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WO2022210173A1 - ショベルの表示装置、ショベル - Google Patents

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WO2022210173A1
WO2022210173A1 PCT/JP2022/013563 JP2022013563W WO2022210173A1 WO 2022210173 A1 WO2022210173 A1 WO 2022210173A1 JP 2022013563 W JP2022013563 W JP 2022013563W WO 2022210173 A1 WO2022210173 A1 WO 2022210173A1
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WO
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image
excavator
bucket
weight
reference value
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PCT/JP2022/013563
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English (en)
French (fr)
Inventor
貴志 西
Original Assignee
住友建機株式会社
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Publication date
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    • E02F9/262Surveying the work-site to be treated with follow-up actions to control the work tool, e.g. controller

Definitions

  • the present invention relates to an excavator display device and an excavator.
  • the conventional technology described above does not describe a method for setting the weight of the bucket during empty transport, which should be subtracted from the weight of the bucket after excavation.
  • the purpose is to easily set the weight for empty transportation.
  • a display device for an excavator corrects an image indicated by image data captured by an imaging device of the excavator and a reference value used to calculate the weight of an object to be transported by the end attachment of the excavator.
  • a display device for an excavator for displaying a first screen containing instructions and corresponding icon images.
  • An excavator includes an upper revolving body, a lower traveling body, an end attachment, and a control section for calculating the weight of an object conveyed by the end attachment, wherein the control section comprises: and a shovel for judging the timing of correction of the reference value used for calculating the weight of the conveyed object.
  • FIG. 4 is a diagram of part of the hydraulic system for operating the arm cylinder;
  • FIG. 4 is a diagram of part of the hydraulic system for the boom cylinder;
  • FIG. 4 is a diagram of part of the hydraulic system for the bucket cylinder;
  • FIG. 4 is a diagram of part of the hydraulic system for the swing hydraulic motor;
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of a configuration part related to an earth and sand weight detection function of the excavator according to the present embodiment; It is a figure explaining a reference value.
  • 9 is a flowchart for explaining processing of a display control unit; It is a figure which shows an example of a main screen. It is a figure which shows an example of a loading work screen.
  • FIG. 1 is a side view of a shovel 100 as an excavator according to this embodiment.
  • the shovel 100 is illustrated with an example of a target trajectory BS, which will be described later, on the upsloping surface ES to be excavated.
  • the excavator 100 includes a lower traveling body 1, an upper revolving body 3 mounted on the lower traveling body 1 so as to be rotatable via a revolving mechanism 2, a boom 4 and an arm 5 constituting attachments, and A bucket 6 and a cabin 10 are provided.
  • the lower traveling body 1 causes the excavator 100 to travel by hydraulically driving a pair of left and right crawlers with traveling hydraulic motors 1L and 1R (see FIG. 2, which will be described later). That is, a pair of traveling hydraulic motors 1L and 1R (an example of traveling motors) drives a lower traveling body 1 (crawler) as a driven portion.
  • the upper revolving structure 3 revolves with respect to the lower traveling structure 1 by being driven by a revolving hydraulic motor 2A (see FIG. 2, which will be described later).
  • the swing hydraulic motor 2A is a swing driving section that drives the upper swing body 3 as a driven section, and can change the direction of the upper swing body 3. As shown in FIG. 2, which will be described later.
  • the upper swing body 3 may be electrically driven by an electric motor (hereinafter referred to as "swing electric motor”) instead of the swing hydraulic motor 2A.
  • the electric motor for turning is a turning driving portion that drives the upper turning body 3 as a non-driving portion, like the turning hydraulic motor 2A, and can change the orientation of the upper turning body 3 .
  • the boom 4 is pivotally attached to the center of the front portion of the upper rotating body 3 so as to be able to be raised.
  • An arm 5 is pivotally attached to the tip of the boom 4 so as to be vertically rotatable.
  • a bucket 6 is pivotally mounted so as to be vertically rotatable.
  • the boom 4, arm 5, and bucket 6 are hydraulically driven by boom cylinders 7, arm cylinders 8, and bucket cylinders 9 as hydraulic actuators, respectively.
  • the bucket 6 is an example of an end attachment, and depending on the type of work, other end attachments such as slope buckets, dredging buckets, and breakers may be attached to the tip of the arm 5 instead of the bucket 6. etc. may be attached.
  • the cabin 10 is a driver's cab where an operator (operator) boards, and is mounted on the front left side of the upper revolving body 3 .
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the shovel 100 according to this embodiment.
  • the drive system of the excavator 100 includes an engine 11, a regulator 13, a main pump 14, and a control valve 17. Further, the hydraulic drive system of the excavator 100 according to the present embodiment includes traveling hydraulic motors 1L and 1R that hydraulically drive the lower traveling body 1, the upper revolving body 3, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6, respectively, as described above. , swing hydraulic motor 2A, boom cylinder 7, arm cylinder 8, bucket cylinder 9 and other hydraulic actuators.
  • the engine 11 is the main power source in the hydraulic drive system, and is mounted on the rear portion of the upper revolving body 3, for example. Specifically, the engine 11 rotates at a preset target speed under direct or indirect control by a controller 30 (control unit) described later, and drives the main pump 14 and the pilot pump 15 .
  • the engine 11 is, for example, a diesel engine that uses light oil as fuel.
  • the regulator 13 controls the discharge amount of the main pump 14 .
  • the regulator 13 adjusts the angle (tilt angle) of the swash plate of the main pump 14 according to a control command from the controller 30 .
  • the regulator 13 includes, for example, regulators 13L and 13R as described later.
  • the main pump 14 is mounted, for example, on the rear portion 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 driven by the engine 11 as described above.
  • the main pump 14 is, for example, a variable displacement hydraulic pump, and as described above, under the control of the controller 30, the regulator 13 adjusts the tilting angle of the swash plate, thereby adjusting the stroke length of the piston and discharging.
  • the flow rate (discharge pressure) is controlled.
  • the main pump 14 includes, for example, main pumps 14L and 14R as described later.
  • the control valve 17 is, for example, a hydraulic control device that is mounted in the central portion of the upper revolving body 3 and that controls the hydraulic drive system according to the operation of the operating device 26 by the operator. As described above, the control valve 17 is connected to the main pump 14 via the high-pressure hydraulic line, and operates the hydraulic fluid supplied from the main pump 14 according to the operating state of the operating device 26 to the hydraulic actuator (traveling hydraulic motor 1L). , 1R, swing hydraulic motor 2A, boom cylinder 7, arm cylinder 8, and bucket cylinder 9).
  • the hydraulic actuator traveling hydraulic motor 1L
  • 1R swing hydraulic motor 2A
  • boom cylinder 7, arm cylinder 8 and bucket cylinder 9
  • 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 hydraulic actuator. More specifically, the control valve 171 corresponds to the traveling hydraulic motor 1L, the control valve 172 corresponds to the traveling hydraulic motor 1R, and the control valve 173 corresponds to the turning hydraulic motor 2A.
  • control valve 174 corresponds to the bucket cylinder 9
  • control valve 175 corresponds to the boom cylinder 7
  • control valve 176 corresponds to the arm cylinder 8
  • control valve 175 includes, for example, control valves 175L and 175R as described later
  • control valve 176 includes, for example, control valves 176L and 176R as described later. Details of the control valves 171 to 176 will be described later.
  • the operating system of the excavator 100 includes a pilot pump 15 and an operating device 26.
  • the operation system of the excavator 100 also includes a shuttle valve 32 as a configuration related to a machine control function by the controller 30, which will be described later.
  • the pilot pump 15 is mounted, for example, on the rear portion of the upper revolving 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, and is driven by the engine 11 as described above.
  • 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 operation elements (lower traveling body 1, upper rotating body 3, boom 4, arm 5, bucket 6, etc.). is.
  • the operating device 26 allows the operator to operate the hydraulic actuators (that is, the traveling hydraulic motors 1L and 1R, the turning hydraulic motor 2A, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, the bucket cylinder 9, etc.) that drive the respective operating elements.
  • the hydraulic actuators that is, the traveling hydraulic motors 1L and 1R, the turning hydraulic motor 2A, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, the bucket cylinder 9, etc.
  • the operating device 26 is connected to the control valve 17 directly through its secondary pilot line, or indirectly through a later-described shuttle valve 32 provided in the secondary pilot line.
  • the control valve 17 can receive a pilot pressure corresponding to the operation state of the lower traveling body 1 , the upper swing body 3 , the boom 4 , the arm 5 , the bucket 6 and the like in the operating device 26 .
  • the control valve 17 can drive each hydraulic actuator according to the operating state of the operating device 26.
  • the operating device 26 includes, for example, a lever device that operates the arm 5 (arm cylinder 8). Further, the operation device 26 includes, for example, lever devices 26A to 26C that operate the boom 4 (boom cylinder 7), the bucket 6 (bucket cylinder 9), and the upper swing body 3 (swing hydraulic motor 2A) (see FIG. 4). reference). Further, the operating device 26 includes, for example, a lever device and a pedal device for operating each of the pair of left and right crawlers (traveling hydraulic motors 1L and 1R) of the lower traveling body 1. As shown in FIG.
  • the shuttle valve 32 has two inlet ports and one outlet port, and outputs to the outlet port the hydraulic oil having the higher pilot pressure among the pilot pressures input to the two inlet ports.
  • Shuttle valve 32 has two inlet ports, one of which is connected to operating device 26 and the other of which is connected to proportional valve 31 .
  • the outlet port of the shuttle valve 32 is connected through a pilot line to the pilot port of the corresponding control valve in the control valve 17 (see FIG. 4 for details). Therefore, the shuttle valve 32 can apply the higher one 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.
  • Valves can be controlled to control the operation of various operating elements.
  • the shuttle valves 32 include, for example, shuttle valves 32AL, 32AR, 32BL, 32BR, 32CL, 32CR as described later.
  • the operating device 26 (the left operating lever, the right operating lever, the left travel lever, and the right travel lever) may be of an electric type that outputs an electric signal instead of a hydraulic pilot type that outputs a pilot pressure.
  • an electric signal from the operating device 26 is input to the controller 30, and the controller 30 controls each of the control valves 171 to 176 in the control valve 17 in accordance with the input electric signal, whereby the operating device 26, various hydraulic actuators are operated according to the operation contents.
  • control valves 171 to 176 in the control valve 17 may be electromagnetic solenoid spool valves driven by commands from the controller 30.
  • electromagnetic valves that operate according to electrical signals from the controller 30 may be arranged between the pilot pump 15 and the pilot ports of the respective control valves 171-176.
  • the controller 30 controls the solenoid valve by an electric signal corresponding to the amount of operation (for example, the amount of lever operation) to increase or decrease the pilot pressure.
  • the amount of operation for example, the amount of lever operation
  • each of the control valves 171 to 176 can be operated in accordance with the content of the operation on the operation device 26 .
  • the control system of the excavator 100 includes a controller 30, a discharge pressure sensor 28, an operation pressure sensor 29, a proportional valve 31, a display device 40, an input device 42, an audio output device 43, a memory It includes a device 57, a boom angle sensor S1, an arm angle sensor S2, a bucket angle sensor S3, an aircraft tilt sensor S4, a turning state sensor S5, an imaging device S6, a positioning device PS, and a communication device T1.
  • the controller 30 (an example of a control device) is provided in the cabin 10, for example, and controls the drive of the shovel 100.
  • the functions of the controller 30 may be realized by arbitrary hardware, software, or a combination thereof.
  • the controller 30 is mainly a microcomputer including a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), a non-volatile auxiliary storage device, various input/output interfaces, etc. Configured.
  • the controller 30 implements various functions by executing, on the CPU, various programs stored in, for example, a ROM or a nonvolatile auxiliary storage device.
  • the controller 30 sets a target rotation speed based on a work mode or the like preset 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 outputs a control command to the regulator 13 as necessary to change the discharge amount of the main pump 14 .
  • the controller 30 performs control related to a machine guidance function that guides manual operation of the excavator 100 by the operator through the operation device 26 .
  • the controller 30 also controls, for example, a machine control function that automatically assists the manual operation of the excavator 100 by the operator through the operating device 26 .
  • the controller 30 includes the machine guidance section 50 as a functional section related to the machine guidance function and the machine control function.
  • the controller 30 also includes a soil weight processing unit 60, which will be described later.
  • controller 30 may be realized by another controller (control device). That is, the functions of the controller 30 may be implemented in a manner distributed by a plurality of controllers.
  • the machine guidance function and machine control function may be realized by a dedicated controller (control device).
  • a discharge pressure sensor 28 detects the discharge pressure of the main pump 14 .
  • a detection signal corresponding to the discharge pressure detected by the discharge pressure sensor 28 is taken into the controller 30 .
  • the discharge pressure sensor 28 includes, for example, discharge pressure sensors 28L and 28R as described later.
  • the operation pressure sensor 29 detects the pilot pressure on the secondary side of the operation device 26, that is, the operation state (for example, the operation direction, the operation amount, etc.) related to each operating element (that is, the hydraulic actuator) in the operation device 26. Detects the pilot pressure corresponding to the operation content).
  • a pilot pressure detection signal corresponding to the operation state of the lower traveling body 1, the upper swing body 3, the boom 4, the arm 5, the bucket 6, etc. in the operation device 26 by the operation pressure sensor 29 is taken into the controller 30.
  • the operating pressure sensor 29 includes, for example, operating pressure sensors 29A to 29C as described later.
  • the proportional valve 31 is provided in a pilot line that connects the pilot pump 15 and the shuttle valve 32, and is configured so that its flow area (cross-sectional area through which hydraulic oil can flow) can be changed.
  • the proportional valve 31 operates according to control commands input from the controller 30 .
  • the controller 30 controls the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the proportional valve 31 and the Via the shuttle valve 32 it can be fed to the corresponding control valve pilot port in the control valve 17 .
  • the proportional valve 31 includes, for example, proportional valves 31AL, 31AR, 31BL, 31BR, 31CL, and 31CR as described later.
  • the display device 40 is provided at a location within the cabin 10 that is easily visible to a seated operator, and displays various information images under 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 CAN (Controller Area Network), or may be connected to the controller 30 via a one-to-one dedicated line.
  • CAN Controller Area Network
  • the input device 42 is provided within the cabin 10 within reach of a seated operator, receives various operational inputs from the operator, and outputs signals to the controller 30 according to the operational inputs.
  • the input device 42 includes a touch panel mounted on the display of the display device 40 that displays various information images, knob switches provided at the tips of the lever portions of the lever devices 26A to 26C, button switches provided around the display device 40, Including levers, toggles, rotary dials, etc.
  • a signal corresponding to the operation content for the input device 42 is captured by the controller 30 .
  • the audio output device 43 is provided, for example, in the cabin 10, is connected to the controller 30, and outputs audio under the control of the controller 30.
  • the audio output device 43 is, for example, a speaker, buzzer, or the like.
  • the audio output device 43 outputs various information as audio in response to an audio output command from the controller 30 .
  • the storage device 57 is provided in the cabin 10, for example, and stores various information under the control of the controller 30.
  • the storage device 57 is, for example, a non-volatile storage medium such as a semiconductor memory.
  • the storage device 57 may store information output by various devices during operation of the excavator 100, or may store information acquired via various devices before the excavator 100 starts operating.
  • the storage device 57 may store, for example, data relating to the target construction surface acquired via the communication device T1 or the like or set via the input device 42 or the like.
  • the target construction plane may be set (stored) by an operator of the excavator 100, or may be set by a construction manager or the like.
  • the boom angle sensor S1 is attached to the boom 4 and measures the elevation angle of the boom 4 with respect to the upper rotating body 3 (hereinafter referred to as "boom angle"). Detect the angle formed by the straight line connecting the fulcrums at both ends.
  • the boom angle sensor S1 may include, for example, a rotary encoder, an acceleration sensor, a 6-axis sensor, an IMU (Inertial Measurement Unit), and the like.
  • the boom angle sensor S1 may also include a potentiometer using a variable resistor, a stroke sensor that detects the stroke amount of the hydraulic cylinder (boom cylinder 7) corresponding to the boom angle, and the like. The same applies to the arm angle sensor S2 and the bucket angle sensor S3 below. A detection signal corresponding to the boom angle by the boom angle sensor S1 is taken into the controller 30 .
  • the arm angle sensor S2 is attached to the arm 5, and the rotation angle of the arm 5 with respect to the boom 4 (hereinafter referred to as "arm angle"), for example, the angle of the arm 5 with respect to a straight line connecting fulcrums at both ends of the boom 4 in a side view. Detects the angle formed by the straight line connecting the fulcrums at both ends of . A detection signal corresponding to the arm angle by the arm angle sensor S2 is taken into the controller 30 .
  • the bucket angle sensor S3 is attached to the bucket 6, and the angle of rotation of the bucket 6 with respect to the arm 5 (hereinafter referred to as "bucket angle"), for example, the angle of the bucket 6 with respect to a straight line connecting fulcrums at both ends of the arm 5 in a side view. Detects the angle formed by a straight line connecting the fulcrum of the blade and the tip (cutting edge). A detection signal corresponding to the bucket angle by the bucket angle sensor S3 is taken into the controller 30 .
  • the fuselage tilt sensor S4 detects the tilt state of the fuselage (upper rotating body 3 or lower traveling body 1) with respect to the horizontal plane.
  • the machine body tilt sensor S4 is attached to, for example, the upper revolving body 3, and measures the tilt angles of the excavator 100 (that is, the upper revolving body 3) about two axes in the front-rear direction and the left-right direction (hereinafter referred to as "front-rear tilt angle” and "left-right tilt angle”). tilt angle”).
  • the body tilt sensor S4 may include, for example, a rotary encoder, an acceleration sensor, a 6-axis sensor, an IMU, and the like. A detection signal corresponding to the tilt angle (forward/backward tilt angle and left/right tilt angle) by the body tilt sensor S4 is taken into the controller 30 .
  • the turning state sensor S5 outputs detection information regarding the turning state of the upper turning body 3.
  • the turning state sensor S5 detects, for example, the turning angular velocity and turning angle of the upper turning body 3 .
  • the turning state sensor S5 may include, for example, a gyro sensor, resolver, rotary encoder, and the like. A detection signal corresponding to the turning angle and turning angular velocity of the upper turning body 3 by the turning state sensor S5 is taken into the controller 30 .
  • the imaging device S6 as a space recognition device captures an image of the excavator 100 and its surroundings.
  • the imaging device S6 includes a camera S6F for imaging the front of the excavator 100, a camera S6L for imaging the left of the excavator 100, a camera S6R for imaging the right of the excavator 100, and a camera S6B for imaging the rear of the excavator 100.
  • the imaging device S6 may include an attachment camera attached to an attachment.
  • the camera S6F is attached to the ceiling of the cabin 10, that is, inside the cabin 10, for example.
  • the camera S6F may be attached to the outside of the cabin 10, such as the roof of the cabin 10 or the side of the boom 4.
  • the camera S6L is attached to the left end of the upper surface of the upper rotating body 3
  • the camera S6R is attached to the right end of the upper surface of the upper rotating body 3
  • the camera S6B is attached to the rear end of the upper surface of the upper rotating body 3.
  • the imaging device S6 (cameras S6F, S6B, S6L, S6R) is, for example, a monocular wide-angle camera having a very wide angle of view. Also, the imaging device S6 may be a stereo camera, a distance image camera, or the like. An image captured by the imaging device S6 is captured by the controller 30 via the display device 40 .
  • the imaging device S6 as a space recognition device may function as an object detection device.
  • the imaging device S6 may detect objects existing around the excavator 100 .
  • Objects to be detected may include, for example, people (helmets, safety vests, etc.), animals, vehicles (dump trucks, etc.), construction machinery, buildings, holes, and the like.
  • the imaging device S6 may calculate the distance to the object recognized from the imaging device S6 or the excavator 100 .
  • the imaging device S6 as an object detection device can include, for example, a stereo camera, a distance image sensor, and the like.
  • the imaging device S6 as a space recognition device may be configured to be able to identify at least one of the type, position, shape, etc. of an object around the excavator.
  • the space recognition device is, for example, a monocular camera having an imaging device such as a CCD or CMOS, and outputs the captured image to the display device 40.
  • the space recognition device may also be configured to calculate the distance from the space recognition device or shovel 100 to the recognized object.
  • other object detection devices such as an ultrasonic sensor, a millimeter wave radar, a LIDAR, an infrared sensor, etc. may be provided as the space recognition device.
  • a number of signals are transmitted to an object, and by receiving the reflected signals, the object can be detected from the reflected signals. may be detected. If an object detection device is provided, the imaging device S6 may be omitted.
  • imaging device S6 may be directly connected to the controller 30 so as to be communicable.
  • a boom rod pressure sensor S7R and a boom bottom pressure sensor S7B are attached to the boom cylinder 7.
  • the arm cylinder 8 is attached with an arm rod pressure sensor S8R and an arm bottom pressure sensor S8B.
  • a bucket rod pressure sensor S9R and a bucket bottom pressure sensor S9B are attached to the bucket cylinder 9.
  • the boom rod pressure sensor S7R, boom bottom pressure sensor S7B, arm rod pressure sensor S8R, arm bottom pressure sensor S8B, bucket rod pressure sensor S9R, and bucket bottom pressure sensor S9B are also collectively referred to as "cylinder pressure sensors.”
  • the boom rod pressure sensor S7R detects the pressure of the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 (hereinafter referred to as “boom rod pressure”), and the boom bottom pressure sensor S7B detects the pressure of the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 (hereinafter referred to as “boom rod pressure”). , “boom bottom pressure”).
  • the arm rod pressure sensor S8R detects the pressure in the rod side oil chamber of the arm cylinder 8 (hereinafter referred to as “arm rod pressure”), and the arm bottom pressure sensor S8B detects the pressure in the bottom side oil chamber of the arm cylinder 8 (hereinafter referred to as “arm rod pressure”). , “arm bottom pressure”) is detected.
  • the bucket rod pressure sensor S9R detects the pressure of the rod side oil chamber of the bucket cylinder 9 (hereinafter referred to as “bucket rod pressure”), and the bucket bottom pressure sensor S9B detects the pressure of the bottom side oil chamber of the bucket cylinder 9 (hereinafter referred to as “bucket rod pressure”). , “bucket bottom pressure”) is detected.
  • the positioning device PS measures the position and orientation of the upper revolving structure 3 .
  • the positioning device PS is, for example, a GNSS (Global Navigation Satellite System) compass, detects the position and orientation of the upper slewing structure 3, and the detection signals corresponding to the position and orientation of the upper slewing structure 3 are captured by the controller 30.
  • the function of detecting the orientation of the upper swing body 3 among the functions of the positioning device PS may be replaced by an orientation sensor attached to the upper swing body 3 .
  • the communication device T1 communicates with external devices such as the support device 200 of the shovel 100 through a predetermined network including a mobile communication network, a satellite communication network, an Internet network, etc. that terminate at a base station.
  • the support device 200 for the excavator 100 may be used, for example, by a manager or the like who manages a work site where the excavator 100 works, or may be possessed by an operator of the excavator 100 .
  • the support device 200 may be, for example, a smartphone, a tablet-type terminal device, or the like.
  • the communication device T1 includes, for example, a mobile communication module compatible with mobile communication standards such as LTE (Long Term Evolution), 4G (4th Generation), and 5G (5th Generation), and a satellite communication module for connecting to a satellite communication network. modules and the like.
  • a mobile communication module compatible with mobile communication standards such as LTE (Long Term Evolution), 4G (4th Generation), and 5G (5th Generation)
  • a satellite communication module for connecting to a satellite communication network. modules and the like.
  • the machine guidance section 50 controls the excavator 100 regarding the machine guidance function.
  • the machine guidance unit 50 conveys work information such as the distance between the target work surface and the tip of the attachment, specifically, the work site of the end attachment, to the operator through the display device 40, the voice output device 43, and the like. .
  • the data on the target construction surface are stored in advance in the storage device 57, for example, as described above.
  • Data relating to the target construction surface is expressed, for example, in a reference coordinate system.
  • the reference coordinate system is, for example, the world geodetic system.
  • the world geodetic system is a three-dimensional orthogonal system with the origin at the center of gravity of the earth, the X axis in the direction of the intersection of the Greenwich meridian and the equator, the Y axis in the direction of 90 degrees east longitude, and the Z axis in the direction of the North Pole. It is an XYZ coordinate system.
  • the operator may set an arbitrary point on the construction site as a reference point, and use the input device 42 to set the target trajectory in the area to be excavated based on the relative positional relationship with the reference point.
  • the set target trajectory is a target trajectory for excavation that is set below the ground.
  • the work site of the bucket 6 is, for example, the toe of the bucket 6, the back surface of the bucket 6, and the like.
  • the target trajectory is calculated based on the shape of the ground of the excavation target area before excavation or the shape of the temporarily placed embankment (the shape of the excavation target).
  • the shape of the excavation target before excavation is acquired by the space recognition device. Further, the shape of the excavation target before excavation may be acquired based on the trajectory of the toe of the bucket 6 during the previous excavation.
  • the controller 30 generates a target trajectory to be excavated this time based on the acquired shape of the excavation target before excavation and the setup of the excavation operation.
  • the controller 30 updates the target trajectory to be excavated each time a loading operation is performed.
  • the controller 30 may generate a target trajectory to achieve the target weight.
  • the tip of the grapple or the bottom surface of the lifting magnet corresponds to the working portion.
  • the machine guidance unit 50 notifies the operator of work information through the display device 40, the audio output device 43, etc., and guides the operator's operation of the excavator 100 through the operation device 26. FIG.
  • the machine guidance unit 50 also controls the excavator 100 regarding machine control functions, for example.
  • the machine guidance unit 50 controls at least one of the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 so that the target trajectory and the tip position of the bucket 6 match when the operator is manually excavating, for example. can be run automatically.
  • the machine guidance unit 50 receives information from the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, the bucket angle sensor S3, the body tilt sensor S4, the turning state sensor S5, the imaging device S6, the positioning device PS, the communication device T1, the input device 42, and the like. get.
  • the machine guidance unit 50 operates the attachment so that the tip of the attachment (specifically, the working portion such as the toe and the back surface of the bucket 6) matches the target trajectory. automatically control.
  • the machine guidance unit 50 includes a position calculation unit 51, a distance calculation unit 52, an information transmission unit 53, an automatic control unit 54, and a turning angle calculation unit 55 as a detailed functional configuration related to the machine guidance function and the machine control function. , and a relative angle calculator 56 .
  • the position calculation unit 51 calculates the position of a predetermined positioning target. For example, the position calculator 51 calculates the coordinate points in the reference coordinate system of the tip of the attachment, more specifically, the working part such as the toe or back of the bucket 6 . Specifically, the position calculator 51 calculates the coordinate point of the work site of the bucket 6 from elevation angles (boom angle, arm angle, and bucket angle) of the boom 4 , arm 5 , and bucket 6 .
  • elevation angles boost angle, arm angle, and bucket angle
  • the distance calculation unit 52 calculates the distance between the two positioning targets. For example, the distance calculator 52 calculates the distance between the tip of the attachment, more specifically, the working part such as the toe or back of the bucket 6 and the target trajectory. Further, the distance calculation unit 52 may calculate the angle (relative angle) between the back surface of the bucket 6 as the working part and the target trajectory.
  • the information transmission unit 53 transmits (notifies) various types of information to the operator of the excavator 100 through predetermined notification means such as the display device 40 and the audio output device 43 .
  • the information transmission unit 53 notifies the operator of the excavator 100 of the magnitude (degree) of the various distances calculated by the distance calculation unit 52 .
  • the operator is informed of the distance (size) between the tip of the bucket 6 and the target trajectory.
  • the information transmission unit 53 uses at least one of the visual information from the display device 40 and the auditory information from the audio output device 43 to determine the relative angle (magnitude) between the back surface of the bucket 6 as the working part and the target trajectory. ) may be communicated to the operator.
  • the information transmission unit 53 transmits the distance between the tip of the attachment, specifically, the working portion of the bucket 6 and the target trajectory, and the relative angle between the back surface of the bucket 6 and the target trajectory. etc. may be displayed on the display device 40 as work information.
  • the display device 40 displays the work information received from the information transmission unit 53 together with the image data received from the imaging device S6 under the control of the controller 30, for example.
  • the information transmission unit 53 may transmit the magnitude of the vertical distance to the operator, for example, using an image of an analog meter, an image of a bar graph indicator, or the like.
  • the automatic control unit 54 automatically supports the operator's manual operation of the shovel 100 through the operating device 26 by automatically operating the actuator.
  • the automatic control unit 54 controls control valves (specifically, The pilot pressure acting on control valve 173, control valves 175L, 175R, and control valve 174) can be individually and automatically adjusted. Thereby, the automatic control unit 54 can automatically operate each hydraulic actuator.
  • control valves specifically, The pilot pressure acting on control valve 173, control valves 175L, 175R, and control valve 174.
  • the control related to the machine control function by the automatic control unit 54 may be executed, for example, when a predetermined switch included in the input device 42 is pressed.
  • the predetermined switch is, for example, a machine control switch (hereinafter referred to as "MC (Machine Control) switch").
  • MC Machine Control switch
  • the following description is based on the premise that the machine control function is valid when the MC switch is pressed.
  • the automatic control unit 54 automatically activates at least one of the boom cylinder 7 and the bucket cylinder 9 in accordance with the operation of the arm cylinder 8 in order to support excavation work and shaping work. expand and contract.
  • the automatic control unit 54 controls the target construction surface and the work site such as the toe or back surface of the bucket 6. At least one of the boom cylinder 7 and the bucket cylinder 9 is automatically extended and contracted so that the position of the boom cylinder 7 and the bucket cylinder 9 match. In this case, the operator can close the arm 5 while aligning the toe of the bucket 6 with the target trajectory, for example, simply by closing the lever device corresponding to the operation of the arm 5 .
  • the automatic control unit 54 automatically activates the swing hydraulic motor 2A (an example of an actuator) in order to cause the upper swing structure 3 to face the excavation target area where the target trajectory is set. You can rotate it.
  • the control by which the controller 30 (automatic control unit 54) causes the upper rotating body 3 to face the excavation target area will be referred to as "facing control".
  • the operator or the like can move the upper swing body 3 to the excavation target simply by pressing a predetermined switch, or by operating a lever device 26C, which will be described later, corresponding to a swing operation while the switch is pressed. It can be made to face the area.
  • the operator can cause the upper rotating body 3 to face the excavation target area and start the machine control function related to the above-described excavation work of the excavation target area, etc., simply by pressing the MC switch.
  • the lever device 26C is moved in the direction in which the upper turning body 3 faces the excavation target area. Determine whether or not it has been operated.
  • the automatic control unit 54 when the lever device 26C is operated in the direction in which the toe of the bucket 6 moves away from the excavation target area, the automatic control unit 54 does not perform the facing control. On the other hand, when the turning operation lever is operated in the direction in which the toe of the bucket 6 approaches the excavation target area, the automatic control unit 54 performs direct facing control.
  • the automatic control unit 54 can operate the swing hydraulic motor 2A so that the distance (or swing angle) between the toe of the bucket 6 and the excavation target area is reduced. After that, when the difference becomes equal to or less than a predetermined value or becomes zero, the automatic control section 54 stops the turning hydraulic motor 2A.
  • the automatic control unit 54 sets a turning angle at which the difference is a predetermined value or less or zero as a target angle, and the target angle and the current turning angle (specifically, based on the detection signal of the turning state sensor S5).
  • the operation of the turning hydraulic motor 2A may be controlled so that the angle difference from the detected value) becomes zero.
  • the turning angle is, for example, the angle of the longitudinal axis of the upper turning body 3 with respect to the reference direction.
  • the automatic control unit 54 performs facing control with the swing electric motor (an example of an actuator) as the control target. .
  • the turning angle calculator 55 calculates the turning angle of the upper turning body 3 . Thereby, the controller 30 can identify the current orientation of the upper swing body 3 .
  • the turning angle calculator 55 calculates, as the turning angle, the angle of the longitudinal axis of the upper turning body 3 with respect to the reference direction, for example, based on the output signal of the GNSS compass included in the positioning device PS.
  • the turning angle calculator 55 may also calculate the turning angle based on the detection signal of the turning state sensor S5. Further, when a reference point is set at the construction site, the turning angle calculator 55 may set the direction of the reference point viewed from the turning axis as the reference direction.
  • the turning angle indicates the direction in which the attachment operating surface extends with respect to the reference direction.
  • the attachment operating surface is, for example, a virtual plane that traverses the attachment and is arranged so as to be perpendicular to the revolving plane.
  • the pivot plane is, for example, a virtual plane that includes the bottom surface of the pivot frame perpendicular to the pivot axis.
  • the controller 30 (machine guidance section 50) determines that the upper rotating body 3 faces the target construction surface, for example, when determining that the attachment operating surface matches the excavation target area or the target trajectory.
  • the relative angle calculation unit 56 calculates a turning angle (relative angle) required to cause the upper turning body 3 to face the excavation target area.
  • the relative angle is formed, for example, between the direction of the front-rear axis of the upper revolving body 3 when the upper revolving body 3 faces the excavation target area and the current direction of the front-rear axis of the upper revolving body 3. It is a relative angle.
  • the relative angle calculator 56 calculates the relative angle based on, for example, the data on the excavation target area stored in the storage device 57 and the turning angle calculated by the turning angle calculator 55 .
  • the automatic control unit 54 is turned in the direction in which the upper turning body 3 faces the excavation target area. determine whether or not
  • the automatic control unit 54 determines that the upper rotating body 3 has been turned in the direction to face the excavation target area, the automatic control unit 54 sets the relative angle calculated by the relative angle calculating unit 56 as the target angle. Then, when the change in the swing angle after the lever device 26C is operated reaches the target angle, the automatic control unit 54 determines that the upper swing body 3 has faced the excavation target area, and the hydraulic swing motor 2A is turned on. You can stop moving.
  • the automatic control unit 54 can cause the upper rotating body 3 to face the excavation target area on the premise of the configuration shown in FIG.
  • the present invention is not limited to this.
  • the turning operation may be directly controlled so that the attachment faces the dump truck.
  • the excavation trajectory is changed each time the scooping operation is performed. Therefore, after the earth is discharged to the dump truck, it is controlled to face the newly changed excavation trajectory.
  • the swing hydraulic motor 2A has a first port 2A1 and a second port 2A2.
  • the hydraulic sensor 21 detects the pressure of hydraulic fluid in the first port 2A1 of the turning hydraulic motor 2A.
  • the hydraulic sensor 22 detects the pressure of hydraulic fluid in the second port 2A2 of the turning hydraulic motor 2A.
  • a detection signal corresponding to the discharge pressure detected by the hydraulic sensors 21 and 22 is taken into the controller 30 .
  • the first port 2A1 is connected to the hydraulic oil tank via the relief valve 23.
  • the relief valve 23 opens when the pressure on the side of the first port 2A1 reaches a predetermined relief pressure, and discharges hydraulic fluid on the side of the first port 2A1 to the hydraulic fluid tank.
  • the second port 2A2 is connected via a relief valve 24 to the hydraulic oil tank.
  • the relief valve 24 opens when the pressure on the side of the second port 2A2 reaches a predetermined relief pressure, and discharges hydraulic fluid on the side of the second port 2A2 to the hydraulic fluid tank.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the hydraulic system of the excavator 100 according to this embodiment.
  • FIG. 3 the mechanical power system, hydraulic oil line, pilot line, and electrical control system are indicated by double lines, solid lines, broken lines, and dotted lines, respectively, as in the case of FIG. 2 and the like.
  • the hydraulic system realized by the hydraulic circuit circulates hydraulic oil from main pumps 14L and 14R driven by the engine 11 to hydraulic oil tanks through center bypass oil passages C1L and C1R and parallel oil passages C2L and C2R.
  • the center bypass oil passage C1L starts from the main pump 14L, passes through the control valves 171, 173, 175L, and 176L arranged in the control valve 17 in order, and reaches the hydraulic oil tank.
  • the center bypass oil passage C1R starts from the main pump 14R, passes through the control valves 172, 174, 175R, and 176R arranged in the control valve 17 in order, and reaches the hydraulic oil tank.
  • the control valve 171 is a spool valve that supplies hydraulic fluid discharged from the main pump 14L to the traveling hydraulic motor 1L and discharges hydraulic fluid discharged from the traveling hydraulic motor 1L to the hydraulic fluid tank.
  • the control valve 172 is a spool valve that supplies hydraulic fluid discharged from the main pump 14R to the traveling hydraulic motor 1R and discharges hydraulic fluid discharged from the traveling hydraulic motor 1R to the hydraulic fluid tank.
  • the control valve 173 is a spool valve that supplies the hydraulic oil discharged from the main pump 14L to the swing hydraulic motor 2A and discharges the hydraulic oil discharged from the swing hydraulic motor 2A to the hydraulic oil tank.
  • the control valve 174 is a spool valve that supplies the hydraulic oil discharged from the main pump 14R to the bucket cylinder 9 and discharges the hydraulic oil in the bucket cylinder 9 to the hydraulic oil tank.
  • the control valves 175L and 175R are spool valves that supply the hydraulic oil discharged by the main pumps 14L and 14R to the boom cylinder 7 and discharge the hydraulic oil in the boom cylinder 7 to the hydraulic oil tank.
  • the control valves 176L, 176R supply the hydraulic oil discharged from the main pumps 14L, 14R to the arm cylinder 8 and discharge the hydraulic oil in the arm cylinder 8 to the hydraulic oil tank.
  • the control valves 171, 172, 173, 174, 175L, 175R, 176L, and 176R respectively adjust the flow rate of the hydraulic oil supplied to and discharged from the hydraulic actuator and control the flow direction according to the pilot pressure acting on the pilot port. to switch.
  • the parallel oil passage C2L supplies the hydraulic oil of the main pump 14L to the control valves 171, 173, 175L, 176L in parallel with the center bypass oil passage C1L.
  • the parallel oil passage C2L branches off from the center bypass oil passage C1L on the upstream side of the control valve 171, and supplies hydraulic oil for the main pump 14L in parallel to each of the control valves 171, 173, 175L, and 176R. configured as possible.
  • the parallel oil passage C2L supplies hydraulic oil to the downstream control valve when the flow of hydraulic oil passing through the center bypass oil passage C1L is restricted or blocked by any of the control valves 171, 173, 175L. can.
  • the parallel oil passage C2R supplies the hydraulic oil of the main pump 14R to the control valves 172, 174, 175R, and 176R in parallel with the center bypass oil passage C1R.
  • the parallel oil passage C2R branches off from the center bypass oil passage C1R on the upstream side of the control valve 172, and supplies hydraulic oil for the main pump 14R in parallel to each of the control valves 172, 174, 175R, and 176R. configured as possible.
  • the parallel oil passage C2R can supply hydraulic oil to control valves further downstream when the flow of hydraulic oil through the center bypass oil passage C1R is restricted or blocked by any of the control valves 172, 174, 175R.
  • the regulators 13L, 13R adjust the discharge amounts of the main pumps 14L, 14R by adjusting the tilt angles of the swash plates of the main pumps 14L, 14R under the control of the controller 30, respectively.
  • the discharge pressure sensor 28L detects the discharge pressure of the main pump 14L, and a detection signal corresponding to the detected discharge pressure is taken into the controller 30. The same applies to the discharge pressure sensor 28R. Thereby, the controller 30 can control the regulators 13L and 13R according to the discharge pressures of the main pumps 14L and 14R.
  • throttles 18L, 18R are provided between the most downstream control valves 176L, 176R and the hydraulic oil tank.
  • the flow of hydraulic oil discharged by the main pumps 14L, 14R is restricted by the throttles 18L, 18R.
  • the throttles 18L, 18R generate control pressures for controlling the regulators 13L, 13R.
  • the control pressure sensors 19L and 19R detect the control pressure, and detection signals corresponding to the detected control pressure are taken into the controller 30.
  • the controller 30 may control the regulators 13L, 13R according to the discharge pressures of the main pumps 14L, 14R detected by the discharge pressure sensors 28L, 28R to adjust the discharge amounts of the main pumps 14L, 14R.
  • the controller 30 may control the regulator 13L and adjust the tilt angle of the swash plate of the main pump 14L according to an increase in the discharge pressure of the main pump 14L, thereby reducing the discharge amount.
  • the regulator 13R performs total horsepower control of the main pumps 14L, 14R so that the absorption horsepower of the main pumps 14L, 14R represented by the product of the discharge pressure and the discharge amount does not exceed the output horsepower of the engine 11. be able to.
  • controller 30 may adjust the discharge amounts of the main pumps 14L, 14R by controlling the regulators 13L, 13R according to the control pressures detected by the control pressure sensors 19L, 19R. For example, the controller 30 reduces the discharge amounts of the main pumps 14L and 14R as the control pressure increases, and increases the discharge amounts of the main pumps 14L and 14R as the control pressure decreases.
  • hydraulic oil discharged from the main pumps 14L and 14R flows through the center bypass oil passages C1L and C1R. It passes through and reaches the diaphragms 18L and 18R.
  • the flow of hydraulic oil discharged from the main pumps 14L, 14R increases the control pressure generated upstream of the throttles 18L, 18R.
  • the controller 30 reduces the discharge amount of the main pumps 14L, 14R to the allowable minimum discharge amount, thereby suppressing the pressure loss (pumping loss) when the discharged hydraulic oil passes through the center bypass oil passages C1L, C1R. .
  • the flow of hydraulic oil discharged from the main pumps 14L, 14R reduces or eliminates the amount reaching the throttles 18L, 18R, thereby lowering the control pressure generated upstream of the throttles 18L, 18R.
  • the controller 30 can increase the discharge amounts of the main pumps 14L and 14R, circulate sufficient working oil to the hydraulic actuator to be operated, and reliably drive the hydraulic actuator to be operated.
  • FIGS. 4A to 4D are partial cutaway views of the hydraulic system.
  • FIG. 4A is a view of the hydraulic system portion related to the operation of the arm cylinder 8
  • FIG. 4B is a view of the hydraulic system portion related to the operation of the boom cylinder 7.
  • FIG. 4C is a diagram extracting a hydraulic system portion relating to the operation of the bucket cylinder 9
  • FIG. 4D is a diagram extracting a hydraulic system portion relating to the operation of the turning hydraulic motor 2A.
  • the hydraulic system includes a proportional valve 31.
  • the proportional valve 31 includes proportional valves 31AL-31DL and 31AR-31DR.
  • the proportional valve 31 functions as a control valve for machine control.
  • the proportional valve 31 is arranged in a pipeline connecting the pilot pump 15 and the pilot port of the corresponding control valve in the control valve unit 17, and is configured to change the flow area of the pipeline.
  • the proportional valve 31 operates according to a control command output by the controller 30 .
  • the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the pilot port of the corresponding control valve in the control valve unit 17 via the proportional valve 31 regardless of the operation of the operating device 26 by the operator. .
  • the controller 30 can then cause the pilot pressure generated by the proportional valve 31 to act on the pilot port of the corresponding control valve.
  • the controller 30 can operate the hydraulic actuator corresponding to the specific operating device 26 even when the specific operating device 26 is not operated. Further, even when a specific operating device 26 is being operated, the controller 30 can forcibly stop the operation of the hydraulic actuator corresponding to the specific operating device 26 .
  • the left operating lever 26L is used to operate the arm 5, as shown in FIG. 4A.
  • the left operation lever 26L utilizes hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply a pilot pressure to the pilot port of the control valve 176 according to the operation in the front-rear direction.
  • the pilot pressure corresponding to the amount of operation is applied to the right pilot port of the control valve 176L and the left pilot port of the control valve 176R. act. Further, when the left operating lever 26L is operated in the arm opening direction (forward direction), a pilot pressure corresponding to the amount of operation is applied to the left pilot port of the control valve 176L and the right pilot port of the control valve 176R.
  • a switch NS is provided on the left operating lever 26L.
  • the switch NS is a push button switch provided at the tip of the left operating lever 26L. The operator can operate the left operating lever 26L while pressing the switch NS.
  • the switch NS may be provided on the right operating lever 26R, or may be provided at another position inside the cabin 10 .
  • the operation sensor 29LA detects the content of the operator's operation of the left operation lever 26L in the front-rear direction, and outputs the detected value to the controller 30.
  • the proportional valve 31AL operates according to a control command (current command) output by the controller 30. Then, it adjusts the pilot pressure by hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 through the proportional valve 31AL to the right pilot port of the control valve 176L and the left pilot port of the control valve 176R.
  • the proportional valve 31AR operates according to a control command (current command) output by the controller 30. Then, it adjusts the pilot pressure of hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 through the proportional valve 31AR into the left pilot port of the control valve 176L and the right pilot port of the control valve 176R.
  • the proportional valve 31AL can adjust the pilot pressure so that the control valve 176L and the control valve 176R can be stopped at any valve position.
  • the proportional valve 31AR can adjust the pilot pressure so that the control valve 176L and the control valve 176R can be stopped at any valve position.
  • the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 176L and the left pilot port of the control valve 176R via the proportional valve 31AL in response to the arm closing operation by the operator. .
  • the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 176L and the left pilot port of the control valve 176R via the proportional valve 31AL, regardless of the arm closing operation by the operator. . That is, the controller 30 can close the arm 5 according to the arm closing operation by the operator or regardless of the arm closing operation by the operator.
  • the controller 30 can supply hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 176L and the right pilot port of the control valve 176R via the proportional valve 31AR in response to the arm opening operation by the operator.
  • the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 176L and the right pilot port of the control valve 176R via the proportional valve 31AR regardless of the arm opening operation by the operator. . That is, the controller 30 can open the arm 5 according to the arm opening operation by the operator or regardless of the arm opening operation by the operator.
  • the controller 30 can operate the closing side pilot port of the control valve 176 (the left side pilot port of the control valve 176L and the control The pilot pressure acting on the right pilot port of the valve 176R can be reduced to forcibly stop the closing action of the arm 5. The same applies to the case where the opening operation of the arm 5 is forcibly stopped while the arm opening operation is being performed by the operator.
  • the controller 30 may optionally control the proportional valve 31AR to operate the control valve 31AR on the opposite side of the closed pilot port of the control valve 176, even when the operator is performing an arm closing operation.
  • the controller 30 may optionally control the proportional valve 31AR to operate the control valve 31AR on the opposite side of the closed pilot port of the control valve 176, even when the operator is performing an arm closing operation.
  • the right operating lever 26R is used to operate the boom 4. Specifically, the right operating lever 26R utilizes the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply a pilot pressure to the pilot port of the control valve 175 according to the operation in the front-rear direction.
  • the operation sensor 29RA detects the content of the operator's operation of the right operation lever 26R in the front-rear direction, and outputs the detected value to the controller 30.
  • the proportional valve 31BL operates according to a control command (current command) output by the controller 30. Then, it adjusts the pilot pressure by the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 through the proportional valve 31BL to the right pilot port of the control valve 175L and the left pilot port of the control valve 175R.
  • the proportional valve 31BR operates according to a control command (current command) output by the controller 30 .
  • the proportional valve 31BL can adjust the pilot pressure so that the control valve 175L and the control valve 175R can be stopped at any valve position.
  • the proportional valve 31BR can adjust the pilot pressure so that the control valve 175R can be stopped at any valve position.
  • the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175L and the left pilot port of the control valve 175R via the proportional valve 31BL in response to the boom raising operation by the operator. .
  • the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175L and the left pilot port of the control valve 175R via the proportional valve 31BL, regardless of the operator's operation to raise the boom. . That is, the controller 30 can raise the boom 4 according to the operator's boom raising operation or regardless of the operator's boom raising operation.
  • the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175R via the proportional valve 31BR in response to the boom lowering operation by the operator.
  • the controller 30 can supply the hydraulic fluid discharged from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175R via the proportional valve 31BR regardless of the boom lowering operation by the operator. That is, the controller 30 can lower the boom 4 according to the operator's boom lowering operation or regardless of the operator's boom lowering operation.
  • the right operating lever 26R is also used to operate the bucket 6, as shown in FIG. 4C. Specifically, the right operating lever 26R utilizes the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply a pilot pressure to the pilot port of the control valve 174 according to the operation in the left-right direction. More specifically, the right operating lever 26R applies a pilot pressure corresponding to the amount of operation to the left pilot port of the control valve 174 when operated in the bucket closing direction (leftward direction). Further, when the right operation lever 26R is operated in the bucket opening direction (rightward), a pilot pressure corresponding to the amount of operation is applied to the right pilot port of the control valve 174. As shown in FIG.
  • the operation sensor 29RB detects the content of the operator's operation of the right operation lever 26R in the left-right direction, and outputs the detected value to the controller 30.
  • the proportional valve 31CL operates according to a control command (current command) output by the controller 30. Then, it adjusts the pilot pressure by hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CL.
  • the proportional valve 31CR operates according to a control command (current command) output by the controller 30 . Then, it adjusts the pilot pressure by hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CR.
  • the proportional valve 31CL can adjust the pilot pressure so that the control valve 174 can be stopped at any valve position.
  • the proportional valve 31CR can adjust the pilot pressure so that the control valve 174 can be stopped at any valve position.
  • the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CL in response to the bucket closing operation by the operator.
  • the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CL regardless of the bucket closing operation by the operator. That is, the controller 30 can close the bucket 6 according to the bucket closing operation by the operator or regardless of the bucket closing operation by the operator.
  • the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CR in response to the bucket opening operation by the operator.
  • the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CR regardless of the bucket opening operation by the operator. That is, the controller 30 can open the bucket 6 according to the bucket opening operation by the operator or regardless of the bucket opening operation by the operator.
  • the left operating lever 26L is also used to operate the turning mechanism 2, as shown in FIG. 4D.
  • the left operation lever 26L utilizes the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply pilot pressure to the pilot port of the control valve 173 according to the operation in the left-right direction. More specifically, the left operation lever 26L applies a pilot pressure corresponding to the amount of operation to the left pilot port of the control valve 173 when it is operated in the left turning direction (leftward direction). Further, when the left operating lever 26L is operated in the right turning direction (rightward direction), the pilot pressure corresponding to the amount of operation is applied to the right pilot port of the control valve 173 .
  • the operation sensor 29LB detects the content of the operator's operation of the left operation lever 26L in the horizontal direction, and outputs the detected value to the controller 30.
  • the proportional valve 31DL operates according to a control command (current command) output by the controller 30. Then, it adjusts the pilot pressure by hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DL.
  • the proportional valve 31DR operates according to a control command (current command) output by the controller 30. Then, it adjusts the pilot pressure by hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DR.
  • the proportional valve 31DL can adjust the pilot pressure so that the control valve 173 can be stopped at any valve position.
  • the proportional valve 31DR can adjust the pilot pressure so that the control valve 173 can be stopped at any valve position.
  • the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DL in response to the left turning operation by the operator.
  • the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DL regardless of the left turning operation by the operator. That is, the controller 30 can turn the turning mechanism 2 to the left according to the left turning operation by the operator or regardless of the left turning operation by the operator.
  • controller 30 can supply the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DR in response to the right turning operation by the operator.
  • the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DR regardless of the right turning operation by the operator. That is, the controller 30 can turn the turning mechanism 2 to the right according to the operator's right turning operation or regardless of the operator's right turning operation.
  • the excavator 100 may be configured to automatically advance and reverse the undercarriage 1 .
  • the hydraulic system portion related to the operation of the left travel hydraulic motor 2ML and the hydraulic system portion related to the operation of the right travel hydraulic motor 2MR may be configured in the same manner as the hydraulic system portion related to the operation of the boom cylinder 7 and the like.
  • the excavator 100 may have a configuration for automatically operating the bucket tilt mechanism.
  • the hydraulic system portion related to the bucket tilt cylinder that constitutes the bucket tilt mechanism may be configured in the same manner as the hydraulic system portion related to the operation of the boom cylinder 7 and the like.
  • the electric operation lever has been described as the form of the operating device 26, a hydraulic operation lever may be employed instead of the electric operation lever.
  • the lever operation amount of the hydraulic operation lever may be detected in the form of pressure by a pressure sensor and input to the controller 30 .
  • an electromagnetic valve may be arranged between the operating device 26 as a hydraulic operating lever and the pilot port of each control valve.
  • the solenoid valve is configured to operate according to an electrical signal from the controller 30.
  • the operating device 26 can move each control valve by increasing or decreasing the pilot pressure according to the amount of lever operation.
  • each control valve may be composed of an electromagnetic spool valve.
  • the electromagnetic spool valve operates according to an electric signal from the controller 30 corresponding to the lever operation amount of the electric operation lever.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of a configuration part of the excavator 100 relating to the earth and sand weight detection function according to the present embodiment.
  • the controller 30 includes the earth and sand weight processing section 60 as a functional section related to the function of detecting the weight of the earth and sand excavated by the bucket 6 (earth and sand weight).
  • the soil weight processing unit 60 includes a weight calculation unit 61, a maximum load detection unit 62, a load calculation unit 63, a remaining load calculation unit 64, a center of gravity calculation unit 65, a display control unit 66, a reference value and a correction unit 67 .
  • the shovel 100 excavates earth and sand with the bucket 6 by controlling the attachment at the excavation position (excavation operation).
  • the excavator 100 swings the upper swing body 3 to move the bucket 6 from the excavation position to the earth discharging position (swing operation).
  • the loading platform of the dump truck is placed below the unloading position.
  • the excavator 100 controls the attachment to unload the earth and sand in the bucket 6, thereby loading the earth and sand in the bucket 6 onto the bed of the dump truck (unloading operation).
  • the excavator 100 swings the upper swing body 3 to move the bucket 6 from the earth discharging position to the excavating position (swing operation). By repeating these operations, the excavator 100 loads the excavated earth and sand onto the bed of the dump truck.
  • the weight calculator 61 calculates the weight of the earth and sand (load) in the bucket 6 .
  • the weight calculator 61 calculates the earth and sand weight based on the thrust of the boom cylinder 7 .
  • the weight calculator 61 calculates the thrust of the boom cylinder 7, the distance from the pin that connects the upper rotating body 3 and the boom 4 to the center of gravity of the earth and sand, and the moment around the pin that connects the upper rotating body 3 and the boom 4. Calculate the sediment weight based on the formula
  • the weight calculation unit 61 subtracts the weight of the bucket 6 when it is determined that the bucket 6 is empty from the calculated weight of the entire bucket 6, thereby calculating the weight of the load in the bucket 6.
  • the weight of the bucket 6 when it is determined that the bucket 6 is empty may be expressed as a reference value used for subtraction in calculation of the load amount by the weight calculator 61.
  • This reference value includes both an initial value indicating the weight of the bucket 6 stored in the controller 30 when the shovel 100 is shipped from the factory, and a past reference value set in past loading operations. Details of the reference value will be described later.
  • earth and sand (load) will be described as being loaded on the bucket 6, but the load in this embodiment is also conveyed by the end attachment of the shovel 100, in other words. Therefore, it can be said that earth and sand are transported objects transported by the end attachment of the excavator 100 .
  • the operator of the excavator 100 is notified of the timing at which the bucket 6 is determined to be empty as the timing for correcting the reference value. Therefore, in this embodiment, the operator does not need to confirm whether the inside of the bucket 6 is empty. In this embodiment, the operator can accurately grasp the timing of correction of the reference value.
  • the maximum loading amount detection unit 62 detects the maximum loading amount of the dump truck to be loaded with earth and sand. For example, the maximum loading amount detection unit 62 identifies the dump truck to be loaded with earth and sand based on the image captured by the imaging device S6. “Based on the image captured by the imaging device S6” means, for example, using information obtained by performing one or more image processing on the image captured by the imaging device S6. The maximum loading capacity of the dump truck may be manually input by the operator.
  • the maximum loading amount detection unit 62 detects the maximum loading amount of the dump truck based on the specified image of the dump truck. For example, the maximum loading amount detection unit 62 determines the type of dump truck (size, etc.) based on the specified image of the dump truck.
  • the maximum loading capacity detection unit 62 may have a table that associates the vehicle type with the maximum loading capacity. Ask for The maximum load capacity, vehicle type, etc. of the dump truck may be input by the input device 42 , and the maximum load detector 62 may obtain the maximum load capacity of the dump truck based on the input information of the input device 42 .
  • the loading amount calculation unit 63 calculates the weight of the earth and sand loaded on the dump truck. That is, each time the earth and sand in the bucket 6 are discharged onto the loading platform of the dump truck, the load amount calculation unit 63 adds the weight of the earth and sand in the bucket 6 calculated by the weight calculation unit 61 to obtain the weight of the dump truck. A loading amount (total weight), which is the total weight of the earth and sand loaded on the platform, is calculated. Note that when the dump truck to be loaded with earth and sand becomes a new dump truck, the load amount is reset.
  • the remaining load amount calculation unit 64 calculates the difference between the maximum load amount of the dump truck detected by the maximum load amount detection unit 62 and the current load amount calculated by the load amount calculation unit 63 as the remaining load amount.
  • the remaining load capacity is the remaining weight of earth and sand that can be loaded on the dump truck.
  • the center-of-gravity calculator 65 calculates the center of gravity of the earth and sand (load) in the bucket 6 . A method of calculating the center of gravity of earth and sand will be described later.
  • the display control unit 66 causes the main screen (second screen) displayed on the display device 40 to display an icon image that guides the transition to the loading work screen (first screen). The details of the main screen and the loading screen will be described later.
  • the display control unit 66 causes the main screen to transition to the loading work screen.
  • the loading work screen of the present embodiment displays an icon image associated with the input device 42 for correcting (updating) the reference value in calculating the weight of the load in the weight calculator 61 .
  • this icon image may be expressed as a correction icon image.
  • the display control unit 66 causes the display device 40 to display the weight of the earth and sand in the bucket 6 calculated by the weight calculation unit 61, the maximum load of the dump truck detected by the maximum load detection unit 62, and the load amount calculation.
  • the dump truck load total weight of earth and sand loaded on the platform
  • the remaining load of the dump truck calculated in the residual load calculation section 64 may be displayed.
  • the display control unit 66 may cause the display device 40 to display a warning when the load exceeds the maximum load. Further, the display control unit 66 may cause the display device 40 to display a warning when the calculated weight of the earth and sand in the bucket 6 exceeds the remaining load capacity. Note that the warning is not limited to being displayed on the display device 40 , and may be output by the voice output device 43 . As a result, it is possible to prevent the earth and sand from being loaded in excess of the maximum load capacity of the dump truck.
  • the display control unit 66 changes the display mode of the correction icon image displayed on the loading work screen at the timing when it is determined that the bucket 6 is empty.
  • the operator is notified of the timing for correcting the reference value by changing the display mode of the correction icon image.
  • the reference value correction unit 67 corrects the reference value used when the weight calculation unit 61 calculates the weight of the load.
  • the reference value correction unit 67 compares the weight of the bucket 6 calculated by the weight calculation unit 61 with the currently set reference value, and if the difference between the two is greater than a predetermined threshold value, the state of the bucket 6 is corrected. , it is determined that the excavated state is loaded with earth and sand. In this case, the reference value correction unit 67 prohibits the weight calculation unit 61 from correcting the reference value.
  • the reference value correction unit 67 causes the display control unit 66 to set the correction icon image on the loading work screen to a display mode indicating that the selection of the corresponding input device 42 is invalid, and the correction icon image and the selection of the corresponding input device 42 is prohibited.
  • the details of the display mode of the correction icon image will be described later.
  • the reference value correction unit 67 determines that the state of the bucket 6 is empty after unloading, and allows correction of the reference value.
  • the reference value correction unit 67 causes the display control unit 66 to set the correction icon image on the loading work screen to a display mode indicating that the corresponding input device 42 can be selected, and the correction icon image and the correction icon image. Allows selection of the corresponding input device 42 .
  • the reference value correction unit 67 sets the weight of the bucket 6 at this time as a new reference value. In other words, the reference value correction unit 67 updates the initial value stored in the controller 30 at the time of shipment from the factory or the reference value set in the past loading operation.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining reference values.
  • the vertical axis indicates weight and the horizontal axis indicates time.
  • FIG. 6 shows the change in the weight of the bucket 6 during the loading operation of the excavator 100 .
  • FIG. 6 shows a case where the bucket 6 after excavation discharges earth and sand loaded in the bucket 6 at timing T1. At this time, an initial value is set for the excavator 100 as a reference value to be subtracted from the weight of the bucket 6 .
  • the weight W1 is the initial value
  • the difference between the weight W3 and the weight W1 is the predetermined threshold TH1 for determining whether the bucket 6 is empty.
  • the reference value correction unit 67 determines that the bucket 6 is loaded with earth and sand, and prohibits correction of the reference value.
  • the state is after earth and sand have been discharged from the bucket 6 .
  • the difference TH2 between the weight W2 and the weight W1 of the bucket 6 is less than or equal to the predetermined threshold TH1.
  • the reference value correction unit 67 determines that the state of the bucket 6 is empty, and allows correction of the reference value. Specifically, the reference value correction unit 67 uses the weight W2 of the bucket 6 at the time when the bucket 6 is determined to be empty as the reference value to be referred to in the subsequent processing of the weight calculation unit 61 .
  • the reference value correction unit 67 sets the reference value to a value obtained by adding the difference TH2 between the weight W2 and the weight W1 of the bucket 6 to the weight W1, which is the reference value after the previous dumping.
  • the difference TH2 between the weight W2 and the weight W1 of the bucket 6 is, for example, the weight of earth and sand that sticks to the inside of the bucket 6 and is not discharged.
  • soil may adhere to the toe of the bucket 6, and a small amount of soil may remain in the bucket 6.
  • the weight of the load on the bucket 6 is calculated using the initial value at the time of shipment from the factory as the reference value, the weight of the earth and sand that remains in the bucket 6 and is not discharged onto the dump truck bed will also be added to the dump truck bed. It will be included in the weight of the unloaded load.
  • the initial value is used as the set reference value in the above embodiment, the reference value set in the past loading operation may be used as the reference value for calculating the difference.
  • the weight of the bucket 6 after the load has been discharged from the bucket 6 is used as a reference value for correction, so that the weight of the load that does not include the weight of the earth and sand remaining in the bucket 6 and not discharged is can be calculated.
  • the weight of the load in the bucket 6 is calculated by correcting the reference value subtracted from the weight of the entire bucket 6. can improve the accuracy of
  • the controller 30 determines that it is time to correct the reference value.
  • the determination method is not limited to this.
  • the controller 30 may determine that it is time to correct the reference value (the bucket 6 is empty) when the weight calculated by the weight calculator 61 is equal to or less than a predetermined value.
  • the controller 30 may also determine that it is time to correct the reference value (the bucket 6 is empty) based on the output of the space recognition device.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of the soil weight processing unit.
  • the display control unit 66 causes the display device 40 to display the main screen (step S701).
  • the display control unit 66 may cause the display device 40 to display the main screen, for example, when the engine 11 of the excavator 100 is activated.
  • the display control unit 66 determines whether or not the loading work screen and the corresponding input device 42 have been selected (step S702). Specifically, the display control unit 66 determines whether or not the input device 42 corresponding to the icon image that guides the transition to the loading work screen has been operated.
  • step S702 If the corresponding input device 42 is not selected in step S702, the display control unit 66 returns to step S701.
  • step S702 when the relevant input device 42 is selected, the display control unit 66 causes the main screen to transition to the loading work screen. In other words, the display control unit 66 causes the display device 40 to display the loading work screen (step S703). On the loading work screen displayed here, a correction icon image associated with the input device 42 for updating the reference value is displayed.
  • the earth and sand weight processing unit 60 uses the weight calculation unit 61 to calculate the weight in the bucket 6 (step S704).
  • the soil weight processing unit 60 uses the reference value correction unit 67 to determine whether the difference between the weight of the load calculated in step S704 and the reference value is equal to or less than a predetermined threshold value TH1 (step S705). ).
  • step S705 if the difference is not equal to or less than the predetermined threshold value, that is, if the bucket 6 is loaded with a load such as earth and sand, the earth and sand weight processing unit 60 returns to step S704.
  • step S705 if the difference is equal to or less than a predetermined threshold value, that is, if the bucket 6 is in an empty state after unloading, the reference value correction unit 67 selects the input device 42 (switch) corresponding to the correction icon image. (step S706).
  • the reference value correction unit 67 changes the display mode of the correction icon image by the display control unit 66, and allows selection of the input device 42 corresponding to the correction icon image.
  • the soil weight processing unit 60 determines whether or not the input device 42 (switch) corresponding to the correction icon image has been selected (step S707). In step S707, if the corresponding input device 42 is not selected, the soil weight processing unit 60 returns to step S704.
  • the reference value correction unit 67 corrects the weight of the bucket 6 calculated by the weight calculation unit 61 in step S704 to the reference value (step S708). . Therefore, the correction icon image of the present embodiment can be said to be an icon image corresponding to an instruction to correct the reference value used in calculating the weight of the load loaded in the bucket 6 .
  • the earth and sand weight processing unit 60 determines whether or not the loading work has ended (step S709). Specifically, the soil weight processing unit 60 may determine that the loading work is completed when the loading work screen transitions to the main screen.
  • step S709 If it is determined in step S709 that the loading operation has not ended, the soil weight processing unit 60 returns to step S704. In step S709, when the loading work is completed, the soil weight processing unit 60 terminates the processing by the reference value correction unit 67.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the main screen.
  • the display device 40 shown in FIG. 8 has an image display section 41 and an input device 42 .
  • the image display section 41 is a screen on which various images are displayed. In FIG. 8, the main screen is displayed on the image display section 41 .
  • the input device 42 includes various menu switches.
  • the image display section 41 includes a date and time display area 41a, a driving mode display area 41b, an attachment display area 41c, a fuel consumption display area 41d, an engine control state display area 41e, an engine operating time display area 41f, a cooling A water temperature display area 41g, a fuel remaining amount display area 41h, a rotation speed mode display area 41i, a urea water remaining amount display area 41j, a working oil temperature display area 41k, an air conditioner operating state display area 41m, an image display area 41n, and a menu display area. 41p.
  • the traveling mode display area 41b, the attachment display area 41c, the engine control state display area 41e, the rotation speed mode display area 41i, and the air conditioner operation state display area 41m are areas for displaying setting state information, which is information regarding the setting state of the excavator 100. is.
  • a fuel consumption display area 41d, an engine operating time display area 41f, a cooling water temperature display area 41g, a fuel remaining amount display area 41h, a urea water remaining amount display area 41j, and a working oil temperature display area 41k are information related to the operating state of the excavator 100. This is an area for displaying certain operating status information.
  • the date and time display area 41a is an area for displaying the current date and time.
  • the running mode display area 41b is an area for displaying the current running mode.
  • the attachment display area 41c is an area for displaying an image representing the currently attached attachment.
  • the fuel consumption display area 41 d is an area for displaying fuel consumption information calculated by the controller 30 .
  • the fuel consumption display area 41d includes an average fuel consumption display area 41d1 that displays the lifetime average fuel consumption or the section average fuel consumption, and an instantaneous fuel consumption display area 41d2 that displays the instantaneous fuel consumption.
  • the engine control state display area 41e is an area where the control state of the engine 11 is displayed.
  • the engine operating time display area 41f is an area for displaying the accumulated operating time of the engine 11.
  • the cooling water temperature display area 41g is an area for displaying the current temperature state of the engine cooling water.
  • the fuel remaining amount display area 41h is an area for displaying the remaining amount of fuel stored in the fuel tank.
  • the rotation speed mode display area 41i is an area that displays the current rotation speed mode set by the engine rotation speed adjustment dial 75 as an image.
  • the urea water remaining amount display area 41j is an area for displaying an image of the remaining amount of urea water stored in the urea water tank.
  • the hydraulic oil temperature display area 41k is an area for displaying the temperature state of the hydraulic oil in the hydraulic oil tank.
  • the air conditioner operation state display area 41m includes an air outlet display area 41m1 for displaying the current position of the air outlet, an operation mode display area 41m2 for displaying the current operation mode, a temperature display area 41m3 for displaying the current set temperature, and a temperature display area 41m3 for displaying the current temperature setting.
  • air volume display area 41m4 for displaying the set air volume.
  • the image display area 41n is an area for displaying an image captured by the imaging device S6.
  • the image display area 41n displays the overhead image FV and the rear image CBT.
  • Bird's-eye view image FV is, for example, a virtual viewpoint image generated by display control unit 66, and is generated based on images obtained by rear camera S6B, left camera S6L, and right camera S6R.
  • a shovel figure GE corresponding to the shovel 100 is arranged in the central portion of the bird's-eye view image FV. This is to allow the operator to intuitively grasp the positional relationship between the excavator 100 and objects existing around the excavator 100 .
  • the rear image CBT is an image showing the space behind the excavator 100, and includes a counterweight image GC.
  • the rear image CBT is a real viewpoint image generated by the control unit 40a, and is generated based on the image acquired by the rear camera S6B.
  • the image display area 41n has a first image display area 41n1 located above and a second image display area 41n2 located below.
  • the overhead image FV is arranged in the first image display area 41n1
  • the rearward image CBT is arranged in the second image display area 41n2.
  • the image display area 41n may arrange the overhead image FV in the second image display area 41n2 and arrange the rearward image CBT in the first image display area 41n1.
  • the bird's-eye view image FV and the rearward image CBT are arranged vertically adjacent to each other, but they may be arranged with an interval therebetween.
  • the image display area 41n is a vertically long area, but the image display area 41n may be a horizontally long area.
  • the image display area 41n When the image display area 41n is a horizontally long area, the image display area 41n arranges the overhead image FV as the first image display area 41n1 on the left side, and arranges the rearward image CBT as the second image display area 41n2 on the right side. good too. In this case, they may be arranged with a space left and right, or the positions of the bird's-eye view image FV and the rearward image CBT may be interchanged.
  • the icon image 41x is displayed in each of the first image display area 41n1 and the second image display area 41n2.
  • the icon image 41x is an image representing the relative relationship between the position of the imaging device S6 and the orientation of the attachment of the upper rotating body 3. As shown in FIG.
  • the icon image 41x of this embodiment includes an image 41xM of the shovel 100, an image 41xF showing the front of the shovel 100, and an image 41xB showing the rear of the shovel 100.
  • the icon image 41x includes an image 41xL showing the left side of the excavator 100, an image 41xR showing the right side of the excavator 100, and an image 41xI showing the inside of the cabin 10.
  • Images 41xF, 41xB, 41xL, 41xR, and 41xI are, respectively, a camera S6F imaging the front of the excavator 100, a camera S6B imaging the rear of the excavator 100, a camera S6L imaging the left of the excavator 100, and a camera S6L imaging the right of the excavator 100. It corresponds to the camera S6R that captures the direction. Also, the image 41xI corresponds to the camera inside the cabin 10 .
  • the selected image and the image data captured by the corresponding camera are displayed in the image display area 41n.
  • the display modes of the images 41xB, 41xL, and 41xR are different from the display modes of the images 41xF and 41xI. Therefore, in the first image display area 41n1, a bird's-eye view image represented by image data synthesized from image data captured by the cameras S6B, S6L, and S6R corresponding to the images 41xB, 41xL, and 41xR is displayed. I understand.
  • the display mode of the image 41xB is different from the display modes of the images 41xF, 41xL, 41xR, and 41xI. Therefore, it can be seen that the image indicated by the image data captured by the camera S6B corresponding to the image 41xB is displayed in the second image display area 41n2.
  • the menu display area 41p has tabs 41p1 to 41p7.
  • tabs 41p1 to 41p7 are arranged at the lowermost portion of the image display section 41 with a space left and right. Icon images for displaying various information are displayed on the tabs 41p1 to 41p7.
  • the tab 41p1 displays detailed menu item icon images for displaying detailed menu items.
  • the icon images displayed on the tabs 41p2 to 41p7 are switched to icon images associated with detailed menu items.
  • An icon image for displaying information about the digital level is displayed on the tab 41p4.
  • the rear image CBT is switched to a screen showing information on the digital level.
  • a screen showing information about the digital level may be displayed by being superimposed on the rear image CBT or by reducing the rear image CBT.
  • the bird's-eye view image FV may be switched to a screen showing information about the digital level, and the screen showing the information about the digital level may be displayed by superimposing it on the bird's-eye view image FV or reducing the bird's-eye view image FV. good too.
  • the tab 41p5 displays an icon image for transitioning the main screen displayed on the image display section 41 to the loading work screen.
  • the operator selects the input device 42 corresponding to a tab 41p5, which will be described later, the main screen displayed on the image display section 41 transitions to the loading work screen.
  • the image display area 41n continues to be displayed, and the menu display area 41p is switched to an area for displaying information on loading work.
  • the tab 41p6 displays an icon image for displaying information about information-aided construction.
  • the rear image CBT is switched to a screen showing information on information-aided construction.
  • a screen showing information on information-aided construction may be displayed by being superimposed on the rear image CBT or by reducing the rear image CBT.
  • the bird's-eye view image FV may be switched to a screen showing information about information-aided construction, and a screen showing information about the digital level may be displayed by superimposing the bird's-eye view image FV or shrinking the bird's-eye view image FV. good too.
  • An icon image for displaying information about the crane mode is displayed on the tab 41p7.
  • the rear image CBT is switched to a screen showing information on the crane mode.
  • a screen showing information about the crane mode may be displayed by being superimposed on the rear image CBT or by shrinking the rear image CBT.
  • the bird's-eye view image FV may be switched to a screen showing information about the crane mode, or a screen showing information about the crane mode may be displayed by superimposing the bird's-eye view image FV or shrinking the bird's-eye view image FV. .
  • Icon images are not displayed on the tabs 41p2 and 41p3. Therefore, even if the operator operates the tabs 41p2 and 41p3, the image displayed on the image display section 41 does not change.
  • the icon images displayed on the tabs 41p1 to 41p7 are not limited to the examples described above, and icon images for displaying other information may be displayed.
  • the input device 42 is composed of one or a plurality of button switches for selection of tabs 41p1 to 41p7 by the operator, setting input, and the like.
  • the input device 42 includes seven switches 42a1 to 42a7 arranged in the upper stage and seven switches 42b1 to 42b7 arranged in the lower stage.
  • the switches 42b1-42b7 are arranged below the switches 42a1-42a7, respectively.
  • the number, form, and arrangement of the switches of the input device 42 are not limited to the above examples. form, and the input device 42 may be separate from the display device 40 . Alternatively, a method of directly operating the tabs 41p1 to 41p7 on a touch panel in which the image display unit 41 and the input device 42 are integrated may be used.
  • the switches 42a1-42a7 are arranged under the tabs 41p1-41p7 corresponding to the tabs 41p1-41p7, respectively, and function as switches for selecting the tabs 41p1-41p7, respectively.
  • the switches 42a1-42a7 are arranged under the tabs 41p1-41p7 corresponding to the tabs 41p1-41p7, respectively, the operator can intuitively select the tabs 41p1-41p7.
  • the tab 41p1 is selected, the menu display area 41p is changed from one-level display to two-level display, and icon images corresponding to the first menu are displayed on tabs 41p2 to 41p7. Is displayed.
  • the size of the rear image CBT is reduced in response to the change of the menu display area 41p from the one-stage display to the two-stage display. At this time, the size of the bird's-eye view image FV is maintained without being changed, so the visibility when the operator checks the surroundings of the excavator 100 does not deteriorate.
  • the display control unit 66 assumes that the tab 41p5 has been selected, and changes the main screen to the loading work screen shown in FIG.
  • the display control unit 66 changes the menu display area 41p into a work information display area for displaying information on the loading work while maintaining the image display area 41n.
  • the captured image is continuously displayed in the image display area 41n also on the loading work screen, so that the visibility when the operator checks the surroundings of the excavator 100 is not deteriorated.
  • the switch 42b1 is a switch for switching the captured image displayed in the image display area 41n. Each time the switch 42b1 is operated, the captured image displayed in the first image display area 41n1 of the image display area 41n is switched, for example, between the rear image, the left image, the right image, and the overhead image. It is configured.
  • the captured image displayed in the second image display area 41n2 of the image display area 41n switches among, for example, the rear image, the left image, the right image, and the overhead image. It may be configured as
  • the display control unit 66 may change the display mode of the images 41xF, 41xB, 41xL, 41xR, and 41xI in the icon image 41x according to the operation of the switch 42b1.
  • the captured image displayed in the first image display area 41n1 of the image display area 41n and the captured image displayed in the second image display area 41n2 are switched. good too.
  • the switch 42b1 as the input device 42 may switch the screen displayed in the first image display area 41n1 or the second image display area 41n2, or switch between the first image display area 41n1 and the second image display area 41n1. You may switch the screen displayed on 41n2. Also, a switch for switching the screen displayed in the second image display area 41n2 may be provided separately.
  • the switches 42b2 and 42b3 are switches for adjusting the air volume of the air conditioner.
  • the air volume of the air conditioner decreases when the switch 42b2 is operated, and the air volume of the air conditioner increases when the switch 42b3 is operated.
  • a switch 42b4 is a switch for switching ON/OFF of the cooling/heating function.
  • the cooling/heating function is switched between ON and OFF each time the switch 42b4 is operated.
  • the switches 42b5 and 42b6 are switches for adjusting the set temperature of the air conditioner.
  • the set temperature is lowered when the switch 42b5 is operated, and the set temperature is raised when the switch 42b6 is operated.
  • the switch 42b7 is a switch that can switch the display of the engine operating time display area 41f.
  • switches 42a2 to 42a6 and 42b2 to 42b6 are configured so that numbers displayed on the respective switches or near the switches can be input.
  • the switches 42a3, 42a4, 42a5, and 42b4 are configured to move the cursor left, up, right, and down, respectively, when the cursor is displayed on the menu screen.
  • switches 42a1 to 42a7 and 42b1 to 42b7 are examples, and may be configured so that other functions can be executed.
  • the tab 41p1 when the tab 41p1 is selected while the bird's-eye view image FV and the rearward image CBT are displayed in the image display area 41n, the tabs 41p2 to 41p2 are displayed while the bird's-eye view image FV and the rearward image CBT are displayed.
  • the first menu detail item is displayed on 41p7. Therefore, the operator can confirm the first menu detailed items while confirming the bird's-eye view image FV and the rearward image CBT.
  • the overhead image FV is displayed without changing the size before and after the tab 41p1 is selected. Visibility is not deteriorated when an operator checks the surroundings of the excavator 100. - ⁇
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a loading work screen.
  • the loading work screen of FIG. 9 is displayed on the display device 40 in step S703 of FIG. 7, for example.
  • the loading work screen shown in FIG. 9 is a screen that can be changed to a screen for performing various settings in the loading work, in other words, it is a home screen for the loading work.
  • the image display section 41 displays a loading screen.
  • the loading work screen includes an image display area 41n and a work information display area 43n.
  • a load amount image 43a In the work information display area 43n, a load amount image 43a, a remaining load amount 43b, a load amount 43c, an icon image 43d of the bucket 6, and the weight 43e of the earth and sand in the bucket 6 are displayed. Further, icon images 44a1 to 44a7 are displayed in the work information display area 43n.
  • the load amount image 43a includes an image of the side of the dump truck and a bar graph image showing the load amount of the dump truck bed. Indicates the percentage of the load of sediment loaded.
  • the bar graph image of the load amount image 43a of the present embodiment has a plurality of scales. It is displayed so that the width becomes large.
  • the remaining load capacity 43b is a numerical value that indicates the difference between the maximum load capacity and the current load capacity. In other words, the remaining load capacity 43b is the remaining weight of earth and sand that can be loaded on the dump truck.
  • the load capacity 43c is a numerical value that indicates the load capacity of the cargo loaded on the dump truck bed.
  • the icon image 43d is an image that includes an image 43d1 of the load in the bucket 6 and indicates the presence or absence of the load in the bucket 6.
  • the icon image 43d includes an image 43d1, and it can be seen that the bucket 6 is loaded with a load and before earth is unloaded.
  • the icon image 43d may be an image of only the bucket 6 without the image 43d1.
  • the display control section 66 may change the shape of the image 43d1 according to the weight of the load in the bucket 6.
  • the weight 43e of earth and sand in the bucket 6 is a numerical value indicating the weight of the load in the bucket 6.
  • the weight 43e is the weight of earth and sand that will be dumped onto the dump truck from now on.
  • the display control unit 66 of the present embodiment displays the load capacity image 43a and the remaining load capacity 43b.
  • the load amount 43c, etc. may be changed.
  • the display control unit 66 may set the display color of the load amount image 43a, the remaining load amount 43b, the load amount 43c, and the like to red or the like.
  • the display control unit 66 sets the background color of the load amount image 43a, the remaining load amount 43b, the load amount 43c, etc. to green or the like when the earth and sand in the bucket 6 are not overloaded even if the earth and sand are discharged. good.
  • the display control unit 66 may cause the display device 40 to display information instructing the operator to scoop up earth and sand from the loading bed. good.
  • Each of the icon images 44a1 to 44a7 is an icon image for displaying various input fields in the work information display area 43n.
  • Each of the icon images 44a1-44a7 may be displayed in association with the switches 42a1-42a7.
  • the display control section 66 may cause the display of the image display section 41 to transition from the loading work screen to the main screen. Further, when the switch 42a2 corresponding to the icon image 44a2 is operated, the display control section 66 may display various setting screens in the work information display area 43n.
  • the display control unit 66 may display an input field for the target value of the loading amount in the loading work in the work information display area 43n.
  • An icon image 44a5 is an icon image for correcting the reference value, and corresponds to the switch 42a5.
  • the reference value correction unit 67 of the present embodiment corrects the reference value used when calculating the weight of the load on the bucket 6 when the switch 42a5 is selected on the loading work screen. In other words, the reference value correction unit 67 performs the process of step S708 in FIG. 7 when the switch 42a5 is selected.
  • the image data captured by the imaging device S6 is associated with the switch corresponding to the correction of the reference value in calculating the weight of the load in the bucket 6 on the home screen of the loading operation. icon image for correction and are displayed together.
  • the display mode of the correction icon image is changed, and the operator is notified of the timing of correction of the reference value.
  • the icon image 44a5 is grayed out when the state of the bucket 6 is not determined to be empty, that is, when the state of the bucket 6 is determined to be after excavation (before unloading). good too.
  • the display mode of the icon image 44a5 is not limited to the grayout display, and may be different from the display mode of the icon image for which the selection of the corresponding switch is valid among the other icon images 44a1 to 44a7. good.
  • the icon image 44a5 changes from being grayed out to a display mode indicating that the selection of the switch 42a5 is valid.
  • the icon image 44a5 may be displayed as a color image, or may be displayed in the same display manner as the icon image for which selection of the corresponding switch is effective among the icon images 44a1 to 44a7.
  • the icon corresponding to the switch 42a5 for instructing correction of the reference value used for calculating the weight of the load in the bucket 6 is displayed together with the image data acquired by the imaging device S6.
  • An image 44a5 (correction icon image) is displayed.
  • the operator can correct the reference value simply by selecting the switch 42a5 when the display mode of the correction icon image 44a5 changes.
  • the operator can set the weight of the bucket 6 during empty transportation only by selecting the switch 42a5 when the display mode of the correction icon image 44a5 changes. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to easily set the weight during empty transport as a reference value.
  • the timing for correcting the reference value may be notified to the operator by a method other than changing the display mode of the correction icon image 44a5.
  • the timing of correcting the reference value may be notified by voice, or may be notified by displaying a message prompting correction of the reference value.
  • the display device 40 may have, for example, an output unit that outputs a notification indicating that it is time to correct the reference value by a method other than display.
  • the controller 30 is mounted on the excavator 100 , but may be installed outside the excavator 100 .
  • the controller 30 may be, for example, a control device installed in a remote control room.
  • the display device 40 may be set in the remote control room.
  • the display device 40 may be connected to a control device installed in the remote control room.
  • a control device installed in the remote control room receives output signals from various sensors attached to the excavator 100, calculates the weight of the load, and sets a reference value used for calculating the weight of the load. You may judge the timing of correction
  • the display device 40 may function as a display unit in the support device 200 .
  • the support device 200 may be connected to the controller 30 of the excavator 100 or the controller installed in the remote control room.
  • the shovel 100 provided with a bucket as an end attachment has been described as an example, but the shovel 100 is not limited to the shovel 100 provided with a bucket.
  • Excavators of the present invention also include working machines equipped with grapples, lifting magnets, etc. as end attachments at the tip of the attachment.
  • controller 40 display device 60 soil weight processing unit 61 weight calculation unit 62 maximum load amount detection unit 63 load amount calculation unit 64 remaining load amount calculation unit 65 center of gravity calculation unit 66 display control unit 67 reference value correction unit 100 shovel

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Abstract

ショベルの有する撮像装置により撮像された画像データが示す画像と、前記ショベルのエンドアタッチメントにより搬送される搬送物の重量の算出に用いる基準値の補正指示と対応するアイコン画像と、を含む第一の画面を表示させる、ショベルの表示装置である。

Description

ショベルの表示装置、ショベル
 本発明は、ショベルの表示装置、ショベルに関する。
 従来のショベルでは、空搬送時のバケットの重量と、掘削後のバケットの重量とを比較して、バケットに積み込まれた土砂等の重量を算出する技術が知られている。
特公平6-89550号公報
 上述した従来の技術は、掘削後のバケットの重量から減算されるべき、空搬送時のバケットの重量の設定方法について記載されてない。
 そこで、上記事情に鑑み、容易に空運搬時の重量を設定させることを目的とする。
 本発明の実施形態に係るショベルの表示装置は、ショベルの有する撮像装置により撮像された画像データが示す画像と、前記ショベルのエンドアタッチメントにより搬送される搬送物の重量の算出に用いる基準値の補正指示と対応するアイコン画像と、を含む第一の画面を表示させる、ショベルの表示装置である。
 本発明の実施形態に係るショベルは、上部旋回体と、下部走行体と、エンドアタッチメントと、前記エンドアタッチメントにより搬送される搬送物の重量を算出する制御部と、を有し、前記制御部は、前記搬送物の重量の算出に用いる基準値の補正のタイミングを判断する、ショベルである。
 容易に空運搬時の重量を設定できる。
本実施形態のショベルの側面図である。 本実施形態に係るショベルの構成の一例を概略的に示す図である。 本実施形態に係るショベルの油圧システムの構成の一例を概略的に示す図である。 アームシリンダの操作に関する油圧システムの一部の図である。 ブームシリンダに関する油圧システムの一部の図である。 バケットシリンダに関する油圧システムの一部の図である。 旋回油圧モータに関する油圧システムの一部の図である。 本実施形態に係るショベルのうちの土砂重量検出機能に関する構成部分の一例を概略的に示す図である。 基準値について説明する図である。 表示制御部の処理を説明するフローチャートである。 メイン画面の一例を示す図である。 積み込み作業画面の一例を示す図である。
 以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。
 最初に、図1を参照して、本実施形態に係るショベル100の概要について説明する。図1は、本実施形態に係る掘削機としてのショベル100の側面図である。
 尚、図1では、ショベル100は、掘削対象の上り傾斜面ESに、後述する目標軌道BSの一例が併せて記載されている。
 本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、アタッチメントを構成するブーム4、アーム5、及び、バケット6と、キャビン10を備える。
 下部走行体1は、左右一対のクローラが走行油圧モータ1L,1R(後述する図2参照)でそれぞれ油圧駆動されることにより、ショベル100を走行させる。つまり、一対の走行油圧モータ1L,1R(走行モータの一例)は、被駆動部としての下部走行体1(クローラ)を駆動する。
 上部旋回体3は、旋回油圧モータ2A(後述する図2参照)で駆動されることにより、下部走行体1に対して旋回する。つまり、旋回油圧モータ2Aは、被駆動部としての上部旋回体3を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体3の向きを変化させることができる。
 尚、上部旋回体3は、旋回油圧モータ2Aの代わりに、電動機(以下、「旋回用電動機」)により電気駆動されてもよい。つまり、旋回用電動機は、旋回油圧モータ2Aと同様、非駆動部としての上部旋回体3を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体3の向きを変化させることができる。
 ブーム4は、上部旋回体3の前部中央に俯仰可能に枢着され、ブーム4の先端には、アーム5が上下回動可能に枢着され、アーム5の先端には、エンドアタッチメントとしてのバケット6が上下回動可能に枢着される。ブーム4、アーム5、及びバケット6は、それぞれ、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9によりそれぞれ油圧駆動される。
 尚、バケット6は、エンドアタッチメントの一例であり、アーム5の先端には、作業内容等に応じて、バケット6の代わりに、他のエンドアタッチメント、例えば、法面用バケット、浚渫用バケット、ブレーカ等が取り付けられてもよい。
 キャビン10は、オペレータ(操作者)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。
 次に、図2を参照して、本実施形態に係るショベル100の具体的な構成について説明する。
 図2は、本実施形態に係るショベル100の構成の一例を概略的に示す図である。
 尚、図2において、機械的動力系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系は、それぞれ、二重線、実線、破線、及び点線で示されている。
 本実施形態に係るショベル100の駆動系は、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、本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、及びバケット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、及びバケットシリンダ9等の油圧アクチュエータを含む。
 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。具体的には、エンジン11は、後述するコントローラ30(制御部)による直接或いは間接的な制御下で、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及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。
 レギュレータ13は、メインポンプ14の吐出量を制御する。例えば、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。レギュレータ13は、例えば、後述の如く、レギュレータ13L,13Rを含む。
 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、上述の如く、エンジン11により駆動される。メインポンプ14は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、上述の如く、コントローラ30による制御下で、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、吐出流量(吐出圧)が制御される。メインポンプ14は、例えば、後述の如く、メインポンプ14L,14Rを含む。
 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、上述の如く、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、及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。より具体的には、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に対応する。
 また、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。また、制御弁175は、例えば、後述の如く、制御弁175L,175Rを含み、制御弁176は、例えば、後述の如く、制御弁176L,176Rを含む。制御弁171~176の詳細は、後述する。
 本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、後述するコントローラ30によるマシンコントロール機能に関する構成として、シャトル弁32を含む。
 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り、上述の如く、エンジン11により駆動される。
 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(即ち、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、或いは、二次側のパイロットラインに設けられる後述のシャトル弁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、及びバケット6等の操作状態に応じたパイロット圧が入力されうる。
 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、例えば、アーム5(アームシリンダ8)を操作するレバー装置を含む。また、操作装置26は、例えば、ブーム4(ブームシリンダ7)、バケット6(バケットシリンダ9)、上部旋回体3(旋回油圧モータ2A)のそれぞれを操作するレバー装置26A~26Cを含む(図4参照)。また、操作装置26は、例えば、下部走行体1の左右一対のクローラ(走行油圧モータ1L,1R)のそれぞれを操作するレバー装置やペダル装置を含む。
 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(詳細は、図4参照)。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ことができる。
 つまり、後述するコントローラ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、各種動作要素の動作を制御することができる。シャトル弁32は、例えば、後述の如く、シャトル弁32AL,32AR,32BL,32BR,32CL,32CRを含む。
 尚、操作装置26(左操作レバー、右操作レバー、左走行レバー、及び右走行レバー)は、パイロット圧を出力する油圧パイロット式ではなく、電気信号を出力する電気式であってもよい。
 この場合、操作装置26からの電気信号は、コントローラ30に入力され、コントローラ30は、入力される電気信号に応じて、コントロールバルブ17内の各制御弁171~176を制御することにより、操作装置26に対する操作内容に応じた、各種油圧アクチュエータの動作を実現する。
 例えば、コントロールバルブ17内の制御弁171~176は、コントローラ30からの指令により駆動する電磁ソレノイド式スプール弁であってよい。また、例えば、パイロットポンプ15と各制御弁171~176のパイロットポートとの間には、コントローラ30からの電気信号に応じて動作する電磁弁が配置されてもよい。
 この場合、電気式の操作装置26を用いた手動操作が行われると、コントローラ30は、その操作量(例えば、レバー操作量)に対応する電気信号によって、当該電磁弁を制御しパイロット圧を増減させることで、操作装置26に対する操作内容に合わせて、各制御弁171~176を動作させることができる。
 本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28と、操作圧センサ29と、比例弁31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57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、測位装置PSと、通信装置T1を含む。
 コントローラ30(制御装置の一例)は、例えば、キャビン10内に設けられ、ショベル100の駆動制御を行う。コントローラ30は、その機能が任意のハードウェア、ソフトウェア、或いは、そ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)と、ROM(Read Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)と、不揮発性の補助記憶装置と、各種入出力インターフェース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、例えば、ROMや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。
 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、例えば、コントローラ30は、必要に応じてレギュレータ13に対して制御指令を出力し、メインポンプ14の吐出量を変化させる。
 また、例えば、コントローラ30は、例えば、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。また、コントローラ30は、例えば、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。
 つまり、コントローラ30は、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する機能部として、マシンガイダンス部50を含む。また、コントローラ30は、後述する土砂重量処理部60を含む。
 尚、コントローラ30の機能の一部は、他のコントローラ(制御装置)により実現されてもよい。即ち、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、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能は、専用のコントローラ(制御装置)により実現されてもよい。
 吐出圧センサ28は、メインポンプ14の吐出圧を検出する。吐出圧センサ28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。吐出圧センサ28は、例えば、後述の如く、吐出圧センサ28L,28Rを含む。
 操作圧センサ29は、上述の如く、操作装置26の二次側のパイロット圧、即ち、操作装置26におけるそれぞれの動作要素(即ち、油圧アクチュエータ)に関する操作状態(例えば、操作方向や操作量等の操作内容)に対応するパイロット圧を検出する。
 操作圧センサ29による操作装置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、及びバケット6等の操作状態に対応する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。操作圧センサ29は、例えば、後述の如く、操作圧センサ29A~29Cを含む。
 尚、操作圧センサ29の代わりに、操作装置26におけるそれぞれの動作要素に関する操作状態を検出可能な他のセンサ、例えば、レバー装置26A~26C等の操作量(傾倒量)や傾倒方向を検出可能なエンコーダやポテンショメータ等が設けられてもよい。
 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(具体的には、レバー装置26A~26C)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及びシャトル弁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。比例弁31は、例えば、後述の如く、比例弁31AL,31AR,31BL,31BR,31CL,31CRを含む。
 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による制御下で、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。
 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、レバー装置26A~26Cのレバー部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、回転ダイヤル等を含む。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。
 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、コントローラ30による制御下で、音声を出力する。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。
 記憶装置57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57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57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57は、例えば、通信装置T1等を介して取得される、或いは、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いてもよい。当該目標施工面は、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。
 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(以下、「ブーム角度」)、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を検出する。ブーム角度センサS1は、例えば、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)等を含んでよい。
 また、ブーム角度センサS1は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、ブーム角度に対応する油圧シリンダ(ブームシリンダ7)のストローク量を検出するストロークセンサ等を含んでもよい。以下、アーム角度センサS2、バケット角度センサS3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。
 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(以下、「アーム角度」)、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を検出する。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。
 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(以下、「バケット角度」)、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を検出する。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。
 機体傾斜センサS4は、水平面に対する機体(上部旋回体3或いは下部走行体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、ショベル100(即ち、上部旋回体3)の前後方向及び左右方向の2軸回りの傾斜角度(以下、「前後傾斜角」及び「左右傾斜角」)を検出する。
 機体傾斜センサS4は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、6軸センサ、IMU等を含んでよい。機体傾斜センサS4による傾斜角度(前後傾斜角及び左右傾斜角)に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
 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の旋回角速度及び旋回角度を検出する。旋回状態センサS5は、例えば、ジャイロセンサ、レゾルバ、ロータリエンコーダ等を含んでよい。旋回状態センサS5による上部旋回体3の旋回角度や旋回角速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。
 空間認識装置としての撮像装置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の前方を撮像するカメラS6F、ショベル100の左方を撮像するカメラS6L、ショベル100の右方を撮像するカメラS6R、及び、ショベル100の後方を撮像するカメラS6Bを含む。撮像装置S6は、アタッチメントに取り付けられたアタッチメントカメラを含んでいてもよい。
 カメラS6Fは、例えば、キャビン10の天井、即ち、キャビン10の内部に取り付けられている。また、カメラS6Fは、キャビン10の屋根、ブーム4の側面等、キャビン10の外部に取り付けられていてもよい。カメラS6Lは、上部旋回体3の上面左端に取り付けられ、カメラS6Rは、上部旋回体3の上面右端に取り付けられ、カメラS6Bは、上部旋回体3の上面後端に取り付けられている。
 撮像装置S6(カメラS6F,S6B,S6L,S6R)は、それぞれ、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。また、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。
 空間認識装置としての撮像装置S6は、物体検知装置として機能してもよい。この場合、撮像装置S6は、ショベル100の周囲に存在する物体を検知してよい。検知対象の物体には、例えば、人(ヘルメット、安全ベスト等)、動物、車両(ダンプトラック等)、建設機械、建造物、穴等が含まれうる。また、撮像装置S6は、撮像装置S6又はショベル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、ステレオカメラ、距離画像センサ等が含まれうる。空間認識装置としての撮像装置S6は、ショベルの周囲における物体の種類、位置、及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いてもよい。
 そして、空間認識装置は、例えば、CCDやCMOS等の撮像素子を有する単眼カメラであり、撮像した画像を表示装置40に出力する。また、空間認識装置は、空間認識装置又はショベル100から認識された物体までの距離を算出するように構成されていてもよい。また、撮像装置S6に加えて、空間認識装置として、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、LIDAR、赤外線センサ等の他の物体検知装置が設けられてもよい。
 空間認識装置としてミリ波レーダ、超音波センサ、又はレーザレーダ等を利用する場合には、多数の信号(レーザ光等)を物体に発信し、その反射信号を受信することで、反射信号から物体の距離及び方向を検出してもよい。物体検知装置が設けられる場合、撮像装置S6は省略されてもよい。
 尚、撮像装置S6は、直接、コントローラ30と通信可能に接続されてもよい。
 ブームシリンダ7にはブームロッド圧センサS7R及びブームボトム圧センサS7Bが取り付けられている。アームシリンダ8にはアームロッド圧センサS8R及びアームボトム圧センサS8Bが取り付けられている。
 バケットシリンダ9にはバケットロッド圧センサS9R及びバケットボトム圧センサS9Bが取り付けられている。ブームロッド圧センサS7R、ブームボトム圧センサS7B、アームロッド圧センサS8R、アームボトム圧センサS8B、バケットロッド圧センサS9R及びバケットボトム圧センサS9Bは、集合的に「シリンダ圧センサ」とも称される。
 ブームロッド圧センサS7Rはブームシリンダ7のロッド側油室の圧力(以下、「ブームロッド圧」とする。)を検出し、ブームボトム圧センサS7Bはブームシリンダ7のボトム側油室の圧力(以下、「ブームボトム圧」とする。)を検出する。
 アームロッド圧センサS8Rはアームシリンダ8のロッド側油室の圧力(以下、「アームロッド圧」とする。)を検出し、アームボトム圧センサS8Bはアームシリンダ8のボトム側油室の圧力(以下、「アームボトム圧」とする。)を検出する。
 バケットロッド圧センサS9Rはバケットシリンダ9のロッド側油室の圧力(以下、「バケットロッド圧」とする。)を検出し、バケットボトム圧センサS9Bはバケットシリンダ9のボトム側油室の圧力(以下、「バケットボトム圧」とする。)を検出する。
 測位装置PSは、上部旋回体3の位置及び向きを測定する。測位装置PSは、例えば、GNSS(Global Navigation Satellite System)コンパスであり、上部旋回体3の位置及び向きを検出し、上部旋回体3の位置及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PS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。
 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、ショベル100の支援装置200等の外部機器と通信を行う。ショベル100の支援装置200は、例えば、ショベル100が作業を行う作業現場を管理する管理者等によって使用されてもよいし、ショベル100のオペレータが所持していてもよい。また、支援装置200は、例えば、スマートフォンやタブレット型の端末装置等であってよい。
 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。
 マシンガイダンス部50は、例えば、マシンガイダンス機能に関するショベル100の制御を実行する。マシンガイダンス部50は、例えば、目標施工面とアタッチメントの先端部、具体的には、エンドアタッチメントの作業部位との距離等の作業情報を、表示装置40や音声出力装置43等を通じて、オペレータに伝える。
 目標施工面に関するデータは、例えば、上述の如く、記憶装置57に予め記憶されている。目標施工面に関するデータは、例えば、基準座標系で表現されている。基準座標系は、例えば、世界測地系である。世界測地系は、地球の重心に原点をおき、X軸をグリニッジ子午線と赤道との交点の方向に、Y軸を東経90度の方向に、そして、Z軸を北極の方向にとる三次元直交XYZ座標系である。
 オペレータは、施工現場の任意の点を基準点と定め、入力装置42を通じて、基準点との相対的な位置関係により掘削対象となる領域に目標軌道を設定してよい。設定される目標軌道は、地面より下方に設定される掘削用の目標軌道である。バケット6の作業部位は、例えば、バケット6の爪先、バケット6の背面等である。ここで、目標軌道は、掘削前の掘削対象領域の地面、若しくは、仮置きされた盛り土の形状(掘削対象の形状)の形状に基づき算出される。掘削前の掘削対象の形状は、空間認識装置により取得される。また、掘削前の掘削対象の形状は、前回掘削時のバケット6の爪先の軌跡に基づいて取得してもよい。そして、コントローラ30は、取得した掘削前の掘削対象の形状と掘削動作の段取りに基づいて今回掘削すべき目標軌道を生成する。このように、コントローラ30は、積み込み動作の都度、掘削すべき目標軌道を更新する。また、コントローラ30は、目標重量となるように目標軌道を生成してもよい。
 また、エンドアタッチメントとして、バケット6の代わりに、例えば、グラップルやリフティングマグネットが採用される場合、グラップルの先端部やリフティングマグネットの底面が作業部位に相当する。マシンガイダンス部50は、表示装置40、音声出力装置43等を通じて、作業情報をオペレータに通知し、オペレータによる操作装置26を通じたショベル100の操作をガイドする。
 また、マシンガイダンス部50は、例えば、マシンコントロール機能に関するショベル100の制御を実行する。マシンガイダンス部50は、例えば、オペレータが手動で掘削操作を行っているときに、目標軌道とバケット6の先端位置とが一致するように、ブーム4、アーム5、及び、バケット6の少なくとも一つを自動的に動作させてもよい。
 マシンガイダンス部50は、ブーム角度センサS1、アーム角度センサS2、バケット角度センサS3、機体傾斜センサS4、旋回状態センサS5、撮像装置S6、測位装置PS、通信装置T1及び入力装置42等から情報を取得する。
 そして、マシンガイダンス部50は、例えば、取得した情報に基づき、アタッチメントの先端部(具体的には、バケット6の爪先や背面等の作業部位)が目標軌道に一致するように、アタッチメントの動作を自動的に制御したりする。
 マシンガイダンス部50は、当該マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する詳細な機能構成として、位置算出部51と、距離算出部52と、情報伝達部53と、自動制御部54と、旋回角度算出部55と、相対角度算出部56と、を含む。
 位置算出部51は、所定の測位対象の位置を算出する。例えば、位置算出部51は、アタッチメントの先端部、具体的には、バケット6の爪先や背面等の作業部位の基準座標系における座標点を算出する。具体的には、位置算出部51は、ブーム4、アーム5、及びバケット6のそれぞれの俯仰角度(ブーム角度、アーム角度、及びバケット角度)からバケット6の作業部位の座標点を算出する。
 距離算出部52は、2つの測位対象間の距離を算出する。例えば、距離算出部52は、アタッチメントの先端部、具体的には、バケット6爪先や背面等の作業部位と目標軌道との間の距離を算出する。また、距離算出部52は、バケット6の作業部位としての背面と目標軌道との間の角度(相対角度)を算出してもよい。
 情報伝達部53は、表示装置40や音声出力装置43等の所定の通知手段を通じて、各種情報をショベル100のオペレータに伝達(通知)する。情報伝達部53は、距離算出部52により算出された各種距離等の大きさ(程度)をショベル100のオペレータに通知する。
 例えば、表示装置40による視覚情報及び音声出力装置43による聴覚情報の少なくとも一方を用いて、バケット6の先端部と目標軌道との間の距離(の大きさ)をオペレータに伝える。また、情報伝達部53は、表示装置40による視覚情報及び音声出力装置43による聴覚情報の少なくとも一方を用いて、バケット6の作業部位としての背面と目標軌道との間の相対角度(の大きさ)をオペレータに伝えてもよい。
 また、情報伝達部53は、アタッチメントの先端部、具体的には、バケット6の作業部位と目標軌道との間の距離の大きさやバケット6の背面と目標軌道との間の相対角度の大きさ等を作業情報として表示装置40に表示させてもよい。表示装置40は、コントローラ30による制御下で、例えば、撮像装置S6から受信した画像データと共に、情報伝達部53から受信した作業情報を表示する。情報伝達部53は、例えば、アナログメータの画像やバーグラフインジケータの画像等を用いて、鉛直距離の大きさをオペレータに伝えるようにしてもよい。
 自動制御部54は、アクチュエータを自動的に動作させることで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。
 具体的には、自動制御部54は、後述の如く、複数の油圧アクチュエータ(具体的には、旋回油圧モータ2A、ブームシリンダ7、及びバケットシリンダ9)に対応する制御弁(具体的には、制御弁173、制御弁175L,175R、及び制御弁174)に作用するパイロット圧を個別に且つ自動的に調整することができる。これにより、自動制御部54は、それぞれの油圧アクチュエータを自動的に動作させることができる。
 自動制御部54によるマシンコントロール機能に関する制御は、例えば、入力装置42に含まれる所定のスイッチが押下された場合に実行されてよい。当該所定のスイッチは、例えば、マシンコントロールスイッチ(以下、「MC(Machine Control)スイッチ」)であり、ノブスイッチとして操作装置26(例えば、アーム5の操作に対応するレバー装置)のオペレータによる把持部の先端に配置されていてもよい。以下、MCスイッチが押下されている場合に、マシンコントロール機能が有効である前提で説明を進める。
 例えば、自動制御部54は、MCスイッチ等が押下されている場合、掘削作業や整形作業を支援するために、アームシリンダ8の動作に合わせて、ブームシリンダ7及びバケットシリンダ9の少なくとも一方を自動的に伸縮させる。
 具体的には、自動制御部54は、オペレータが手動でアーム5の閉じ操作(以下、「アーム閉じ操作」)を行っている場合に、目標施工面とバケット6の爪先や背面等の作業部位の位置とが一致するようにブームシリンダ7及びバケットシリンダ9の少なくとも一方を自動的に伸縮させる。この場合、オペレータは、例えば、アーム5の操作に対応するレバー装置をアーム閉じ操作するだけで、バケット6の爪先等を目標軌道に一致させながら、アーム5を閉じることができる。
 また、自動制御部54は、MCスイッチ等が押下されている場合、上部旋回体3を目標軌道が設定される掘削対象の領域に正対させるために旋回油圧モータ2A(アクチュエータの一例)を自動的に回転させてもよい。
 以下、コントローラ30(自動制御部54)による上部旋回体3を掘削対象領域に正対させる制御を「正対制御」と称する。これにより、オペレータ等は、所定のスイッチを押下するだけで、或いは、当該スイッチが押下された状態で、旋回操作に対応する後述のレバー装置26Cを操作するだけで、上部旋回体3を掘削対象領域に正対させることができる。また、オペレータは、MCスイッチを押下するだけで、上部旋回体3を掘削対象領域に正対させ且つ上述の掘削対象領域の掘削作業等に関するマシンコントロール機能を開始させることができる。
 具体的には、MCスイッチ等の所定のスイッチが押下された状態で旋回操作に対応するレバー装置26Cが操作されると、上部旋回体3を掘削対象領域に正対させる方向にレバー装置26Cが操作されたか否かを判断する。
 例えば、バケット6の爪先が掘削対象領域から離れる方向にレバー装置26Cが操作された場合、自動制御部54は、正対制御を実行しない。一方で、バケット6の爪先が掘削対象領域に近づく方向に旋回操作レバーが操作された場合、自動制御部54は、正対制御を実行する。
 その結果、自動制御部54は、バケット6の爪先と掘削対象領域との間の距離(若しくは、旋回角度)が小さくなるように旋回油圧モータ2Aを動作させることができる。その後、自動制御部54は、その差が所定値以下或いはゼロになると、旋回油圧モータ2Aを停止させる。
 また、自動制御部54は、その差が所定値以下或いはゼロとなる旋回角度を目標角度として設定し、その目標角度と現在の旋回角度(具体的には、旋回状態センサS5の検出信号に基づく検出値)との角度差がゼロになるように、旋回油圧モータ2Aの動作制御を行ってもよい。この場合、旋回角度は、例えば、基準方向に対する上部旋回体3の前後軸の角度である。
 尚、上述の如く、旋回油圧モータ2Aの代わりに、旋回用電動機がショベル100に搭載される場合、自動制御部54は、旋回用電動機(アクチュエータの一例)を制御対象として、正対制御を行う。
 旋回角度算出部55は、上部旋回体3の旋回角度を算出する。これにより、コントローラ30は、上部旋回体3の現在の向きを特定することができる。旋回角度算出部55は、例えば、測位装置PSに含まれるGNSSコンパスの出力信号に基づき、基準方向に対する上部旋回体3の前後軸の角度を旋回角度として算出する。
 また、旋回角度算出部55は、旋回状態センサS5の検出信号に基づき、旋回角度を算出してもよい。また、施工現場に基準点が設定されている場合、旋回角度算出部55は、旋回軸から基準点を見た方向を基準方向としてもよい。
 旋回角度は、基準方向に対するアタッチメント稼動面が延びる方向を示す。アタッチメント稼動面は、例えば、アタッチメントを縦断する仮想平面であり、旋回平面に垂直となるように配置される。旋回平面は、例えば、旋回軸に垂直な旋回フレームの底面を含む仮想平面である。コントローラ30(マシンガイダンス部50)は、例えば、アタッチメント稼動面が掘削対象領域、若しくは、目標軌道と一致したと判断した場合に、上部旋回体3が目標施工面に正対していると判断する。
 相対角度算出部56は、上部旋回体3を掘削対象領域に正対させるために必要な旋回角度(相対角度)を算出する。相対角度は、例えば、上部旋回体3を掘削対象領域に正対させたときの上部旋回体3の前後軸の方向と、上部旋回体3の前後軸の現在の方向との間に形成される相対的な角度である。相対角度算出部56は、例えば、記憶装置57に記憶されている掘削対象領域に関するデータと、旋回角度算出部55により算出された旋回角度とに基づき、相対角度を算出する。
 自動制御部54は、MCスイッチ等の所定のスイッチが押下された状態で旋回操作に対応するレバー装置26Cが操作されると、上部旋回体3を掘削対象領域に正対させる方向に旋回操作されたか否かを判断する。
 自動制御部54は、上部旋回体3を掘削対象領域に正対させる方向に旋回操作されたと判断した場合、相対角度算出部56により算出された相対角度を目標角度として設定する。そして、自動制御部54は、レバー装置26Cが操作された後の旋回角度の変化が目標角度に達した場合、上部旋回体3が掘削対象領域に正対したと判断し、旋回油圧モータ2Aの動きを停止させてよい。
 これにより、自動制御部54は、図2に示す構成を前提として、上部旋回体3を掘削対象領域に正対させることができる。上記正対制御の実施例では掘削対象領域に対する正対制御の事例を示したが、これに限られることはない。
 例えば、仮置きの土砂をダンプトラックに積み込む際の掬い取り動作においても、ダンプトラックに対してアタッチメントが向かい合うように旋回動作の正対制御をおこなってもよい。この場合、掬い取り動作の都度、掘削軌道は変更される。このため、ダンプトラックへの排土後は、新たに変更された掘削軌道に対して正対制御される。
 また、旋回油圧モータ2Aは、第1ポート2A1及び第2ポート2A2を有している。油圧センサ21は、旋回油圧モータ2Aの第1ポート2A1の作動油の圧力を検出する。油圧センサ22は、旋回油圧モータ2Aの第2ポート2A2の作動油の圧力を検出する。油圧センサ21、22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。
 また、第1ポート2A1は、リリーフ弁23を介して作動油タンクと接続される。リリーフ弁23は、第1ポート2A1側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、第1ポート2A1側の作動油を作動油タンクに排出する。同様に、第2ポート2A2は、リリーフ弁24を介して作動油タンクと接続される。リリーフ弁24は、第2ポート2A2側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、第2ポート2A2側の作動油を作動油タンクに排出する。更に、必ずしもマシンガイダンス機能やマシンコントロール機能を用いた正対制御を行わなくてもよい。また、オペレータの手動操作により正対動作、及び、掘削動作をおこなってもよい。
 次に、図3を参照して、本実施形態に係るショベル100の油圧システムについて説明する。
 図3は、本実施形態に係るショベル100の油圧システムの構成の一例を概略的に示す図である。
 尚、図3において、機械的動力系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系は、図2等の場合と同様、それぞれ、二重線、実線、破線、及び点線で示されている。
 当該油圧回路により実現される油圧システムは、エンジン11により駆動されるメインポンプ14L,14Rのそれぞれから、センタバイパス油路C1L,C1R、パラレル油路C2L,C2Rを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。
 センタバイパス油路C1Lは、メインポンプ14Lを起点として、コントロールバルブ17内に配置される制御弁171,173,175L,176Lを順に通過し、作動油タンクに至る。
 センタバイパス油路C1Rは、メインポンプ14Rを起点として、コントロールバルブ17内に配置される制御弁172,174,175R,176Rを順に通過し、作動油タンクに至る。
 制御弁171は、メインポンプ14Lから吐出される作動油を走行油圧モータ1Lへ供給し、且つ、走行油圧モータ1Lが吐出する作動油を作動油タンクに排出させるスプール弁である。
 制御弁172は、メインポンプ14Rから吐出される作動油を走行油圧モータ1Rへ供給し、且つ、走行油圧モータ1Rが吐出する作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。
 制御弁173は、メインポンプ14Lから吐出される作動油を旋回油圧モータ2Aへ供給し、且つ、旋回油圧モータ2Aが吐出する作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。
 制御弁174は、メインポンプ14Rから吐出される作動油をバケットシリンダ9へ供給し、且つ、バケットシリンダ9内の作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。
 制御弁175L,175Rは、それぞれ、メインポンプ14L,14Rが吐出する作動油をブームシリンダ7へ供給し、且つ、ブームシリンダ7内の作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。
 制御弁176L,176Rは、メインポンプ14L,14Rが吐出する作動油をアームシリンダ8へ供給し、且つ、アームシリンダ8内の作動油を作動油タンクへ排出させる。
 制御弁171,172,173,174,175L,175R,176L,176Rは、それぞれ、パイロットポートに作用するパイロット圧に応じて、油圧アクチュエータに給排される作動油の流量を調整したり、流れる方向を切り換えたりする。
 パラレル油路C2Lは、センタバイパス油路C1Lと並列的に、制御弁171,173,175L,176Lにメインポンプ14Lの作動油を供給する。
 具体的には、パラレル油路C2Lは、制御弁171の上流側でセンタバイパス油路C1Lから分岐し、制御弁171,173,175L,176Rのそれぞれに並列してメインポンプ14Lの作動油を供給可能に構成される。これにより、パラレル油路C2Lは、制御弁171,173,175Lの何れかによってセンタバイパス油路C1Lを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。
 パラレル油路C2Rは、センタバイパス油路C1Rと並列的に、制御弁172,174,175R,176Rにメインポンプ14Rの作動油を供給する。具体的には、パラレル油路C2Rは、制御弁172の上流側でセンタバイパス油路C1Rから分岐し、制御弁172,174,175R,176Rのそれぞれに並列してメインポンプ14Rの作動油を供給可能に構成される。パラレル油路C2Rは、制御弁172,174,175Rの何れかによってセンタバイパス油路C1Rを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。
 レギュレータ13L,13Rは、それぞれ、コントローラ30による制御下で、メインポンプ14L,14Rの斜板の傾転角を調節することによって、メインポンプ14L,14Rの吐出量を調節する。
 吐出圧センサ28Lは、メインポンプ14Lの吐出圧を検出し、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。吐出圧センサ28Rについても同様である。これにより、コントローラ30は、メインポンプ14L,14Rの吐出圧に応じて、レギュレータ13L,13Rを制御することができる。
 センタバイパス油路C1L,C1Rには、最も下流にある制御弁176L,176Rのそれぞれと作動油タンクとの間には、絞り18L,18Rが設けられる。これにより、メインポンプ14L,14Rにより吐出された作動油の流れは、絞り18L,18Rで制限される。そして、絞り18L,18Rは、レギュレータ13L,13Rを制御するための制御圧を発生させる。
 制御圧センサ19L,19Rは、制御圧を検出し、検出された制御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。
 コントローラ30は、吐出圧センサ28L,28Rにより検出されるメインポンプ14L,14Rの吐出圧に応じて、レギュレータ13L,13Rを制御し、メインポンプ14L,14Rの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ30は、メインポンプ14Lの吐出圧の増大に応じて、レギュレータ13Lを制御し、メインポンプ14Lの斜板傾転角を調節することにより、吐出量を減少させてよい。レギュレータ13Rについても同様である。これにより、コントローラ30は、吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ14L,14Rの吸収馬力がエンジン11の出力馬力を超えないように、メインポンプ14L,14Rの全馬力制御を行うことができる。
 また、コントローラ30は、制御圧センサ19L,19Rにより検出される制御圧に応じて、レギュレータ13L,13Rを制御することにより、メインポンプ14L,14Rの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ30は、制御圧が大きいほどメインポンプ14L,14Rの吐出量を減少させ、制御圧が小さいほどメインポンプ14L,14Rの吐出量を増大させる。
 具体的には、ショベル100における油圧アクチュエータが何れも操作されていない待機状態(図3に示す状態)の場合、メインポンプ14L,14Rから吐出される作動油は、センタバイパス油路C1L,C1Rを通って絞り18L,18Rに至る。そして、メインポンプ14L,14Rから吐出される作動油の流れは、絞り18L,18Rの上流で発生する制御圧を増大させる。その結果、コントローラ30は、メインポンプ14L,14Rの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油がセンタバイパス油路C1L,C1Rを通過する際の圧力損失(ポンピングロス)を抑制する。
 一方、何れかの油圧アクチュエータが操作装置26を通じて操作された場合、メインポンプ14L,14Rから吐出される作動油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。
 そして、メインポンプ14L,14Rから吐出される作動油の流れは、絞り18L,18Rに至る量を減少或いは消失させ、絞り18L,18Rの上流で発生する制御圧を低下させる。その結果、コントローラ30は、メインポンプ14L,14Rの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な作動油を循環させ、操作対象の油圧アクチュエータを確実に駆動させることができる。
 次に、図4A~図4Dを参照し、コントローラ30がマシンコントロール機能によってアクチュエータを動作させるための構成について説明する。図4A~図4Dは、油圧システムの一部を抜き出した図である。具体的には、図4Aは、アームシリンダ8の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図であり、図4Bは、ブームシリンダ7の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。図4Cは、バケットシリンダ9の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図であり、図4Dは、旋回油圧モータ2Aの操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。
 図4A~図4Dに示すように、油圧システムは、比例弁31を含む。比例弁31は、比例弁31AL~31DL及び31AR~31DRを含む。
 比例弁31は、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁31は、パイロットポンプ15とコントロールバルブユニット17内の対応する制御弁のパイロットポートとを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁31は、コントローラ30が出力する制御指令に応じて動作する。
 そのため、コントローラ30は、オペレータによる操作装置26の操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31を介し、コントロールバルブユニット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。そして、コントローラ30は、比例弁31が生成するパイロット圧を、対応する制御弁のパイロットポートに作用させることができる。
 この構成により、コントローラ30は、特定の操作装置26に対する操作が行われていない場合であっても、その特定の操作装置26に対応する油圧アクチュエータを動作させることができる。また、コントローラ30は、特定の操作装置26に対する操作が行われている場合であっても、その特定の操作装置26に対応する油圧アクチュエータの動作を強制的に停止させることができる。
 例えば、図4Aに示すように、左操作レバー26Lは、アーム5を操作するために用いられる。具体的には、左操作レバー26Lは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁176のパイロットポートに作用させる。
 より具体的には、左操作レバー26Lは、アーム閉じ方向(後方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁176Lの右側パイロットポートと制御弁176Rの左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー26Lは、アーム開き方向(前方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁176Lの左側パイロットポートと制御弁176Rの右側パイロットポートに作用させる。
 左操作レバー26LにはスイッチNSが設けられている。本実施形態では、スイッチNSは、左操作レバー26Lの先端に設けられた押しボタンスイッチである。オペレータは、スイッチNSを押しながら左操作レバー26Lを操作できる。スイッチNSは、右操作レバー26Rに設けられていてもよく、キャビン10内の他の位置に設けられていてもよい。
 操作センサ29LAは、オペレータによる左操作レバー26Lに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
 比例弁31ALは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31ALを介して制御弁176Lの右側パイロットポート及び制御弁176Rの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。
 比例弁31ARは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31ARを介して制御弁176Lの左側パイロットポート及び制御弁176Rの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31ALは、制御弁176L及び制御弁176Rを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。同様に、比例弁31ARは、制御弁176L及び制御弁176Rを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
 この構成により、コントローラ30は、オペレータによるアーム閉じ操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31ALを介し、制御弁176Lの右側パイロットポート及び制御弁176Rの左側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、オペレータによるアーム閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31ALを介し、制御弁176Lの右側パイロットポート及び制御弁176Rの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、オペレータによるアーム閉じ操作に応じ、或いは、オペレータによるアーム閉じ操作とは無関係に、アーム5を閉じることができる。
 また、コントローラ30は、オペレータによるアーム開き操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31ARを介し、制御弁176Lの左側パイロットポート及び制御弁176Rの右側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、オペレータによるアーム開き操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31ARを介し、制御弁176Lの左側パイロットポート及び制御弁176Rの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、オペレータによるアーム開き操作に応じ、或いは、オペレータによるアーム開き操作とは無関係に、アーム5を開くことができる。
 また、この構成により、コントローラ30は、オペレータによるアーム閉じ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、制御弁176の閉じ側のパイロットポート(制御弁176Lの左側パイロットポート及び制御弁176Rの右側パイロットポート)に作用するパイロット圧を減圧し、アーム5の閉じ動作を強制的に停止させることができる。オペレータによるアーム開き操作が行われているときにアーム5の開き動作を強制的に停止させる場合についても同様である。
 或いは、コントローラ30は、オペレータによるアーム閉じ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、比例弁31ARを制御し、制御弁176の閉じ側のパイロットポートの反対側にある、制御弁176の開き側のパイロットポート(制御弁176Lの右側パイロットポート及び制御弁176Rの左側パイロットポート)に作用するパイロット圧を増大させ、制御弁176を強制的に中立位置に戻すことで、アーム5の閉じ動作を強制的に停止させてもよい。オペレータによるアーム開き操作が行われている場合にアーム5の開き動作を強制的に停止させる場合についても同様である。
 また、以下の図4B~図4Dを参照しながらの説明を省略するが、オペレータによるブーム上げ操作又はブーム下げ操作が行われている場合にブーム4の動作を強制的に停止させる場合、オペレータによるバケット閉じ操作又はバケット開き操作が行われている場合にバケット6の動作を強制的に停止させる場合、及び、オペレータによる旋回操作が行われている場合に上部旋回体3の旋回動作を強制的に停止させる場合についても同様である。また、オペレータによる走行操作が行われている場合に下部走行体1の走行動作を強制的に停止させる場合についても同様である。
 また、図4Bに示すように、右操作レバー26Rは、ブーム4を操作するために用いられる。具体的には、右操作レバー26Rは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁175のパイロットポートに作用させる。
 より具体的には、右操作レバー26Rは、ブーム上げ方向(後方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁175Lの右側パイロットポートと制御弁175Rの左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー26Rは、ブーム下げ方向(前方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁175Rの右側パイロットポートに作用させる。
 操作センサ29RAは、オペレータによる右操作レバー26Rに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
 比例弁31BLは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31BLを介して制御弁175Lの右側パイロットポート及び制御弁175Rの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31BRは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。
 そして、パイロットポンプ15から比例弁31BRを介して制御弁175Rの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31BLは、制御弁175L及び制御弁175Rを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。また、比例弁31BRは、制御弁175Rを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
 この構成により、コントローラ30は、オペレータによるブーム上げ操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31BLを介し、制御弁175Lの右側パイロットポート及び制御弁175Rの左側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、オペレータによるブーム上げ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31BLを介し、制御弁175Lの右側パイロットポート及び制御弁175Rの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、オペレータによるブーム上げ操作に応じ、或いは、オペレータによるブーム上げ操作とは無関係に、ブーム4を上げることができる。
 また、コントローラ30は、オペレータによるブーム下げ操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31BRを介し、制御弁175Rの右側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、オペレータによるブーム下げ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31BRを介し、制御弁175Rの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、オペレータによるブーム下げ操作に応じ、或いは、オペレータによるブーム下げ操作とは無関係に、ブーム4を下げることができる。
 また、図4Cに示すように、右操作レバー26Rは、バケット6を操作するためにも用いられる。具体的には、右操作レバー26Rは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、左右方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁174のパイロットポートに作用させる。より具体的には、右操作レバー26Rは、バケット閉じ方向(左方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁174の左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー26Rは、バケット開き方向(右方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁174の右側パイロットポートに作用させる。
 操作センサ29RBは、オペレータによる右操作レバー26Rに対する左右方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
 比例弁31CLは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31CLを介して制御弁174の左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31CRは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31CRを介して制御弁174の右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。
 比例弁31CLは、制御弁174を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。同様に、比例弁31CRは、制御弁174を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
 この構成により、コントローラ30は、オペレータによるバケット閉じ操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31CLを介し、制御弁174の左側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、オペレータによるバケット閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31CLを介し、制御弁174の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、オペレータによるバケット閉じ操作に応じ、或いは、オペレータによるバケット閉じ操作とは無関係に、バケット6を閉じることができる。
 また、コントローラ30は、オペレータによるバケット開き操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31CRを介し、制御弁174の右側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、オペレータによるバケット開き操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31CRを介し、制御弁174の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、オペレータによるバケット開き操作に応じ、或いは、オペレータによるバケット開き操作とは無関係に、バケット6を開くことができる。
 また、図4Dに示すように、左操作レバー26Lは、旋回機構2を操作するためにも用いられる。具体的には、左操作レバー26Lは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、左右方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁173のパイロットポートに作用させる。より具体的には、左操作レバー26Lは、左旋回方向(左方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁173の左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー26Lは、右旋回方向(右方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁173の右側パイロットポートに作用させる。
 操作センサ29LBは、オペレータによる左操作レバー26Lに対する左右方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
 比例弁31DLは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31DLを介して制御弁173の左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。
 比例弁31DRは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31DRを介して制御弁173の右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31DLは、制御弁173を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。同様に、比例弁31DRは、制御弁173を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
 この構成により、コントローラ30は、オペレータによる左旋回操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31DLを介し、制御弁173の左側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、オペレータによる左旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31DLを介し、制御弁173の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、オペレータによる左旋回操作に応じ、或いは、オペレータによる左旋回操作とは無関係に、旋回機構2を左旋回させることができる。
 また、コントローラ30は、オペレータによる右旋回操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31DRを介し、制御弁173の右側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、オペレータによる右旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31DRを介し、制御弁173の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、オペレータによる右旋回操作に応じ、或いは、オペレータによる右旋回操作とは無関係に、旋回機構2を右旋回させることができる。
 ショベル100は、下部走行体1を自動的に前進・後進させる構成を備えていてもよい。この場合、左走行油圧モータ2MLの操作に関する油圧システム部分、及び、右走行油圧モータ2MRの操作に関する油圧システム部分は、ブームシリンダ7の操作に関する油圧システム部分等と同じように構成されてもよい。
 また、ショベル100は、バケットチルト機構を自動的に動作させる構成を備えていてもよい。この場合、バケットチルト機構を構成するバケットチルトシリンダに関する油圧システム部分は、ブームシリンダ7の操作に関する油圧システム部分等と同じように構成されてもよい。
 また、操作装置26の形態として電気式操作レバーに関する説明を記載したが、電気式操作レバーではなく油圧式操作レバーが採用されてもよい。この場合、油圧式操作レバーのレバー操作量は、圧力センサによって圧力の形で検出されてコントローラ30へ入力されてもよい。また、油圧式操作レバーとしての操作装置26と各制御弁のパイロットポートとの間には電磁弁が配置されてもよい。
 電磁弁は、コントローラ30からの電気信号に応じて動作するように構成される。この構成により、油圧式操作レバーとしての操作装置26を用いた手動操作が行われると、操作装置26は、レバー操作量に応じてパイロット圧を増減させることで各制御弁を移動させることができる。また、各制御弁は電磁スプール弁で構成されていてもよい。この場合、電磁スプール弁は、電気式操作レバーのレバー操作量に対応するコントローラ30からの電気信号に応じて動作する。
 次に、図5を参照して、本実施形態に係るショベル100の土砂重量検出機能に関する構成の詳細について説明する。図5は、本実施形態に係るショベル100のうちの土砂重量検出機能に関する構成部分の一例を概略的に示す図である。
 図3で前述したように、コントローラ30は、バケット6で掘削した土砂の重量(土砂重量)を検出する機能に関する機能部として、土砂重量処理部60を含む。
 土砂重量処理部60は、重量算出部61と、最大積載量検出部62と、積載量算出部63と、残積載量算出部64と、重心算出部65と、表示制御部66と、基準値補正部67と、を有する。
 ここで、本実施形態に係るショベル100によるダンプトラックへの土砂(積載物)の積み込み作業の動作の一例について説明する。
 まず、ショベル100は、掘削位置において、アタッチメントを制御してバケット6により土砂を掘削する(掘削動作)。次に、ショベル100は、上部旋回体3を旋回させ、バケット6を掘削位置から排土位置へと移動する(旋回動作)。
 排土位置の下方には、ダンプトラックの荷台が配置されている。次に、ショベル100は、排土位置において、アタッチメントを制御してバケット6内の土砂を排土することにより、バケット6内の土砂をダンプトラックの荷台へと積み込む(排土動作)。
 次に、ショベル100は、上部旋回体3を旋回させ、バケット6を排土位置から掘削位置へと移動する(旋回動作)。これらの動作を繰り返すことにより、ショベル100は、掘削した土砂をダンプトラックの荷台へと積み込む。
 重量算出部61は、バケット6内の土砂(積載物)の重量を算出する。重量算出部61は、ブームシリンダ7の推力に基づいて土砂重量を算出する。
 例えば、重量算出部61は、ブームシリンダ7の推力と、上部旋回体3とブーム4とを連結するピンから土砂重心までの距離と、上部旋回体3とブーム4とを連結するピン回りのモーメントの式と、に基づいて土砂重量を算出する。
 そして、重量算出部61は、算出されたバケット6全体の重量から、バケット6が空の状態であると判定されたときのバケット6の重量を減算することで、バケット6内の積載物の重量を算出する。
 以下の説明では、バケット6が空の状態であると判定されたときのバケット6の重量を、重量算出部61による積載量の算出において減算に用いられる基準値と表現する場合がある。この基準値には、ショベル100の工場出荷時等においてコントローラ30に記憶されるバケット6の重量を示す初期値と、過去の積み込み作業において設定された過去の基準値と、の両方が含まれる。基準値の詳細は後述する。
 なお、本実施形態では、土砂(積載物)を、バケット6に積載されるものとして説明するが、本実施形態の積載物は、言い換えれば、ショベル100のエンドアタッチメントによって搬送されるものでもある。したがって、土砂は、ショベル100のエンドアタッチメントによって搬送される搬送物と言える。
 本実施形態では、バケット6が空の状態であると判定されたタイミングを、基準値を補正するタイミングとして、ショベル100のオペレータに通知する。したがって、本実施形態では、オペレータが、バケット6内が空であるか否かを確認する必要がない。本実施形態では、オペレータが基準値の補正のタイミングを的確に把握することができる。
 最大積載量検出部62は、土砂を積載する対象のダンプトラックの最大積載量を検出する。例えば、最大積載量検出部62は、撮像装置S6で撮像された画像に基づいて、土砂を積載する対象のダンプトラックを特定する。「撮像装置S6で撮像された画像に基づいて」は、例えば、撮像装置S6が撮像した画像に1又は複数の画像処理を施すことによって得られる情報を利用することを意味する。ダンプトラックの最大積載量はオペレータによる手入力でもよい。
 次に、最大積載量検出部62は、特定されたダンプトラックの画像に基づいて、ダンプトラックの最大積載量を検出する。例えば、最大積載量検出部62は、特定されたダンプトラックの画像に基づいて、ダンプトラックの車種(サイズ等)を判定する。
 具体的には、例えば、最大積載量検出部62は、車種と最大積載量とを対応付けしたテーブルを有してもよく、画像から判定した車種及びテーブルに基づいて、ダンプトラックの最大積載量を求める。尚、入力装置42によってダンプトラックの最大積載量、車種等が入力され、最大積載量検出部62は、入力装置42の入力情報に基づいて、ダンプトラックの最大積載量を求めてもよい。
 積載量算出部63は、ダンプトラックに積載された土砂の重量を算出する。即ち、バケット6内の土砂がダンプトラックの荷台に排土される毎に、積載量算出部63は、重量算出部61で算出されたバケット6内の土砂の重量を加算して、ダンプトラックの荷台に積載された土砂の重量の合計である積載量(合計重量)を算出する。尚、土砂を積載する対象のダンプトラックが新しいダンプトラックとなった場合には、積載量はリセットされる。
 残積載量算出部64は、最大積載量検出部62で検出したダンプトラックの最大積載量と、積載量算出部63で算出した現在の積載量との差を残積載量として算出する。残積載量とは、ダンプトラックに積載可能な土砂の残りの重量である。
 重心算出部65は、バケット6内の土砂(積載物)の重心を算出する。尚、土砂の重心の算出方法については、後述する。
 表示制御部66は、表示装置40に表示されたメイン画面(第二の画面)に、積み込み作業用の画面(第一の画面)への遷移を案内するアイコン画像を表示させる。メイン画面と積み込み作業用の画面の詳細は後述する。
 また、表示制御部66は、表示装置40において、このアイコン画像と対応する入力装置42の選択を受け付けると、メイン画面を積み込み作業用の画面に遷移させる。本実施形態の積み込み作業画面には、重量算出部61における積載物の重量の算出における基準値の補正(更新)を行うための入力装置42と対応付けられたアイコン画像が表示される。以下の説明では、このアイコン画像を補正用アイコン画像と表現する場合がある。
 また、表示制御部66は、表示装置40には、重量算出部61で算出されたバケット6内の土砂の重量、最大積載量検出部62で検出されたダンプトラックの最大積載量、積載量算出部63で算出されたダンプトラックの積載量(荷台に積載された土砂の重量の合計)、残積載量算出部64で算出されたダンプトラックの残積載量(積載可能な土砂の残りの重量)が表示されてもよい。
 また、表示制御部66は、積載量が最大積載量を超えた場合、表示装置40に警告を表示させてもよい。また、表示制御部66は、算出されたバケット6内の土砂の重量が残積載量を超える場合、表示装置40に警告を表示させてもよい。尚、警告は、表示装置40に表示される場合に限られず、音声出力装置43による音声出力であってもよい。これにより、ダンプトラックの最大積載量を超えて土砂が積載されることを防止することができる。
 さらに、表示制御部66は、バケット6が空の状態であると判定されたタイミングで、積み込み作業画面に表示された補正用アイコン画像の表示態様を変化させる。本実施形態では、補正用アイコン画像の表示態様の変更により、オペレータに対して、基準値の補正を行うタイミングを通知する。
 基準値補正部67は、重量算出部61による積載物の重量の算出の際に用いられる基準値を補正する。基準値補正部67は、重量算出部61により算出されたバケット6の重量と、現在設定されている基準値とを比較し、両者の差分が所定の閾値より大きい場合は、バケット6の状態を、土砂等が積み込みこまれた掘削後の状態と判定する。この場合、基準値補正部67は、重量算出部61による基準値の補正を禁止する。
 具体的には、基準値補正部67は、表示制御部66により、積み込み作業画面における補正用アイコン画像を、対応する入力装置42の選択が無効であることを示す表示態様とし、補正用アイコン画像と対応する入力装置42の選択を禁止する。補正用アイコン画像の表示態様の詳細は、後述する。
 また、基準値補正部67は、両者の差分が所定の閾値以下であった場合に、バケット6の状態を、排土後の空の状態と判定し、基準値の補正を許容する。
 具体的には、基準値補正部67は、表示制御部66により、積み込み作業画面における補正用アイコン画像を、対応する入力装置42が選択可能であることを示す表示態様とし、補正用アイコン画像と対応する入力装置42の選択を許容する。
 そして、基準値補正部67は、補正用アイコン画像と対応する入力装置42が選択されると、このときのバケット6の重量を、新たな基準値とする。言い換えれば、基準値補正部67は、工場出荷時のコントローラ30に記憶されていた初期値、又は、過去の積み込み作業において設定された基準値を更新する。
 以下に、図6を参照して、本実施形態の基準値について説明する。図6は、基準値について説明する図である。図6において、縦軸は重量を示し、横軸は時間を示す。
 図6の例では、ショベル100の積み込み作業中のバケット6の重量の変化を示している。図6では、掘削後のバケット6が、タイミングT1において、バケット6内に積載された土砂を排土する場合を示している。また、このとき、ショベル100には、バケット6の重量から減算される基準値として、初期値が設定されている。
 また、図6では、重量W1が初期値とし、重量W3と重量W1との差分を、バケット6が空であるか否かを判定するための所定の閾値TH1とする。
 図6では、タイミングT1以前の状態では、バケット6の重量はW4であり、重量W4と重量W1との差分は、所定の閾値TH1よりも大きくなる。したがって、基準値補正部67は、バケット6の状態を、土砂が積み込こまれた状態と判定し、基準値の補正を禁止する。
 また、タイミングT1以降のタイミングT2では、バケット6から土砂が排土された後の状態となる。この場合、バケット6の重量W2と重量W1との差分TH2は、所定の閾値TH1以下である。
 この場合、基準値補正部67は、バケット6の状態を空の状態と判定し、基準値の補正を許容する。具体的には、基準値補正部67は、バケット6が空の状態であると判定した時点のバケット6の重量W2を、次の重量算出部61の処理で参照する基準値とする。
 言い換えれば、基準値補正部67は、バケット6の重量W2と重量W1との差分TH2を、前回の排土後の基準値である重量W1に加算した値を基準値とする。
 バケット6の重量W2と重量W1との差分TH2は、例えば、排土の際にバケット6内にこびりつき、排土されなかった土砂の重量である。積み込み作業では、例えば、土砂の土質やショベル100の作動油の温度等によっては、バケット6の爪先等に土砂が付着し、バケット6内に少量の土砂が残存した状態となることがある。
 その場合、工場出荷時の初期値を基準値として、バケット6の積載物の重量を算出すると、バケット6内に残存したままダンプトラックの荷台に排土されない土砂の重量も、ダンプトラックの荷台に排土された積載物の重量に含まれることになる。上記実施の形態では初期値を設定された基準値として用いたが、過去の積み込み作業において設定された基準値を、差分を算出する基準値として用いてもよい。
 本実施形態では、バケット6から積載物を排土した後のバケット6の重量を基準値とする補正を行うことで、バケット6に残存して排土されない土砂の重量を含まない積載物の重量を算出できる。
 本実施形態では、このように、バケット6内の積載物の重量を算出する際に、バケット6全体の重量から減算される基準値を補正することで、バケット6内の積載物の重量の算出の精度を向上させることができる。上述した本実施の形態では、コントローラ30が算出された重量と基準値との差分が所定の閾値TH1以下の場合、基準値の補正のタイミングであると判定したが、この判定方法に限定されない。
 例えば、コントローラ30は、重量算出部61により算出された重量が所定の値以下の場合に、基準値の補正のタイミングである(バケット6が空の状態である)と判定してもよい。また、コントローラ30は、空間認識装置の出力に基づいて基準値の補正のタイミングである(バケット6が空の状態である)と判定してもよい。
 次に、図7を参照して、本実施形態の土砂重量処理部60の動作について説明する。図7は、土砂重量処理部の動作を説明するフローチャートである。
 本実施形態の土砂重量処理部60において、表示制御部66は、表示装置40にメイン画面を表示させる(ステップS701)。表示制御部66は、例えば、ショベル100のエンジン11起動すると、メイン画面を表示装置40に表示させてもよい。
 続いて、表示制御部66は、積み込み作業画面と対応する入力装置42が選択されたか否かを判定する(ステップS702)。具体的には、表示制御部66は、積み込み作業画面への遷移を案内するアイコン画像と対応する入力装置42が操作されてか否かを判定する。
 ステップS702において、該当する入力装置42が選択されない場合、表示制御部66は、ステップS701へ戻る。
 ステップS702において、該当する入力装置42が選択されると、表示制御部66は、メイン画面を積み込み作業画面に遷移させる。言い換えれば、表示制御部66は、表示装置40に、積み込み作業画面を表示させる(ステップS703)。ここで表示される積み込み作業画面には、基準値の更新を行うための入力装置42と対応付けられた補正用アイコン画像が表示される。
 続いて、土砂重量処理部60は、重量算出部61により、バケット6内の重量を算出するステップS704)。続いて、土砂重量処理部60は、基準値補正部67により、ステップS704で算出された積載物の重量と、基準値との差分が、所定の閾値TH1以下であるかを判定する(ステップS705)。
 ステップS705において、差分が所定の閾値以下でない場合、つまり、バケット6に土砂等の積載物が積み込まれた状態である場合、土砂重量処理部60は、ステップS704へ戻る。
 ステップS705において、差分が所定の閾値以下である場合、つまり、バケット6が排土後の空の状態である場合、基準値補正部67は、補正用アイコン画像と対応する入力装置42(スイッチ)に対する操作の受け付けを可能とする(ステップS706)。
 具体的には、基準値補正部67は、表示制御部66により、補正用アイコン画像の表示態様を変更し、補正用アイコン画像と対応する入力装置42の選択を許容する。
 続いて、土砂重量処理部60は、補正用アイコン画像と対応する入力装置42(スイッチ)が選択されたか否かを判定する(ステップS707)。ステップS707において、該当する入力装置42が選択されない場合、土砂重量処理部60は、ステップS704へ戻る。
 ステップS707において、該当する入力装置42が選択された場合、基準値補正部67は、ステップS704で重量算出部61により算出されたバケット6の重量を、基準値にする補正を行う(ステップS708)。したがって、本実施形態の補正用アイコン画像は、バケット6内に積載された積載物の重量の算出において用いられる基準値の補正指示と対応するアイコン画像と言える。
 続いて、土砂重量処理部60は、積み込み作業が終了したか否かを判定する(ステップS709)。具体的には、土砂重量処理部60は、積み込み作業画面がメイン画面に遷移したときに、積み込み作業が終了したものと判定してもよい。
 ステップS709において、積み込み作業が終了していない場合、土砂重量処理部60は、ステップS704へ戻る。ステップS709において、積み込み作業が終了した場合、土砂重量処理部60は、基準値補正部67による処理を終了する。
 次に、本実施形態の表示装置40の表示例について説明する。図8は、メイン画面の一例を示す図である。
 図8に示す表示装置40は、画像表示部41と、入力装置42とを有する。画像表示部41各種の画像が表示される画面であり、図8では、画像表示部41にメイン画面が表示されている。入力装置42は、各種のメニュースイッチが含まれる。
 まず、画像表示部41について説明する。図8に示されるように、画像表示部41は、日時表示領域41a、走行モード表示領域41b、アタッチメント表示領域41c、燃費表示領域41d、エンジン制御状態表示領域41e、エンジン稼働時間表示領域41f、冷却水温表示領域41g、燃料残量表示領域41h、回転数モード表示領域41i、尿素水残量表示領域41j、作動油温表示領域41k、エアコン運転状態表示領域41m、画像表示領域41n、及びメニュー表示領域41pを含む。
 走行モード表示領域41b、アタッチメント表示領域41c、エンジン制御状態表示領域41e、回転数モード表示領域41i、及びエアコン運転状態表示領域41mは、ショベル100の設定状態に関する情報である設定状態情報を表示する領域である。燃費表示領域41d、エンジン稼働時間表示領域41f、冷却水温表示領域41g、燃料残量表示領域41h、尿素水残量表示領域41j、及び作動油温表示領域41kは、ショベル100の稼動状態に関する情報である稼動状態情報を表示する領域である。
 具体的には、日時表示領域41aは、現在の日時を表示する領域である。走行モード表示領域41bは、現在の走行モードを表示する領域である。アタッチメント表示領域41cは、現在装着されているアタッチメントを表す画像を表示する領域である。燃費表示領域41dは、コントローラ30によって算出された燃費情報を表示する領域である。燃費表示領域41dは、生涯平均燃費又は区間平均燃費を表示する平均燃費表示領域41d1、瞬間燃費を表示する瞬間燃費表示領域41d2を含む。
 エンジン制御状態表示領域41eは、エンジン11の制御状態を表示する領域である。エンジン稼働時間表示領域41fは、エンジン11の累積稼働時間を表示する領域である。冷却水温表示領域41gは、現在のエンジン冷却水の温度状態を表示する領域である。燃料残量表示領域41hは、燃料タンクに貯蔵されている燃料の残量状態を表示する領域である。
 回転数モード表示領域41iは、エンジン回転数調整ダイヤル75によって設定された現在の回転数モードを画像で表示する領域である。尿素水残量表示領域41jは、尿素水タンクに貯蔵されている尿素水の残量状態を画像で表示する領域である。作動油温表示領域41kは、作動油タンク内の作動油の温度状態を表示する領域である。
 エアコン運転状態表示領域41mは、現在の吹出口の位置を表示する吹出口表示領域41m1、現在の運転モードを表示する運転モード表示領域41m2、現在の設定温度を表示する温度表示領域41m3、及び現在の設定風量を表示する風量表示領域41m4を含む。
 画像表示領域41nは、撮像装置S6が撮像した画像を表示する領域である。図4の例では、画像表示領域41nは、俯瞰画像FV及び後方画像CBTを表示している。俯瞰画像FVは、例えば、表示制御部66によって生成される仮想視点画像であり、後方カメラS6B、左カメラS6L、及び右カメラS6Rのそれぞれが取得した画像に基づいて生成される。
 また、俯瞰画像FVの中央部分には、ショベル100に対応するショベル図形GEが配置されている。ショベル100とショベル100の周囲に存在する物体との位置関係をオペレータにより直感的に把握させるためである。後方画像CBTは、ショベル100の後方の空間を映し出す画像であり、カウンタウェイトの画像GCを含む。後方画像CBTは、制御部40aによって生成される実視点画像であり、後方カメラS6Bが取得した画像に基づいて生成される。
 また、画像表示領域41nは、上方に位置する第1画像表示領域41n1と下方に位置する第2画像表示領域41n2を有する。図8の例では、俯瞰画像FVを第1画像表示領域41n1に配置し、且つ、後方画像CBTを第2画像表示領域41n2に配置している。但し、画像表示領域41nは、俯瞰画像FVを第2画像表示領域41n2に配置し、且つ、後方画像CBTを第1画像表示領域41n1に配置してもよい。
 また、図8の例では、俯瞰画像FVと後方画像CBTとは上下に隣接して配置されているが、間隔を空けて配置されていてもよい。また、図8の例では、画像表示領域41nが縦長の領域であるが、画像表示領域41nは横長の領域であってもよい。
 画像表示領域41nが横長の領域である場合、画像表示領域41nは、左側に第1画像表示領域41n1として俯瞰画像FVを配置し、右側に第2画像表示領域41n2として後方画像CBTを配置してもよい。この場合、左右に間隔を空けて配置してもよいし、俯瞰画像FVと後方画像CBTの位置を入れ換えてもよい。
 さらに、本実施形態では、第1画像表示領域41n1と第2画像表示領域41n2のそれぞれに、アイコン画像41xが表示される。アイコン画像41xは、撮像装置S6の位置と上部旋回体3のアタッチメントの向きとの相対的関係を表す画像である。
 本実施形態のアイコン画像41xは、ショベル100の画像41xMと、ショベル100の前方を示す画像41xF、ショベル100の後方を示す画像41xB、を含む。また、アイコン画像41xは、ショベル100の左側を示す画像41xL、ショベル100の右側を示す画像41xR、キャビン10内を示す画像41xIを含む。
 画像41xF、41xB、41xL、41xR、41xIは、それぞれが、ショベル100の前方を撮像するカメラS6F、ショベル100の後方を撮像するカメラS6B、ショベル100の左方を撮像するカメラS6L、ショベル100の右方を撮像するカメラS6Rに対応している。また、画像41xIは、キャビン10内部のカメラに対応している。
 本実施形態では、アイコン画像41xにおいて、各カメラと対応付けられた画像が選択されると、選択された画像と対応するカメラによって撮像された画像データが画像表示領域41nに表示される。
 図8の例では、第1画像表示領域41n1では、画像41xB、41xL、41xRの表示態様が、画像41xF、画像41xIの表示態様と異なっている。このため、第1画像表示領域41n1には、画像41xB、41xL、41xRのそれぞれと対応するカメラS6B、S6L、S6Rで撮像された画像データから合成された画像データが示す俯瞰画像が表示されていることがわかる。
 また、第2画像表示領域41n2では、画像41xBの表示態様が、画像41xF、41xL、41xR、41xIの表示態様と異なっている。このため、第2画像表示領域41n2には、画像41xBと対応するカメラS6Bで撮像された画像データが示す画像が表示されていることがわかる。
 メニュー表示領域41pは、タブ41p1~41p7を有する。図8の例では、画像表示部41の最下部に、タブ41p1~41p7が左右に互いに間隔を空けて配置されている。タブ41p1~41p7には、各種情報を表示するためのアイコン画像が表示される。
 タブ41p1には、メニュー詳細項目を表示するためのメニュー詳細項目アイコン画像が表示されている。オペレータによりタブ41p1が選択されると、タブ41p2~41p7に表示されているアイコン画像がメニュー詳細項目に関連付けされたアイコン画像に切り換わる。
 タブ41p4には、デジタル水準器に関する情報を表示するためのアイコン画像が表示されている。オペレータによりタブ41p4が選択されると、後方画像CBTがデジタル水準器に関する情報を示す画面に切り換わる。但し、後方画像CBTに重畳したり、後方画像CBTが縮小したりしてデジタル水準器に関する情報を示す画面が表示されてもよい。
 また、俯瞰画像FVがデジタル水準器に関する情報を示す画面に切り換わってもよく、俯瞰画像FVに重畳したり、俯瞰画像FVが縮小したりしてデジタル水準器に関する情報を示す画面が表示されてもよい。
 タブ41p5には、画像表示部41に表示されているメイン画面を積み込み作業画面に遷移させるためのアイコン画像が表示されている。オペレータにより、後述するタブ41p5と対応する入力装置42が選択されると、画像表示部41に表示されたメイン画面が積み込み作業画面に遷移する。尚、このとき、画像表示領域41nは継続して表示され、メニュー表示領域41pが、積み込み作業に関する情報を表示させる領域に切り替わる。
 タブ41p6には、情報化施工に関する情報を表示するためのアイコン画像が表示されている。オペレータによりタブ41p6が選択されると、後方画像CBTが情報化施工に関する情報を示す画面に切り換わる。但し、後方画像CBTに重畳したり、後方画像CBTが縮小したりして情報化施工に関する情報を示す画面が表示されてもよい。また、俯瞰画像FVが情報化施工に関する情報を示す画面に切り換わってもよく、俯瞰画像FVに重畳したり、俯瞰画像FVが縮小したりしてデジタル水準器に関する情報を示す画面が表示されてもよい。
 タブ41p7には、クレーンモードに関する情報を表示するためのアイコン画像が表示されている。オペレータによりタブ41p7が選択されると、後方画像CBTがクレーンモードに関する情報を示す画面に切り換わる。但し、後方画像CBTに重畳したり、後方画像CBTが縮小したりしてクレーンモードに関する情報を示す画面が表示されてもよい。また、俯瞰画像FVがクレーンモードに関する情報を示す画面に切り換わってもよく、俯瞰画像FVに重畳したり、俯瞰画像FVが縮小したりしてクレーンモードに関する情報を示す画面が表示されてもよい。
 タブ41p2、41p3には、アイコン画像が表示されていない。このため、オペレータによりタブ41p2、41p3が操作されても、画像表示部41に表示される画像に変化は生じない。
 尚、タブ41p1~41p7に表示されるアイコン画像は上記した例に限定されるものではなく、他の情報を表示するためのアイコン画像が表示されていてもよい。
 次に、入力装置42について説明する。図8に示されるように、入力装置42は、オペレータによるタブ41p1~41p7の選択、設定入力等が行われる1又は複数のボタン式のスイッチにより構成されている。
 図8の例では、入力装置42は、上段に配置された7つのスイッチ42a1~42a7と、下段に配置された7つのスイッチ42b1~42b7と、を含む。スイッチ42b1~42b7は、スイッチ42a1~42a7のそれぞれの下方に配置されている。
 但し、入力装置42のスイッチの数、形態、及び配置は、上記した例に限定されるものではなく、例えば、ジョグホイール、ジョグスイッチ等により複数のボタン式のスイッチの機能を1つにまとめた形態であってもよいし、入力装置42が表示装置40と別体になっていてもよい。また、画像表示部41と入力装置42が一体となったタッチパネルでタブ41p1~41p7を直接操作する方式でもよい。
 スイッチ42a1~42a7は、タブ41p1~41p7の下方に、それぞれタブ41p1~41p7に対応して配置されており、それぞれタブ41p1~41p7を選択するスイッチとして機能する。
 スイッチ42a1~42a7がそれぞれタブ41p1~41p7の下方に、それぞれタブ41p1~41p7に対応して配置されているので、オペレータは直感的にタブ41p1~41p7を選択できる。
 図8では、例えば、スイッチ42a1が操作されるとタブ41p1が選択されて、メニュー表示領域41pが1段表示から2段表示に変更されて第1メニューに対応するアイコン画像がタブ41p2~41p7に表示される。また、メニュー表示領域41pが1段表示から2段表示に変更されたことに対応して、後方画像CBTの大きさが縮小される。このとき、俯瞰画像FVの大きさは変更されることなく維持されるので、オペレータがショベル100の周囲を確認するときの視認性が悪化しない。
 また、表示制御部66は、スイッチ42a5が操作されると、タブ41p5が選択されたものとし、メイン画面を、図8に示す積み込み作業画面に遷移させる。
 具体的には、表示制御部66は、スイッチ42a5が操作されると、画像表示領域41nは維持したまま、メニュー表示領域41pを積み込み作業に関する情報を表示させる作業情報表示領域とする。
 このように、本実施形態では、積み込み作業画面においても、画像表示領域41nに継続して撮像画像が表示されるため、オペレータがショベル100の周囲を確認するときの視認性が悪化させない。
 スイッチ42b1は、画像表示領域41nに表示される撮像画像を切り換えるスイッチである。スイッチ42b1が操作されるごとに画像表示領域41nの第1画像表示領域41n1に表示される撮像画像が、例えば、後方画像、左方画像、右方画像、及び俯瞰画像の間で切り換わるように構成されている。
 また、スイッチ42b1が操作されるごとに画像表示領域41nの第2画像表示領域41n2に表示される撮像画像が、例えば、後方画像、左方画像、右方画像、及び俯瞰画像の間で切り換わるように構成されていてもよい。
 また、表示制御部66は、スイッチ42b1の操作に応じて、アイコン画像41xにおける画像41xF、41xB、41xL、41xR、41xIの表示態様を変更してもよい。
 また、スイッチ42b1が操作されるごとに画像表示領域41nの第1画像表示領域41n1に表示される撮像画像と第2画像表示領域41n2に表示される撮像画像とが入れ換わるように構成されていてもよい。
 このように、入力装置42としてのスイッチ42b1は、第1画像表示領域41n1又は第2画像表示領域41n2に表示される画面を切り換えてもよいし、第1画像表示領域41n1と第2画像表示領域41n2に表示される画面を切り換えてもよい。また、第2画像表示領域41n2に表示される画面を切り換えるためのスイッチを別に設けてもよい。
 スイッチ42b2、42b3は、エアコンの風量を調節するスイッチである。図8の例では、スイッチ42b2が操作されるとエアコンの風量が小さくなり、スイッチ42b3が操作されるとエアコンの風量が大きくなるように構成されている。
 スイッチ42b4は、冷房・暖房機能のON・OFFを切り換えるスイッチである。図8の例では、スイッチ42b4が操作されるごとに冷房・暖房機能のON・OFFが切り換わるように構成されている。
 スイッチ42b5、42b6は、エアコンの設定温度を調節するスイッチである。図8の例では、スイッチ42b5が操作されると設定温度が低くなり、スイッチ42b6が操作されると設定温度が高くなるように構成されている。
 スイッチ42b7は、エンジン稼働時間表示領域41fの表示を切り換得るスイッチである。
 また、スイッチ42a2~42a6、42b2~42b6は、それぞれのスイッチ又はスイッチ近傍に表示された数字を入力可能に構成されている。また、スイッチ42a3、42a4、42a5、42b4は、メニュー画面にカーソルが表示された際、カーソルをそれぞれ左、上、右、下に移動させることが可能に構成されている。
 尚、スイッチ42a1~42a7、42b1~42b7に与えられる機能は一例であり、他の機能が実行できるように構成されていてもよい。
 以上に説明したように、画像表示領域41nに俯瞰画像FV及び後方画像CBTが表示されている状態で、タブ41p1が選択されると、俯瞰画像FV及び後方画像CBTを表示した状態でタブ41p2~41p7に第1メニュー詳細項目が表示される。このため、オペレータは、俯瞰画像FV及び後方画像CBTを確認しながら、第1メニュー詳細項目を確認できる。
 また、画像表示領域41nには、タブ41p1が選択される前後で大きさが変更されることなく俯瞰画像FVが表示される。オペレータがショベル100の周囲を確認するときの視認性が悪化しない。
 以下に、図9を参照して、本実施形態の積み込み作業画面について説明する。図9は、積み込み作業画面の一例を示す図である。図9の積み込み作業画面は、例えば、図7のステップS703で表示装置40に表示される。また、図9に示す積み込み作業画面は、積み込み作業における各種の設定を行う画面へ遷移させることができる画面であり、言い換えれば、積み込み作業のホーム画面である。
 図9の例では、画像表示部41に、積み込み作業画面が表示されている。積み込み作業画面は、画像表示領域41nと、作業情報表示領域43nとを含む。
 作業情報表示領域43nは、積載量画像43a、残積載量43b、積載量43c、バケット6のアイコン画像43d、バケット6内の土砂の重量43eが表示される。また、作業情報表示領域43nには、アイコン画像44a1~44a7が表示される。
 積載量画像43aは、ダンプトラックの側面の画像と、ダンプトラックの荷台の積載量を示す棒グラフ状の画像とを含み、棒グラフ状の画像は、ダンプトラックの最大積載量に対する、ダンプトラックの荷台に積載された土砂の積載量の割合を示す。
 また、本実施形態の積載量画像43aの有する棒グラフ状の画像は、複数の目盛りが付されており、最大積載量に対する積載量の割合が大きくなるほど、目盛り同士の間隔に割り当てられた割合の変動幅が大きくなるように表示される。
 したがって、本実施形態では、最大積載量に対する積載量の割合が大きくなるほど、積載量の変化が詳細に表示される。
 残積載量43bは、最大積載量と、現在の積載量との差を示す数値である。言い換えれば、残積載量43bは、ダンプトラックに積載可能な土砂の残りの重量である。
 積載量43cは、ダンプトラックの荷台に積載されている積載物の積載量を示す数値である。
 アイコン画像43dは、バケット6内の積載物の画像43d1を含み、バケット6の積載物の有無を示す画像である。図9の例では、アイコン画像43dは、画像43d1を含んでおり、バケット6に積載物が積み込まれた、排土前の状態であることがわかる。
 また、バケット6内の積載物(土砂)がダンプトラックの荷台に排土されると、アイコン画像43dは、画像43d1を含まないバケット6のみの画像とされてもよい。また、表示制御部66は、バケット6内の積載物の重量に応じて、画像43d1の形状を変化させてもよい。
 バケット6内の土砂の重量43eは、バケット6内の積載物の重量を示す数値である。つまり、重量43eは、これからダンプトラックに排土される土砂の重量である。
 本実施形態の表示制御部66は、例えば、重量43eが残積載量43bよりも多い場合、つまり、バケット6内の土砂を排土すると過積載となる場合、積載量画像43a、残積載量43b、積載量43c等の表示態様を変更してもよい。具体的には、表示制御部66は、積載量画像43a、残積載量43b、積載量43c等の表示色を赤色等にしてもよい。
 また、表示制御部66は、バケット6内の土砂を排土しても過積載とならない場合には、積載量画像43a、残積載量43b、積載量43c等の背景色を緑色等にしてもよい。
 また、表示制御部66は、ダンプトラックの荷台の積載量が、最大積載量を超えた場合には、オペレータに対し、荷台から土砂の掬い取りを指示する情報を表示装置40に表示させてもよい。
 アイコン画像44a1~44a7のそれぞれは、作業情報表示領域43nに各種の入力欄等を表示させるためのアイコン画像である。アイコン画像44a1~44a7のそれぞれは、スイッチ42a1~42a7と対応付けられて表示されてよい。
 例えば、アイコン画像44a1と対応するスイッチ42a1が操作されると、表示制御部66は、画像表示部41の表示を、積み込み作業画面からメイン画面に遷移させてもよい。また、アイコン画像44a2と対応するスイッチ42a2が操作されると、表示制御部66は、各種の設定画面を作業情報表示領域43nに表示させてもよい。
 また、アイコン画像44a3と対応するスイッチ42a3が操作されると、表示制御部66は、積み込み作業における積載量の目標値の入力欄を作業情報表示領域43nに表示させてもよい。
 また、アイコン画像44a5は、基準値の補正用アイコン画像であり、スイッチ42a5に対応している。本実施形態の基準値補正部67は、積み込み作業画面において、スイッチ42a5が選択されると、バケット6の積載物の重量を算出する際に用いられる基準値を補正する。言い換えれば、基準値補正部67は、スイッチ42a5が選択されると、図7のステップS708の処理を行う。
 このように、本実施形態では、積み込み作業のホーム画面において、撮像装置S6が撮像した画像データと、バケット6内の積載物の重量の算出における基準値の補正と対応するスイッチと対応付けられた補正用アイコン画像と、が共に表示される。
 また、本実施形態では、バケット6の状態が空であると判定された場合にのみ、補正用アイコン画像の表示態様を変更し、オペレータに対して、基準値の補正のタイミングを通知する。
 具体的には、アイコン画像44a5は、バケット6の状態が空であると判定されない場合、つまり、バケット6の状態が掘削後(排土前)の状態と判定された場合、グレーアウト表示されていてもよい。尚、この場合における、アイコン画像44a5の表示態様は、グレーアウト表示に限定されず、他のアイコン画像44a1~44a7のうち、対応するスイッチの選択が有効であるアイコン画像の表示態様と異なっていればよい。
 また、アイコン画像44a5は、バケット6の状態が空であると判定された場合に、グレーアウト表示から、スイッチ42a5の選択が有効であることを示す表示態様に変化する。具体的には、アイコン画像44a5は、カラー画像で表示されてもよいし、アイコン画像44a1~44a7のうち、対応するスイッチの選択が有効であるアイコン画像の表示態様と同様の表示態様で表示されてもよい。
 このように、本実施形態では、積み込み作業のホーム画面において、撮像装置S6が取得した画像データと共に、バケット6の積載物の重量の算出に用いる基準値の補正を指示するスイッチ42a5と対応するアイコン画像44a5(補正用アイコン画像)を表示させる。
 また、本実施形態では、バケット6が空の状態と判定された場合に、補正用アイコン画像44a5の表示態様を  変化させて、ショベル100のオペレータに対して基準値の補正を行うタイミングであることを通知する。
 オペレータは、補正用アイコン画像44a5の表示態様が変化したときに、スイッチ42a5を選択するだけで、基準値の補正を行うことができる。言い換えれば、オペレータは、補正用アイコン画像44a5の表示態様が変化したときに、スイッチ42a5を選択するだけで、空運搬時のバケット6の重量の設定を行うことができる。したがって、本実施形態によれば、基準値の容易に空運搬時の重量を設定させることができる。
 尚、基準値の補正を行うタイミングは、補正用アイコン画像44a5の表示態様を変化させる方法以外の方法でオペレータに通知されてもよい。例えば、基準値の補正を行うタイミングは、音声によって通知されてもよいし、基準値の補正を促すメッセージの表示等によって通知されてもよい。この場合、表示装置40は、例えば、基準値の補正を行うタイミングであることを示す通知を、表示以外の方法で出力する出力部を有していてもよい。
 また、例えば、上述の実施形態では、コントローラ30は、ショベル100に搭載されているが、ショベル100の外部に設置されていてもよい。この場合、コントローラ30は、例えば、遠隔操作室に設置された制御装置であってもよい。また、この場合、表示装置40は、遠隔操作室に設定されていてもよい。その場合、表示装置40は、遠隔操作室に設置された制御装置と接続されていてもよい。また、遠隔操作室に設置された制御装置は、ショベル100に取り付けられた各種センサからの出力信号を受信して、積載物の重量を算出したり、積載物の重量の算出に用いる基準値の補正のタイミングを判断してもよい。また、例えば、上述の実施形態では、表示装置40は、支援装置200における表示部として機能してもよい。この場合、支援装置200は、ショベル100のコントローラ30か、遠隔操作室に設置されたコントローラと接続されてもよい。
 また、上述した各実施形態では、エンドアタッチメントとしてバケットを備えるショベル100を一例として説明したが、バケットを備えるショベル100に限定されない。 本願発明のショベルとして、アタッチメントの先端にエンドアタッチメントとしてグラップル、リフティングマグネット等を備える作業機械も含まれる。
 以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素及びその配置、条件、及び形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更され得る。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わされてもよい。
 また、本国際出願は、2021年3月29日に出願された日本国特許出願2021-055151に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願2021-055151の全内容を本国際出願に援用する。
 30 コントローラ
 40 表示装置
 60 土砂重量処理部
 61 重量算出部
 62 最大積載量検出部
 63 積載量算出部
 64 残積載量算出部
 65 重心算出部
 66 表示制御部
 67 基準値補正部
 100 ショベル

Claims (10)

  1.  ショベルの有する撮像装置により撮像された画像データが示す画像と、
     前記ショベルのエンドアタッチメントにより搬送される搬送物の重量の算出に用いる基準値の補正指示と対応するアイコン画像と、を含む第一の画面を表示させる、ショベルの表示装置。
  2.  前記アイコン画像の表示態様は、
     前記エンドアタッチメントの状態が所定の条件を満たす場合に、前記基準値を補正する操作が許容されることを示す表示態様に変化する、請求項1記載のショベルの表示装置。
  3.  前記アイコン画像の表示態様は、
     前記エンドアタッチメントの状態が所定の条件を満たさない場合は、前記基準値を補正する操作が無効であることを示す表示態様で表示される、請求項2記載のショベルの表示装置。
  4.  前記所定の条件は、
     前記エンドアタッチメントの状態が、空搬送の状態であると判定されることである、請求項3記載のショベルの表示装置。
  5.  前記所定の条件は、
     前記エンドアタッチメントの重量と、前記基準値との差分が、所定の閾値以下となることである、請求項4記載のショベルの表示装置。
  6.  前記基準値を設定する操作は、
     前記アイコン画像と対応付けられた入力装置を選択する操作であり、
     前記操作が行われると、前記所定の条件を満たすときの前記エンドアタッチメントの重量が、前記基準値に設定される、請求項5記載のショベルの表示装置。
  7.  前記第一の画面は、前記エンドアタッチメントから運搬車両の荷台に搬送物を積み込む作業において表示される画面である、請求項6記載のショベルの表示装置。
  8.  前記撮像装置により撮像された画像データと、前記第一の画面を表示させるためのアイコン画像と、を含む第二の画面を表示させ、
     前記第二の画面は、
     前記第一の画面を表示させるためのアイコン画像と対応する入力装置が選択されると、前記第一の画面に遷移する、請求項7記載のショベルの表示装置。
  9.  上部旋回体と、
     下部走行体と、
     エンドアタッチメントと、
     前記エンドアタッチメントにより搬送される搬送物の重量を算出する制御部と、を有し、
     前記制御部は、前記搬送物の重量の算出に用いる基準値の補正のタイミングを判断する、ショベル。
  10.  前記エンドアタッチメントにより搬送される搬送物の重量の算出に用いる基準値の補正指示と対応するアイコン画像が表示される表示装置を有し、
     前記制御部は、前記補正のタイミングを判断すると、前記アイコン画像の表示態様を変化させる、請求項9記載のショベル。
     
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