JP2019163621A

JP2019163621A - Excavator

Info

Publication number: JP2019163621A
Application number: JP2018051696A
Authority: JP
Inventors: 正樹小川; Masaki Ogawa; 蒙萌李; meng-meng Li
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2019-09-26
Anticipated expiration: 2038-03-19
Also published as: JP7073151B2

Abstract

To provide an excavator capable of estimating the hardness of the ground with high accuracy.SOLUTION: An excavator according to an embodiment of the present invention has a lower traveling body, an upper revolving body that is pivotably mounted on the lower traveling body, an attachment that is attached to the upper revolving body, a sensor including a strain sensor or an acceleration sensor attached to the attachment, and a hardness estimation unit that estimates the hardness of the ground based on a detection value of the sensor. The hardness estimation unit has a hardness estimation unit which estimates the hardness of the ground based on a detected value of the sensor when performing a predetermined operation of bringing the attachment into contact with the ground at a predetermined speed and a predetermined angle, and data in which the detected value of the sensor when performing the predetermined operation is associated with the hardness of the ground.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、ショベルに関する。 The present invention relates to an excavator.

従来、アウトリガーシリンダやブームシリンダ等のシリンダ圧に基づいて、地盤の強度を算出するショベルが知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, an excavator that calculates the strength of the ground based on the cylinder pressure of an outrigger cylinder, a boom cylinder, or the like is known (see, for example, Patent Document 1).

特開２０００−１３６５２４号公報JP 2000-136524 A

しかしながら、上記のショベルでは、駆動する際の作動油がシリンダ内に流入する圧力を検出してしまうため、地盤の硬さを精度よく算出することが困難である。 However, in the above-described excavator, it is difficult to calculate the hardness of the ground with high accuracy because the hydraulic oil at the time of driving detects the pressure flowing into the cylinder.

そこで、上記課題に鑑み、地盤の硬さを高い精度で推定することが可能なショベルを提供することを目的とする。 Then, in view of the said subject, it aims at providing the shovel which can estimate the hardness of a ground with high precision.

本発明の実施形態に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、前記アタッチメントに取り付けられる歪みセンサ又は加速度センサを含むセンサと、前記センサの検出値により地盤の硬さを推定する硬さ推定部と、を有し、前記硬さ推定部は、前記アタッチメントを所定速度及び所定角度で地面に接触させる所定動作を行ったときの前記センサの検出値と、前記所定動作を行ったときの前記センサの検出値と前記地盤の硬さとが対応付けされたデータとに基づいて、前記地盤の硬さを推定する硬さ推定部と、を有する。 An excavator according to an embodiment of the present invention includes a lower traveling body, an upper revolving body that is turnably mounted on the lower traveling body, an attachment that is attached to the upper revolving body, and a strain sensor or an acceleration that is attached to the attachment. A sensor including a sensor, and a hardness estimation unit that estimates the hardness of the ground based on a detection value of the sensor, and the hardness estimation unit is configured to make the attachment contact the ground at a predetermined speed and a predetermined angle. Estimating the hardness of the ground based on the detection value of the sensor when the operation is performed and the data in which the detection value of the sensor when the predetermined operation is performed and the hardness of the ground are associated with each other A hardness estimation unit.

本発明の実施形態によれば、地盤の硬さを高い精度で推定することが可能なショベルを提供することができる。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide an excavator capable of estimating the hardness of the ground with high accuracy.

本発明の実施形態のショベルの側面図Side view of the excavator of the embodiment of the present invention ショベルの駆動制御系の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the drive control system of an excavator 姿勢制御処理の一例のフローチャートFlow chart of an example of attitude control processing アーム閉じ動作を行ったときの歪み量の時間変化を示す図The figure which shows the time change of the amount of distortion when performing arm closing operation アーム閉じ動作を行ったときの加速度の時間変化を示す図The figure which shows the time change of the acceleration when arm closing operation is performed 表示装置の画像表示部に表示される施工図の一例を示す図The figure which shows an example of the construction drawing displayed on the image display part of a display apparatus

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。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.

最初に、図１を参照して、本発明の実施形態のショベルの全体構成について説明する。図１は、本発明の実施形態のショベルの側面図である。 Initially, with reference to FIG. 1, the whole structure of the shovel of embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a side view of an excavator according to an embodiment of the present invention.

ショベルＰＳの下部走行体１には、旋回機構２を介して旋回可能に上部旋回体３が搭載されている。上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端には、アーム５が取り付けられている。アーム５の先端には、エンドアタッチメント（作業部位）としてバケット６が取り付けられている。エンドアタッチメントとしては、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。 An upper swing body 3 is mounted on the lower traveling body 1 of the excavator PS so as to be swingable via a swing mechanism 2. A boom 4 is attached to the upper swing body 3. An arm 5 is attached to the tip of the boom 4. A bucket 6 is attached to the tip of the arm 5 as an end attachment (working part). As an end attachment, a slope bucket, a bucket, a breaker, or the like may be attached.

ブーム４、アーム５、及びバケット６は、アタッチメントの一例として掘削アタッチメントを構成し、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。 The boom 4, the arm 5, and the bucket 6 constitute a drilling attachment as an example of the attachment, and are hydraulically driven by the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9, respectively.

ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられ、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられ、バケット６にはバケット角度センサＳ３が取り付けられている。ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３を集合的に「姿勢センサ」と称する。また、ブーム４には歪みセンサＳ４が取り付けられている。 A boom angle sensor S1 is attached to the boom 4, an arm angle sensor S2 is attached to the arm 5, and a bucket angle sensor S3 is attached to the bucket 6. The boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, and the bucket angle sensor S3 are collectively referred to as “attitude sensors”. In addition, a strain sensor S4 is attached to the boom 4.

ブーム角度センサＳ１は、ブーム４の回動角度を検出する。ブーム角度センサＳ１は、例えば、水平面に対するブーム４の傾斜を検出することで上部旋回体３に対するブーム４の回動角度を検出する加速度センサである。 The boom angle sensor S1 detects the rotation angle of the boom 4. The boom angle sensor S1 is, for example, an acceleration sensor that detects the rotation angle of the boom 4 with respect to the upper swing body 3 by detecting the inclination of the boom 4 with respect to the horizontal plane.

アーム角度センサＳ２は、アーム５の回動角度を検出する。アーム角度センサＳ２は、例えば、水平面に対するアーム５の傾斜を検出することでブーム４に対するアーム５の回動角度を検出する加速度センサである。 The arm angle sensor S2 detects the rotation angle of the arm 5. The arm angle sensor S2 is, for example, an acceleration sensor that detects the rotation angle of the arm 5 relative to the boom 4 by detecting the inclination of the arm 5 with respect to the horizontal plane.

バケット角度センサＳ３は、バケット６の回動角度を検出する。バケット角度センサＳ３は、例えば、水平面に対するバケット６の傾斜を検出することでアーム５に対するバケット６の回動角度を検出する加速度センサである。ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ、連結ピン回りの回動角度を検出するロータリエンコーダ等であってもよく、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせで構成されていてもよい。 The bucket angle sensor S3 detects the rotation angle of the bucket 6. The bucket angle sensor S3 is an acceleration sensor that detects the rotation angle of the bucket 6 with respect to the arm 5 by detecting the inclination of the bucket 6 with respect to the horizontal plane, for example. The boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, and the bucket angle sensor S3 are a potentiometer using a variable resistor, a stroke sensor that detects a stroke amount of a corresponding hydraulic cylinder, and a rotary encoder that detects a rotation angle around a connecting pin. Or a combination of an acceleration sensor and a gyro sensor.

歪みセンサＳ４は、アタッチメントの歪みを検出する。本実施形態では、歪みセンサＳ４は、ブーム４の内部に取り付けられてブーム４の伸張又は圧縮による歪みを検出する１軸歪みゲージである。但し、歪みセンサＳ４は、３軸歪みゲージであってもよく、アタッチメントの内部の複数箇所に取り付けられる複数の１軸歪みゲージであってもよい。また、歪みセンサＳ４は、複数の３軸歪みゲージであってもよく、１又は複数の１軸歪みゲージと１又は複数の３軸歪みゲージの組み合わせであってもよい。また、歪みセンサＳ４は、アタッチメントの歪みを検出できる位置に取り付けられていればよく、例えば、ブーム４の外面に取り付けられていてもよく、アーム５やバケット６に取り付けられていてもよい。 The distortion sensor S4 detects the distortion of the attachment. In the present embodiment, the strain sensor S 4 is a uniaxial strain gauge that is attached to the inside of the boom 4 and detects strain due to expansion or compression of the boom 4. However, the strain sensor S4 may be a triaxial strain gauge or a plurality of uniaxial strain gauges attached to a plurality of locations inside the attachment. The strain sensor S4 may be a plurality of triaxial strain gauges or a combination of one or more uniaxial strain gauges and one or more triaxial strain gauges. Moreover, the strain sensor S4 should just be attached in the position which can detect the distortion of an attachment, for example, may be attached to the outer surface of the boom 4, and may be attached to the arm 5 or the bucket 6.

上部旋回体３には、運転室としてのキャビン１０が設けられ、エンジン１１等の動力源及び車体傾斜センサＳ５が搭載されている。エンジン１１等の動力源は、カバー３ａにより覆われている。キャビン１０内には、コントローラ３０、表示装置４０、音声出力装置４３、入力装置４５、記憶装置４７、及びゲートロックレバー４９が設けられている。キャビン１０の頂部には、ＧＰＳ装置（ＧＮＳＳ受信機）Ｐ１、及び送信装置Ｔ１が設けられている。 The upper swing body 3 is provided with a cabin 10 as a driver's cab, and is mounted with a power source such as an engine 11 and a vehicle body tilt sensor S5. A power source such as the engine 11 is covered with a cover 3a. In the cabin 10, a controller 30, a display device 40, an audio output device 43, an input device 45, a storage device 47, and a gate lock lever 49 are provided. At the top of the cabin 10, a GPS device (GNSS receiver) P1 and a transmission device T1 are provided.

車体傾斜センサＳ５は、ショベルＰＳの車体の傾斜角度を検出する。本実施形態では、車体傾斜センサＳ５は、水平面に対する車体の傾斜角度を検出する加速度センサである。 The vehicle body tilt sensor S5 detects the tilt angle of the vehicle body of the excavator PS. In the present embodiment, the vehicle body inclination sensor S5 is an acceleration sensor that detects the inclination angle of the vehicle body with respect to the horizontal plane.

コントローラ３０は、ショベルＰＳの駆動制御を行う主制御部として機能する制御装置である。コントローラ３０は、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成されている。コントローラ３０の各種機能は、ＣＰＵが内部メモリに格納されているプログラムを実行することで実現される。 The controller 30 is a control device that functions as a main control unit that performs drive control of the excavator PS. The controller 30 includes an arithmetic processing unit that includes a CPU and an internal memory. Various functions of the controller 30 are realized by the CPU executing programs stored in the internal memory.

表示装置４０は、コントローラ３０からの指令に応じて各種の作業情報を含む画像を表示する。表示装置４０は、例えば、コントローラ３０に接続される車載液晶ディスプレイである。 The display device 40 displays an image including various types of work information in response to a command from the controller 30. The display device 40 is, for example, an in-vehicle liquid crystal display connected to the controller 30.

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音声情報を出力する。音声出力装置４３は、例えば、コントローラ３０に接続される車載スピーカである。音声出力装置４３は、ブザー等の警報器であってもよい。 The audio output device 43 outputs various audio information in response to an audio output command from the controller 30. The audio output device 43 is, for example, an in-vehicle speaker connected to the controller 30. The audio output device 43 may be an alarm device such as a buzzer.

入力装置４５は、ショベルＰＳの操作者がコントローラ３０に各種情報を入力するための装置である。入力装置４５は、例えば、表示装置４０の表面に設けられるメンブレンスイッチを含む。入力装置４５は、タッチパネル等であってもよい。 The input device 45 is a device for the operator of the excavator PS to input various information to the controller 30. The input device 45 includes, for example, a membrane switch provided on the surface of the display device 40. The input device 45 may be a touch panel or the like.

記憶装置４７は、各種情報を記憶する。記憶装置４７は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体である。本実施形態では、記憶装置４７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、歪みセンサＳ４、車体傾斜センサＳ５等の検出値、コントローラ３０の出力値等を記憶する。 The storage device 47 stores various information. The storage device 47 is a non-volatile storage medium such as a semiconductor memory, for example. In the present embodiment, the storage device 47 stores detection values of the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, the bucket angle sensor S3, the distortion sensor S4, the vehicle body tilt sensor S5, and the like, the output value of the controller 30, and the like.

ゲートロックレバー４９は、キャビン１０のドアと運転席との間に設けられ、ショベルＰＳが誤って操作されるのを防止する機構である。操作者が運転席に乗り込んでゲートロックレバー４９を引き上げると、コントローラ３０によりゲートロック弁４９ａが開状態に制御され、操作者はキャビン１０から退出できなくなると共に各種操作装置が操作可能になる。操作者がゲートロックレバー４９を押し下げると、コントローラ３０によりゲートロック弁４９ａが閉状態に制御され、操作者はキャビン１０から退出可能になると共に、各種操作装置は操作不能になる。 The gate lock lever 49 is a mechanism that is provided between the door of the cabin 10 and the driver's seat and prevents the excavator PS from being erroneously operated. When the operator gets into the driver's seat and pulls up the gate lock lever 49, the controller 30 controls the gate lock valve 49a to be in an open state, so that the operator cannot leave the cabin 10 and can operate various operation devices. When the operator pushes down the gate lock lever 49, the gate lock valve 49a is controlled to be closed by the controller 30, so that the operator can leave the cabin 10 and various operation devices cannot be operated.

ＧＰＳ装置Ｐ１は、ショベルＰＳの位置をＧＰＳ機能により検出し、位置データをコントローラ３０に供給する。 The GPS device P 1 detects the position of the excavator PS by the GPS function and supplies position data to the controller 30.

送信装置Ｔ１は、ショベルＰＳの外部に向けて情報を発信する。 The transmitting device T1 transmits information to the outside of the excavator PS.

撮像装置８０は、上部旋回体３のカバー３ａ上部に設けられている。撮像装置８０は、上部旋回体３からキャビン１０に向かって、左側を撮像する左側カメラ８０Ｌ、右側を撮像する右側カメラ８０Ｒ、後方を撮像する後方カメラ８０Ｂを有する。左側カメラ８０Ｌ、右側カメラ８０Ｒ、及び後方カメラ８０Ｂは、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有するデジタルカメラであり、それぞれ撮影した画像をキャビン１０内に設けられている表示装置４０に送る。 The imaging device 80 is provided on the upper part of the cover 3 a of the upper swing body 3. The imaging device 80 includes a left camera 80 L that images the left side, a right camera 80 R that images the right side, and a rear camera 80 B that images the rear side from the upper swing body 3 toward the cabin 10. The left camera 80L, the right camera 80R, and the rear camera 80B are digital cameras having an image sensor such as a CCD or a CMOS, for example, and send captured images to the display device 40 provided in the cabin 10.

次に、図２を参照して、ショベルＰＳの駆動制御系の構成例について説明する。図２は、ショベルＰＳの駆動制御系の構成例を示す図である。図２中、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気駆動・制御系をそれぞれ二重線、太実線、破線、及び細実線で示す。 Next, a configuration example of the drive control system of the excavator PS will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a drive control system of the excavator PS. In FIG. 2, the mechanical power system, the high-pressure hydraulic line, the pilot line, and the electric drive / control system are indicated by a double line, a thick solid line, a broken line, and a thin solid line, respectively.

エンジン１１は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５に接続され、エンジン制御装置（ＥＣＵ）７４により制御される。ＥＣＵ７４からは、エンジン１１の状態を示す各種のデータ（例えば、水温センサ１１ｃで検出される冷却水温（物理量）を示すデータ等）がコントローラ３０に常時送信される。コントローラ３０は内部の記憶部３０ａにこのデータを蓄積し、適宜、表示装置４０に送信できる。 The engine 11 is connected to the main pump 14 and the pilot pump 15 and is controlled by an engine control unit (ECU) 74. Various data indicating the state of the engine 11 (for example, data indicating the cooling water temperature (physical quantity) detected by the water temperature sensor 11c) is constantly transmitted from the ECU 74 to the controller 30. The controller 30 accumulates this data in the internal storage unit 30a and can transmit it to the display device 40 as appropriate.

メインポンプ１４は、高圧油圧ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給するための油圧ポンプである。メインポンプ１４は、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプである。 The main pump 14 is a hydraulic pump for supplying hydraulic oil to the control valve 17 through a high pressure hydraulic line. The main pump 14 is, for example, a swash plate type variable displacement hydraulic pump.

可変容量式油圧ポンプであるメインポンプ１４のレギュレータ１４ａは、斜板角度を示すデータをコントローラ３０に送る。また、吐出圧力センサ１４ｂは、メインポンプ１４の吐出圧力を示すデータをコントローラ３０に送る。これらのデータ（物理量を表すデータ）は記憶部３０ａに格納される。また、メインポンプ１４が吸入する作動油が貯蔵されたタンクとメインポンプ１４との間の管路に設けられている油温センサ１４ｃは、管路を流れる作動油の温度を表すデータをコントローラ３０に送る。 The regulator 14 a of the main pump 14, which is a variable displacement hydraulic pump, sends data indicating the swash plate angle to the controller 30. Further, the discharge pressure sensor 14 b sends data indicating the discharge pressure of the main pump 14 to the controller 30. These data (data representing physical quantities) are stored in the storage unit 30a. The oil temperature sensor 14c provided in the pipe line between the main pump 14 and the tank storing the hydraulic oil sucked by the main pump 14 stores data representing the temperature of the hydraulic oil flowing through the pipe line. Send to.

パイロットポンプ１５は、パイロットラインを介して各種油圧制御機器に作動油を供給するための油圧ポンプである。パイロットポンプ１５は、例えば、固定容量型油圧ポンプである。 The pilot pump 15 is a hydraulic pump for supplying hydraulic oil to various hydraulic control devices via a pilot line. The pilot pump 15 is, for example, a fixed displacement hydraulic pump.

コントロールバルブ１７は、ショベルＰＳにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。コントロールバルブ１７は、例えば、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、走行用油圧モータ、及び旋回用油圧モータ等に、メインポンプ１４が吐出する作動油を選択的に供給する。なお、以下では、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、走行用油圧モータ、及び旋回用油圧モータを、「油圧アクチュエータ」という場合がある。 The control valve 17 is a hydraulic control device that controls a hydraulic system in the excavator PS. The control valve 17 selectively supplies hydraulic oil discharged from the main pump 14 to, for example, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, the bucket cylinder 9, the traveling hydraulic motor, and the turning hydraulic motor. Hereinafter, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, the bucket cylinder 9, the traveling hydraulic motor, and the turning hydraulic motor may be referred to as “hydraulic actuator”.

操作レバー２６Ａ〜２６Ｃは、キャビン１０内に設けられ、操作者によって油圧アクチュエータの操作に用いられる。操作レバー２６Ａ〜２６Ｃが操作されると、パイロットポンプ１５から油圧アクチュエータのそれぞれに対応する流量制御弁のパイロットポートに作動油が供給される。各パイロットポートには、対応する操作レバー２６Ａ〜２６Ｃの操作方向及び操作量に応じた圧力の作動油が供給される。 The operation levers 26A to 26C are provided in the cabin 10 and are used by the operator to operate the hydraulic actuator. When the operation levers 26A to 26C are operated, the hydraulic oil is supplied from the pilot pump 15 to the pilot ports of the flow control valves corresponding to the hydraulic actuators. Each pilot port is supplied with hydraulic oil having a pressure corresponding to the operation direction and operation amount of the corresponding operation lever 26A to 26C.

本実施形態では、操作レバー２６Ａは、ブーム操作レバーである。操作者が操作レバー２６Ａを操作すると、ブームシリンダ７を油圧駆動させて、ブーム４を操作できる。操作レバー２６Ｂは、アーム操作レバーである。操作者が操作レバー２６Ｂを操作すると、アームシリンダ８を油圧駆動させて、アーム５を操作できる。操作レバー２６Ｃは、バケット操作レバーである。操作者が操作レバー２６Ｃを操作すると、バケットシリンダ９を油圧駆動させて、バケット６を操作できる。なお、ショベルＰＳには、操作レバー２６Ａ〜２６Ｃの他に、走行用油圧モータや旋回用油圧モータ等を駆動させる操作レバー、操作ペダル等が設けられてもよい。 In the present embodiment, the operation lever 26A is a boom operation lever. When the operator operates the operation lever 26A, the boom cylinder 7 can be hydraulically driven to operate the boom 4. The operation lever 26B is an arm operation lever. When the operator operates the operation lever 26B, the arm cylinder 8 can be hydraulically driven to operate the arm 5. The operation lever 26C is a bucket operation lever. When the operator operates the operation lever 26C, the bucket cylinder 9 can be hydraulically driven to operate the bucket 6. In addition to the operation levers 26A to 26C, the excavator PS may be provided with an operation lever, an operation pedal, and the like that drive a traveling hydraulic motor, a turning hydraulic motor, and the like.

圧力センサ１５ａ，１５ｂは、操作レバー２６Ａ〜２６Ｃが操作された際にコントロールバルブ１７に送られるパイロット圧を検出し、検出したパイロット圧を示すデータをコントローラ３０に送る。操作レバー２６Ａ〜２６Ｃには、スイッチボタン２７が設けられている。操作者は、操作レバー２６Ａ〜２６Ｃを操作しながらスイッチボタン２７を操作することで、コントローラ３０に指令信号を送ることができる。 The pressure sensors 15a and 15b detect the pilot pressure sent to the control valve 17 when the operation levers 26A to 26C are operated, and send data indicating the detected pilot pressure to the controller 30. A switch button 27 is provided on the operation levers 26A to 26C. The operator can send a command signal to the controller 30 by operating the switch button 27 while operating the operation levers 26A to 26C.

コントローラ３０は、各種のデータを取得する。コントローラ３０が取得したデータは、記憶部３０ａに格納される。 The controller 30 acquires various data. The data acquired by the controller 30 is stored in the storage unit 30a.

表示装置４０は、コントローラ３０から供給される作業情報等を含む画像を表示する。表示装置４０は、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）等の通信ネットワーク、専用線等を介してコントローラ３０に接続されている。また、表示装置４０は、画像表示部４１に表示する画像を生成する変換処理部４０ａと、入力部としてのスイッチパネル４２とを有する。 The display device 40 displays an image including work information supplied from the controller 30. The display device 40 is connected to the controller 30 via a communication network such as CAN (Controller Area Network) and LIN (Local Interconnect Network), a dedicated line, and the like. The display device 40 includes a conversion processing unit 40a that generates an image to be displayed on the image display unit 41, and a switch panel 42 as an input unit.

変換処理部４０ａは、撮像装置８０から得られる画像データに基づいて画像表示部４１上に表示する撮影画像を含む画像を生成する。表示装置４０には、左側カメラ８０Ｌ、右側カメラ８０Ｒ、及び後方カメラ８０Ｂのそれぞれから画像データが入力される。また、変換処理部４０ａは、コントローラ３０から表示装置４０に入力される各種のデータのうち画像表示部４１に表示させるデータを画像信号に変換する。コントローラ３０から表示装置４０に入力されるデータは、例えば、エンジン冷却水の温度を示すデータ、作動油の温度を示すデータ、尿素水の残量を示すデータ、燃料の残量を示すデータ等を含む。変換処理部４０ａは、変換した画像信号を画像表示部４１に出力し、撮影画像や各種のデータに基づいて生成した画像を画像表示部４１に表示させる。なお、変換処理部４０ａは、表示装置４０ではなく、例えば、コントローラ３０に設けられてもよい。 The conversion processing unit 40 a generates an image including a captured image to be displayed on the image display unit 41 based on image data obtained from the imaging device 80. Image data is input to the display device 40 from each of the left camera 80L, the right camera 80R, and the rear camera 80B. The conversion processing unit 40a converts data to be displayed on the image display unit 41 among various data input from the controller 30 to the display device 40 into an image signal. Data input from the controller 30 to the display device 40 includes, for example, data indicating the temperature of engine cooling water, data indicating the temperature of hydraulic oil, data indicating the remaining amount of urea water, data indicating the remaining amount of fuel, and the like. Including. The conversion processing unit 40a outputs the converted image signal to the image display unit 41, and causes the image display unit 41 to display a captured image and an image generated based on various data. Note that the conversion processing unit 40a may be provided in the controller 30 instead of the display device 40, for example.

スイッチパネル４２は、各種ハードウェアスイッチを含むパネルである。スイッチパネル４２は、ライトスイッチ４２ａ、ワイパースイッチ４２ｂ、及びウィンドウォッシャスイッチ４２ｃを有する。 The switch panel 42 is a panel including various hardware switches. The switch panel 42 includes a light switch 42a, a wiper switch 42b, and a window washer switch 42c.

ライトスイッチ４２ａは、キャビン１０の外部に取り付けられるライトの点灯・消灯を切り替えるためのスイッチである。ワイパースイッチ４２ｂは、ワイパーの作動・停止を切り替えるためのスイッチである。ウィンドウォッシャスイッチ４２ｃは、ウィンドウォッシャ液を噴射するためのスイッチである。 The light switch 42 a is a switch for switching on / off of a light attached to the outside of the cabin 10. The wiper switch 42b is a switch for switching operation / stop of the wiper. The window washer switch 42c is a switch for injecting window washer fluid.

表示装置４０は、蓄電池７０から電力の供給を受けて動作する。蓄電池７０は、エンジン１１のオルタネータ１１ａ（発電機）で発電した電力で充電される。蓄電池７０の電力は、コントローラ３０及び表示装置４０以外のショベルＰＳの電装品７２等にも供給される。また、エンジン１１のスタータ１１ｂは、蓄電池７０からの電力で駆動されてエンジン１１を始動させる。 The display device 40 operates by receiving power from the storage battery 70. The storage battery 70 is charged with electric power generated by the alternator 11a (generator) of the engine 11. The electric power of the storage battery 70 is also supplied to the electrical equipment 72 of the excavator PS other than the controller 30 and the display device 40. The starter 11 b of the engine 11 is driven by the power from the storage battery 70 to start the engine 11.

ショベルＰＳのキャビン１０内には、エンジン回転数調整ダイヤル７５が設けられている。エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジン回転数を調整するためのダイヤルであり、例えば、エンジン回転数を段階的に切り替えることができる。本実施形態では、エンジン回転数調整ダイヤル７５は、ＳＰモード、Ｈモード、Ａモード、及びアイドリング（ＩＤＬＥ）モードの４段階にエンジン回転数を切り替えることができるように設けられている。エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジン回転数の設定状態を示すデータをコントローラ３０に送る。なお、図２には、エンジン回転数調整ダイヤル７５によりＨモードが選択された状態が示されている。 An engine speed adjustment dial 75 is provided in the cabin 10 of the excavator PS. The engine speed adjustment dial 75 is a dial for adjusting the engine speed, and can switch the engine speed in stages, for example. In the present embodiment, the engine speed adjustment dial 75 is provided so that the engine speed can be switched in four stages: SP mode, H mode, A mode, and idling (IDLE) mode. The engine speed adjustment dial 75 sends data indicating the setting state of the engine speed to the controller 30. FIG. 2 shows a state where the H mode is selected by the engine speed adjustment dial 75.

ＳＰモードは、作業量を優先したい場合に選択される回転数モードであり、最も高いエンジン回転数を利用する。Ｈモードは、作業量と燃費を両立させたい場合に選択される回転数モードであり、２番目に高いエンジン回転数を利用する。Ａモードは、燃費を優先させながら低騒音でショベルＰＳを稼働させたい場合に選択される回転数モードであり、３番目に高いエンジン回転数を利用する。アイドリングモードは、エンジンをアイドリング状態にしたい場合に選択される回転数モードであり、最も低いエンジン回転数を利用する。エンジン１１は、エンジン回転数調整ダイヤル７５で設定された回転数モードのエンジン回転数で一定回転数に制御される。 The SP mode is a rotation speed mode that is selected when priority is given to the amount of work, and uses the highest engine speed. The H mode is a rotation speed mode that is selected when it is desired to achieve both work load and fuel consumption, and uses the second highest engine speed. The A mode is a rotation speed mode that is selected when it is desired to operate the excavator PS with low noise while giving priority to fuel efficiency, and uses the third highest engine rotation speed. The idling mode is a rotation speed mode that is selected when the engine is desired to be in an idling state, and uses the lowest engine speed. The engine 11 is controlled to a constant rotational speed at the engine rotational speed in the rotational speed mode set by the engine rotational speed adjustment dial 75.

次に、コントローラ３０の機能構成について説明する。図２に示されるように、コントローラ３０は、硬さ推定部３１と、推奨姿勢推定部３２と、動作制御部３３とを有する。 Next, the functional configuration of the controller 30 will be described. As shown in FIG. 2, the controller 30 includes a hardness estimation unit 31, a recommended posture estimation unit 32, and an operation control unit 33.

硬さ推定部３１は、アタッチメントを所定速度及び所定角度で地面に接触させる所定動作を行ったときのセンサの検出値と、所定動作を行ったときのセンサの検出値と地盤の硬さとが対応付けされたデータとに基づいて、地盤の硬さを推定する。センサは、アタッチメントに取り付けられる歪みセンサＳ４又は加速度センサ（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）を含む。センサの検出値と地盤の硬さとが対応付けされたデータは、所定動作ごとに記憶部３０ａに格納されている。本実施形態では、所定動作として、バケット６の爪先を垂直に立てた状態で地面に接触させた位置からアーム閉じ動作を行う。そして、硬さ推定部３１は、アーム閉じ動作を行ったときのセンサの検出値と、アーム閉じ動作を行ったときのセンサの検出値と地盤の硬さとが対応付けされたデータとに基づいて、地盤の硬さを推定する。例えば、硬さ推定部３１は、アーム閉じ動作を行ったときの歪みセンサＳ４により検出される歪み量が大きいほど、地盤が硬いと推定する。また例えば、硬さ推定部３１は、アーム閉じ動作を行ったときの歪みセンサＳ４により検出される歪み量の最大値近傍の歪み量の微小変動の頻度が多いほど、地盤が硬いと推定する。また例えば、硬さ推定部は、アーム閉じ動作を行ったときの歪みセンサＳ４により検出される歪み量の最大値近傍の歪み量が継続する時間が長いほど、地盤が硬いと推定する。また、例えば硬さ推定部３１は、アーム閉じ動作を行ったときの加速度センサにより検出される加速度が収束する時間が長いほど、地盤が硬いと推定する。 The hardness estimation unit 31 corresponds to the detection value of the sensor when performing a predetermined operation for bringing the attachment into contact with the ground at a predetermined speed and a predetermined angle, and the detection value of the sensor when performing the predetermined operation and the hardness of the ground. The hardness of the ground is estimated based on the attached data. The sensors include a strain sensor S4 or an acceleration sensor (boom angle sensor S1, arm angle sensor S2, bucket angle sensor S3) attached to the attachment. Data in which the detection value of the sensor is associated with the hardness of the ground is stored in the storage unit 30a for each predetermined operation. In the present embodiment, as the predetermined operation, the arm closing operation is performed from the position where the tip of the bucket 6 is in contact with the ground in a state where the tip of the bucket 6 stands vertically. Then, the hardness estimation unit 31 is based on the detection value of the sensor when the arm closing operation is performed, and the data in which the detection value of the sensor when the arm closing operation is performed and the hardness of the ground are associated with each other. Estimate the hardness of the ground. For example, the hardness estimation unit 31 estimates that the ground is harder as the strain amount detected by the strain sensor S4 when the arm closing operation is performed is larger. Further, for example, the hardness estimation unit 31 estimates that the ground is harder as the frequency of minute fluctuations in the distortion amount near the maximum value of the distortion amount detected by the distortion sensor S4 when the arm closing operation is performed increases. For example, the hardness estimation unit estimates that the ground is harder as the time over which the strain amount near the maximum strain amount detected by the strain sensor S4 when the arm closing operation is performed is longer. For example, the hardness estimation unit 31 estimates that the ground is harder as the time for which the acceleration detected by the acceleration sensor when the arm closing operation is performed is longer.

また、硬さ推定部３１は、推定した地盤の硬さを地図情報に対応付けて記憶部３０ａに格納する。本実施形態では、硬さ推定部３１は、推定した地盤の硬さと、ＧＰＳ装置Ｐ１が検出したショベルＰＳの位置とに基づいて、推定した地盤の硬さを記憶部３０ａに記憶された地図情報である施工図に対応付けて格納する。 Moreover, the hardness estimation part 31 matches the estimated hardness of the ground with map information, and stores it in the memory | storage part 30a. In the present embodiment, the hardness estimation unit 31 is based on the estimated ground hardness and the position of the excavator PS detected by the GPS device P1, and the map information in which the estimated ground hardness is stored in the storage unit 30a. Are stored in association with the construction drawing.

また、硬さ推定部３１は、推定した地盤の硬さが所定の硬さよりも硬い場合、採石仕様の爪先への交換を促す警告等を表示装置４０の画像表示部４１に表示するようにしてもよい。 In addition, when the estimated ground hardness is harder than the predetermined hardness, the hardness estimation unit 31 displays a warning or the like prompting replacement with a quarrying toe on the image display unit 41 of the display device 40. Also good.

推奨姿勢推定部３２は、硬さ推定部３１が推定した地盤の硬さと、地盤の硬さと対応付けされたアタッチメントの推奨姿勢とに基づいて、推定された地盤の硬さに応じたアタッチメントの推奨姿勢を推定する。本実施形態では、推奨姿勢推定部３２は、硬さ推定部３１が推定した地盤の硬さと、地盤の硬さと対応付けされたバケット６の推奨角度とに基づいて、推定された地盤の硬さに応じたバケット６の推奨角度を推定する。また、推奨姿勢推定部３２が推定した推奨姿勢は、表示装置４０の画像表示部４１に表示される。これにより、ショベルＰＳの操作者は、表示装置４０に表示される推奨姿勢を確認することで、地盤の硬さに推奨される推奨姿勢で地盤の掘削を行うことができる。そのため、作業効率やアタッチメントの使用寿命を向上させることができる。 The recommended posture estimation unit 32 recommends an attachment according to the estimated ground hardness based on the ground hardness estimated by the hardness estimation unit 31 and the recommended posture of the attachment associated with the ground hardness. Estimate posture. In the present embodiment, the recommended posture estimation unit 32 estimates the ground hardness estimated based on the ground hardness estimated by the hardness estimation unit 31 and the recommended angle of the bucket 6 associated with the ground hardness. The recommended angle of the bucket 6 according to is estimated. Further, the recommended posture estimated by the recommended posture estimation unit 32 is displayed on the image display unit 41 of the display device 40. Thereby, the operator of the shovel PS can perform excavation of the ground with the recommended posture recommended for the hardness of the ground by confirming the recommended posture displayed on the display device 40. Therefore, work efficiency and the service life of the attachment can be improved.

動作制御部３３は、推奨姿勢推定部３２が推定したアタッチメントの推奨姿勢となるようにアタッチメントの姿勢を制御する。本実施形態では、動作制御部３３は、推奨姿勢推定部３２が推定したバケット６の推奨角度となるようにバケット６の角度を制御する。 The motion control unit 33 controls the posture of the attachment so that the recommended posture of the attachment estimated by the recommended posture estimation unit 32 is obtained. In the present embodiment, the operation control unit 33 controls the angle of the bucket 6 so as to be the recommended angle of the bucket 6 estimated by the recommended posture estimation unit 32.

次に、図３を参照して、コントローラ３０が、地盤の硬さを推定し、アタッチメントの姿勢を、推定した地盤の硬さに応じた推奨姿勢に制御する処理（以下「姿勢制御処理」という。）の一例について説明する。図３は、姿勢制御処理の一例のフローチャートである。 Next, referring to FIG. 3, the controller 30 estimates the hardness of the ground, and controls the attachment posture to a recommended posture according to the estimated ground hardness (hereinafter referred to as “posture control processing”). .) Will be described. FIG. 3 is a flowchart of an example of the attitude control process.

ステップＳＴ１では、硬さ推定部３１は、アタッチメントを所定速度及び所定角度で地面に接触させる所定動作を行ったときのセンサの検出値と、所定動作を行ったときのセンサの検出値と地盤の硬さとが対応付けされたデータとに基づいて、地盤の硬さを推定する。 In step ST1, the hardness estimation unit 31 detects the sensor detection value when performing a predetermined operation for bringing the attachment into contact with the ground at a predetermined speed and a predetermined angle, the sensor detection value when performing the predetermined operation, and the ground level. The hardness of the ground is estimated based on the data associated with the hardness.

本実施形態では、硬さ推定部３１は、バケット６の爪先を垂直に立てた状態で地面に接した位置からアーム閉じ動作を行ったときの歪みセンサＳ４が検出した歪み量と、アーム閉じ動作を行ったときの歪み量と地盤の硬さとが対応付けされたデータとに基づいて、地盤の硬さを推定する。図４は、アーム閉じ動作を行ったときの歪み量の時間変化を示す図である。図４中、時間を横軸で示し、歪み量を縦軸で示す。図４（ａ）から図４（ｄ）に示されるように、アーム閉じ動作を行った場合、地盤の硬さの違いによって歪み量の時間変化の波形が異なる形状を示す。例えば図４（ａ）に示されるように、大きい歪み量を示した後に徐々に歪み量が減少する波形の場合、硬さ推定部３１は、表面は硬いが地中へ入り込める地盤（例えば、かれき、砂利）であると推定する。また、例えば図４（ｂ）に示されるように、大きい歪み量を維持する波形の場合、硬さ推定部３１は、表面が硬くてはがれやすい地盤（例えば、アスファルト）であると推定する。また、例えば図４（ｃ）に示されるように、歪み量が凸型であり最大歪み量が大きい波形の場合、硬さ推定部３１は、表面が柔らかく高密度の地盤（例えば、粘土層）であると推定する。また、例えば図４（ｄ）に示されるように、歪み量が凸型であり最大歪み量が小さい波形の場合、硬さ推定部３１は、表面が柔らかく低密度の地盤（例えば、土砂）であると推定する。 In the present embodiment, the hardness estimation unit 31 detects the amount of strain detected by the strain sensor S4 when the arm closing operation is performed from the position in contact with the ground with the toe of the bucket 6 standing vertically, and the arm closing operation. The hardness of the ground is estimated based on the data in which the amount of distortion and the hardness of the ground are associated with each other. FIG. 4 is a diagram illustrating a temporal change in the amount of distortion when the arm closing operation is performed. In FIG. 4, time is indicated on the horizontal axis and the amount of distortion is indicated on the vertical axis. As shown in FIGS. 4 (a) to 4 (d), when the arm closing operation is performed, the waveform of the temporal change of the distortion amount varies depending on the hardness of the ground. For example, as shown in FIG. 4 (a), in the case of a waveform in which the amount of distortion gradually decreases after showing a large amount of distortion, the hardness estimation unit 31 has a ground (e.g. And gravel). For example, as shown in FIG. 4B, in the case of a waveform that maintains a large amount of distortion, the hardness estimation unit 31 estimates that the surface is hard and easily ground (for example, asphalt). For example, as shown in FIG. 4C, in the case of a waveform having a convex distortion amount and a large maximum distortion amount, the hardness estimation unit 31 has a soft surface and a high-density ground (for example, a clay layer). It is estimated that. Further, for example, as shown in FIG. 4D, in the case of a waveform having a convex distortion amount and a small maximum distortion amount, the hardness estimation unit 31 has a soft surface and a low density ground (for example, earth and sand). Presume that there is.

また、本実施形態では、硬さ推定部３１は、バケット６の爪先を垂直に立てた状態で地面に接した位置からアーム閉じ動作を行ったときの加速度センサが検出した加速度と、アーム閉じ動作を行ったときの加速度と地盤の硬さとが対応付けされたデータとに基づいて、地盤の硬さを推定する。図５は、所定動作であるアーム閉じ動作を行ったときの加速度の時間変化を示す図である。図５中、時間を横軸で示し、加速度を縦軸で示す。また、図５中、所定動作であるアーム閉じ動作により地面に接触した時点を時刻ｔ１で示す。図５（ａ）から図５（ｃ）に示されるように、アーム閉じ動作を行った場合、地盤の硬さの違いによって加速度の時間変化の波形が異なる形状を示す。例えば図５（ａ）に示されるように、大きい加速度を示した後に短時間で加速度が減少する波形の場合、硬さ推定部３１は、表面は硬いが地中へ入り込める地盤（例えば、かれき、砂利）であると推定する。また、例えば図５（ｂ）に示されるように、大きい加速度を示した後に徐々に加速度が減少する波形の場合、硬さ推定部３１は、表面が硬くてはがれやすい地盤（例えば、アスファルト）であると推定する。また、例えば図５（ｃ）に示されるように、衝撃的な急激な立ち上がりはなく、上記図５（ａ）よりは小さいが比較的大きい加速度を示した後に短時間で加速度が減少する波形の場合、硬さ推定部３１は、表面が柔らかく高密度の地盤（例えば、粘土層）又は表面が柔らかく低密度の地盤（例えば、土砂）であると推定する。 Further, in the present embodiment, the hardness estimation unit 31 detects the acceleration detected by the acceleration sensor when the arm closing operation is performed from the position in contact with the ground with the toe of the bucket 6 standing vertically, and the arm closing operation. The hardness of the ground is estimated based on the data in which the acceleration at the time of performing and the hardness of the ground are associated with each other. FIG. 5 is a diagram showing a change in acceleration with time when an arm closing operation, which is a predetermined operation, is performed. In FIG. 5, time is indicated on the horizontal axis and acceleration is indicated on the vertical axis. In addition, in FIG. 5, a time point when the arm is in contact with the ground by the arm closing operation which is a predetermined operation is indicated by time t1. As shown in FIGS. 5 (a) to 5 (c), when the arm closing operation is performed, the waveform of the change with time of the acceleration varies depending on the hardness of the ground. For example, as shown in FIG. 5 (a), in the case of a waveform in which the acceleration decreases in a short time after showing a large acceleration, the hardness estimation unit 31 has a ground (for example, , Gravel). Further, for example, as shown in FIG. 5B, in the case of a waveform in which the acceleration gradually decreases after showing a large acceleration, the hardness estimating unit 31 is a ground (for example, asphalt) whose surface is hard and easily peeled off. Presume that there is. Further, for example, as shown in FIG. 5 (c), there is no shocking sudden rise, and it has a waveform in which the acceleration decreases in a short time after showing a relatively large acceleration that is smaller than FIG. 5 (a). In this case, the hardness estimation unit 31 estimates that the surface is soft and high-density ground (for example, a clay layer) or the surface is soft and low-density ground (for example, earth and sand).

ステップＳＴ２では、硬さ推定部３１は、推定した地盤の硬さを地図情報に対応付けて記憶部３０ａに格納する。本実施形態では、硬さ推定部３１は、推定した地盤の硬さと、ＧＰＳ装置Ｐ１が検出したショベルＰＳの位置とに基づいて、推定した地盤の硬さを記憶部３０ａに記憶された施工図に対応付けて格納する。また、硬さ推定部３１は、地盤の硬さが対応付けされた施工図を表示装置４０に表示してもよい。 In step ST2, the hardness estimation unit 31 stores the estimated ground hardness in the storage unit 30a in association with the map information. In the present embodiment, the hardness estimation unit 31 is based on the estimated ground hardness and the position of the excavator PS detected by the GPS device P1, and the construction drawing in which the estimated ground hardness is stored in the storage unit 30a. Store in association with. Moreover, the hardness estimation part 31 may display the construction drawing with which the hardness of the ground was matched on the display apparatus 40. FIG.

図６は、表示装置４０の画像表示部４１に表示される施工図の一例を示す図である。図６に示されるように、表示装置４０の画像表示部４１には施工図４１ａが表示されている。施工図４１ａには、等高線４１ｂ、道路４１ｃ、切土法面４１ｄ、法肩４１ｅ、法尻４１ｆ等が示されている。道路４１ｃ及び切土法面４１ｄは、等高線４１ｂで示される斜面の一部を切り取ることによって形成されている。また、道路４１ｃの一部及び切土法面４１ｄの一部には、推定した地盤の硬さ（例えば、比較的硬い地盤であること）を示すハッチング４１ｇが付されている。操作者は、画像表示部４１に表示される施工図４１ａを見ることで、道路４１ｃの一部及び切土法面４１ｄの一部が比較的硬い地盤であることを容易に確認できる。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a construction diagram displayed on the image display unit 41 of the display device 40. As shown in FIG. 6, a construction drawing 41 a is displayed on the image display unit 41 of the display device 40. The construction drawing 41a shows a contour line 41b, a road 41c, a cut slope 41d, a shoulder 41e, a slope 41f, and the like. The road 41c and the cut slope 41d are formed by cutting a part of the slope indicated by the contour line 41b. Further, hatching 41g indicating the estimated ground hardness (for example, a relatively hard ground) is attached to a part of the road 41c and a part of the cut slope 41d. The operator can easily confirm that a part of the road 41c and a part of the cut slope 41d are relatively hard ground by looking at the construction drawing 41a displayed on the image display unit 41.

ステップＳＴ３では、推奨姿勢推定部３２は、硬さ推定部３１が推定した地盤の硬さと、地盤の硬さと対応付けされて記憶されたアタッチメントの推奨姿勢とに基づいて、推定された地盤の硬さに推奨されるアタッチメントの推奨姿勢を推定する。本実施形態では、推奨姿勢推定部３２は、硬さ推定部３１が推定した地盤の硬さと、地盤の硬さと対応付けされて記憶されたバケット６の推奨角度とに基づいて、推定された地盤の硬さに推奨されるバケット６の推奨角度を推定する。例えば、硬さ推定部３１が、表面は硬いが地中へ入り込める地盤（例えば、かれき、砂利）であると推定した場合、推奨姿勢推定部３２は、バケット６の爪先を垂直に立てた状態の角度をバケット６の推奨角度と推定する。また、例えば硬さ推定部３１が、表面が硬くてはがれやすい地盤（例えば、アスファルト）であると推定した場合、推奨姿勢推定部３２は、バケット６の爪先を寝かせた角度をバケット６の推奨角度と推定する。また、例えば硬さ推定部３１は、表面が柔らかく高密度の地盤（例えば、粘土層）である、又は表面が柔らかく低密度の地盤（例えば、土砂）であると推定した場合、バケット６の爪先を垂直に立てた状態の角度をバケット６の推奨角度と推定する。また、推奨姿勢推定部３２は、推定した推奨姿勢を表示装置４０に表示させてもよい。これにより、ショベルＰＳの操作者は、表示装置４０に表示される推奨姿勢を確認することで、地盤の硬さに推奨される推奨姿勢で地盤の掘削を行うことができる。そのため、作業効率やアタッチメントの使用寿命を向上させることができる。 In step ST3, the recommended posture estimation unit 32 estimates the ground hardness estimated based on the ground hardness estimated by the hardness estimation unit 31 and the recommended attachment posture stored in association with the ground hardness. The recommended orientation of the recommended attachment is estimated. In the present embodiment, the recommended posture estimation unit 32 estimates the ground based on the ground hardness estimated by the hardness estimation unit 31 and the recommended angle of the bucket 6 stored in association with the ground hardness. The recommended angle of the bucket 6 recommended for the hardness of is estimated. For example, when the hardness estimation unit 31 estimates that the surface is hard but can enter the ground (for example, debris or gravel), the recommended posture estimation unit 32 has the toe of the bucket 6 standing upright Is estimated as the recommended angle of the bucket 6. For example, when the hardness estimation unit 31 estimates that the surface is hard and easily peeled off (for example, asphalt), the recommended posture estimation unit 32 sets the angle at which the tip of the bucket 6 is laid down to the recommended angle of the bucket 6 Estimated. For example, when the hardness estimation unit 31 estimates that the surface is a soft and high-density ground (for example, a clay layer) or the surface is soft and a low-density ground (for example, earth and sand), the toe of the bucket 6 Is estimated as the recommended angle of the bucket 6. Further, the recommended posture estimation unit 32 may display the estimated recommended posture on the display device 40. Thereby, the operator of the shovel PS can perform excavation of the ground with the recommended posture recommended for the hardness of the ground by confirming the recommended posture displayed on the display device 40. Therefore, work efficiency and the service life of the attachment can be improved.

ステップＳＴ４では、動作制御部３３は、推奨姿勢推定部３２が推定したアタッチメントの推奨姿勢となるようにアタッチメントの姿勢を制御し、処理を終了させる。本実施形態では、動作制御部３３は、推奨姿勢推定部３２が推定した推奨角度となるように、バケット６の角度を制御し、処理を終了させる。 In step ST4, the motion control unit 33 controls the attachment posture so as to be the recommended attachment posture estimated by the recommended posture estimation unit 32, and ends the process. In the present embodiment, the motion control unit 33 controls the angle of the bucket 6 so as to be the recommended angle estimated by the recommended posture estimation unit 32 and ends the processing.

以上のように構成されるショベルＰＳでは、アタッチメントを所定速度及び所定角度で地面に接触させる所定動作を行ったときのセンサの検出値と、所定動作を行ったときのセンサの検出値と地盤の硬さとが対応付けされたデータとに基づいて、地盤の硬さが推定される。そのため、アタッチメントが駆動する際の作動油がシリンダ内に流入する圧力を検出してしまうことがないため、地盤の硬さを精度よく推定できる。 In the excavator PS configured as described above, the detection value of the sensor when performing a predetermined operation for bringing the attachment into contact with the ground at a predetermined speed and a predetermined angle, the detection value of the sensor when performing the predetermined operation, and the ground The hardness of the ground is estimated based on the data associated with the hardness. For this reason, since the hydraulic oil when the attachment is driven does not detect the pressure flowing into the cylinder, the hardness of the ground can be accurately estimated.

また、地盤の硬さを精度よく推定できるので、地盤の硬さによって摩耗状況が異なるバケット６の爪先の交換時期を予測することが容易になる。そのため、交換用の爪先を適切な交換時期に用意することができるので、交換用の爪先が用意できていないことを理由とするショベルＰＳのダウンタイムを抑制できる。 Further, since the hardness of the ground can be estimated with high accuracy, it becomes easy to predict the replacement time of the toe of the bucket 6 having different wear conditions depending on the hardness of the ground. Therefore, since the replacement toe can be prepared at an appropriate replacement time, the downtime of the excavator PS due to the reason that the replacement toe is not prepared can be suppressed.

また、硬さ推定部３１が推定した地盤の硬さと、地盤の硬さに対応付けされたアタッチメントの推奨姿勢とに基づいて、地盤の硬さに応じたアタッチメントの推奨姿勢が推定され、表示装置４０の画像表示部４１に表示される。そのため、ショベルＰＳの操作者は、画像表示部４１に表示されるアタッチメントの推奨姿勢を確認することで、地盤の硬さに適したアタッチメントの姿勢で地盤を掘削できるので、作業効率が向上する。また、地盤の硬さに適していないアタッチメントの姿勢で地盤を掘削することによるアタッチメントの使用寿命の低下を抑制できる。 Further, based on the hardness of the ground estimated by the hardness estimation unit 31 and the recommended orientation of the attachment associated with the hardness of the ground, the recommended orientation of the attachment according to the hardness of the ground is estimated, and the display device It is displayed on 40 image display sections 41. Therefore, the operator of the excavator PS can excavate the ground with an attachment posture suitable for the hardness of the ground by confirming the recommended posture of the attachment displayed on the image display unit 41, so that the work efficiency is improved. In addition, it is possible to suppress a decrease in the service life of the attachment due to excavating the ground with an attachment posture not suitable for the hardness of the ground.

また、硬さ推定部３１が推定した地盤の硬さが地図情報に対応付けて記憶部３０ａに格納される。そのため、操作者は記憶部３０ａに格納された地図情報を確認することで、硬い地盤の位置や柔らかい地盤の位置を容易に把握できるので、例えば柔らかい地盤の上で作業する際、通常の硬さの地盤の上で作業する場合よりも注意力を高めて作業できる。また、施工計画（例えば、工数、必要機種、機械台数）を速く精度よく予測できる。 Moreover, the hardness of the ground estimated by the hardness estimation unit 31 is stored in the storage unit 30a in association with the map information. Therefore, the operator can easily grasp the position of the hard ground and the position of the soft ground by checking the map information stored in the storage unit 30a. For example, when working on the soft ground, the normal hardness You can work with higher attention than when working on the ground. In addition, construction plans (for example, man-hours, required models, number of machines) can be predicted quickly and accurately.

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, the said content does not limit the content of invention, Various deformation | transformation and improvement are possible within the scope of the present invention.

１下部走行体
３上部旋回体
４ブーム
５アーム
６バケット
３０コントローラ
３０ａ記憶部
３１硬さ推定部
３２推奨姿勢推定部
３３動作制御部
４０表示装置
４１画像表示部
ＰＳショベル
Ｓ１ブーム角度センサ
Ｓ２アーム角度センサ
Ｓ３バケット角度センサ
Ｓ４歪みセンサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lower traveling body 3 Upper turning body 4 Boom 5 Arm 6 Bucket 30 Controller 30a Memory | storage part 31 Hardness estimation part 32 Recommended attitude | position estimation part 33 Operation control part 40 Display apparatus 41 Image display part PS Excavator S1 Boom angle sensor S2 Arm angle sensor S3 Bucket angle sensor S4 Strain sensor

Claims

下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、
前記アタッチメントに取り付けられる歪みセンサ又は加速度センサを含むセンサと、
前記センサの検出値により地盤の硬さを推定する硬さ推定部と、
を有し、
前記硬さ推定部は、前記アタッチメントを所定速度及び所定角度で地面に接触させる所定動作を行ったときの前記センサの検出値と、前記所定動作を行ったときの前記センサの検出値と前記地盤の硬さとが対応付けされたデータとに基づいて、前記地盤の硬さを推定する硬さ推定部と、
を有する、
ショベル。 A lower traveling body,
An upper swivel body that is turnably mounted on the lower traveling body;
An attachment attached to the upper swing body;
A sensor including a strain sensor or an acceleration sensor attached to the attachment;
A hardness estimation unit that estimates the hardness of the ground from the detection value of the sensor;
Have
The hardness estimation unit includes a detection value of the sensor when performing a predetermined operation of bringing the attachment into contact with the ground at a predetermined speed and a predetermined angle, a detection value of the sensor when performing the predetermined operation, and the ground A hardness estimation unit that estimates the hardness of the ground based on the data associated with the hardness of
Having
Excavator.

前記硬さ推定部が推定した前記地盤の硬さと、前記地盤の硬さごとに対応付けされた前記アタッチメントの推奨姿勢とに基づいて、前記地盤の硬さに応じた前記アタッチメントの推奨姿勢を推定する推奨姿勢推定部と、
前記推奨姿勢推定部が推定した前記アタッチメントの推奨姿勢を表示する表示部と、
を有する、
請求項１に記載のショベル。 Based on the hardness of the ground estimated by the hardness estimation unit and the recommended posture of the attachment associated with each hardness of the ground, the recommended posture of the attachment according to the hardness of the ground is estimated A recommended posture estimation unit,
A display unit for displaying a recommended posture of the attachment estimated by the recommended posture estimation unit;
Having
The excavator according to claim 1.

前記硬さ推定部が推定した前記地盤の硬さと、前記地盤の硬さごとに対応付けされた前記アタッチメントの推奨姿勢とに基づいて、前記地盤の硬さに推奨される前記アタッチメントの推奨姿勢を推定する推奨姿勢推定部と、
前記推奨姿勢推定部が推定した前記アタッチメントの推奨姿勢となるように前記アタッチメントの姿勢を制御する動作制御部と、
を有する、
請求項１に記載のショベル。 Based on the hardness of the ground estimated by the hardness estimation unit and the recommended posture of the attachment associated with each hardness of the ground, the recommended posture of the attachment recommended for the hardness of the ground A recommended posture estimation unit to be estimated;
An operation control unit that controls the posture of the attachment to be the recommended posture of the attachment estimated by the recommended posture estimation unit;
Having
The excavator according to claim 1.

前記硬さ推定部が推定した前記地盤の硬さを地図情報に対応付けて格納する記憶部を有する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のショベル。 A storage unit that stores the hardness of the ground estimated by the hardness estimation unit in association with map information;
The excavator according to any one of claims 1 to 3.

前記センサは、歪みセンサを含み、
前記硬さ推定部は、前記アタッチメントを所定速度及び所定角度で地面に接触させたときの前記歪みセンサにより検出される歪み量が大きいほど、前記地盤が硬いと推定する、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のショベル。 The sensor includes a strain sensor;
The hardness estimation unit estimates that the ground is harder as the amount of strain detected by the strain sensor when the attachment is brought into contact with the ground at a predetermined speed and a predetermined angle is larger.
The excavator according to any one of claims 1 to 4.

前記センサは、歪みセンサを含み、
前記硬さ推定部は、前記アタッチメントを所定速度及び所定角度で地面に接触させたときの前記歪みセンサにより検出される歪み量の最大値近傍の歪み量の微小変動の頻度が多いほど、前記地盤が硬いと推定する、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のショベル。 The sensor includes a strain sensor;
The hardness estimator increases the frequency of minute fluctuations in the strain amount near the maximum strain amount detected by the strain sensor when the attachment is brought into contact with the ground at a predetermined speed and a predetermined angle. Is estimated to be stiff,
The excavator according to any one of claims 1 to 5.

前記センサは、歪みセンサを含み、
前記硬さ推定部は、前記アタッチメントを所定速度及び所定角度で地面に接触させたときの前記歪みセンサにより検出される歪み量の最大値近傍の歪み量が継続する時間が長いほど、前記地盤が硬いと推定する、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のショベル。 The sensor includes a strain sensor;
The hardness estimation unit increases the time that the strain amount near the maximum value of the strain amount detected by the strain sensor when the attachment is brought into contact with the ground at a predetermined speed and a predetermined angle is longer. Presumed to be hard,
The excavator according to any one of claims 1 to 6.

前記センサは、加速度センサを含み、
前記硬さ推定部は、前記アタッチメントを所定速度及び所定角度で地面に接触させたときの前記加速度センサにより検出される加速度が収束する時間が長いほど、前記地盤が硬いと推定する、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のショベル。 The sensor includes an acceleration sensor,
The hardness estimation unit estimates that the ground is harder as the time that the acceleration detected by the acceleration sensor converges when the attachment is brought into contact with the ground at a predetermined speed and a predetermined angle is longer.
The excavator according to any one of claims 1 to 7.