(57)【要約】【課題】運転室前方を視認しながらフロント先端と施工目標位置との位置関係をオペレータに容易に認識させることを目的とする。【解決手段】本発明の作業機の表示装置１８は、油圧ショベル１の運転室４の前窓に取り付けられ、油圧ショベル１のフロント先端のバケット９の左位置および右位置と施工目標位置との位置関係に基づいて、油圧ショベル１に対して水平方向に形成される直線状の固定ライン２７に対して相対的に移動する直線状の可動ライン２８を備えている。オペレータが作業を行うときの視野となる運転室４の前窓に表示装置１８を取り付けることで、オペレータの視線を切り替えることなく、容易にバケット９と施工目標面との位置関係を容易に認識させることができるようになる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機の運転室の前窓に取り付けられ、前記作業機のフロント先端の左位置および右位置と施工目標位置との位置関係に基づいて、前記作業機に対して水平方向に形成される直線状の固定ラインに対して相対的に移動する直線状の可動ラインを備えていること
を特徴とする作業機の表示装置。
【請求項２】
前記左位置に連動して昇降動作を行う前記可動ラインの左端に接続される左側可動部と、
前記右位置に連動して昇降動作を行う前記可動ラインの右端に接続される右側可動部と、
前記左位置および前記右位置と前記施工目標位置との位置関係に基づいて、前記左側可動部と前記右側可動部とを独立に昇降動作させる駆動部と、
を備えていることを特徴とする請求項１記載の作業機の表示装置。
【請求項３】
前記作業機の上部旋回体の位置を検出するＧＰＳと前記作業機のフロントの角度を検出する角度センサとに基づいて前記左位置および前記右位置を検出する位置検出部と、
予め記憶された前記施工目標位置の位置情報と前記位置検出部が検出する前記左位置および前記右位置との間隔に基づいて前記駆動部を駆動させるコントローラと、
を備えていることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記左側可動部および前記右側可動部の移動量に応じて前記左側可動部および前記右側可動部の移動速度を変化させること
を特徴とする請求項３記載の作業機の表示装置。
【請求項５】
前記固定ラインと前記可動ラインとの距離に応じて前記左側可動部および前記右側可動部の移動速度を変化させること
を特徴とする請求項３記載の作業機の表示装置。
【請求項６】
前記コントローラは、前記フロント先端と前記施工目標位置との距離を表示させる距離表示モードと、前記可動ラインと前記固定ラインとが平行であるか否かに基づいて前記作業機の姿勢が水平であるか否かを判定する水平器モードとを切り替え可能に構成したこと
を特徴とする請求項３記載の作業機の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベルやブルドーザ等の作業機により掘削、仕上げ、敷き均し作業を行うときに、作業機のフロント先端と施工目標位置との距離を表示する作業機の表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
土砂のかきおこしや盛土、整地に用いるために、油圧ショベルやブルドーザ等の作業機が用いられる。作業機としての油圧ショベルは、走行手段としての下部走行体を有しており、この下部走行体に旋回装置を介して上部旋回体が設けられる。上部旋回体には俯抑動作可能に連結したブームを設けており、このブームの先端に上下方向に回動可能に連結したアームを備えている。アームの先端にはフロントアタッチメントとしてバケットを装着可能に構成している。
【０００３】
作業機を用いて掘削、仕上げ、敷き均し作業等により法面形成を行うときには、施工目標位置とフロント先端（バケットやブレード等）との間の距離を認識する必要がある。このために、丁張りや水糸を施工目標位置近傍に配置して、丁張りや水糸を目印として作業を行うようにしている。この点、全ての面に丁張りや水糸を配置することは物理的に困難であるため、作業機を操作するオペレータが丁張り間や水糸間を感覚的に補間することで、施工を行っていた。
【０００４】
従って、オペレータが丁張り間や水糸間を補間する必要があるため、オペレータの技量に依存する度合いが高くなる。この問題に対する技術が特許文献１に開示されている。特許文献１では、現在のバケットの位置に対応する目標地形を示す交線の位置をバケットの位置との関係で表示している。これにより、掘削すべき地形の形状が異なる３次元地形を精度よく掘削するようにしている。
【０００５】
特許文献１の技術では、表示画面上にバケットと交線とをグラフィック表示しているが、液晶モニタ等の表示画面に情報を表示するのではなく、運転席前方のフロントウィンドウの内面（ヘッドアップディスプレイ）に所定の情報を表示する技術が特許文献２に開示されている。この技術では、ヘッドアップディスプレイに燃料表示や回転数表示、水温表示を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−９８５８５号公報
【特許文献２】特開昭５９−２２０７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したように、特許文献１の技術では、表示画面にバケットと交線とをグラフィック表示して、表示画面に表示された情報をオペレータが認識することにより、掘削等の作業を行うときの目印としている。表示画面は通常、運転室の所定位置に設けたディスプレイに表示される画面である。オペレータは基本的には運転室前方を視認して油圧ショベルの操作を行うものであり、オペレータは運転室前方とディスプレイの表示画面との両者を見比べて作業を行う必要がある。
【０００８】
このために、オペレータはディスプレイの表示画面と運転室前方とで視線を切り替える必要がある。この視線の切り替え作業を要することから、オペレータの視認性が低下する。これにより、オペレータの疲労が増大し、精度の良い作業を行うことができなくなる。特許文献２のようにヘッドアップディスプレイに情報を表示することで視線を切り替える必要がなくなるが、作業内容によって、前方のガラスを跳ね上げて使用することもあり、このような場合にはヘッドアップディスプレイに所定の情報を表示することができなくなる。
【０００９】
そこで、本発明は、運転室前方を視認しながらフロント先端と施工目標位置との距離をオペレータに容易に認識させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の課題を解決するため、本発明の作業機の表示装置は、作業機の運転室の前窓に取り付けられ、前記作業機のフロント先端の左位置および右位置と施工目標位置との位置関係に基づいて、前記作業機に対して水平方向に形成される直線状の固定ラインに対して相対的に移動する直線状の可動ラインを備えていることを特徴とする。
【００１１】
この作業機の表示装置によれば、可動ラインを視認することで、作業機のフロント先端と施工目標位置との位置関係を認識することができる。表示装置は運転室の前窓に取り付けられており、オペレータが作業機のフロントを視認する視野の範囲内に入っており、前方を視野とする場合と表示装置を視認する場合とで視線を切り替える必要がなくなる。このために、オペレータはフロント先端と施工目標位置との位置関係を容易に認識することができる。
【００１２】
また、前記左位置に連動して昇降動作を行う前記可動ラインの左端に接続される左側可動部と、前記右位置に連動して昇降動作を行う前記可動ラインの右端に接続される右側可動部と、前記左位置および前記右位置と前記施工目標位置との位置関係に基づいて、前記左側可動部と前記右側可動部とを独立に昇降動作させる駆動部と、を備えていることを特徴とする。
【００１３】
可動ラインの両端に設けられる左側可動部と右側可動部との両者を、フロント先端と施工目標位置との位置関係に基づいて独立して動作させることで、フロント先端と施工目標位置との相対的な位置関係を認識することができると共に、施工目標位置に対するフロント先端の角度を直感的に認識することができる。
【００１４】
また、前記作業機の上部旋回体の位置を検出するＧＰＳと前記作業機のフロントの角度を検出する角度センサとに基づいて前記左位置および前記右位置を検出する位置検出部と、予め記憶された前記施工目標位置の位置情報と前記位置検出部が検出する前記左位置および前記右位置との間隔に基づいて前記駆動部を駆動させるコントローラと、を備えていることを特徴とする。
【００１５】
フロント作業機の左位置および右位置を検出するために、ＧＰＳおよび角度センサを用いることができる。フロント先端にバケットを装着した場合には、ブームの角度センサ、アームの角度センサ、バケットの角度センサおよび上部旋回体の傾きを計測する傾斜センサ、並びにＧＰＳを用いることにより、フロント先端の左位置および右位置を検出することができる。
【００１６】
また、前記左側可動部および前記右側可動部の移動量に応じて前記左側可動部および前記右側可動部の移動速度を変化させることを特徴とする。
【００１７】
左側可動部および右側可動部の移動量に応じて移動速度を変化させている。移動量が多いときには移動速度を高速にして、移動量が少ないときには移動速度を低速にする。これにより、表示装置の表示を安定的に行うことができる。
【００１８】
また、前記固定ラインと前記可動ラインとの距離に応じて前記左側可動部および前記右側可動部の移動速度を変化させることを特徴とする。
【００１９】
固定ラインと可動ラインとの距離に応じて移動速度を変化させることもできる。固定ラインと可動ラインとの距離が長い場合には移動速度を高速にし、短い場合には移動速度を低速にすることができる。これにより、表示装置の表示を安定的に行うことができる。
【００２０】
また、前記コントローラは、前記フロント先端と前記施工目標位置との距離を表示させる距離表示モードと、前記可動ラインと前記固定ラインとが平行であるか否かに基づいて前記作業機の姿勢が水平であるか否かを判定する水平器モードとを切り替え可能に構成したことを特徴とする。
【００２１】
可動ラインと固定ラインとを用いることにより、作業機の姿勢が水平面に平行であるか否かを認識する水平器モードとしても使用することができる。水平器モードとして使用するときも、オペレータは運転室前面を視認しながら表示装置を確認することで、作業機の姿勢を確認できる。これにより、視線を切り替えることがなくなることから、オペレータの視認性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】油圧ショベルの全体構成図である。
【図２】表示装置の全体構成を示す図である。
【図３】コントローラおよびこれに接続される各部を説明するブロック図である。
【図４】実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図５】バケットと施工目標位置とに応じた可動ラインと固定ラインとを示す図である。
【図６】可動ラインを移動するときの移動速度を説明するための図である。
【図７】水平器モードを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。ここでは、作業機として、フロント先端にバケットを装着した油圧ショベルを例示して説明するが、油圧ショベルには限定されない。例えば、ブレードを装着したブルドーザや整地に用いられるグレーダ等を作業機として適用することができる。また、フロント先端にはバケット以外を装着してもよい。作業機が行う作業としては、掘削、仕上げ、敷き均し等がある。
【００２４】
図１は作業機としての油圧ショベル１を示している。油圧ショベル１はクローラ式走行体からなる下部走行体２を有しており、下部走行体２には上部旋回体３が設けられている。上部旋回体３にはオペレータが搭乗して機械の操作を行うための運転室４が設置されている。また、掘削等の作業を行うためのフロント作業機５が設けられている。上部旋回体３には、運転室４およびフロント作業機５の後方位置に建屋等が設けられており、最後端部にはカウンタウェイト６が設けられている。
【００２５】
フロント作業機５はブーム７とアーム８とフロント先端としてのバケット９とを設けて構成している。ブーム７は、その基端部が上部旋回体３のフレームに連結ピンにより軸支されて俯抑動作可能に構成している。ブーム７の先端にはアーム８が上下方向に回動可能に連結されており、さらにアーム８の先端にはバケット９が回動可能に連結されている。ブーム７の俯抑動作はブームシリンダ７ａを駆動することにより行われる。アーム８はアームシリンダ８ａにより、バケット９はバケットシリンダ９ａにより駆動される。
【００２６】
上部旋回体３には、この上部旋回体３の位置情報を取得するためのＲＴＫ−ＧＰＳ（Real Time Kinematic Global Positioning System）計測を行うための装置が設けられている。このＲＴＫ−ＧＰＳを使用するために、上部旋回体３に２本のＧＰＳアンテナ１０、１１を設けている。また、上部旋回体３には無線機１２が設けられている。この無線機１２は電子基準点（基準局ＧＰＳ）からの補正データを無線で取得する。これにより、ＧＰＳアンテナ１０、１１から得られるＧＰＳ情報の補正を行って、正確な位置情報を取得する。
【００２７】
フロント作業機５としてのブーム７、アーム８、バケット９には、それぞれの角度を検出するブーム角度センサ１３、アーム角度センサ１４、バケット角度センサ１５が設けられている。ブーム角度センサ１３は上部旋回体３に対するブーム７の角度を検出している。アーム角度センサ１４はブーム７に対するアーム８の角度を検出している。バケット角度センサ１５はアーム８に対するバケット９の角度を検出している。また、上部旋回体３の前後左右の傾斜を検出する傾斜センサ１６が上部旋回体３に設けられている。
【００２８】
運転室４にはブーム７、アーム８、バケット９、そして上部旋回体３を操作する操作レバーが設けられている。また、運転室４にはＧＰＳアンテナ１０、１１、無線機１２、各種角度センサ１３、１４、１５および傾斜センサ１６からの情報を取得して、予め記憶されている情報に基づいて、所定の演算を行う演算装置１７（後述する）が設けられている。そして、この演算装置１７に接続される表示装置１８が運転室４の前窓に取り付けられている。
【００２９】
図２は表示装置１８を示している。表示装置１８は台座２１とストッパ２２と左側ボールネジ２３Ｌと右側ボールネジ２３Ｒと左側ガイド２４Ｌと右側ガイド２４Ｒと左側モータ２５Ｌと右側モータ２５Ｒと左側可動部２６Ｌと右側可動部２６Ｒと固定ライン２７と可動ライン２８とを備えて構成している。
【００３０】
台座２１はＬ字形状をしており、表示装置１８の全体の台座となる。台座２１は表示装置１８の下部を固定しており、表示装置１８の上部はストッパ２２により固定される。従って、表示装置１８は台座２１とストッパ２２とにより運転室４の前窓のガラス面やピラー、ルーフ、フレーム等に固定される。
【００３１】
左側ボールネジ２３Ｌは左側モータ２５Ｌにより駆動される。左側モータ２５Ｌを駆動することで、左側ボールネジ２３Ｌの駆動力が伝達されて、左側可動部２６Ｌが左側ガイド２４Ｌに沿って昇降動作（上下動）を行う。同様に右側ボールネジ２３Ｒは右側モータ２５Ｒにより駆動される。右側モータ２５Ｒを駆動することで、右側ボールネジ２３Ｒの駆動力が伝達されて、右側可動部２６Ｒが右側ガイド２４Ｒに沿って昇降動作（上下動）を行う。左側モータ２５Ｌと右側モータ２５Ｒとはそれぞれ独立して駆動を行っており、左側可動部２６Ｌと右側可動部２６Ｒとはそれぞれ独立に昇降動作を行う。
【００３２】
Ｌ字状の台座２１の上部位置、例えば左側可動部２６Ｌおよび右側可動部２６Ｒの可動範囲内の中間点近傍に固定ライン２７が設けられている。固定ライン２７は台座２１に取り付けられたバーであり、左側可動部２６Ｌ、右側可動部２６Ｒが昇降動作する方向と直交する方向（水平面方向）に直線状に設けられている。
【００３３】
左側可動部２６Ｌの中央部分と右側可動部２６Ｒの中央部分との間を直線状に接続するように可動ライン２８を設けている。可動ライン２８は伸縮自在な弾性体であり、例えばゴム等を使用することができる。可動ライン２８は常に張力が作用している状態となっており、左側可動部２６Ｌと右側可動部２６Ｒとが同じ高さ位置にあるとき、つまり可動ライン２８が最も短いときでも張力が作用して直線状を維持している。そして、左側可動部２６Ｌと右側可動部２６Ｒとの高さ位置が異なる場合には、さらに張力が作用して、直線状を維持する。
【００３４】
従って、固定ライン２７と可動ライン２８とは直線状のラインを形成するが、固定ライン２７と可動ライン２８とは前後にずれた方向に位置するようにしている。左側可動部２６Ｌ、右側可動部２６Ｒが昇降動作することにより可動ライン２８は上下動するが、固定ライン２７と前後にずれた位置に配置しているため、可動ライン２８と固定ライン２７とが干渉することはない。
【００３５】
図３は、左側モータ２５Ｌおよび右側モータ２５Ｒの駆動制御を行っているコントローラ３０を示している。コントローラ３０はＣＰＵ３１とメモリ３２と入力ポート３３と通信ポート３４と左側出力ポート３５と右側出力ポート３６とを備えている。このコントローラ３０の入力ポート３３にモード選択スイッチ３７が接続され、左側出力ポート３５に左側モータ駆動ドライバ３８が接続され、右側出力ポート３６に右側モータ駆動ドライバ３９が接続されている。また、通信ポート３４には演算装置１７が接続されている。
【００３６】
モード選択スイッチ３７は距離表示モードと水平器モードとの２つのモードを選択できるスイッチである。選択されたスイッチの情報は入力ポート３３からコントローラ３０に入力される。演算装置１７は所定の演算を行い、演算結果は通信ポート３４を介してコントローラ３０に入力される。
【００３７】
コントローラ３０のＣＰＵ３１は入力ポート３３から入力したモードの情報と通信ポート３４から入力した演算結果の情報とに基づいて、左側モータ２５Ｌおよび右側モータ２５Ｒの駆動量を制御する。この駆動量の情報は左側出力ポート３５から左側モータ駆動ドライバ３８に出力され、左側モータ駆動ドライバ３８が左側モータ２５Ｌを駆動する。また、コントローラ３０から出力された駆動量の情報は右側出力ポート３６から右側モータ駆動ドライバ３９に出力され、右側モータ駆動ドライバ３９が右側モータ２５Ｒを駆動する。よって、コントローラ３０と左側モータ駆動ドライバ３８と右側モータ駆動ドライバ３９と左側モータ２５Ｌと右側モータ２５Ｒとにより駆動部が構成される。
【００３８】
コントローラ３０は左側モータ２５Ｌおよび右側モータ２５Ｒの駆動量だけでなく、これらのモータの駆動速度を設定している。この設定した駆動量および駆動速度で左側モータ２５Ｌおよび右側モータ２５Ｒを駆動して、左側可動部２６Ｌおよび右側可動部２６Ｒの移動量および移動速度が制御される。ここでは、左側可動部２６Ｌおよび右側可動部２６Ｒの可動範囲のうち０％〜１００％（０％が最も低い位置であり、１００％が最も高い位置である）を設定することで、移動量を制御する。また、移動速度も０％〜１００％（０％が最も遅く、１００％が最も速い）で制御を行う。
【００３９】
次に、図４のフローチャートを参照して、以上の構成の動作について説明する。最初に、オペレータはモード選択スイッチ３７を使用して、距離表示モードと水平器モードとのうち何れかのモードを選択する（ステップＳ１）。距離表示モードが選択された場合には、ステップＳ２に移行し、水平器モードが選択された場合には、ステップＳ１１に移行する。
【００４０】
距離表示モードは作業機のフロント先端、つまりバケット９の位置と施工目標位置との位置関係を表示装置１８で表示するモードである。この距離表示モードが選択されたときには、コントローラ３０は通信ポート３４を介して、演算装置１７に対して距離情報を取得するように要求する（ステップＳ２）。
【００４１】
前述したように、演算装置１７には位置検出部としての、２本のＧＰＳアンテナ１０、１１、無線機１２、ブーム角度センサ１３、アーム角度センサ１４、バケット角度センサ１５および傾斜センサ１６が接続されている。ＧＰＳアンテナ１０、１１および無線機１２により油圧ショベル１の上部旋回体３の位置情報が取得される。
【００４２】
よって、ＧＰＳアンテナ１０、１１および無線機１２により得られる位置情報に対して、ブーム角度センサ１３、アーム角度センサ１４、バケット角度センサ１５および傾斜センサ１６の情報を付加することで、バケット９の３次元の位置情報を取得することができる。ここでは、バケット９のうち左位置と右位置との位置情報を取得する。左位置はバケット９の左端部に設定し、右位置はバケット９の右端部に設定することができる。勿論、端部ではなく、任意の位置を左位置、右位置とすることができる。これにより、演算装置１７はバケット９の左位置および右位置の３次元の位置情報を取得することができる。
【００４３】
一方、演算装置１７には予め施工目標位置の情報が記憶されている。この施工目標位置の情報は、掘削等の作業を行うときに目標となる面の情報である。この施工目標位置の情報はＧＰＳアンテナ１０、１１および無線機１２により得られる３次元の位置情報の中における目標となる面の情報である。
【００４４】
従って、演算装置１７はバケット９の左位置および右位置の位置情報と施工目標位置の情報との位置関係を認識することができる。このときの施工目標位置からバケット９の左位置までの距離情報をＬＬ、施工目標位置からバケット９の右位置までの距離情報をＬＲとして演算装置１７が演算する。
【００４５】
距離情報ＬＬ、ＬＲが正の値となるときには、施工目標位置よりもバケット９が高く位置していることになる。一方、距離情報ＬＬ、ＬＲが負の値となるときには、施工目標位置よりもバケット９が低く位置していることになる。通常は、施工目標位置よりもバケット９は高く位置しているため、距離情報ＬＬ、ＬＲは正の値になる。
【００４６】
コントローラ３０は演算装置１７から距離情報ＬＬ、ＬＲを取得するまでは、距離情報の取得要求を演算装置１７に対して出力し続ける（ステップＳ３）。通信ポート３４を介して、演算装置１７からコントローラ３０に距離情報ＬＬ、ＬＲが入力されたときに、コントローラ３０のＣＰＵ３１は距離情報ＬＬ、ＬＲをメモリ３２に記憶させる（ステップＳ４）。
【００４７】
コントローラ３０のＣＰＵ３１はメモリ３２に記憶されている距離情報ＬＬ、ＬＲに基づいて、以下の式（１）および（２）の演算を行う。
ＨＬ＝５０＋１００×ＬＬ／Ｌａ・・・（式１）
ＨＲ＝５０＋１００×ＬＲ／Ｌａ・・・（式２）
ＨＬは距離情報ＬＬに基づいた左側可動部２６Ｌの位置、ＨＲは距離情報ＬＲに基づいた右側可動部２６Ｒの位置を示している。Ｌａは左側可動部２６Ｌおよび右側可動部２６Ｒの可動範囲を示している。つまり、式（１）において、左側可動部２６Ｌの可動範囲Ｌａのうち５０％を境界として、距離情報ＬＬを表示装置１８の可動範囲Ｌａに換算したときの左側可動部２６Ｌの位置になる。同様に、式（２）は５０％を境界として、距離情報ＬＲを表示装置１８の可動範囲Ｌａに換算したときの右側可動部２６Ｒの位置になる。なお、位置情報ＨＬ、ＨＲは０〜１００％の範囲内であるものとする。
【００４８】
このときに、演算装置１７は左側可動部２６Ｌ、右側可動部２６Ｒの位置情報ＨＬ、ＨＲだけでなく、このＨＬ、ＨＲに左側可動部２６Ｌ、右側可動部２６Ｒを移動させるときの移動速度を演算する。この演算は以下の式（３）および（４）により行う。
ＶＬ＝（ＬＬ１−ＬＬ）／Ｋ・・・式（３）
ＶＲ＝（ＬＬ２−ＬＬ）／Ｋ・・・式（４）
ただし、ＶＬおよびＶＲは式（３）および（４）の右辺の絶対値であるものとする。また、Ｋは係数である。さらに、移動速度ＶＬ、ＶＲは共に１０％〜１００％の範囲内であるものとする。
【００４９】
左側可動部２６Ｌおよび右側可動部２６Ｒの駆動は一定の周期で行われている（例えば、５００ｍｓｅｃ）。そこで、コントローラ３０のメモリ３２には前回の演算周期（つまり、前回に左側可動部２６Ｌ、右側可動部２６Ｒを移動させたとき）における距離情報を記憶している。この前回の距離情報のうち左側可動部２６Ｌの距離情報が式（３）のＬＬ１、右側可動部２６Ｒの距離情報が式（４）のＬＲ１である。ＣＰＵ３１はメモリ３２からＬＬ１、ＬＬ２を読み出して、前記の式（３）および（４）の演算を行う（ステップＳ５）。
【００５０】
式（３）および（４）から、前回の距離情報ＬＬ１、ＬＬ２と今回の距離情報ＬＬ１、ＬＬ２との差分が大きくなると、移動量が大きくなる。この場合には、左側可動部２６Ｌ、２６Ｒを移動させるときの移動速度ＶＬ、ＶＲを高速にする。一方、前回の距離情報ＬＬ１、ＬＬ２と今回の距離情報ＬＬ１、ＬＬ２との差分が小さい場合、つまり移動量が少ない場合には、左側可動部２６Ｌ、２６Ｒを移動させるときの移動速度ＶＬ、ＶＲは低速にする。なお、Ｋは係数であり、このＫの値を適宜に設定することで、移動速度ＶＬ、ＶＲを全体的な速度のコントロールができる。
【００５１】
コントローラ３０のＣＰＵ３１は左側出力ポート３５を介して、左側モータ駆動ドライバ３８に対して、位置情報ＨＬと移動速度ＶＬとを出力する（ステップＳ６）。左側モータ駆動ドライバ３８は左側モータ２５Ｌに対して、左側可動部２６Ｌが可動範囲ＬａのうちＨＬに位置するように駆動制御を行う。つまり、可動範囲Ｌａのうち５０％を境界として、式（１）で示される０％〜１００％までのうち位置情報ＨＬに応じた位置に左側可動部２６Ｌを位置させる。これにより、左側モータ２５Ｌが駆動することにより、左側ボールネジ２３Ｌが回転し、左側可動部２６Ｌが昇降動作を行う。そして、位置情報ＨＬの位置に到達するまで左側可動部２６Ｌを移動させる。
【００５２】
このときに、移動速度ＶＬで左側可動部２６Ｌが移動するように左側モータ２５Ｌが駆動制御を行う。移動速度ＶＬが高速なときには左側モータ２５Ｌを高速に駆動し、移動速度ＶＬが低速なときには左側モータ２５Ｌを低速に駆動する。これにより、左側可動部２６Ｌは移動速度ＶＬでＨＬの位置まで移動する。
【００５３】
同様に、コントローラ３０のＣＰＵ３１は右側出力ポート３６を介して、右側モータ駆動ドライバ３９に対して、位置情報ＨＲと移動速度ＶＲとを出力する。右側モータ駆動ドライバ３９は右側モータ２５Ｒに対して、右側可動部２６Ｒが可動範囲ＬａのうちＨＲに位置するように駆動制御を行う。つまり、可動範囲Ｌａのうち５０％を境界として、式（２）で示される０％〜１００％までの位置情報ＨＲに応じた位置に右側可動部２６Ｒを位置させる。これにより、右側モータ２５Ｒが駆動することにより、右側ボールネジ２３Ｒが回転し、右側可動部２６Ｒが昇降動作を行う。そして、位置情報ＨＲの位置に到達するまで右側可動部２６Ｒを移動させる。
【００５４】
このときに、移動速度ＶＲで右側可動部２６Ｒが移動するように右側モータ２５Ｒが駆動制御を行う。移動速度ＶＲが高速なときには右側モータ２５Ｒを高速に駆動し、移動速度ＶＲが低速なときには右側モータ２５Ｒを低速に駆動する。これにより、右側可動部２６Ｒは移動速度ＶＲでＨＲの位置まで移動する。
【００５５】
以上のようにして、左側可動部２６Ｌおよび右側可動部２６Ｒが昇降動作を行う。前述したように、距離情報ＬＬ、ＬＲはバケット９の左位置、右位置と施工目標位置との間の距離になる。そして、当該距離情報ＬＬ、ＬＲを式（１）および（２）により、表示装置１８の可動範囲Ｌａの中での相対的な高さ位置（０％〜１００％）をＨＬ、ＨＲとして演算している。このＨＬ、ＨＲは実際のバケット９と施工目標位置との位置関係を示しており、当該ＨＬ、ＨＲに基づいて左側可動部２６Ｌ、右側可動部２６Ｒを移動させることで、実際の距離情報ＬＬ、ＬＲに基づいた高さ位置ＨＬ、ＨＲに左側可動部２６Ｌ、右側可動部２６Ｒを位置させることができる。
【００５６】
可動範囲Ｌａの５０％の位置に固定ライン２７が設けられている。この固定ライン２７に対して、左側可動部２６Ｌ、右側可動部２６Ｒが昇降動作を行う。左側可動部２６Ｌと右側可動部２６Ｒとの間は直線状の弾性体である可動ライン２８により結ばれている。左側可動部２６Ｌ、右側可動部２６Ｒが昇降動作を行うことで、可動ライン２８も変化する。
【００５７】
固定ライン２７と可動ライン２８とは、施工目標位置とバケット９との相対的な位置関係を示している。図５（ａ）は実際のバケット９と施工目標位置との関係を示しており、同図（ｂ）は固定ライン２７と可動ライン２８との位置関係を示している。バケット９が施工目標位置に対して傾きを有している場合、つまり距離情報ＬＬと距離情報ＬＲとに差を有している場合には、同図（ｂ）に示すように、固定ライン２７と可動ライン２８との間にも傾きを生じる。
【００５８】
つまり、固定ライン２７と可動ライン２８とは施工目標位置とバケット９との相対的な位置関係を示しており、表示装置１８の固定ライン２７と可動ライン２８とを視認するだけで、実際のバケット９と施工目標位置との相対的な位置関係を直感的に且つ正確に把握することができる。また、施工目標位置に対してバケット９が傾きを生じていれば、固定ライン２７と可動ライン２８とを視認することにより、前記の傾きを視覚的に認識することができる。
【００５９】
表示装置１８は運転室４の前窓に取り付けられている。運転室４に搭乗しているオペレータは運転室４の前窓から前方を視野として作業を行う。このときに、運転室４の前窓に表示装置１８を取り付けることで、オペレータが作業を行うときの視野の範囲に表示装置１８が入ることになる。従って、オペレータは視線を切り替えることなく、掘削等の作業と表示装置１８の確認とを行うことができる。これにより、オペレータの視認性を良好にして、施工目標位置とバケット９との位置関係を容易に認識することができる。
【００６０】
可動ライン２８は実際のバケット９と施工目標位置との距離（距離情報ＬＬ、ＬＲ）に基づいて、一定周期ごとに距離情報ＬＬ、ＬＲを反映している。よって、固定ライン２７を基準として可動ライン２８を参照することで、実際のバケット９と施工目標位置との間隔を認識することが可能になる。
【００６１】
可動ライン２８と固定ライン２７とが平行になっていないときには、オペレータは運転室４の前窓の表示装置１８の固定ライン２７と可動ライン２８とが平行となるように、油圧ショベル１を操作する。オペレータが上部旋回体３の旋回操作を行ったとき、或いは下部走行体２の走行操作を行ったときには、バケット９と施工目標位置との位置関係が変化する。この変化に伴い、固定ライン２７に対して可動ライン２８が変位する。従って、オペレータは油圧ショベル１の操作を行って、固定ライン２７と可動ライン２８とが平行になる状態、つまりバケット９と施工目標位置とが平行となるような状態にする。そして、この状態にした後に、掘削等の作業を行う。
【００６２】
また、前述したように、左側可動部２６Ｌ、右側可動部２６Ｒが昇降動作を行う速度は移動速度ＶＨ、ＶＬとして制御がされている。つまり、左側可動部２６Ｌ、右側可動部２６Ｒの移動量が多いときには移動速度ＶＨ、ＶＬを高速に移動させ、移動量が少ないときには移動速度ＶＨ、ＶＬを低速に移動させる。図６は、移動速度ＶＨ、ＶＬを説明した図である。
【００６３】
同図（ａ）に示すように、左側可動部２６Ｌ、右側可動部２６Ｒの移動量が多い場合、つまり施工目標位置に対してバケット９を大きく移動させる場合には、短時間で高速に移動させるようにしている。これは、停止位置誤差等との関係から直ちに目標となる位置に可動ライン２８を移動させるためである。同図においては、０．１秒後に可動ライン２８を目標位置にまで移動させている。
【００６４】
一方、同図（ｂ）に示すように、左側可動部２６Ｌ、右側可動部２６Ｒの移動量が少ない場合、つまり施工目標位置に対してバケット９をそれほど移動させない場合には、長時間をかけて低速に移動させるようにしている。これは、可動ライン２８の動作が誤差範囲内の動きとなることなり、微細な制御が要求されるためである。同図においては、０．３秒後に可動ライン２８を目標位置にまで移動させている。これにより、ブーム角度センサ１３、アーム角度センサ１４、バケット角度センサ１５といった各種センサに検出誤差を生じたとしても、その誤差の影響を抑制することができる。このため、安定的な左側可動部２６Ｌ、右側可動部２６Ｒの移動を実現することができる。
【００６５】
左側モータ２５Ｌ、右側モータ２５Ｒを駆動して、左側可動部２６Ｌ、右側可動部２６Ｒを変位させた後に、処理を終了する。これにより、距離表示モードが終了する。前述したように、距離表示は一定の周期で行われるため、距離表示モードが選択されているときには、一定周期ごとに左側可動部２６Ｌおよび右側可動部２６Ｒを駆動する。
【００６６】
一方、ステップＳ１において、モード選択スイッチ３７により水平器モードが選択された場合には水平器モードに移行する。水平器モードに移行したときには、コントローラ３０は演算装置１７に対して左右の傾斜情報を要求する（ステップＳ１１）。この要求はコントローラ３０が演算装置１７から傾斜情報が取得されるまで行われる（ステップＳ１２）。演算装置１７には傾斜センサ１６が接続されており、傾斜センサ１６から上部旋回体３の左右傾斜角度αが演算装置１７に出力される。コントローラ３０はこの左右傾斜角度αの情報を演算装置１７から取得する。
【００６７】
コントローラ３０は演算装置１７から取得した左右傾斜角度αの情報に基づいて、以下の式（５）および（６）の演算を行う。
ＨＬ１＝５０×（１−（Ｌｂ／Ｌａ）×ｔａｎα））・・・式（５）
ＨＲ１＝５０×（１＋（Ｌｂ／Ｌａ）×ｔａｎα））・・・式（６）
式（５）および（６）のうち、Ｌａは前述したように左側可動部２６Ｌおよび右側可動部２６Ｒの可動範囲を示している。一方、Ｌｂは水平距離を示しており、可動ライン２８が水平方向になったときの左側可動部２６Ｌと右側可動部２６Ｒとの距離を示している。
【００６８】
図７（ａ）〜（ｃ）は油圧ショベル１の水平面に対する傾斜状態およびそのときの可動ライン２８と固定ライン２７との関係を示している。同図（ａ）のように油圧ショベル１が傾斜している場合は、傾斜センサ１６より演算装置１７から左右傾斜角度αが取得される。この左右傾斜角度αに基づいて、コントローラ３０は式（５）および（６）の演算を行う。
【００６９】
そして、位置情報ＨＬ１を左側モータ駆動ドライバ３８に出力し、位置情報ＨＲ１を右側モータ駆動ドライバ３９に出力する。左側モータ駆動ドライバ３８は左側モータ２５Ｌを駆動して、左側可動部２６Ｌの位置がＨＬ１となるように制御する。右側モータ駆動ドライバ３９は右側モータ２５Ｒを駆動して、右側可動部２６Ｒの位置がＨＲ１となるように制御する（ステップＳ１３）。なお、左側可動部２６Ｌおよび右側可動部２６Ｒの移動速度は任意に設定してよく、例えば１００％の速度で移動させることができる。
【００７０】
位置情報ＨＬ１およびＨＲ１は、実際の油圧ショベル１の左右傾斜角度αを反映した左側可動部２６Ｌおよび右側可動部２６Ｒの位置になる。よって、式（５）および式（６）で演算した分だけ左側可動部２６Ｌおよび右側可動部２６Ｒを移動させることで、実際の油圧ショベル１の傾きを表示装置１８の表示系で表示することができる。つまり、可動ライン２８と固定ライン２７とにより、水平面に対する油圧ショベル１の傾きを再現することができる。これが水平器として使用される。
【００７１】
前述したように、オペレータは運転室４の前窓から前方を視野としており、この視野の範囲内に表示装置１８が設けられている。よって、表示装置１８を視認することにより、オペレータの視線を切り替えることなく、油圧ショベル１が水平面に対してどの程度傾斜しているかを直感的に認識することができる。
【００７２】
そして、水平器モードが終了したときに、全体の処理を終了する。水平器モードと距離表示モードとはそれぞれ独立して使用することができるが、例えば水平器モードとして使用した後に距離表示モードとして使用することができる。まず、水平器モードを選択して、表示装置１８を視認することで、油圧ショベル１の傾斜状態を認識する。
【００７３】
油圧ショベル１が水平面に対して傾斜している場合には、操作レバーを用いて油圧ショベル１を平坦な地面の位置まで前進或いは後進させる等して、油圧ショベル１が水平面に対して平行な状態となるようにする。これにより、可動ライン２８と固定ライン２７とが平行になる。この可動ライン２８と固定ライン２７とを視認しながら油圧ショベル１の操作を行うことで、図７（ａ）或いは（ｂ）のような傾斜状態であったものが、同図（ｃ）のように水平面に対して平行な状態になる。
【００７４】
この状態で、次に距離表示モードに切り替える。つまり、油圧ショベル１が水平面に対して平行な状態で距離表示モードに切り替える。距離表示モードでは、バケット９と施工目標位置との距離が表示される。運転室４に搭乗しているオペレータは、運転室４の前窓に取り付けられた表示装置１８の可動ライン２８と固定ライン２７とを視認することにより、バケット９と施工目標位置との位置関係を認識する。これにより、オペレータは油圧ショベル１を水平面に平行な状態にして、表示装置１８を視認しながら、掘削等の作業を行うことができる。
【００７５】
以上において、本実施形態では、可動ライン２８を左側可動部２６Ｌおよび右側可動部２６Ｒを用いて移動させているが、左側可動部２６Ｌと右側可動部２６Ｒとのうち何れか１つを設けて、その可動部に回動機構を設けるようにしてもよい。この場合には、可動ライン２８は弾性力を有しないバーを用いるようにする。可動ライン２８は固定ライン２７に対して変位させるものであり、固定ライン２７に対して可動ライン２８を上下動させて、その傾きを可動部に設けた回動機構により表現することで、施工目標位置とバケット９との位置関係を表現することができる。
【００７６】
また、コントローラ３０は一定周期ごとに左側可動部２６Ｌおよび右側可動部２６Ｒを駆動させることにより可動ライン２８を変位させているが、オペレータの制御により可動ライン２８の動作を停止させるようにしてもよい。例えば、施工目標位置とバケット９とが平行になれば掘削作業を開始できるため、固定ライン２７と可動ライン２８とが平行になった後には、可動ライン２８を移動させないように制御してもよい。
【００７７】
また、可動ライン２８は運転室前面のガラス窓に接触するような位置に設けてもよいし、接触しないよう位置に設けてもよい。ガラス窓に接触する位置と接触しない位置とに台座２１を変位させるような構成としてもよい。また、図２の表示装置１８の構成では、台座２１とストッパ２２とを分離した構成としているが、台座２１とストッパ２２とを一体の構成として、全体を取り囲むような枠体として構成してもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１    油圧ショベル
３    上部旋回体
４    運転室
５    フロント作業機
１０、１１    ＧＰＳアンテナ
１２    無線機
１３    ブーム角度センサ
１４    アーム角度センサ
１５    バケット角度センサ
１６    傾斜センサ
１７    演算装置
１８    表示装置
２５Ｌ    左側モータ
２５Ｒ    右側モータ
２６Ｌ    左側可動部
２６Ｒ    右側可動部
２７    固定ライン
２８    可動ライン
３０    コントローラ
３７    モード選択スイッチ
３８    左側モータ駆動ドライバ
３９    右側モータ駆動ドライバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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