CN117062957A - 挖土机及挖土机用控制装置 - Google Patents
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Abstract
挖土机(100)具有:下部行走体(1);上部回转体(3),可回转地搭载于下部行走体(1);及附属装置,安装于上部回转体(3)。并且,挖土机(100)构成为如下:在上部回转体(3)回转时,在预想到附属装置横过作为停止对象面的设计面的情况下,使上部回转体(3)的回转自动减速或停止。并且,挖土机(100)也可以构成为如下:在使上部回转体(3)的回转减速或停止时,禁止基于自动控制的动臂提升动作。
Description
技术领域
本发明涉及一种作为挖掘机的挖土机及挖土机用控制装置。
背景技术
以往,已知一种以自动执行平整作业的方式被自动控制的液压挖土机(例如,参考专利文献1)。该液压挖土机构成为如下:为了避免挖得比设计面更深,执行在铲斗的铲尖下降得要比设计面更下方时使动臂强制性地上升的控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2014/192474号
发明内容
发明要解决的课题
然而,若使动臂强制性地上升,则有可能会导致动臂与位于液压挖土机的上方的电线等物体接触。
因此,优选提供一种被更适当地自动控制的挖土机。
用于解决课题的手段
本发明的实施方式所涉及的挖土机具有:下部行走体;上部回转体,可回转地搭载于所述下部行走体;及附属装置,安装于所述上部回转体,在所述上部回转体回转时,在预想到所述附属装置与控制对象面干涉的情况下,使所述上部回转体的回转自动减速或停止。
发明效果
通过上述手段,提供一种被更适当地自动控制的挖土机。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的挖土机的侧视图。
图2是图1的挖土机的俯视图。
图3是表示搭载于图1的挖土机的液压系统的结构例的图。
图4A是与斗杆缸的操作相关的液压系统的一部分的图。
图4B是与动臂缸相关的液压系统的一部分的图。
图4C是与铲斗缸相关的液压系统的一部分的图。
图4D是与回转液压马达相关的液压系统的一部分的图。
图5是表示控制器的结构例的图。
图6是进行斜面修整作业的挖土机的立体图。
图7是进行斜面修整作业的挖土机的俯视图。
具体实施方式
首先,参考图1及图2对作为本发明的实施方式所涉及的挖掘机的挖土机100进行说明。图1是挖土机100的侧视图,图2是挖土机100的俯视图。
在本实施方式中,挖土机100的下部行走体1包括履带1C。履带1C由搭载于下部行走体1的作为行走致动器的行走液压马达2M驱动。具体而言,履带1C包括左履带1CL及右履带1CR。左履带1CL由左行走液压马达2ML驱动,右履带1CR由右行走液压马达2MR驱动。
在下部行走体1上经由回转机构2可回转地搭载有上部回转体3。回转机构2由搭载于上部回转体3的作为回转致动器的回转液压马达2A驱动。但是,回转致动器也可以为作为电动致动器的回转电动发电机。
在上部回转体3上安装有动臂4。在动臂4的前端安装有斗杆5,在斗杆5的前端安装有作为端接附属装置的铲斗6。动臂4、斗杆5及铲斗6构成作为附属装置的一例的挖掘附属装置AT。动臂4由动臂缸7驱动,斗杆5由斗杆缸8驱动,铲斗6由铲斗缸9驱动。动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9构成附属装置致动器。铲斗6例如可以为斜面铲斗。并且,铲斗6可以具备铲斗倾斜机构。
动臂4被上部回转体3可上下转动地支承。并且,在动臂4上安装有动臂角度传感器S1。动臂角度传感器S1能够检测动臂4的转动角度即动臂角度θ1。动臂角度θ1例如为从最大限度地降低动臂4的状态起的上升角度。因此,动臂角度θ1在最大限度地提升动臂4时成为最大。
斗杆5被动臂4可转动地支承。并且,在斗杆5上安装有斗杆角度传感器S2。斗杆角度传感器S2能够检测斗杆5的转动角度即斗杆角度θ2。斗杆角度θ2例如为从最大限度地收回斗杆5的状态起的张开角度。因此,斗杆角度θ2在最大限度地张开斗杆5时成为最大。
铲斗6被斗杆5可转动地支承。并且,在铲斗6上安装有铲斗角度传感器S3。铲斗角度传感器S3能够检测铲斗6的转动角度即铲斗角度θ3。铲斗角度θ3为从最大限度地收回铲斗6的状态起的张开角度。因此,铲斗角度θ3在最大限度地张开铲斗6时成为最大。
在图1的实施方式中,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分别由加速度传感器和陀螺仪传感器的组合构成。但是,也可以仅由加速度传感器构成。并且,动臂角度传感器S1可以为安装于动臂缸7的行程传感器,也可以为旋转编码器、电位差计或惯性测量装置等。关于斗杆角度传感器S2及铲斗角度传感器S3也相同。
在上部回转体3上设置有作为驾驶舱的驾驶室10,并且搭载有发动机11等动力源。并且,在上部回转体3上安装有空间识别装置70、朝向检测装置71、测位装置73、机身倾斜传感器S4及回转角速度传感器S5等。在驾驶室10的内部设置有操作装置26、控制器30、信息输入装置72、显示装置D1及声音输出装置D2等。另外,在本说明书中,为了方便起见,将上部回转体3中安装有挖掘附属装置AT的一侧设为前方,将安装有配重的一侧设为后方。
空间识别装置70构成为识别在挖土机100的周围的三维空间内存在的物体。并且,空间识别装置70也可以构成为计算从空间识别装置70或挖土机100至识别出的物体为止的距离。空间识别装置70例如包括超声波传感器、毫米波雷达、摄像装置、LIDAR、距离图像传感器、红外线传感器等或其任意组合。摄像装置例如为单眼摄像机或立体摄像机等。在本实施方式中,空间识别装置70包括安装于驾驶室10的上表面前端的前侧传感器70F、安装于上部回转体3的上表面后端的后侧传感器70B、安装于上部回转体3的上表面左端的左侧传感器70L及安装于上部回转体3的上表面右端的右侧传感器70R。识别在上部回转体3的上方的空间内存在的物体的上方传感器也可以安装于挖土机100。
朝向检测装置71构成为检测与上部回转体3的朝向和下部行走体1的朝向之间的相对关系相关的信息。朝向检测装置71例如可以由安装于下部行走体1的地磁传感器和安装于上部回转体3的地磁传感器的组合构成。或者,朝向检测装置71可以由安装于下部行走体1的GNSS接收机和安装于上部回转体3的GNSS接收机的组合构成。朝向检测装置71可以为旋转编码器、旋转位置传感器等或其任意组合。在通过回转电动发电机回转驱动上部回转体3的结构中,朝向检测装置71也可以由旋转变压器构成。朝向检测装置71例如也可以安装于与回转机构2关联设置的中心接头部,所述回转机构2实现下部行走体1与上部回转体3之间的相对旋转。
朝向检测装置71也可以由安装于上部回转体3的摄像机构成。此时,朝向检测装置71对由安装于上部回转体3的摄像机拍摄到的图像(输入图像)实施已知的图像处理来检测输入图像中所包括的下部行走体1的图像。并且,朝向检测装置71通过使用已知的图像识别技术检测下部行走体1的图像来确定下部行走体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。上部回转体3的前后轴的方向根据摄像机的安装位置来导出。尤其,由于履带1C从上部回转体3突出,因此朝向检测装置71能够通过检测履带1C的图像来确定下部行走体1的长度方向。此时,朝向检测装置71可以合并到控制器30中。并且,摄像机可以为空间识别装置70。
信息输入装置72构成为挖土机的操作者能够向控制器30输入信息。在本实施方式中,信息输入装置72为靠近显示装置D1的显示部设置的开关面板。但是,信息输入装置72可以为配置于显示装置D1的显示部上的触摸面板,也可以为配置于驾驶室10内的麦克风等声音输入装置。并且,信息输入装置72可以为获取来自外部的信息的通信装置。
测位装置73构成为测定上部回转体3的位置。在本实施方式中,测位装置73为GNSS接收机,检测上部回转体3的位置,并将检测值输出至控制器30。测位装置73也可以为GNSS罗盘。此时,测位装置73能够检测上部回转体3的位置及朝向,因此也作为朝向检测装置71而发挥作用。
机身倾斜传感器S4检测上部回转体3相对于规定平面的倾斜度。在本实施方式中,机身倾斜传感器S4为检测上部回转体3相对于水平面围绕前后轴的倾斜角及围绕左右轴的倾斜角的加速度传感器。上部回转体3的前后轴及左右轴例如彼此正交且通过挖土机100的回转轴上的一点即挖土机中心点。
回转角速度传感器S5检测上部回转体3的回转角速度。在本实施方式中,回转角速度传感器S5为陀螺仪传感器。也可以为旋转变压器、旋转编码器等或其任意组合。回转角速度传感器S5可以检测回转速度。回转速度可以根据回转角速度计算。
以下,将动臂角度传感器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及回转角速度传感器S5中的至少一个也称为姿势检测装置。挖掘附属装置AT的姿势例如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各自的输出来检测。
显示装置D1为显示信息的装置。在本实施方式中,显示装置D1为设置于驾驶室10内的液晶显示器。但是,显示装置D1也可以为智能手机等移动终端的显示器。
声音输出装置D2为输出声音的装置。声音输出装置D2包括向驾驶室10内的操作者输出声音的装置及向驾驶室10外的作业人员输出声音的装置中的至少一个。也可以为移动终端的扬声器。
操作装置26为用于供操作者操作致动器的装置。操作装置26例如包括操作杆及操作踏板。致动器包括液压致动器及电动致动器中的至少一个。
控制器30为用于控制挖土机100的控制装置。在本实施方式中,控制器30由具备CPU、易失性存储装置及非易失性存储装置等的计算机构成。并且,控制器30从非易失性存储装置读出与各功能对应的程序并将其加载到易失性存储装置中,并使CPU执行对应的处理。各功能例如包括引导(guide)操作者对挖土机100进行的手动操作的设备引导功能及支援操作者对挖土机100进行的手动操作或者使挖土机100自动或自主地动作的设备控制功能。控制器30可以包括接触避开功能,所述接触避开功能使挖土机100自动或自主地动作、或者使挖土机100停止,以避开挖土机100的周围的监视范围内存在的物体与挖土机100的接触。挖土机100的周围的物体的监视不仅在监视范围内执行,在监视范围外也执行。
接着,参考图3对搭载于挖土机100的液压系统的结构例进行说明。图3是表示搭载于挖土机100的液压系统的结构例的图。在图3中分别用双重线、实线、虚线及点线表示机械动力传递系统、工作油管路、先导管路及电控系统。
挖土机100的液压系统主要包括发动机11、调节器13、主泵14、先导泵15、控制阀单元17、操作装置26、吐出压力传感器28、操作传感器29及控制器30等。
在图3中,液压系统构成为能够使工作油从由发动机11驱动的主泵14经由中间旁通管路40或并联管路42循环至工作油罐。
发动机11为挖土机100的驱动源。在本实施方式中,发动机11例如为以维持规定转速的方式动作的柴油发动机。发动机11的输出轴分别与主泵14及先导泵15的输入轴连结。
主泵14构成为能够将工作油经由工作油管路供给至控制阀单元17。在本实施方式中,主泵14为斜板式可变容量型液压泵。
调节器13构成为能够控制主泵14的吐出量。在本实施方式中,调节器13通过根据来自控制器30的控制指令调节主泵14的斜板偏转角来控制主泵14的吐出量。
先导泵15为先导压生成装置的一例,并且构成为能够将工作油经由先导管路供给至液压控制设备。在本实施方式中,先导泵15为固定容量型液压泵。但是,先导压生成装置可以由主泵14实现。即,主泵14除了将工作油经由工作油管路供给至控制阀单元17的功能以外,还可以具备将工作油经由先导管路供给至各种液压控制设备的功能。此时,也可以省略先导泵15。
控制阀单元17为控制挖土机100中的液压系统的液压控制装置。在本实施方式中,控制阀单元17包括控制阀171~176。控制阀175包括控制阀175L及控制阀175R,控制阀176包括控制阀176L及控制阀176R。控制阀单元17构成为能够通过控制阀171~176将由主泵14吐出的工作油选择性地供给至一个或多个液压致动器。控制阀171~176例如控制从主泵14流向液压致动器的工作油的流量及从液压致动器流向工作油罐的工作油的流量。液压致动器包括动臂缸7、斗杆缸8、铲斗缸9、左行走液压马达2ML、右行走液压马达2MR及回转液压马达2A。
操作装置26构成为能够供操作者操作致动器。在本实施方式中,操作装置26包括液压致动器操作装置,所述液压致动器操作装置构成为能够供操作者操作液压致动器。具体而言,液压致动器操作装置构成为能够将由先导泵15吐出的工作油经由先导管路供给至控制阀单元17内的对应的控制阀的先导端口。供给至各先导端口的工作油的压力(先导压)为与对应于各液压致动器的操作装置26的操作方向及操作量对应的压力。
吐出压力传感器28构成为能够检测主泵14的吐出压力。在本实施方式中,吐出压力传感器28将检测出的值输出至控制器30。
操作传感器29构成为能够检测操作者对操作装置26进行的操作内容。在本实施方式中,操作传感器29检测与各致动器对应的操作装置26的操作方向及操作量,并将检测出的值输出至控制器30。
主泵14包括左主泵14L及右主泵14R。并且,左主泵14L使工作油经由左中间旁通管路40L或左并联管路42L循环至工作油罐,右主泵14R使工作油经由右中间旁通管路40R或右并联管路42R循环至工作油罐。
左中间旁通管路40L为通过配置于控制阀单元17内的控制阀171、173、175L及176L的工作油管路。右中间旁通管路40R为通过配置于控制阀单元17内的控制阀172、174、175R及176R的工作油管路。
控制阀171是为了将由左主泵14L吐出的工作油供给至左行走液压马达2ML且将由左行走液压马达2ML吐出的工作油排出至工作油罐而切换工作油的流动的滑阀。
控制阀172是为了将由右主泵14R吐出的工作油供给至右行走液压马达2MR且将由右行走液压马达2MR吐出的工作油排出至工作油罐而切换工作油的流动的滑阀。
控制阀173是为了将由左主泵14L吐出的工作油供给至回转液压马达2A且将由回转液压马达2A吐出的工作油排出至工作油罐而切换工作油的流动的滑阀。
控制阀174是为了将由右主泵14R吐出的工作油供给至铲斗缸9且将铲斗缸9内的工作油排出至工作油罐而切换工作油的流动的滑阀。
控制阀175L是为了将由左主泵14L吐出的工作油供给至动臂缸7而切换工作油的流动的滑阀。控制阀175R是为了将由右主泵14R吐出的工作油供给至动臂缸7且将动臂缸7内的工作油排出至工作油罐而切换工作油的流动的滑阀。
控制阀176L是为了将由左主泵14L吐出的工作油供给至斗杆缸8且将斗杆缸8内的工作油排出至工作油罐而切换工作油的流动的滑阀。
控制阀176R是为了将由右主泵14R吐出的工作油供给至斗杆缸8且将斗杆缸8内的工作油排出至工作油罐而切换工作油的流动的滑阀。
左并联管路42L为与左中间旁通管路40L并联的工作油管路。在通过左中间旁通管路40L的工作油的流动被控制阀171、173及175L中的某一个限制或切断的情况下,左并联管路42L能够将工作油供给至更靠下游的控制阀。右并联管路42R为与右中间旁通管路40R并联的工作油管路。在通过右中间旁通管路40R的工作油的流动被控制阀172、174及175R中的某一个限制或切断的情况下,右并联管路42R能够将工作油供给至更靠下游的控制阀。
调节器13包括左调节器13L及右调节器13R。左调节器13L通过根据左主泵14L的吐出压力调节左主泵14L的斜板偏转角来控制左主泵14L的吐出量。具体而言,左调节器13L例如根据左主泵14L的吐出压力的增大调节左主泵14L的斜板偏转角来减少吐出量。关于右调节器13R也相同。这是为了使由吐出压力与吐出量的乘积表示的主泵14的吸收功率(吸收马力)不超过发动机11的输出功率(输出马力)。
操作装置26包括左操作杆26L、右操作杆26R及行走杆26D。行走杆26D包括左行走杆26DL及右行走杆26DR。
左操作杆26L用于回转操作和斗杆5的操作。若向前后方向进行操作,则左操作杆26L利用由先导泵15吐出的工作油,使与杆操作量对应的控制压力导入到控制阀176的先导端口。并且,若向左右方向进行操作,则利用由先导泵15吐出的工作油,使与杆操作量对应的控制压力导入到控制阀173的先导端口。
具体而言,在向斗杆收回方向进行了操作的情况下,左操作杆26L将工作油导入到控制阀176L的右侧先导端口,并将工作油导入到控制阀176R的左侧先导端口。并且,在向斗杆张开方向进行了操作的情况下,左操作杆26L将工作油导入到控制阀176L的左侧先导端口,并将工作油导入到控制阀176R的右侧先导端口。并且,在向左回转方向进行了操作的情况下,左操作杆26L将工作油导入到控制阀173的左侧先导端口,在向右回转方向进行了操作的情况下,左操作杆26L将工作油导入到控制阀173的右侧先导端口。
右操作杆26R用于动臂4的操作和铲斗6的操作。若向前后方向进行操作,则右操作杆26R利用由先导泵15吐出的工作油,使与杆操作量对应的控制压力导入到控制阀175的先导端口。并且,若向左右方向进行操作,则利用由先导泵15吐出的工作油,使与杆操作量对应的控制压力导入到控制阀174的先导端口。
具体而言,在向动臂降低方向进行了操作的情况下,右操作杆26R将工作油导入到控制阀175R的左侧先导端口。并且,在向动臂提升方向进行了操作的情况下,右操作杆26R将工作油导入到控制阀175L的右侧先导端口,并将工作油导入到控制阀175R的左侧先导端口。并且,在向铲斗收回方向进行了操作的情况下,右操作杆26R将工作油导入到控制阀174的右侧先导端口,在向铲斗张开方向进行了操作的情况下,右操作杆26R将工作油导入到控制阀174的左侧先导端口。
行走杆26D用于履带1C的操作。具体而言,左行走杆26DL用于左履带1CL的操作。也可以构成为与左行走踏板联动。若向前后方向进行操作,则左行走杆26DL利用由先导泵15吐出的工作油,使与杆操作量对应的控制压力导入到控制阀171的先导端口。右行走杆26DR用于右履带1CR的操作。也可以构成为与右行走踏板联动。若向前后方向进行操作,则右行走杆26DR利用由先导泵15吐出的工作油,使与杆操作量对应的控制压力导入到控制阀172的先导端口。
吐出压力传感器28包括吐出压力传感器28L及吐出压力传感器28R。吐出压力传感器28L检测左主泵14L的吐出压力,并将检测出的值输出至控制器30。关于吐出压力传感器28R也相同。
操作传感器29包括操作传感器29LA、29LB、29RA、29RB、29DL、29DR。操作传感器29LA检测操作者在前后方向上对左操作杆26L进行的操作内容,并将检测出的值输出至控制器30。操作内容例如为杆操作方向、杆操作量(杆操作角度)等。
同样地,操作传感器29LB检测操作者在左右方向上对左操作杆26L进行的操作内容,并将检测出的值输出至控制器30。操作传感器29RA检测操作者在前后方向上对右操作杆26R进行的操作内容,并将检测出的值输出至控制器30。操作传感器29RB检测操作者在左右方向上对右操作杆26R进行的操作内容,并将检测出的值输出至控制器30。操作传感器29DL检测操作者在前后方向上对左行走杆26DL进行的操作内容,并将检测出的值输出至控制器30。操作传感器29DR检测操作者在前后方向上对右行走杆26DR进行的操作内容,并将检测出的值输出至控制器30。
控制器30接收操作传感器29的输出,并根据需要对调节器13输出控制指令,以改变主泵14的吐出量。并且,控制器30接收设置于节流器18的上游的控制压力传感器19的输出,并根据需要对调节器13输出控制指令,以改变主泵14的吐出量。节流器18包括左节流器18L及右节流器18R,控制压力传感器19包括左控制压力传感器19L及右控制压力传感器19R。
在左中间旁通管路40L中,在位于最下游的控制阀176L与工作油罐之间配置有左节流器18L。因此,由左主泵14L吐出的工作油的流动被左节流器18L限制。并且,左节流器18L产生用于控制左调节器13L的控制压力。左控制压力传感器19L为用于检测该控制压力的传感器,并将检测出的值输出至控制器30。控制器30通过根据该控制压力调节左主泵14L的斜板偏转角来控制左主泵14L的吐出量。控制器30构成为如下:该控制压力越大,越减少左主泵14L的吐出量,该控制压力越小,越增加左主泵14L的吐出量。右主泵14R的吐出量也同样地受控制。
具体而言,如图3所示,在挖土机100中的液压致动器均未被操作的待机状态的情况下,由左主泵14L吐出的工作油通过左中间旁通管路40L而到达左节流器18L。并且,由左主泵14L吐出的工作油的流动使在左节流器18L的上游产生的控制压力增大。其结果,控制器30使左主泵14L的吐出量减少至允许最小吐出量,从而抑制所吐出的工作油通过左中间旁通管路40L时的压力损耗(泵送损耗)。另一方面,在操作了某一个液压致动器的情况下,由左主泵14L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,由左主泵14L吐出的工作油的流动使到达左节流器18L的量减少或消失,从而降低在左节流器18L的上游产生的控制压力。其结果,控制器30使左主泵14L的吐出量增加,以使足够的工作油循环至操作对象的液压致动器,从而确保操作对象的液压致动器的驱动。另外,控制器30也同样地控制右主泵14R的吐出量。
根据如上结构,图3的液压系统在待机状态下能够抑制主泵14中的不必要的能耗。不必要的能耗包括由主泵14吐出的工作油在中间旁通管路40中产生的泵送损耗。并且,在使液压致动器工作的情况下,图3的液压系统能够将所需足够量的工作油从主泵14可靠地供给至工作对象的液压致动器。
接着,参考图4A~图4D对用于控制器30通过设备控制功能使致动器工作的结构进行说明。图4A~图4D是将液压系统的一部分抽出的图。具体而言,图4A是将与斗杆缸8的操作相关的液压系统部分抽出的图,图4B是将与动臂缸7的操作相关的液压系统部分抽出的图。图4C是将与铲斗缸9的操作相关的液压系统部分抽出的图,图4D是将与回转液压马达2A的操作相关的液压系统部分抽出的图。
如图4A~图4D所示,液压系统包括比例阀31。比例阀31包括比例阀31AL~31DL及31AR~31DR。
比例阀31作为设备控制用控制阀而发挥作用。比例阀31配置于连接先导泵15与控制阀单元17内的对应的控制阀的先导端口的管路,并且构成为能够变更其该管路的流路面积。在本实施方式中,比例阀31根据由控制器30输出的控制指令来动作。因此,控制器30能够与操作者对操作装置26进行的操作无关地将由先导泵15吐出的工作油经由比例阀31供给至控制阀单元17内的对应的控制阀的先导端口。并且,控制器30能够使由比例阀31生成的先导压作用于对应的控制阀的先导端口。
通过该结构,即使在未进行对特定的操作装置26的操作的情况下,控制器30也能够使与该特定的操作装置26对应的液压致动器工作。并且,即使在进行对特定的操作装置26的操作的情况下,控制器30也能够强制性地停止与该特定的操作装置26对应的液压致动器的工作。
例如,如图4A所示,左操作杆26L用于操作斗杆5。具体而言,左操作杆26L利用由先导泵15吐出的工作油,使与前后方向上的操作对应的先导压作用于控制阀176的先导端口。更具体而言,在向斗杆收回方向(后方向)进行了操作的情况下,左操作杆26L使与操作量对应的先导压作用于控制阀176L的右侧先导端口和控制阀176R的左侧先导端口。并且,在向斗杆张开方向(前方向)进行了操作的情况下,左操作杆26L使与操作量对应的先导压作用于控制阀176L的左侧先导端口和控制阀176R的右侧先导端口。
在左操作杆26L上设置有开关NS。在本实施方式中,开关NS为设置于左操作杆26L的前端的按钮开关。操作者能够在按下开关NS的同时操作左操作杆26L。开关NS可以设置于右操作杆26R,也可以设置于驾驶室10内的其他位置。
操作传感器29LA检测操作者在前后方向上对左操作杆26L进行的操作内容,并将检测出的值输出至控制器30。
比例阀31AL根据由控制器30输出的控制指令(电流指令)来动作。并且,调整由从先导泵15经由比例阀31AL导入到控制阀176L的右侧先导端口及控制阀176R的左侧先导端口的工作油产生的先导压。比例阀31AR根据由控制器30输出的控制指令(电流指令)来动作。并且,调整由从先导泵15经由比例阀31AR导入到控制阀176L的左侧先导端口及控制阀176R的右侧先导端口的工作油产生的先导压。比例阀31AL能够以使控制阀176L及控制阀176R能够停在任意的阀位置的方式调整先导压。同样地,比例阀31AR能够以使控制阀176L及控制阀176R能够停在任意的阀位置的方式调整先导压。
通过该结构,控制器30能够根据由操作者进行的斗杆收回操作将由先导泵15吐出的工作油经由比例阀31AL供给至控制阀176L的右侧先导端口及控制阀176R的左侧先导端口。并且,控制器30能够与由操作者进行的斗杆收回操作无关地将由先导泵15吐出的工作油经由比例阀31AL供给至控制阀176L的右侧先导端口及控制阀176R的左侧先导端口。即,控制器30能够根据由操作者进行的斗杆收回操作或与由操作者进行的斗杆收回操作无关地收回斗杆5。
并且,控制器30能够根据由操作者进行的斗杆张开操作将由先导泵15吐出的工作油经由比例阀31AR供给至控制阀176L的左侧先导端口及控制阀176R的右侧先导端口。并且,控制器30能够与由操作者进行的斗杆张开操作无关地将由先导泵15吐出的工作油经由比例阀31AR供给至控制阀176L的左侧先导端口及控制阀176R的右侧先导端口。即,控制器30能够根据由操作者进行的斗杆张开操作或与由操作者进行的斗杆张开操作无关地张开斗杆5。
并且,通过该结构,即使在由操作者进行斗杆收回操作的情况下,控制器30也能够根据需要减小作用于控制阀176的关闭侧先导端口(控制阀176L的左侧先导端口及控制阀176R的右侧先导端口)的先导压,强制性地停止斗杆5的收回动作。关于在由操作者进行斗杆张开操作时强制性地停止斗杆5的张开动作的情况也相同。
或者,即使在由操作者进行斗杆收回操作的情况下,控制器30也可以根据需要控制比例阀31AR以增加作用于位于与控制阀176的关闭侧先导端口相反的一侧的控制阀176的打开侧先导端口(控制阀176L的右侧先导端口及控制阀176R的左侧先导端口)的先导压,强制性地使控制阀176返回到中立位置,从而强制性地停止斗杆5的收回动作。关于在由操作者进行斗杆张开操作时强制性地停止斗杆5的张开动作的情况也相同。
并且,省略参考以下图4B~图4D进行的说明,但是关于在由操作者进行动臂提升操作或动臂降低操作时强制性地停止动臂4的动作的情况、在由操作者进行铲斗收回操作或铲斗张开操作时强制性地停止铲斗6的动作的情况及在由操作者进行回转操作时强制性地停止上部回转体3的回转动作的情况也相同。并且,关于在由操作者进行行走操作时强制性地停止下部行走体1的行走动作的情况也相同。
并且,如图4B所示,右操作杆26R用于操作动臂4。具体而言,右操作杆26R利用由先导泵15吐出的工作油,使与前后方向上的操作对应的先导压作用于控制阀175的先导端口。更具体而言,在向动臂提升方向(后方向)进行了操作的情况下,右操作杆26R使与操作量对应的先导压作用于控制阀175L的右侧先导端口和控制阀175R的左侧先导端口。并且,在向动臂降低方向(前方向)进行了操作的情况下,右操作杆26R使与操作量对应的先导压作用于控制阀175R的右侧先导端口。
操作传感器29RA检测操作者在前后方向上对右操作杆26R进行的操作内容,并将检测出的值输出至控制器30。
比例阀31BL根据由控制器30输出的控制指令(电流指令)来动作。并且,调整由从先导泵15经由比例阀31BL导入到控制阀175L的右侧先导端口及控制阀175R的左侧先导端口的工作油产生的先导压。比例阀31BR根据由控制器30输出的控制指令(电流指令)来动作。并且,调整由从先导泵15经由比例阀31BR导入到控制阀175R的右侧先导端口的工作油产生的先导压。比例阀31BL能够以使控制阀175L及控制阀175R能够停在任意的阀位置的方式调整先导压。并且,比例阀31BR能够以使控制阀175R能够停在任意的阀位置的方式调整先导压。
通过该结构,控制器30能够根据由操作者进行的动臂提升操作将由先导泵15吐出的工作油经由比例阀31BL供给至控制阀175L的右侧先导端口及控制阀175R的左侧先导端口。并且,控制器30能够与由操作者进行的动臂提升操作无关地将由先导泵15吐出的工作油经由比例阀31BL供给至控制阀175L的右侧先导端口及控制阀175R的左侧先导端口。即,控制器30能够根据由操作者进行的动臂提升操作或与由操作者进行的动臂提升操作无关地提升动臂4。
并且,控制器30能够根据由操作者进行的动臂降低操作将由先导泵15吐出的工作油经由比例阀31BR供给至控制阀175R的右侧先导端口。并且,控制器30能够与由操作者进行的动臂降低操作无关地将由先导泵15吐出的工作油经由比例阀31BR供给至控制阀175R的右侧先导端口。即,控制器30能够根据由操作者进行的动臂降低操作或与由操作者进行的动臂降低操作无关地降低动臂4。
并且,如图4C所示,右操作杆26R用于操作铲斗6。具体而言,右操作杆26R利用由先导泵15吐出的工作油,使与左右方向上的操作对应的先导压作用于控制阀174的先导端口。更具体而言,在向铲斗收回方向(左方向)进行了操作的情况下,右操作杆26R使与操作量对应的先导压作用于控制阀174的左侧先导端口。并且,在向铲斗张开方向(右方向)进行了操作的情况下,右操作杆26R使与操作量对应的先导压作用于控制阀174的右侧先导端口。
操作传感器29RB检测操作者在左右方向上对右操作杆26R进行的操作内容,并将检测出的值输出至控制器30。
比例阀31CL根据由控制器30输出的控制指令(电流指令)来动作。并且,调整由从先导泵15经由比例阀31CL导入到控制阀174的左侧先导端口的工作油产生的先导压。比例阀31CR根据由控制器30输出的控制指令(电流指令)来动作。并且,调整由从先导泵15经由比例阀31CR导入到控制阀174的右侧先导端口的工作油产生的先导压。比例阀31CL能够以使控制阀174能够停在任意的阀位置的方式调整先导压。同样地,比例阀31CR能够以使控制阀174能够停在任意的阀位置的方式调整先导压。
通过该结构,控制器30能够根据由操作者进行的铲斗收回操作将由先导泵15吐出的工作油经由比例阀31CL供给至控制阀174的左侧先导端口。并且,控制器30能够与由操作者进行的铲斗收回操作无关地将由先导泵15吐出的工作油经由比例阀31CL供给至控制阀174的左侧先导端口。即,控制器30能够根据由操作者进行的铲斗收回操作或与由操作者进行的铲斗收回操作无关地收回铲斗6。
并且,控制器30能够根据由操作者进行的铲斗张开操作将由先导泵15吐出的工作油经由比例阀31CR供给至控制阀174的右侧先导端口。并且,控制器30能够与由操作者进行的铲斗张开操作无关地将由先导泵15吐出的工作油经由比例阀31CR供给至控制阀174的右侧先导端口。即,控制器30能够根据由操作者进行的铲斗张开操作或与由操作者进行的铲斗张开操作无关地张开铲斗6。
并且,如图4D所示,左操作杆26L也用于操作回转机构2。具体而言,左操作杆26L利用由先导泵15吐出的工作油,使与左右方向上的操作对应的先导压作用于控制阀173的先导端口。更具体而言,在向左回转方向(左方向)进行了操作的情况下,左操作杆26L使与操作量对应的先导压作用于控制阀173的左侧先导端口。并且,在向右回转方向(右方向)进行了操作的情况下,左操作杆26L使与操作量对应的先导压作用于控制阀173的右侧先导端口。
操作传感器29LB检测操作者在左右方向上对左操作杆26L进行的操作内容,并将检测出的值输出至控制器30。
比例阀31DL根据由控制器30输出的控制指令(电流指令)来动作。并且,调整由从先导泵15经由比例阀31DL导入到控制阀173的左侧先导端口的工作油产生的先导压。比例阀31DR根据由控制器30输出的控制指令(电流指令)来动作。并且,调整由从先导泵15经由比例阀31DR导入到控制阀173的右侧先导端口的工作油产生的先导压。比例阀31DL能够以使控制阀173能够停在任意的阀位置的方式调整先导压。同样地,比例阀31DR能够以使控制阀173能够停在任意的阀位置的方式调整先导压。
通过该结构,控制器30能够根据由操作者进行的左回转操作将由先导泵15吐出的工作油经由比例阀31DL供给至控制阀173的左侧先导端口。并且,控制器30能够与由操作者进行的左回转操作无关地将由先导泵15吐出的工作油经由比例阀31DL供给至控制阀173的左侧先导端口。即,控制器30能够根据由操作者进行的左回转操作或与由操作者进行的左回转操作无关地使回转机构2进行左回转。
并且,控制器30能够根据由操作者进行的右回转操作将由先导泵15吐出的工作油经由比例阀31DR供给至控制阀173的右侧先导端口。并且,控制器30能够与由操作者进行的右回转操作无关地将由先导泵15吐出的工作油经由比例阀31DR供给至控制阀173的右侧先导端口。即,控制器30能够根据由操作者进行的右回转操作或与由操作者进行的右回转操作无关地使回转机构2进行右回转。
挖土机100可以具备使下部行走体1自动前进/自动后退的结构。此时,与左行走液压马达2ML的操作相关的液压系统部分及与右行走液压马达2MR的操作相关的液压系统部分可以构成为和与动臂缸7的操作相关的液压系统部分等相同。
并且,挖土机100可以具备使铲斗倾斜机构自动动作的结构。此时,与构成铲斗倾斜机构的铲斗倾斜缸相关的液压系统部分可以构成为和与动臂缸7的操作相关的液压系统部分等相同。
并且,对与作为操作装置26的方式的电动式操作杆相关的说明进行了记载,但是也可以采用液压式操作杆,而不是电动式操作杆。此时,液压式操作杆的杆操作量可以通过压力传感器以压力形式检测并输入至控制器30。并且,也可以在作为液压式操作杆的操作装置26与各控制阀的先导端口之间配置有电磁阀。电磁阀构成为根据来自控制器30的电信号来动作。通过该结构,若进行使用作为液压式操作杆的操作装置26的手动操作,则操作装置26根据杆操作量来增减先导压,从而能够移动各控制阀。并且,各控制阀可以由电磁滑阀构成。此时,电磁滑阀根据来自与电动式操作杆的杆操作量对应的控制器30的电信号来动作。
接着,参考图5对控制器30的结构例进行说明。图5是表示控制器30的结构例的图。在图5中,控制器30构成为如下:能够接收由姿势检测装置、操作装置26、空间识别装置70、朝向检测装置71、信息输入装置72、测位装置73及开关NS等中的至少一个输出的信号来执行各种运算,并向比例阀31、显示装置D1及声音输出装置D2等中的至少一个输出控制指令。姿势检测装置包括动臂角度传感器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及回转角速度传感器S5。控制器30具有位置计算部30A、轨道获取部30B及自动控制部30C作为功能要件。各功能要件可以由硬件构成,也可以由软件构成。为了方便说明,位置计算部30A、轨道获取部30B及自动控制部30C被区分表示,但是无需在物理上进行区分,也可以由整体或部分通用的软件组件或硬件组件构成。
位置计算部30A构成为计算测位对象的位置。在本实施方式中,位置计算部30A计算附属装置的规定部位在基准坐标系中的坐标点。规定部位例如为铲斗6的铲尖。具体而言,铲斗6的铲尖为安装于铲斗6的前端的多个爪子中位于中央的爪子的前端。但是,铲斗6的铲尖也可以为安装于铲斗6的前端的多个爪子中位于左端的爪子的前端,也可以为安装于铲斗6的前端的多个爪子中位于右端的爪子的前端。基准坐标系的原点例如为回转轴与挖土机100的接地面的交点。基准坐标系例如为XYZ直角坐标系,并且具有与挖土机100的前后轴平行的X轴、与挖土机100的左右轴平行的Y轴及与挖土机100的回转轴平行的Z轴。位置计算部30A例如根据动臂4、斗杆5及铲斗6各自的转动角度来计算铲斗6的铲尖的坐标点。位置计算部30A不仅可以计算位于中央的爪子的前端的坐标点,还可以计算位于左端的爪子的前端的坐标点及位于右端的爪子的前端的坐标点。此时,位置计算部30A可以利用机身倾斜传感器S4的输出。
轨道获取部30B构成为获取在使挖土机100自主地动作时附属装置的规定部位所追随的轨道即目标轨道。在本实施方式中,轨道获取部30B获取自动控制部30C使挖土机100自主地动作时利用的目标轨道。具体而言,轨道获取部30B根据存储于非易失性存储装置中的与设计面相关的数据来导出目标轨道。轨道获取部30B也可以根据由空间识别装置70识别出的与挖土机100的周围的地形相关的信息来导出目标轨道。或者,轨道获取部30B也可以根据存储于易失性存储装置中的姿势检测装置的过去的输出来导出与铲斗6的铲尖的过去的轨迹相关的信息,并根据该信息来导出目标轨道。或者,轨道获取部30B也可以根据附属装置的规定部位的当前位置和与设计面相关的数据来导出目标轨道。
自动控制部30C构成为能够使挖土机100自主地动作。在本实施方式中,自动控制部30C构成为如下:在满足规定的开始条件的情况下,使附属装置的规定部位沿由轨道获取部30B获取到的目标轨道移动。具体而言,在按下开关NS的状态下操作了操作装置26时,使挖土机100自主地动作,以使规定部位沿目标轨道移动。
在本实施方式中,自动控制部30C构成为通过使致动器自主地工作来支援操作者对挖土机进行的手动操作。例如,在由操作者按下开关NS的同时手动进行斗杆收回操作的情况下,自动控制部30C可以使动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9中的至少一个自主地伸缩,以使目标轨道与铲斗6的铲尖的位置一致。此时,操作者例如仅通过向斗杆收回方向操作左操作杆26L,就能够在使铲斗6的铲尖与目标轨道一致的同时收回斗杆5。
在本实施方式中,自动控制部30C对比例阀31施加控制指令(电流指令)来个别调整作用于与各致动器对应的控制阀的先导压,从而能够使各致动器自主地工作。例如,不管右操作杆26R是否倾倒,都能够使动臂缸7及铲斗缸9中的至少一个动作。
接着,参考图6及图7对控制器30通过自动控制使回转动作停止的处理进行说明。图6是通过自动控制使回转动作停止时的挖土机100的立体图,图7是通过自动控制使回转动作停止的挖土机100的俯视图。
另外,在图6及图7中,范围NR表示未完成斜面(向上斜面)的范围、即地表面与设计面不一致的范围,范围CS表示完成了斜面(向上斜面)的范围、即地表面与设计面一致的范围。
图6及图7表示执行斜面修整作业的挖土机100。斜面修整作业包括用铲斗6刮取位于斜面的沙土的挖掘作业及将在进行该挖掘作业时取入铲斗6内的沙土向另一个场所排土的排土作业。具体而言,在图7中由用虚线描绘的挖土机100A表示完成了排土作业时的挖土机100的状态。并且,在图7中由用单点划线描绘的挖土机100C假想地表示为了执行下一次挖掘作业而使挖土机100正对斜面(斜坡)时的挖土机100的状态。
另外,“使挖土机100正对斜面(斜坡)”例如表示使挖土机100围绕回转轴2X回转以能够使铲斗6的背面与斜面(设计面)平行。并且,在图7所示的例子中,由于挖土机100在由用实线描绘的挖土机100B表示的状态下使回转动作停止,因此实际上不会到达由挖土机100C表示的状态。因此,挖土机100C表示为挖土机100的假想状态。
并且,在图7中用箭头AR表示从由挖土机100A表示的完成了排土作业时的挖土机100的状态到由挖土机100C表示的正对斜面(斜坡)的挖土机100的状态的上部回转体3的回转动作。该回转动作通过在由操作者按下开关NS的同时将左操作杆26L向左回转方向(左方向)倾倒来实现。并且,此时的回转半径相当于作业半径R1。
并且,在图7中由用实线描绘的挖土机100B表示通过自动控制使回转动作停止时的挖土机100的状态。图6所示的挖土机100相当于该挖土机100B。
并且,在图7中,用虚线L0表示完成了排土作业时的挖土机100(挖土机100A)的中心线,用虚线L2表示本发明的通过自动控制使回转动作停止时的挖土机100(挖土机100B)的中心线,用虚线L4表示正对作为设计面的斜面(斜坡)时的挖土机100(挖土机100C)的中心线。并且,在图7中,用虚线L1表示通过自动控制开始了回转动作的减速时的挖土机100的中心线,用虚线L3表示假设在不适用自动控制而不使回转动作停止的状态下继续该回转动作时挖掘附属装置AT的规定部位与斜面接触时的挖土机100的中心线。另外,箭头AR通过用点线表示靠近末端的部分来表示使回转动作减速。虚线L3(挖掘附属装置AT的规定部位与斜面接触的位置)根据与虚线L1对应的挖土机100中的铲斗6的高度(或者,挖掘附属装置AT的姿势)及回转半径来计算。因此,若在回转时铲斗6的高度(或者,挖掘附属装置AT的姿势)及回转半径发生变化,则与设计面接触的位置(虚线L3的角度)也发生变化。并且,虚线L3也可以根据排土时的铲斗6的高度(或者,挖掘附属装置AT的姿势)及回转半径来计算。
例如,在按下开关NS的状态下操作左操作杆26L而开始了回转动作时,控制器30计算附属装置的规定部位(在该例子中为铲斗6中的规定点)所追随的轨道(以下,称为“回转轨道”。)。该回转轨道例如根据由测位装置73输出的与上部回转体3的位置相关的信息和由姿势检测装置输出的与挖掘附属装置AT的姿势相关的信息来计算。在图7中用虚线LC表示该回转轨道。
并且,在继续该回转动作时,控制器30在挖土机100正对斜面(斜坡)之前,判定铲斗6是否与设计面接触、即铲斗6是否超过设计面而挖入斜面。具体而言,控制器30判定铲斗6中的规定点所追随的回转轨道与设计面是否交叉。
该判定例如基于存储于非易失性存储装置中的与设计面相关的数据、由测位装置73输出的与上部回转体3的位置相关的信息及由姿势检测装置输出的与挖掘附属装置AT的姿势相关的信息。另外,控制器30也可以根据由空间识别装置70输出的信息来判定铲斗6是否与设计面接触。
在判定为铲斗6与设计面接触的情况下,控制器30在满足规定条件时使其回转动作停止。规定条件例如为铲斗6中的规定点的当前位置与接触点(参考点P3。)之间的距离(以下,称为“计算距离”。)是否低于规定距离。另外,接触点相当于在继续回转动作时且在挖土机100正对斜面(斜坡)之前铲斗6与设计面接触时的铲斗6中的规定点的估计位置。并且,在图7所示的例子中,计算距离为沿着用虚线LC表示的回转轨道的距离。但是,计算距离也可以为铲斗6中的规定点的当前位置与接触点之间的直线距离。
并且,即使在使回转动作减速或停止的情况下,在之后进行了向与规定条件成立之前的回转方向相反的回转方向的回转操作的情况下,控制器30也允许与该回转操作对应的回转动作。例如,即使在判定为满足规定条件而使左回转动作减速或停止的情况下,在之后进行了右回转操作的情况下,控制器30也根据该右回转操作使上部回转体3右回转。即,控制器30不限制或禁止用于使铲斗6远离斜面(斜坡)的回转动作。并且,控制器30也不限制或禁止动臂提升操作等除了回转操作以外的其他操作。
并且,控制器30构成为如下:即使在满足规定条件的情况下,在未按下开关NS的情况下,也不执行基于自动控制的回转动作的停止。这是因为也可能发生操作者特意使铲斗6与斜面(斜坡)接触的情况。即,操作者通过在不按下开关NS的状态下执行回转操作,能够使铲斗6与斜面(斜坡)接触。
在图7所示的例子中,控制器30在回转时以规定的控制周期计算铲斗6的高度(或者,挖掘附属装置AT的姿势)及回转半径。控制器30根据在回转时计算出的铲斗6的高度(或者,挖掘附属装置AT的姿势)和回转半径,以规定的控制周期计算从挖掘附属装置AT的规定部位至设计面为止的距离。控制器30将以规定的控制周期计算出的从挖掘附属装置AT的规定部位至设计面为止的距离与预先设定的距离X1及距离X2进行对比。并且,在计算距离低于距离X1时,控制器30开始上部回转体3的回转动作的减速。具体而言,控制器30使上部回转体3的回转动作以规定的减速度减速。规定的减速度可以是不变的,也可以是可变的。并且,在计算距离成为距离X2(<距离X1)时,控制器30使上部回转体3的回转动作停止。另外,图7的点P1表示开始回转动作的减速时的规定部位的位置。并且,图6及图7中的各点P2表示使回转动作停止时的规定部位的位置。并且,图6及图7中的各点P3表示假设在不进行基于自动控制的回转动作的停止的状态下继续回转动作的情况下铲斗6与设计面接触时的规定部位的估计位置、即接触点的估计位置。具体而言,接触点的估计位置相当于在继续回转动作的情况下铲斗6中的规定点所追随的回转轨道与设计面之间的交点的位置。
另外,在图7所示的例子中,控制器30构成为作为阈值的距离X1根据作业半径R1的变化而变化。具体而言,作业半径R1越大,距离X1设定得越大。这是因为如下:作业半径R1越大,挖掘附属装置AT的惯性力矩越大,难以使回转动作停止。出于相同的原因,控制器30可以构成为作为阈值的距离X2根据作业半径R1的变化而变化。但是,控制器30也可以构成为与作业半径R1无关地使距离X1成为恒定。
或者,控制器30也可以构成为作为阈值的距离X1根据挖掘附属装置AT的姿势的变化而变化。例如,动臂角度θ1越大,距离X1可以设定得越小,斗杆角度θ2越小,距离X1可以设定得越小。
或者,控制器30也可以构成为作为阈值的距离X1根据回转速度的变化而变化。例如,回转速度越大,则距离X1可以设定得越大。
并且,若上部回转体3的回转速度为规定速度以下,则控制器30可以不是在使上部回转体3的回转动作减速之后使其停止,而是在不使上部回转体3减速的状态下使其停止。
并且,规定条件例如可以为在表示俯视时的斜面的延伸方向的假想线EL与俯视时的挖土机100的中心线之间形成的角度(以下,称为“计算角度”。)是否超过了规定角度。
在图7所示的例子中,控制器30在回转时以规定的控制周期计算铲斗6的高度(或者,挖掘附属装置AT的姿势)及回转半径。控制器30根据在回转时计算出的铲斗6的高度(或者,挖掘附属装置AT的姿势)和回转半径,以规定的控制周期计算从挖掘附属装置AT的规定部位至设计面为止的回转角度作为计算角度。控制器30将以规定的控制周期计算出的从挖掘附属装置AT的规定部位至设计面为止的回转角度与预先设定的角度α1及角度α2进行对比。
在图7所示的例子中,角度α1及角度α2为在表示俯视时的斜面的延伸方向的假想线EL与俯视时的挖土机100的中心线之间形成的角度。在图7所示的例子中,计算角度为在挖土机100正对斜面(斜坡)时成为最大角度(90度)的角度,并且挖土机100越接近正对状态,计算角度越接近最大角度。因此,角度α1及角度α2设定为小于90度的角度。
并且,在计算角度超过了角度α1时,控制器30开始上部回转体3的回转动作的减速。具体而言,控制器30使上部回转体3的回转动作以规定的减速度减速。规定的减速度可以是不变的,也可以是可变的。并且,在计算角度成为角度α2(>角度α1)时,控制器30使上部回转体3的回转动作停止。另外,图7表示为了执行下一次挖掘作业而使挖土机100正对斜面(斜坡)时的计算角度成为角度α3。使挖土机100正对斜面(斜坡)时的挖土机100的状态为挖掘附属装置AT的运转平面包括了与设计面(斜面)垂直的方向(法线方向)的状态。挖掘附属装置AT的运转平面例如为包括挖掘附属装置AT的纵向的中心线的假想平面。
并且,控制器30可以构成为如下:在判定为铲斗6与设计面不接触的情况下,通过自动控制使回转动作停止,以在上部回转体3正对斜面(斜坡)时停止上部回转体3的回转动作。由此,在由控制器30判定为铲斗6与设计面不接触的情况下,挖土机100的操作者无需在意铲斗6与设计面的接触,仅通过将左操作杆26L以所希望的操作量向左回转方倾倒,就能够使挖土机100正对斜面(斜坡)。这是因为不管铲斗6是否与设计面接触的判定结果如何,上部回转体3的回转动作都被适当地停止。
通过上述结构,控制器30不是在满足规定条件的情况下使回转动作突然停止,而是使回转动作逐渐停止,因此挖土机100的操作者不会感到不舒服。
并且,控制器30构成为如下:为了避开铲斗6与设计面的接触,与左操作杆26L的操作量无关地使回转动作自动停止。即,即使在由挖土机100的操作者将左操作杆26L向左回转方向倾倒的情况下,也能够使左回转动作自动停止。
并且,在图7所示的例子中,控制器30为了避开铲斗6与设计面的接触而使回转动作自动停止,但是不使其他动作自动停止。例如,在由挖土机100的操作者进行包括左回转操作和动臂提升操作的复合操作时满足规定条件的情况下,控制器30使左回转动作自动停止,但是不使动臂提升动作自动停止。
具体而言,在由操作者进行包括左回转操作和动臂提升操作的复合操作时计算距离低于距离X1的情况下,控制器30通过自动控制使左回转动作减速或停止,但是不通过自动控制使动臂提升动作减速或停止。因此,动臂4根据由操作者进行的动臂提升操作而持续地上升。并且,若使动臂4上升,则由于斜面(斜坡)的倾斜(向上坡度)而计算距离再次超过距离X1。并且,若计算距离再次超过距离X1,则控制器30解除基于自动控制的回转动作的减速或停止。此时,在操作者继续左回转操作的情况下,控制器30根据该左回转操作重新开始没有限制的左回转动作。其结果,控制器30能够在将铲斗6中的规定点与斜面(斜坡)之间的距离保持为大致恒定的同时使上部回转体3左回转且使动臂4上升,直至由操作者进行的复合操作中断。另外,复合操作也可以包括斗杆收回操作等其他操作。
或者,在由操作者进行包括左回转操作和斗杆收回操作的复合操作时计算距离低于距离X1的情况下,控制器30通过自动控制使左回转动作减速或停止,但是不通过自动控制使斗杆收回动作减速或停止。因此,斗杆5根据由操作者进行的斗杆收回操作而持续地收回。并且,若斗杆5收回,则由于斜面(斜坡)的倾斜(向上坡度)而计算距离再次超过距离X1。并且,若计算距离再次超过距离X1,则控制器30解除基于自动控制的回转动作的减速或停止。此时,在操作者继续左回转操作的情况下,控制器30根据该左回转操作重新开始没有限制的左回转动作。其结果,控制器30能够在将铲斗6中的规定点与斜面(斜坡)之间的距离保持为大致恒定的同时使上部回转体3左回转且使斗杆5收回,直至由操作者进行的复合操作中断。另外,复合操作也可以包括铲斗收回操作等其他操作。
或者,在由操作者进行包括左回转操作和行走操作的复合操作时计算距离低于距离X1的情况下,控制器30通过自动控制使左回转动作减速或停止,但是不通过自动控制使向远离斜面(斜坡)的方向的行走动作减速或停止。因此,下部行走体1根据由操作者进行的行走操作以远离斜面(斜坡)的方式持续地移动。并且,若下部行走体1以远离斜面(斜坡)的方式移动,则计算距离再次超过距离X1。并且,若计算距离再次超过距离X1,则控制器30解除基于自动控制的回转动作的减速或停止。此时,在操作者继续左回转操作的情况下,控制器30根据该左回转操作重新开始没有限制的左回转动作。其结果,控制器30能够在将铲斗6中的规定点与斜面(斜坡)之间的距离保持为大致恒定的同时使上部回转体3左回转且使下部行走体1向远离斜面(斜坡)的方向移动,直至由操作者进行的复合操作中断。
另一方面,在下部行走体1向靠近斜面(斜坡)的方向移动时,在由操作者进行包括左回转操作和行走操作的复合操作时计算距离低于距离X1的情况下,控制器30通过自动控制使左回转动作减速或停止,并且通过自动控制使向靠近斜面(斜坡)的方向的行走动作减速或停止。这是因为此时仅通过使回转动作停止,无法避开铲斗6与斜面(斜坡)的接触。
另外,在单独进行由操作者进行的回转操作的情况下且在不进行由操作者进行的其他操作的情况下,控制器30不会以避开铲斗6与斜面(斜坡)的接触为目的通过自动控制使挖掘附属装置动作。
例如,在单独进行由操作者进行的左回转操作的情况下且在不进行由操作者进行的动臂提升操作的情况下,即使计算距离低于距离X1,控制器30也不会以避开铲斗6与斜面(斜坡)的接触为目的通过自动控制使动臂4上升。此时,控制器30仅通过自动控制使左回转动作停止、即仅使挖土机100的动作完全停止。
并且,在单独进行由操作者进行的左回转操作的情况下且在不进行由操作者进行的斗杆收回操作的情况下,控制器30不会以避开铲斗6与斜面(斜坡)的接触为目的通过自动控制收回斗杆5。同样地,在单独进行由操作者进行的左回转操作的情况下且在不进行由操作者进行的铲斗收回操作的情况下,控制器30不会以避开铲斗6与斜面(斜坡)的接触为目的通过自动控制收回铲斗6。
如上所述,本发明的实施方式所涉及的挖土机100具有:下部行走体1;上部回转体3,可回转地搭载于下部行走体1;及附属装置,安装于上部回转体3。并且,挖土机100构成为如下:在上部回转体3回转时,在预想到附属装置与作为控制对象面的一例的停止对象面干涉(例如,附属装置横过停止对象面)的情况下,使上部回转体3的回转自动减速或停止。例如,作为搭载于挖土机100的挖土机用控制装置的一例的控制器30可以构成为如下:在上部回转体3回转时,在预想到附属装置与作为控制对象面的一例的停止对象面干涉(例如,附属装置横过停止对象面)的情况下,使上部回转体3的回转自动减速或停止。另外,挖土机用控制装置可以为与控制器30不同的其他控制装置。具体而言,挖土机用控制装置可以为可卸下地设置于驾驶室10内的控制装置,也可以为能够移动的控制装置。并且,挖土机用控制装置也可以为能够执行控制器30的功能的一部分的控制装置。
停止对象面例如为在基准坐标系中假想地设定的面,典型地为设计面。另外,停止对象面可以为平面,也可以为弯曲面。并且,停止对象面也可以为由多个平面、多个弯曲面或其组合构成的复杂的面。并且,停止对象面也可以为能够由挖土机100的操作者通过信息输入装置72任意设定的假想面。并且,停止对象面也可以为根据由空间识别装置70识别出的信息而生成的假想面。
该结构使得能够进行挖土机100的更适当的自动控制。这是因为能够防止由于回转动作而导致附属装置错误地横过(挖入)停止对象面(设计面)。具体而言,该结构能够使与操作者对挖土机100进行的手动回转操作对应的回转动作自动减速或停止,因此能够防止因由操作者进行的错误或不适当的回转操作而引起的停止对象面的受损。因此,该结构能够支援操作者按照设计面准确地形成斜面等施工面。
并且,挖土机100也可以构成为如下:在使上部回转体3的回转减速或停止时,禁止基于自动控制的动臂提升动作。在该结构中,即使操作者不进行动臂提升操作,也能够防止为了避开附属装置与停止对象面的接触而使动臂4强制性地上升。因此,该结构能够防止发生挖土机100的姿势变得不稳定(挖土机100即将倾覆)、或者使动臂4与架设在挖土机100的上方的电线接触等现象。
挖土机100可以构成为在附属装置的规定部位位于预先设定的减速区域内时能够使上部回转体3的回转减速。例如,在图7所示的例子中,若作为附属装置的规定部位的一例的铲斗6中的规定点到达点P1,则控制器30构成为开始上部回转体3的回转的减速。点P1为在进行回转动作时该规定点所追随的回转轨道上的点,并且为距该回转轨道上的另一点P3的距离(沿着回转轨道的距离)与阈值(距离X1)一致的点。点P3为回转轨道与停止对象面(设计面)之间的交点。并且,位于回转轨道上的点P1与点P3之间的点P2为在使上部回转体3的回转停止时铲斗6中的规定点所在的点。控制器30通过自动控制使上部回转体3的回转停止,以在使上部回转体3的回转停止时使铲斗6中的规定点位于点P2。此时,减速区域例如表示回转轨道上的点P1与点P2之间的区间。
通过该结构,挖土机100能够在附属装置的规定部位横过停止对象面之前使上部回转体3顺畅地停止。因此,挖土机100能够防止由于上部回转体3突然停止而挖土机100的姿势变得不稳定。
挖土机100可以构成为减速区域根据附属装置的姿势而不同。具体而言,挖土机100可以构成为如下:附属装置的作业半径越小,减速区域的宽度越小。例如,在图7所示的例子中,挖土机100构成为如下:作业半径R1越大,减速区域越大。该结构发挥如下效果:附属装置的惯性力矩越大,越能够提前开始回转动作的减速,因此能够使上部回转体3的回转可靠地停在所希望的位置。并且,该结构发挥如下效果:附属装置的惯性力矩越小,越能够延迟开始回转动作的减速,因此能够防止使上部回转体3的回转过度提前减速。
停止对象面可以作为设计信息被获取,或者也可以由摄像装置获取。具体而言,停止对象面可以为根据存储于控制器30中的非易失性存储装置中的与设计面相关的数据而生成的假想面,也可以为根据由作为空间识别装置70的一例的摄像装置获取的图像数据而生成的假想面。通过该结构,挖土机100的操作者能够迅速且容易获取停止对象面。
在下部行走体1行走时,在预想到附属装置横过停止对象面的情况下,挖土机100可以使下部行走体1减速或停止。例如,控制器30可以构成为如下:在进行斜面修整作业时同时进行用于使下部行走体1靠近斜面(斜坡)的行走动作和用于使铲斗6靠近斜面(斜坡)的回转动作时,在预想到铲斗6与停止对象面(设计面)的接触的情况下,使下部行走体1减速或停止。这是因为仅通过使回转动作停止,有时无法避开铲斗6与设计面的接触。通过该结构,挖土机100即使在进行包括行走操作和回转操作的复合操作的情况下,也能够通过使下部行走体1的行走及上部回转体3的回转中的至少一个停止,可靠地避开铲斗6与设计面的接触。
以上,对本发明的优选实施方式进行了详细说明。然而,本发明并不限于上述实施方式。上述实施方式可以在不脱离本发明的范围内适用各种变形或替换等。并且,分开说明的特征只要在技术上不产生矛盾,则可以进行组合。
本申请主张基于2021年3月22日申请的日本专利申请2021-047751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,1C-履带,1CL-左履带,1CR-右履带,2-回转机构,2A-回转液压马达,2M-行走液压马达,2ML-左行走液压马达,2MR-右行走液压马达,3-上部回转体,4-动臂,5-斗杆,6-铲斗,7-动臂缸,8-斗杆缸,9-铲斗缸,10-驾驶室,11-发动机,13-调节器,14-主泵,15-先导泵,17-控制阀单元,18-节流器,19-控制压力传感器,26-操作装置,26D-行走杆,26DL-左行走杆,26DR-右行走杆,26L-左操作杆,26R-右操作杆,28-吐出压力传感器,29、29DL、29DR、29LA、29LB、29RA、29RB-操作传感器,30-控制器,30A-位置计算部,30B-轨道获取部,30C-自动控制部,31、31AL~31DL、31AR~31DR-比例阀,40-中间旁通管路,42-并联管路,70-空间识别装置,70F-前侧传感器,70B-后侧传感器,70L-左侧传感器,70R-右侧传感器,71-朝向检测装置,72-信息输入装置,73-测位装置,75-控制盘,100-挖土机,171~176-控制阀,AT-挖掘附属装置,D1-显示装置,D2-声音输出装置,NS-开关,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-回转角速度传感器。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种挖土机,其具有:
下部行走体;
上部回转体,可回转地搭载于所述下部行走体;及
附属装置,安装于所述上部回转体,
在所述上部回转体回转时,在预想到所述附属装置与控制对象面干涉的情况下,使所述上部回转体的回转自动减速或停止。
2.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
在所述上部回转体回转时,在预想到所述附属装置与所述控制对象面干涉的情况下,禁止基于自动控制的动臂提升动作。
3.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
在所述附属装置的规定部位位于预先设定的减速区域内时,使所述上部回转体的回转减速。
4.根据权利要求3所述的挖土机,其中,
所述减速区域根据所述附属装置的姿势而不同。
5.根据权利要求3所述的挖土机,其中,
所述附属装置的作业半径越小,则所述减速区域的宽度越小。
6.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述控制对象面作为设计信息被获取或由摄像装置获取。
7.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
在所述下部行走体行走时,在预想到所述附属装置与所述控制对象面干涉的情况下,使所述下部行走体减速或停止。
8.一种挖土机用控制装置,控制挖土机,所述挖土机具有:下部行走体;上部回转体,可回转地搭载于所述下部行走体;及附属装置,安装于所述上部回转体,所述挖土机用控制装置构成为如下:
在所述上部回转体回转时,在预想到所述附属装置与控制对象面干涉的情况下,使所述上部回转体的回转自动减速或停止。
9.(追加)根据权利要求8所述的挖土机用控制装置,其中,
在所述上部回转体回转时,在预想到所述附属装置与所述控制对象面干涉的情况下,禁止基于自动控制的动臂提升动作。
10.(追加)根据权利要求8所述的挖土机用控制装置,其中,
在所述附属装置的规定部位位于预先设定的减速区域内时,使所述上部回转体的回转减速。
11.(追加)根据权利要求10所述的挖土机用控制装置,其中,
所述减速区域根据所述附属装置的姿势而不同。
12.(追加)根据权利要求10所述的挖土机用控制装置,其中,
所述附属装置的作业半径越小,则所述减速区域的宽度越小。
13.(追加)根据权利要求8所述的挖土机用控制装置,其中,
所述控制对象面作为设计信息被获取或由摄像装置获取。
14.(追加)根据权利要求8所述的挖土机用控制装置,其中,
在所述下部行走体行走时,在预想到所述附属装置与所述控制对象面干涉的情况下,使所述下部行走体减速或停止。
Claims (8)
1.一种挖土机,其具有:
下部行走体;
上部回转体,可回转地搭载于所述下部行走体;及
附属装置,安装于所述上部回转体,
在所述上部回转体回转时,在预想到所述附属装置与控制对象面干涉的情况下,使所述上部回转体的回转自动减速或停止。
2.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
在所述上部回转体回转时,在预想到所述附属装置与所述控制对象面干涉的情况下,禁止基于自动控制的动臂提升动作。
3.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
在所述附属装置的规定部位位于预先设定的减速区域内时,使所述上部回转体的回转减速。
4.根据权利要求3所述的挖土机,其中,
所述减速区域根据所述附属装置的姿势而不同。
5.根据权利要求3所述的挖土机,其中,
所述附属装置的作业半径越小,则所述减速区域的宽度越小。
6.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述控制对象面作为设计信息被获取或由摄像装置获取。
7.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
在所述下部行走体行走时,在预想到所述附属装置与所述控制对象面干涉的情况下,使所述下部行走体减速或停止。
8.一种挖土机用控制装置,控制挖土机,所述挖土机具有:下部行走体;上部回转体,可回转地搭载于所述下部行走体;及附属装置,安装于所述上部回转体,所述挖土机用控制装置构成为如下:
在所述上部回转体回转时,在预想到所述附属装置与控制对象面干涉的情况下,使所述上部回转体的回转自动减速或停止。
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