CN109511267A - 作业机械以及作业机械的控制方法 - Google Patents

Abstract

一方案的作业机械具备斗杆、动臂、对动臂进行驱动的缸、对斗杆进行操作的操作装置、以及按照相对于整地作业的操作装置的操作指令执行基于动臂的介入控制的控制器。控制器判断操作装置的操作指令是否为规定量以上，在操作装置的操作指令为规定量以上的情况下，对缸的速度进行修正。

Description

作业机械以及作业机械的控制方法

技术领域

本发明涉及具备工作装置的作业机械以及作业机械的控制方法。

背景技术

在具备包含铲斗的前部装置的作业机械中，提出了使铲斗沿着示出施工对象的目标形状的边界面移动的控制(例如参照专利文献1)。将这样的控制称作介入控制。

在这一点上，存在难以根据工作装置的操作速度来进行针对施工对象的目标形状的介入控制的状况。

具体而言，在执行整地作业的情况下，例如在使斗杆高速动作的情况下，有可能因基于介入控制的动臂的响应延迟而难以实现精度高的整地作业。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2016/035898号

发明内容

发明要解决的课题

本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于，提供一种能够实现精度高的整地作业的作业机械以及作业机械的控制方法。

用于解决课题的方案

一方案的作业机械具备：斗杆；动臂；对动臂进行驱动的缸；对斗杆进行操作的操作装置；以及控制器，其按照相对于整地作业的操作装置的操作指令，执行基于动臂的介入控制。控制器判断操作装置的操作指令是否为规定量以上，在操作装置的操作指令为规定量以上的情况下，对缸的速度进行修正。

优选的是，作业机械还具备存储器，该存储器存储有：第一转换图表，其用于算出向缸供给工作油的方向控制阀的滑柱的第一移动量；以及第二转换图表，其用于算出滑柱的与第一移动量不同的第二移动量。控制器基于动臂的目标速度来算出缸的目标速度，在操作装置的操作指令小于规定量的情况下，根据算出的缸的目标速度，使用第一转换图表来算出滑柱的移动量，在操作装置的操作指令为规定量以上的情况下，根据算出的缸的目标速度，使用第二转换图表来算出滑柱的移动量。

优选的是，作业机械还具备存储器，该存储器存储有：第一转换图表，其用于算出与向缸供给工作油的方向控制阀的滑柱的移动量对应的向方向控制阀供给的第一先导液压；以及第二转换图表，其用于算出向方向控制阀供给的与第一先导液压不同的第二先导液压。控制器基于动臂的目标速度来算出缸的目标速度，基于算出的缸的目标速度来算出滑柱的移动量，在操作装置的操作指令小于规定量的情况下，根据算出的滑柱的移动量，使用第一转换图表来算出先导液压，在操作装置的操作指令为规定量以上的情况下，根据算出的滑柱的移动量，使用第二转换图表来算出先导液压。

优选的是，作业机械还具备存储器，该存储器存储有：第一转换图表，其用于算出与相对于向缸供给工作油的方向控制阀供给的先导液压对应的对梭阀进行驱动的第一指令电流；以及第二转换图表，其用于算出对梭阀进行驱动的与第一指令电流不同的第二指令电流。控制器基于动臂的目标速度来算出缸的目标速度，基于算出的缸的目标速度来算出滑柱的移动量，基于算出的滑柱的移动量来算出相对于方向控制阀供给的先导液压，在操作装置的操作指令小于规定量的情况下，根据算出的先导液压，使用第一转换图表来算出指令电流，在操作装置的操作指令为规定量以上的情况下，根据算出的先导液压，使用第二转换图表来算出指令电流。

一方案的作业机械的控制方法是具备斗杆、动臂、对动臂进行驱动的缸以及对斗杆进行操作的操作装置的作业机械的控制方法，具备如下步骤：判断操作装置的操作指令是否为规定量以上；以及在操作装置的操作指令为规定量以上的情况下，对缸的速度进行修正。

发明效果

作业机械以及作业机械的控制方法能够实现精度高的整地作业。

附图说明

图1是实施方式的作业机械的立体图。

图2是示出实施方式的液压挖掘机100的控制系统200以及液压系统300的结构的框图。

图3是示出实施方式的动臂缸10的液压回路301的一例的图。

图4是实施方式的工作装置控制器26的框图。

图5是示出实施方式的目标挖掘地形数据U以及铲斗8的图。

图6是用于对实施方式的动臂限制速度Vcy_bm进行说明的图。

图7是用于对实施方式的限制速度Vc_lmt进行说明的图。

图8是示出实施方式的铲斗8与目标挖掘地形43I的关系的一例的图。

图9是对实施方式的介入指令算出部26E进行说明的图。

图10是对实施方式的高速区域用以及低速区域用的转换图表进行说明的图。

图11是对示出实施方式的作业机械的控制方法的流程进行说明的图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，在以下的说明中，对同一部件标注相同的附图标记。它们的名称以及功能也相同，因此不再重复关于它们的详细说明。需要说明的是，在以下的说明中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”是以落座于驾驶席的操作员为基准的用语。

<作业机械的整体结构>

图1是实施方式的作业机械的立体图。

图2是示出实施方式的液压挖掘机100的控制系统200以及液压系统300的结构的框图。

如图1所示，作为作业机械的液压挖掘机100具有车辆主体1和工作装置2。

车辆主体1具有作为回转体的上部回转体3和作为行驶体的行驶装置5。上部回转体3在机室3EG的内部收容有作为动力产生装置的内燃机以及液压泵等装置。机室3EG配置在上部回转体3的一端侧。

在实施方式中，在液压挖掘机100中，作为动力产生装置的内燃机例如使用柴油发动机等，但动力产生装置不局限于此。

液压挖掘机100的动力产生装置例如也可以为将内燃机、发电电动机以及蓄电装置组合而成的混合动力式的装置。

液压挖掘机100的动力产生装置也可以不具有内燃机而组合蓄电装置和发电电动机而成。

上部回转体3具有驾驶室4。驾驶室4设置在上部回转体3的另一端侧。驾驶室4设置在与配置有机室3EG的一侧相反的一侧。在驾驶室4内配置有图2所示的显示部29以及操作装置25。

行驶装置5对上部回转体3进行支承。行驶装置5具有履带5a、5b。行驶装置5通过设置于左右的行驶马达5c的一方或两方驱动履带5a、5b而使履带5a、5b旋转，从而使液压挖掘机100行驶。工作装置2安装在上部回转体3的驾驶室4的侧方。

液压挖掘机100也可以具备如下的行驶装置：该行驶装置具备轮胎来取代履带5a、5b，并将发动机的驱动力经由传动装置向轮胎传递而能够行驶。作为这种方式的液压挖掘机100，例如具有轮式液压挖掘机。

液压挖掘机100例如也可以为挖掘装载机。

就上部回转体3而言，配置有工作装置2以及驾驶室4的一侧是前侧，配置有机室3EG的一侧是后侧。当朝向前侧时，左侧为上部回转体3的左侧，当朝向前侧时，右侧为上部回转体3的右侧。上部回转体3的左右方向也称作宽度方向。液压挖掘机100或车辆主体1在以上部回转体3为基准时，行驶装置5侧为下侧，在以行驶装置5为基准时，上部回转体3侧为上侧。液压挖掘机100的前后方向为x方向，宽度方向为y方向，上下方向为z方向。在液压挖掘机100设置于水平面的情况下，下侧为铅垂方向即重力的作用方向侧，上侧为与铅垂方向相反的一侧。

工作装置2具有动臂6、斗杆7、作为作业用具的铲斗8、动臂缸10、斗杆缸11以及铲斗缸12。动臂6的基端部经由动臂销13安装于车辆主体1的前部。斗杆7的基端部经由斗杆销14安装于动臂6的前端部。在斗杆7的前端部经由铲斗销15安装有铲斗8。铲斗8以铲斗销15为中心而转动。铲斗8在与铲斗销15相反的一侧安装有多个斗齿8B。齿尖8T为斗齿8B的前端。

在实施方式中，工作装置2上升是指，工作装置2从液压挖掘机100的接地面向朝向上部回转体3的方向移动的动作。工作装置2下降是指，工作装置2从液压挖掘机100的上部回转体3向朝向接地面的方向移动的动作。液压挖掘机100的接地面是由履带5a、5b的接地部分处的至少三点定义的平面。

在为不具有上部回转体3的作业机械的情况下，工作装置2上升是指，工作装置2向远离作业机械的接地面的方向移动的动作。工作装置2下降是指，工作装置2向接近作业机械的接地面的方向移动的动作。在作业机械不具备履带而具备车轮的情况下，接地面是由至少三个车轮所接地的部分定义的平面。

铲斗8也可以不具有多个斗齿8B。也可以是不具有图1所示那样的斗齿8B、而是齿尖由钢板形成为笔直形状那样的铲斗。工作装置2例如也可以具备具有单个斗齿的倾转铲斗。倾转铲斗是指如下的铲斗：具备铲斗倾转缸，通过铲斗向左右倾转倾斜，从而即便液压挖掘机处于倾斜地面，也能够将斜面、平地成形、平整为自由的形状，并且也能够进行基于底盘的滚压作业。此外，工作装置2也可以代替铲斗8而具备法面铲斗或凿岩用附属件等来作为作业用具，该凿岩用附属件具备凿岩用的钎头。

图1所示的动臂缸10、斗杆缸11以及铲斗缸12分别是由工作油的压力(以下适当称作液压)驱动的液压缸。动臂缸10对动臂6进行驱动而使其升降。斗杆缸11对斗杆7进行驱动而使其绕斗杆销14动作。铲斗缸12对铲斗8进行驱动而使其绕铲斗销15动作。

在动臂缸10、斗杆缸11以及铲斗缸12等液压缸与图2所示的液压泵36、37之间设置有图2所示的方向控制阀64。方向控制阀64对从液压泵36、37向动臂缸10、斗杆缸11以及铲斗缸12等供给的工作油的流量进行控制，并且，切换工作油流动的方向。方向控制阀64包括：用于驱动行驶马达5c的行驶用方向控制阀；以及用于控制使动臂缸10、斗杆缸11、铲斗缸12以及上部回转体3回转的回转马达的工作装置用方向控制阀。

图2所示的工作装置控制器26通过对图2所示的控制阀27进行控制，从而控制从操作装置25向方向控制阀64供给的工作油的先导液压。控制阀27设置于动臂缸10、斗杆缸11以及铲斗缸12的液压系统。工作装置控制器26通过对设置于先导油路450的控制阀27进行控制，从而能够控制动臂缸10、斗杆缸11以及铲斗缸12的动作。

在实施方式中，工作装置控制器26通过将控制阀27关闭的控制，能够实现使动臂缸10、斗杆缸11以及铲斗缸12减速的控制。

在上部回转体3的上部安装有天线21、22。天线21、22用于检测液压挖掘机100的当前位置。天线21、22与图2所示的、用于检测液压挖掘机100的当前位置的位置检测部即位置检测装置19电连接。

位置检测装置19利用RTK-GNSS(Real Time Kinematic-Global NavigationSatellite Systems，GNSS称作全球导航卫星系统)来检测液压挖掘机100的当前位置。在以下的说明中，将天线21、22适当地称作GNSS天线21、22。与GNSS天线21、22接收到的GNSS电波相应的信号被向位置检测装置19输入。位置检测装置19对GNSS天线21、22的设置位置进行检测。位置检测装置19例如包括三维位置传感器。

<液压系统300>

如图2所示，液压挖掘机100的液压系统300具备作为动力产生源的内燃机35和液压泵36、37。液压泵36、37被内燃机35驱动而排出工作油。从液压泵36、37排出的工作油被供给至动臂缸10、斗杆缸11以及铲斗缸12。

液压挖掘机100具备回转马达38。回转马达38是液压马达，由从液压泵36、37排出的工作油驱动。回转马达38使上部回转体3回转。需要说明的是，图2中图示出两个液压泵36、37，但也可以仅设置一个液压泵。回转马达38不局限于液压马达，也可以是电动马达。

<控制系统200>

如图2所示，作业机械的控制系统即控制系统200包括位置检测装置19、全局坐标运算部23、操作装置25、实施方式的作业机械的控制装置即工作装置控制器26、传感器控制器39、显示控制器28以及显示部29。

操作装置25是用于对图1所示的工作装置2以及上部回转体3进行操作的装置。操作装置25是用于对工作装置2进行操作的装置。操作装置25受理用于驱动工作装置2的由操作员进行的操作，并输出与操作量相应的先导液压。

与操作量相应的先导液压是操作指令。操作指令是用于使工作装置2动作的指令。

操作指令由操作装置25生成。由于操作装置25由操作员进行操作，因此，操作指令是用于通过作为手动操作的操作员的操作而使工作装置2动作的指令。

在实施方式中，操作装置25具有设置于操作员的左侧的左操作杆25L和配置于操作员的右侧的右操作杆25R。

例如，右操作杆25R的前后方向的操作对应于动臂6的操作。当向前方操作右操作杆25R时，动臂6下降，当向后方操作右操作杆25R时，动臂6上升。与前后方向的操作相应地执行动臂6的下降上升的动作。

右操作杆25R的左右方向的操作对应于铲斗8的操作。当向左侧操作右操作杆25R时，铲斗8进行挖掘，当向右侧操作右操作杆25R时，铲斗8进行倾卸。与左右方向的操作相应地执行铲斗8的挖掘或倾卸动作。

左操作杆25L的前后方向的操作对应于斗杆7的操作。当向前方操作左操作杆25L时，斗杆7进行倾卸，当向后方操作左操作杆25L时，斗杆7进行挖掘。

左操作杆25L的左右方向的操作对应于上部回转体3的回转。当向左侧操作左操作杆25L时，进行左回转，当向右侧操作左操作杆25L时，进行右回转。

在实施方式中，操作装置25使用先导液压方式。基于动臂操作、铲斗操作、斗杆操作以及回转操作，从液压泵36向操作装置25供给由减压阀25V减压至规定的先导液压力的工作油。

能够与右操作杆25R的前后方向的操作相应地向先导油路450供给先导液压，从而受理操作员对动臂6的操作。右操作杆25R具备的阀装置与右操作杆25R的操作量相应地打开，向先导油路450供给工作油。

压力传感器66将此时的先导油路450内的工作油的压力作为先导液压进行检测。压力传感器66将检测到的先导液压作为动臂操作量MB向工作装置控制器26发送。以下，将右操作杆25R的前后方向的操作量适当称作动臂操作量MB。在先导油路50设置有控制阀(以下适当称作介入阀)27C以及梭阀51。之后对介入阀27C以及梭阀51进行叙述。

能够与右操作杆25R的左右方向的操作相应地向先导油路450供给先导液压，从而受理操作员对铲斗8的操作。右操作杆25R具备的阀装置与右操作杆25R的操作量相应地打开，向先导油路450供给工作油。

压力传感器66将此时的先导油路450内的工作油的压力作为先导液压进行检测。压力传感器66将检测到的先导液压作为铲斗操作量MT向工作装置控制器26发送。以下，将右操作杆25R的左右方向的操作量适当称作铲斗操作量MT。

能够与左操作杆25L的前后方向的操作相应地向先导油路450供给先导液压，从而受理操作员对斗杆7的操作。左操作杆25L具备的阀装置与左操作杆25L的操作量相应地打开，向先导油路450供给工作油。

压力传感器66将此时的先导油路450内的工作油的压力作为先导液压进行检测。压力传感器66将检测到的先导液压作为斗杆操作量MA向工作装置控制器26发送。以下，将左操作杆25L的前后方向的操作量适当称作斗杆操作量MA。

通过右操作杆25R被操作，操作装置25将与右操作杆25R的操作量相应的大小的先导液压向方向控制阀64供给。

通过左操作杆25L被操作，操作装置25将与左操作杆25L的操作量相应的大小的先导液压向方向控制阀64供给。在从操作装置25向方向控制阀64供给的先导液压的作用下，方向控制阀64动作。

控制系统200具有第一行程传感器16、第二行程传感器17以及第三行程传感器18。例如，第一行程传感器16设置于动臂缸10，第二行程传感器17设置于斗杆缸11，第三行程传感器18设置于铲斗缸12。

传感器控制器39具有RAM(Random Access Memory)及ROM(Read Only Memory)等存储部、以及CPU(Central Processing Unit)等处理部。

传感器控制器39根据第一行程传感器16检测到的动臂缸长LS1，算出动臂6相对于液压挖掘机100的局部坐标系、详细说是车辆主体1的局部坐标系中的与水平面(xy平面)正交的方向(z轴方向)的倾斜角度θ1，并将该倾斜角度θ1向工作装置控制器26以及显示控制器28输出。

传感器控制器39根据第二行程传感器17检测到的斗杆缸长LS2，算出斗杆7相对于动臂6的倾斜角度θ2，并将该倾斜角度θ2向工作装置控制器26以及显示控制器28输出。

传感器控制器39根据第三行程传感器18检测到的铲斗缸长LS3，算出铲斗8所具有的铲斗8的齿尖8T相对于斗杆7的倾斜角度θ3，并将该倾斜角度θ3向工作装置控制器26以及显示控制器28输出。

倾斜角度θ1、θ2、θ3的检测也能够由第一行程传感器16、第二行程传感器17以及第三行程传感器18以外的设备进行。例如也能够由电位计等角度传感器对倾斜角度θ1、θ2、θ3进行检测。

在传感器控制器39连接有IMU(Inertial Measurement Unit：惯性计测装置)24。IMU24获取图1所示的液压挖掘机100的绕y轴的俯仰角、绕x轴的侧倾角等这样的车身的倾斜信息并向传感器控制器39输出。

工作装置控制器26具有RAM及ROM(Read Only Memory)等存储部26Q与CPU等处理部26P。

工作装置控制器26基于图2所示的动臂操作量MB、铲斗操作量MT、斗杆操作量MA来对介入阀27C以及控制阀27进行控制。

图2所示的方向控制阀64例如是比例控制阀，由从操作装置25供给的工作油进行控制。

方向控制阀64配置在动臂缸10、斗杆缸11、铲斗缸12以及回转马达38等液压致动器与液压泵36、37之间。

方向控制阀64控制从液压泵36、37向动臂缸10、斗杆缸11、铲斗缸12以及回转马达38供给的工作油的流量以及方向。

控制系统200具备的位置检测装置19包括前述的GNSS天线21、22。与由GNSS天线21、22接收到的GNSS电波相应的信号被向全局坐标运算部23输入。

GNSS天线21从测位卫星接收表示自身位置的基准位置数据P1。GNSS天线22从测位卫星接收表示自身位置的基准位置数据P2。

GNSS天线21、22以规定的周期接收基准位置数据P1、P2。基准位置数据P1、P2是设置有GNSS天线的位置的信息。GNSS天线21、22在每次接收基准位置数据P1、P2时，向全局坐标运算部23输出。

全局坐标运算部23具有RAM及ROM等存储部和CPU等处理部。全局坐标运算部23基于两个基准位置数据P1、P2，生成表示上部回转体3的配置的回转体配置数据。

在实施方式中，回转体配置数据包括两个基准位置数据P1、P2中的一方的基准位置数据P、以及基于两个基准位置数据P1、P2而生成的回转体方位数据Q。回转体方位数据Q表示上部回转体3即工作装置2所朝向的方位。

全局坐标运算部23在每次以规定的周期从GNSS天线21、22获取两个基准位置数据P1、P2时，对作为回转体配置数据的基准位置数据P和回转体方位数据Q进行更新并向显示控制器28输出。

显示控制器28具有RAM及ROM等存储部和CPU等处理部。显示控制器28从全局坐标运算部23获取作为回转体配置数据的基准位置数据P以及回转体方位数据Q。

在实施方式中，显示控制器28生成表示铲斗8的齿尖8T的三维位置的铲斗齿尖位置数据S来作为工作装置位置数据。然后，显示控制器28使用铲斗齿尖位置数据S和目标施工信息T，生成目标挖掘地形数据U。

目标施工信息T是成为液压挖掘机100具备的工作装置2的作业对象、在实施方式中为挖掘对象的完成目标的信息。对于目标施工信息T，例如举出液压挖掘机100的施工对象的设计信息。工作装置2的作业对象例如为地面。作为工作装置2的作业，例如举出挖掘作业以及地面的整地作业，但不局限于此。

显示控制器28导出基于目标挖掘地形数据U的显示用的目标挖掘地形数据Ua，基于显示用的目标挖掘地形数据Ua，使显示部29显示成为工作装置2的作业对象的目标的形状、例如地形。

显示部29例如是受理通过触摸面板进行的输入的液晶显示装置，但不局限于此。在实施方式中，与显示部29邻接地设置有开关29S。开关29S是用于执行后述的介入控制或者使执行中的介入控制停止的输入装置。

工作装置控制器26从压力传感器66获取动臂操作量MB、铲斗操作量MT以及斗杆操作量MA。工作装置控制器26从传感器控制器39获取动臂6的倾斜角度θ1、斗杆7的倾斜角度θ2、铲斗8的倾斜角度θ3。

工作装置控制器26从显示控制器28获取目标挖掘地形数据U。目标挖掘地形数据U是目标施工信息T中的、供液压挖掘机100今后进行作业的范围的信息。

目标挖掘地形数据U是目标施工信息T的一部分。目标挖掘地形数据U与目标施工信息T同样地表示成为工作装置2的作业对象的完成目标的形状。以下，将成为该完成目标的形状适当称作目标挖掘地形。

工作装置控制器26根据从传感器控制器39获取的工作装置2的角度，算出铲斗8的齿尖8T的位置(以下适当称作齿尖位置)。

工作装置控制器26基于目标挖掘地形数据U与铲斗8的齿尖8T的距离以及工作装置2的速度来控制工作装置2的动作，以使得铲斗8的齿尖8T沿着目标挖掘地形数据U移动。

工作装置控制器26将工作装置2的接近施工对象的方向的速度控制为限制速度以下，以抑制铲斗8侵占目标挖掘地形数据U即成为工作装置2的作业对象的目标的形状。将该控制适当称作介入控制。

介入控制在例如液压挖掘机100的操作员使用图2所示的开关29S而选择了执行介入控制的情况下被执行。在算出后述的目标挖掘地形与铲斗8的距离时，铲斗8的成为基准的位置不局限于齿尖8T，可以是任意的部位。

在介入控制中，工作装置控制器26生成动臂指令信号CBI并向图2所示的介入阀27C输出，以对工作装置2进行控制，使得铲斗8的齿尖8T沿着目标挖掘地形数据U移动。

动臂6与动臂指令信号CBI相应地动作。通过动臂6的与动臂指令信号CBI相应的动作，对工作装置2、更详细说是铲斗8的速度进行控制。与铲斗8和目标挖掘地形数据U的距离相应地，限制铲斗8向目标挖掘地形数据U接近的速度。

<液压回路301的结构>

图3是示出实施方式的动臂缸10的液压回路301的一例的图。

如图3所示，液压回路301在操作装置25与方向控制阀64之间设置有先导油路450。方向控制阀64是对向动臂缸10供给的工作油流动的方向进行控制的阀。

在实施方式中，方向控制阀64是通过使杆状的滑柱64S移动来切换工作油流动的方向的滑柱方式的阀。

滑柱64S利用从图2所示的操作装置25供给的工作油(以下适当称作先导油)而移动。方向控制阀64通过滑柱64S的移动，向动臂缸10供给工作油，从而使动臂缸10动作。

先导油路50以及先导油路450B与梭阀51连接。

梭阀51与方向控制阀64的一方由油路452B连接。方向控制阀64的另一方与操作装置25由先导油路450A和先导油路452A连接。在先导油路50设置有介入阀27C。介入阀27C调整先导油路50的先导液压。

在先导油路450B设置有压力传感器66B以及控制阀27B。在先导油路450A的控制阀27A与操作装置25之间设置有压力传感器66A。压力传感器66的检测值被图2所示的工作装置控制器26获取，用于动臂缸10的控制。

压力传感器66A以及压力传感器66B对应于图2所示的压力传感器66。控制阀27A以及控制阀27B对应于图2所示的控制阀27。

从液压泵36、37供给来的工作油经由方向控制阀64向动臂缸10供给。通过滑柱64S沿轴向移动，来切断向动臂缸10的盖侧油室48R的工作油的供给与向杆侧油室47R的工作油的供给。

通过滑柱64S沿轴向移动，来调整向动臂缸10供给的工作油的每单位时间内的供给量即流量。通过对向动臂缸10供给的工作油的流量进行调整来调整动臂缸10的动作速度。

当方向控制阀64的滑柱64S向第一方向移动时，从方向控制阀64向盖侧油室48R供给工作油，当从杆侧油室47R向方向控制阀64返回工作油时，动臂缸10的活塞10P从盖侧油室48R朝向杆侧油室47R移动。其结果是，与活塞10P连接的杆10L从动臂缸10伸长。

方向控制阀64的滑柱64S在基于来自操作装置25的指令而向与第一方向相反的方向即第二方向移动时，从盖侧油室48R向方向控制阀64返回工作油，当从方向控制阀64向杆侧油室47R供给工作油时，动臂缸10的活塞10P从杆侧油室47R朝向盖侧油室48R移动。其结果是，与活塞10P连接的杆10L向动臂缸10退缩。这样，通过对方向控制阀64的滑柱64S的移动方向进行调整来变更动臂缸10的动作方向。

通过对方向控制阀64的滑柱64S的移动量进行调整，从而向动臂缸10供给、并从动臂缸10向方向控制阀64返回的工作油的流量发生改变，因此，动臂缸10的动作速度即活塞10P以及杆10L的移动速度发生改变。

如前所述，方向控制阀64的动作由操作装置25控制。从图2所示的液压泵36排出并被减压阀25V减压后的工作油作为先导油被供给至操作装置25。

操作装置25基于各操作杆的操作对先导液压进行调整。利用调整后的先导液压来驱动方向控制阀64。通过操作装置25对先导液压的大小以及先导液压的方向进行调整，从而调整关于轴向的滑柱64S的移动量以及移动方向。其结果是，动臂缸10的动作速度以及动作方向发生改变。

工作装置控制器26在介入控制中，如前述那样基于表示挖掘对象的目标形状即设计地形的目标挖掘地形(目标挖掘地形数据U)和用于求出铲斗8的位置的倾斜角度θ1、θ2、θ3，以使铲斗8接近目标挖掘地形43I的速度与目标挖掘地形43I和铲斗8的距离相应地变小的方式对动臂6的速度进行限制。

在实施方式中，在工作装置2基于操作装置25的操作而动作的情况下，工作装置控制器26生成动臂指令信号CBI，并使用该动臂指令信号CBI来控制动臂6的动作，以避免铲斗8的齿尖8T侵入目标挖掘地形43I。

详细而言，工作装置控制器26在介入控制中使动臂6上升或下降，以避免齿尖8T侵入目标挖掘地形43I。将在介入控制中执行的使动臂6上升或下降的控制适当称作动臂介入控制。

在实施方式中，为了使工作装置控制器26实现动臂介入控制，工作装置控制器26生成与动臂介入控制相关的动臂指令信号CBI并向介入阀27C或控制阀27A输出。

介入阀27C能够对先导油路50的先导液压进行调整。梭阀51具有两个入口51Ia、51Ib和一个出口51E。一方的入口51Ia与介入阀27C连接。另一方的入口51Ib与控制阀27B连接。出口51E与连接到方向控制阀64的油路452B连接。

梭阀51将两个入口51Ia、51Ib中的先导液压高的入口与油路452B连接。

例如，在入口51Ia的先导液压比入口51Ib的先导液压高的情况下，梭阀51将介入阀27C与油路452B连接。其结果是，通过了介入阀27C的先导油经由梭阀51向油路452B供给。在入口51Ib的先导液压比入口51Ia的先导液压高的情况下，梭阀51将控制阀27B与油路452B连接。其结果是，通过了控制阀27B的先导油经由梭阀51向油路452B供给。

在不执行动臂介入控制时，基于通过操作装置25的操作而调整后的先导液压来驱动方向控制阀64。例如，工作装置控制器26利用控制阀27B来打开先导油路450B(成为全开)，并且对介入阀27C进行控制而关闭先导油路50，以使得基于通过操作装置25的操作而调整后的先导液压来驱动方向控制阀64。

在执行动臂介入控制时，工作装置控制器26以基于由介入阀27C调整后的先导液压来驱动方向控制阀64的方式对控制阀27进行控制。例如，在执行作为动臂介入控制的对铲斗8向目标挖掘地形43I的移动进行限制的控制的情况下，工作装置控制器26以由介入阀27C调整后的先导油路50的先导液压高于由操作装置25调整的先导油路450B的先导液压的方式对介入阀27C进行控制。通过这种方式，将来自介入阀27C的先导油经由梭阀51供给至方向控制阀64。

工作装置控制器26在执行动臂介入控制的情况下，生成例如用于使动臂6上升或下降的速度指令即动臂指令信号CBI，并对介入阀27C或控制阀27A进行控制。

具体而言，对介入阀27C进行控制，以使动臂6按照与动臂指令信号CBI对应的速度上升的方式向动臂缸10供给工作油。另外，对控制阀27A进行控制，以使动臂6按照与动臂指令信号CBI对应的速度下降的方式向动臂缸10供给工作油。通过这种方式，动臂缸10的方向控制阀64以使动臂6按照与动臂指令信号CBI对应的速度上升或下降的方式向动臂缸10供给工作油，因此，动臂缸10使动臂6上升或下降。

对动臂缸10的液压回路301进行了说明，但斗杆缸11的液压回路以及铲斗缸12的液压回路是从动臂缸10的液压回路301中去掉了介入阀27C、梭阀51以及先导油路50的结构。

在实施方式中，将在工作装置2基于操作装置25的操作而动作的情况下，工作装置控制器26使构成工作装置2的动臂6、斗杆7以及铲斗8中的至少一者动作的控制称作介入控制。

介入控制是在工作装置2基于操作装置25的操作即手动操作而动作的情况下，工作装置控制器26使工作装置动作的控制。前述的动臂介入控制是介入控制的一方式。

图4是实施方式的工作装置控制器26的框图。

图5是示出实施方式的目标挖掘地形数据U以及铲斗8的图。

图6是用于对实施方式的动臂限制速度Vcy_bm进行说明的图。

图7是用于对实施方式的限制速度Vc_lmt进行说明的图。

工作装置控制器26包括控制部26CNT。控制部26CNT包括相对位置算出部26A、距离算出部26B、目标速度算出部26C、介入速度算出部26D以及介入指令算出部26E。

相对位置算出部26A、距离算出部26B、目标速度算出部26C、介入速度算出部26D以及介入指令算出部26E的功能由图2所示的工作装置控制器26的处理部26P来实现。

在执行介入控制时，工作装置控制器26使用动臂操作量MB、斗杆操作量MA、铲斗操作量MT、从显示控制器28获取的目标挖掘地形数据U、铲斗齿尖位置数据S以及从传感器控制器39获取的倾斜角度θ1、θ2、θ3，生成介入控制所需的动臂指令信号CBI，并根据需要生成斗杆指令信号以及铲斗指令信号，对控制阀27以及介入阀27C进行驱动来控制工作装置2。

相对位置算出部26A从显示控制器28获取铲斗齿尖位置数据S，从传感器控制器39获取倾斜角度θ1、θ2、θ3。相对位置算出部26A根据所获取的倾斜角度θ1、θ2、θ3而求出铲斗8的齿尖8T的位置即齿尖位置Pb。

距离算出部26B根据由相对位置算出部26A求出的齿尖位置Pb和从显示控制器28获取的目标挖掘地形数据U，算出铲斗8的齿尖8T与由作为目标施工信息T的一部分的目标挖掘地形数据U表示的目标挖掘地形43I之间的最短的距离d。距离d是齿尖位置Pb与位置Pu之间的距离，该位置Pu是正交于目标挖掘地形43I且通过齿尖位置Pb的直线与目标挖掘地形数据U交叉的位置。

目标挖掘地形43I根据在上部回转体3的前后方向上规定且通过挖掘对象位置Pdg的工作装置2的平面与由多个目标施工面表示的目标施工信息T的交线来求出。

更详细而言，前述的交线中的、目标施工信息T的挖掘对象位置Pdg的前后的单个或多个拐点及其前后的线为目标挖掘地形43I。

在图5所示的例子中，两个拐点Pv1、Pv2及其前后的线为目标挖掘地形43I。挖掘对象位置Pdg是铲斗8的齿尖8T的位置即齿尖位置Pb的正下方的点。这样，目标挖掘地形43I是目标施工信息T的一部分。目标挖掘地形43I由图2所示的显示控制器28生成。

目标速度算出部26C决定动臂目标速度Vc_bm、斗杆目标速度Vc_am以及铲斗目标速度Vc_bkt。动臂目标速度Vc_bm是动臂缸10被驱动时的齿尖8T的速度。斗杆目标速度Vc_am是斗杆缸11被驱动时的齿尖8T的速度。铲斗目标速度Vc_bkt是铲斗缸12被驱动时的齿尖8T的速度。动臂目标速度Vc_bm与动臂操作量MB相应地算出。斗杆目标速度Vc_am与斗杆操作量MA相应地算出。铲斗目标速度Vc_bkt与铲斗操作量MT相应地算出。

介入速度算出部26D基于铲斗8的齿尖8T与目标挖掘地形43I之间的距离d，求出动臂6的限制速度(动臂限制速度)Vcy_bm。

如图6所示，介入速度算出部26D从图1所示的工作装置2整体的限制速度Vc_lmt减去斗杆目标速度Vc_am以及铲斗目标速度Vc_bkt，由此求出动臂限制速度Vcy_bm。

限制速度Vc_lmt是铲斗8的齿尖8T在接近目标挖掘地形43I的方向上能够允许的齿尖8T的移动速度。

如图7所示，限制速度Vc_lmt在距离d为正的情况下是工作装置2下降时的下降速度，在距离d为负的情况下是工作装置2上升时的上升速度。

距离d为负的情况是指，铲斗8侵占了目标挖掘地形43I的状态。限制速度Vc_lmt随着距离d的绝对值变小而速度的绝对值变小，随着距离d的绝对值变大而速度的绝对值变大。

介入指令算出部26E根据动臂限制速度Vcy_bm而生成动臂指令信号CBI

动臂指令信号CBI是用于供介入阀27C生成使动臂6以动臂限制速度Vcy_bm动作所需的先导液压的指令。动臂指令信号CBI在实施方式中是与动臂指令速度相应的电流值。

<动臂介入控制的方式>

图8是示出实施方式的铲斗8与目标挖掘地形43I的关系的一例的图。

如图8所示，介入控制是以避免铲斗8侵占目标挖掘地形43I的方式使铲斗8移动的控制。

在本例中，示出通过铲斗8在箭头Y的方向上沿着目标挖掘地形43I移动而执行地面的整地作业的情况。

具体而言，斗杆7按照操作员对操作装置25的操作指令而沿挖掘方向移动。

工作装置控制器26算出斗杆7的基于斗杆操作量MA的挖掘移动量，相对于该斗杆7的挖掘移动量以使铲斗8的背面沿着目标挖掘地形43I移动的方式对动臂6的上升进行控制。由此，能够利用铲斗8的背面对目标挖掘地形431进行滚压。

另一方面，斗杆7的基于斗杆操作量MA的挖掘移动量对动臂6的行为造成影响。

例如，在斗杆7的挖掘移动量大的情况下，需要追随于斗杆7地控制动臂6的上升，但由于响应延迟而难以使铲斗8的背面沿着目标挖掘地形43I移动，存在难以实现精度高的整地作业的可能性。

在实施方式中，分类为斗杆7的挖掘移动量大的高速区域和斗杆7的挖掘移动量小的低速区域，以高速区域和低速区域来变更动臂6的控制。

具体而言，设置高速区域用的图表和低速区域用的图表，在斗杆7的操作量为规定量以上的情况下，使用高速区域用的图表来设定对动臂6的速度进行规定的缸的速度，在斗杆7的操作量小于规定量的情况下，使用低速区域用的图表来设定对动臂6的速度进行规定的缸的速度。

在斗杆7的操作量为规定量以上的情况下，通过使用高速区域用的图表来修正相对于动臂6的目标速度的缸的速度。

图9是对实施方式的介入指令算出部26E进行说明的图。

如图9所示，介入指令算出部26E包括动臂缸速度指令计算部260、滑柱行程转换部262、先导液压转换部264以及指令电流转换部266。

动臂缸速度指令计算部260基于由介入速度算出部26D算出的动臂限制速度Vcy_bm来算出成为目标的动臂缸速度指令。

滑柱行程转换部262算出与由动臂缸速度指令计算部260算出的动臂缸速度指令对应的向动臂缸10供给工作油的方向控制阀64的滑柱64S的移动量(滑柱行程)。

具体而言，具有用于根据动臂缸速度指令而算出滑柱64S的移动量的转换图表。

先导液压转换部264算出与由滑柱行程转换部262算出的方向控制阀64的滑柱64S的移动量对应的向方向控制阀64供给的先导液压。

具体而言，具有用于根据滑柱64S的移动量来算出向方向控制阀64供给的先导液压的转换图表。

指令电流转换部266算出与由先导液压转换部264算出的向方向控制阀64供给的先导液压对应的对梭阀51进行驱动的指令电流。该指令电流对应于动臂指令信号CBI。

具体而言，具有用于根据向方向控制阀64供给的先导液压来算出对梭阀51进行驱动的指令电流的转换图表。

上述转换图表预先存储于存储部26Q。

图10是对实施方式的高速区域用以及低速区域用的转换图表进行说明的图。

图10示出滑柱行程转换部262所使用的转换图表。

具体而言，设置有低速区域用的转换图表L1和高速区域用的转换图表L2。

低速区域用的转换图表L1与高速区域用的转换图表L2的相对于缸速度的滑柱移动量分别不同。

作为一例，示出高速区域用的转换图表L2的、相对于规定的缸速度的滑柱移动量比低速区域用的转换图表L1的、相对于规定的缸速度的滑柱移动量大的情况。

另一方面，还示出低速区域用的转换图表L1的、相对于规定的缸速度的滑柱移动量比高速区域用的转换图表L2的、相对于规定的缸速度的滑柱移动量大的情况。

根据斗杆7的操作指令量而对转换图表L1、L2进行切换。

具体而言，在斗杆操作量MA为规定值R以上的情况下，使用高速区域用的转换图表L2。另一方面，在斗杆操作量MA小于规定值R的情况下，使用低速区域用的转换图表L1。

通过应用该转换图表，在使用高速区域用的转换图表L2的情况下，与使用低速区域用的转换图表L1的情况相比，滑柱移动量成为较大的值。

因此，在执行整地作业的情况下，当使斗杆高速动作时，虽然存在因基于介入控制的动臂的响应延迟而难以实现精度高的整地作业的可能性，但通过使用实施方式的高速区域用的转换图表来调整动臂的速度，能够实现精度高的整地作业。

需要说明的是，转换图表是一例，也能够利用其他转换图表。

详细而言，图4所示的工作装置控制器的介入速度算出部26D求出动臂限制速度Vcy_bm。

接着，图9所示的工作装置控制器26的介入指令算出部26E根据动臂限制速度Vcy_bm生成动臂指令信号CBI。

在这一点上，动臂缸速度指令计算部260基于由介入速度算出部26D算出的动臂限制速度Vcy_bm来算出成为目标的动臂缸速度指令。然后，滑柱行程转换部262算出与由动臂缸速度指令计算部260算出的动臂缸速度指令对应的向动臂缸10供给工作油的方向控制阀64的滑柱64S的移动量(滑柱行程)。

滑柱行程转换部262在斗杆操作量MA为规定值R以上的情况下，基于高速区域用的转换图表L2来算出滑柱行程。另一方面，在斗杆操作量MA小于规定值R的情况下，基于低速区域用的转换图表L1来算出滑柱行程。

先导液压转换部264算出与由滑柱行程转换部262算出的方向控制阀64的滑柱64S的移动量对应的向方向控制阀64供给的先导液压。然后，指令电流转换部266算出与由先导液压转换部264算出的向方向控制阀64供给的先导液压对应的对梭阀51进行驱动的指令电流。输出与该指令电流对应的动臂指令信号CBI并控制介入阀27C。

需要说明的是，在本例中，针对在滑柱行程转换部262按照斗杆操作量MA来切换低速区域用的转换图表和高速区域用的转换图表而算出滑柱行程的方式进行了说明，但不特别限定于此，也可以在先导液压转换部264按照斗杆操作量MA来切换低速区域用的转换图表和高速区域用的转换图表。或者还可以在指令电流转换部266按照斗杆操作量MA来切换低速区域用的转换图表和高速区域用的转换图表。

<基于实施方式的作业机械的控制方法>

图11是对示出实施方式的作业机械的控制方法的流程进行说明的图。

如图11所示，实施方式的作业机械的控制方法由工作装置控制器26实现。

在步骤S2中，图4所示的工作装置控制器26的介入指令算出部26E判断斗杆操作量MA是否为规定值R以上。

在步骤S2中，介入指令算出部26E在判断为斗杆操作量MA为规定值R以上的情况下(步骤S2中为是)，相对于动臂限制速度Vcy_bm，基于使用高速区域用的转换图表生成的动臂指令信号CBI，对介入阀27C或控制阀27A进行控制(步骤S4)。

然后，结束处理(结束)。

另一方面，在步骤S2中，介入指令算出部26E在判断为斗杆操作量MA小于规定值R的情况下(步骤S2中为否)，相对于动臂限制速度Vcy_bm，基于使用低速区域用的转换图表生成的动臂指令信号CBI，对介入阀27C或控制阀27A进行控制(步骤S6)。

然后，结束处理(结束)。

<电动方式的操作杆>

在实施方式中，操作装置25具有先导液压方式的操作杆，但也可以具有电动方式的左操作杆25La以及右操作杆25Ra。

在左操作杆25La以及右操作杆25Ra为电动方式的情况下，各自的操作量分别由电位计进行检测。由电位计检测到的左操作杆25La以及右操作杆25Ra的操作量被工作装置控制器26获取。

检测到电动方式的操作杆的操作信号的工作装置控制器26执行与先导液压方式同样的控制。

以上，实施方式的工作装置控制器26在基于第二行程传感器17检测到的斗杆缸长LS2而判断为进入了距斗杆缸11的行程末端为规定距离α的范围内的情况下，基于限制图表来限制动臂速度。

工作装置2具有动臂6、斗杆7、铲斗8，但装配于工作装置2的附属件不局限于此，不局限于铲斗8。作业机械具有工作装置即可，不局限于液压挖掘机100。

此次公开的实施方式是例示，不仅仅限定于上述内容。本发明的范围由权利请求的范围示出，包含与权利请求的范围同等的含义以及范围内的全部变更。

附图标记说明

1车辆主体，2工作装置，3上部回转体，4驾驶室，5行驶装置，6动臂，7斗杆，8铲斗，10动臂缸，11斗杆缸，12铲斗缸，13动臂销，14斗杆销，15铲斗销，16第一行程传感器，17第二行程传感器，18第三行程传感器，19位置检测装置，26工作装置控制器，26A相对位置算出部，26B距离算出部，26C目标速度算出部，26CNT控制部，26D介入速度算出部，26E介入指令算出部，26P处理部，26Q存储部，260动臂缸速度指令计算部，262滑柱行程转换部，264先导液压转换部，266指令电流转换部。

Claims (5)

1.一种作业机械，其具备：

斗杆；

动臂；

对所述动臂进行驱动的缸；

对所述斗杆进行操作的操作装置；以及

控制器，其按照相对于整地作业的所述操作装置的操作指令，执行基于所述动臂的介入控制，

所述控制器判断所述操作装置的操作指令是否为规定量以上，

在所述操作装置的操作指令为规定量以上的情况下，对所述缸的速度进行修正。

2.根据权利要求1所述的作业机械，其中，

所述作业机械还具备存储器，

该存储器存储有：

第一转换图表，其用于算出向所述缸供给工作油的方向控制阀的滑柱的第一移动量；以及

第二转换图表，其用于算出所述滑柱的与所述第一移动量不同的第二移动量，

所述控制器基于所述动臂的目标速度来算出所述缸的目标速度，

在所述操作装置的操作指令小于规定量的情况下，根据算出的所述缸的目标速度，使用所述第一转换图表来算出所述滑柱的移动量，

在所述操作装置的操作指令为规定量以上的情况下，根据算出的所述缸的目标速度，使用所述第二转换图表来算出所述滑柱的移动量。

3.根据权利要求1所述的作业机械，其中，

所述作业机械还具备存储器，

该存储器存储有：

第一转换图表，其用于算出与向所述缸供给工作油的方向控制阀的滑柱的移动量对应的向所述方向控制阀供给的第一先导液压；以及

第二转换图表，其用于算出向所述方向控制阀供给的与所述第一先导液压不同的第二先导液压，

所述控制器基于所述动臂的目标速度来算出所述缸的目标速度，

基于算出的所述缸的目标速度来算出所述滑柱的移动量，

在所述操作装置的操作指令小于规定量的情况下，根据算出的所述滑柱的移动量，使用所述第一转换图表来算出先导液压，

在所述操作装置的操作指令为规定量以上的情况下，根据算出的所述滑柱的移动量，使用所述第二转换图表来算出先导液压。

4.根据权利要求1所述的作业机械，其中，

所述作业机械还具备存储器，

该存储器存储有：

第一转换图表，其用于算出与相对于向所述缸供给工作油的方向控制阀供给的先导液压对应的对梭阀进行驱动的第一指令电流；以及

第二转换图表，其用于算出对所述梭阀进行驱动的与所述第一指令电流不同的第二指令电流，

所述控制器基于所述动臂的目标速度来算出所述缸的目标速度，

基于算出的所述缸的目标速度来算出所述滑柱的移动量，

基于算出的所述滑柱的移动量来算出相对于所述方向控制阀供给的先导液压，

在所述操作装置的操作指令小于规定量的情况下，根据算出的先导液压，使用所述第一转换图表来算出指令电流，

在所述操作装置的操作指令为规定量以上的情况下，根据算出的先导液压，使用所述第二转换图表来算出指令电流。

5.一种作业机械的控制方法，该作业机械具备斗杆、动臂、对所述动臂进行驱动的缸以及对所述斗杆进行操作的操作装置，

所述作业机械的控制方法具备如下步骤：

判断所述操作装置的操作指令是否为规定量以上；以及

在所述操作装置的操作指令为规定量以上的情况下，对相对于所述动臂的目标速度的所述缸的速度进行修正。