以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図2は本発明を用いた油圧ショベルの一具体例を示す斜視図であって、1は油圧ショベル、1Aはフロント作業機、1Bは車体、2は上部旋回体、2aは操作室、3は下部走行体、3aは左走行モータ、3bは右走行駆動体、3cは右走行駆動体、4aはブーム、4bはアーム、4cはバケット、5aはブームシリンダ、5bはアームシリンダ、5cはバケットシリンダ、6aはブーム角度検出器、6bはアーム角度検出器、6cはバケット角度検出器、6dは傾斜角度検出器、6eは方位角度検出器、7a〜7fは操作レバー、8は表示装置、9は設定器、10は操作パネルである。
同図において、油圧ショベルは、ブーム4aとアーム4bとバケット4cとが連結されてなる多関節型のフロント作業機1Aと、上部旋回体2と下部走行体3とからなる車体1Bとで構成されている。
フロント作業機1Aでは、ブーム4aの基端が上部旋回体2の前部に支持され、その支持点を回動支点として上下方向に回動可能であり、このブーム4aの先端にアーム4bの一端が支持されており、その支持点を回動支点として上下方向に回動可能であり、さらに、このアーム4bの他端にバケット4cが支持されており、その支持点を回動支点として上下方向に回動可能である。ブーム4aは、図示しない油圧ポンプからの圧油によって駆動される油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ5aにより、上下方向に回動駆動され、アーム4bは、図示しない油圧ポンプからの圧油によって駆動される油圧アクチュエータとしてのアームシリンダ5bによって上下方向に回動駆動され、バケット4cは、図示しない油圧ポンプからの圧油によって駆動される油圧アクチュエータとしてのバケットシリンダ5cによって上下方向に回動駆動される。
ブーム4aの回動支点には、ブーム角度検出器6aが設けられており、このブーム角度検出器6aによってブーム4aの回動角が検出される。また、アーム4bの回動支点には、アーム角度検出器6bが設けられており、このアーム角度検出器6bによってアーム4bの回動角が検出され、バケット4cの回動支点には、バケット角度検出器6cが設けられており、このバケット角度検出器6cによってバケット4cの回動角が検出される。
なお、上部旋回体2には、オペレータが搭乗する操作室2aが設けられており、この操作室2aに、図2では、符号のみを示して図示しないが、ブームシリンダ5aを駆動してブーム4aの上下方向の回動を操作するためのブーム操作レバー7aやアームシリンダ5bを駆動してアーム4bの上下方向の回動を操作するためのアーム操作レバー7b,バケットシリンダ5cを駆動してバケット4cの上下方向の回動を操作するためのバケット操作レバー7cが設けられている。
車体1Bでは、この操作室2aを有する上部旋回体2が旋回モータ(図示せず)で回転する旋回軸(図示せず)を介して下部走行体3上に取り付けられており、この旋回モータが駆動されることにより、上部旋回体2が下部走行体3に対して水平方向に旋回する。
なお、ここで、「水平方向」とは、下部走行体3での上部旋回体2の搭載面に平行な面に沿う方向をいい、上記の「上下方向」とは、この面に垂直な面に沿う方向をいう。
また、下部走行体3には、車体1Bの前進方向に見で左側に左走行駆動体3bが、右側に右走行駆動体3cが夫々設けられており、左走行駆動体3bが左走行モータ3aによって駆動されることにより、また、右走行駆動体3cが右走行モーダ(図示せず)によって駆動されることにより、油圧ショベル1が前進あるいは後進走行し、また、走行方向を変更することができる。
なお、図2では、符号のみを示して図示しないが、操作室2aには、旋回体2を水平方向に旋回操作するための旋回操作レバー7dや、左走行モータ3aを駆動して左走行駆動体3bの走行操作するための左モータ操作レバー7e,右走行モータを駆動して右走行駆動体3cの走行操作するための左モータ操作レバー7fが設けられている。
以上の構成により、オペレータがブーム操作レバー7aを操作することにより、ブームシリンダ5aが駆動されてブーム4aが上下方向に回動駆動され、アーム操作レバー7bを操作することにより、アームシリンダ5bが駆動されてアーム4bが上下方向に回動駆動され、バケット操作レバー7cを操作することにより、バケットシリンダ5cが駆動されてバケット4cが上下方向に回動駆動される。また、オペレータが旋回操作レバー7dを操作することにより、旋回モータが駆動されて上部旋回体2が旋回し、この上部旋回体2の水平方向での角度(即ち、水平方向での向き)を変化させることができる。さらに、オペレータが左走行モータ操作レバー7e,右走行モータ操作レバー7fを操作することにより、左走行モータ3aや右走行モータが駆動され、左走行駆動体3bや右走行駆動体3cが駆動されて油圧ショベル1が前進あるいは後進走行し、また、走行方向を変える。
本発明による油圧ショベル1の表示装置8は、ここでは、符号のみを示して図示しないが、上部旋回体2に設けられており、その表示部が操作室2a内の油圧ショベル1を操作するオペレータの近くに、その表示画面をオペレータが見易い状態にして設置されている。油圧ショベル1で掘削作業を行なうに際しては、後述するように、オペレータの操作により、この表示装置8の表示部にその作業を案内する画面(以下、作業ガイダンス画面という)を表示させることができる。
また、図2では図示せず、符号のみを示しているが、操作室2aには、オペレータが各種設定をするための操作パネル8と、オペレータの操作によって表示装置8の表示部に作業ガイダンス画面の表示開始を指示するための設定器9とが設けられている。操作パネル8は、表示装置の表示画面付近など、オペレータが操作し易い場所に設置されており、また、設定器9はスイッチなどの入力手段であって、操作パネル8あるいはいずれかの操作レバーのグリップ上に設けられている。
図3は図2に示す油圧ショベルによる作業現場の状態の一具体例を示す図であって、11a〜11cは杭、12は水糸、13は目標仕上げ面、13a,13bは境界線である。
同図において、掘削作業によって作業目標面を設計された目標仕上げ面13に仕上げる場合には、この目標仕上げ面13の一方の境界線13a側に水糸12を張り、目標仕上げ面13をオペレータに教示する。このように、水糸12を張るためには、複数の杭11a〜11cが設置され、これら杭11a,11b,11c間に水糸が張られる。
ここで、この水糸12は、目標仕上げ面13の延長面上で境界線13a,10bのいずれか一方に平行に張られるものであって、図3(a)は水糸12が張られる側の境界線13aに平行に張られた場合を示し、図3(b)は水糸12が張られる側とは反対側の境界線13bに平行に張られた場合を示すものである。
図4は図3における杭の一具体例を示す外観図であって、11は杭の総称、14は杭番号、15はICタグである。
同図において、杭11には固有の番号、即ち、杭番号14が割り当てられており、杭11の表面の見易い位置に表示されている。また、杭11には、ICタグ15が設けられており、このICタグ15には、杭番号やこの杭11が設置されている位置での目標仕上げ面13の設計上の断面形状(以下、掘削目標断面という)、この掘削目標断面が最後に記憶された日時、記憶した人の氏名などの情報(以下、タグ情報という)が記憶されている。
これら杭番号や断面形状,日時、氏名などのタグ情報は、油圧ショベル1の上部旋回体2に設けられた表示装置8でICタグ15から読み取ることができるし、この表示装置8から新しい情報に更新することもできる。目標仕上げ面13の掘削目標断面は、作業現場によって異なるものであり、表示装置8でかかる掘削目標断面が設計されて杭11に送信され、これまでICタグ15に記憶されていた掘削目標断面が新たに設計された掘削目標断面に更新される。このとき、勿論上記の日時や氏名なども更新される。
ここで、目標仕上げ面13の掘削目標断面は、図3に示すように、目標仕上げ面13に対して設置された杭12での水糸12の取り付け位置を通る目標仕上げ面13に垂直な面でのこの目標仕上げ面13の形状をいうものである。
図1は図2に示す本発明による油圧ショベルの表示装置10の一実施形態を示すブロック構成図であって、16は演算ユニット、17は演算装置、18は記憶装置、19は表示部、20は無線通信部である。
同図において、表示装置10は、演算装置17と記憶装置18とを備えた演算ユニット16と、この演算装置17の演算結果を表示する表示部19と、杭11との間で無線通信を行なう無線通信部20とによって構成されている。
演算ユニット16には、角度検出器6a〜6cで検出されたブーム4aやアーム4b,バケット4cの回動角が供給され、傾斜角度検出器6dで検出された車体1Bの前後方向の傾斜角度や方位角度検出器6eで検出される上部旋回体2の方位角度も供給され、さらに、旋回操作レバー7dや左走行モータ操作レバー7e,右走行モータ操作レバー7fの操作信号、オペレータの操作による操作パネル10の設定信号や設定器9からの設定信号も供給される。
演算ユニット16の記憶装置18には、油圧ショベル1の各部材の寸法データ、無線通信部20によって杭11から取得した杭11毎の掘削目標断面や水糸12の設置位置の情報、演算装置17の演算結果などが記憶されている。また、演算装置17は、角度検出器6a〜6eからの角度検出信号と記憶装置18に記憶されている油圧ショベル1の各部材の寸法データとからこれら各部の姿勢を演算し、また、この演算結果を基に油圧ショベル1のフロント作業機1Aに設定されている基準線との位置関係が演算され、これらの演算結果を基に表示部19で表示する画像情報が作成され、表示部19に供給される。
油圧ショベル1で掘削作業を行なうに際し、演算装置17の演算処理によって表示部19にその作業のための画像を表示するものであるが、この場合、まず、図3に示すように目標仕上げ面13に張られた水糸12に対し、オペレータの操作レバー7a〜7fの操作により、図5に示すように、この水糸12にフロント作業機1Aの基準線21を一致させる。
ここで、フロント作業機1Aの基準線21とは、バケット4cの前側の先端(即ち、爪先)をいい、バケット4cの形状によっては、後ろ側の先端(爪先)としてもよい。図5に示す例では、バケット4cの前側の先端を基準線21としている。
オペレータが、基準線21が水糸12に一致していることを確認して、設定器9を操作すると、この設定器9からの設定信号が演算ユニット16に供給され、表示装置10の動作が開始する。
次に、図6に示すフローチャートを用いて、表示装置8の動作の一具体例を説明する。
設定器9から設定信号が供給されるまでは(ステップS100の“NO”)、表示装置8は待機状態にあり、表示部19では、表示が行なわれない。オペレータが、図5に示すように、バケット4cでの基準線21を水糸21に一致させ、これを確認して設定器9を操作すると、設定器9から設定信号が演算ユニット16に供給され、これが検知されると(ステップS100の“YES”)、演算装置17は記憶装置18からフロント作業機1Aや車体1Bの各部の寸法データを読み取り、これら寸法データと角度検出器6a〜6eからの角度情報とをもとに演算して、油圧ショベル1の姿勢を求める(ステップS200)。この姿勢を求める演算は、基準線21の位置を求めるものであって、図7に示すように、油圧ショベル1の現在の姿勢で(このとき、図5に示すように、バケット4cの基準線21は水糸12に一致している)、フロント作業機1Aのブーム4aの回動支点4a1を原点とする垂直面内でのXY座標系におけるバケット4cの基準線21の位置を求めるものである。なお、このXY座標系は、下部走行体3での上部旋回体2の搭載面に平行でこの上部旋回体2の前後方向をX軸方向とし、これに垂直な方向をY軸方向とする座標系である。
ここで、図7において、ブーム4aの回動支点4a1とアーム4bの回動支点4b1との間の距離L1がブーム4aの寸法、これら回動支点4a1,4b1を結ぶ直線のY座標軸とのなす角度がブーム4aの回動角度αであり、アーム4bの回動支点4b1とバケット4cの回動支点4c1との間の距離L2がアーム4bの寸法、回動支点4a1,4b1を結ぶ直線に対して回動支点4b1,4c1を結ぶ直線のなす角度がアーム4bの回動角度βであり、バケット4cの回動支点4c1とバケット4cの基準線21との間の距離L3がバケット4cの寸法、回動支点4b1,4c1を結ぶ直線に対して回動支点4c1と基準線21とを結ぶ直線のなす角度がバケット4cの回動角度γである。ブーム4aやアーム4b,バケット4cの寸法L1,L2,L3は記憶部18から得られ、回動角度α,β,γは夫々ブーム角度検出器6a,アーム角度検出器6b,バケット角度検出器6cから得られる。
次に、演算部17(図4)では、掘削仕上げ面13でのこれから掘削作業をするエリアでの断面、即ち、掘削目標断面と油圧ショベル1の姿勢,位置との情報を得るための演算処理を行なう(図6のステップS300)。この演算処理は、各杭11のICタグ15(図4)からタグ情報を読み取り、杭11や水糸12に対する油圧ショベルの基準線21の位置関係を求めるものである。
図8は図6におけるステップ300の一具体例を示すフローチャートである。
同図において、まず、油圧ショベル1の現在位置がどの杭11の間にあるかを演算する(ステップS301)。これは、図5に示す状態にあるバケット4cの両側の杭11を演算ユニット16に提示するものである。
このための演算処理の方法の1つとしては、表示装置8の無線通信部20(図1)から各杭11にタグ情報を要求する信号を送信し、これによって無線通信部20に各杭11からのタグ情報が受信されるが、そのうちの受信タイミングが早い2つのタグ情報を有効として記憶装置18に記憶し、これら有効としたタグ情報から夫々の杭11の杭番号を取得する。かかる杭番号の2つの杭が、現在、バケット4cの両側に設置されている杭11であって、バケット4cはこれら2つの杭11の間に存在していることになる。
そして、演算装置17は、これら2つの杭11のいずれが、バケット4cに対し、右側にあり、いずれが左側にあるのかを決定する。この決定方法としては、オペレータが操作パネル10により、予め杭11の一方から他方への配列順序を夫々の杭番号を用いて入力し、演算装置17はこれを記憶装置18に記憶しておく。水糸12に対する油圧ショベル1の位置関係としては、例えば、図9(a)に示すように、油圧ショベル1が、図面上、水糸12の右側に存在する場合と、図9(b)に示すように、水糸12の左側に存在する場合とがあり、いずれの場合も、杭11の配列方向が、図9(a)に示す油圧ショベル1から見て右側から、杭番号「1」の杭11a,杭番号「2」の杭11bと杭番号が小さい順に配列されているとすると、予めオペレータが操作パネル10を操作して、杭11の杭番号を、杭11の配列の決められた方向(ここでは、例えば、油圧ショベル1から見て左側)から順にそれらの杭番号を入力し、これを記憶装置18に記憶しておく。そこで、図9(a)に示す状態の場合には、杭11b,11aの順に杭番号「2」,「1」が入力され、記憶装置18に記憶され、また、図9(b)に示す状態の場合には、杭11a,11bの順に杭番号「1」,「2」が入力され、記憶装置18に記憶されることになる。
無線通信部20で最初に受信した杭番号は、演算装置17において、記憶装置18に記憶されている杭番号と照合され、2番目に受信した杭番号も同様に照合されて、この照合結果から、例えば、図9(a)の場合、杭番号「1」の杭11aがバケット4cの右側にあり、杭番号「2」の杭11bがバケット4cの左側にあるということが判定されることになり、また、図9(b)の場合には、杭番号「1」の杭11aがバケット4cの左側にあり、杭番号「2」の杭11bがバケット4cの右側にあるということが判定されることになる。演算ユニット16はこのことが提示されることになり、この判定結果が記憶装置18に記憶される。
図5に示す状態にあるバケット4cの両側の杭11を演算ユニット16に提示する他の方法としては、表示装置8の無線通信部20(図1)から各杭11にタグ情報を要求する信号を送信し、これによって無線通信部20に各杭11からのタグ情報が受信されるが、これらのうちの受信タイミングが早い複数のタグ情報でのタグ番号を表示部19で表示し、オペレータに油圧ショベル1に対して左側の杭11の杭番号と右側の杭11の杭番号とを1つずつ選択させるものである。
この場合、この選択は操作パネル10の操作によって行なわれるものであって、その選択順序は、油圧ショベル1に対して左側の杭11の杭番号を選択し、次いで右側の杭11の杭番号を選択するものである。従って、図9(a)の場合には、まず、バケット4cの左側にある杭11bの番号「2」が選択されて入力され、次に、バケット4cの右側にある杭11aの杭番号「1」が選択されて入力される。また、図9(b)の場合には、バケット4cの左側にある杭11aの杭番号「1」が選択されて入力され、次いで、バケット4cの右側にある杭11bの杭番号「2」が選択されて入力される。そして、これらが記憶装置18に記憶される。
この方法では、目標仕上げ面13の高い方の境界線13a側と低い方の境界線13b側とで、杭11の配列方向が決められていて、互いに逆方向となるように決められている場合には、記憶装置18に記憶された杭番号の入力順から、水糸12に対し、油圧ショベル1が図9(a)に示す側にあるのか、図9(b)に示す側にあるのかも判定できる。即ち、水糸12が張られた境界線13a側に油圧ショベル1がある図9(a)の場合には、杭番号が大きい方の杭11bがバケット4cの左側にあり、水糸12が張られた境界線13aとは反対の境界線13b側に油圧ショベル1がある図9(b)の場合には、杭番号が小さい方の杭11aがバケット4cの左側にあることになる。
さらに、他の方法としては、操作バネル10でオペレータが油圧ショベル1のバケット4cに対して左側の杭11の杭番号を入力し、次いで、反対の右側の杭11の杭番号を入力するようにしてもよいし、GPS(Global Positioning System)を用いてバケット4cの左右側の杭11を判定するようにしてもよい。このGPSを用いる場合には、油圧ショベル1を図5に示すバケット4cの基準線21が水糸12に一致させた状態にあるときに、この油圧ショベル1とバケット4cの右側,左側にある杭11の位置が区別して計測できる精度を有するGPSを油圧ショベル1と夫々の杭11とに設け、これら杭11のICタグ15からのタグ情報には、このGPSによる計測位置も含まれるようにする。かかるタグ情報を取得する油圧ショベル1の表示装置8での演算ユニット16は、演算装置17で、この油圧ショベル1のGPSによる計測位置と各杭11のGPSによる計測位置とから、この油圧ショベル1のバケット4cの左側に位置する杭11を検出してその杭番号を取得し、左側杭の杭番号として記憶装置18に記憶し、次いで、同様にして、右側の杭11の杭番号を右側杭の杭番号として記憶装置18に記憶する。これらの方法においても、左側の杭の杭番号と右側の杭の杭番号との関係から、水糸12に対して、油圧ショベルが図9(a)に示す側にあるのか、図9(b)に示す側にあるかを判定できる。
なお、このようにGPSを用いる場合、油圧ショベル1がその右側あるいは左側の杭11に近い位置にあり、GPSの精度により、この油圧ショベル1に近い位置にある杭11の位置が得られない場合もある(この杭11と油圧ショベルとの位置が同じとなる)が、この場合には、この杭11がこの油圧ショベル1のどちら側にあるかを操作パネル10で提示するように、オペレータに警告などによって要求する。
さらには、以上の方法を2以上組み合わせるようにしてもよい。
このようにして、図8のステップS301では、油圧ショベル1が、どの杭11の間にあるのか、水糸12に対してどちら側にあるかの演算処理が行なわれる。
以上が図8でのステップS301の演算処理であるが、次に、このステップ301の演算処理によって決定された上記2つの杭番号の記憶装置18に記憶されたタグ情報毎に、掘削仕上げ面13(図3)でのこれら杭番号の杭11の位置からの断面形状の情報と、この掘削仕上げ面13の断面での指定される水糸12の設定ポイントの情報とがあるか否かを判定する(図8のステップS302)。少なくともいずれか一方の杭番号に対して、これら情報の少なくとも一方がない場合には(図8のステップS302の“NO”)、表示装置8の表示部19に「エラー」の表示をし(図8のステップS306)、図6のステップS700に進む。
いずれの杭番号に対しても、掘削仕上げ面13の断面形状の情報と水糸12の設定ポイントの情報とがある場合には(図8のステップS302の“YES”)、これら杭番号に対する掘削仕上げ面13の断面に共通する断面形状があるか否かを判定する(図8のステップS303)。これらの共通する断面形状がない場合には(図8のステップS303の“NO”)、表示装置8の表示部19に「エラー」の表示をし(図8のステップS306)、図6のステップS700に進む。
ここで、2つの杭11(杭番号)での掘削仕上げ面13の断面に共通する断面形状について説明する。この断面形状は、掘削仕上げ面13での油圧ショベル1がこれから掘削作業しようとする掘削目標面での断面形状であって、以下では、掘削目標断面13dという
いま、図8のステップS301で決定された2つの杭番号の杭が図3(a)における杭11a,11bとすると、目標仕上げ面13のこの杭11aでの断面13caは図10A(b)に示すものであり、目標仕上げ面13の杭11bでの断面13cbは図10A(a)に示すものである。ここで、共通する断面形状、即ち、掘削目標断面13dとは、水糸12の設定ポイント12a,12bを基準として、これら断面13caと断面13cbとで傾斜角が等しく、形状が同じである部分をいうものであって、この場合には、図10A(c)に示すように、水糸12側の境界線13aから図10A(a)に示す杭11bでの断面13cbの水糸12側とは反対側の境界線13b(=13bb)までの範囲が杭11a,11bの断面13ca,13cbが共通し、この範囲が掘削目標断面13dである。
また、図8のステップS301で決まった2つの杭番号の杭が図3(b)における杭11a,11bとすると、目標仕上げ面13のこの杭11aでの断面13caは図10B(b)に示すものであり、目標仕上げ面13のこの杭11bでの断面13cbは図10B(a)に示すものである。この場合の掘削目標断面13dは、図10B(c)に示すように、水糸12側とは反対側の境界線13bから図10B(a)に示す杭11bでの断面13cbの水糸12側の境界線13a(=13ab)までの範囲である。
このように、決定された2つの杭番号に対する掘削仕上げ面13の共通する断面形状があると(図8のステップS303)、この共通する断面形状の範囲を掘削目標断面13dとして決定し、この掘削目標断面13dに対する油圧ショベル1の位置を演算して、表示部19で表示するための作業ガイダンス画面を作成する(図8のステップS304)。この場合、油圧ショベル1の位置は、図5に示すように、バケット4cの基準線21が水糸12に一致した位置にあるから、図6のステップS200で求めた油圧ショベル1の姿勢を保ったまま、この基準線21が求めた掘削目標断面13dでの水糸12の設定ポイントに一致するように、この作業ガイダンス画面内での掘削目標断面13dに対する油圧ショベル1の位置を設定する(図8のステップS305)。なお、作業ガイダンス画面では、この水糸12の設定ポイントが中心位置に設定されて、これが基準点となる。
この作業ガイダンス画面の作成に際しては、先に図9で説明したように、油圧ショベル1が水糸12に対してどちら側に位置しているのかが判定され、作業ガイダンス画面での水糸12の設定ポイントに対する油圧ショベル1の位置関係も設定される。また、図6のステップS200で求めた油圧ショベル1の姿勢を基に、油圧ショベル1のブーム4aの回動支点の作業ガイダンス画面での位置を求める。さらに、傾斜角度検出器6dから得られる油圧ショベル1の上部旋回体2の前後方向の傾斜角度を基に、作業ガイダンス画面での油圧ショベルの表示姿勢を前後方向に傾斜させるようにする。
このようにして、図8のステップS305で作業ガイダンス画面の情報が作成されて図6のステップS400に進み、表示部19(図1)にかかる作業ガイダンス画面が表示される。
図11は表示部19に表示される作業ガイダンス画面の一具体例を示す図であって、22は作業ガイダンス画面であり、前出図面に対応する部分には同一符号をつけて重複する説明を省略する。
図11(a)は図3(a)に示す目標仕上げ面13,水糸12の設置状態であるときの作業ガイダンス画面22を示すものであって、図11(b)は図3(b)に示す目標仕上げ面13,水糸12の設置状態であるときの作業ガイダンス画面22を示すものである。この作業ガイダンス画面22では、油圧ショベル1の画像と掘削目標断面13dの画像とが表示されるものであるが、それらの各部の符号としては、説明を簡明にするために、先の図面で用いた該当する部分の符号を用いる。
オペレータが設定器9を操作することによって図6のステップS200,S300の演算処理がなされることにより、ステップS400では、図3(a)に示す作業現場に対しては、図11(a),(イ)で示す作業ガイダンス画面22a1が、初期画面として、表示部19で表示され、図3(b)に示す作業現場に対しては、図11(b),(イ)で示す作業ガイダンス画面22b1が、初期画面として、表示部19で表示される。
この作業ガイダンス画面22a1では、油圧ショベル1の画像が、そのバケット4cでの基準線21の画像が水糸12の画像と一致しつつ、図6のステップS200で求めた姿勢で表示され、また、図10Aを基に図6のステップS300で求めた掘削目標断面13dの画像が表示される。この掘削目標断面13dは、目標仕上げ面13での一方、即ち、水糸12側の境界線13aからこの目標仕上げ面13の他方の境界線13bの途中の境界線13bbまでの断面として、設計上の傾斜角で傾斜して表示され、水糸12の画像は、この掘削目標断面13dの延長線上で、かつ画面のほぼ中央部に表示される。
また、作業ガイダンス画面22b1では、油圧ショベル1の画像が、そのバケット4cでの基準線21の画像が水糸12の画像と一致しつつ、図6のステップS200で求めた姿勢で表示され、また、図10Bを基に図6のステップS300で求めた掘削目標断面13dの画像が表示される。この掘削目標断面13dは、目標仕上げ面13の水糸12とは反対側の境界線13bからこの目標仕上げ面13の水糸12側の境界線13aの途中の境界線13bbまでの断面として、設計上の傾斜角で傾斜して表示され、水糸12の画像は、この掘削目標断面13dの延長線上で、かつ画面のほぼ中央部に表示される。
なお、傾斜角度検出器6d(図2)で車体1Bの前後方向の傾斜が検出されたときには、これら作業ガイダンス画面22a1,22b1で表示される油圧ショベル1の画像は、同様にその前後方向にその傾斜角で傾斜して表示される。
旋回操作レバー7dや左右の走行モータ操作レバー7e,7f(図2)が操作されないときには、油圧ショベル1の車体IBの状態,位置は変化せず(図6のステップS500の“NO”)、図6のステップS400,S500,S600の一連の動作が繰り返され、この動作の繰り返し毎に、図6のステップS600で現在のショベル1の姿勢の演算処理が図6のステップS200と同様に行なわれ、この演算処理の結果に基づく作業ガイダンス画面22が表示19で表示されるが、この間ブーム操作レバー7a,アーム操作レバー7b,バケット操作レバー7cの操作もなければ、作業ガイダンス画面22としては、図11(a),(イ)または図11(b),(イ)に示す初期の画面が表示され続ける。
その後、掘削目標面に対する掘削作業が開始され、ブーム操作レバー7aやアーム操作シバー7b,バケット操作レバー7cが操作されてブーム角度検出器6aやアーム角度検出器6b,バケット角度検出器6cの検出角度が変化すると、これによる油圧ショベル1の現在の姿勢が演算処理され(図6のステップS600)、その演算結果に基づいて作業ガイダンス画面22が作成されて表示される(図6のステップS500)。
図11(a),(ロ)は、上記のように、油圧ショベル1の姿勢が変更したときの図11(a),(イ)に示す作業ガイダンス画面22a1から変化した作業ガイダンス画面22a2であり、図11(b),(ロ)は、同じく油圧ショベル1の姿勢が変更したときの図11(b),(イ)に示す作業ガイダンス画面22b1から変化した作業ガイダンス画面22b2である。
そこで、オペレータとしては、ブーム操作レバー7aやアーム操作シバー7b,バケット操作レバー7cを操作して、バケット4cでの基準線21が掘削目標断面13dに沿ってその境界線13a,13bb間、あるいは境界線13ab,13b間を移動させることにより、図3(a),(b)に示す掘削仕上げ面13で図10A,図10Bで求めた掘削目標面での掘削作業を行なうことができ、また、この掘削目標面での掘削作業開始位置,掘削作業終了位置が夫々、作業ガイダンス画面22a,22bで境界線13a,13bbとして、また、境界線13ab,13bとして表示されるので、掘削作業をどの位置から開始し、どの位置で終了するのかもオペレータは明確に認識することができる。
1つの掘削目標断面13dでの掘削作業が終了すると、オペレータは旋回操作レバー7dや左右の走行モータ操作レバー7e,7f(図2)を操作して油圧ショベル1を次に掘削作業する掘削目標断面13dに移動させるが、演算ユニット16の演算装置17は、これら旋回操作レバー7dや左右の走行モータ操作レバー7e,7fの操作量の変化を取得することにより、1つの掘削目標断面13dでの掘削作業が終了したと認識し(図6のステップS500の“YES”)、演算ユニット16の演算装置17は表示部19での作業ガイダンス画面22の表示をクリアし(図6のステップS700)、次に設定器9(図2)から設定信号が供給されるまで待機する(図6のステップS100の“NO”)。
なお、表示部19で作業ガイダンス画面22の表示をクリアするとは、その画面22そのものが表示されないようにすることであるが、掘削目標断面13dの表示をなくし、油圧ショベル1はそのまま表示されているようにしてもよい。
このようにして、この実施形態では、設計された掘削仕上げ面の作業現場に杭11と水糸12を設置するだけで、掘削目標断面13dの形状やその掘削作業の開始位置,終了位置をオペレータに確実に認識させることができ、掘削目標面が見にくい状況にあっても、オペレータは円滑に掘削作業のための油圧ショベル1のレバー操作を円滑に行なうことを可能にする。
ところで、作業現場では、天候や土質,周囲の状況などに応じて、作業面の設計を当初のものから変更することが必要となる場合がある。このような場合には、演算ユニット16で、無線通信部20において、設計変更を要する個所に使用する夫々の杭11のICタグ15からタグ情報を読み取り、その掘削仕上げ面での断面形状を表示部19に表示し、操作パネルを操作してその断面の傾斜角や範囲などを設計変更することができる。この掘削仕上げ面でのこの設計変更された新たな断面形状の情報は、無線通信部20から夫々の杭11のICタグ15に送信され、タグ情報として保存される。このようにして、掘削仕上げ面での断面形状、従って、掘削目標断面の設計を適宜変更することができる。
また、表示装置8は、油圧ショベル1から取り外し可能であって、この表示装置8を油圧ショベル1から取り外して油圧ショベル1の操作室2a外で用いても、操作室2a内に設置されているときと同様の機能・動作をすることができ、このため、例えば、操作室2a外で現場監督などが各杭11での設計された掘削仕上げ面13の断面形状や掘削目標断面13dを確認することができるし、それらの設計変更もすることができる。
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態にのみ限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、掘削目標断面13dを得るための各杭11毎の掘削仕上げ面13の断面形状を該当する杭11のICタグ15に格納するものであったが、これに限るものではなく、夫々の杭11の掘削仕上げ面13の断面形状の情報(この杭11での水糸12の設置位置の情報も含む)を、該当する杭11の杭番号に関連付けて、演算ユニット16の記憶装置18に記憶されるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、杭番号毎に掘削仕上げ面13の断面形状を設けるようにしたが、掘削仕上げ面13の3次元形状を、これに杭番号の位置を対応付けて、記憶装置18に記憶し、図8のステップS301で杭番号が決定すると、決定した杭番号に対し、掘削仕上げ面13の3次元形状から該当する杭番号での断面形状を切り出すようにしてもよい。
さらにまた、上記実施形態では、旋回操作レバー7dや左右の走行モータ操作レバー7e,7fの操作がなされると、表示部19での作業ガイダンス画面22の表示をクリアするようにしたが、方位角度検出器6e(図1)を用い、走行がなされない場合以外では、図6のステップS100で設定器9が操作されたときの方位角度になったことが検出されたときのみ、作業ガイダンス画面22が表示されるようにしてもよい。
さらにまた、上記のように、掘削仕上げ面13の3次元形状を、これに杭番号の位置を対応付けて、記憶装置18に記憶し、上部旋回体2の旋回角度(即ち、方位角度検出器6eで検出される角度)に応じて、杭番号に対する掘削仕上げ面13の断面形状を演算するようにしてもよい。
さらにまた、上記実施形態では、表示部19で作業ガイダンス画面22の表示をクリアするときには、掘削目標断面13dの表示をなくし、油圧ショベル1の画像はそのまま表示されているようにしてもよいとしたが、方位角度検出器6eで検出される方位角度が変化しているときに、油圧ショベル1の画像はそのまま表示し、掘削目標断面13dなどの他の画像は表示しないようにするようにしてもよい。
さらにまた、上記実施形態では、油圧ショベル1の旋回操作や走行操作の有無を旋回操作レバー7dや左右の走行モータ操作レバー7e,7fの操作の有無によって判定されるものとしたが、例えば、各アクチュエータに供給される圧油の圧力を検出し、これによって旋回や走行の操作がなされたか否かの判定をするようにしてもよい。
さらにまた、上記実施形態では、フロント作業器1Aの位置と姿勢に関する状態料を検出する手段として、ブーム4aやアーム4b,バケット4cの回動角を検出する角度検出器6a〜6cを用いたが、これに限らず、例えば、シリンダのストロークを検出する手段など他の手段を用いるようにしてもよい。
さらにまた、上記実施形態では、作業ガイダンス画面22には、油圧ショベル1の画像や掘削目標断面13dの画像,水糸12の画像を表示するものとしたが、これら以外の情報、例えば、掘削目標断面13dの長さや傾斜角度、フロント作業器1Aの各部の回動角度などを表示するようにしてもよい。