CN113039327A - 挖土机、挖土机的控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够更适当地使挖土机的附属装置的前端部沿设计面移动的技术。本发明的一实施方式所涉及的挖土机具备:附属装置(AT);多个致动器,包括斗杆缸(8)、动臂缸(7)及铲斗缸(9),且驱动附属装置(A T);及控制器(30),对应于斗杆缸(8)的动作,控制动臂缸(7)及铲斗缸(9)中的至少一个的动作,当与动臂缸(7)及铲斗缸(9)中的至少一个的动作相关的规定的条件成立时,控制器(30)以与动臂缸(7)或铲斗缸(9)的动作对应的方式控制斗杆缸(8)的动作。
Description
技术领域
本发明涉及一种挖土机等。
背景技术
例如,已知有进行使铲头的铲尖沿设计面移动的仿形挖掘控制的挖土机(参考专利文献1)。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-217137号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
然而,动臂等需要和由操作人员进行的与斗杆操作相对应的斗杆的动作对应地进行动作。因此,例如,若为了和由操作人员进行的与斗杆的操作量对应的斗杆的动作对应而导致所需的动臂的动作速度超过预先规定的界限,则有可能会导致铲斗的铲尖超过设计面。
因此,鉴于上述课题,本发明的目的在于提供一种能够更适当地使挖土机的附属装置的前端部沿设计面移动的技术。
用于解决技术课题的手段
为了实现上述目的,在本发明的一实施方式中,提供一种挖土机,其具备:
下部行走体;
上部回转体,回转自如地搭载于所述下部行走体;
附属装置,安装于所述上部回转体;
多个致动器,包括第1致动器及第2致动器,且驱动所述附属装置及所述上部回转体;及
控制装置,对应于所述第1致动器的动作,控制所述第2致动器的动作,
当与所述第2致动器的动作相关的规定的条件成立时,所述控制装置以与所述第2致动器的动作对应的方式控制所述第1致动器的动作。
并且,在本发明的另一实施方式中提供一种挖土机的控制装置,其具备下部行走体、回转自如地搭载于所述下部行走体的上部回转体、安装于所述上部回转体的附属装置以及包括第1致动器及第2致动器且驱动所述附属装置及所述上部回转体的多个致动器,所述挖土机的控制装置中,
对应于所述第1致动器的动作,控制所述第2致动器的动作,并且当与所述第2致动器的动作相关的规定的条件成立时,以与所述第2致动器的动作对应的方式控制所述第1致动器的动作。
发明效果
根据上述实施方式,能够提供一种能够更适当地使挖土机的附属装置的前端部沿设计面移动的技术。
附图说明
图1是挖土机的侧视图。
图2是挖土机的俯视图。
图3是表示挖土机的液压系统的结构的一例的图。
图4A是表示挖土机的液压系统中的与斗杆相关的操作系统的结构部分的一例的图。
图4B是表示挖土机的液压系统中的与动臂相关的操作系统的结构部分的一例的图。
图4C是表示挖土机的液压系统中的与铲斗相关的操作系统的结构部分的一例的图。
图4D是表示挖土机的液压系统中的与上部回转体相关的操作系统的结构部分的一例的图。
图5是表示挖土机的与设备引导功能及设备控制功能相关的结构的一例的概要的框图。
图6A是表示挖土机的与设备控制功能相关的详细结构的一例的功能框图。
图6B是表示挖土机的与设备控制功能相关的详细结构的一例的功能框图。
图6C是表示挖土机的与设备控制功能相关的详细结构的另一例的功能框图。
图7是概略地表示由挖土机的控制器进行的斗杆速度限制处理的一例的流程图。
图8A是表示基于比较例所涉及的挖土机的设备控制功能的附属装置的动作的图。
图8B是表示基于实施方式所涉及的挖土机的设备控制功能的附属装置的动作的一例的图。
图9是表示基于挖土机的设备控制功能的附属装置的动作的另一例的图。
图10是表示挖土机管理系统的一例的概略图。
具体实施方式
以下,参考附图对用于实施本发明的方式进行说明。
[挖土机的概要]
首先,参考图1、图2对本实施方式所涉及的挖土机100的概要进行说明。
图1、图2分别为本实施方式所涉及的挖土机100的俯视图及侧视图。
本实施方式所涉及的挖土机100具备下部行走体1;经由回转机构2回转自如地搭载于下部行走体1的上部回转体3;构成附属装置AT的动臂4、斗杆5及铲斗6;操纵室10。
如后述,下部行走体1包括左右一对履带1C,具体而言包括左履带1CL及右履带1CR。下部行走体1通过由行走液压马达2M(2ML、2MR)分别液压驱动左履带1CL及右履带1CR,使挖土机100行走。
上部回转体3由回转液压马达2A(回转致动器的一例)驱动,由此相对于下部行走体1进行回转。
动臂4能够俯仰地枢轴安装于上部回转体3的前部中央,在动臂4的前端能够上下转动地枢轴安装有斗杆5,在斗杆5的前端能够上下转动地枢轴安装有作为端接附件的铲斗6。动臂4、斗杆5及铲斗6分别由作为液压致动器的动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9液压驱动。
另外,铲头6为端接附件的一例,根据工作内容等,在斗杆5的前端可以代替铲头6而安装其他端接附件例如斜坡用铲斗、疏浚用铲斗、破碎器等。
操纵室10为操作人员搭乘的驾驶室,并且搭载于上部回转体3的前部左侧。
挖土机100根据搭乘于操纵室10的操作人员的操作,使致动器进行动作,并驱动下部行走体1、上部回转体3、动臂4、斗杆5及铲斗6等动作要件(被驱动要件)。
并且,挖土机100代替以由操纵室10的操作人员能够操作的方式构成或除此以外,还可以以由规定的外部装置(例如,后述的支援装置200、管理装置300)的操作人员能够远程操作的方式构成。此时,挖土机100例如将后述的空间识别装置70所输出的图像信息(摄像图像)发送至外部装置。并且,显示于后述的挖土机100的显示装置D1的各种信息图像(例如,各种设定画面等)同样也可以显示于设置于外部装置的显示装置。由此,操作人员例如能够一边确认显示于设置在外部装置的显示装置的内容,一边远程操作挖土机100。而且,挖土机100可以根据从外部装置接收的表示远程操作的内容的远程操作信号,使致动器进行动作,并且驱动下部行走体1、上部回转体3、动臂4、斗杆5及铲斗6等的动作要件。当远程操作挖土机100时,操纵室10的内部也可以是无人状态。以下,以在操作人员的操作中包括操纵室10的操作人员对操作装置26的操作及外部装置的操作人员的远程操作中的至少一个为前提进行说明。
并且,挖土机100也可以不依赖于操作人员的操作的内容,使液压致动器自动进行动作。由此,挖土机100实现使下部行走体1、上部回转体3、动臂4、斗杆5及铲斗6等动作要件中的至少一部分自动进行动作的功能(以下,称为“自动运行功能”或“机械控制功能”)。
自动运行功能中可以包括根据操作人员对操作装置26的操作或远程操作,使除操作对象的动作要件(液压致动器)以外的动作要件(液压致动器)自动进行动作的功能(所谓的“半自动运行功能”)。并且,自动运行功能中可以包括以没有操作人员对操作装置26的操作或远程操作为前提,使多个被驱动要件(液压致动器)中的至少一部分自动进行动作的功能(所谓的“全自动运行功能”)。在挖土机100中,当全自动运行功能有效时,操纵室10的内部可以是无人状态。并且,自动运行功能中可以包括挖土机100识别挖土机100周围的工作人员等人的手势并根据识别出的手势的内容,使多个被驱动要件(液压致动器)中的至少一部分自动进行动作的功能(“手势操作功能”)。并且,半自动运行功能、全自动运行功能及手势操作功能中可以包括按照预先规定的规则自动地确定自动运行的对象的动作要件(液压致动器)的动作内容的方式。并且,半自动运行功能、全自动运行功能及手势操作功能中可以包括挖土机100自主地进行各种判断,并根据其判断结果,自主地确定自动运行的对象的动作要件(液压致动器)的动作内容的方式(所谓的“自主运行功能”)。
[挖土机的结构]
接着,除了图1、图2以外,还参考图3、图4(图4A~图4D)对挖土机100的结构进行说明。
图3是对本实施方式所涉及的挖土机100的液压系统的结构的一例进行说明的图。图4A~图4D是表示本实施方式所涉及的挖土机100的液压系统中的与附属装置AT及上部回转体3相关的操作系统的结构部分的一例的图。具体而言,图4A~图4D是分别表示与斗杆5、动臂4、铲斗6及上部回转体3相关的操作系统的结构部分的一例的图。
本实施方式所涉及的挖土机100的液压系统包括发动机11、调节器13、主泵14、先导泵15、控制阀17、操作装置26、吐出压力传感器28、操作压力传感器29及控制器30。并且,如上所述,本实施方式所涉及的挖土机100的液压系统包括分别对下部行走体1、上部回转体3、动臂4、斗杆5及铲斗6进行液压驱动的行走液压马达2ML、2MR、回转液压马达2A、动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9等液压致动器。
发动机11为液压系统的主动力源,例如搭载于上部回转体3的后部。具体而言,发动机11在基于控制器30的直接或间接的控制下,以预先设定的目标转速恒定旋转,并驱动主泵14及先导泵15。发动机11例如为以轻油为燃料的柴油机。
调节器13控制主泵14的吐出量。例如,调节器13对应于来自控制器30的控制指令,调节主泵14的斜板的角度(偏转角)。调节器13包括分别与后述的主泵14L、14R对应的调节器13L、13R。
主泵14例如与发动机11同样地搭载于上部回转体3的后部,如上所述,由发动机11驱动,由此通过高压液压管路对控制阀17供给工作油。主泵14例如为可变容量式液压泵,在基于控制器30的控制下,如上所述,通过调节器13调节斜板的偏转角,由此调整活塞的行程长,并控制吐出流量(吐出压力)。主泵14包括主泵14L、14R。
先导泵15例如搭载于上部回转体3的后部,经由先导管路对操作装置26供给先导压。先导泵15例如为固定容量式液压泵,如上所述,由发动机11驱动。
控制阀17例如搭载于上部回转体3的中央部,是对应于操作人员对操作装置26的操作或远程操作而进行液压驱动系统的控制的液压控制装置。如上所述,控制阀17经由高压液压管路与主泵14连接,并且对应于对操作装置26的操作或远程操作的状态,将从主泵14供给的工作油选择性地供给至液压致动器(行走液压马达2ML、2MR、回转液压马达2A、动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9)。具体而言,控制阀17包括控制从主泵14供给至各液压致动器的工作油的流量及流动方向的控制阀171~176。控制阀171与行走液压马达2ML对应。并且,控制阀172与行走液压马达2MR对应。并且,控制阀173与回转液压马达2A对应,控制阀174与铲头缸9对应。并且,控制阀175与动臂缸7对应,且包括控制阀175L、175R。控制阀176与斗杆缸8对应,且包括控制阀176L、176R。
操作装置26设置于操纵室10的操作员座附近,是操作人员用于进行各种动作要件(下部行走体1、上部回转体3、动臂4、斗杆5及铲斗6等)的操作的操作输入机构。换言之,操作装置26为操作人员用于进行驱动各动作要件的液压致动器(即,行走液压马达2ML、2MR、回转液压马达2A、动臂缸7、斗杆缸8、铲斗缸9等)的操作的操作输入机构。
如图3、图4A~图4D所示,操作装置26为液压先导式。操作装置26通过其二次侧的先导管路直接或经由设置于其二次侧的先导管路的后述的往复阀32与控制阀17连接。由此,对控制阀17能够输入操作装置26中的与下部行走体1、上部回转体3、动臂4、斗杆5及铲斗6等的操作状态相对应的先导压。因此,控制阀17对应于操作装置26中的操作状态,能够驱动各液压致动器。操作装置26包括用于操作附属装置AT即动臂4(动臂缸7)、斗杆5(斗杆缸8)、铲斗6(铲斗缸9)及上部回转体3的左操作杆26L及右操作杆26R。并且,操作装置26包括用于操作下部行走体1的行走杆26D,行走杆26D包括用于操作左履带1CL的左行走杆26DL及用于操作右履带1CR的右行走杆26DR。
左操作杆26L用于上部回转体3的回转操作及斗杆5的操作。若向从操纵室10内的操作人员观察的前后方向(即,上部回转体3的前后方向)进行操作,则左操作杆26L利用从先导泵15吐出的工作油,并将与操纵杆操作量相对应的控制压(先导压)输出至二次侧的先导管路。并且,若向从操纵室10内的操作人员观察的左右方向(即,上部回转体3的左右方向)进行操作,则左操作杆26L利用从先导泵15吐出的工作油,并将与操纵杆操作量相对应的控制压(先导压)输出至二次侧的先导管路。
右操作杆26R用于动臂4的操作及铲斗6的操作。若向从操纵室10内的操作人员观察的前后方向进行操作,则右操纵杆26R利用从先导泵15吐出的工作油,并将与操纵杆操作量相对应的控制压(先导压)输出至二次侧的先导管路。并且,若向左右方向进行操作,则右操作杆26R利用从先导泵15吐出的工作油,并将与操纵杆操作量相对应的控制压(先导压)输出至二次侧的先导管路。
如上所述,左行走杆26DL用于左履带1CL的操作,并且也可以以与未图示的左行走踏板联动的方式构成。若向从操纵室10内的操作人员观察的前后方向进行操作,则左行走杆26DL利用从先导泵15吐出的工作油,并将与操纵杆操作量相对应的控制压(先导压)输出至二次侧的先导管路。与左行走杆26DL的前进方向及后退方向的操作对应的二次侧的先导管路分别与控制阀171的所对应的先导端口直接连接。即,在驱动行走液压马达2ML的控制阀171的阀芯位置上反映左行走杆26DL的操作内容。
如上所述,右行走杆26DR用于右履带1CR的操作,并且也可以以与未图示的右行走踏板联动的方式构成。若向从操纵室10内的操作人员观察的前后方向进行操作,则右行走杆26DR利用从先导泵15吐出的工作油,并将与操纵杆操作量相对应的控制压(先导压)输出至二次侧的先导管路。与右行走杆26DR的前进方向及后退方向的操作对应的二次侧的先导管路分别与控制阀172的所对应的先导端口直接连接。即,在驱动行走液压马达2ML的控制阀172的阀芯位置上反映左行走杆26DL的操作内容。
并且,操作装置26(左操作杆26L、右操作杆26R、左行走杆26DL及右行走杆26DR)也可以是输出电信号(以下,称为“操作信号”)的电气式,而不是输出先导压的液压先导式。此时,来自操作装置26的电信号(操作信号)被输入于控制器30,控制器30根据所输入的电信号,控制控制阀17内的各控制阀171~176,由此实现与对操作装置26的操作内容相对应的各种液压致动器的动作。例如,控制阀17内的控制阀171~176也可以是通过来自控制器30的指令驱动的电磁螺线管式滑阀。并且,例如,在先导泵15与各控制阀171~176的先导端口之间也可以配置对应于来自控制器30的电信号进行动作的液压控制阀(以下,称为“操作用控制阀”)。操作用控制阀例如可以是比例阀31,可省略往复阀32。此时,若进行使用了电气式操作装置26的手动操作,则控制器30根据与其操作量(例如,操纵杆操作量)对应的电信号,控制操作用控制阀并增减先导压,由此能够对应于对操作装置26的操作内容,使各控制阀171~176进行动作。以下,以操作用控制阀是比例阀31为前提进行说明。
吐出压力传感器28检测主泵14的吐出压力。与通过吐出压力传感器28检测到的吐出压力对应的检测信号被输入于控制器30。吐出压力传感器28包括检测主泵14L、14R各自的吐出压力的吐出压力传感器28L、28R。
操作压力传感器29检测操作装置26的二次侧的先导压,即检测操作装置26中的与各动作要件(即,液压致动器)的操作状态对应的先导压。由操作压力传感器29检测的操作装置26中的与下部行走体1、上部回转体3、动臂4、斗杆5及铲斗6等的操作状态对应的先导压的检测信号输入于控制器30。操作压力传感器29包括操作压力传感器29LA、29LB、29RA、29RB、29DL及29DR。
操作压力传感器29LA以左操作杆26L的二次侧的先导管路的工作油的压力(以下,称为“操作压力”)的方式检测操作人员对左操作杆26L的前后方向的操作内容(例如,操作方向及操作量)。
操作压力传感器29LB以左操作杆26L的二次侧的先导管路的操作压力的方式检测操作人员对左操作杆26L的左右方向的操作内容(例如,操作方向及操作量)。
操作压力传感器29RA以右操作杆26R的二次侧的先导管路的操作压力的方式检测操作人员对右操作杆26R的前后方向的操作内容(例如,操作方向及操作量)。
操作压力传感器29RB以右操作杆26R的二次侧的先导管路的操作压力的方式检测操作人员对右操作杆26R的左右方向的操作内容(例如,操作方向及操作量)。
操作压力传感器29DL以左行走杆26DL的二次侧的先导管路的操作压力的方式检测操作人员对左行走杆26DL的前后方向的操作内容(例如,操作方向及操作量)。
操作压力传感器29DR以右行走杆26DR的二次侧的先导管路的操作压力的方式检测操作人员对右行走杆26DR的前后方向的操作内容(例如,操作方向及操作量)。
另外,操作装置26(左操作杆26L、右操作杆26R、左行走杆26DL及右行走杆26DR)的操作内容也可以由除操作压力传感器29以外的传感器(例如,安装于右操作杆26R、左行走杆26DL及右行走杆26DR的电位差计等)检测。
控制器30例如设置于操纵室10内,并进行挖土机100的驱动控制。控制器30可通过任意的硬件、软件或其组合来实现其功能。例如,控制器30以包括CPU(Central ProcessingUnit:中央处理器)、RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)等存储器装置(也称为“主存储装置”)、ROM(Read Only Memory:只读存储器)等非易失性辅助存储装置及各种输入输出用接口装置等的微型计算机为中心构成。控制器30例如通过在CPU上执行安装于非易失性辅助存储装置的各种程序而实现各种功能。
另外,控制器30的功能的一部分也可以通过其他控制器(控制装置)来实现。即,控制器30的功能也可以以通过多个控制器分散的方式来实现。
在此,如图3所示,在挖土机100的液压系统中,驱动液压致动器的驱动系统的液压系统部分使工作油分别从由发动机11驱动的主泵14L、14R经中心旁通油路40L、40R及平行油路42L、42R循环至工作油罐。
中心旁通油路40L以主泵14L为起点依次通过配置于控制阀17内的控制阀171、173、175L、176L,并到达工作油罐。
中心旁通油路40R以主泵14R为起点依次通过配置于控制阀17内的控制阀172、174、175R、176R,并到达工作油罐。
控制阀171为向行走液压马达2ML供给从主泵14L吐出的工作油且将行走液压马达2ML所吐出的工作油排出至工作油罐的滑阀。
控制阀172为向行走液压马达2MR供给从主泵14R吐出的工作油且将行走液压马达2MR所吐出的工作油排出至工作油罐的滑阀。
控制阀173为向回转液压马达2A供给从主泵14L吐出的工作油且将回转液压马达2A所吐出的工作油排出至工作油罐的滑阀。
控制阀174为向铲斗缸9供给从主泵14R吐出的工作油且将铲斗缸9内的工作油排出至工作油罐的滑阀。
控制阀175L、175R分别为向动臂缸7供给主泵14L、14R所吐出的工作油且将动臂缸7内的工作油排出至工作油罐的滑阀。
控制阀176L、176R分别为向斗杆缸8供给主泵14L、14R所吐出的工作油且将斗杆缸8内的工作油排出至工作油罐的滑阀。
控制阀171、172、173、174、175L、175R、176L、176R分别对应于作用于先导端口的先导压,调整供排至液压致动器的工作油的流量,或切换流动方向。
平行油路42L与中心旁通油路40L并列地对控制阀171、173、175L、176L供给主泵14L的工作油。具体而言,平行油路42L构成为在控制阀171的上游侧从中心旁通油路40L分支,并且能够分别与控制阀171、173、175L、176L并列地供给主泵14L的工作油。由此,当因控制阀171、173、175L中的任一个而通过中心旁通油路40L的工作油的流动被限制或切断时,平行油路42L能够对更下游的控制阀供给工作油。
平行油路42R与中心旁通油路40R并列地对控制阀172、174、175R、176R供给主泵14R的工作油。具体而言,平行油路42R构成为在控制阀172的上游侧从中心旁通油路40R分支,并且能够分别与控制阀172、174、175R、176R并列地供给主泵14R的工作油。由此,当因控制阀172、174、175R中的任一个而通过中心旁通油路40R的工作油的流动被限制或切断时,平行油路42R能够对更下游的控制阀供给工作油。
调节器13L、13R分别在基于控制器30的控制下,调节主泵14L、14R的斜板的偏转角,由此调节主泵14L、14R的吐出量。
吐出压力传感器28L检测主泵14L的吐出压力,与检测到的吐出压力对应的检测信号输入于控制器30。关于吐出压力传感器28R也相同。由此,控制器30对应于主泵14L、14R的吐出压力,能够控制调节器13L、13R。
在中心旁通油路40L、40R中,在位于最下游的各控制阀176L、176R与工作油罐之间设置有负控制节流器(以下,称为“负控节流器”)18L、18R。由此,由主泵14L、14R吐出的工作油的流动被负控节流器18L、18R限制。而且,负控节流器18L、18R产生用于控制调节器13L、13R的控制压(以下,称为“负控压”)。
负控压传感器19L、19R检测负控压,与检测到的负控压对应的检测信号输入于控制器30。
控制器30可以根据通过吐出压力传感器28L、28R检测的主泵14L、14R的吐出压力,控制调节器13L、13R,并调节主泵14L、14R的吐出量。例如,控制器30可以根据主泵14L的吐出压力的增加,控制调节器13L,并调节主泵14L的斜板偏转角,由此减少吐出量。关于调节器13R也相同。由此,控制器30能够以由吐出压力与吐出量的乘积来表示的主泵14L、14R的吸收马力不超过发动机11的输出马力的方式进行主泵14L、14R的总马力控制。
并且,控制器30可以根据通过负控压力传感器19L、19R检测的负控压,控制调节器13L、13R,由此调节主泵14L、14R的吐出量。例如,控制器30如下进行控制:负控压越大则越减小主泵14L、14R的吐出量,负控压越小则越增加主泵14L、14R的吐出量。
具体而言,当挖土机100中的液压致动器处于未进行任何操作的待机状态(图3所示的状态)时,从主泵14L、14R吐出的工作油通过中心旁通油路40L、40R到达负控节流器18L、18R。然后,从主泵14L、14R吐出的工作油的流动使在负控节流器18L、18R的上游所产生的负控压增加。其结果,控制器30使主泵14L、14R的吐出量减少至许可最小吐出量,抑制所吐出的工作油通过中心旁通油路40L、40R时的压力损失(抽吸损失)。
另一方面,当通过操作装置26操作了任一个液压致动器时,从主泵14L、14R吐出的工作油经由与操作对象的液压致动器对应的控制阀流入操作对象的液压致动器。然后,从主泵14L、14R吐出的工作油的流动使到达负控节流器18L、18R的量减少或消失,降低在负控节流器18L、18R的上游所产生的负控压。其结果,控制器30增加主泵14L、14R的吐出量,使工作油在操作对象的液压致动器中充分地循环,从而能够可靠地驱动操作对象的液压致动器。
并且,如图3、图4A~图4D所示,在挖土机100的液压系统中,与操作系统相关的液压系统部分包括先导泵15、操作装置26(左操作杆26L、右操作杆26R、左行走杆26DL及右行走杆26DR)、比例阀31、往复阀32及减压用比例阀33。
比例阀31设置于连接先导泵15与往复阀32的先导管路,并且以能够变更其流路面积(工作油能够流通的截面积)的方式构成。比例阀31对应于从控制器30输入的控制指令而进行动作。由此,即使在操作人员未操作操作装置26(具体而言,左操作杆26L、右操作杆26R)的情况下,控制器30也能够将从先导泵15吐出的工作油经由比例阀31及往复阀32供给至控制阀17内的所对应的控制阀(具体而言,控制阀173~176)的先导端口。因此,控制器30通过控制比例阀31,能够实现挖土机100的自动运行功能或远程操作功能。比例阀31包括比例阀31AL、31AR、31BL、31BR、31CL、31CR、31DL、31DR。
往复阀32具有两个入口端口及一个出口端口,并且将具有输入于两个入口端口的先导压中的较高的先导压的工作油输出至出口端口。往复阀32的两个入口端口中的一个端口与操作装置26连接,另一个端口与比例阀31连接。往复阀32的出口端口通过先导管路与控制阀17内的所对应的控制阀的先导端口连接。因此,往复阀32能够使操作装置26所生成的先导压及比例阀31所生成的先导压中的较高的先导压作用于所对应的控制阀的先导端口。即,控制器30通过从比例阀31输出高于从操作装置26输出的二次侧的先导压的先导压,不依赖于操作人员对操作装置26的操作,控制所对应的控制阀,从而能够控制下部行走体1、上部回转体3及附属装置AT的动作。往复阀32包括往复阀32AL、32AR、32BL、32BR、32CL、32CR、32DL、32DR。
减压用比例阀33设置于连接操作装置26与往复阀32的先导管路。减压用比例阀33例如以能够变更其流路面积的方式构成。减压用比例阀33根据从控制器30输入的控制指令而进行动作。由此,当由操作人员操作操作装置26(具体而言,操纵杆装置26A~26C)时,控制器30能够强制性地减压从操作装置26输出的先导压。因此,即使在操作操作装置26的情况下,控制器30也能够强制性地抑制或停止与操作装置26的操作对应的液压致动器的动作。并且,例如,即使在操作操作装置26的情况下,控制器30也能够使从操作装置26输出的先导压减压,并且使其低于从比例阀31输出的先导压。因此,控制器30通过控制比例阀31及减压用比例阀33,例如,能够与操作装置26的操作内容无关地,使所期望的先导压可靠地作用于控制阀17内的控制阀的先导端口。因此,控制器30例如除了比例阀31以外,还控制减压用比例阀33,由此能够更适当地实现挖土机100的自动运行功能或远程操作功能。如后述,减压用比例阀33包括减压用比例阀33AL、33AR、33BL、33BR、33CL、33CR、33DL、33DR。
并且,减压用比例阀33也可以替换为转换阀。转换阀在基于控制器30的控制下,切换操作装置26与往复阀32(32AL、32AR)之间的先导管路的连通状态与非连通状态。
如图4A所示,左操作杆26L用于操作人员以向前后方向倾倒的方式操作与斗杆5对应的斗杆缸8。即,当向前后方向倾倒时,左操作杆26L将斗杆5的动作设为操作对象。左操作杆26L利用从先导泵15吐出的工作油而将与向前后方向的操作内容相对应的先导压输出至二次侧。
往复阀32AL的两个入口端口分别连接于与斗杆5的闭合方向的操作(以下,称为“斗杆闭合操作”)对应的左操作杆26L的二次侧的先导管路及比例阀31AL的二次侧的先导管路,出口端口连接于控制阀176L的右侧的先导端口及控制阀176R的左侧的先导端口。
往复阀32AR的两个入口端口分别连接于与斗杆5的打开方向的操作(以下,称为“斗杆打开操作”)对应的左操作杆26L的二次侧的先导管路及比例阀31AR的二次侧的先导管路,出口端口连接于控制阀176L的左侧的先导端口及控制阀176R的右侧的先导端口。
即,左操作杆26L经由往复阀32AL、32AR使与向前后方向的操作内容相对应的先导压作用于控制阀176L、176R的先导端口。具体而言,当进行了斗杆闭合操作时,左操作杆26L将与操作量相对应的先导压输出至往复阀32AL的其中一个入口端口,并且经由往复阀32AL使其作用于控制阀176L的右侧的先导端口及控制阀176R的左侧的先导端口。并且,当进行了斗杆打开操作时,左操作杆26L将与操作量相对应的先导压输出至往复阀32AR的其中一个入口端口,并且经由往复阀32AR使其作用于控制阀176L的左侧的先导端口及控制阀176R的右侧的先导端口。
比例阀31AL根据从控制器30输入的控制电流而进行动作。具体而言,比例阀31AL利用从先导泵15吐出的工作油而将与从控制器30输入的控制电流相对应的先导压输出至往复阀32AL的另一个先导端口。由此,比例阀31AL能够调整经由往复阀32AL作用于控制阀176L的右侧的先导端口及控制阀176R的左侧的先导端口的先导压。
比例阀31AR根据从控制器30输入的控制电流而进行动作。具体而言,比例阀31AR利用从先导泵15吐出的工作油而将与从控制器30输入的控制电流相对应的先导压输出至往复阀32AR的另一个先导端口。由此,比例阀31AR能够调整经由往复阀32AR作用于控制阀176L的左侧的先导端口及控制阀176R的右侧的先导端口的先导压。
即,比例阀31AL、31AR能够以不依赖于左操作杆26L的操作状态而能够使控制阀176L、176R停止在任意的阀位置上的方式调整输出至二次侧的先导压。
减压用比例阀33AL根据从控制器30输入的控制电流而进行动作。具体而言,当未输入来自控制器30的控制电流时,减压用比例阀33AL将与左操作杆26L的斗杆闭合操作对应的先导压直接输出至二次侧。另一方面,当输入来自控制器30的控制电流时,减压用比例阀33AL将与左操作杆26L的斗杆闭合操作对应的二次侧的先导管路的先导压减压至与控制电流相对应的程度,并将已减压的先导压输出至往复阀32AL的其中一个入口端口。由此,即使在利用左操作杆26L进行斗杆闭合操作的情况下,减压用比例阀33AL也能够根据需要强制性地抑制或停止与斗杆闭合操作对应的斗杆缸8的动作。并且,即使在利用左操作杆26L进行斗杆闭合操作的情况下,减压用比例阀33AL也能够使作用于往复阀32AL的其中一个入口端口的先导压低于从比例阀31AL作用于往复阀32AL的另一个入口端口的先导压。因此,控制器30能够控制比例阀31AL及减压用比例阀33AL并且使所期望的先导压可靠地作用于控制阀176L、176R的斗杆闭合侧的先导端口。
减压用比例阀33AR根据从控制器30输入的控制电流而进行动作。具体而言,当未输入来自控制器30的控制电流时,减压用比例阀33AR将与左操作杆26L的斗杆打开操作对应的先导压直接输出至二次侧。另一方面,当输入来自控制器30的控制电流时,减压用比例阀33AR将与左操作杆26L的斗杆打开操作对应的二次侧的先导管路的先导压减压至与控制电流相对应的程度,并将已减压的先导压输出至往复阀32AR的其中一个入口端口。由此,即使在利用左操作杆26L进行斗杆打开操作的情况下,减压用比例阀33AR也能够根据需要强制性地抑制或停止与斗杆打开操作对应的斗杆缸8的动作。并且,即使在利用左操作杆26L进行斗杆打开操作的情况下,减压用比例阀33AR也能够使作用于往复阀32AR的其中一个入口端口的先导压低于从比例阀31AR作用于往复阀32AR的另一个入口端口的先导压。因此,控制器30能够控制比例阀31AR及减压用比例阀33AR并且将所期望的先导压可靠地作用于控制阀176L、176R的斗杆打开侧的先导端口。
如此,减压用比例阀33AL、33AR能够强制性地抑制或停止与左操作杆26L的向前后方向的操作状态对应的斗杆缸8的动作。并且,减压用比例阀33AL、33AR降低作用于往复阀32AL、32AR的其中一个入口端口的先导压,并且能够以使比例阀31AL、31AR的先导压通过往复阀32AL、32AR可靠地作用于控制阀176L、176R的先导端口的方式进行辅助。
另外,控制器30也可以控制比例阀31AR来代替控制减压用比例阀33AL,由此强制性地抑制或停止与左操作杆26L的斗杆闭合操作对应的斗杆缸8的动作。例如,当利用左操作杆26L进行斗杆闭合操作时,控制器30可以控制比例阀31AR,并且使规定的先导压从比例阀31AR经由往复阀32AR作用于控制阀176L、176R的斗杆打开侧的先导端口。由此,以与从左操作杆26L经由往复阀32AL作用于控制阀176L、176R的斗杆闭合侧的先导端口的先导压抵抗的方式,先导压作用于控制阀176L、176R的斗杆打开侧的先导端口。因此,控制器30能够强制性地使控制阀176L、176R接近中性位置而抑制或停止与左操作杆26L的斗杆闭合操作对应的斗杆缸8的动作。同样地,控制器30也可以控制比例阀31AL来代替控制减压用比例阀33AR,由此强制性地抑制或停止与左操作杆26L的斗杆打开操作对应的斗杆缸8的动作。
并且,减压用比例阀33AL、33AR也可以分别替换为转换阀。以下,关于减压用比例阀33BL、33BR、33CL、33CR、33DL、33DR也可以相同。
与减压用比例阀33AL对应的转换阀设置于与斗杆闭合操作对应的左操作杆26L的二次侧端口和往复阀32AL之间的先导管路,并根据从控制器30输入的控制指令,切换该先导管路的连通·非连通。例如,该转换阀为将该先导管路始终维持为连通状态的常开型,并且可以根据来自控制器30的控制指令,将该先导管路设为非连通,将从左操作杆26L输出的与斗杆闭合操作对应的工作油排出至工作油罐。
与减压用比例阀33AR对应的转换阀设置于与斗杆打开操作对应的左操作杆26L的二次侧端口和往复阀32AR之间的先导管路,并根据从控制器30输入的控制指令,切换该先导管路的连通·非连通。例如,该转换阀为将该先导管路始终维持为连通状态的常开型,并且可以根据来自控制器30的控制指令,将该先导管路设为非连通,将从左操作杆26L输出的与斗杆打开操作对应的工作油排出至工作油罐。
即,转换阀能够防止左操作杆26L中的与斗杆5的操作对应的先导压输入于往复阀32AL、32AR。
操作压力传感器29LA以压力(操作压力)的形式检测操作人员对左操作杆26L的向前后方向的操作内容,与检测到的压力对应的检测信号输入于控制器30。由此,控制器30能够掌握对左操作杆26L的向前后方向的操作内容。对检测对象的左操作杆26L的向前后方向的操作内容中例如可包括操作方向、操作量(操作角度)等。以下,关于对左操作杆26L的向左右方向的操作内容以及对右操作杆26R的向前后方向及左右方向的操作内容也相同。
控制器30与操作人员对左操作杆26L的斗杆闭合操作无关地,能够将从先导泵15吐出的工作油经由比例阀31AL及往复阀32AL供给至控制阀176L的右侧的先导端口及控制阀176R的左侧的先导端口。并且,控制器30能够与操作人员对左操作杆26L的斗杆打开操作无关地,将从先导泵15吐出的工作油经由比例阀31AR及往复阀32AR供给至控制阀176L的左侧的先导端口及控制阀176R的右侧的先导端口。即,控制器30自动控制斗杆5的开闭动作,从而能够实现挖土机100的自动运行功能或远程操作功能等。
并且,如上所述,控制器30控制减压用比例阀33AL、33AR或转换阀,从而能够相对降低从与斗杆5的操作对应的左操作杆26L的二次侧的先导管路输入于往复阀32AL、32AR的先导压。由此,控制器30能够使小于左操作杆26L中的与斗杆5的操作对应的先导压的先导压经由比例阀31AL、31AR及往复阀32AL、32AR作用于控制阀176L、176R的所对应的先导端口。因此,例如,控制器30能够减慢相对于左操作杆26L中的与斗杆5的操作相关的操作量的斗杆5的动作速度或动作加速度等。
并且,例如,如图4B所示,右操作杆26R用于操作人员以向前后方向倾倒的方式操作与动臂4对应的动臂缸7。即,当向前后方向倾倒时,右操作杆26R将动臂4的动作设为操作对象。右操作杆26R利用从先导泵15吐出的工作油而将与向前后方向的操作内容相对应的先导压输出至二次侧。
往复阀32BL的两个入口端口分别连接于与动臂4的上升方向的操作(以下,称为“动臂上升操作”)对应的右操作杆26R的二次侧的先导管路及比例阀31BL的二次侧的先导管路,出口端口连接于控制阀175L的右侧的先导端口及控制阀175R的左侧的先导端口。
往复阀32BR的两个入口端口分别连接于与动臂4的下降方向的操作(以下,称为“动臂下降操作”)对应的右操作杆26R的二次侧的先导管路及比例阀31BR的二次侧的先导管路,出口端口连接于控制阀175R的右侧的先导端口。
即,右操作杆26R经由往复阀32BL、32BR而使与向前后方向的操作内容相对应的先导压作用于控制阀175L、175R的先导端口。具体而言,当进行了动臂上升操作时,右操作杆26R将与操作量相对应的先导压输出至往复阀32BL的其中一个入口端口,并且经由往复阀32BL使其作用于控制阀175L的右侧的先导端口及控制阀175R的左侧的先导端口。并且,当进行了动臂下降操作时,右操作杆26R将与操作量相对应的先导压输出至往复阀32BR的其中一个入口端口,并且经由往复阀32BR使其作用于控制阀175R的右侧的先导端口。
比例阀31BL根据从控制器30输入的控制电流而进行动作。具体而言,比例阀31BL利用从先导泵15吐出的工作油而将与从控制器30输入的控制电流相对应的先导压输出至往复阀32BL的另一个入口端口。由此,比例阀31BL能够调整经由往复阀32BL作用于控制阀175L的右侧的先导端口及控制阀175R的左侧的先导端口的先导压。
比例阀31BR根据从控制器30输入的控制电流而进行动作。具体而言,比例阀31BR利用从先导泵15吐出的工作油而将与从控制器30输入的控制电流相对应的先导压输出至往复阀32BR的另一个入口端口。由此,比例阀31BR能够调整经由往复阀32BR作用于控制阀175R的右侧的先导端口的先导压。
即,比例阀31BL、31BR能够以不依赖于右操作杆26R的操作状态而能够使控制阀175L、175R停止在任意的阀位置上的方式调整输出至二次侧的先导压。
减压用比例阀33BL根据从控制器30输入的控制电流而进行动作。具体而言,当未输入来自控制器30的控制电流时,减压用比例阀33BL将与右操作杆26R的动臂上升操作对应的先导压原样输出至二次侧。另一方面,当输入来自控制器30的控制电流时,减压用比例阀33BL将与右操作杆26R的动臂上升操作对应的二次侧的先导管路的先导压减压至与控制电流相对应的程度,并且将已减压的先导压输出至往复阀32BL的其中一个入口端口。由此,即使在利用右操作杆26R进行动臂上升操作的情况下,减压用比例阀33BL也能够根据需要强制性地抑制或停止与动臂上升操作对应的动臂缸7的动作。并且,当利用右操作杆26R进行动臂上升操作的情况下,减压用比例阀33BL也能够使作用于往复阀32BL的其中一个入口端口的先导压低于从比例阀31BL作用于往复阀32BL的另一个入口端口的先导压。因此,控制器30能够控制比例阀31BL及减压用比例阀33BL并且使所期望的先导压可靠地作用于控制阀175L、175R的动臂上升侧的先导端口。
减压用比例阀33BR根据从控制器30输入的控制电流而进行动作。具体而言,当未输入来自控制器30的控制电流时,减压用比例阀33BR将与右操作杆26R的动臂下降操作对应的先导压直接输出至二次侧。另一方面,当输入来自控制器30的控制电流时,减压用比例阀33BR将与右操作杆26R的动臂下降操作对应的二次侧的先导管路的先导压减压至与控制电流相对应的程度,并且将已减压的先导压输出至往复阀32BR的其中一个入口端口。由此,即使在利用右操作杆26R进行动臂下降操作的情况下,减压用比例阀33BR也能够根据需要强制性地抑制或停止与动臂下降操作对应的动臂缸7的动作。并且,即使在利用右操作杆26R进行动臂下降操作的情况下,减压用比例阀33BR也能够使作用于往复阀32BR的其中一个入口端口的先导压低于从比例阀31BR作用于往复阀32BR的另一个入口端口的先导压。因此,控制器30能够控制比例阀31BR及减压用比例阀33BR并且使所期望的先导压可靠地作用于控制阀175L、175R的动臂下降侧的先导端口。
如此,减压用比例阀33BL、33BR能够强制性地抑制或停止与右操作杆26R的向前后方向的操作状态对应的动臂缸7的动作。并且,减压用比例阀33BL、33BR能够以降低作用于往复阀32BL、32BR的其中一个入口端口的先导压并且使比例阀31BL、31BR的先导压通过往复阀32BL、32BR可靠地作用于控制阀175L、175R的先导端口的方式进行辅助。
另外,控制器30也可以控制比例阀31BR来代替控制减压用比例阀33BL,由此强制性地抑制或停止与右操作杆26R的动臂上升操作对应的动臂缸7的动作。例如,当利用右操作杆26R进行动臂上升操作时,控制器30可以控制比例阀31BR,并且使规定的先导压从比例阀31BR经由往复阀32BR作用于控制阀175L、175R的动臂下降侧的先导端口。由此,以与从右操作杆26R经由往复阀32BL作用于控制阀175L、175R的动臂上升侧的先导端口的先导压抵抗的方式,先导压作用于控制阀175L、175R的动臂下降侧的先导端口。因此,控制器30能够使控制阀175L、175R强制性地接近中性位置而抑制或停止与右操作杆26R的动臂上升操作对应的动臂缸7的动作。同样地,控制器30也可以控制比例阀31BL来代替控制减压用比例阀33BR,由此强制性地抑制或停止与右操作杆26R的动臂下降操作对应的动臂缸7的动作。
操作压力传感器29RA以压力(操作压力)的形式检测操作人员对右操作杆26R的向前后方向的操作内容,与检测到的压力对应的检测信号输入于控制器30。由此,控制器30能够掌握对右操作杆26R的向前后方向的操作内容。
控制器30与操作人员对右操作杆26R的动臂上升操作无关地,能够将从先导泵15吐出的工作油经由比例阀31BL及往复阀32BL供给至控制阀175L的右侧的先导端口及控制阀175R的左侧的先导端口。并且,控制器30能够与操作人员对右操作杆26R的动臂下降操作无关地,将从先导泵15吐出的工作油经由比例阀31BR及往复阀32BR供给至控制阀175R的右侧的先导端口。即,控制器30能够自动控制动臂4的升降动作,从而实现挖土机100的自动运行功能或远程操作功能等。
如图4C所示,右操作杆26R用于操作人员以向左右方向倾倒的方式操作与铲斗6对应的铲斗缸9。即,当向左右方向倾倒时,右操作杆26R将铲斗6的动作设为操作对象。右操作杆26R利用从先导泵15吐出的工作油而将与向左右方向的操作内容相对应的先导压输出至二次侧。
往复阀32CL的两个入口端口分别连接于与铲斗6的闭合方向的操作(以下,称为“铲斗闭合操作”)对应的右操作杆26R的二次侧的先导管路及比例阀31CL的二次侧的先导管路,出口端口连接于控制阀174的左侧的先导端口。
往复阀32CR的两个入口端口分别连接于与铲斗6的打开方向的操作(以下,称为“铲斗打开操作”)对应的右操作杆26R的二次侧的先导管路及比例阀31CR的二次侧的先导管路,出口端口连接于控制阀174的右侧的先导端口。
即,右操作杆26R经由往复阀32CL、32CR使与向左右方向的操作内容相对应的先导压作用于控制阀174的先导端口。具体而言,当进行了铲斗闭合操作时,右操作杆26R将与操作量相对应的先导压输出至往复阀32CL的其中一个入口端口,并且经由往复阀32CL使其作用于控制阀174的左侧的先导端口。并且,当进行了铲斗打开操作时,右操作杆26R将与操作量相对应的先导压输出至往复阀32CR的其中一个入口端口,并且经由往复阀32CR使其作用于控制阀174的右侧的先导端口。
比例阀31CL根据从控制器30输入的控制电流而进行动作。具体而言,比例阀31CL利用从先导泵15吐出的工作油而将与从控制器30输入的控制电流相对应的先导压输出至往复阀32CL的另一个先导端口。由此,比例阀31CL能够调整经由往复阀32CL作用于控制阀174的左侧的先导端口的先导压。
比例阀31CR根据控制器30所输出的控制电流而进行动作。具体而言,比例阀31CR利用从先导泵15吐出的工作油而将与从控制器30输入的控制电流相对应的先导压输出至往复阀32CR的另一个先导端口。由此,比例阀31CR能够调整经由往复阀32CR作用于控制阀174的右侧的先导端口的先导压。
即,比例阀31CL、31CR能够以不依赖于右操作杆26R的操作状态而能够使控制阀174停止在任意的阀位置上的方式调整输出至二次侧的先导压。
减压用比例阀33CL根据从控制器30输入的控制电流而进行动作。具体而言,当未输入来自控制器30的控制电流时,减压用比例阀33CL将与右操作杆26R的铲斗闭合操作对应的先导压直接输出至二次侧。另一方面,当输入来自控制器30的控制电流时,减压用比例阀33CL将与右操作杆26R的铲斗闭合操作对应的二次侧的先导管路的先导压减压至与控制电流相对应的程度,并且将已减压的先导压输出至往复阀32CL的其中一个入口端口。由此,即使在利用右操作杆26R进行铲斗闭合操作的情况下,减压用比例阀33CL也能够根据需要强制性地抑制或停止与铲斗闭合操作对应的铲斗缸9的动作。并且,即使在利用右操作杆26R进行铲斗闭合操作的情况下,减压用比例阀33CL也能够使作用于往复阀32CL的其中一个入口端口的先导压低于从比例阀31CL作用于往复阀32CL的另一个入口端口的先导压。因此,控制器30能够控制比例阀31CL及减压用比例阀33CL并且使所期望的先导压可靠地作用于控制阀174的铲斗闭合侧的先导端口。
减压用比例阀33CR根据从控制器30输入的控制电流而进行动作。具体而言,当未输入来自控制器30的控制电流时,减压用比例阀33CR将与右操作杆26R的铲斗打开操作对应的先导压直接输出至二次侧。另一方面,当输入来自控制器30的控制电流时,减压用比例阀33CR将与右操作杆26R的铲斗打开操作对应的二次侧的先导管路的先导压减压至与控制电流相对应的程度,并且将已减压的先导压输出至往复阀32CR的其中一个入口端口。由此,即使在利用右操作杆26R进行铲斗打开操作的情况下,减压用比例阀33CR也能够根据需要强制性地抑制或停止与铲斗打开操作对应的铲斗缸9的动作。并且,即使在利用右操作杆26R进行铲斗打开操作的情况下,减压用比例阀33CR也能够使作用于往复阀32CR的其中一个入口端口的先导压低于从比例阀31CR作用于往复阀32CR的另一个入口端口的先导压。因此,控制器30能够控制比例阀31CR及减压用比例阀33CR并且使所期望的先导压可靠地作用于控制阀174的铲斗打开侧的先导端口。
如此,减压用比例阀33CL、33CR能够强制性地抑制或停止与右操作杆26R的向左右方向的操作状态对应的铲斗缸9的动作。并且,减压用比例阀33CL、33CR能够以降低作用于往复阀32CL、32CR的其中一个入口端口的先导压并且使比例阀31CL、31CR的先导压通过往复阀32CL、32CR可靠地作用于控制阀174的先导端口的方式进行辅助。
另外,控制器30也可以控制比例阀31CR来代替控制减压用比例阀33CL,由此强制性地抑制或停止与右操作杆26R的铲斗闭合操作对应的铲斗缸9的动作。例如,当利用右操作杆26R进行铲斗闭合操作时,控制器30可以控制比例阀31CR,并且使规定的先导压从比例阀31CR经由往复阀32CR作用于控制阀174的铲斗打开侧的先导端口。由此,以与从右操作杆26R经由往复阀32CL作用于控制阀174的铲斗闭合侧的先导端口的先导压抵抗的方式,先导压作用于控制阀174的铲斗打开侧的先导端口。因此,控制器30能够使控制阀174强制性地接近中性位置而抑制或停止与右操作杆26R的铲斗闭合操作对应的铲斗缸9的动作。同样地,控制器30也可以控制比例阀31CL来代替控制减压用比例阀33CR,由此强制性地抑制或停止与右操作杆26R的铲斗打开操作对应的铲斗缸9的动作。
操作压力传感器29RB以压力(操作压力)的形式检测操作人员对右操作杆26R的向左右方向的操作内容,与检测到的压力对应的检测信号输入于控制器30。由此,控制器30能够掌握右操作杆26R的向左右方向的操作内容。
控制器30与操作人员对右操作杆26R的铲斗闭合操作无关地,能够将从先导泵15吐出的工作油经由比例阀31CL及往复阀32CL供给至控制阀174的左侧的先导端口。并且,控制器30与操作人员对右操作杆26R的铲斗打开操作无关地,能够将从先导泵15吐出的工作油经由比例阀31CR及往复阀32CR供给至控制阀174的右侧的先导端口。即,控制器30自动控制铲斗6的开闭动作,从而能够实现挖土机100的自动运行功能或远程操作功能等。
并且,例如,如图4D所示,左操作杆26L用于操作人员以向左右方向倾倒的方式操作与上部回转体3(回转机构2)对应的回转液压马达2A。即,当向左右方向倾倒时,左操作杆26L将上部回转体3的回转动作设为操作对象。左操作杆26L利用从先导泵15吐出的工作油而将与向左右方向的操作内容相对应的先导压输出至二次侧。
往复阀32DL的两个入口端口分别连接于与上部回转体3的左方向的回转操作(以下,称为“左回转操作”)对应的左操作杆26L的二次侧的先导管路及比例阀31DL的二次侧的先导管路,出口端口连接于控制阀173的左侧的先导端口。
往复阀32DR的两个入口端口分别连接于与上部回转体3的右方向的回转操作(以下,称为“右回转操作”)对应的左操作杆26L的二次侧的先导管路及比例阀31DR的二次侧的先导管路,出口端口连接于控制阀173的右侧的先导端口。
即,左操作杆26L经由往复阀32DL、32DR使与向左右方向的操作内容相对应的先导压作用于控制阀173的先导端口。具体而言,当进行了左回转操作时,左操作杆26L将与操作量相对应的先导压输出至往复阀32DL的其中一个入口端口,并且经由往复阀32DL使其作用于控制阀173的左侧的先导端口。并且,当进行右回转操作时,左操作杆26L将与操作量相对应的先导压输出至往复阀32DR的其中一个入口端口,并且经由往复阀32DR使其作用于控制阀173的右侧的先导端口。
比例阀31DL根据从控制器30输入的控制电流而进行动作。具体而言,比例阀31DL利用从先导泵15吐出的工作油而将与从控制器30输入的控制电流相对应的先导压输出至往复阀32DL的另一个先导端口。由此,比例阀31DL能够调整经由往复阀32DL作用于控制阀173的左侧的先导端口的先导压。
比例阀31DR根据控制器30所输出的控制电流进行动作。具体而言,比例阀31DR利用从先导泵15吐出的工作油而将与从控制器30输入的控制电流相对应的先导压输出至往复阀32DR的另一个先导端口。由此,比例阀31DR能够调整经由往复阀32DR作用于控制阀173的右侧的先导端口的先导压。
即,比例阀31DL、31DR能够以不依赖于左操作杆26L的操作状态而能够使控制阀173停止在任意的阀位置上的方式调整输出至二次侧的先导压。
减压用比例阀33DL根据从控制器30输入的控制电流而进行动作。具体而言,当未输入来自控制器30的控制电流时,减压用比例阀33DL将与左操作杆26L的左回转操作对应的先导压直接输出至二次侧。另一方面,当输入来自控制器30的控制电流时,减压用比例阀33DL将与左操作杆26L的左回转操作对应的二次侧的先导管路的先导压减压至与控制电流相对应的程度,并且将已减压的先导压输出至往复阀32DL的其中一个入口端口。由此,即使在利用左操作杆26L进行左回转操作的情况下,减压用比例阀33DL也能够根据需要强制性地抑制或停止与左回转操作对应的回转液压马达2A的动作。并且,当利用左操作杆26L进行左回转操作的情况下,减压用比例阀33DL也能够使作用于往复阀32DL的其中一个入口端口的先导压低于从比例阀31DL作用于往复阀32DL的另一个入口端口的先导压。因此,控制器30能够控制比例阀31DL及减压用比例阀33DL并且使所期望的先导压可靠地作用于控制阀173的左回转侧的先导端口。
减压用比例阀33DR根据从控制器30输入的控制电流而进行动作。具体而言,当未输入来自控制器30的控制电流时,减压用比例阀33DR将与左操作杆26L的右回转操作对应的先导压直接输出至二次侧。另一方面,当输入来自控制器30的控制电流时,减压用比例阀33DR将与左操作杆26L的右回转操作对应的二次侧的先导管路的先导压减压至与控制电流相对应的程度,并且将已减压的先导压输出至往复阀32DR的其中一个入口端口。由此,即使在利用左操作杆26L进行右回转操作的情况下,减压用比例阀33DR也能够根据需要强制性地抑制或停止与右回转操作对应的回转液压马达2A的动作。并且,即使在利用左操作杆26L进行右回转操作的情况下,减压用比例阀33DR也能够使作用于往复阀32DR的其中一个入口端口的先导压低于从比例阀31DR作用于往复阀32DR的另一个入口端口的先导压。因此,控制器30能够控制比例阀31DR及减压用比例阀33DR并且使所期望的先导压可靠地作用于控制阀173的右回转侧的先导端口。
如此,减压用比例阀33DL、33DR能够强制性地抑制或停止与左操作杆26L的向左右方向的操作状态对应的回转液压马达2A的动作。并且,减压用比例阀33DL、33DR能够以降低作用于往复阀32DL、32DR的其中一个入口端口的先导压并且使比例阀31DL、31DR的先导压通过往复阀32DL、32DR可靠地作用于控制阀173的先导端口的方式进行辅助。
另外,控制器30也可以控制比例阀31DR来代替控制减压用比例阀33DL,由此强制性地抑制或停止与左操作杆26L的左回转操作对应的回转液压马达2A的动作。例如,当利用左操作杆26L进行左回转操作时,控制器30可以控制比例阀31DR并且使规定的先导压从比例阀31DR经由往复阀32DR作用于控制阀173的右回转侧的先导端口。由此,以与从左操作杆26L经由往复阀32DL作用于控制阀173的左回转侧的先导端口的先导压抵抗的方式,先导压作用于控制阀173的右回转侧的先导端口。因此,控制器30能够使控制阀173强制性地接近中性位置而抑制或停止与左操作杆26L的左回转操作对应的回转液压马达2A的动作。同样地,控制器30也可以控制比例阀31DL来代替控制减压用比例阀33DR,由此强制性地抑制或停止与左操作杆26L的右回转操作对应的回转液压马达2A的动作。
操作压力传感器29LB以压力来检测操作人员对左操作杆26L的操作状态,与检测到的压力对应的检测信号输入于控制器30。由此,控制器30能够掌握对左操作杆26L的向左右方向的操作内容。
控制器30与操作人员对左操作杆26L的左回转操作无关地,能够将从先导泵15吐出的工作油经由比例阀31DL及往复阀32DL供给至控制阀173的左侧的先导端口。并且,控制器30能够与操作人员对左操作杆26L的右回转操作无关地,将从先导泵15吐出的工作油经由比例阀31DR及往复阀32DR供给至控制阀173的右侧的先导端口。即,控制器30能够自动控制上部回转体3的向左右方向的回转动作,从而实现挖土机100的自动运行功能或远程操作功能等。
另外,关于下部行走体1,与动臂4、斗杆5、铲头6及上部回转体3同样地,也可以采用由控制器30能够进行自动控制的结构。此时,例如,可以在左行走杆26DL及右行走杆26DR各自与控制阀171、172之间的二次侧的先导管路中设置往复阀32,并且设置与该往复阀32连接且由控制器30能够进行控制的比例阀31。由此,控制器30能够通过对该比例阀31输出控制电流,自动控制下部行走体1的行走动作,从而实现挖土机100的自动运行功能或远程操作功能等。
接着,本实施方式所涉及的挖土机100的控制系统包括控制器30、空间识别装置70、朝向检测装置71、输入装置72、定位装置73、显示装置D1、声音输出装置D2、动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2、铲斗角度传感器S3、机体倾斜传感器S4及回转状态传感器S5。
如上所述,控制器30进行与挖土机100相关的控制。
例如,控制器30根据通过操作人员等对输入装置72的规定操作而预先设定的工作模式等,设定目标转速,并进行使发动机11恒定旋转的驱动控制。
并且,例如,控制器30根据需要对调节器13输出控制指令,并改变主泵14的吐出量。
并且,例如,当操作装置26为电气式时,如上所述,控制器30可以控制比例阀31,并实现与操作装置26的操作内容相对应的液压致动器的动作。
并且,例如,控制器30可以使用比例阀31来实现挖土机100的远程操作。具体而言,控制器30可以将与由从外部装置接收的远程操作信号指定的远程操作的内容对应的控制指令输出至比例阀31。而且,比例阀31可以使用从先导泵15供给的工作油,输出与来自控制器30的控制指令对应的先导压,并使该先导压作用于控制阀17内的所对应的控制阀的先导端口。由此,远程操作的内容反映到控制阀17的动作,通过液压致动器可实现按照远程操作的内容的各种动作要件(被驱动要件)的动作。
并且,例如,控制器30进行与周边监视功能相关的控制。在周边监视功能中,根据通过空间识别装置70获取的信息,监视监视对象的物体向挖土机100周围的规定范围(以下,称为“监视范围”)内的进入。监视对象的物体向监视范围内的进入的判断处理可以通过空间识别装置70来进行,也可以通过空间识别装置70的外部(例如,控制器30)来进行。监视对象的物体中例如可以包括人、卡车、其他施工机械、电柱、吊装货物、标志塔及建筑物等。
并且,例如,控制器30进行与物体检测通知功能相关的控制。在物体检测通知功能中,当通过周边监视功能判断为在监视范围内存在监视对象的物体时,对操纵室10内的操作人员或挖土机100的周围通知监视对象的物体的存在。控制器30例如可以使用显示装置D1或声音输出装置D2来实现物体检测通知功能。
并且,例如,控制器30进行与动作限制功能相关的控制。在动作限制功能中,例如,当通过周边监视功能判断为在监视对象内存在监视对象的物体时,限制挖土机100的动作。以下,以监视对象的物体是人的情况为中心进行说明。
控制器30可以是如下方式,例如,在致动器进行动作之前,当根据空间识别装置70的获取信息判断为自挖土机100起规定范围内(监视范围内)存在人等监视对象的物体时,即便操作人员操作操作装置26,将致动器设为不能进行动作,或限制为微速状态下的动作。具体而言,当判断为在监视范围内存在人时,控制器30能够通过使门锁阀处于锁止状态而使致动器不能进行动作。在电气式的操作装置26的情况下,通过将从控制器30向操作用比例阀(比例阀31)的信号设为无效,能够使致动器不能进行动作。在其他方式的操作装置26中,在使用输出与来自控制器30的控制指令对应的先导压,并且使该先导压作用于控制阀17内的所对应的控制阀的先导端口的操作用比例阀(比例阀31)的情况下也相同。当希望将致动器的动作设为微速时,通过将从控制器30向操作用比例阀(比例阀31)的控制信号限制为与相对较小的先导压对应的内容,能够使致动器的动作处于微速状态。如此,若判断为检测到的监视对象的物体存在于监视范围内,则即便操作操作装置26,致动器也不会驱动,或以小于与向操作装置26的操作输入对应的动作速度的动作速度(微速)来驱动。而且,在操作人员正在操作操作装置26的情况下,当判断为在监视范围内存在人等监视对象的物体时,也可以与操作人员的操作无关地,停止或减速致动器的动作。具体而言,当判断为在监视范围内存在人时,可以通过使门锁阀处于锁止状态而停止致动器。在使用输出与来自控制器30的控制指令对应的先导压,并且使该先导压作用于控制阀内的所对应的控制阀的先导端口的操作用比例阀(比例阀31)的情况下,通过将从控制器30向操作用比例阀(比例阀31)的信号设为无效或对操作用比例阀(比例阀31)输出减速指令,能够使致动器不能进行动作或限制为微速状态的动作。并且,当检测到的监视对象的物体为卡车时,可以不实施与致动器的停止或减速相关的控制。例如,可以以避开检测到的卡车的方式控制致动器。如此,识别出检测到的物体的种类,并且可以根据该识别控制致动器。
空间识别装置70构成为识别存在于挖土机100周围的三维空间的物体,并且测量(运算)从空间识别装置70或挖土机100至识别出的物体为止的距离等位置关系。空间识别装置70例如可包括超声波传感器、毫米波雷达、单眼摄像机、立体摄像机、LIDAR(LightDetecting and Ranging:激光雷达)、距离图像传感器、红外线传感器等。在本实施方式中,空间识别装置70包括安装于操纵室10的上表面前端的前方识别传感器70F、安装于上部回转体3的上表面后端的后方识别传感器70B、安装于上部回转体3的上表面左端的左方识别传感器70L及安装于上部回转体3的上表面右端的右方识别传感器70R。并且,识别存在于上部回转体3上方空间的物体的上方识别传感器可以安装于挖土机100。
朝向检测装置71检测和上部回转体3的朝向与下部行走体1的朝向之间的相对关系相关的信息(例如,上部回转体3相对于下部行走体1的回转角度)。
朝向检测装置71例如可以包括安装于下部行走体1的地磁传感器与安装于上部回转体3的地磁传感器的组合。并且,朝向检测装置71也可以包括安装于下部行走体1的GNSS接收机与安装于上部回转体3的GNSS接收机的组合。并且,朝向检测装置71可以包括能够检测上部回转体3相对于下部行走体1的相对回转角度的旋转编码器、回转位置传感器等,即上述的回转状态传感器S5,例如,也可以安装于和实现下部行走体1与上部回转体3之间的相对旋转的回转机构2相关联地设置的中心接头。并且,朝向检测装置71也可以包括安装于上部回转体3的摄像机。此时,朝向检测装置71通过对安装于上部回转体3的摄像机所拍摄的图像(输入图像)实施已知的图像处理,检测输入图像中所包括的下部行走体1的图像。而且,朝向检测装置71可以通过利用已知的图像识别技术检测下部行走体1的图像,确定下部行走体1的长度方向,并且导出在上部回转体3的前后轴的方向与下部行走体1的长度方向之间形成的角度。此时,上部回转体3的前后轴的方向可由摄像机的安装位置导出。尤其,履带1C从上部回转体3突出,因此朝向检测装置71通过检测履带1C的图像,能够确定下部行走体1的长度方向。
另外,当为上部回转体3代替回转液压马达2A而由电动机回转驱动的结构时,朝向检测装置71可以是分解器。
输入装置72设置于从就做于操纵室10内的操作人员够得到的范围内,接收由操作人员进行的各种操作输入,将与操作输入相对应的信号输出至控制器30。例如,输入装置72可包括安装于显示各种信息图像的显示装置的显示器的触控面板。并且,例如,输入装置72可包括设置于显示装置D1周围的按扭开关、操纵杆及切换键等。并且,输入装置72可包括设置于操作装置26的旋钮开关(例如,设置于左操作杆26L的开关NS等)。与对输入装置72的操作内容对应的信号输入于控制器30。
开关NS例如为设置于左操作杆26L的前端的按扭开关。操作人员能够一边按压开关NS一边操作左操作杆26L。并且,开关NS可以设置于右操作杆26R,也可以设置于操纵室10内的其他位置。
定位装置73测量上部回转体3的位置及朝向。定位装置73例如为GNSS(GlobalNavigation Satellite System:全球导航卫星系统)罗盘,检测上部回转体3的位置及朝向,与上部回转体3的位置及朝向对应的检测信号输入于控制器30。并且,定位装置73的功能中的检测上部回转体3的朝向的功能也可以以安装于上部回转体3的方位传感器来代替。
显示装置D1设置于操纵室10内就坐的操作人员容易视觉辨认的位置上,在基于控制器30的控制下,显示各种信息图像。显示装置D1可以经由CAN(Controller AreaNetwork:控域网)等车载网络与控制器30连接,也可以经由一对一专用线与控制器30连接。
声音输出装置D2例如设置于操纵室10内,并且与控制器30连接,在基于控制器30的控制下,输出声音。声音输出装置D2例如为扬声器或蜂鸣器等。声音输出装置D2根据来自控制器30的声音输出指令而声音输出各种信息。
动臂角度传感器S1安装于动臂4,检测动臂4相对于上部回转体3的俯仰角度(以下,称为“动臂角度”),例如检测从侧面观察时连结动臂4两端的支点的直线相对于上部回转体3的回转平面所成的角度。动臂角度传感器S1例如可以包括旋转编码器、加速度传感器、陀螺仪传感器(角速度传感器)、六轴传感器、IMU(Inertial Measurement Unit:惯性测量装置)等,以下,关于斗杆角度传感器S2、铲斗角度传感器S3、机体倾斜传感器S4也相同。由动臂角度传感器S1检测的与动臂角度对应的检测信号输入于控制器30。
斗杆角度传感器S2安装于斗杆5,检测斗杆5相对于动臂4的转动角度(以下,称为“斗杆角度”),例如检测从侧面观察时连结斗杆5两端的支点的直线相对于连结动臂4两端的支点的直线所成的角度。由斗杆角度传感器S2检测的与斗杆角度对应的检测信号输入于控制器30。
铲斗角度传感器S3安装于铲斗6,检测铲斗6相对于斗杆5的转动角度(以下,称为“铲斗角度”),例如检测从侧面观察时连结铲斗6的支点与前端(铲尖)的直线相对于连结斗杆5两端的支点的直线所成的角度。由铲斗角度传感器S3检测的与铲斗角度对应的检测信号输入于控制器30。
机体倾斜传感器S4检测机体(例如,上部回转体3)相对于水平面的倾斜状态。机体倾斜传感器S4例如安装于上部回转体3,检测挖土机100(即,上部回转体3)围绕前后方向及左右方向的两个轴的倾斜角度(以下,称为“前后倾斜角”及“左右倾斜角”)。机体倾斜传感器S4例如可以包括加速度传感器、陀螺仪传感器(角速度传感器)、六轴传感器及IMU等。由机体倾斜传感器S4检测的与倾斜角度(前后倾斜角及左右倾斜角)对应的检测信号输入于控制器30。
回转状态传感器S5安装于上部回转体3,输出与上部回转体3的回转状态相关的检测信息。回转状态传感器S5例如检测上部回转体3的回转角速度或回转角度。回转状态传感器S5例如包括陀螺仪传感器、分解器及旋转编码器等。
另外,当在机体倾斜传感器S4中包括能够检测围绕三轴的角速度的陀螺仪传感器、六轴传感器、IMU等时,也可以根据机体倾斜传感器S4的检测信号检测上部回转体3的回转状态(例如,回转角速度)。此时,能够省略回转状态传感器S5。
[挖土机的设备引导功能及设备控制功能的概要]
接着,参考图5对挖土机的设备引导功能及设备控制功能的概要进行说明。
图5是表示挖土机100的与设备引导功能及设备控制功能相关的结构的一例的框图。
控制器30例如执行引导(guide)操作人员对挖土机100的手动操作的与设备引导功能相关的挖土机100的控制。
控制器30例如将目标施工面(设计面的一例)与附属装置AT的前端部具体而言端接附件的工作部位之间的距离等工作信息通过显示装置D1或声音输出装置D2等传递至操作人员。具体而言,控制器30从动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2、铲头角度传感器S3、机体倾斜传感器S4、回转状态传感器S5、空间识别装置70、定位装置V1及输入装置72等获取信息。而且,控制器30例如可以根据所获取的信息,计算铲头6与目标施工面之间的距离,并通过显示于显示装置D1的图像或从声音输出装置D2输出的声音,对操作人员通知计算出的距离。与目标施工面相关的数据例如根据由操作人员通过输入装置72的设定输入,或通过从外部(例如,规定的管理服务器)下载,存储于内部存储器或与控制器30连接的外部存储装置等。与目标施工面相关的数据例如以基准坐标系来表述。基准坐标系例如为世界测地系统。世界测地系统为在地球的重心放置原点,在格林威治子午线与赤道的交点的方向上取X轴,在东经90度的方向上取Y轴,而且在北极的方向上取Z轴的三维直角XYZ坐标系。例如,操作人员可以将施工现场的任意的点设定为基准点,并通过输入装置72,根据与基准点的相对位置关系设定目标施工面。铲头6的工作部位例如为铲头6的铲尖、铲头6的背面等。并且,作为端接附件,当代替铲头6例如采用破碎器时,破碎器的前端部相当于工作部位。由此,控制器30通过显示装置D1、声音输出装置D2等,对操作人员通知工作信息,从而能够引导由操作人员通过操作装置26对挖土机100的操作。
并且,控制器30例如执行支援操作人员对挖土机100的手动操作,或使挖土机100自动地或自主地动作的与设备控制功能相关的挖土机100的控制。具体而言,控制器30构成为获取附属装置的规定部位(例如,端接附件的工作部位)所追随的轨道即目标轨道。例如,控制器30根据存储于内部或外部的可通信的非易失性存储装置的与目标施工面相关的数据,导出目标轨道。控制器30也可以根据空间识别装置70识别出的与挖土机100周围的地形相关的信息,导出目标轨道。并且,控制器30也可以从临时存储于内部的易失性存储装置的姿势检测装置(例如,动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2、铲头角度传感器S3等)的过去的输出导出与铲头6的铲尖等工作部位的过去的轨迹相关的信息,并根据该信息导出目标轨道。并且,控制器30也可以根据附属装置的规定部位的当前位置及与目标施工面相关的数据,导出目标轨道。
例如,当操作人员手动进行地面的挖掘操作或平整操作等时,控制器30使动臂4、斗杆5及铲头6中的至少一个自动进行动作,以使目标施工面与铲头6的前端位置具体而言铲头6的铲尖或背面等工作部位一致。具体而言,若操作人员一边操作(按压)开关NS一边通过左操作杆26L对斗杆5进行操作,则控制器30根据操作人员对斗杆5的操作,使动臂4、斗杆5及铲斗6自动进行动作,以使目标施工面与铲斗6的工作部位一致。具体而言,如上所述,控制器30控制比例阀31,并且使动臂4、斗杆5及铲斗6自动进行动作。由此,操作人员仅向前后方向操作左操作杆26L,便能够使挖土机100执行沿目标施工面的挖掘工作或平整工作等。以下,以当在开关NS被操作的状态下对左操作杆26L的斗杆5进行了操作(即,左操作杆26L向前后方向的倾倒操作)时,设备控制功能有效为前提进行说明。
[挖土机的设备控制功能的详细内容]
接着,参考图6(图6A~图6C)对设备控制功能的详细内容进行说明。
图6A、图6B是表示本实施方式所涉及的挖土机100的与设备控制功能相关的详细结构的一例的功能框图。具体而言,图6A、图6B是表示挖土机100的与半自动运行功能相关的详细结构的功能框图。图6C是表示挖土机100的与自主运行功能相关的详细结构的功能框图。图6B中所记载的结构部分在半自动运行功能及自主运行功能这两者的情况下相同,因此省略挖土机100的与自主运行功能对应的该结构部分的图示,适当援用图6B而对挖土机100的自主运行功能进行说明。
如图6A、图6B所示,实现挖土机100的半自动运行功能的控制器30作为与设备控制功能相关的功能部,包括操作内容获取部3001、目标施工面获取部3002、目标轨道设定部3003、当前位置计算部3004、目标位置计算部3005、动作指令生成部3006、限制部3007、先导指令生成部3008及姿势角度计算部3009。例如,当开关NS被按压操作时,这些功能部3001~3009按照规定的控制周期重复执行后述的动作。
并且,如图6B、图6C所示,实现挖土机100的自主运行功能的控制器30作为与设备控制功能相关的功能部,包括工作内容获取部3001A、目标施工面获取部3002、目标轨道设定部3003、当前位置计算部3004、目标位置计算部3005、动作指令生成部3006、限制部3007、先导指令生成部3008及姿势角度计算部3009。例如,当自主运行功能有效时,这些功能部3001A、3002~3009按照规定的控制周期重复执行后述的动作。
即,当实现挖土机100的自主运行功能时,控制器30代替操作内容获取部3001而包括工作内容获取部3001A,在这一点上与实现挖土机100的半自动运行功能的情况(图6A)不同。
操作内容获取部3001根据从操作压力传感器29LA输入的检测信号,获取左操作杆26L中的与斗杆5的操作(即,前后方向的倾倒操作)相关的操作内容。例如,操作内容获取部3001作为操作内容,获取(计算)操作方向(分别按照是斗杆打开操作还是斗杆闭合操作)及操作量。并且,当挖土机100被远程操作时,也可以根据从外部装置接收的远程操作信号的内容,实现挖土机100的半自动运行功能。此时,操作内容获取部3001根据从外部装置接收的远程操作信号,获取与远程操作相关的操作内容。
另一方面,工作内容获取部3001A通过搭载于挖土机100的通信装置T1,从规定的外部装置(例如,后述的支援装置200或管理装置300等)获取与挖土机100需执行的工作内容相关的信息(以下,称为“工作内容信息”)。工作内容信息中例如包括挖土机100所进行的规定的工作的内容、构成规定的工作的动作的内容、与规定的工作相关的动作条件及工作开始的触发条件等。规定的工作中例如可以包括挖掘工作、装载工作及平整地面工作等。例如,当规定的工作为挖掘工作时,构成规定的工作的动作中包括挖掘动作、动臂上升回转动作、排土动作及动臂下降回转动作等。例如,当规定的工作为挖掘工作时,动作条件中包括与挖掘深度及挖掘长度等相关的条件。工作内容获取部3001A根据所获取的工作内容信息,输出与挖土机100的动作要件(致动器)相关的操作指令。
目标施工面获取部3002例如从内部存储器或规定的外部存储装置等获取与目标施工面相关的数据。
目标轨道设定部3003根据与目标施工面相关的数据,设定:用于使附属装置AT的前端部(例如,铲斗6的铲尖)沿目标施工面移动的附属装置AT的前端部具体而言端接附件的工作部位(例如,铲斗6的铲尖或背面等)的与目标轨道相关的信息。例如,目标轨道设定部3003作为与目标轨道相关的信息,可以设定以挖土机100的机体(上部回转体3)为基准的向目标施工面的前后方向的倾斜角度。并且,在目标轨道中也可以设定可许可的误差的范围(以下,称为“许可误差范围”)。此时,与目标轨道相关的信息中也可以包括与许可误差范围相关的信息。
当前位置计算部3004计算附属装置AT的前端部(铲斗6的铲尖)的位置(当前位置)。具体而言,可以根据通过后述的姿势角度计算部3009计算的动臂角度β1、斗杆角度β2及铲斗角度β3,计算附属装置AT的前端部的位置。
目标位置计算部3005在挖土机100的半自动运行功能中,根据与斗杆5相关的操作人员的操作输入或与远程操作相关的操作内容(操作方向及操作量)、所设定的与目标轨道相关的信息及附属装置AT的前端部的当前位置,计算附属装置AT的前端部的目标位置。当假设斗杆5根据操作人员的操作输入或远程操作中的操作方向及操作量而进行动作时,该目标位置为在这次的控制周期中需设为到达目标的目标施工面(换言之,目标施轨道)上的位置。目标位置计算部3005例如可以使用预先存储于非易失性内部存储器等的映射图或运算式等,计算附属装置AT的前端部的目标位置。
并且,目标位置计算部3005在挖土机100的自主运行功能中,根据从工作内容获取部3001A输入的操作指令、与所设定的目标轨道相关的信息及附属装置AT中的控制基准(工作部位)的当前位置,计算附属装置AT的前端部(控制基准)的目标位置。由此,控制器30能够不依赖于操作人员的操作,自主控制挖土机100。
动作指令生成部3006根据附属装置AT的前端部的目标位置,生成:与动臂4的动作相关的指令值(以下,称为“动臂指令值”)β1r、与斗杆5的动作相关的指令值(以下,称为“斗杆指令值”)β2r及与铲头6的动作相关的指令值(“铲头指令值”)β3r。例如,动臂指令值β1r、斗杆指令值β2r及铲斗指令值β3r分别为附属装置AT的前端部能够实现目标位置时的动臂角度、斗杆角度及铲斗角度。动作指令生成部3006包括主指令值生成部3006A及次指令值生成部3006B。
另外,动臂指令值、斗杆指令值及铲斗指令值也可以是附属装置AT的前端部为了实现目标位置而所需的动臂4、斗杆5及铲斗6的角速度或角加速度。
主指令值生成部3006A生成与构成附属装置AT的动作要件(驱动这些动作要件的致动器)中和与操作人员的操作输入或与自主运行功能对应的操作指令对应而进行动作的动作要件(致动器)(以下,称为“主要件”)的动作相关的指令值(以下,称为“主指令值”)。以下,有时将对应于操作人员的操作输入或与自主运行功能相关的操作指令而进行动作的动作要件及驱动该动作要件的致动器统称为主要件,或分别单独地称为主要件,关于后述的次要件也相同。在本实施方式中,主要件为斗杆5(斗杆缸8),主指令值生成部3006A生成斗杆指令值β2r(第1致动器的指令值),并输出至后述的斗杆先导指令生成部3008B。具体而言,主指令值生成部3006A生成与操作人员的操作或操作指令的内容(操作方向及操作量)对应的斗杆指令值β2r。例如,主指令值生成部3006A可以根据规定操作人员的操作或操作指令的内容与斗杆指令值β2r之间的关系的规定的映射图或转换式等,生成并输出斗杆指令值β2r。
次指令值生成部3006B生成:与构成附属装置AT的动作要件(驱动这些动作要件的致动器)中对应(同步)于主要件(斗杆5)的动作而进行动作的次要件的动作相关的指令值(以下,称为“次指令值”)。具体而言,次要件以对应(同步)于主要件(斗杆5、斗杆缸8)的动作而使铲斗6的铲尖等附属装置AT的前端部(工作部位)沿目标施工面移动的方式进行动作。在本实施方式中,次要件为动臂4(动臂缸7)及铲斗6(铲斗缸9),次指令值生成部3006B生成动臂指令值β1r(第2致动器的指令值)及铲斗指令值β3r(其他第2致动器的指令值),并分别输出至后述的动臂先导指令生成部3008A及铲斗先导指令生成部3008C。具体而言,次指令值生成部3006B以动臂4及铲斗6对应(同步)于与斗杆指令值β2r对应的斗杆5的动作而进行动作且附属装置AT的前端部(工作部位)能够实现目标位置的方式(即,沿目标施工面移动的方式)生成动臂指令值β1r及铲斗指令值β3r。由此,控制器30对应(即,同步)于和操作人员的与斗杆5相关的操作输入或操作指令对应的斗杆5的动作,使附属装置AT的动臂4及铲斗6进行动作,由此能够使附属装置AT的前端部(工作部位)沿目标施工面移动。即,斗杆5(斗杆缸8)与操作人员的操作输入或操作指令对应而进行动作,动臂4(动臂缸7)、铲斗6(铲斗缸9)以使铲斗6的铲尖等附属装置AT的前端部(工作部位)沿目标施工面移动的方式根据斗杆5(斗杆缸8)的动作而控制其动作。
当动臂4无法与操作人员的操作或操作指令的内容对应的斗杆5的动作同步或存在无法同步的可能性时,限制部3007限制(减慢)与操作人员的操作输入或操作指令对应而输出的斗杆5的动作。具体而言,限制部3007判定可判定为动臂4的动作无法与斗杆5的动作同步或存在无法同步的可能性的规定的条件(以下,称为“不能同步条件”)是否成立。不能同步条件例如为后述的图7的步骤S104、S110的条件等。而且,当不能同步条件成立时,限制部3007对减压用比例阀33AL、33AR或转换阀输出使先导管路处于非连通状态的控制指令,并且生成用于限制斗杆5的动作的限制指令值Δβ2r,并输出至后述的斗杆先导指令生成部3008B。斗杆5的动作由操作人员的操作输入或与自主运行功能对应的操作指令的内容确定。因此,如上所述,当对应于斗杆5的动作生成动臂指令值β1r时,有可能会产生如超过动臂4的动作的界限(例如,与动作相关的速度或加速度的界限)那样的动臂指令值β1r。相对于此,控制器30能够通过限制(减慢)斗杆5的动作直至动臂4的动作能够与斗杆5的动作同步的程度,抑制如动臂4的动作无法与斗杆5的动作同步那样的事态。关于限制部3007的动作具体而言限制与斗杆5的动作相关的速度等的控制处理(以下,称为“斗杆速度限制处理”)的详细内容,将在后面进行叙述(参考图7)。
另外,限制部3007也可以不依赖于动臂4的动作是否与斗杆5的动作同步,生成限制指令值Δβ2r,并输出至斗杆先导指令生成部3008B。具体而言,当动臂4的动作能够与相当于操作人员的操作或操作指令的内容的斗杆5的动作同步时,限制部3007也可以将设定为零的限制指令值Δβ2r(=0)输出至斗杆先导指令生成部3008B。
先导指令生成部3008生成用于实现与动臂指令值β1r、斗杆指令值β2r及铲头指令值β3r对应的动臂角度、斗杆角度及铲头角度的作用于控制阀174~176的先导压的指令值(以下,称为“先导压指令值”)。先导指令生成部3008包括动臂先导指令生成部3008A、斗杆先导指令生成部3008B及铲头先导指令生成部3008C。
动臂先导指令生成部3008A根据动臂指令值β1r与由后述的动臂角度计算部3009A计算的当前的动臂角度的计算值(测量值)之间的偏差,生成作用于与驱动动臂4的动臂缸7对应的控制阀175L、175R的先导压指令值。而且,动臂先导指令生成部3008A将与所生成的先导压指令值对应的控制电流输出至比例阀31BL、31BR。由此,如上所述,从比例阀31BL、31BR输出的与先导压指令值对应的先导压经由往复阀32BL、32BR作用于控制阀175L、175R的所对应的先导端口。而且,通过控制阀175L、175R的作用,动臂缸7进行动作,并且以实现与动臂指令值β1r对应的动臂角度的方式动臂4进行动作。
当动臂4的动作能够与斗杆5的动作同步时(例如,从限制部3007未输出限制指令值Δβ2r时),斗杆先导指令生成部3008B根据斗杆指令值β2r与由后述的斗杆角度计算部3009B计算的当前的斗杆角度的计算值(测量值)之间的偏差,生成作用于与驱动斗杆5的斗杆缸8对应的控制阀176L、176R的先导压指令值。而且,斗杆先导指令生成部3008B将与所生成的先导压指令值对应的控制电流输出至比例阀31AL、31AR。由此,如上所述,从比例阀31AL、31AR输出的与先导压指令值对应的先导压经由往复阀32AL、32AR作用于控制阀176L、176R的所对应的先导端口。而且,通过控制阀176L、176R的作用,斗杆缸8进行动作,并且以实现与斗杆指令值β2r对应的斗杆角度的方式斗杆5进行动作。
另一方面,当动臂4的动作无法与斗杆5的动作同步或存在无法同步的可能性时(例如,从限制部3007输出了限制指令值Δβ2r时),斗杆先导指令生成部3008B根据通过从斗杆指令值β2r减去限制指令值Δβ2r而得到校正的指令值(以下,称为“斗杆校正指令值”)与当前的斗杆角度的计算值(测量值)之间的偏差,生成作用于控制阀176L、176R的先导压指令值。而且,斗杆先导指令生成部3008B将与所生成的先导压指令值对应的控制电流输出至比例阀31AL、31AR。由此,如上所述,从比例阀31AL、31AR输出的与先导压指令值对应的先导压经由往复阀32AL、32AR作用于控制阀176L、176R的所对应的先导端口。而且,通过控制阀176L、176R的作用,斗杆缸8进行动作,并且以实现与斗杆校正指令值对应的斗杆角度的方式斗杆5进行动作。
另外,关于挖土机100的半自动运行功能(图6A),当由操纵室10的操作人员操作左操作杆26L时,在不能同步条件不成立的状况下,斗杆先导指令生成部3008B也可以省略先导压指令值的生成及与先导压指令值对应的控制电流向比例阀31AL、31AR的输出。这是因为,减压用比例阀33AL、33AR或转换阀通常将左操作杆26L中的与操作内容对应的先导压原样输出至二次侧,并且经由往复阀32AL、32AR能够使其作用于控制阀176L、176R。并且,关于挖土机100的半自动运行功能(图6A),当由操纵室10的操作人员操作左操作杆26L时,出于相同的理由,在不能同步条件不成立的状况下,动作指令生成部3006也可以省略斗杆指令值β2r的生成。并且,关于挖土机100的半自动运行功能(图6A),当由操纵室10的操作人员操作左操作杆26L时,也可以省略动作指令生成部3006生成斗杆指令值β2r的功能本身。此时,当不能同步条件成立时,限制部3007例如根据操作压力传感器29AL的检测信号,计算左操作杆26L中的与斗杆5的操作内容对应的指令值(即,相当于斗杆指令值β2r的指令值),并且生成相当于从计算出的指令值减去上述限制指令值Δβ2r的值的限制指令值,并输出至斗杆先导指令生成部3008B。即,当不能同步条件成立时,限制部3007可以生成小于左操作杆26L中的相当于斗杆5的操作内容的指令值的限制指令值,并输出至斗杆先导指令生成部3008B。
铲头先导指令生成部3008C根据铲头指令值β3r与由后述的铲头角度计算部3009C计算的当前的铲头角度的计算值(测量值)之间的偏差,生成作用于与驱动铲头6的铲头缸9对应的控制阀174的先导压指令值。而且,铲头先导指令生成部3008C将与所生成的先导压指令值对应的控制电流输出至比例阀31CL、31CR。由此,如上所述,从比例阀31CL、31CR输出的与先导压指令值对应的先导压经由往复阀32CL、32CR作用于控制阀174的所对应的先导端口。而且,通过控制阀174的作用,铲头缸9进行动作,并且以实现与铲头指令值β3r对应的铲头角度的方式铲头6进行动作。
姿势角度计算部3009根据动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2及铲斗角度传感器S3的检测信号,计算(测量)(当前的)动臂角度、斗杆角度及铲斗角度。姿势角度度计算部3009包括动臂角度计算部3009A、斗杆角度计算部3009B及铲头角度计算部3009C。
动臂角度计算部3009A根据从动臂角度传感器S1输入的检测信号,计算(测量)动臂角度。由此,动臂先导指令生成部3008A根据动臂角度计算部3009A的测量结果,能够进行与动臂缸7的动作相关的反馈控制。
斗杆角度计算部3009B根据从斗杆角度传感器S2输入的检测信号,计算(测量)斗杆角度。由此,斗杆先导指令生成部3008B根据斗杆角度计算部3009B的测量结果,能够进行与斗杆缸8的动作相关的反馈控制。
铲斗角度计算部3009C根据从铲斗角度传感器S3输入的检测信号,计算(测量)铲斗角度。由此,铲头先导指令生成部3008C根据铲头角度计算部3009C的测量结果,能够进行与铲头缸9的动作相关的反馈控制。
[斗杆速度限制处理的详细内容]
接着,参考图7对由控制器30进行的斗杆速度限制处理的处理流程进行说明。
图7是概略地表示由本实施方式所涉及的挖土机100的控制器30(具体而言,限制部3007)进行的斗杆速度限制处理的一例的流程图。
在步骤S102中,限制部3007获取与(由作为第2致动器的动臂缸7驱动的)动臂4的角速度对应的指令值(以下,称为“动臂角速度指令值”)。例如,限制部3007可以根据在这次的控制周期中所生成的动臂指令值β1r与通过动臂角度计算部3009A计算出的当前(这次)的动臂角度β1的差分,计算动臂角速度指令值。并且,如上所述,当通过动作指令生成部3006生成附属装置AT的前端部为了实现目标位置而所需的与动臂4、斗杆5及铲斗6的角速度对应的动臂指令值、斗杆指令值及铲斗指令值时,限制部3007可以获取通过动作指令生成部3006生成的动臂指令值而直接作为动臂角速度指令值。
在步骤S104中,限制部3007判定一个不能同步条件是否成立。具体而言,限制部3007判定所获取的动臂角速度指令值是否超过了与动臂4的角速度相关的上限值(以下,称为“动臂角速度上限值”)。
动臂角速度上限值在附属装置的结构上预先规定为动臂4可输出的角速度的界限值(或,相对于该界限值取得某种程度的余量的值),并且根据动臂4的姿势即动臂角度或动臂4的动作方向(是上升方向还是下降方向)、发动机11的输出(发动机11的设定转速)等各种参数而可能会不同。因此,限制部3007可以根据上述各种参数的当前值,并使用预先规定的挖土机100的附属装置的力学模型等,计算动臂角速度上限值。并且,限制部3007也可以根据上述各种参数的当前值,并使用预先规定的表示动臂角速度上限值与上述各种参数之间的关系的映射图等,计算动臂角速度上限值。
当动臂角速度指令值未超过动臂角速度上限值时,限制部3007判断为处于动臂4的动作能够与斗杆5的动作同步的状态,并转到步骤S106。另一方面,当动臂角速度指令值超过了动臂角速度上限值时,限制部3007判断为动臂4的动作无法与斗杆5的动作同步,并转到步骤S112。
另外,限制部3007也可以在步骤S102中,获取与动臂4的角速度对应的测量值(以下,称为“动臂角速度测量值”),在步骤S104中,判定动臂角速度测量值是否超过了上述动臂角速度上限值。此时,限制部3007例如可以根据通过动臂角度计算部3009A在当前的控制周期中计算出的动臂角度β1与在前一次控制周期中计算出的动臂角度β1的差分,获取(计算)动臂角速度测量值。并且,当动臂角度传感器S1的检测信号中包括与动臂4的角速度对应的检测信号时,限制部3007也可以根据该检测信号,计算动臂角速度测量值。并且,限制部3007也可以在步骤S102中,获取与动臂4的角加速度对应的指令值(以下,称为“动臂角加速度指令值”),在步骤S104中,判定动臂角加速度指令值是否超过了规定的上限值(以下,称为“动臂角加速度上限值”)。此时,限制部3007例如可以根据在这次的控制周期中所生成的动臂指令值β1r及通过动臂角度计算部3009A在各控制周期中计算出的动臂角度β1的包括这次及前一次的过去数次量的履历,计算动臂角加速度指令值。并且,动臂角加速度上限值与动臂角速度上限值的情况同样地,可以预先规定为根据动臂角度或动臂4的动作方向、发动机11的输出等各种参数而可能会不同的动臂4可输出的角加速度的界限值(或,相对于该界限值取得某种程度的余量的值)。并且,限制部3007也可以在步骤S102中,获取与动臂4的角加速度对应的测量值(以下,称为“动臂角加速度测量值”),在步骤S104中,判定动臂角加速度测量值是否超过了动臂角加速度上限值。
在步骤S106中,限制部3007获取(与作为第2致动器的动臂缸7的动作对应的)动臂角速度测量值。
在步骤S108中,限制部3007计算(与作为第2致动器的动臂缸7的指令值与测量值之间的偏差对应的)动臂角速度指令值与动臂角速度测量值之间的偏差(以下,称为“动臂角速度偏差”)。
在步骤S110中,限制部3007判定(与作为第2致动器的动臂缸7的指令值与测量值之间的偏差对应的)动臂角速度偏差是否超过了规定的阈值。
该阈值例如可规定为:在基于附属装置的结构等的限制下且在控制周期内可变的动臂4的角速度的变化幅度的界限值(或,相对于该界限值取得某种程度余量的值)。而且,该阈值与上述动臂角速度上限值的情况同样地,根据动臂4的姿势即动臂角度或动臂4的动作方向(是上升方向还是下降方向)等而可能会不同。因此,限制部3007可以根据当前的动臂角度或动臂4的动作方向等,并使用预先规定的挖土机100的附属装置的力学模型等,计算该阈值。并且,限制部3007也可以根据当前的动臂角度或动臂4的动作方向等,并使用预先规定的表示该阈值与动臂角度及动臂4的动作方向等参数之间的关系的映射图等,计算该阈值。
当动臂角速度偏差未超过该阈值时,限制部3007判断为处于动臂4(动臂缸7)的动作能够与斗杆5(斗杆缸8)的动作同步的状态,并结束这次的处理。另一方面,当动臂角速度偏差超过了该阈值时,限制部3007判断为存在动臂4(动臂缸7)的动作无法与斗杆5(斗杆缸8)的动作同步的可能性,并转到步骤S112。
另外,限制部3007也可以在步骤S108中,计算和与动臂4的角加速度相关的测量值(以下,称为“动臂角加速度测量值”)之间的偏差,在步骤S110中,判定动臂4的角加速度指令值与动臂角加速度测量值之间的偏差是否超过了规定的阈值。此时,该阈值和与动臂角速度偏差对应的阈值的情况同样地,可以预先规定为根据动臂角度或动臂4的动作方向等而可能会不同的在控制周期内可变的动臂4的角加速度的变化幅度的界限值(或,相对于该界限值取得某种程度余量的值)。
在步骤S112中,限制部3007限制斗杆5(作为第1致动器的斗杆缸)的动作,并减慢其动作。具体而言,如上所述,限制部3007对减压用比例阀33AL、33AR或转换阀输出控制指令,并且将限制指令值Δβ2r输出至斗杆先导指令生成部3008B,并结束这次的控制周期中的处理。由此,如上所述,控制器30能够使实际的斗杆5的动作慢于相当于操作人员的操作内容或操作指令的斗杆5的动作。
另外,也可以并列地处理上述的步骤S102、S104的一系列处理及步骤S106~S110的一系列处理。
[作用]
接着,参考图8(图8A、图8B)、图9对本实施方式所涉及的挖土机100的作用进行说明。
图8A、图8B、图9是对本实施方式所涉及的挖土机100的作用进行说明的图。具体而言,图8A是表示基于比较例所涉及的挖土机的设备控制功能的附属装置AT的动作的一例的图,图8B是表示基于本实施方式所涉及的挖土机100的设备控制功能的附属装置AT的动作的一例的图。图9是表示基于本实施方式所涉及的挖土机100的设备控制功能的附属装置AT的动作的另一例的图。
另外,在图中,为了便于理解,仅示出了挖土机100中的附属装置AT的部分,挖土机100的附属装置AT从实线的状态向点线的状态正在动作。并且,比较例所涉及的挖土机在本实施方式所涉及的挖土机100中至少省略了上述限制部3007。
例如,根据由操作人员进行的斗杆5的操作状态(例如,操作速度等)或操作指令的内容,有时为了对应于斗杆5的动作而使铲头6的铲尖等沿目标施工面移动所需的动臂4的动作可能会导致超过与铲斗4的动作相关的界限(例如,角速度或角加速度的上限值)。
在这种状况下,当为比较例时,如图8A所示,动臂4无法使其动作与斗杆5的动作对应(无法同步),作为结果,铲斗6的铲尖等的轨迹可能会导致超过目标施工面SF(图中的点线的轨迹)。这是因为,次要件即动臂4的质量(惯性)相对大于主要件即斗杆5等,并且动作相对变慢,因此需要使次要件即斗杆5与主要件即动臂4的动作对应。
相对于此,在本实施方式中,当动臂4的动作无法与根据由操作人员进行的操作或与自主运行功能相关的操作指令的内容而进行动作的斗杆5的动作同步或存在无法同步的可能性时,控制器30以与动臂4的动作对应的方式控制(减慢)斗杆5的动作。换言之,当动臂缸7(第2致动器的一例)的动作无法与斗杆缸8(第1致动器的一例)的动作同步或存在无法同步的可能性时,控制器30将斗杆缸8的实际动作控制成慢于可根据操作人员的操作或操作指令的内容(操作量)设想的动作。具体而言,当可判断为动臂缸7的动作无法与斗杆缸8的动作同步或存在无法同步的可能性的条件即不能同步条件成立时,与不能同步条件不同成立的情况相比,控制器30减慢和由操作人员进行的与斗杆5相关的操作或操作指令对应的斗杆缸8的动作。由此,与斗杆5的动作相关的速度(角速度)或加速度(角加速度)相比于和由操作人员进行的与斗杆5相关的操作或操作指令的内容(操作量)对应的速度(角速度)或加速度(角加速度)降低。因此,如图8B所示,动臂4对应于以相比于和由操作人员进行的与斗杆5相关的操作或操作指令的内容(操作量)对应的动作变慢的方式得到校正的斗杆5的动作,能够以使铲斗6的铲尖沿目标施工面移动的方式进行动作。因此,本实施方式所涉及的挖土机100能够根据由操作人员进行的操作或与自主运行功能相关的操作指令,更适当地使附属装置AT的前端部(例如,铲斗6的铲尖等工作部位)沿目标施工面移动。
并且,例如,如图9所示,若目标施工面SF的倾斜相对变大,则为了使铲头6的铲尖等沿目标施工面SF移动,需要加大铲头6的铅垂方向的移动量。即,与用于使铲头6沿水平方向移动的斗杆5的动作相比,对用于使铲头6沿铅垂方向移动的动臂4的动作要求较高的响应性。因此,在目标施工面SF的倾斜相对较大的状况下,对应于和由操作人员进行的斗杆5的操作或与自主运行功能相关的操作指令的内容(操作量)对应的斗杆5的动作,为了使铲斗6的铲尖等沿目标施工面移动而所需的动臂4的动作容易超过与动臂4的动作相关的界限。其结果,附属装置的动作不平稳,挖土机100(控制器30)有可能会无法使铲斗6沿目标施工面SF顺畅地移动。
相对于此,在本实施方式中,如上所述,当动臂4的动作无法与根据由操作人员进行的与斗杆5相关的操作或与自主运行功能对应的操作指令的内容而进行动作的斗杆5的动作同步或存在无法同步的可能性时,控制器30减慢斗杆5的动作。因此,动臂4(动臂缸7)对应于以相比于和与斗杆5(斗杆缸8)相关的操作或操作指令的内容(操作量)对应的动作变慢的方式得到校正的斗杆5(斗杆缸8)的动作,能够以使铲斗6的铲尖沿目标施工面SF移动的方式进行动作。因此,本实施方式所涉及的挖土机100即使在目标施工面SF的倾斜相对较大的情况下,也能够根据由操作人员进行的操作或与自主运行功能相关的操作指令,更适当地使附属装置AT的前端部((例如,铲斗6的铲尖等工作部位)沿目标施工面移动。
另外,关于铲斗6(铲斗缸9)的动作,与动臂4(动臂缸7)的动作的情况同样地,控制器30也可以对和由操作人员进行的与斗杆5相关的操作或与自主运行功能相关的操作指令的内容对应的斗杆5的动作判定不能同步条件是否成立。而且,当可判断为铲斗6的动作无法与斗杆5的动作同步或存在无法同步的可能性的不能同步条件成立时,控制器30也可以减慢斗杆5的动作。即,当铲斗缸9(第2致动器的一例)的动作无法与斗杆缸8(第1致动器的一例)的动作同步或存在无法同步的可能性时,控制器30也可以减慢和与斗杆5相关的操作或与自主运行功能相关的操作指令对应的斗杆缸8的动作。
[挖土机管理系统]
接着,参考图10对挖土机管理系统SYS进行说明。
图10是表示挖土机管理系统SYS的一例的概略图。
如图10所示,挖土机管理系统SYS包括挖土机100、支援装置200及管理装置300。挖土机管理系统SYS为管理一台或多台挖土机100的系统。
管理者及其他挖土机的操作人员等通过挖土机管理系统SYS可以共享挖土机100所获取的信息。构成挖土机管理系统SYS的挖土机100、支援装置200及管理装置300可以分别为一台,也可以是多台。在在本例中,挖土机管理系统SYS包括一台挖土机100、一台支援装置200及一台管理装置300。
支援装置200典型地为移动终端装置,例如为在施工现场的工作者等所携带的膝上型计算机终端、平板终端或智能手机等。支援装置200也可以是挖土机100的操作人员所携带的移动终端。支援装置200也可以是固定终端装置。
管理装置300典型地为固定终端装置,例如为设置于施工现场外的管理中心等的服务器计算机(所谓的云服务器)。并且,管理装置300例如也可以是设定于施工现场的边缘服务器。并且,管理装置300也可以是移动式终端装置(例如,膝上型计算机终端、平板终端或智能手机等移动终端)。
支援装置200及管理装置300中的至少一个也可以具备显示器及远程操作用操作装置。此时,利用支援装置200或管理装置300的操作人员也可以使用远程操作用操作装置,并且操作挖土机100。远程操作用操作装置例如通过近距离无线通信网、移动电话通信网或卫星通信网等无线通信网,与搭载于挖土机100的控制器30能够进行通信地连接。
并且,显示于设置于操纵室10内的显示装置D1的各种信息图像(例如,表示挖土机100周围的状态的图像信息或各种设定画面等)也可以通过与支援装置200及管理装置300中的至少一个连接的显示装置来显示。表示挖土机100周围的状态的图像信息可以根据空间识别装置70的摄像图像而生成。由此,利用支援装置200的工作者或利用管理装置300的管理者等能够一边确认挖土机100周围的状态,一边对挖土机100进行远程操作或进行与挖土机100相关的各种设定。
例如,在挖土机管理系统SYS中,挖土机100的控制器30也可以将与执行中的设备控制功能相关的信息发送至支援装置200及管理装置300中的至少一个。此时,控制器30也可以将空间识别装置70的输出及单眼摄像机所拍摄的图像等中的至少一个发送至支援装置200及管理装置300中的至少一个。图像也可以是执行设备控制功能中所拍摄的多个图像。而且,控制器30也可以将和执行设备控制功能中的与挖土机100的动作内容相关的数据、与挖土机100的姿势相关的数据及与挖掘附件的姿势相关的数据等中的至少一个相关的信息发送至支援装置200及管理装置300中的至少一个。这是为了使利用支援装置200的工作者或利用管理装置300的管理者能够获取执行设备控制功能中的与挖土机100相关的信息。
如此,挖土机管理系统SYS能够使管理者及其他挖土机的操作人员等共享执行设备控制功能中所获取的与挖土机100相关的信息。
[变形·变更]
以上,对实施方式进行了详细说明,但本发明并不限定于该特定的实施方式,能够在技术方案中所记载的宗旨的范围内进行各种变形·变更。
例如,在上述实施方式中,主要件为斗杆5,次要件为动臂4及铲斗6,但也可以是主要件为动臂4,次要件为斗杆5及铲斗6。此时,与主要件为斗杆5的情况同样地,当可判断为斗杆5及铲斗6中的至少一个的动作无法与动臂4的动作同步或存在无法同步的可能性的不能同步条件成立时,控制器30也可以减慢动臂4的动作。即,当斗杆缸8及铲斗缸9(均为第2致动器的一例)中的至少一个的动作无法与动臂缸7(第1致动器的一例)的动作同步或存在无法同步的可能性时,控制器30也可以减慢和由操作人员进行的与动臂4相关的操作对应的动臂缸7的动作。
并且,在上述的实施方式及变形例中,对与附属装置的动作相关的设备控制功能进行了详细说明,但也可以对除了附属装置以外还包括上部回转体3或下部行走体1的挖土机100的动作适用设备控制功能。例如,在挖土机100进行动臂上升回转动作时,可以对上部回转体3(回转液压马达)及附属装置的复合动作适用主控制功能。此时,控制器30可以根据操作人员的操作输入或与自主运行功能相关的操作指令,控制比例阀31DL、31DR及减压用比例阀33DL、33DR,由此控制作为主要件的上部回转体3(回转液压马达2A)的动作。并且,控制器30可以通过控制比例阀31BL、31BR及减压用比例阀33BL、33BR,并对应于上部回转体3(回转液压马达2A)的动作,控制作为次要件的动臂4(动臂缸7)等的动作。另一方面,当不能同步条件成立时,控制器30可以限制上部回转体3(回转液压马达2A)的动作,并且以与动臂4(动臂缸7)的动作对应的方式控制上部回转体3(回转液压马达2A)的动作。不能同步条件例如可以是“铲斗6距地面的高度低于规定基准”,该规定基准也可以以根据自上部回转体3开回转起回转角度变大而变大的方式可变。由此,当动臂上升动作的速度相对慢于上部回转体3的回转动作时,控制器30能够抑制导致以未充分确保铲斗6距地面的高度的状态与铲斗6与自卸车的货箱的货架抵接的事态。
并且,在上述的实施方式及变形例中,作为不能同步条件规定与动臂4、斗杆5及铲斗6等的角速度相关的条件,但并不限定于该方式。例如,作为不能同步条件,代替如上所述的与动臂4、斗杆5及铲斗6等的角速度相关的条件或除此以外,还可以规定与端接附件的工作部位(例如,铲斗6的铲尖或背面等)的状态相关的条件。具体而言,可以规定与相对于端接附件的工作部位的目标施工面的铅垂方向的速度相关的不能同步条件。
并且,在上述实施方式及变形例中,挖土机100为均对下部行走体1、上部回转体3、动臂4、斗杆5及铲斗6等各种动作要件进行液压驱动的结构,但也可以是其一部分被电力驱动的结构。例如,上部回转体3也可以通过回转用电动机(回转致动器的一例)电力驱动,以代替通过回转液压马达2A液压驱动。即,在上述实施方式中所公开的结构等也可以适用于混合式挖土机或电动挖土机等。
本申请主张基于2018年11月14日于日本申请的日本专利申请2018-214165号的优先权,该日本专利申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
符号说明
1-下部行走体,2-回转机构,3-上部回转体,4-动臂,5-斗杆,6-铲斗,7-动臂缸(第2致动器),8-斗杆缸(第1致动器),9-铲斗缸,26-操作装置,26L-左操作杆,26R-右操作杆,29、29AL、29BL、29CL-操作压力传感器,30-控制器(控制装置)31、31AL、31AR、31BL、31BR、31CL、31CR-比例阀,32、32AL、32AR、32BL、32BR、32CL、32CR-往复阀,33、33AL、33AR、33BL、33BR、33CL、33CR-减压用比例阀,100-挖土机,AT-附属装置,S1-动臂角度传感器,S2-斗杆角度传感器,S3-铲斗角度传感器,S4-机体倾斜传感器,S5-回转状态传感器。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种挖土机,其具备:
下部行走体;
上部回转体,回转自如地搭载于所述下部行走体;
附属装置,安装于所述上部回转体;
多个致动器,包括第1致动器及第2致动器,且驱动所述附属装置及所述上部回转体;及
控制装置,对应于所述第1致动器的动作,控制所述第2致动器的动作,
当与所述第2致动器的动作相关的规定的条件成立时,所述控制装置以与所述第2致动器的动作对应的方式控制所述第1致动器的动作。
2.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述规定的条件包括与所述第2致动器的动作相关的指令值超过了规定的上限值。
3.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述规定的条件包括与所述第2致动器的动作相关的指令值和与该指令值对应的与所述第2致动器的动作相关的测量值之间的偏差超过规定的阈值。
4.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述规定的条件为与所述第2致动器的动作相关的测量值超过规定的上限值。
5.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
当所述规定的条件成立时,所述控制装置减慢和与所述第1致动器相关的操作输入或操作指令对应的所述第1致动器的动作。
6.根据权利要求5所述的挖土机,其中,
所述控制装置,根据所述操作输入或所述操作指令的操作量,生成与所述第1致动器的动作相关的指令值,并且根据所生成的与所述第1致动器的动作相关的所述指令值,控制所述第1致动器,当所述规定的条件成立时,与所述规定的条件不成立的情况相比,减小相对于所述操作量的与所述第1致动器的动作相关的所述指令值的大小。
7.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述附属装置包括动臂、斗杆及铲斗,
所述多个致动器包括驱动所述动臂的动臂缸、驱动所述斗杆的斗杆缸及驱动所述铲斗的铲斗缸,
所述控制装置在进行挖掘动作时,对应于作为所述第1致动器的所述斗杆缸的动作,控制作为所述第2致动器的所述动臂缸及所述铲斗缸中的至少一个,并且当所述规定的条件成立时,以与所述动臂缸及所述铲斗缸中的至少一个的动作对应的方式控制所述斗杆缸的动作。
8.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述多个致动器包括驱动所述附属装置中所包括的动臂的动臂缸及驱动所述上部回转体的回转致动器,
所述控制装置,在进行动臂上升回转动作时,对应于作为所述第1致动器的所述回转致动器的动作,控制作为所述第2致动器的所述动臂缸的动作,并且当所述规定的条件成立时,以与所述动臂缸的动作对应的方式控制所述回转致动器的动作。
9.根据权利要求1所述的挖土机,其具备:
空间识别装置,识别挖土机周围的状态,
所述控制装置在所述致动器开始动作之前,当根据所述空间识别装置的获取信息判断为在自挖土机起规定范围内存在人时,使所述致动器不能进行动作。
10.根据权利要求1所述的挖土机,其具备:
空间识别装置,识别挖土机周围的状态;及
操作装置,接收所述致动器的操作,
所述控制装置在所述致动器开始动作之前,若根据所述空间识别装置的获取信息判断为在自挖土机起规定范围内存在人,则即便操作所述操作装置也不会驱动所述致动器。
11.一种挖土机的控制装置,所述挖土机具备下部行走体、回转自如地搭载于所述下部行走体的上部回转体、安装于所述上部回转体的附属装置以及包括第1致动器及第2致动器且驱动所述附属装置及所述上部回转体的多个致动器,所述挖土机的控制装置中,
对应于所述第1致动器的动作,控制所述第2致动器的动作,并且当与所述第2致动器的动作相关的规定的条件成立时,以与所述第2致动器的动作对应的方式控制所述第1致动器的动作。
12.[追加]根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述规定的条件是判断为所述第1致动器的动作与所述第2致动器的动作无法同步或存在无法同步的可能性的情况。
13.[追加]根据权利要求11所述的挖土机的控制装置,其中,
所述规定的条件是判断为所述第1致动器的动作与所述第2致动器的动作无法同步或存在无法同步的可能性的情况。
Claims (11)
1.一种挖土机,其具备:
下部行走体;
上部回转体,回转自如地搭载于所述下部行走体;
附属装置,安装于所述上部回转体;
多个致动器,包括第1致动器及第2致动器,且驱动所述附属装置及所述上部回转体;及
控制装置,对应于所述第1致动器的动作,控制所述第2致动器的动作,
当与所述第2致动器的动作相关的规定的条件成立时,所述控制装置以与所述第2致动器的动作对应的方式控制所述第1致动器的动作。
2.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述规定的条件包括与所述第2致动器的动作相关的指令值超过了规定的上限值。
3.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述规定的条件包括与所述第2致动器的动作相关的指令值和与该指令值对应的与所述第2致动器的动作相关的测量值之间的偏差超过规定的阈值。
4.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述规定的条件为与所述第2致动器的动作相关的测量值超过规定的上限值。
5.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
当所述规定的条件成立时,所述控制装置减慢和与所述第1致动器相关的操作输入或操作指令对应的所述第1致动器的动作。
6.根据权利要求5所述的挖土机,其中,
所述控制装置根据所述操作输入或所述操作指令的操作量,生成与所述第1致动器的动作相关的指令值,并且根据所生成的与所述第1致动器的动作相关的所述指令值,控制所述第1致动器,当所述规定的条件成立时,与所述规定的条件不成立的情况相比,减小相对于所述操作量的与所述第1致动器的动作相关的所述指令值的大小。
7.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述附属装置包括动臂、斗杆及铲斗,
所述多个致动器包括驱动所述动臂的动臂缸、驱动所述斗杆的斗杆缸及驱动所述铲斗的铲斗缸,
所述控制装置在进行挖掘动作时,对应于作为所述第1致动器的所述斗杆缸的动作,控制作为所述第2致动器的所述动臂缸及所述铲斗缸中的至少一个,并且当所述规定的条件成立时,以与所述动臂缸及所述铲斗缸中的至少一个的动作对应的方式控制所述斗杆缸的动作。
8.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述多个致动器包括驱动所述附属装置中所包括的动臂的动臂缸及驱动所述上部回转体的回转致动器,
所述控制装置在进行动臂上升回转动作时,对应于作为所述第1致动器的所述回转致动器的动作,控制作为所述第2致动器的所述动臂缸的动作,并且当所述规定的条件成立时,以与所述动臂缸的动作对应的方式控制所述回转致动器的动作。
9.根据权利要求1所述的挖土机,其具备:
空间识别装置,识别挖土机周围的状态,
所述控制装置在所述致动器开始动作之前,当根据所述空间识别装置的获取信息判断为在自挖土机起规定范围内存在人时,使所述致动器不能进行动作。
10.根据权利要求1所述的挖土机,其具备:
空间识别装置,识别挖土机周围的状态;及
操作装置,接收所述致动器的操作,
所述控制装置在所述致动器开始动作之前,若根据所述空间识别装置的获取信息判断为在自挖土机起规定范围内存在人,则即便操作所述操作装置也不会驱动所述致动器。
11.一种挖土机的控制装置,所述挖土机具备下部行走体、回转自如地搭载于所述下部行走体的上部回转体、安装于所述上部回转体的附属装置以及包括第1致动器及第2致动器且驱动所述附属装置及所述上部回转体的多个致动器,所述挖土机的控制装置中,
对应于所述第1致动器的动作,控制所述第2致动器的动作,并且当与所述第2致动器的动作相关的规定的条件成立时,以与所述第2致动器的动作对应的方式控制所述第1致动器的动作。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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