes a swivel detection device that detects the swivel of the swivel body.
  • the function of the controller 35 that determines whether or not the traveling body 1 is traveling based on the horizontal coordinates of the turning center point of the rotating body 2 constitutes a traveling detection device that detects the traveling of the traveling body.
  • the monitor 30 constitutes a mode selection device that selects one of a blade position calculation mode for calculating the blade position and another mode for not calculating the blade position, and the blade horizontal calculated by the controller.
  • a display device for displaying coordinates and height is configured.
  • a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the support device according to the present embodiment.
  • the support device of this embodiment further includes an inclination angle sensor 40.
  • the tilt angle sensor 40 detects the tilt angles of the traveling body 1 in the front-rear direction and the left-right direction and outputs them to the controller 35A.
  • the blade horizontal coordinate calculation unit 38A of the controller 35A of the present embodiment includes the orientation of the traveling body 1 calculated by the traveling body orientation calculation unit 37 and the horizontal coordinates and orientation of the turning body 2 calculated by the turning body position calculation unit 36.
  • the horizontal coordinates of the blade 12 are calculated based on the tilt angle of the traveling body 1 detected by the tilt angle sensor 40. More specifically, the inclination angle of the turning body 2 is calculated based on the orientation of the turning body 2 and the orientation and the inclination angle of the traveling body 1. Then, the horizontal coordinates of the turning center point of the turning body 2 are calculated based on the horizontal coordinates, the azimuth, and the inclination angle of the turning body 2. Then, the horizontal coordinates of the blade 12 are calculated based on the horizontal coordinates of the turning center point of the turning body 2 and the azimuth and inclination angle of the traveling body 1.
  • the blade height calculation unit 39A of the controller 35A is the stroke of the lift cylinder 13 detected by the lift sensor 34, the height of the swivel body 2 calculated by the swivel body position calculation unit 36, and the traveling body detected by the tilt angle sensor 40.
  • the height of the blade 12 is calculated based on the inclination angle of 1. More specifically, the relative height of the blade 12 is calculated from the stroke of the lift cylinder 13. Further, the inclination angle of the turning body 2 is calculated based on the orientation of the turning body 2 and the orientation and the inclination angle of the traveling body 1. Then, the height of the turning center point of the turning body 2 is calculated based on the height, azimuth, and inclination angle of the turning body 2. Then, the absolute height of the blade 12 is calculated from the height of the turning center point of the swivel body 2 and the relative height of the blade 12.
  • the horizontal coordinates and the height of the blade 12 can be calculated as in the first embodiment. Then, the horizontal coordinates and height of the blade 12 can be displayed to assist the driver. Further, the accuracy of the horizontal coordinates and the height of the blade 12 can be improved as compared with the first embodiment.
  • FIGS. 6 and 7 A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
  • the parts equivalent to those in the first and second embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
  • the support device of the present embodiment includes the rear travel sensors 41A and 41B that detect the rear travel pilot pressure of the travel operation devices 25A and 25B.
  • the traveling body orientation calculation unit 37 of the controller 35B of the present embodiment determines that the traveling body 1 is traveling in step S2 of FIG. 4 described above, it is detected by the rear traveling sensors 41A and 41B as the traveling body pilot. Determine if both pressures are greater than or equal to a preset threshold. Then, if both of the trailing pilot pressures are equal to or higher than the threshold value, it is determined that the traveling body 1 is traveling backward (in other words, reverse running is detected), and if both of the trailing pilot pressures are less than the threshold value. , It is determined that the traveling body 1 is traveling forward (in other words, the traveling forward is detected).
  • the traveling body azimuth calculation unit 37 of the controller 35B determines the trajectory of the horizontal coordinates of the rotating body 2 calculated by the rotating body position calculation unit 36 in step S3 of FIG. 4 and the forward traveling and reverse traveling of the traveling body 1.
  • the orientation of the traveling body 1 is calculated using the detection result of which of the two. To explain in detail, when the forward travel of the traveling body 1 is detected, the current traveling direction of the traveling body 1 is calculated by using the locus of the horizontal coordinates of the rotating body 2 calculated by the turning body position calculation unit 36, and this progress is performed. The direction is the direction of the traveling body 1.
  • the current traveling direction of the traveling body 1 is calculated by using the locus of the horizontal coordinates of the rotating body 2 calculated by the rotating body position calculation unit 36, and this traveling direction is used. Is the direction of the traveling body 1 in the opposite direction.
  • the horizontal coordinates and the height of the blade 12 can be calculated as in the first and second embodiments. Then, the horizontal coordinates and height of the blade 12 can be displayed to assist the driver. Further, unlike the first and second embodiments, it is possible to cope with the leveling work of the blade 12 by the reverse traveling of the traveling body 1.
  • the traveling body 1 is traveling based on the horizontal coordinates of the turning center point of the rotating body 2, and whether or not the traveling body 1 is traveling backward based on the backward traveling pilot pressure.
  • the function of the controller 35B for determining the above constitutes a travel detection device that detects forward travel and reverse travel of the traveling body.
  • a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the parts equivalent to those in the first and second embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
  • a swivel limiting valve 42 (swivel limiting device) is provided between the swivel pilot valve of the work operation device 26A and the swivel control valve of the control valve device 24.
  • the swivel limiting valve 42 is an electromagnetic switching valve that can switch between a communication position and a shutoff position.
  • the controller 35C of the present embodiment has a swivel body position calculation unit 36, a traveling body orientation calculation unit 37, a blade horizontal coordinate calculation unit 38A, and a blade height calculation unit 39A. Further, the controller 35C controls the swivel limiting valve 42 to switch from the communication position to the cutoff position in response to the blade position calculation start command from the monitor 30. Further, the controller 35C controls the swivel limiting valve 42 to switch from the shutoff position to the communication position in response to the end command of the blade position calculation from the monitor 30.
  • the oil passage between the swivel pilot valve and the swivel control valve is set to the communication state.
  • the swivel pilot pressure can be output from the swivel pilot valve to the swivel control valve. That is, the turning of the swivel body 2 is not restricted.
  • the swing limiting valve 42 is in the shutoff position, the oil passage between the swing pilot valve and the swing control valve is shut off.
  • the swivel pilot pressure cannot be output from the swivel pilot valve to the swivel control valve. That is, the turning of the swivel body 2 is restricted.
  • the horizontal coordinates and the height of the blade 12 can be calculated as in the first and second embodiments. Then, the horizontal coordinates and height of the blade 12 can be displayed to assist the driver. Further, unlike the first and second embodiments, when the blade position calculation mode is selected on the monitor 30, the swivel limiting valve 42 limits the swivel of the swivel body 2, so that the blade position can be calculated and displayed. Can be promoted.
  • the swivel limiting device has been described by taking the case of the swivel limiting valve 42 as an example, but the present invention is not limited to this, and the swivel limiting device can be modified within a range that does not deviate from the gist of the present invention.
  • the turning limiting device may be, for example, a turning brake that limits the turning of the turning body 2 by a frictional force.
  • the traveling body orientation calculation unit 37 of the controller 35C causes the traveling body 1 to travel backward based on the rear traveling pilot pressure. It may be determined whether or not there is. Then, the orientation of the traveling body 1 is determined by using the locus of the horizontal coordinates of the rotating body 2 calculated by the turning body position calculation unit 36 and the detection result of whether the traveling body 1 is traveling forward or backward. It may be calculated.
  • the traveling body orientation calculation unit 37 of the controller calculates the traveling body 1 when the turning of the turning body 2 is not detected and the traveling of the traveling body 1 is detected.
  • the relative relationship between the direction of the turning body 2 and the direction of the turning body 2 calculated by the turning body position calculation unit 36 is stored, and is stored when the turning of the turning body 2 is not detected and the traveling of the traveling body 1 is not detected.
  • the current orientation of the traveling body 1 is calculated from the current orientation of the rotating body 2 calculated by the turning body position calculation unit 36 by using the relative relationship between the orientation of the traveling body 1 and the orientation of the turning body 2.
  • the present invention is not limited to this, and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
  • the traveling body orientation calculation unit 37 of the controller determines the relative relationship between the orientation of the traveling body 1 and the orientation of the turning body 2 when the turning of the turning body 2 is not detected and the traveling of the traveling body 1 is detected. It does not have to be remembered (that is, it is not necessary to perform step S4 of FIG. 4 above). Then, the traveling body orientation calculation unit 37 of the controller may output a display command indicating that the blade position is unknown when the turning of the turning body 2 is not detected and the traveling of the traveling body 1 is not detected. That is, when the determination in step S2 of FIG. 4 described above is NO, the process may proceed to step S10).
  • the support device includes a lift sensor 34
  • the controller calculates the height of the swivel body 2 and the height of the blade 12
  • the monitor 30 calculates the height of the blade 12.
  • the support device does not include a lift sensor 34
  • the controller does not calculate the height of the swivel body 2 and the height of the blade 12, and the monitor 30 does not have to display the height of the blade 12.
  • a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the parts equivalent to those in the first and second embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the support device according to the present embodiment.
  • the support device of the present embodiment calculates the horizontal coordinates and height of the blade 12, and automatically controls the blade to control the operation of the lift cylinder 13 based on the horizontal coordinates and the height. Therefore, the hydraulic excavator includes electromagnetic blade pilot valves 43A and 43B.
  • the controller 35D of the present embodiment has a swivel body position calculation unit 36, a traveling body orientation calculation unit 37, a blade horizontal coordinate calculation unit 38A, and a blade height calculation unit 39A. Further, the controller 35D controls the blade pilot valves 43A and 43B based on the horizontal coordinates of the blade 12 calculated by the blade horizontal coordinate calculation unit 38A and the height of the blade 12 calculated by the blade height calculation unit 39A. Perform blade automatic control. The controller 35D starts the blade automatic control in response to the blade position calculation start command from the monitor 30 operated by the operator, and ends the blade automatic control in response to the blade position calculation end command from the monitor 30.
  • the blade pilot valve 43A generates and outputs a blade lowering pilot pressure in response to a signal from the controller 35D
  • the blade pilot valve 43B generates and outputs a blade raising pilot pressure in response to a signal from the controller 35D.
  • the blade control valve is switched by the blade lowering pilot pressure or the blade raising pilot pressure described above to control the flow of pressure oil from the hydraulic pump to the lift cylinder 13.
  • the controller 35D stores the target surface of the terrain set by the monitor 30 in advance.
  • the target surface of the terrain set by an external computer is input via a communication network or a storage medium and stored in advance.
  • the monitor 30 or an external computer constitutes a target surface setting device for setting the target surface.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure of the controller in the present embodiment.
  • steps S1 to S7 and S9 are the same as those in the above embodiment, their description will be omitted.
  • step S11 the controller 35D controls the blade pilot valves 43A and 43B so that the blade 12 (specifically, the lower end of the blade 12) approaches the pre-stored target surface.
  • step S12 the controller 35D controls the blade pilot valves 43A and 43B so that the blade 12 moves upward from the target surface.
  • the horizontal coordinates and height of the blade 12 are provided in the hydraulic excavator in which the blade 12 is provided on the traveling body 1 and the swivel body 2 is provided so as to be swivel on the upper side of the traveling body 1, the horizontal coordinates and height of the blade 12 are provided. Can be calculated. Then, the operation of the lift cylinder 13 can be controlled based on the horizontal coordinates and the height of the blade 12 to assist the driver.
  • the monitor 30 may display the position of the blade 12 calculated by the controller 35D as in the first to fourth embodiments.
  • the traveling body orientation calculation unit 37 of the controller 35D causes the traveling body 1 to travel backward based on the rear traveling pilot pressure. It may be determined whether or not there is. Then, the orientation of the traveling body 1 is determined by using the locus of the horizontal coordinates of the rotating body 2 calculated by the turning body position calculation unit 36 and the detection result of whether the traveling body 1 is traveling forward or backward. It may be calculated.
  • the traveling body orientation calculation unit 37 of the controller 35D does not detect the turning of the turning body 2 and detects the traveling of the traveling body 1.
  • the relative relationship between the calculated orientation of the traveling body 1 and the orientation of the rotating body 2 calculated by the rotating body position calculation unit 36 is stored, and the turning of the rotating body 2 is not detected and the traveling of the traveling body 1 is detected. If not, the current orientation of the traveling body 1 is calculated from the current orientation of the rotating body 2 calculated by the rotating body position calculation unit 36 using the relative relationship between the azimuth of the traveling body 1 and the orientation of the rotating body 2 stored.
  • the traveling body orientation calculation unit 37 of the controller 35D has a relative relationship between the orientation of the traveling body 1 and the orientation of the rotating body 2 when the turning of the turning body 2 is not detected and the traveling of the traveling body 1 is detected. It is not necessary to memorize (that is, it is not necessary to perform step S4 of FIG. 10 described above). Then, the traveling body orientation calculation unit 37 of the controller 35D determines the blade pilot valve 43A so that the blade 12 moves upward from the target surface when the turning of the turning body 2 is not detected and the traveling of the traveling body 1 is not detected. , 43B may be controlled (that is, if the determination in step S2 of FIG. 10 described above is NO, the process may proceed to step S12).
  • the support device includes the tilt angle sensor 40, and the blade horizontal coordinate calculation unit of the controllers 35B, 35C, or 35D calculates the traveling body orientation. Blades based on the orientation of the traveling body 1 calculated by the unit 37, the horizontal coordinates of the rotating body 2 calculated by the rotating body position calculation unit 36, the orientation, and the inclination angle of the traveling body 1 detected by the tilt angle sensor 40.
  • the case of calculating the horizontal coordinates of 12 has been described as an example, but the present invention is not limited to this.
  • the support device does not include the tilt angle sensor 40, and the blade horizontal coordinate calculation unit of the controllers 35B, 35C, or 35D is the traveling body 1 calculated by the traveling body orientation calculation unit 37.
  • the horizontal coordinates of the blade 12 may be calculated based on the horizontal coordinates and the azimuth of the swivel body 2 calculated by the swivel body position calculation unit 36.
  • the controller determines whether or not the traveling body 1 is traveling by determining whether or not the turning center point of the rotating body 2 has changed.
  • the present invention is not limited to this, and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
  • a front-running sensor for detecting the front-running pilot pressures of the running operation devices 25A and 25B is provided, and the controller determines whether both the front-running pilot pressures detected by the front-running sensor are equal to or higher than a preset threshold value. By determining, it may be determined whether or not the traveling body is traveling (specifically, forward traveling).
  • the swivel sensors 33A and 33B are pressure sensors for detecting the swivel pilot pressure of the work operation device 26A, and the controller is a swivel pilot pressure detected by the swivel sensors 33A and 33B.
  • the present invention is not limited to this, and deformation is possible within a range not deviating from the gist of the present invention.
  • the swivel sensor is a displacement sensor that detects the displacement amount of the operation lever of the work operation device 26A in the front-rear direction
  • the controller is a swivel body 2 based on the displacement amount of the operation lever in the front-rear direction detected by the swivel sensor. May determine if is turning.
  • the lift sensor 34 is a displacement sensor that detects the stroke of the lift cylinder 13, and the controller is a blade 12 based on the stroke of the lift cylinder 13 detected by the lift sensor 34.
  • the case of calculating the relative height of the above has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and deformation is possible within a range not deviating from the gist of the present invention.
  • the lift sensor is an angle sensor that detects the angle of the lift arm 11, and the controller may calculate the relative height of the blade 12 based on the angle of the lift arm 11 detected by the lift sensor.
  • a controller having a swivel body position calculation unit, a traveling body orientation calculation unit, a blade horizontal coordinate calculation unit, and a blade height calculation unit has been described as an example. Not limited to this, modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
  • a plurality of controllers having a turning body position calculation unit, a traveling body orientation calculation unit, a blade horizontal coordinate calculation unit, and a blade height calculation unit separately may be provided.
  • the hydraulic excavator has been described as an example of application of the present invention, but the present invention is not limited to this. That is, it may be any work machine in which the blade is provided on the traveling body and the swivel body is provided on the upper side of the traveling body so as to be swivelable.

Landscapes

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Abstract

ブレードが走行体に設けられ且つ旋回体が走行体の上側に旋回可能に設けられた作業機械において、ブレードの水平座標を算出することができる作業機械を提供する。 作業機械は、旋回体の水平座標及び方位を取得する旋回体位置取得装置と、旋回体の旋回を検出する旋回検出装置と、走行体の走行を検出する走行検出装置と、走行体の方位及びブレードの水平座標を算出するコントローラとを備える。コントローラは、旋回体の旋回が検出されず且つ走行体の走行が検出された場合に、旋回体位置取得装置で取得された旋回体の水平座標の軌跡を用いて、走行体の方位を算出し、算出された走行体の方位と旋回体位置取得装置で取得された旋回体の水平座標及び方位に基づいて、ブレードの水平座標を算出する。

Description

作業機械
 本発明は、ブレードが走行体に設けられ且つ旋回体が走行体の上側に旋回可能に設けられた作業機械に関する。
 特許文献1は、走行可能な車体と、車体の前側に昇降可能に設けられたブレードとを備えたブルドーザにおいて、車体の位置及びブレードの位置を取得する技術を開示する。このブルドーザは、車体の上部に取り付けられ、人工衛星からの信号を受信する第1及び第2のアンテナと、ブレードに連結された柱の上端に取り付けられ、人工衛星からの信号を受信する第3のアンテナと、第1及び第2のアンテナで受信した信号を用いて車体の位置を測定すると共に、第3のアンテナで受信した信号を用いてブレードの位置を測定する制御モジュールとを備える。なお、前述したアンテナ及び制御モジュールは、GNSS(Global Navigation Satellite System)を構成する。
特許第5356141号公報
 作業機械の一つである油圧ショベルは、走行可能な走行体と、走行体の上側に旋回可能に設けられた旋回体と、旋回体の前側に連結され、掘削作業等を行うための作業装置と、走行体の前側に昇降可能に設けられ、均し作業等を行うためのブレードとを備える。
 上述した油圧ショベルにおいて、例えば運転者の支援のためにブレードの水平座標等を算出して表示することを目的として、特許文献1に記載の技術を適用する場合を想定する。すなわち、ブレードに柱を連結し、この柱の上端にアンテナを取り付け、アンテナで受信した信号を用いてブレードの水平座標を算出する場合を想定する。しかし、この場合、作業装置が柱やアンテナと干渉する可能性がある。
 上述した理由から、2つのアンテナを旋回体だけに取り付け、アンテナで受信した信号を用いて旋回体の水平座標及び方位を算出する場合を想定する。しかし、この場合、走行体の方位が不明であるため、ブレードの水平座標を算出することができない。
 本発明の目的は、ブレードが走行体に設けられ且つ旋回体が走行体の上側に旋回可能に設けられた作業機械において、ブレードの水平座標を算出することができる作業機械を提供することにある。
 上記目的を達成するために、本発明は、走行可能な走行体と、前記走行体の上側に旋回可能に設けられた旋回体と、前記旋回体の前側に連結された作業装置と、前記走行体の前側に昇降可能に設けられたブレードと、前記ブレードを昇降するリフトシリンダとを備えた作業機械において、前記旋回体の水平座標及び方位を取得する旋回体位置取得装置と、前記旋回体の旋回を検出する旋回検出装置と、前記走行体の走行を検出する走行検出装置と、前記走行体の方位及び前記ブレードの水平座標を算出するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記旋回体の旋回が検出されず且つ前記走行体の走行が検出された場合に、前記旋回体位置取得装置で取得された前記旋回体の水平座標の軌跡を用いて、前記走行体の方位を算出し、算出された前記走行体の方位と前記旋回体位置取得装置で取得された前記旋回体の水平座標及び方位に基づいて、前記ブレードの水平座標を算出する。
 本発明によれば、ブレードが走行体に設けられ且つ旋回体が走行体の上側に旋回可能に設けられた作業機械において、ブレードの水平座標を算出することができる。
本発明の第1の実施形態における油圧ショベルの構造を表す側面図である。 本発明の第1の実施形態における油圧駆動装置の構成を表す概略図である。 本発明の第1の実施形態における支援装置の構成を表すブロック図である。 本発明の第1の実施形態におけるコントローラの処理手順を表すフローチャートである。 本発明の第2の実施形態における支援装置の構成を表すブロック図である。 本発明の第3の実施形態における油圧駆動装置の構成を表す概略図である。 本発明の第3の実施形態における支援装置の構成を表すブロック図である。 本発明の第4の実施形態における支援装置の構成を表す図である。図である。 本発明の第5の実施形態における支援装置の構成を表すブロック図である。 本発明の第5の実施形態におけるコントローラの処理手順を表すフローチャートである。
 本発明の適用対象として油圧ショベルを例にとり、本発明の第1の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
 図1は、本実施形態における油圧ショベルの構造を表す側面図である。
 本実施形態の油圧ショベルは、走行可能な走行体1と、走行体1の上側に旋回可能に設けられた旋回体2と、旋回体2の前側に連結された作業装置3と、走行体1の前側に連結された排土装置4とを備える。
 走行体1は、トラックフレーム5を備える。トラックフレーム5は、走行体1の左右方向に延在するセンタフレーム(図示せず)と、センタフレームの左側に連結されて走行体1の前後方向に延在する左サイドフレーム(図1参照)と、センタフレームの右側に連結されて走行体1の前後方向に延在する右サイドフレーム(図示せず)とで構成されている。
 左サイドフレームの後端には駆動輪6が配置され、左サイドフレームの前端には従動輪7が配置され、これら駆動輪6と従動輪7とで履帯(クローラ)8が掛けまわされている。そして、左側の走行モータ9Aの前方向又は後方向の回転によって左側の駆動輪6が前方向又は後方向に回転し、ひいては左側の履帯8が前方向又は後方向に回転するようになっている。
 同様に、右サイドフレームの後端には駆動輪が配置され、右サイドフレームの前端には従動輪が配置され、これら駆動輪と従動輪とで履帯が掛けまわされている。そして、右側の走行モータ9B(後述の図2参照)の前方向又は後方向の回転によって右側の駆動輪が前方向又は後方向に回転し、ひいては右側の履帯が前方向又は後方向に回転するようになっている。
 旋回体2は、旋回輪を介しセンタフレームに旋回可能に設けられている。そして、旋回モータ10の一方向又は反対方向の回転によって旋回体2が左方向又は右方向に旋回するようになっている。
 排土装置4は、センタフレームの前側に上下方向に回動可能に連結されたリフトアーム11と、リフトアーム11の先端部に連結され、走行体1の左右方向に延在するブレード(排土板)12とを備える。すなわち、ブレード12が走行体1の前側に昇降可能に設けられている。そして、リフトシリンダ13の伸長又は縮短によってリフトアーム11が下方向又は上方向に回動し、ひいてはブレード12が下降又は上昇するようになっている。
 作業装置3は、旋回体2の前側に上下方向に回動可能に連結されたブーム14と、ブーム14の先端部に上下方向に回動可能に連結されたアーム15と、アーム15の先端部に上下方向に回動可能に連結されたバケット16とを備える。そして、ブームシリンダ17の伸長又は縮短によってブーム14が上方向又は下方向に回動し、アームシリンダ18の伸長又は縮短によってアーム15がクラウド方向(引込み方向)又はダンプ方向(押出し方向)に回動し、バケットシリンダ19の伸長又は縮短によってバケット16がバケットクラウド方向又はダンプ方向に回動するようになっている。
 旋回体2は、基礎構造体をなす旋回フレーム20と、旋回フレーム20の前部に設けられた運転室21とを備える。旋回体2には、原動機としてのエンジン22や、後述の図2で示す油圧ポンプ23A、23B及びコントロールバルブ装置24等の機器が搭載されている。
 運転室21には、運転者が着座する運転席(図示せず)が設けられている。運転席の前側には、走行モータ9Aの駆動及び走行モータ9Bの駆動をそれぞれ指示する走行操作装置25A、25B(後述の図2参照)が設けられている。運転席の左側には、アームシリンダ18の駆動及び旋回モータ10の駆動を選択的に指示する作業操作装置26A(後述の図2参照)が設けられている。運転席の右側には、ブームシリンダ17の駆動及びバケットシリンダ19の駆動を選択的に指示する作業操作装置26B(後述の図2参照)が設けられている。作業操作装置26Bの右側には、リフトシリンダ13の駆動を指示するブレード操作装置27(後述の図2参照)が設けられている。運転席の前方右側にはモニタ30(後述の図3参照)が設けられている。
 油圧ショベルは、上述した操作装置の操作に応じて油圧アクチュエータを駆動する油圧駆動装置を備える。この油圧駆動装置の構成を、図2を用いて説明する。図2は、本実施形態における油圧駆動装置の構成を表す概略図である。
 本実施形態の油圧駆動装置は、エンジン22と、エンジン22によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ23A、23Bと、油圧ポンプ23A、23Bからの圧油によって駆動される複数の油圧アクチュエータ(詳細には、上述した走行モータ9A、9B、旋回モータ10、リフトシリンダ13、ブームシリンダ17、アームシリンダ18、及びバケットシリンダ19)と、油圧ポンプ23A、23Bから複数の油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御するコントロールバルブ装置24と、複数の操作装置(詳細には、上述した走行操作装置25A、25B、作業操作装置26A、26B、及びブレード操作装置27)とを備える。
 走行操作装置25Aは、図示しないものの、前後方向に操作可能な操作レバーと、操作レバーの前側の操作量に応じて前走行パイロット圧(油圧)を生成して出力する左側走行パイロット弁と、操作レバーの後側の操作量に応じて後走行パイロット圧(油圧)を生成して出力する左側走行パイロット弁とを有する。
 同様に、走行操作装置25Bは、図示しないものの、前後方向に操作可能な操作レバーと、操作レバーの前側の操作量に応じて前走行パイロット圧(油圧)を生成して出力する右側走行パイロット弁と、操作レバーの後側の操作量に応じて後走行パイロット圧(油圧)を生成して出力する右側走行パイロット弁とを有する。
 作業操作装置26Aは、図示しないものの、左右方向及び前後方向に操作可能な操作レバーと、操作レバーの左側の操作量に応じてアームダンプパイロット圧(油圧)を生成して出力するアームパイロット弁と、操作レバーの右側の操作量に応じてアームクラウドパイロット圧(油圧)を生成して出力するアームパイロット弁と、操作レバーの前側の操作量に応じて右旋回パイロット圧(油圧)を生成して出力する旋回パイロット弁と、操作レバーの後側の操作量に応じて左旋回パイロット圧(油圧)を生成して出力する旋回パイロット弁とを有する。
 作業操作装置26Bは、図示しないものの、左右方向及び前後方向に操作可能な操作レバーと、操作レバーの左側の操作量に応じてバケットクラウドパイロット圧(油圧)を生成して出力するバケットパイロット弁と、操作レバーの右側の操作量に応じてバケットダンプパイロット圧(油圧)を生成して出力するバケットパイロット弁と、操作レバーの前側の操作量に応じてブーム下げパイロット圧(油圧)を生成して出力するブームパイロット弁と、操作レバーの後側の操作量に応じてブーム上げパイロット圧(油圧)を生成して出力するブームパイロット弁とを有する。
 ブレード操作装置27は、図示しないものの、前後方向に操作可能な操作レバーと、操作レバーの前側の操作量に応じてブレード下げパイロット圧(油圧)を生成して出力するブレードパイロット弁と、操作レバーの後側の操作量に応じてブレード上げパイロット圧(油圧)を生成して出力するブレードパイロット弁とを有する。
 コントロールバルブ装置24は、図示しないものの、油圧パイロット方式の左側走行制御弁、右側走行制御弁、アーム制御弁、旋回制御弁、バケット制御弁、ブーム制御弁、及びブレード制御弁を備える。
 左側走行制御弁は、走行操作装置25Aからの前走行パイロット圧又は後走行パイロット圧によって切換えられ、油圧ポンプから左側の走行モータ9Aへの圧油の流れ(方向と流量)を制御する。これにより、左側の走行モータ9Aが前方向又は後方向に回転するようになっている。
 同様に、右側走行制御弁は、走行操作装置25Bからの前走行パイロット圧又は後走行パイロット圧によって切換えられ、油圧ポンプから右側の走行モータ9Bへの圧油の流れ(方向と流量)を制御する。これにより、右側の走行モータ9Bが前方向又は後方向に回転するようになっている。
 アーム制御弁は、作業操作装置26Aからのアームクラウドパイロット圧又はアームダンプパイロット圧によって切換えられ、油圧ポンプからアームシリンダ18への圧油の流れ(方向と流量)を制御する。これにより、アームシリンダ18が伸長又は縮短するようになっている。
 旋回制御弁は、作業操作装置26Aからの左旋回パイロット圧又は右旋回パイロット圧によって切換えられ、油圧ポンプから旋回モータ10への圧油の流れ(方向と流量)を制御する。これにより、旋回モータ10が一方向又は反対方向に回転するようになっている。
 バケット制御弁は、作業操作装置26Bからのバケットクラウドパイロット圧又はバケットダンプパイロット圧によって切換えられ、油圧ポンプからバケットシリンダ19への圧油の流れ(方向と流量)を制御する。これにより、バケットシリンダ19が伸長又は縮短するようになっている。
 ブーム制御弁は、作業操作装置26Bからのブーム上げパイロット圧又はブーム下げパイロット圧によって切換えられ、油圧ポンプからブームシリンダ17への圧油の流れ(方向と流量)を制御する。これにより、ブームシリンダ17が伸長又は縮短するようになっている。
 ブレード制御弁は、ブレード操作装置27からのブレード下げパイロット圧又はブレード上げパイロット圧によって切換えられ、油圧ポンプからリフトシリンダ13への圧油の流れ(方向と流量)を制御する。これにより、リフトシリンダ13が伸長又は縮短するようになっている。
 本実施形態の油圧ショベルは、運転者の支援のためにブレード12の位置(詳細には、ブレード12の水平座標及び高さ)を算出して表示する支援装置を備える。この支援装置の構成を、図3を用いて説明する。図3は、本実施形態における支援装置の構成を表すブロック図である。
 本実施形態の支援装置は、アンテナ31A、31B、受信機32A、32B、旋回センサ33A、33B、リフトセンサ34、コントローラ35、及びモニタ30を備える。
 アンテナ31A、31B及び受信機32A、32Bは、GNSS等の衛星測位システムを構成する。アンテナ31A、31Bは、上述の図1で示すように旋回体2の上部に設けられており、人工衛星からの信号を受信する。受信機32A、32Bは、アンテナ31A、31Bにそれぞれ接続されている。受信機32Aは、アンテナ31Aで受信された人工衛星からの信号を用いて、地球上のアンテナ31Aの位置(詳細には、アンテナ31Aの水平座標及び高さ)を測定し、測定したアンテナ31Aの位置をコントローラ35へ出力する。同様に、受信機32Bは、アンテナ31Bで受信された人工衛星からの信号を用いて、地球上のアンテナ31Bの位置を測定し、測定したアンテナ31Bの位置をコントローラ35へ出力する。
 旋回センサ33A又は33Bは、上述の図2で示すように、作業操作装置26Aの旋回パイロット弁とコントロールバルブ装置24の旋回制御弁の間に設けられた圧力センサである。旋回センサ33A又は33Bは、旋回パイロット圧を検出してコントローラ35へ出力する。
 リフトセンサ34は、ブレード12の昇降に係わる状態量として、リフトシリンダ13のストロークを検出する変位センサである。リフトセンサ34は、リフトシリンダ13のストロークを検出してコントローラ35へ出力する。
 モニタ30は、図示しないものの、例えば、プログラムに基づいて演算処理や制御処理を実行する制御部(例えばCPU)と、プログラムや処理結果を記憶する記憶部(例えばROM、RAM)と、操作スイッチと、画面表示部とを有する。モニタ30の制御部は、操作スイッチの操作に応じてブレード位置算出モードを含む複数のモードのうちのいずれかを選択し、選択されたモードに応じて画面表示部の表示を制御する。
 詳しく説明すると、モニタ30は、ブレード位置算出モードが選択された場合に、ブレード位置算出の開始指令をコントローラ35へ送信する。そして、コントローラ35で算出されたブレード12の位置を受信して、画面表示部に表示する。具体的には、ブレード12の位置を数値で表示してもよいし、若しくは、図形で表現してもよい。一方、他のモードが選択された場合に、ブレード位置算出の終了指令をコントローラ35へ送信する。そして、画面表示部にブレードの位置を表示しないようになっている。
 コントローラ35は、図示しないものの、プログラムに基づいて演算処理や制御処理を実行する制御部(例えばCPU)と、プログラムや処理結果を記憶する記憶部(例えばROM、RAM)とを有する。コントローラ35は、モニタ30からのブレード位置算出の開始指令に応じてブレード位置算出制御を開始し、モニタ30からのブレード位置算出の終了指令に応じてブレード位置算出制御を終了する。コントローラ35は、ブレード位置算出制御に係わる機能的構成として、旋回体位置算出部36、走行体方位算出部37、ブレード水平座標算出部38、及びブレード高さ算出部39を有する。
 コントローラ35の旋回体位置算出部36は、受信機32A、32Bからアンテナ31A、31Bの水平座標を受信し、旋回体2の水平座標として、アンテナ31A、31Bの中間点の水平座標(詳細には、アンテナ31Aとアンテナ31Bを結ぶ線分の中間点の水平座標であって、旋回体2の旋回中心線上で予め定められた旋回中心点の水平座標とは異なるもの)を算出する。また、旋回体位置算出部36は、アンテナ31A、31Bの水平座標に基づいて、旋回体2の方位を算出する。なお、旋回体2の方位とは、旋回フレーム20の前側(詳細には、作業装置3が連結された部分)が向いている方位である。
 また、コントローラ35の旋回体位置算出部36は、受信機32A、32Bからアンテナ31A、31Bの高さを受信し、旋回体2の高さとして、それらの平均値を算出するか、若しくは、一方のアンテナの高さを選択する。
 コントローラ35の走行体方位算出部37は、走行体1の方位を算出する(詳細は後述)。なお、走行体1の方位とは、トラックフレーム5の前側(詳細には、リフトアーム11を介しブレード12が連結された部分)が向いている方位である。
 コントローラ35のブレード水平座標算出部38は、走行体方位算出部37で算出された走行体1の方位と旋回体位置算出部36で算出された旋回体2の水平座標及び方位に基づいて、ブレード12の水平座標(詳細には、ブレード12の中心点の水平座標)を算出する。詳しく説明すると、アンテナ31A、31Bの中間点と旋回体2の旋回中心点との位置関係を予め記憶しており、これを用いて旋回体2の水平座標及び方位から旋回体2の旋回中心点の水平座標を算出する。また、旋回体2の旋回中心点とブレード12の中心点との位置関係を予め記憶しており、これを用いて旋回体2の旋回中心点の水平座標及び走行体1の方位からブレード12の水平座標を算出する。
 コントローラ35のブレード高さ算出部39は、リフトセンサ34で検出されたリフトシリンダ13のストロークと旋回体位置算出部36で算出された旋回体2の高さに基づいて、ブレード12の高さ(詳細には、ブレード12の下端の高さ)を算出する。詳しく説明すると、リフトシリンダ13のストロークと旋回体2の旋回中心点に対するブレード12の相対高さとの関係を予め記憶しており、これを用いてリフトシリンダ13のストロークからブレード12の相対高さを算出する。また、アンテナ31A、31Bの中間点と旋回体2の旋回中心点との位置関係を予め記憶しており、これを用いて旋回体2の高さから旋回体2の旋回中心点の高さを算出する。そして、旋回体2の旋回中心点の高さ及びブレード12の相対高さにより、ブレード12の絶対高さを算出する。
 次に、本実施形態におけるコントローラ35の表示制御の処理内容を、図4を用いて説明する。図4は、本実施形態におけるコントローラの処理手順を表すフローチャートである。
 ステップS1にて、コントローラ35の走行体方位算出部37は、例えば、旋回センサ33A、33Bで検出された旋回パイロット圧のうちの大きい方が予め設定された閾値以上であるかどうかを判定することにより、旋回体2が旋回しているかどうかを判定する。また、例えば、旋回センサ33A、33Bで検出された旋回パイロット圧の両方が閾値未満となってからの経過時間を算出し、この経過時間が予め設定された閾値未満であれば、旋回体2がまだ旋回していると判定してもよい。
 ステップS1にて旋回体2が旋回していないと判定した場合(言い換えれば、旋回体2の旋回を検出しない場合)、ステップS1の判定がNOとなって、ステップS2に移る。ステップS2にて、コントローラ35の走行体方位算出部37は、例えば、旋回体位置算出部36で算出された旋回体2の水平座標及び方位に基づいて旋回体2の旋回中心点の水平座標を算出しており、旋回体2の旋回中心点の水平座標が変化しているかどうかを判定することにより、走行体1が走行しているかどうかを判定する。
 ステップS2にて走行体1が走行していると判定した場合(言い換えれば、走行体1の走行を検出した場合)、ステップS2の判定がYESとなって、ステップS3に移る。ステップS3にて、コントローラ35の走行体方位算出部37は、旋回体位置算出部36で算出された旋回体2の水平座標の軌跡(履歴)を用い、走行体1の現在の進行方向を算出し、これを走行体1の方位とする。
 ステップS3の後、ステップS4に進む。ステップS4にて、コントローラ35の走行体方位算出部37は、算出された走行体1の方位と旋回体位置算出部36で算出された旋回体2の方位との相対関係(相対角度)を記憶(更新)する。
 ステップS2にて走行体1が走行していないと判定した場合(言い換えれば、走行体1の走行を検出しない場合)、ステップS2の判定がNOとなって、ステップS5に移る。ステップS5にて、コントローラ35の走行体方位算出部37は、走行体1の方位と旋回体2の方位との相対関係を記憶しているかどうかを判定する。
 ステップS5にて走行体1の方位と旋回体2の方位との相対関係を記憶している場合、ステップS5の判定がYESとなって、ステップS6に移る。ステップS6にて、コントローラ35の走行体方位算出部37は、記憶された走行体1の方位と旋回体2の方位との相対関係を用い、旋回体位置算出部36で算出された旋回体2の現在の方位から走行体1の現在の方位を算出する。これにより、走行体1がスピーンターンしても、その方位を算出することが可能である。
 ステップS4又はS6の後、ステップS7に進む。ステップS7にて、コントローラ35のブレード水平座標算出部38は、上述のステップS3又はS6で算出された走行体1の方位と旋回体位置算出部36で算出された旋回体2の水平座標及び方位に基づいて、ブレード12の水平座標を算出する。コントローラ35のブレード高さ算出部39は、リフトセンサ34で検出されたリフトシリンダ13のストロークと旋回体位置算出部36で算出された旋回体2の高さに基づいて、ブレード12の高さを算出する。
 ステップS7の後、ステップS8に進む。ステップS8にて、コントローラ35は、算出されたブレード12の水平座標及び高さと共に、ブレード位置の表示指令をモニタ30へ送信する。これにより、モニタ30は、ブレード12の位置を表示する。
 ステップS1にて旋回体2が旋回していると判定した場合(言い換えれば、旋回体2の旋回を検出した場合)、ステップS1の判定がYESとなって、ステップS9に移る。ステップS9にて、コントローラ35の走行体方位算出部37は、走行体1の方位と旋回体2の方位との相対関係の記憶を削除する。
 ステップS9の後、ステップS10に進む。また、ステップS5にて走行体1の方位と旋回体2の方位との相対関係を記憶していない場合、ステップS5の判定がNOとなって、ステップS10に移る。ステップS10にて、コントローラ35の走行体方位算出部37は、ブレード位置が不明である旨の表示指令をモニタ30へ送信する。これにより、モニタ30は、ブレード位置が不明である旨を表示する。具体的には、数値表示欄をブランクとしてもよいし、若しくは、図形を削除してもよい。
 以上のように、本実施形態では、ブレード12が走行体1に設けられ且つ旋回体2が走行体1の上側に旋回可能に設けられた油圧ショベルにおいて、ブレード12の水平座標及び高さを算出することができる。そして、ブレード12の水平座標及び高さを表示して、運転者を支援することができる。
 なお、上記において、アンテナ31A、31B、受信機32A、32B、及びコントローラ35の旋回体位置算出部36は、請求の範囲に記載の旋回体の水平座標及び方位を取得する旋回体位置取得装置を構成し、且つ、旋回体の高さを更に取得する旋回体位置取得装置を構成する。また、旋回パイロット圧に基づいて旋回体2が旋回しているかどうかを判定するコントローラ35の機能は、旋回体の旋回を検出する旋回検出装置を構成する。また、旋回体2の旋回中心点の水平座標に基づいて走行体1が走行しているかどうかを判定するコントローラ35の機能は、走行体の走行を検出する走行検出装置を構成する。
 また、モニタ30は、ブレードの位置を算出するブレード位置算出モードとブレードの位置を算出しない他のモードのうちの一方を選択するモード選択装置を構成し、且つ、コントローラで算出されたブレードの水平座標及び高さを表示する表示装置を構成する。
 本発明の第2の実施形態を、図5を用いて説明する。なお、本実施形態において、第1の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。
 図5は、本実施形態における支援装置の構成を表すブロック図である。
 本実施形態の支援装置は、傾斜角センサ40を更に備える。傾斜角センサ40は、走行体1の前後方向及び左右方向の傾斜角を検出してコントローラ35Aへ出力する。
 本実施形態のコントローラ35Aのブレード水平座標算出部38Aは、走行体方位算出部37で算出された走行体1の方位と旋回体位置算出部36で算出された旋回体2の水平座標及び方位と傾斜角センサ40で検出された走行体1の傾斜角に基づいて、ブレード12の水平座標を算出する。詳しく説明すると、旋回体2の方位と走行体1の方位及び傾斜角に基づいて、旋回体2の傾斜角を算出する。そして、旋回体2の水平座標、方位、及び傾斜角に基づいて、旋回体2の旋回中心点の水平座標を算出する。そして、旋回体2の旋回中心点の水平座標と走行体1の方位及び傾斜角に基づいて、ブレード12の水平座標を算出する。
 コントローラ35Aのブレード高さ算出部39Aは、リフトセンサ34で検出されたリフトシリンダ13のストロークと旋回体位置算出部36で算出された旋回体2の高さと傾斜角センサ40で検出された走行体1の傾斜角に基づいて、ブレード12の高さを算出する。詳しく説明すると、リフトシリンダ13のストロークからブレード12の相対高さを算出する。また、旋回体2の方位と走行体1の方位及び傾斜角に基づいて、旋回体2の傾斜角を算出する。そして、旋回体2の高さ、方位、及び傾斜角に基づいて、旋回体2の旋回中心点の高さを算出する。そして、旋回体2の旋回中心点の高さ及びブレード12の相対高さにより、ブレード12の絶対高さを算出する。
 以上のように構成された本実施形態でも、第1の実施形態と同様、ブレード12の水平座標及び高さを算出することができる。そして、ブレード12の水平座標及び高さを表示して、運転者を支援することができる。また、第1の実施形態と比べ、ブレード12の水平座標及び高さの精度を高めることができる。
 本発明の第3の実施形態を、図6及び図7を用いて説明する。なお、本実施形態において、第1及び第2の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。
 第1及び第2の実施形態では、走行体1の前進走行によるブレード12の均し作業等を想定する。これに対し、本実施形態では、走行体1の前進走行又は後進走行によるブレード12の均し作業等を想定する。そのため、本実施形態の支援装置は、走行操作装置25A、25Bの後走行パイロット圧を検出する後走行センサ41A、41Bを備える。
 本実施形態のコントローラ35Bの走行体方位算出部37は、上述の図4のステップS2にて走行体1が走行していると判定した場合、後走行センサ41A、41Bで検出された後走行パイロット圧の両方が予め設定された閾値以上であるかどうかを判定する。そして、後走行パイロット圧の両方が閾値以上であれば、走行体1が後進走行していると判定し(言い換えれば、後進走行を検出し)、後走行パイロット圧の両方が閾値未満であれば、走行体1が前進走行していると判定する(言い換えれば、前進走行を検出する)。
 コントローラ35Bの走行体方位算出部37は、上述の図4のステップS3にて、旋回体位置算出部36で算出された旋回体2の水平座標の軌跡と走行体1の前進走行及び後進走行のうちのいずれであるかの検出結果を用いて、走行体1の方位を算出する。詳しく説明すると、走行体1の前進走行を検出した場合、旋回体位置算出部36で算出された旋回体2の水平座標の軌跡を用い、走行体1の現在の進行方向を算出し、この進行方向を走行体1の方位とする。一方、走行体1の後進走行を検出した場合、旋回体位置算出部36で算出された旋回体2の水平座標の軌跡を用い、走行体1の現在の進行方向を算出し、この進行方向とは反対方向を走行体1の方位とする。
 以上のように構成された本実施形態でも、第1及び第2の実施形態と同様、ブレード12の水平座標及び高さを算出することができる。そして、ブレード12の水平座標及び高さを表示して、運転者を支援することができる。また、第1及び第2の実施形態とは異なり、走行体1の後進走行によるブレード12の均し作業等にも対応することができる。
 なお、上記において、旋回体2の旋回中心点の水平座標に基づいて走行体1が走行しているかどうかを判定すると共に、後走行パイロット圧に基づいて走行体1の走行が後進であるかどうかを判定するコントローラ35Bの機能は、走行体の前進走行及び後進走行を検出する走行検出装置を構成する。
 本発明の第4の実施形態を、図8を用いて説明する。なお、本実施形態において、第1及び第2の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。
 本実施形態では、作業操作装置26Aの旋回パイロット弁とコントロールバルブ装置24の旋回制御弁の間には、旋回制限弁42(旋回制限装置)が設けられている。旋回制限弁42は、連通位置と遮断位置に切換可能な電磁式切換弁である。
 本実施形態のコントローラ35Cは、第2の実施形態のコントローラ35Aと同様、旋回体位置算出部36、走行体方位算出部37、ブレード水平座標算出部38A、及びブレード高さ算出部39Aを有する。また、コントローラ35Cは、モニタ30からのブレード位置算出の開始指令に応じて、旋回制限弁42を制御して連通位置から遮断位置へ切換える。また、コントローラ35Cは、モニタ30からのブレード位置算出の終了指令に応じて、旋回制限弁42を制御して遮断位置から連通位置へ切換える。
 旋回制限弁42が連通位置にある場合は、旋回パイロット弁と旋回制御弁の間の油路を連通状態とする。これにより、旋回パイロット弁から旋回制御弁へ旋回パイロット圧を出力可能となる。すなわち、旋回体2の旋回を制限しない。一方、旋回制限弁42が遮断位置にある場合は、旋回パイロット弁と旋回制御弁の間の油路を遮断状態とする。これにより、旋回パイロット弁から旋回制御弁へ旋回パイロット圧を出力不能となる。すなわち、旋回体2の旋回を制限する。
 以上のように構成された本実施形態でも、第1及び第2の実施形態と同様、ブレード12の水平座標及び高さを算出することができる。そして、ブレード12の水平座標及び高さを表示して、運転者を支援することができる。また、第1及び第2の実施形態とは異なり、モニタ30でブレード位置算出モードが選択されたときに、旋回制限弁42で旋回体2の旋回を制限するので、ブレード位置の算出及び表示を促進することができる。
 なお、第4の実施形態において、旋回制限装置は、旋回制限弁42である場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で変形が可能である。旋回制限装置は、例えば、摩擦力によって旋回体2の旋回を制限する旋回ブレーキであってもよい。
 また、第4の実施形態において、特に説明しなかったが、第3の実施形態と同様、コントローラ35Cの走行体方位算出部37は、後走行パイロット圧に基づいて走行体1の走行が後進であるかどうかを判定してもよい。そして、旋回体位置算出部36で算出された旋回体2の水平座標の軌跡と走行体1の前進走行及び後進走行のうちのいずれであるかの検出結果を用いて、走行体1の方位を算出してもよい。
 また、第1~第4の実施形態において、コントローラの走行体方位算出部37は、旋回体2の旋回が検出されず且つ走行体1の走行が検出された場合に、算出された走行体1の方位と旋回体位置算出部36で算出された旋回体2の方位との相対関係を記憶し、旋回体2の旋回が検出されず且つ走行体1の走行が検出されない場合に、記憶された走行体1の方位と旋回体2の方位との相対関係を用い、旋回体位置算出部36で算出された旋回体2の現在の方位から走行体1の現在の方位を算出する場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で変形が可能である。例えば、コントローラの走行体方位算出部37は、旋回体2の旋回が検出されず且つ走行体1の走行が検出された場合に、走行体1の方位と旋回体2の方位との相対関係を記憶しなくてもよい(すなわち、上述の図4のステップS4を実行しなくてもよい)。そして、コントローラの走行体方位算出部37は、旋回体2の旋回が検出されず且つ走行体1の走行が検出されない場合に、ブレード位置が不明である旨の表示指令を出力してもよい(すなわち、上述の図4のステップS2の判定がNOとなる場合に、ステップS10に移ってもよい)。
 また、第1~第4の実施形態において、支援装置は、リフトセンサ34を備え、コントローラは、旋回体2の高さ及びブレード12の高さを算出し、モニタ30は、ブレード12の高さを表示する場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で変形が可能である。例えば、支援装置は、リフトセンサ34を備えず、コントローラは、旋回体2の高さ及びブレード12の高さを算出せず、モニタ30は、ブレード12の高さを表示しなくてもよい。
 本発明の第5の実施形態を、図9を用いて説明する。なお、本実施形態において、第1及び第2の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。
 図9は、本実施形態における支援装置の構成を表すブロック図である。
 本実施形態の支援装置は、ブレード12の水平座標及び高さを算出し、それらに基づいてリフトシリンダ13の動作を制御するブレード自動制御を行う。そのため、油圧ショベルは、電磁式のブレードパイロット弁43A、43Bを備える。
 本実施形態のコントローラ35Dは、第2の実施形態のコントローラ35Aと同様、旋回体位置算出部36、走行体方位算出部37、ブレード水平座標算出部38A、及びブレード高さ算出部39Aを有する。また、コントローラ35Dは、ブレード水平座標算出部38Aで算出されたブレード12の水平座標とブレード高さ算出部39Aで算出されたブレード12の高さに基づいて、ブレードパイロット弁43A、43Bを制御するブレード自動制御を実行する。コントローラ35Dは、オペレータの操作によるモニタ30からのブレード位置算出の開始指令に応じてブレード自動制御を開始し、モニタ30からのブレード位置算出の終了指令に応じてブレード自動制御を終了する。
 ブレードパイロット弁43Aは、コントローラ35Dからの信号に応じてブレード下げパイロット圧を生成して出力し、ブレードパイロット弁43Bは、コントローラ35Dからの信号に応じてブレード上げパイロット圧を生成して出力する。ブレード制御弁は、前述したブレード下げパイロット圧又はブレード上げパイロット圧によって切換えられ、油圧ポンプからリフトシリンダ13への圧油の流れを制御する。
 コントローラ35Dは、モニタ30で設定された地形の目標面を予め記憶する。あるいは、外部のコンピュータで設定された地形の目標面を、通信ネットワーク又は記憶媒体を介し入力して予め記憶する。なお、モニタ30又は外部のコンピュータは、目標面を設定する目標面設定装置を構成する。
 次に、本実施形態におけるコントローラのブレード自動制御の処理内容を、図10を用いて説明する。図10は、本実施形態におけるコントローラの処理手順を表すフローチャートである。
 ステップS1~S7及びS9は、上記実施形態と同じであるため、それらの説明を省略する。
 ブレード12の水平座標及び高さが算出された場合(すなわち、ステップS7の後)、ステップS11に進む。ステップS11にて、コントローラ35Dは、ブレード12(詳細には、ブレード12の下端)が予め記憶された目標面に近づくようにブレードパイロット弁43A、43Bを制御する。
 ブレード12の水平座標及び高さのうちの少なくとも一方が算出されない場合(すなわち、ステップS9の後、若しくは、ステップS5の判定がNOとなる場合)、ステップS12に進む。ステップS12にて、コントローラ35Dは、ブレード12が目標面から上方向に離れるようにブレードパイロット弁43A、43Bを制御する。
 以上のように構成された本実施形態でも、ブレード12が走行体1に設けられ且つ旋回体2が走行体1の上側に旋回可能に設けられた油圧ショベルにおいて、ブレード12の水平座標及び高さを算出することができる。そして、ブレード12の水平座標及び高さに基づいてリフトシリンダ13の動作を制御して、運転者を支援することができる。
 なお、第5の実施形態において、特に説明しなかったが、第1~第4の実施形態と同様、モニタ30は、コントローラ35Dで算出されたブレード12の位置を表示してもよい。また、第5の実施形態において、特に説明しなかったが、第3の実施形態と同様、コントローラ35Dの走行体方位算出部37は、後走行パイロット圧に基づいて走行体1の走行が後進であるかどうかを判定してもよい。そして、旋回体位置算出部36で算出された旋回体2の水平座標の軌跡と走行体1の前進走行及び後進走行のうちのいずれであるかの検出結果を用いて、走行体1の方位を算出してもよい。
 また、第5の実施形態において、コントローラ35Dの走行体方位算出部37は、上述の図10で示すように、旋回体2の旋回が検出されず且つ走行体1の走行が検出された場合に、算出された走行体1の方位と旋回体位置算出部36で算出された旋回体2の方位との相対関係を記憶し、旋回体2の旋回が検出されず且つ走行体1の走行が検出されない場合に、記憶された走行体1の方位と旋回体2の方位との相対関係を用い、旋回体位置算出部36で算出された旋回体2の現在の方位から走行体1の現在の方位を算出する場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で変形が可能である。例えば、コントローラ35Dの走行体方位算出部37は、旋回体2の旋回が検出されず且つ走行体1の走行が検出された場合に、走行体1の方位と旋回体2の方位との相対関係を記憶しなくてもよい(すなわち、上述の図10のステップS4を実行しなくてもよい)。そして、コントローラ35Dの走行体方位算出部37は、旋回体2の旋回が検出されず且つ走行体1の走行が検出されない場合に、ブレード12が目標面から上方向に離れるようにブレードパイロット弁43A、43Bを制御してもよい(すなわち、上述の図10のステップS2の判定がNOとなる場合に、ステップS12に移ってもよい)。
 また、第3~第5の実施形態において、第2の実施形態と同様、支援装置は、傾斜角センサ40を備え、コントローラ35B、35C、又は35Dのブレード水平座標算出部は、走行体方位算出部37で算出された走行体1の方位と旋回体位置算出部36で算出された旋回体2の水平座標及び方位と傾斜角センサ40で検出された走行体1の傾斜角に基づいて、ブレード12の水平座標を算出する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、第1の実施形態と同様、支援装置は、傾斜角センサ40を備えず、コントローラ35B、35C、又は35Dのブレード水平座標算出部は、走行体方位算出部37で算出された走行体1の方位と旋回体位置算出部36で算出された旋回体2の水平座標及び方位に基づいて、ブレード12の水平座標を算出してもよい。
 また、第1~第5の実施形態において、コントローラは、旋回体2の旋回中心点が変化しているかどうかを判定することにより、走行体1が走行しているかどうかを判定する場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で変形が可能である。例えば、走行操作装置25A、25Bの前走行パイロット圧を検出する前走行センサを設け、コントローラは、前走行センサで検出された前走行パイロット圧の両方が予め設定された閾値以上であるかどうかを判定することにより、走行体が走行(詳細には、前進走行)しているかどうかを判定してもよい。
 また、第1~第5の実施形態において、旋回センサ33A、33Bは、作業操作装置26Aの旋回パイロット圧を検出する圧力センサであり、コントローラは、旋回センサ33A、33Bで検出された旋回パイロット圧に基づいて旋回体2が旋回しているかどうかを判定する場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で変形が可能である。例えば、旋回センサは、作業操作装置26Aの操作レバーの前後方向の変位量を検出する変位センサであり、コントローラは、旋回センサで検出された操作レバーの前後方向の変位量に基づいて旋回体2が旋回しているかどうかを判定してもよい。
 また、第1~第5の実施形態において、リフトセンサ34は、リフトシリンダ13のストロークを検出する変位センサであり、コントローラは、リフトセンサ34で検出されたリフトシリンダ13のストロークに基づいてブレード12の相対高さを算出する場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で変形が可能である。例えば、リフトセンサは、リフトアーム11の角度を検出する角度センサであり、コントローラは、リフトセンサで検出されたリフトアーム11の角度に基づいてブレード12の相対高さを算出してもよい。
 また、第1~第5の実施形態において、旋回体位置算出部、走行体方位算出部、ブレード水平座標算出部、及びブレード高さ算出部を有するコントローラを備えた場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で変形が可能である。旋回体位置算出部、走行体方位算出部、ブレード水平座標算出部、及びブレード高さ算出部を別々に有する複数のコントローラを備えてもよい。
 なお、以上においては、本発明の適用対象として油圧ショベルを例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、ブレードが走行体に設けられ且つ旋回体が走行体の上側に旋回可能に設けられた作業機械であればよい。
 1                   走行体
 2                   旋回体
 3                   作業装置
 12                  ブレード
 13                  リフトシリンダ
 30                  モニタ
 31A、31B             アンテナ
 32A、32B             受信機
 33A、33B             旋回センサ
 34                  リフトセンサ
 35、35A、35B、35C、35D  コントローラ
 36                  旋回体位置算出部
 37                  走行体方位算出部
 38、38A              ブレード水平座標算出部
 39、39A              ブレード高さ算出部
 40                  傾斜角センサ
 42                  旋回制限弁
 43A、43B             ブレードパイロット弁

Claims (11)

  1.  走行可能な走行体と、
     前記走行体の上側に旋回可能に設けられた旋回体と、
     前記旋回体の前側に連結された作業装置と、
     前記走行体の前側に昇降可能に設けられたブレードと、
     前記ブレードを昇降するリフトシリンダとを備えた作業機械において、
     前記旋回体の水平座標及び方位を取得する旋回体位置取得装置と、
     前記旋回体の旋回を検出する旋回検出装置と、
     前記走行体の走行を検出する走行検出装置と、
     前記走行体の方位及び前記ブレードの水平座標を算出するコントローラとを備え、
     前記コントローラは、
     前記旋回体の旋回が検出されず且つ前記走行体の走行が検出された場合に、前記旋回体位置取得装置で取得された前記旋回体の水平座標の軌跡を用いて、前記走行体の方位を算出し、
     算出された前記走行体の方位と前記旋回体位置取得装置で取得された前記旋回体の水平座標及び方位に基づいて、前記ブレードの水平座標を算出することを特徴とする作業機械。
  2.  請求項1に記載の作業機械において、
     前記コントローラで算出された前記ブレードの水平座標を表示する表示装置を更に備え、
     前記コントローラは、前記旋回体の旋回が検出された場合に、前記ブレードの位置が不明である旨の表示指令を前記表示装置へ出力することを特徴とする作業機械。
  3.  請求項1に記載の作業機械において、
     前記コントローラは、
     前記旋回体の旋回が検出されず且つ前記走行体の走行が検出された場合に、算出された前記走行体の方位と前記旋回体位置取得装置で取得された前記旋回体の方位との相対関係を記憶し、
     前記旋回体の旋回が検出されず且つ前記走行体の走行が検出されない場合に、記憶された前記走行体の方位と前記旋回体の方位との相対関係を用い、前記旋回体位置取得装置で取得された前記旋回体の方位から前記走行体の方位を算出することを特徴とする作業機械。
  4.  請求項1に記載の作業機械において、
     前記走行体の傾斜角を検出する傾斜角センサを更に備え、
     前記コントローラは、算出された前記走行体の方位と前記旋回体位置取得装置で取得された前記旋回体の水平座標及び方位と前記傾斜角センサで検出された前記走行体の傾斜角に基づいて、前記ブレードの水平座標を算出することを特徴とする作業機械。
  5.  請求項1に記載の作業機械において、
     前記ブレードの昇降に係わる状態量を検出するリフトセンサを備え、
     前記旋回体位置取得装置は、前記旋回体の高さを更に取得しており、
     前記コントローラは、前記リフトセンサで検出された状態量と前記旋回体位置取得装置で取得された前記旋回体の高さに基づいて、前記ブレードの高さを算出することを特徴とする作業機械。
  6.  請求項5に記載の作業機械において、
     前記走行体の傾斜角を検出する傾斜角センサを更に備え、
     前記コントローラは、前記リフトセンサで検出された状態量と前記旋回体位置取得装置で取得された前記旋回体の方位及び高さと前記傾斜角センサで検出された前記走行体の傾斜角と算出された前記ブレードの方位に基づいて、前記ブレードの高さを算出することを特徴とする作業機械。
  7.  請求項1に記載の作業機械において、
     前記走行検出装置は、前記走行体の前進走行及び後進走行を検出しており、
     前記コントローラは、前記旋回体の旋回が検出されず且つ前記走行体の前進走行及び後進走行のうちの一方が検出されたときに、前記旋回体位置取得装置で取得された前記旋回体の水平座標の軌跡と前記走行体の前進走行及び後進走行のうちのいずれであるかの検出結果を用いて、前記走行体の方位を算出することを特徴とする作業機械。
  8.  請求項1に記載の作業機械において、
     前記ブレードの位置を算出するブレード位置算出モードと前記ブレードの位置を算出しない他のモードのうちの一方を選択するモード選択装置と、
     前記旋回体の旋回を制限させる旋回制限装置とを備え、
     前記コントローラは、前記モード選択装置でブレード位置算出モードが選択されたときに、前記旋回制限装置により前記旋回体の旋回を制限させることを特徴とする作業機械。
  9.  請求項5に記載の作業機械において、
     前記コントローラで算出された前記ブレードの水平座標及び高さを表示する表示装置を備えたことを特徴とする作業機械。
  10.  請求項5に記載の作業機械において、
     前記コントローラは、
     前記リフトシリンダの動作を制御するブレード自動制御を実行可能とし、
     前記ブレード自動制御の実行中、前記ブレードの水平座標及び高さが算出された場合には、前記ブレードの水平座標及び高さに基づいて、前記ブレードが予め記憶された目標面に近づくように前記リフトシリンダの動作を制御し、前記ブレード自動制御の実行中、前記ブレードの水平座標及び高さのうちの少なくとも一方が算出されていない場合には、前記ブレードが前記目標面から上方向に離れるように前記リフトシリンダの動作を制御することを特徴とする作業機械。
  11.  請求項10に記載の作業機械において、
     前記ブレードの位置を算出するブレード位置算出モードと前記ブレードの位置を算出しない他のモードのうちの一方を選択するモード選択装置を更に備え、
     前記コントローラは、前記モード選択装置でブレード位置算出モードが選択されたときに、前記ブレード自動制御を実行し、前記モード選択装置で他のモードが選択されたときに、前記ブレード自動制御を実行しないことを特徴とする作業機械。
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