CN114174595B - 挖土机及挖土机的控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及挖土机及挖土机的控制装置,提供在挖土机中在目标施工面的折弯部附近能够使铲斗的工作部位适当地沿目标施工面移动的技术。本发明的一个实施方式所涉及的挖土机(100)具备:附属装置(AT),包括动臂(4)、斗杆(5)及铲斗(6);及控制器(30),以使铲斗(6)的工作部位沿目标施工面(600)移动的方式使附属装置(AT)进行动作,在目标施工面(600、600)的折弯部(603)附近设定控制器(30)的与铲斗(6)的动作相关的控制指令互不相同的多个区域(610、620、630)。
Description
技术领域
本发明涉及一种挖土机等。
背景技术
以往,已知有在挖土机中,根据操作人员对斗杆的操作,使铲斗的规定的工作部位(例如,铲尖或背面等)沿目标施工面移动的技术(例如,参考专利文献1)。
现有技术文献
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,在专利文献1中,由一个平面构成的目标施工面为对象。因此,例如,完全未考虑如由水平面及斜面构成的目标施工面中的水平面与斜面交叉的部分那样,目标施工面中的两个平面(相接面)的倾斜不连续地切换的折弯部的存在。因此,挖土机例如存在无法从使铲斗的工作部位沿水平面移动的状态向使铲斗的工作部位沿斜面移动的状态适当地过渡的可能性。
因此,鉴于上述课题,目的在于提供一种技术,在挖土机中,在目标施工面的折弯部附近,能够使铲斗的工作部位适当地沿目标施工面移动。
用于解决技术课题的手段
为了实现上述目的,在本发明的一个实施方式中,提供一种挖土机,其具备:
附属装置,包括动臂、斗杆及铲斗;及
控制装置,以使所述铲斗的工作部位沿目标施工面移动的方式使所述附属装置进行动作,
在所述目标施工面的折弯部附近设定所述控制装置的与所述铲斗的动作相关的控制指令互不相同的多个区域。
并且,在本发明的另一个实施方式中,提供一种挖土机的控制装置,该挖土机具有包括动臂、斗杆及铲斗的附属装置,在所述挖土机的控制装置中,
以使所述铲斗的工作部位沿目标施工面移动的方式使所述附属装置进行动作,并且在所述目标施工面的折弯部附近设定所述控制装置的与所述铲斗的动作相关的控制指令互不相同的多个区域。
发明的效果
根据上述实施方式,在挖土机中,在目标施工面的折弯部附近,能够使铲斗的工作部位适当地沿目标施工面移动。
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是表示电气式的操作装置的一例的图。
图6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7A是对挖土机的基于设备控制功能的动作的一例进行说明的图。
图7B是对挖土机的基于设备控制功能的动作的一例进行说明的图。
图8A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8B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9是对挖土机的基于设备控制功能的动作的另一例进行说明的图。
具体实施方式
以下,参考附图对用于实施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(具体而言,行走液压马达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。
铲斗6通过由上表面6_1、弯曲面6_2及背面6_3等构成的凹形状的底板及封闭底板的左右端部的左右端板形成容纳沙土等的内部空间。并且,在铲斗6(背面6_3)的前端沿宽度方向(左右方向)设置多个铲6_4。
另外,铲斗6为端接附件的一例,根据工作内容等,在斗杆5的前端可以代替铲斗6而安装其他端接附件例如斜面用铲斗、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,使下部行走体1、上部回转体3、动臂4、斗杆5及铲斗6等被驱动要件进行动作。并且,挖土机100可以根据从规定的外部装置通过通信装置接收的与外部装置的操作人员的远程操作对应的远程操作信号,使下部行走体1、上部回转体3、动臂4、斗杆5及铲斗6等被驱动要件进行动作。
并且,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等被驱动要件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”)。
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、远程操作,使除操作对象的被驱动要件(液压致动器)以外的被驱动要件(液压致动器)自动进行动作的功能(所谓的“半自动运行功能”、“设备控制功能”)。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、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”)。并且,半自动运行功能、全自动运行功能中不仅包括按照预先规定的规则自动地决定自动运行的对象的被驱动要件(液压致动器)的动作内容的方式,还可以包括挖土机100自主地进行各种判断,并按照该判断结果,以自主地决定自动运行的对象的被驱动要件(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)、图5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。图5是表示电气式的操作装置26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28L、28R、操作压力传感器29LA、29LB、29RA、29RB、29DL、29DR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14L、14R及先导泵15。发动机11例如为以轻油为燃料的柴油发动机。
调节器13L、13R分别控制主泵14L、14R的吐出量。例如,调节器13根据来自控制器30的控制指令,调节主泵14的斜板的角度(偏转角)。
主泵14L、14R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14L、14R例如为可变容量式液压泵,在控制器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度,并控制吐出量(吐出压力)。
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供给先导压力。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,是根据操作人员的操作,或根据挖土机100的基于自动运行功能的控制指令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,并且根据操作装置26的操作状态、远程操作信号的内容或基于挖土机100的自动运行功能的控制指令,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171~174、175L、175R、176L、176R。以下,有时将控制阀175L、175R统称为控制阀175,或分别单独地称为控制阀175。以下,有时将控制阀176L、176R统称为控制阀176,或分别单独地称为控制阀176。
控制阀171、172分别与行走液压马达2ML、2MR对应。并且,控制阀173与回转液压马达2A对应。并且,控制阀174与铲斗缸9对应。并且,控制阀175与动臂缸7对应。并且,控制阀176与斗杆缸8对应。
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被驱动要件(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被驱动要件的液压致动器(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4A~图4D所示,操作装置26例如为将与其操作状态对应的先导压力输出至二次侧的液压先导式。操作装置26通过二次侧的先导管路直接或经由设置于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力。因此,控制阀17根据操作装置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(行走液压马达2ML)的左行走杆26DL及用于操作右履带1CR(行走液压马达2MR)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,并将与杆操作量相对应的控制压力(先导压力)输出至与控制阀176的先导端口连结的二次侧的先导管路。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力(先导压力)输出至与控制阀173连结的二次侧的先导管路。
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力(先导压力)输出至与控制阀175连结的二次侧的先导管路。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力(先导压力)输出至与控制阀174连结的二次侧的先导管路。
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力(先导压力)输出至与控制阀171连结的二次侧的先导管路。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可以分别与控制阀171的所对应的先导端口直接连接。由此,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力(先导压力)输出至与控制阀172连结的二次侧的先导管路。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可以分别与控制阀172的所对应的先导端口直接连接。即,在驱动行走液压马达2MR的控制阀172的阀芯位置上反映右行走杆26DR的操作内容。
并且,如图5所示,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)也可以是输出与其操作内容对应的电信号(以下,称为“操作信号”)的电气式。此时,来自操作装置26的操作信号输入于控制器30,控制器30根据所输入的操作信号,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根据来自控制器30的电信号进行动作的液压控制阀(例如,电磁比例阀)(以下,称为“操作用液压控制阀”)。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根据与其操作方向及操作量(例如,操纵杆操作量)对应的电信号,控制操作用液压控制阀并增减先导压力,由此对应于对操作装置26的操作内容,能够使各控制阀171~176进行动作。
本例(图5)的先导回路作为上述操作用液压控制阀,包括动臂4的上升操作(以下,称为“动臂上升操作”)用的电磁阀60及动臂4的下降操作(以下,称为“动臂下降操作”)用的电磁阀62。
电磁阀60构成为能够调节连结先导泵15与先导压力工作型控制阀17(具体而言,控制阀175L、175R(参考图3))的动臂上升侧的先导端口的油路(先导管路)内的工作油的压力。
电磁阀62构成为能够调节连结先导泵15与控制阀17(控制阀175L、175R)的动臂下降侧的先导端口的油路(先导管路)内的工作油的压力。
当手动操作动臂4(动臂缸7)时,控制器30根据右操作杆26R(操作信号生成部)输出的操作信号(电信号),生成动臂上升操作信号(电信号)或动臂下降操作信号(电信号)。从右操作杆26R输出的操作信号(电信号)表示其操作内容(例如,操作量及操作方向),右操作杆26R的操作信号生成部所输出的动臂上升用操作信号(电信号)及动臂下降用操作信号(电信号)根据右操作杆26R的操作内容(操作量及操作方向)而发生变化。
具体而言,当向动臂上升方向操作右操作杆26R时,控制器30将与其操作量相对应的动臂上升操作信号(电信号)输出至电磁阀60。电磁阀60根据所输入的电信号(动臂上升操作信号)进行动作,并控制作用于控制阀175L、175R的动臂上升侧的先导端口的先导压力即作为压力信号的动臂上升操作信号。同样地,当向动臂下降方向操作右操作杆26R时,控制器30将与其操作量相对应的动臂下降操作信号(电信号)输出至电磁阀62。电磁阀62根据所输入的电信号(动臂下降操作信号)进行动作,并控制作用于控制阀175L、175R的动臂下降侧的先导端口的先导压力即作为压力信号的动臂下降操作信号。由此,控制阀17能够实现与右操作杆26R的操作内容相对应的动臂缸7(动臂4)的动作。
并且,当通过自动运行功能自动操作动臂4时,控制器30例如根据自动运行信号生成部所输出的自动运行信号(电信号)生成动臂上升操作信号(电信号)或动臂下降操作信号(电信号)。如图5所示,自动运行信号例如可以是由除控制器30以外的其他控制装置(例如,集中控制自动运行功能的控制装置)生成的电信号,也可以是由控制器30生成的电信号。
并且,关于基于相同的先导回路的斗杆5(斗杆缸8)、铲斗6(铲斗缸9)、上部回转体3(回转液压马达2A)及下部行走体1(行走液压马达1L、1R)的动作,也与动臂4(动臂缸7)的动作相同。
吐出压力传感器28L、28R分别检测主泵14L、14R的吐出压力。与通过吐出压力传感器28L、28R检测到的吐出压力对应的检测信号输入于控制器30。
操作压力传感器29LA、29LB、29RA、29RB、29DL、29DR检测操作装置26的二次侧的先导压力,即操作装置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力。由操作压力传感器29LA、29LB、29RA、29RB、29DL、29DR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力的检测信号输入于控制器30。
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。并且,当操作装置26为电气式时,可省略操作压力传感器29LA、29LB、29RA、29RB、29DL、29DR。
控制器30(控制装置的一例)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可以通过任意的硬件或硬件及软件的组合来实现其功能。例如,控制器30以包括CPU(Central Processing Unit:中央处理器)、RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)等存储器装置、ROM(Read Only Memory:只读存储器)等非易失性辅助存储装置及外部输入输出用接口装置等的计算机为中心构成。控制器30例如通过在CPU上执行存储于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。
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从由发动机11驱动的主泵14经中心旁通油路40L、40R或平行油路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分别根据作用于先导端口的先导压力,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、176R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。
如上所述,调节器13L、13R分别在控制器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根据主泵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的控制压力(以下,称为“负控压力”)。
负控压力传感器19L、19R分别检测负控节流器18L、18R的负控压力,与检测到的负控压力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检测的负控压力,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:负控压力越大则越减小主泵14L、14R的吐出量,负控压力越小则越增加主泵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力增加。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。并且,当远程操作或根据自动控制功能控制任一个液压致动器时也相同。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力。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31AL、31AR、31BL、31BR、31CL、31CR、31DL、31DR;往复阀32AL、32AR、32BL、32BR、32CL、32CR、32DL、32DR;减压用比例阀33AL、33AR、33BL、33BR、33CL、33CR、33DL、33DR。以下,有时将比例阀31AL、31AR、31BL、31BR、31CL、31CR、31DL、31DR统称为比例阀31,或分别单独地称为比例阀31。同样地,有时将往复阀32AL、32AR、32BL、32BR、32CL、32CR、32DL、32DR统称为往复阀32,或分别单独地称为往复阀32。同样地,有时将减压用比例阀33AL、33AR、33BL、33BR、33CL、33CR、33DL、33DR统称为减压用比例阀33,或分别单独地称为减压用比例阀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根据从控制器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。
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力中的较高的先导压力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所生成的先导压力及比例阀31所生成的先导压力中的较高的先导压力作用于所对应的控制阀的先导端口。由此,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力的先导压力,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。因此,控制器30通过控制比例阀31,能够实现由外部装置的操作人员进行的远程操作或与基于自动运行功能的控制指令对应的液压致动器的动作。
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,并且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,左操作杆26L、右操作杆26R、左行走杆26DL或右行走杆26DR)时,控制器30能够强制性地使从操作装置26输出的先导压减压。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输出的先导压力减压,并且使其低于从比例阀31输出的先导压力。因此,控制器30通过控制比例阀31及减压用比例阀33,与操作装置26的操作内容无关地,能够使所期望的先导压力可靠地作用于控制阀17内的控制阀的先导端口。
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力输出至二次侧的先导管路。
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力作用于控制阀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力输出至往复阀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力输出至往复阀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力输出至往复阀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力。
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力输出至往复阀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力。
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力。
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力直接输出至二次侧。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力减压至与控制电流相对应的程度,并将已减压的先导压力输出至往复阀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力低于从比例阀31AL作用于往复阀32AL的另一个入口端口的先导压力。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力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力直接输出至二次侧。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力减压至与控制电流相对应的程度,并将已减压的先导压力输出至往复阀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力低于从比例阀31AR作用于往复阀32AR的另一个入口端口的先导压力。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力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力,并且能够以使比例阀31AL、31AR的先导压力通过往复阀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力抵抗的方式,先导压力作用于控制阀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。
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与操作人员对左操作杆26L的斗杆打开操作无关地,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能够自动控制斗杆5的开闭动作。
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力输出至二次侧。
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力作用于控制阀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力输出至往复阀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力输出至往复阀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力输出至往复阀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力。
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力输出至往复阀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力。
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力。
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力直接输出至二次侧。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力减压至与控制电流相对应的程度,并且将已减压的先导压力输出至往复阀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力低于从比例阀31BL作用于往复阀32BL的另一个入口端口的先导压力。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力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力直接输出至二次侧。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力减压至与控制电流相对应的程度,并且将已减压的先导压力输出至往复阀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力低于从比例阀31BR作用于往复阀32BR的另一个入口端口的先导压力。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力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力并且使比例阀31BL、31BR的先导压力通过往复阀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力抵抗的方式,先导压力作用于控制阀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与操作人员对右操作杆26R的动臂下降操作无关地,能够将从先导泵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。
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力输出至二次侧。
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力作用于控制阀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力输出至往复阀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力输出至往复阀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力输出至往复阀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力。
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力输出至往复阀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力。
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力。
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力直接输出至二次侧。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力减压至与控制电流相对应的程度,并且将已减压的先导压力输出至往复阀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力低于从比例阀31CL作用于往复阀32CL的另一个入口端口的先导压力。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力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力直接输出至二次侧。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力减压至与控制电流相对应的程度,并且将已减压的先导压力输出至往复阀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力低于从比例阀31CR作用于往复阀32CR的另一个入口端口的先导压力。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力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力并且使比例阀31CL、31CR的先导压力通过往复阀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力抵抗的方式,先导压力作用于控制阀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能够自动控制铲斗6的开闭动作。
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力输出至二次侧。
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力作用于控制阀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力输出至往复阀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力输出至往复阀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力输出至往复阀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力。
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力输出至往复阀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力。
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力。
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力直接输出至二次侧。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力减压至与控制电流相对应的程度,并且将已减压的先导压力输出至往复阀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力低于从比例阀31DL作用于往复阀32DR的另一个入口端口的先导压力。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力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力直接输出至二次侧。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力减压至与控制电流相对应的程度,并且将已减压的先导压力输出至往复阀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力低于从比例阀31DR作用于往复阀32DR的另一个入口端口的先导压力。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力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力并且使比例阀31DL、31DR的先导压力通过往复阀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力抵抗的方式,先导压力作用于控制阀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与操作人员对左操作杆26L的右回转操作无关地,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。
另外,关于下部行走体1,与动臂4、斗杆5、铲斗6及上部回转体3同样地,也可以采用控制器30能够自动控制的结构。此时,在左行走杆26DL与控制阀171之间及右行走杆26DR与控制阀172之间的先导管路设置往复阀32,在该往复阀32的另一个入口端口可以经由先导管路设置比例阀31。由此,控制器30通过对该比例阀31输出控制电流,能够自动控制下部行走体1(左履带1CL、右履带1CR)的行走动作。
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、机身倾斜传感器S4及回转状态传感器S5。
空间识别装置70识别存在于挖土机100周围的三维空间的物体,并且获取用于测量(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。并且,空间识别装置70可以根据所获取的信息,实施挖土机100周围的物体的识别及识别出的物体与空间识别装置70或挖土机100之间的位置关系的测量本身。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(Light Detecting andRanging: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设置于从就坐于操纵室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 Area Network: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、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、机身倾斜传感器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。
机身倾斜传感器S4检测机身(例如,上部回转体3)相对于水平面的倾斜状态。机身倾斜传感器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”)。机身倾斜传感器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。由机身倾斜传感器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,当在机身倾斜传感器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,也可以根据机身倾斜传感器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。
如上所述,控制器30例如可以进行与挖土机100的液压系统相关的控制。
并且,控制器30例如可以进行与包括设备引导功能或设备控制功能的自动运行功能相关的控制。
并且,控制器30例如可以根据空间识别装置70的输出,进行与挖土机100的周边监视功能相关的控制。
例如,控制器30进行由空间识别装置70识别有无监视物体进入挖土机100周围的监视区域的监视。具体而言,控制器30可以根据空间识别装置70的输出,检测以挖土机100为基准的规定范围(以下,称为“监视区域”)内的监视物体。并且,控制器30可以根据空间识别装置70的输出,并使用已知的机器学习等方法,确定(掌握)监视物体的种类或位置。并且,当在监视区域内检测到监视物体时,控制器30可以通过规定的方法将在监视区域内检测到监视物体的情况告知给操作人员或挖土机100的周围。并且,控制器30也可以限定于检测到的监视物体判断为"人"的情况,对操作人员或挖土机100的周围进行告知。例如,对操纵室10内的操作人员的告知可以通过操纵室10内部的显示装置50或声音输出装置(例如,蜂鸣器、扬声器等)以视觉性方法或听觉性方法来进行。并且,例如,向挖土机100周围的告知可以通过搭载于上部回转体3的声音输出装置(例如,蜂鸣器、警报器)或照明装置(例如,前照灯、红灯)以听觉性方法或视觉性方法来进行。并且,例如,对远程操作的操作人员的告知可以通过对支援远程操作的外部装置发送请求告知的信号,并通过设置于外部装置的声音输出装置或显示装置以听觉性方法或视觉性方法来进行。并且,当在监视区域内检测到监视物体时,控制器30可以通过规定的方法来限制挖土机100的致动器(被驱动部)的动作。并且,控制器30也可以限定于检测到的监视物体判断为"人"的情况,限制挖土机100的致动器(被驱动部)的动作。致动器的动作的限制中包括使相对于操作的致动器的动作速度相对变慢的控制方式。并且,致动器的动作的限制中包括不依赖于操作的有无而维持致动器的停止状态的控制方式。例如,可以通过使门锁阀处于非连通状态来实现致动器的动作的限制(停止状态的维持)。并且,当操作装置26为电气式时,控制器30即便被输入操作信号,也可以不对操作用液压控制阀输出信号而将操作信号设为无效,由此实现致动器的动作的限制(停止状态的维持)。
具体而言,当在操作人员操作操作装置26之前判定为在挖土机100周围的监视区域内存在人时,即便操作人员操作操作杆,控制器30也可以使致动器不能进行动作,或限制为微速状态下的动作。更具体而言,在液压先导式的操作装置26的情况下,当判定为在挖土机100周围的监视区域内存在人时,控制器30通过将门锁阀设为锁止状态,能够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向操作用控制阀的信号设为无效,能够使致动器不能进行动作。当希望将致动器的动作设为微速时,通过将从控制器30向操作用控制阀的控制信号限制为与相对较小的先导压力对应的内容,能够使致动器的动作处于微速状态。并且,只要是使用操作用控制阀能够调整间接地作用于控制阀17的控制阀的先导压力的方式,则关于使用其他方式的操作装置26的情况也相同。
如此,若判定为监视对象存在于挖土机100周围的监视范围内,则即便操作操作装置26,致动器也不会驱动,或以低于与向操作装置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,当判定为在挖土机100周围的监视区域内存在人时,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,当操作装置26为液压先导式时,若判定为在挖土机100周围的监视区域内存在人,则控制器30通过将门锁阀设为锁止状态,使致动器停止。并且,当使用输出与来自控制器30的控制指令对应的先导压力,并且使该先导压力作用于控制阀17内的所对应的控制阀的先导端口的操作用控制阀时,控制器30通过将向操作用控制阀的信号设为无效或对操作用控制阀输出减速指令,能够使致动器不能进行动作或减速其动作。
并且,关于挖土机100被远程操作的情况或以全自动运行功能来运行的情况也可以相同。即,若判定为监视物体存在于挖土机100周围的监视区域内,则即便输入远程操作信号或基于自动运行功能的控制指令,致动器也不会被驱动,或可以以低于与输入对应的动作速度的动作速度(微速)来驱动。
并且,例如,当检测到的监视物体的物体为卡车时,可以不实施与致动器的停止或减速相关的控制。此时,可以通过控制器30,以回避检测到的卡车的方式控制致动器。
如此,识别出检测到的监视物体的种类,并且可以根据该识别结果控制致动器。
[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6对挖土机100的设备引导功能及设备控制功能的概要进行说明。
图6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概要的框图。
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例如将目标施工面与附属装置AT的前端部具体而言端接附件的工作部位的距离等工作信息通过显示装置D1或声音输出装置D2等传递给操作人员。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、铲斗角度传感器S3、机身倾斜传感器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,计算铲斗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。铲斗6的工作部位例如为铲斗6的铲尖6_5(参考图1)、铲斗6的背面6_3等。并且,作为端接附件,当代替铲斗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,从而能够引导操作人员通过操作装置26对挖土机100的操作。
另外,当挖土机100被远程操作时,工作信息可以发送至远程操作信号的发送处的外部装置,并通过设置于外部装置的显示装置或声音输出装置传递给操作人员。由此,控制器30能够将工作信息通知给外部装置的操作人员,并且引导操作人员对挖土机100的远程操作。
并且,控制器30例如执行操作人员支援挖土机100的手动操作的与设备控制功能相关的挖土机100的控制。例如,当在开关NS被按压操作的状态下对左操作杆26L及右操作杆26R进行了操作时,设备控制功能有效。并且,关于进行挖土机100的远程操作的情况,也可以是当在设置于操作人员所使用的远程操作用操作装置(以下,称为“远程操作用操作装置”)的相同的旋钮开关被按压操作的状态下进行了远程操作用操作装置的操作时,设备控制功能有效的方式。
控制器30构成为获取附属装置的成为控制基准的规定部位(以下,简称为“控制基准”)所追随的轨道的目标(以下,称为“目标轨道”)。在控制基准中,当如挖掘工作或碾压工作等存在端接附件可抵接的工作对象(例如,地面或后述的自卸车车箱的货架的沙土)时,设定端接附件的工作部位(例如,铲斗6的铲尖6_5、背面6_3、铲斗6的铲尖6_5的左右端部、底板的背面6_3下端的左右端部、底板的弯曲面6_2的任意的部位等)。并且,在控制基准中,当如后述的动臂上升回转动作、排土动作及动臂下降回转动作等没有端接附件可抵接的工作对象的动作时,可以设定能够规定该动作中的端接附件的位置的任意的部位(例如,铲斗6的下端部或铲尖6_5等)。并且,作为控制基准,可以设定相当于工作部位的铲斗6的外形的多个点。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、铲斗角度传感器S3等)的过去的输出导出与铲斗6的铲尖6_5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及铲斗6中的至少一个自动进行动作,以使目标施工面与铲斗6的工作部位(例如,铲斗6的铲尖6_5或背面6_3等)一致。具体而言,若操作人员一边操作(按压)开关NS一边进行左操作杆26L中的前后方向的操作,则控制器30根据该操作使动臂4、斗杆5及铲斗6中的至少一个自动进行动作,以使目标施工面与铲斗6的工作部位一致。更具体而言,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中的至少一个自动进行动作。远程操作的情况也相同。由此,操作人员仅进行斗杆5的开闭操作(例如,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。
[挖土机的设备控制功能的详细内容]
接着,参考图7(图7A、图7B)、图8(图8A、图8B)及图9对本实施方式所涉及的挖土机100的设备控制功能的详细内容进行说明。
<挖土机的基于设备控制功能的动作的具体例>
图7A、图7B是表示挖土机100的基于设备控制功能的动作的一例的图,是表示挖土机100通过设备控制功能使铲斗6的背面6_3沿目标施工面600移动而进行平整工作(平整地面工作)的状况的图。
另外,在图7A、图7B中仅描绘了挖土机100的附属装置AT中的铲斗6而省略了动臂4及斗杆5的描绘。并且,在图7A、图7B中,为了表现伴随铲斗6的移动的随时间的变化,且为了方便起见,每隔规定的定时,以铲斗6A、6B、6C、6D、6E、6F、6G、6H来示出了铲斗6。
如图7A、图7B所示,目标施工面600包括水平面601(第1目标施工面)、相对于水平面601向下倾斜的斜面602(第2目标施工面)及水平面601与斜面602的交叉的折弯部603(目标施工面的边界部)。
并且,目标施工面600的上方空间以与目标施工面600的形状对应的方式划分为区域610、620、630。具体而言,区域610为水平面601上方的空间区域中比斜面602的延长面615更靠水平面601侧(图中的左侧)的空间区域部分。区域620为在折弯部603的上方由斜面602的延长面615及水平面601的延长面625划分的空间区域部分。区域630为斜面602上方的空间区域中比水平面601的延长面625更靠斜面602侧(图中的下侧)的空间区域部分。在挖土机100中,根据目标施工面的形状,预先设定有区域610~630。
另外,图7A、图7B的区域610~630的设定方法(划分方法)为一例,可以采用任意的设定方法(划分方法)。以下,关于后述的图9的区域810~830也相同。
挖土机100根据操作人员对斗杆5的操作(以下,称为“斗杆操作”),使动臂4及铲斗6自动进行动作,且以使铲斗6的背面6_3沿目标施工面的方式使铲斗6移动。
如图7A所示,在本例中,挖土机100在机身(下部行走体1及上部回转体3)位于水平面601侧的状态下,以向远离机身的方向推出铲斗6的方式移动。而且,挖土机100一边使铲斗6的背面6_3沿目标施工面600,一边以水平面601(铲斗6A的状态)、折弯部603(铲斗6B、6C的状态)及斜面602(铲斗6D的状态)的顺序进行平整地面工作。
当铲斗6的位置位于区域610时(铲斗6A的状态),控制器30以使铲斗6的背面6_3维持与水平面601平行或在以相对于水平面601的平行为基准的规定的角度范围内的方式控制铲斗角度。例如,当铲斗6的至少一部分包括于区域610时,控制器30可以判定为铲斗6的位置位于区域610。并且,控制器30根据由斗杆操作的内容决定的斗杆角度及由与水平面601之间的关系决定的铲斗角度,以使铲斗6的背面6_3与水平面601接触(一致)的方式控制动臂角度。由此,挖土机100能够使铲斗6沿水平面601移动。
当铲斗6的位置从位于区域610的状态成为位于区域620的状态时(铲斗6B的状态),控制器30以使铲斗6的背面6_3从与水平面601平行的状态变为与斜面602平行的状态的方式控制铲斗角度。例如,当变得铲斗6的整体包括于区域620时及伴随铲斗6向区域620的进入的姿势变化持续时,控制器30可以判定为铲斗6的位置位于区域620。当至少铲斗6的控制基准的部位位于区域620时,控制器30可以判定为铲斗6的位置位于区域620。并且,控制器30根据由斗杆操作的内容决定的斗杆角度及在铲斗6的背面6_3从与水平面601平行的状态过渡到与斜面602平行的状态的过程中依次被决定的铲斗角度,控制动臂角度。例如,控制器30可以以使铲斗6的铲尖6_5与斜面602或斜面602的延长面615接触(一致)的方式,或产生若干间隙的方式控制动臂角度。由此,挖土机100能够避免导致铲斗6切入折弯部603或脱离折弯部603的形状的事态,并且能够使铲斗6的背面6_3从沿水平面601的状态(铲斗6B的状态)过渡到沿斜面602的状态(铲斗6C的状态)。因此,挖土机100能够通过铲斗6的背面6_3对折弯部603附近的目标施工面600的形状适当地进行施工。
当铲斗6的位置位于区域630时(铲斗6C、6D的状态),控制器30以使铲斗6的背面6_3维持与斜面602平行的方式控制铲斗角度。例如,当根据铲斗6向区域620的进入而开始的铲斗6的姿势变化结束,且铲斗6的至少一部分包括于区域630时,控制器30可以判定为铲斗6的位置位于区域630。当至少铲斗6的控制基准的部位位于区域630时,控制器30可以判定为铲斗6的位置位于区域630。并且,控制器30根据由斗杆操作的内容决定的斗杆角度及由与斜面602之间的关系决定的铲斗角度,以使铲斗6的背面6_3与斜面602接触(一致)的方式控制动臂角度。由此,挖土机100能够使铲斗6沿斜面602移动。
在本例中,首先,控制器30以使作为控制基准(工作部位)的铲斗6的背面6_3沿作为目标轨道的水平面601的方式进行控制。此时,控制基准及目标轨道的对应关系设定于铲斗6的背面6_3及水平面601。此时,控制器30判定在所设定的目标施工面600上有无折弯部603,若判定为有折弯部603,则进行与折弯部603中的目标施工面600的变化对应的控制。
在本例中,如图7A所示,控制基准(工作部位)的行进方向上的折弯部603中的相邻的目标施工面600(水平面601及斜面602)的变化大于180°。此时,控制器30判定铲斗6的行进方向的前端即底板的弯曲面6_2是否超过了下一个目标施工面(斜面602)的延长面615。若判定为铲斗6的弯曲面6_2超过了延长面615,则控制器30进一步判定铲斗6的行进方向的后端即铲尖6_5是否超过了延长面615。若判定为铲斗6的铲尖6_5超过了延长面615,则控制器30将控制基准及目标轨道的对应关系变更为铲斗6的背面6_3及斜面602。然后,控制器30以使铲斗6的背面6_3从与水平面601平行的状态变为与斜面602平行的状态的方式控制铲斗角度。此时,以使铲斗6的背面6_3成为与斜面602平行或在以与斜面602平行的状态为基准的规定的角度范围内的方式控制铲斗角度。
然后,控制器30以使作为控制基准(工作部位)的铲斗6的背面6_3沿作为目标轨道的斜面602的方式进行控制。
并且,如图7B所示,在本例中,挖土机100在机身位于水平面601侧的状态下,与图7A的情况相反地,以向接近机身的方向牵拉铲斗6的方式移动。然后,挖土机100一边使铲斗6的背面6_3沿目标施工面600,一边以斜面602(铲斗6E的状态)、折弯部603(铲斗6F、6G的状态)及水平面601(铲斗6H的状态)的顺序进行平整地面工作。
当铲斗6的位置位于区域630时(铲斗6E的状态),与图7A的情况同样地,控制器30以使铲斗6的背面6_3维持与斜面602平行的方式控制铲斗角度。例如,当铲斗6的至少一部分包括于区域630时,控制器30可以判定为铲斗6的位置位于区域630。并且,与图7A的情况同样地,控制器30根据由斗杆操作的内容决定的斗杆角度及由与斜面602之间的关系决定的铲斗角度,以使铲斗6的背面6_3与斜面602接触(一致)的方式控制动臂角度。由此,挖土机100能够使铲斗6沿斜面602移动。
当铲斗6的位置从位于区域630的状态成为位于区域620的状态时(铲斗6F的状态),控制器30以使铲斗6的背面6_3从与斜面602平行的状态变为与水平面601平行的状态的方式控制铲斗角度。并且,控制器30根据由斗杆操作的内容决定的斗杆角度及在铲斗6的背面6_3从与斜面602平行的状态过渡到与水平面601平行的状态的过程中依次被决定的铲斗角度,控制动臂角度。例如,控制器30可以以使铲斗6的背面6_3与水平面601或水平面601的延长面625接触(一致)的方式或产生若干间隙的方式,控制动臂角度。由此,挖土机100能够避免导致铲斗6切入折弯部603或脱离折弯部603的形状的事态,并且能够使铲斗6的背面6_3从沿斜面602的状态(铲斗6F的状态)过渡到沿水平面的状态(铲斗6G的状态)。因此,挖土机100能够通过铲斗6的背面6_3对折弯部603附近的目标施工面600的形状适当地进行施工。
当铲斗6的位置位于区域610时(铲斗6G、6H的状态),控制器30以使铲斗6的背面6_3维持与水平面601平行的方式控制铲斗角度。例如,当根据铲斗6向区域620的进入而开始的铲斗6的姿势变化结束,且铲斗6的至少一部分包括于区域610时,控制器30可以判定为铲斗6的位置位于区域610。并且,控制器30根据由斗杆操作的内容决定的斗杆角度及由与水平面601之间的关系决定的铲斗角度,以使铲斗6的背面6_3与水平面601接触(一致)的方式控制动臂角度。由此,挖土机100能够使铲斗6沿水平面601移动。
在本例中,首先,控制器30以使作为控制基准(工作部位)的铲斗6的背面6_3沿作为目标轨道的斜面602的方式进行控制。此时,控制基准及目标轨道的对应关系设定于铲斗6的背面6_3及斜面602。此时,控制器30判定在所设定的目标施工面600上有无折弯部603,若判定为有折弯部603,则进行与折弯部603中的目标施工面600的变化对应的控制。
在本例中,如图7B所示,控制基准(工作部位)的行进方向上的折弯部603中的相邻的目标施工面600(水平面601及斜面602)的变化大于180°。此时,控制器30判定铲斗6的行进方向的前端即铲尖6_5是否超过了下一个目标施工面(水平面601)的延长面625。若判定为铲斗6的铲尖6_5超过了延长面625,则控制器30进一步判定铲斗6的行进方向的后端即弯曲面6_2是否超过了延长面625。若判定为铲斗6的弯曲面6_2超过了延长面625,则控制器30将控制基准及目标轨道的对应关系变更为铲斗6的背面6_3及水平面601。然后,控制器30以使铲斗6的背面6_3从与斜面602平行的状态变为与水平面601平行的状态的方式控制铲斗角度。此时,以使铲斗6的背面6_3成为与水平面601平行或在以与水平面601平行的状态为基准的规定的角度范围内的方式控制铲斗角度。
然后,控制器30以使作为控制基准(工作部位)的铲斗6的背面6_3沿作为目标轨道的水平面601的方式进行控制。
如此,在本例(图7A、图7B)中,在目标施工面600的折弯部603附近设定与由控制器30控制的铲斗6的动作相关的控制指令(后述的铲斗指令值β3r)互不相同的多个区域(区域610~630)。具体而言,当铲斗6的位置位于区域610或区域630时,控制器30生成使铲斗角度维持与水平面601或斜面602平行的与铲斗6的动作相关的控制指令。另一方面,当铲斗6的位置从区域610或区域630进入到区域620时,控制器30生成使铲斗角度从与水平面601平行的状态变为与斜面602平行的状态或从与斜面602平行的状态变为与水平面601平行的状态的与铲斗6的动作相关的控制指令。更具体而言,在控制基准(工作部位)的行进方向上的折弯部603中的相邻的目标施工面600的变化大于180°的状况下,当铲斗6的行进方向的后端超过下一个目标施工面的延长面并进入时,控制器30变更控制基准及目标轨道的对应关系。由此,挖土机100避免导致铲斗6切入折弯部603附近的地面或脱离折弯部603的形状的事态,从而在目标施工面600的折弯部603附近,能够使铲斗6的工作部位适当地沿目标施工面移动。
<挖土机的与设备控制功能相关的结构的详细内容>
图8A、图8B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结构的一例的详细内容的功能框图。具体而言,图8A、图8B为根据操作人员的斗杆操作即左操作杆26L的前后方向的操作,用于使挖土机100的附属装置AT自动进行动作的与设备控制功能相关的结构的具体例。
另外,根据斗杆的远程操作,用于使挖土机100的附属装置AT自动进行动作的与设备控制功能相关的结构除了图8A的操作压力传感器29LA替换为接收来自外部装置的远程操作信号的通信装置的点以外,与图8A、图8B相同。因此,省略说明。
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、当前位置计算部3002、目标施工面获取部3003、区域判定部3004、目标轨道设定部3005、目标位置计算部3006、铲斗形状获取部3007、动作指令生成部3008、先导指令生成部3009及姿势角度计算部3010。例如,当开关NS被按压操作时,这些功能部3001~3010按照规定的控制周期重复执行后述的动作。
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(是前方向还是后方向)及其操作量。
当前位置计算部3002计算铲斗6的工作部位(例如,铲斗6的铲尖6_5和背面6_3)的位置(当前位置)。具体而言,当前位置计算部3002可以根据通过后述的姿势角度计算部3010计算的动臂角度θ1、斗杆角度θ2及铲斗角度θ3,计算附属装置AT的控制基准的当前位置。
目标施工面获取部3003例如从控制器30的内部存储器(非易失性辅助存储装置)或规定的外部存储装置等获取与目标施工面相关的数据。
区域判定部3004判定铲斗6的位置位于预先设定于比目标施工面更靠上方的空间的区域中的哪个区域。当在目标施工面中存在切平面的斜率在上部回转体3的朝向(即,附属装置的朝向)上不连续地变化的折弯部时,如上所述,在折弯部附近设定用于使铲斗指令值β3r不同的多个区域。例如,折弯部包括在上部回转体3的朝向上倾斜不同的平面彼此交叉的部分。并且,折弯部例如为平面与曲面交叉的部分,且包括平面与曲面的切平面的倾斜在上部回转体3的朝向上不连续地变化的部分。并且,折弯部例如包括由曲面构成的目标施工面的切平面的倾斜在上部回转体3的朝向上不连续地变化的部分。例如,在目标施工面600的情况下,如上所述,在折弯部603附近,在目标施工面600的上方空间设定区域610~630。此时,如上所述,区域判定部3004判定铲斗6的位置位于区域610~630中的哪个区域。
另外,当在目标施工面中不包括折弯部时,可以省略区域判定部3004的处理。
目标轨道设定部3005根据与目标施工面相关的数据,设定用于使铲斗6的铲尖6_5和背面6_3等工作部位(控制基准)沿目标施工面移动的与该工作部位的目标轨道相关的信息。例如,目标轨道设定部3005作为与铲斗6的工作部位的目标轨道相关的信息,可以设定以挖土机100的机身(上部回转体3)为基准的目标施工面的上部回转体3的朝向(即,前后方向)上的倾斜角度。
目标位置计算部3006根据左操作杆26L中的与前后方向的操作相关的操作内容(操作方向及操作量)、与所设定的目标轨道相关的信息及铲斗6的工作部位的当前位置,计算铲斗6的工作部位(控制基准)的目标位置。当假设斗杆5根据左操作杆26L中的斗杆5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轨道(换言之,目标施工面)上的位置。目标位置计算部3006例如可以使用预先存储于辅助存储装置等的映射图或运算式等计算铲斗6的工作部位的目标位置。
并且,目标位置计算部3006根据与通过区域判定部3004判定的铲斗6的位置对应的区域,计算铲斗角度的目标值(以下,称为“目标铲斗角度”)。例如,当通过区域判定部3004判定为铲斗6位于区域610时,目标位置计算部3006根据与铲斗6的形状相关的数据,计算与铲斗6的背面6_3与水平面601平行的状态对应的目标铲斗角度。并且,例如,当铲斗6从区域610进入区域620,且通过区域判定部3004判定为位于区域620时,目标位置计算部3006以铲斗6的背面6_3从与水平面601平行的状态向与斜面602平行的状态依次变化的方式计算铲斗角度。除了铲斗角度变化的始点及终点相反以外,关于铲斗6从区域630进入区域620的情况也相同。并且,例如,当判定为铲斗6位于区域630时,目标位置计算部3006根据与铲斗6的形状相关的数据,计算与铲斗6的背面6_3与斜面602平行的状态对应的目标铲斗角度。
铲斗形状获取部3007例如从内部存储器(例如,辅助存储装置)或规定的外部存储装置等获取与预先登录的铲斗6的形状相关的数据。此时,铲斗形状获取部3007可以获取预先登录的与多个种类的铲斗6的形状相关的数据中与由通过输入装置72的设定操作设定的种类的铲斗6的形状相关的数据。
动作指令生成部3008根据附属装置AT中的控制基准的目标位置,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及与铲斗6的动作相关的指令值(“铲斗指令值”)β3r。例如,动臂指令值β1r、斗杆指令值β2r及铲斗指令值β3r分别为铲斗6的工作部位(控制基准)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3008包括主指令值生成部3008A及次指令值生成部3008B。是动臂4的角速度(以下,称为动臂角速度)、斗杆5的角速度(以下,称为“动臂角速度”)及铲斗6的角速度(以下,称为“铲斗角速度”)。动作指令生成部3008包括主指令值生成部3008A及次指令值生成部3008B。
另外,动臂指令值、斗杆指令值及铲斗指令值可以是铲斗6的工作部位(控制基准)为了实现目标位置而所需的动臂4的角速度(以下,称为动臂角速度)、斗杆5的角速度(以下,称为“动臂角速度”)及铲斗6的角速度(以下,称为“铲斗角速度”)。并且,动臂指令值、斗杆指令值及铲斗指令值也可以是铲斗6的工作部位(控制基准)为了实现目标位置而所需的角加速度等。
主指令值生成部3008A生成与构成附属装置AT的动作要件(动臂4、斗杆5及铲斗6)中操作人员的操作对象即主要件(斗杆5)的动作相关的斗杆指令值β2r。所生成的斗杆指令值β2r输出至斗杆先导指令生成部3009B。具体而言,主指令值生成部3008A生成与左操作杆26L的操作内容(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3008A可以根据左操作杆26L的操作内容及规定与斗杆指令值β2r之间的关系的规定的映射图或转换式等,生成斗杆指令值β2r。
另外,当以操作人员对左操作杆26L的向前后方向的操作为前提时,可以省略主指令值生成部3008A。这是因为,如上所述,当左操作杆26L向前后方向被操作时,与该操作内容对应的先导压力经由往复阀32AL、32AR作用于控制阀176L、176R,斗杆5能够作为主要件进行动作。
次指令值生成部3008B生成与构成附属装置AT的动作要件中对应(即,同步)于主要件的动作而进行动作的次要件(动臂4、铲斗6)的动作相关的指令值(动臂指令值β1r、铲斗指令值β3r)。所生成的动臂指令值β1r及铲斗指令值β3r分别输出至动臂先导指令生成部3009A及铲斗先导指令生成部3009C。次指令值生成部3008B以对应(同步)于与斗杆指令值β2r对应的斗杆5的动作而次要件进行动作,且以铲斗6的工作部位(控制基准)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)于左操作杆26L中的与前后操作对应的主要件(斗杆5)的动作使两个次要件(动臂4及铲斗6)进行动作,由此能够使铲斗6的工作部位(控制基准)沿目标施工面移动。
次指令值生成部3008B首先生成铲斗6的工作部位的目标位置上的与铲斗6的姿势(铲斗角度)对应的铲斗指令值β3r。即,次指令值生成部3008B生成与目标铲斗角度对应的铲斗指令值β3r。例如,当铲斗6的位置位于区域610或区域630时,次指令值生成部3008B以使铲斗6的背面6_3成为与水平面601或斜面602平行的方式生成铲斗指令值β3r。并且,当铲斗6从区域610或区域630进入到区域620时,次指令值生成部3008B生成使铲斗6的背面6_3从与水平面601平行的状态过渡到与斜面602平行的状态或从与斜面602平行的状态过渡到与水平面601平行的状态时依次变化的与铲斗角度对应的铲斗指令值β3r。然后,次指令值生成部3008B根据所生成的斗杆指令值β2r及铲斗指令值β3r,以使铲斗6的工作部位实现目标位置的方式生成动臂指令值β1r。
先导指令生成部3009生成用于实现与动臂指令值β1r、斗杆指令值β2r及铲斗指令值β3r对应的动臂角度、斗杆角度及铲斗角度的作用于控制阀174~176的先导压力的指令值(以下,称为“先导压力指令值”)。先导指令生成部3009包括动臂先导指令生成部3009A、斗杆先导指令生成部3009B及铲斗先导指令生成部3009C。
动臂先导指令生成部3009A根据动臂指令值β1r与由后述的动臂角度计算部3010A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的先导压力指令值。而且,动臂先导指令生成部3009A将与所生成的先导压力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输出的与先导压力指令值对应的先导压力经由往复阀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。
斗杆先导指令生成部3009B根据斗杆指令值β2r与由后述的斗杆角度计算部3010B计算的当前的斗杆角速度的计算值(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的先导压力指令值。而且,斗杆先导指令生成部3009B将与所生成的先导压力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输出的与先导压力指令值对应的先导压力经由往复阀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。
铲斗先导指令生成部3009C根据铲斗指令值β3r与由后述的铲斗角度计算部3010C计算的当前的铲斗角度的计算值(测量值)之间的偏差,生成作用于与驱动铲斗6的铲斗缸9对应的控制阀174的先导压力指令值。而且,铲斗先导指令生成部3009C将与所生成的先导压力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输出的与先导压力指令值对应的先导压力经由往复阀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,铲斗缸9进行动作,并且以实现与铲斗指令值β3r对应的铲斗角度的方式铲斗6进行动作。
姿势角度计算部3010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等。姿势角度计算部3010包括动臂角度计算部3010A、斗杆角度计算部3010B及铲斗角度计算部3010C。
动臂角度计算部3010A根据从动臂角度传感器S1输入的检测信号,计算(测量)动臂角度等。
斗杆角度计算部3010B根据从斗杆角度传感器S2输入的检测信号,计算(测量)斗杆角度等。
铲斗角度计算部3010C根据从铲斗角度传感器S3输入的检测信号,计算(测量)铲斗角度等。
如此,在本实施方式中,在目标施工面的折弯部附近设定与由控制器30控制的铲斗6的动作相关的控制指令(铲斗指令值β3r)互不相同的多个区域。具体而言,设定与以折弯部(例如,折弯部603)为边界的一侧目标施工面部分(例如,水平面601)对应的区域(例如,区域610)、与折弯部对应的区域(例如,区域620)及与以折弯部为边界的另一侧目标施工面部分(例如,斜面602)对应的区域(例如,区域630)。
由此,挖土机100能够按多个区域的每个区域使铲斗6的控制方式不同,以使铲斗6的工作部位沿目标施工面适当地移动。尤其,在与折弯部对应的区域中,能够适当地实现伴随以折弯部为边界的一侧目标施工面部分与另一侧目标施工面部分之间的铲斗6的移动而所要求的铲斗6的姿势变化(铲斗角度的变化)。因此,挖土机100避免导致铲斗6切入折弯部603或脱离折弯部603的形状的事态,从而能够通过铲斗6的工作部位对折弯部603附近的目标施工面600的形状适当地进行施工。
并且,若铲斗6的位置从所设定的多个区域中的第1区域进入第2区域,则控制器30可以生成与第2区域对应的与所述铲斗的动作相关的控制指令。例如,若铲斗6从区域610或区域630进入区域620,则控制器30生成与区域620对应的控制指令,即用于使铲斗6的背面6_3从与水平面601平行的状态变为与斜面602平行的状态的与铲斗6的动作相关的控制指令。并且,例如,若铲斗6从区域620进入区域610,则控制器30生成与区域610对应的控制指令,即用于使铲斗6的背面6_3维持与水平面601平行的状态的与铲斗6的动作相关的控制指令。并且,例如,若铲斗6从区域620进入区域630,则控制器30生成与区域630对应的控制指令,即用于使铲斗6的背面6_3维持与斜面602平行的状态的与铲斗6的动作相关的控制指令。
由此,具体而言,挖土机100能够按多个区域的每个区域使铲斗6的控制方式不同。
并且,控制器30可以根据与铲斗6的动作相关的控制指令(铲斗指令值β3r),生成与动臂4的动作相关的控制指令(动臂指令值β1r)。具体而言,控制器30可以根据与斗杆操作对应的与斗杆5的动作相关的控制指令(斗杆指令值β2r)及事先生成的与铲斗6的动作相关的控制指令,生成与动臂4的动作相关的控制指令。控制器30例如可以以实现铲斗6相对于目标施工面的成为目标的姿势(目标铲斗角度)的方式事先生成与铲斗6的动作相关的控制指令。
由此,控制器30根据与斗杆操作对应的斗杆5的动作及事先确定的铲斗6的动作,能够通过确定动臂4的动作的流程来实现使铲斗6的工作部位沿目标施工面移动的控制。
<挖土机的基于设备控制功能的动作的另一具体例>
图9是表示挖土机100的基于设备控制功能的动作的另一例的图,是表示挖土机100通过设备控制功能使铲斗6的背面6_3沿目标施工面800移动且进行平整工作(平整地面工作)的状况的图。
另外,在图9中仅描绘了挖土机100的附属装置AT中的铲斗6而省略了动臂4及斗杆5的描绘。并且,在图9中,为了实现伴随铲斗6的移动的随时间的变化,且为方便起见,每隔规定的定时以铲斗6I、6J、6K、6L来示出了铲斗6。
如图9所示,目标施工面800包括斜面801(第1目标施工面)、位于斜面801的麓侧的水平面802(第2目标施工面)及斜面801与水平面802交叉的折弯部803(目标施工面的边界部)。
并且,目标施工面800上方的空间以与目标施工面800的形状对应的方式划分为区域810、820、830。具体而言,区域810为斜面801上方的空间区域中通过折弯部803且比与水平面802垂直的垂直面815更靠斜面801侧(图中的右侧)的空间区域部分。区域820为在折弯部803的上方由垂直面815及与斜面801垂直的垂直面825划分的空间区域部分。区域830为水平面802上方的空间区域中比垂直面825更靠水平面802侧(图中的左侧)的空间区域部分。在挖土机100中,区域810~830根据目标施工面的形状预先设定。
与图7A、图7B的具体例同样地,挖土机100根据操作人员对斗杆5的操作(以下,称为“斗杆操作”),使动臂4及铲斗6自动进行动作,且以使铲斗6的背面6_3沿目标施工面的方式使铲斗6移动。
在本例中,挖土机100在机身位于水平面802侧的状态下,以向接近机身的方向牵拉铲斗6的方式移动。然后,挖土机100一边使铲斗6的背面6_3沿目标施工面800,一边以斜面801(铲斗6I的状态)、折弯部803(铲斗6J、6K的状态)及水平面802(铲斗6L的状态)的顺序进行平整地面工作。
当铲斗6的位置位于区域810时(铲斗6I的状态),控制器30以使铲斗6的背面6_3维持与斜面801平行的方式控制铲斗角度。例如,当铲斗6整体包括于区域810时,控制器30可以判定为铲斗6的位置位于区域810。并且,控制器30根据由斗杆操作的内容决定的斗杆角度及由与斜面801之间的关系决定的铲斗角度,控制动臂角度,以使铲斗6的背面6_3与斜面801接触(一致)。由此,挖土机100能够使铲斗6沿斜面801移动。
当铲斗6的位置从位于区域810的状态成为位于区域820的状态时(铲斗6J的状态),控制器30以使铲斗6的背面6_3从与斜面801平行的状态变为与水平面802平行的状态的方式控制铲斗角度。例如,当铲斗6的至少一部分包括于区域820时及铲斗6向区域820进入时姿势变化持续时,控制器30可以判定为铲斗6的位置位于区域820。并且,控制器30根据由斗杆操作的内容决定的斗杆角度及在铲斗6的背面6_3从与斜面801平行的状态过渡到与水平面802平行的状态的过程中依次被决定的铲斗角度,控制动臂角度。由此,挖土机100能够通过铲斗6的背面6_3对折弯部803附近的目标施工面800的形状适当地进行施工。
当铲斗6的位置位于区域830时(铲斗6J、6K的状态),控制器30以使铲斗6的背面6_3维持与水平面802平行的方式控制铲斗角度。例如,当根据铲斗6向区域820的进入而开始的铲斗6的姿势变化结束,且铲斗6的至少一部分包括于区域830时,控制器30可以判定为铲斗6的位置位于区域830。并且,控制器30根据由斗杆操作的内容决定的斗杆角度及由与斜面802之间的关系决定的铲斗角度,以使铲斗6的背面6_3与斜面802接触(一致)的方式控制动臂角度。由此,挖土机100能够使铲斗6沿水平面802移动。
在本例中,首先,控制器30以使作为控制基准(工作部位)的铲斗6的背面6_3沿作为目标轨道的水平面802的方式进行控制。此时,控制基准及目标轨道的对应关系设定于铲斗6的背面6_3及斜面801。此时,控制器30判定在所设定的目标施工面800上有无折弯部803,若判定为有折弯部803,则进行与折弯部803中的目标施工面800的变化对应的控制。
在本例中,如图9所示,在控制基准(工作部位)的行进方向上的折弯部803的相邻的目标施工面800的变化小于180°。此时,控制器30判定铲斗6的行进方向的前端即铲尖是否到达了与下一个目标施工面(水平面802)的弯曲部(折弯部803),若判定为已到达,则将控制基准及目标轨道的对应关系变更为铲斗6的背面6_3及水平面802。然后,控制器30以使铲斗6的背面6_3从与斜面801平行的状态变为与水平面802平行的状态的方式控制铲斗角度。此时,以使铲斗6的背面6_3成为与水平面802平行或在以与水平面802平行的状态为基准的规定的角度范围内的方式控制铲斗角度。
然后,控制器30以使作为控制基准(工作部位)的铲斗6的背面6_3沿作为目标轨道的水平面802的方式进行控制。
并且,与图7A的具体例的情况同样地,挖土机100在机身位于水平面802侧的状态下,可以以向远离机身的方向推压铲斗6的方式移动。此时,挖土机100一边使铲斗6的背面6_3沿目标施工面800,一边以水平面802(铲斗6L的状态)、折弯部803(铲斗6K、6J的状态)及斜面801(铲斗6I的状态)的顺序进行平整地面工作。
当铲斗6的位置位于区域830时(铲斗6L的状态),控制器30以使铲斗6的背面6_3维持与水平面802平行的方式控制铲斗角度。例如,当铲斗6整体包括于区域830时,控制器30可以判定为铲斗6的位置位于区域830。并且,与图9的情况同样地,控制器30根据由斗杆操作的内容决定的斗杆角度及由与水平面802之间的关系决定的铲斗角度,以使铲斗6的背面6_3与水平面802接触(一致)的方式控制动臂角度。由此,挖土机100能够使铲斗6沿水平面802移动。
当铲斗6的位置从位于区域830的状态成为位于区域820的状态时(铲斗6K的状态),控制器30以使铲斗6的背面6_3从与水平面802平行的状态变为与斜面801平行的状态的方式控制铲斗角度。并且,控制器30根据由斗杆操作的内容决定的斗杆角度及在铲斗6的背面6_3从与水平面802平行的状态过渡到与斜面801平行的状态的过程中依次被决定的铲斗角度,控制动臂角度。由此,挖土机100能够通过铲斗6的背面6_3对折弯部803附近的目标施工面800的形状适当地进行施工。
当铲斗6的位置位于区域810时(铲斗6J、6I的状态),控制器30以使铲斗6的背面6_3维持与斜面801平行的方式控制铲斗角度。例如,当根据铲斗6向区域820的进入而开始的铲斗6的姿势变化结束,且铲斗6的至少一部分包括于区域810时,控制器30可以判定为铲斗6的位置位于区域810。并且,控制器30根据由斗杆操作的内容决定的斗杆角度及由与斜面801之间的关系决定的铲斗角度,控制动臂角度,以使铲斗6的背面6_3与斜面801接触(一致)。由此,挖土机100能够使铲斗6沿斜面801移动。
如此,在本例中,与图7A、图7B的具体例的情况同样地,在目标施工面800的折弯部803附近设定与由控制器30控制的铲斗6的动作相关的控制指令(铲斗指令值β3r)互不相同的多个区域(区域810~830)。具体而言,当铲斗6的位置位于区域810或区域830时,控制器30生成将铲斗角度维持为与斜面801或水平面802平行的与铲斗6的动作相关的控制指令。另一方面,当铲斗6的位置从区域810或区域830进入到区域820时,控制器30生成使铲斗角度从与斜面801平行的状态变为与水平面802平行的状态或从与水平面802平行的状态变为与斜面801平行的状态的与铲斗6的动作相关的控制指令。由此,与图7A、图7B的具体例的情况同样地,挖土机100在目标施工面800的折弯部803附近,能够使铲斗6的工作部位适当地沿目标施工面移动。
[作用]
在本实施方式中,控制器30伴随控制基准(工作部位)的移动,切换目标轨道上的弯曲部前后的控制基准(工作部位)及目标轨道(目标施工面)的对应关系。具体而言,控制器30可以根据弯曲部(折弯部)中的目标轨道的变化的方式,变更控制基准(工作部位)及目标轨道(目标施工面)的对应关系的切换方法。例如,当在折弯部的相邻的目标施工面彼此的变化小于180°时,若沿端接附件的目标轨道的前端到达折弯部,则控制器30可以将控制基准及目标轨道的对应关系切换到下一个目标轨道(目标施工面)。另一方面,例如,当在折弯部的相邻的目标施工面彼此的变化大于180°时,在折弯部中,若沿端接附件的目标轨道的后端超过下一个目标轨道的延长面,则控制器30可以将控制基准及目标轨道的对应关系切换到下一个目标轨道(目标施工面)。
由此,控制器30对应于弯曲部(折弯部)中的目标轨道(目标施工面)的变化,能够适当地追随端接附件的控制基准(工作部位)。
[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,挖土机100通过设备控制功能(半自动运行功能)使铲斗6的工作部位沿目标施工面移动,但也可以通过全自动运行功能或自主运行功能来实现相同的铲斗6的移动。
并且,在上述实施方式中,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。即,在上述实施方式中,挖土机100的被驱动要件的一部分可以由电动致动器(例如,电动马达等)驱动。
本申请主张基于2019年9月30日于日本申请的日本专利申请2019-180418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。
符号的说明
1-下部行走体,2-回转机构,2A-回转液压马达,3-上部回转体,4-动臂,5-斗杆,6-铲斗,6_3-背面,6_4-铲,6_5-铲尖,7-动臂缸,8-斗杆缸,9-铲斗缸,26-操作装置,26L-左操作杆,26R-右操作杆,29、29AL、29BL、29CL、29DL-操作压力传感器,30-控制器(控制装置),31AL、31AR、31BL、31BR、31CL、31CR、31DL、31DR-比例阀,32AL、32AR、32BL、32BR、32CL、32CR、32DL、32DR-往复阀,33AL、33AR、33BL、33BR、33CL、33CR、33DL、33DR-减压用比例阀,100-挖土机,600-目标施工面,601-水平面,602-斜面,603-折弯部,610、620、630-区域,800-目标施工面,801-斜面,802-水平面,803-折弯部,810、820、830-区域,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-机身倾斜传感器,S5-回转状态传感器。
Claims (6)
1.一种挖土机,其具备:
附属装置,包括动臂、斗杆及铲斗;及
控制装置,以使所述铲斗的工作部位沿目标施工面移动的方式使所述附属装置进行动作,
在所述目标施工面的折弯部附近设定所述控制装置的与所述铲斗的动作相关的控制指令互不相同的多个区域,
在所述铲斗的行进方向的后端在所述目标施工面的折弯部从邻接的多个目标施工中的一个超过另一个的延长面而进入时,所述控制装置变更与所述铲斗的动作相关的控制指令。
2.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
当所述铲斗的位置从所述多个区域中的第1区域进入第2区域时,所述控制装置生成与所述第2区域对应的与所述铲斗的动作相关的控制指令。
3.根据权利要求2所述的挖土机,其中,
所述控制装置根据所述斗杆的操作,以使所述铲斗的工作部位沿所述目标施工面移动的方式使所述动臂及所述铲斗进行动作,并且根据与所述铲斗的动作相关的控制指令生成与所述动臂的动作相关的控制指令。
4.一种挖土机的控制装置,该挖土机具有包括动臂、斗杆及铲斗的附属装置,在所述挖土机的控制装置中,
以使所述铲斗的工作部位沿目标施工面移动的方式使所述附属装置进行动作,并且在所述目标施工面的折弯部附近设定所述控制装置的与所述铲斗的动作相关的控制指令互不相同的多个区域,在所述铲斗的行进方向的后端在所述目标施工面的折弯部从邻接的多个目标施工中的一个超过另一个的延长面而进入时,变更与所述铲斗的动作相关的控制指令。
5.根据权利要求4所述的挖土机的控制装置,其中,
当所述铲斗的位置从所述多个区域中的第1区域进入第2区域时,生成与所述第2区域对应的与所述铲斗的动作相关的控制指令。
6.根据权利要求5所述的挖土机的控制装置,其中,
根据所述斗杆的操作,以使所述铲斗的工作部位沿所述目标施工面移动的方式使所述动臂及所述铲斗进行动作,并且根据与所述铲斗的动作相关的控制指令生成与所述动臂的动作相关的控制指令。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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