(57)【要約】【課題】掘削刃等の消耗部が摩耗している場合であっても正確なマシンガイダンスを提供できるショベルを提供すること。【解決手段】本発明の実施例に係るショベルは、下部走行体１と、下部走行体１に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、上部旋回体３に搭載され、先端に消耗部が取り付けられるアタッチメントと、アタッチメントの姿勢に基づいてアタッチメントの所定部位の座標を取得するコントローラ３０とを有する。コントローラ３０は、異なる条件の下でアタッチメントの先端に取り付けられる消耗部を所定地物に接触させたときに取得するアタッチメントの所定部位の座標に基づいて消耗部の摩耗量を算出する。【選択図】図１
2018188958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載され、先端に消耗部が取り付けられるアタッチメントと、
前記アタッチメントの姿勢に基づいて前記アタッチメントの所定部位の座標を取得するコントローラと、を有し、
前記コントローラは、異なる条件の下で前記アタッチメントの先端に取り付けられる消耗部を所定地物に接触させたときに取得する前記アタッチメントの所定部位の座標に基づいて前記消耗部の摩耗量を算出する、
ショベル。
【請求項２】
前記異なる条件の下で取得される座標は、第１座標取得期間中に取得する座標と、第２座標取得期間中に取得する座標とを含む、
請求項１に記載のショベル。
【請求項３】
前記異なる条件の下で取得される座標は、第１座標取得期間中に前記消耗部を所定位置に位置付けたときに取得する座標と、第２座標取得期間中に前記消耗部を所定位置に位置付けたときに取得する座標とを含む、
請求項１又は２に記載のショベル。
【請求項４】
前記コントローラは、シリンダ内の作動油の圧力が予め設定された閾値を超えた場合に、前記消耗部が所定位置で地面に接触したと判定する、
請求項１乃至３のいずれかに記載のショベル。
【請求項５】
前記アタッチメントの所定部位の座標は、前記アタッチメントに含まれるバケットのピンの位置である、
請求項１乃至４のいずれかに記載のショベル。
【請求項６】
前記コントローラは、前記アタッチメントに含まれるバケットの先端の現在位置と予め入力された目標位置との偏差を導き出す、
請求項１乃至５のいずれかに記載のショベル。
【請求項７】
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載され、先端に消耗部が取り付けられるアタッチメントと、
前記アタッチメントの姿勢に基づいて前記アタッチメントの所定部位の座標を取得するコントローラと、を有し、
前記コントローラは、異なる条件の下で取得した前記アタッチメントの所定部位の座標の差、若しくは、前記消耗部の座標の差を用いて算出した前記消耗部の摩耗量に基づいて前記消耗部の座標を補正する、
ショベル。
【請求項８】
前記コントローラは、前記消耗部の種類が入力される、
請求項１乃至７のいずれかに記載のショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマシンガイダンス装置を備えるショベル及びショベルの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
摩耗限界を目視により容易に判定できるようにした掘削機用掘削刃が知られている（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平５−７１２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の掘削刃は交換時期を提示できるものの摩耗がどの程度進行しているのかを正確に提示することはできない。そのため、掘削機の操作者は、掘削刃の正確な長さに基づくマシンガイダンスを利用するためには掘削刃の長さを手作業で測定してその測定値に関する情報をマシンガイダンス装置に入力する必要があり手間が掛かる。掘削刃が摩耗している場合にはこのような煩雑な作業を行わない限り正確なマシンガイダンスを利用できない。
【０００５】
上述に鑑み、掘削刃等の消耗部が摩耗している場合であっても正確なマシンガイダンスを提供できるショベルの提供が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一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た上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載され、先端に消耗部が取り付けられるアタッチメントと、前記アタッチメントの姿勢に基づいて前記アタッチメントの所定部位の座標を取得するコントローラと、を有し、前記コントローラは、異なる条件の下で前記アタッチメントの先端に取り付けられる消耗部を所定地物に接触させたときに取得する前記アタッチメントの所定部位の座標に基づいて前記消耗部の摩耗量を算出する。
【発明の効果】
【０００７】
上述の手段により、掘削刃等の消耗部が摩耗している場合であっても正確なマシンガイダンスを提供できるショベルが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例に係るショベルの側面図である。
【図２】図１のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。
【図３】コントローラ及びマシンガイダンス装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図４Ａ】基準座標系を示すショベルの側面図である。
【図４Ｂ】基準座標系を示すショベルの上面図である。
【図５】先端情報導出処理の一例の流れを示すフローチャートである。
【図６Ａ】図５の先端情報導出処理に関する座標を示すバケットの側面図である。
【図６Ｂ】図５の先端情報導出処理に関する座標を示すバケットの側面図である。
【図７】先端情報導出処理の別の例の流れを示すフローチャートである。
【図８Ａ】図７の先端情報導出処理に関する座標を示す掘削アタッチメントの側面図である。
【図８Ｂ】図７の先端情報導出処理に関する座標を示すバケットの側面図である。
【図９】図７の先端情報導出処理に関する座標を示すバケットの側面図である。
【図１０】先端情報導出処理のさらに別の例の流れを示すフローチャートである。
【図１１】先端情報導出処理のさらに別の例の流れを示すフローチャートである。
【図１２】図１１の先端情報導出処理に関する座標を示すバケットの側面図である。
【図１３】摩耗量算出処理に関する座標を示すバケットの側面図である。
【図１４】コントローラのさらに別の構成例を示す機能ブロック図である。
【図１５】摩耗量算出処理の別の一例を説明するバケットの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の実施例に係る建設機械の一例であるショベル（掘削機）を示す側面図である。ショベルの下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載される。上部旋回体３にはブーム４が取り付けられる。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、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が取り付けられる。エンドアタッチメントとしてブレーカが取り付けられていてもよい。
【００１０】
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である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。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、バケットリンクにはバケット角度センサＳ３が取り付けられる。
【００１１】
ブーム角度センサＳ１は、ブーム４の回動角度を検出するセンサである。本実施例では、重力加速度を検出することで水平面に対するブーム４の傾斜角（以下、「ブーム角度」とする。）を検出する加速度センサである。具体的には、ブーム角度センサＳ１は上部旋回体３とブーム４とを連結するブームフートピン回りのブーム４の回動角度をブーム角度として検出する。
【００１２】
アーム角度センサＳ２は、アーム５の回動角度を検出するセンサである。本実施例では、重力加速度を検出することで水平面に対するアーム５の傾斜角（以下、「アーム角度」とする。）を検出する加速度センサである。具体的には、アーム角度センサＳ２はブーム４とアーム５とを連結するアームピン回りのアーム５の回動角度をアーム角度として検出する。
【００１３】
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センサである。本実施例では、重力加速度を検出することで水平面に対するバケット６の傾斜角（以下、「バケット角度」とする。）を検出する加速度センサである。具体的には、バケット角度センサＳ３はアーム５とバケット６を連結するバケットピン回りのバケット６の回動角度をバケット角度として検出する。
【００１４】
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の少なくとも１つは、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い。そして、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、アタッチメントの姿勢を算出するための姿勢センサとして機能する。
【００１５】
上部旋回体３にはキャビン１０が設けられ且つエンジン１１等の動力源が搭載される。また、上部旋回体３には機体傾斜センサＳ４及び測位センサＳ５が取り付けられる。キャビン１０内には、入力装置Ｄ１、音声出力装置Ｄ２、表示装置Ｄ３、記憶装置Ｄ４、コントローラ３０、及びマシンガイダンス装置５０が搭載される。
【００１６】
コントローラ３０は、ショベルの駆動制御を行う制御装置である。本実施例では、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る。そして、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たプログラムを実行することで実現される。
【００１７】
マシンガイダンス装置５０は操作者によるショベルの操作をガイドする装置である。本実施例では、マシンガイダンス装置５０は、例えば、操作者が設定した目標地形の表面とバケット６の先端（爪先）位置との鉛直方向における距離を視覚的に且つ聴覚的に操作者に知らせることで操作者によるショベルの操作をガイドする。マシンガイダンス装置５０は、その距離を視覚的に操作者に知らせるのみであってもよく、聴覚的に操作者に知らせるのみであってもよい。具体的には、マシンガイダンス装置５０は、コントローラ３０と同様、コントローラの１つとして、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成される。そして、マシンガイダンス装置５０の各種機能はＣＰＵが内部メモリに格納されたプログラムを実行することで実現される。また、マシンガイダンス装置５０はコントローラ３０に一体的に組み込まれていてもよい。
【００１８】
機体傾斜センサＳ４は、水平面に対する上部旋回体３の傾斜角を検出するセンサである。本実施例では、重力加速度を検出することで上部旋回体３の前後軸の水平面に対する傾斜角（以下、「機体ピッチ角度」とする。）、及び、上部旋回体３の左右軸の水平面に対する傾斜角（以下、「機体ロール角度」とする。）を検出する加速度センサである。
【００１９】
測位センサＳ５は、ショベルの位置及び向きを測定する装置である。本実施例では、測位センサＳ５は、ＧＰＳ受信機及び電子コンパスを含み、マシンガイダンス装置５０に対して世界測地系における測位センサＳ５の位置座標（緯度、経度、高度）及び向き（方位）に関する情報を出力する。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とり、Ｙ軸を東経９０度の方向にとり、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。電子コンパスは例えば３軸磁気センサで構成される。測位センサＳ５は２つのＧＰＳ受信機で構成されるＧＰＳコンパスであってもよい。
【００２０】
入力装置Ｄ１は、ショベルの操作者が各種情報を入力するための装置である。本実施例では、入力装置Ｄ１は表示装置Ｄ３の表示画面の周辺に取り付けられるハードウェアスイッチである。ショベルの操作者は入力装置Ｄ１を通じてマシンガイダンス装置５０に各種情報を入力する。入力装置Ｄ１はタッチパネルであってもよい。また、入力装置Ｄ１はＵＳＢメモリであってもよい。この場合、操作者はキャビン１０内に設置されたＵＳＢコネクタにＵＳＢメモリを差し込むことでＵＳＢメモリ内に記憶された情報をマシンガイダンス装置５０に入力できる。
【００２１】
音声出力装置Ｄ２は、マシンガイダンス装置５０からの音声出力指令に応じて各種音声情報を出力する装置である。本実施例ではマシンガイダンス装置５０に直接接続される車載スピーカが利用される。ブザーが利用されてもよい。
【００２２】
表示装置Ｄ３は、マシンガイダンス装置５０からの指令に応じて各種画像情報を出力する装置である。本実施例ではマシンガイダンス装置５０に直接接続される車載液晶ディスプレイが利用される。
【００２３】
記憶装置Ｄ４は、各種情報を記憶するための装置である。本実施例では、記憶装置Ｄ４は半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体であり、マシンガイダンス装置５０等が出力する各種情報を記憶する。
【００２４】
図２は、図１のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。図２において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細実線でそれぞれ示される。
【００２５】
エンジン１１はショベルの駆動源である。本実施例では、エンジン１１は、エンジン負荷の増減にかかわらずエンジン回転数を一定に維持するアイソクロナス制御を採用するディーゼルエンジンである。
【００２６】
エンジン１１には油圧ポンプとしてのメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続される。メインポンプ１４には高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続される。
【００２７】
コントロールバルブ１７は、ショベルの油圧系の制御を行う油圧制御装置である。右側走行用油圧モータ１Ａ、左側走行用油圧モータ１Ｂ、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、旋回用油圧モータ２１等の油圧アクチュエータは、高圧油圧ラインを介してコントロールバルブ１７に接続される。
【００２８】
パイロットポンプ１５にはパイロットライン２５を介して操作装置２６が接続される。操作装置２６は、油圧アクチュエータを操作するための装置であり、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、ペダル２６Ｃを含む。本実施例では、操作装置２６は油圧ライン２７を介してコントロールバルブ１７に接続される。また、操作装置２６は油圧ライン２８を介して圧力センサ２９に接続される。圧力センサ２９は、操作装置２６の操作内容を圧力の形で検出するセンサであり、検出値をコントローラ３０に対して出力する。
【００２９】
次に、図３を参照し、コントローラ３０及びマシンガイダンス装置５０が有する各種機能要素について説明する。図３は、コントローラ３０及びマシンガイダンス装置５０の構成例を示す機能ブロック図である。
【００３０】
本実施例では、マシンガイダンス装置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、測位センサＳ５、入力装置Ｄ１、及びコントローラ３０からの出力を受け、音声出力装置Ｄ２、表示装置Ｄ３、及び記憶装置Ｄ４のそれぞれに対して各種指令を出力する。また、マシンガイダンス装置５０は、座標取得部５１、偏差計算部５２、音声出力処理部５３、及び表示処理部５４を有する。コントローラ３０及びマシンガイダンス装置５０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）を通じて互いに接続される。
【００３１】
座標取得部５１は、アタッチメントの所定部位の座標を取得する機能要素である。本実施例では、座標取得部５１は、機体傾斜センサＳ４及び測位センサＳ５のそれぞれの検出値に基づいて基準座標系の原点座標（緯度、経度、高度）を導き出す。基準座標系はショベルを基準とする座標系であり、例えば、掘削アタッチメントの延在方向をＸ軸としショベルの旋回軸をＺ軸とする３次元直交座標系である。基準座標系の原点座標と測位センサＳ５の取り付け位置の座標（以下、「測位センサ座標」とする。）との位置関係は相対的に不変である。そのため、座標取得部５１は、機体傾斜センサＳ４及び測位センサＳ５のそれぞれの検出値から世界測地系における基準座標系の原点座標を一意に導き出すことができる。
【００３２】
具体的には、座標取得部５１は、測位センサＳ５の検出値である世界測地系における測位センサＳ５の位置座標及び方位に基づいて世界測地系における基準座標系の原点座標を導き出す。
【００３３】
また、座標取得部５１は、機体傾斜センサＳ４の検出値である機体ロール角度及び機体ピッチ角度に基づいて基準座標系を回転させて基準座標系の３軸を世界測地系の３軸に合わせるための回転行列を導き出す。
【００３４】
これにより、座標取得部５１は、基準座標系における任意の点の座標が決まれば、世界測地系における基準座標系の原点座標と回転行列とに基づいてその任意の点に関する世界測地系における座標を導き出すことができる。
【００３５】
また、座標取得部５１は、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のそれぞれの検出値に基づいて掘削アタッチメントの姿勢を導き出す。掘削アタッチメント上の各点に対応する基準座標系における座標を導出できるようにするためであり、ひいては各点に対応する世界測地系における座標を導出できるようにするためである。掘削アタッチメント上の各点はバケットピンの位置及びバケット６の先端位置を含む。
【００３６】
偏差計算部５２は、バケット６の先端の現在位置と目標位置との偏差を導き出す。本実施例では、偏差計算部５２は、座標取得部５１が取得したバケット６の先端位置の座標と目標地形情報とに基づいてバケット６の先端の現在位置と目標位置との偏差を導き出す。目標地形情報は施工完了時の地形に関する情報であり、目標地形を表す座標群を含む。また、目標地形情報は入力装置Ｄ１を通じて入力され且つ記憶装置Ｄ４に記憶される。
【００３７】
例えば、偏差計算部５２は、バケット６の先端位置と目標地形の表面との鉛直方向における距離を偏差として導き出す。偏差は、バケット６の先端位置と目標地形の表面との水平方向における距離、最短距離等であってもよい。
【００３８】
音声出力処理部５３は音声出力装置Ｄ２から出力させる音声情報の内容を制御する。本実施例では、音声出力処理部５３は偏差計算部５２が導き出した偏差が所定値以下となった場合に音声出力装置Ｄ２からガイダンス音としての断続音を出力させる。また、音声出力処理部５３は、その偏差が小さくなるほど断続音の出力間隔（無音部分の長さ）を短くする。音声出力処理部５３は、その偏差がゼロの場合、すなわち、バケット６の先端位置と目標地形の表面とが一致する場合、音声出力装置Ｄ２から連続音（出力間隔がゼロの断続音）を出力させてもよい。また、音声出力処理部５３は、その偏差の正負が反転した場合、断続音の高さ（周波数）を変化させてもよい。偏差は、例えば、バケット６の先端位置が目標地形の表面より鉛直上方にある場合に正値となる。
【００３９】
表示処理部５４は、表示装置Ｄ３に表示させる各種画像情報の内容を制御する。本実施例では、表示処理部５４は、座標取得部５１が取得したバケット６の先端位置の座標と目標地形を表す座標群との関係を表示装置Ｄ３に表示させる。具体的には、表示処理部５４は、バケット６及び目標地形の断面を側方（Ｙ軸方向）から見たＣＧ画像、及び、バケット６及び目標地形の断面を後方（Ｘ軸方向）から見たＣＧ画像を表示装置Ｄ３に表示させる。表示処理部５４は偏差計算部５２が導き出した偏差の大きさをバーグラフで表示してもよい。
【００４０】
次に、図４Ａ及び図４Ｂを参照しながら、三次元直交座標系である基準座標系について説明する。図４Ａはショベルの側面図であり、図４Ｂはショベルの上面図である。
【００４１】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、基準座標系のＺ軸はショベルの旋回軸ＰＣに相当し、基準座標系の原点Ｏは旋回軸ＰＣとショベルの接地面との交点に相当する。
【００４２】
Ｚ軸と直交するＸ軸は掘削アタッチメントの延在方向に伸び、同じくＺ軸と直交するＹ軸は掘削アタッチメントの延在方向に垂直な方向に伸びる。すなわち、Ｘ軸及びＹ軸はショベルの旋回とともにＺ軸回りを回転する。
【００４３】
また、図４Ａに示すように、上部旋回体３に対するブーム４の取り付け位置は、ブーム回転軸としてのブームフートピンの位置であるブームフートピン位置Ｐ１で表される。同様に、ブーム４に対するアーム５の取り付け位置は、アーム回転軸としてのアームピンの位置であるアームピン位置Ｐ２で表される。アーム５に対するバケット６の取り付け位置は、バケット回転軸としてのバケットピンの位置であるバケットピン位置Ｐ３で表される。バケット６の爪６ａの先端位置はバケット先端位置Ｐ４で表される。
【００４４】
ブームフートピン位置Ｐ１とアームピン位置Ｐ２とを結ぶ線分ＳＧ１の長さはブーム長さとして所定値Ｌ１で表され、アームピン位置Ｐ２とバケットピン位置Ｐ３とを結ぶ線分ＳＧ２の長さはアーム長さとして所定値Ｌ２で表され、バケットピン位置Ｐ３とバケット先端位置Ｐ４とを結ぶ線分ＳＧ３の長さはバケット長さとして所定値Ｌ３で表される。所定値Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は記憶装置Ｄ４等に予め記憶されている。
【００４５】
また、線分ＳＧ１と水平面との間に形成されるブーム角度はβ１で表され、線分ＳＧ２と水平面との間に形成されるアーム角度はβ２で表され、線分ＳＧ３と水平面との間に形成されるバケット角度はβ３で表される。図４Ａにおいて、ブーム角度β１、アーム角度β２、バケット角度β３は、Ｘ軸に平行な線に関し反時計回り方向をプラス方向とする。
【００４６】
ここで、ブームフートピン位置Ｐ１の三次元座標を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）＝（Ｈ０Ｘ、０、Ｈ０Ｚ）とし、バケット先端位置Ｐ４の三次元座標を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）＝（Ｘ４、Ｙ４、Ｚ４）とすると、Ｘ４、Ｚ４はそれぞれ式（１）及び式（２）で表される。
【００４７】
【数１】
2018188958.tif 000003
【００４８】
【数２】
2018188958.tif 000004
Ｙ４は０となる。バケット先端位置Ｐ４はＸＺ平面上に存在するためである。また、ブームフートピン位置Ｐ１が原点Ｏに対して相対的に不変であるため、ブーム角度β１が決まればアームピン位置Ｐ２の座標が一意に決まる。同様に、ブーム角度β１及びアーム角度β２が決まればバケットピン位置Ｐ３の座標が一意に決まり、ブーム角度β１、アーム角度β２、及びバケット角度β３が決まれば、バケット先端位置Ｐ４の座標が一意に決まる。
【００４９】
また、座標取得部５１は、基準座標系における各点Ｐ１〜Ｐ４の座標が決まれば、世界測地系における各点Ｐ１〜Ｐ４の座標を一意に導き出すことができる。
【００５０】
しかしながら、バケット６の爪６ａは使用により摩耗する消耗部である。そのため、上述の式（１）及び式（２）を用いて算出されるバケット先端位置Ｐ４の三次元座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）＝（Ｘｅ、Ｙｅ、Ｚｅ）は、爪６ａの摩耗が進むにつれて実際のバケット先端位置の三次元座標から乖離する。その結果、座標取得部５１はバケット先端位置Ｐ４の正確な座標を取得できなくなり、マシンガイダンス装置５０はショベルの操作を正確にガイドできなくなる。
【００５１】
そこで、本実施例では、コントローラ３０は、後述の先端情報導出処理を実行することでバケット先端位置Ｐ４の正確な座標を導き出し、爪６ａが摩耗したときであってもショベルの操作を正確にガイドできるようにする。
【００５２】
具体的には、コントローラ３０は、機能要素としての座標算出部３１及び摩耗量算出部３２を有する。
【００５３】
座標算出部３１は、消耗部の先端の座標を算出する機能要素である。本実施例では、座標算出部３１は、世界測地系上の既知の一座標に爪６ａを接触させたときに座標取得部５１が取得するバケットピン位置Ｐ３の座標とバケット角度センサＳ３が検出するバケット角度とに基づいて世界測地系におけるバケット先端位置Ｐ４の座標を導き出す。
【００５４】
摩耗量算出部３２は、消耗部の摩耗量を算出する機能要素である。本実施例では、摩耗量算出部３２は、爪６ａが摩耗する前に座標算出部３１が算出したバケット先端位置Ｐ４の座標と爪６ａが摩耗した後に座標算出部３１が算出したバケット先端位置Ｐ４の座標とに基づいて爪６ａの摩耗量を算出する。消耗部はブレーカのロッドであってもよい。
【００５５】
ここで図５、図６Ａ、及び図６Ｂを参照し、コントローラ３０が爪６ａの先端に関する情報を導き出す処理（以下、「先端情報導出処理」とする。）について説明する。図５は先端情報導出処理の一例の流れを示すフローチャートである。また、図６Ａ及び図６Ｂは図５の先端情報導出処理に関する座標を示すバケット６の側面図である。また、図６Ａは爪６ａの先端を基準点ＲＰに接触させたときの図であり、太実線は爪６ａの先端が摩耗したときのバケット６を示し、太点線は爪６ａの先端が摩耗していないときのバケット６を示す。また、図６Ｂは図６Ａにおける２つのバケット６の爪６ａ以外の部分の図を重ね合わせた状態を示す。
【００５６】
基準点は、所定の測地系の座標を有する地物であり基準杭等の測量用標識を含む。本実施例では基準点は世界測地系の座標を有する。基準点ＲＰの座標（ＸＲ、ＹＲ、ＺＲ）はコントローラ３０及びマシンガイダンス装置５０にとって既知である。
【００５７】
最初に、座標算出部３１は第１座標取得期間中に爪６ａの先端を基準点ＲＰに接触させたときに座標取得部５１が取得するバケットピン位置Ｐ３Ａの座標（Ｘ３Ａ、Ｙ３Ａ、Ｚ３Ａ）を取得する（ステップＳＴ１）。座標取得期間は、同じ摩耗条件の下で座標取得部５１が座標を取得する期間を意味する。本実施例では、第１座標取得期間は、バケット６の爪６ａが摩耗していない新品のときに座標取得部５１が座標を取得できる期間であり、ショベルの初期設定直後の期間、爪６ａの交換直後の期間等を含む。
【００５８】
具体的には、ショベルの操作者は、ブーム操作レバー、アーム操作レバー、バケット操作レバー、旋回操作レバー、走行ペダル等の操作装置２６を操作してバケット６の爪６ａを基準点ＲＰに接触させる。そして、操作者は入力装置Ｄ１を介してそのときのバケットピン位置Ｐ３Ａの座標を記憶するようマシンガイダンス装置５０に指示を与える。マシンガイダンス装置５０の座標取得部５１はその指示に応じてバケットピン位置Ｐ３Ａの座標を記憶装置Ｄ４に記憶する。
【００５９】
操作者は掘削アタッチメントの姿勢を変えながらバケット６の爪６ａを複数回に亘って基準点ＲＰに接触させ、その接触の度にバケットピン位置Ｐ３の座標を記憶するようマシンガイダンス装置５０に指示を与えてもよい。この場合、座標取得部５１は複数回に亘って記憶した複数の座標の平均座標をバケットピン位置Ｐ３Ａの座標としてもよい。
【００６０】
その後、座標算出部３１は、第２座標取得期間中に爪６ａの先端を基準点ＲＰに接触させたときに座標取得部５１が取得するバケットピン位置Ｐ３Ｂの座標（Ｘ３Ｂ、Ｙ３Ｂ、Ｚ３Ｂ）を取得する（ステップＳＴ２）。本実施例では、第２座標取得期間は、新品の爪６ａが実際に使用された後の座標取得期間、すなわち爪６ａが摩耗した後の座標取得期間であり、例えば新品の爪６ａの使用を開始した後で所定のショベル稼働時間にわたってショベルを稼働させた後の座標取得期間である。第２座標取得期間は、新品の爪６ａの使用を開始してから所定の日数が経過した後の期間であってもよい。
【００６１】
具体的には、ショベルの操作者は第１座標取得期間中に行ったバケットピン位置Ｐ３Ａの座標の取得と同様のやり方で第２座標取得期間中にバケットピン位置Ｐ３Ｂの座標を取得する。
【００６２】
その後、座標算出部３１は爪６ａの先端の座標を算出する（ステップＳＴ３）。本実施例では、座標算出部３１は以下の式（３）を用いて爪６ａが摩耗していない新品のときのバケットピン位置Ｐ３Ａと基準点ＲＰ（バケット先端位置Ｐ４Ａ）との距離（以下、「先端距離」とする。）Ｌ３Ａを算出する。具体的には、座標算出部３１は、第１座標取得期間中に座標取得部５１が取得したバケットピン位置Ｐ３Ａの座標（Ｘ３Ａ、Ｙ３Ａ、Ｚ３Ａ）と基準点ＲＰの座標（ＸＲ、ＹＲ、ＺＲ）とに基づいて先端距離Ｌ３Ａを算出する。
【００６３】
【数３】
2018188958.tif 000005
また、座標算出部３１は以下の式（４）を用いて爪６ａが磨耗した後のバケットピン位置Ｐ３Ｂと基準点ＲＰ（バケット先端位置Ｐ４Ｂ）との先端距離Ｌ３Ｂを算出する。具体的には、座標算出部３１は、第２座標取得期間中に座標取得部５１が取得したバケットピン位置Ｐ３Ｂの座標（Ｘ３Ｂ、Ｙ３Ｂ、Ｚ３Ｂ）と基準点ＲＰの座標（ＸＲ、ＹＲ、ＺＲ）とに基づいて先端距離Ｌ３Ｂを算出する。座標値Ｙ３Ａ、Ｙ３Ｂ、ＹＲは何れも同じ値（例えばゼロ）である。
【００６４】
【数４】
2018188958.tif 000006
その後、座標算出部３１は、図６Ｂに示す関係に基づいて爪６ａが磨耗していない新品のときのバケット先端位置Ｐ４Ｃ１の座標（Ｘ４Ｃ１、Ｙ４Ｃ１、Ｚ４Ｃ１）を算出する。本実施例では、座標算出部３１は、以下の式（５）及び式（６）を用いてバケット先端位置Ｐ４Ｃ１の座標（Ｘ４Ｃ１、Ｙ４Ｃ１、Ｚ４Ｃ１）を算出する。具体的には、座標算出部３１は、掘削アタッチメントが任意の姿勢にあるときに座標取得部５１が取得したバケットピン位置Ｐ３Ｃの座標（Ｘ３Ｃ、Ｙ３Ｃ、Ｚ３Ｃ）とバケット角度センサＳ３が検出したバケット角度β３Ｃと先端距離Ｌ３Ａとに基づいて座標（Ｘ４Ｃ１、Ｙ４Ｃ１、Ｚ４Ｃ１）を算出する。座標値Ｙ３Ｃ、Ｙ４Ｃ１は何れも同じ値（例えばゼロ）である。
【００６５】
【数５】
2018188958.tif 000007
【００６６】
【数６】
2018188958.tif 000008
また、座標算出部３１は、以下の式（７）及び式（８）を用いて爪６ａが摩耗した後のバケット先端位置Ｐ４Ｃ２の座標（Ｘ４Ｃ２、Ｙ４Ｃ２、Ｚ４Ｃ２）を算出する。具体的には、座標算出部３１は、掘削アタッチメントが任意の姿勢にあるときに座標取得部５１が取得したバケットピン位置Ｐ３Ｃの座標（Ｘ３Ｃ、Ｙ３Ｃ、Ｚ３Ｃ）とバケット角度センサＳ３が検出したバケット角度β３Ｃと先端距離Ｌ３Ｂとに基づいて座標（Ｘ４Ｃ２、Ｙ４Ｃ２、Ｚ４Ｃ２）を算出する。座標値Ｙ３Ｃ、Ｙ４Ｃ２は何れも同じ値（例えばゼロ）である。角度δは、線分Ｐ３Ｃ−Ｐ４Ｃ１と線分Ｐ３Ｃ−Ｐ４Ｃ２との間に形成される角度であり、先端距離Ｌ３Ａと先端距離Ｌ３Ｂとが決まれば一意に決まる角度である。
【００６７】
【数７】
2018188958.tif 000009
【００６８】
【数８】
2018188958.tif 000010
その後、摩耗量算出部３２は爪６ａの摩耗量を算出する（ステップＳＴ４）。本実施例では、摩耗量算出部３２は、以下の式（９）を用いてバケット６の爪６ａの摩耗量Ｗを算出する。具体的には、摩耗量算出部３２は、座標算出部３１が算出した、爪６ａが摩耗していない新品のときのバケット先端位置Ｐ４Ｃ１の座標（Ｘ４Ｃ１、Ｙ４Ｃ１、Ｚ４Ｃ１）と爪６ａが摩耗した後のバケット先端位置Ｐ４Ｃ２の座標（Ｘ４Ｃ２、Ｙ４Ｃ２、Ｚ４Ｃ２）とに基づいて摩耗量Ｗを算出する。
【００６９】
【数９】
2018188958.tif 000011
この構成により、コントローラ３０は、既知の一座標である基準点ＲＰに爪６ａを接触させたときに座標取得部５１が取得するバケットピン位置Ｐ３の座標に基づいて先端距離を導き出す。また、コントローラ３０は、その先端距離とバケット角度センサＳ３が検出するバケット角度に基づいてバケット先端位置Ｐ４の座標を導き出す。そのため、コントローラ３０は、先端情報導出処理の実行後であれば、爪６ａの摩耗の有無にかかわらず、バケットピン位置Ｐ３の座標を取得することでバケット先端位置Ｐ４の座標を正確に導き出すことができる。
【００７０】
また、コントローラ３０は、２つの座標取得期間のそれぞれで導出した先端距離を用いて摩耗量Ｗを算出できる。この場合、コントローラ３０は、摩耗した爪６ａの先端に対応するバケット先端位置Ｐ４の座標を直接的に導き出す代わりに、摩耗した爪６ａの先端に対応するバケット先端位置Ｐ４の座標を間接的に導き出してもよい。具体的には、摩耗していない爪６ａの先端に対応するバケット先端位置Ｐ４の座標を導き出した上で摩耗量Ｗに基づいてそのバケット先端位置Ｐ４の座標を補正し、摩耗した爪６ａの先端に対応するバケット先端位置Ｐ４の座標を導き出してもよい。
【００７１】
そして、マシンガイダンス装置５０は、コントローラ３０が導き出す、摩耗を考慮したバケット先端位置Ｐ４の座標を利用してマシンガイダンスを提供できる。
【００７２】
次に、図７、図８Ａ、及び図８Ｂを参照し、先端情報導出処理の別の例について説明する。図７は先端情報導出処理の別の例の流れを示すフローチャートである。また、図８Ａ及び図８Ｂは図７の先端情報導出処理に関する座標を示す掘削アタッチメントの側面図である。また、図８Ａはアーム５の先端を地面上の一点である接地点Ｐ５（Ｐ５Ａ、Ｐ５Ｃ）に接触させたときの図であり、図８Ｂはバケット６の爪６ａを接地点Ｐ５（Ｐ５Ａ、Ｐ５Ｃ）に接触させたときの図である。また、太実線は爪６ａの先端が摩耗したときのバケット６を示し、太点線は爪６ａの先端が摩耗していないときのバケット６を示す。
【００７３】
接地点Ｐ５（Ｐ５Ａ、Ｐ５Ｃ）の座標は、非消耗部としてのアーム５の表面上の一点を地面に接触させたときのその一点の座標として特定され、基準点の座標の代わりとして用いられる。非消耗部の表面上の一点は、バケットピン位置Ｐ３との相対位置関係が不変であり、その相対位置関係はコントローラ３０及びマシンガイダンス装置５０にとって既知である。
【００７４】
最初に、座標算出部３１は第１座標取得期間中にアーム５の先端を接地点Ｐ５Ａに接触させときに座標取得部５１が取得するバケットピン位置Ｐ３Ａの座標（Ｘ３Ａ、Ｙ３Ａ、Ｚ３Ａ）を取得する（ステップＳＴ１１）。本実施例では、第１座標取得期間は、バケット６の爪６ａが摩耗していない新品のときに座標取得部５１が座標を取得できる期間である。
【００７５】
具体的には、ショベルの操作者は、操作装置２６を操作してアーム５の先端を接地点Ｐ５Ａに接触させる。そして、操作者は入力装置Ｄ１を介してそのときのバケットピン位置Ｐ３Ａの座標を記憶するようマシンガイダンス装置５０に指示を与える。マシンガイダンス装置５０の座標取得部５１はその指示に応じてバケットピン位置Ｐ３Ａの座標を記憶装置Ｄ４に記憶する。
【００７６】
その後、座標算出部３１は、第１座標取得期間中にバケット６の爪６ａの先端を接地点Ｐ５Ａに接触させたときに座標取得部５１が取得するバケットピン位置Ｐ３Ｂの座標（Ｘ３Ｂ、Ｙ３Ｂ、Ｚ３Ｂ）を取得する（ステップＳＴ１２）。
【００７７】
具体的には、ショベルの操作者は操作装置２６を操作して爪６ａの先端を接地点Ｐ５Ａに接触させる。例えば、操作者は、爪６ａの延在方向が地面（水平面）に対して垂直となるように爪６ａの先端を接地点Ｐ５Ａに接触させる。そして、操作者は入力装置Ｄ１を介してそのときのバケットピン位置Ｐ３Ｂの座標を記憶するようマシンガイダンス装置５０に指示を与える。マシンガイダンス装置５０の座標取得部５１はその指示に応じてバケットピン位置Ｐ３Ｂの座標を記憶装置Ｄ４に記憶する。
【００７８】
その後、座標算出部３１は第２座標取得期間中にアーム５の先端を接地点Ｐ５Ｃに接触させたときに座標取得部５１が取得するバケットピン位置Ｐ３Ｃの座標（Ｘ３Ｃ、Ｙ３Ｃ、Ｚ３Ｃ）を取得する（ステップＳＴ１３）。本実施例では、第２座標取得期間は、新品の爪６ａが実際に使用された後の座標取得期間、すなわち爪６ａが摩耗した後の座標取得期間である。
【００７９】
その後、座標算出部３１は、第２座標取得期間中に爪６ａの先端を接地点Ｐ５Ｃに接触させたときに座標取得部５１が取得するバケットピン位置Ｐ３Ｄの座標（Ｘ３Ｄ、Ｙ３Ｄ、Ｚ３Ｄ）を取得する（ステップＳＴ１４）。
【００８０】
その後、座標算出部３１は爪６ａの先端の座標を算出する（ステップＳＴ１５）。本実施例では、座標算出部３１は以下の式（１０）を用いて爪６ａが摩耗していない新品のときの接地点Ｐ５Ａの座標（Ｘ５Ａ、Ｙ５Ａ、Ｚ５Ａ）を算出する。本実施例では、座標値Ｙ５Ａはゼロであり、座標値Ｘ５Ａは座標値Ｘ３Ａと等しい。距離Ｈ１は、記憶装置Ｄ４等に予め記憶された値であり、バケットピン位置Ｐ３Ａと接地点Ｐ５Ａに接触するアーム表面上の一点との距離を表す。距離Ｈ１は固定値であってもよく、掘削アタッチメントの姿勢に応じて決まる変動値であってもよい。
【００８１】
【数１０】
2018188958.tif 000012
その上で、座標算出部３１は以下の式（１１）を用いて爪６ａが摩耗していない新品のときのバケットピン位置Ｐ３Ｂと接地点Ｐ５Ａ（バケット先端位置Ｐ４Ｂ）との先端距離Ｌ３Ａを算出する。具体的には、座標算出部３１は、上述の接地点Ｐ５Ａの座標（Ｘ５Ａ、Ｙ５Ａ、Ｚ５Ａ）と第１座標取得期間中に爪６ａを接地点Ｐ５Ａに接触させたときに座標取得部５１が取得したバケットピン位置Ｐ３Ｂの座標（Ｘ３Ｂ、Ｙ３Ｂ、Ｚ３Ｂ）とに基づいて先端距離Ｌ３Ａを算出する。
【００８２】
【数１１】
2018188958.tif 000013
また、座標算出部３１は以下の式（１２）を用いて爪６ａが摩耗した後の接地点Ｐ５Ｃの座標（Ｘ５Ｃ、Ｙ５Ｃ、Ｚ５Ｃ）を算出する。本実施例では、座標値Ｙ５Ｃはゼロであり、座標値Ｘ５Ｃは座標値Ｘ３Ｃと等しい。また、接地点Ｐ５Ｃの座標は接地点Ｐ５Ａの座標に等しい。但し、接地点Ｐ５Ｃの座標は接地点Ｐ５Ａの座標と異なっていてもよい。距離Ｈ２は、記憶装置Ｄ４等に予め記憶された値であり、バケットピン位置Ｐ３Ｃと接地点Ｐ５Ｃに接触するアーム表面上の一点との距離を表す。距離Ｈ２は固定値であってもよく、掘削アタッチメントの姿勢に応じて決まる変動値であってもよい。本実施例では距離Ｈ２は距離Ｈ１と等しい。
【００８３】
【数１２】
2018188958.tif 000014
その上で、座標算出部３１は以下の式（１３）を用いて爪６ａが摩耗した後のバケットピン位置Ｐ３Ｄと接地点Ｐ５Ｃ（バケット先端位置Ｐ４Ｄ）との先端距離Ｌ３Ｂを算出する。具体的には、座標算出部３１は、上述の接地点Ｐ５Ｃの座標（Ｘ５Ｃ、Ｙ５Ｃ、Ｚ５Ｃ）と第２座標取得期間中に爪６ａを接地点Ｐ５Ｃに接触させたときに座標取得部５１が取得したバケットピン位置Ｐ３Ｄの座標（Ｘ３Ｄ、Ｙ３Ｄ、Ｚ３Ｄ）とに基づいて先端距離Ｌ３Ｂを算出する。
【００８４】
【数１３】
2018188958.tif 000015
その後、座標算出部３１は、図６Ａ及び図６Ｂで説明した方法と同じ方法で、爪６ａが磨耗していない新品のときのバケット先端位置Ｐ４の座標、及び、爪６ａが摩耗した後のバケット先端位置Ｐ４の座標を算出する。
【００８５】
その後、摩耗量算出部３２は爪６ａの摩耗量を算出する（ステップＳＴ１６）。本実施例では、摩耗量算出部３２は、図６Ａ及び図６Ｂで説明したように、爪６ａが磨耗していない新品のときのバケット先端位置Ｐ４の座標と爪６ａが摩耗した後のバケット先端位置Ｐ４の座標とに基づいて爪６ａの摩耗量を算出する。
【００８６】
このように、操作者はアーム５の先端を地面に接触させることで接地点Ｐ５の座標をコントローラ３０に特定させる。そして、操作者は接地点Ｐ５に爪６ａを接触させたときに座標取得部５１が取得するバケットピン位置Ｐ３の座標に基づいてコントローラ３０に先端距離を導出させる。コントローラ３０は、その先端距離とバケット角度センサＳ３が検出するバケット角度に基づいてバケット先端位置Ｐ４の座標を導き出す。そのため、コントローラ３０は、先端情報導出処理の実行後であれば、爪６ａの摩耗の有無にかかわらず、バケットピン位置Ｐ３の座標を取得することでバケット先端位置Ｐ４の座標を正確に導き出すことができる。また、コントローラ３０は、２つの座標取得期間のそれぞれで導出した先端距離を用いて摩耗量Ｗを算出できる。
【００８７】
上述の実施例では、ショベルの操作者はアーム５の先端を地面に接触させることで接地点Ｐ５の座標をコントローラ３０に特定させるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、操作者は、図９に示すように非消耗部としてのバケット背面を地面に接触させることで接地点Ｐ５（Ｐ５Ａ、Ｐ５Ｃ）の座標をコントローラ３０に特定させてもよい。また、操作者は非消耗部としてのバケットリンクを地面に接触させることで接地点Ｐ５の座標をコントローラ３０に特定させてもよい。地面に接触したか否かの判定は、所定のスイッチが操作されたか否かに基づいていてもよい。この場合、操作者はバケット６の動きを見ながらバケット６の所定部位が地面に接触したと判断した場合にそのスイッチを押下する。コントローラ３０はそのスイッチが押下された場合に所定部位が地面に接触したと判定して接地点Ｐ５の座標を取得する。コントローラ３０はバケットシリンダ９内の作動油の圧力が予め設定された閾値を超えた場合に所定部位が地面に接触したと判定して接地点Ｐ５の座標を取得してもよい。バケット６の爪６ａを地面に接触させる場合、操作者は爪６ａが地面に対して略垂直となるようにアタッチメントを操作してもよい。バケット６の形状がコントローラ３０に事前に入力されている場合、コントローラ３０は、爪６ａが地面に対して略垂直となるようにアタッチメントの姿勢を自動的に制御してもよい。
【００８８】
次に、図１０を参照し、先端情報導出処理のさらに別の例について説明する。図１０は先端情報導出処理のさらに別の例の流れを示すフローチャートである。また、図１０の先端情報導出処理は、１回の座標取得期間中に取得した２つのバケットピン位置の座標に基づいてバケット先端位置の座標及び爪６ａの摩耗量を算出する点で図７の先端情報導出処理と相違する。そのため、図８Ａ及び図８Ｂを参照しながら図１０の先端情報導出処理について説明する。
【００８９】
最初に、座標算出部３１はアーム５の先端を接地点Ｐ５Ｃに接触させたときに座標取得部５１が取得するバケットピン位置Ｐ３Ｃの座標（Ｘ３Ｃ、Ｙ３Ｃ、Ｚ３Ｃ）を取得する（ステップＳＴ２１）。
【００９０】
その後、座標算出部３１は、バケット６の爪６ａの先端を接地点Ｐ５Ｃに接触させたときに座標取得部５１が取得するバケットピン位置Ｐ３Ｄの座標（Ｘ３Ｄ、Ｙ３Ｄ、Ｚ３Ｄ）を取得する（ステップＳＴ２２）。
【００９１】
その後、座標算出部３１は爪６ａの先端の座標を算出する（ステップＳＴ２３）。本実施例では、座標算出部３１は上述の式（１２）を用いて接地点Ｐ５ＣのＺ座標の値Ｚ５Ｃを算出する。本実施例では、Ｙ座標の値Ｙ５Ｃはゼロであり、Ｘ座標の値Ｘ５Ｃはバケットピン位置Ｐ３ＣのＸ座標の値Ｘ３Ｃと等しい。
【００９２】
その上で、座標算出部３１は上述の式（１３）を用いてバケットピン位置Ｐ３Ｄと接地点Ｐ５Ｃ（バケット先端位置Ｐ４Ｄ）との先端距離Ｌ３Ｂを算出する。
【００９３】
その後、座標算出部３１は、図６Ａ及び図６Ｂで説明した方法と同じ方法で、爪６ａが摩耗した後のバケット先端位置Ｐ４の座標を算出する。
【００９４】
その後、摩耗量算出部３２は爪６ａの摩耗量を算出する（ステップＳＴ２４）。本実施例では、摩耗量算出部３２は、予め記憶された（爪６ａが摩耗していない新品のときの）先端距離Ｌ３ＡとステップＳＴ２３で算出した先端距離Ｌ３Ｂとに基づいて爪６ａの摩耗量を算出する。先端距離Ｌ３Ａは、操作者が事前に入力する爪の種類に応じて自動的に設定されてもよい。
【００９５】
具体的には、摩耗量算出部３２は、図６Ｂに示すように、先端距離Ｌ３Ａと先端距離Ｌ３Ｂと現在のバケットピン位置Ｐ３の座標（Ｘ３Ｃ、Ｙ３Ｃ、Ｚ３Ｃ）とに基づき、爪６ａが摩耗していない新品のときのバケット先端位置Ｐ４Ｃ１の座標（Ｘ４Ｃ１、Ｙ４Ｃ１、Ｚ４Ｃ１）と爪６ａが摩耗した現在のバケット先端位置Ｐ４Ｃ２の座標（Ｘ４Ｃ２、Ｙ４Ｃ２、Ｚ４Ｃ２）とを導き出す。そして、上述の式（９）を用いてバケット６の爪６ａの摩耗量Ｗを算出する。
【００９６】
この構成により、コントローラ３０は、図７の先端情報導出処理よりも低い演算負荷で摩耗した爪６ａの先端の座標及びその摩耗量を導き出すことができる。
【００９７】
次に、図１１及び図１２を参照し、先端情報導出処理のさらに別の例について説明する。図１１は先端情報導出処理のさらに別の例の流れを示すフローチャートである。図１２は図１１の先端情報導出処理に関する座標を示すバケット６の側面図である。具体的には、図１２は２つの異なる姿勢でバケット６の爪６ａを同じ一つの参照点ＳＰに接触させたときの図である。太実線は第１姿勢をとるバケット６を示し、太点線は第２姿勢をとるバケット６を示す。
【００９８】
最初に、座標算出部３１は第１姿勢をとるバケット６の爪６ａの先端を参照点ＳＰに接触させときに座標取得部５１が取得するバケットピン位置Ｐ３Ａの座標（Ｘ３Ａ、Ｙ３Ａ、Ｚ３Ａ）を取得する（ステップＳＴ３１）。
【００９９】
その後、座標算出部３１は第２姿勢をとるバケット６の爪６ａの先端を参照点ＳＰに接触させときに座標取得部５１が取得するバケットピン位置Ｐ３Ｂの座標（Ｘ３Ｂ、Ｙ３Ｂ、Ｚ３Ｂ）を取得する（ステップＳＴ３２）。
【０１００】
その後、座標算出部３１は爪６ａの先端の座標を算出する（ステップＳＴ３３）。本実施例では、座標算出部３１は、バケットピン位置Ｐ３Ａの座標（Ｘ３Ａ、Ｙ３Ａ、Ｚ３Ａ）と、バケットピン位置Ｐ３Ｂの座標（Ｘ３Ｂ、Ｙ３Ｂ、Ｚ３Ｂ）と、線分Ｐ３Ａ−ＳＰの長さが線分Ｐ３Ｂ−ＳＰの長さに等しいという事実とに基づいて、バケットピン位置Ｐ３Ａ又はバケットピン位置Ｐ３Ｂと参照点ＳＰ（バケット先端位置Ｐ４Ａ）との先端距離Ｌ３Ｂを以下の式（１４）を用いて算出する。そして、座標算出部３１は、バケットピン位置Ｐ３Ａ又はバケットピン位置Ｐ３Ｂの座標と、バケット角度センサＳ３が検出するバケット角度と、先端距離Ｌ３Ｂとに基づいて爪６ａの先端の座標を算出する。
【０１０１】
【数１４】
2018188958.tif 000016
第１姿勢をとるバケット６の爪６ａの先端を接触させる参照点のＸ座標の値は、第２姿勢をとるバケット６の爪６ａの先端を接触させる参照点のＸ座標の値と異なっていてもよい。すなわち、２つの参照点は同じ高さの水平面上の異なる位置にあってもよい。
【０１０２】
その後、摩耗量算出部３２は爪６ａの摩耗量を算出する（ステップＳＴ３４）。本実施例では、摩耗量算出部３２は、予め記憶された（爪６ａが摩耗していない新品のときの）先端距離Ｌ３ＡとステップＳＴ３３で算出した先端距離Ｌ３Ｂとに基づいて爪６ａの摩耗量を算出する。
【０１０３】
具体的には、摩耗量算出部３２は、図１３に示すように、先端距離Ｌ３Ａと先端距離Ｌ３Ｂと現在のバケットピン位置Ｐ３Ｃの座標（Ｘ３Ｃ、Ｙ３Ｃ、Ｚ３Ｃ）とに基づき、爪６ａが摩耗していない新品のときのバケット先端位置Ｐ４Ｃ１の座標（Ｘ４Ｃ１、Ｙ４Ｃ１、Ｚ４Ｃ１）と爪６ａが摩耗した現在のバケット先端位置Ｐ４Ｃ２の座標（Ｘ４Ｃ２、Ｙ４Ｃ２、Ｚ４Ｃ２）とを導き出す。そして、上述の式（９）を用いてバケット６の爪６ａの摩耗量Ｗを算出する。図１３は摩耗量算出部３２が摩耗量Ｗを算出する摩耗量算出処理に関する座標を示すバケット６の側面図である。また、図１３の例では、コントローラ３０は爪６ａの延在方向が地面（水平面）に対して垂直となるように、掘削アタッチメントの姿勢を自動的に制御して爪６ａの先端を地面に接触させる。そのため、コントローラ３０は、バケット先端位置Ｐ４Ｃ１のＺ座標の値Ｚ４Ｃ１とバケット先端位置Ｐ４Ｃ２のＺ座標の値Ｚ４Ｃ２との差を算出するだけで摩耗量Ｗを算出できる。
【０１０４】
この構成により、コントローラ３０は、図７の先端情報導出処理よりも低い演算負荷で摩耗した爪６ａの先端の座標及びその摩耗量を導き出すことができる。
【０１０５】
次に、図１４を参照し、コントローラ３０の別の構成例について説明する。図１４は、コントローラ３０の別の構成例を示す機能ブロック図である。
【０１０６】
図１４の構成は、マシンガイダンス装置５０がコントローラ３０に統合された点で図３の構成と相違するが各構成要素の機能は同じである。
【０１０７】
図１４の構成では、マシンガイダンス装置５０における座標取得部５１、偏差計算部５２、音声出力処理部５３、及び表示処理部５４の４つ全ての機能要素がコントローラ３０に統合されているが、４つの機能要素のうちの一部のみがコントローラ３０に統合されてもよい。この場合、４つの機能要素のうちの統合されていない残りの部分を有するマシンガイダンス装置がコントローラ３０に接続される。
【０１０８】
この構成により、図１４のコントローラ３０は、図３のコントローラ３０と同様の効果を実現できる。
【０１０９】
以上、いくつかの先端情報導出処理を説明したが、ショベルの操作者は、これら先端情報導出処理の何れかを実施することで、特別な道具を要することなく簡単にバケット６の爪６ａの摩耗量を測定できる。
【０１１０】
また、操作者は、摩耗した爪６ａの先端に対応するバケット先端位置Ｐ４の座標に基づくマシンガイダンスを受けることができる。そのため、施工面の仕上がり精度を向上させることができる。
【０１１１】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【０１１２】
例えば、上述の実施例では、接地点Ｐ５は地面上の一点であるが本発明はこの構成に限定されるものではない。具体的には、接地点Ｐ５は、掘削アタッチメントの非消耗部と消耗部（爪６ａ）の双方を接触させることができる地物であればよく、例えば、垂直壁の表面上の一点であってもよい。
【０１１３】
また、上述の実施例では、参照点ＳＰは地面上の一点であるが本発明はこの構成に限定されるものではない。具体的には、参照点ＳＰは、掘削アタッチメントの消耗部（爪６ａ）を接触させることができる地物であればよく、例えば、垂直壁の表面上の一点であってもよい。
【０１１４】
また、基準点ＲＰ、接地点Ｐ５、参照点ＳＰは実在の点である必要はなく、光学的、磁気的、或いは電気的に設定される仮想点であってもよい。
【０１１５】
また、上述の実施例では、座標取得部５１は、ショベルを基準とする基準座標系を回転させて基準座標系の３軸を世界測地系の３軸に合わせることで基準座標系における任意の点に対応する世界測地系における座標を導き出す。例えば、座標取得部５１は、世界測地系１９８４、日本測地系２０００、国際地球基準座標系等の全地球的測地系における座標（緯度、経度、高度）を導き出す。但し、座標取得部５１は、局所座標系（地域座標系）等のより狭い範囲の測地系の座標を導き出してもよい。
【０１１６】
また、上述の実施例では、摩耗量算出部３２は地面（水平面）に対する爪６ａの延在方向の角度が既知であるか否かにかかわらずバケット６の爪６ａの摩耗量を算出する。しかし、地面（水平面）に対する爪６ａの延在方向の角度が既知の場合、摩耗量算出部３２はより簡易に爪６ａの摩耗量を算出できる。例えば、入力装置Ｄ１等を通じてバケット６の形状に関する情報が予めコントローラ３０に入力されている場合、コントローラ３０は地面（水平面）に対する爪６ａの延在方向の角度を制御できる。具体的には、コントローラ３０は、操作者がバケット６の爪６ａを地面（水平面）に接触させるべく掘削アタッチメントを操作する場合に、爪６ａの延在方向が地面（水平面）に対して垂直となるようにバケット６の開閉度合いを自動的に調整する。この場合、コントローラ３０は、図１５に示すように、バケットピン位置Ｐ３Ａの高さ（Ｚ座標の値）とバケットピン位置Ｐ３Ｂの高さ（Ｚ座標の値）の差ＨＤを摩耗量Ｗとして算出する。バケットピン位置Ｐ３Ａは爪６ａの先端が摩耗していないときに爪６ａを地面（水平面）に対して垂直に接触させたときのバケットピン位置であり、バケットピン位置Ｐ３Ｂは爪６ａの先端が摩耗したときに爪６ａを同じ地面（水平面）に対して垂直に接触させたときのバケットピン位置である。このように、コントローラ３０は、爪６ａを地面（水平面）に対して垂直に接触させることができる場合には、バケットピン位置の高さの変動のみに基づいて爪６ａの摩耗量を算出できる。
【０１１７】
また、本願は、２０１４年１２月１６日に出願した日本国特許出願２０１４−２５４０５０号に基づく優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。
【符号の説明】
【０１１８】
１・・・下部走行体  １Ａ、１Ｂ・・・走行用油圧モータ  ２・・・旋回機構  ３・・・上部旋回体  ４・・・ブーム  ５・・・アーム  ６・・・バケット  ６ａ・・・爪  ７・・・ブームシリンダ  ８・・・アームシリンダ  ９・・・バケットシリンダ  １０・・・キャビン  １１・・・エンジン  １４・・・メインポンプ  １５・・・パイロットポンプ  １６・・・高圧油圧ライン  １７・・・コントロールバルブ  ２１・・・旋回用油圧モータ  ２５・・・パイロットライン  ２６・・・操作装置  ２６Ａ、２６Ｂ・・・レバー  ２６Ｃ・・・ペダル  ２７、２８・・・油圧ライン  ２９・・・圧力センサ  ３０・・・コントローラ  ３１・・・座標算出部  ３２・・・摩耗量算出部  ５０・・・マシンガイダンス装置  ５１・・・座標取得部  ５２・・・偏差計算部  ５３・・・音声出力処理部  ５４・・・表示処理部  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・・・機体傾斜センサ  Ｓ５・・・測位センサ  Ｄ１・・・入力装置  Ｄ２・・・音声出力装置  Ｄ３・・・表示装置  Ｄ４・・・記憶装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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