CN117083430A - 挖土机及挖土机的控制装置 - Google Patents
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Abstract
挖土机(100)具备:下部行走体(1);上部回转体(3),搭载于下部行走体(1);附属装置,包括安装于上部回转体(3)的动臂(4)、安装于动臂(4)的前端的斗杆(5)及安装于斗杆(5)的前端的作为端接附属装置的铲斗(6);及控制器(30),控制上部回转体(3)的回转和附属装置的动作,以使铲斗(6)的端部沿作为目标线的坡脚(FS)的延长线(FSE)动作。
Description
技术领域
本发明涉及一种挖土机及挖土机的控制装置。
背景技术
以往,已知一种能够使上部回转体正对斜面的挖土机(参考专利文献1)。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2019/112059号
发明内容
发明要解决的技术课题
然而,上述挖土机不支援用于形成作为斜面的下边缘的坡脚的操作。因此,挖土机的操作者有可能无法有效地形成作为斜面的下边缘的坡脚等地上物的边缘部。
因此,优选提供一种能够支援地上物的边缘部的形成的挖土机。
用于解决技术课题的手段
本发明的实施方式所涉及的挖土机具备:下部行走体;上部回转体,搭载于所述下部行走体;附属装置,包括安装于所述上部回转体的动臂、安装于所述动臂的前端的斗杆及安装于所述斗杆的前端的端接附属装置;及控制装置,控制所述上部回转体的回转和所述附属装置的动作,以使所述端接附属装置的端部沿目标线动作。
发明效果
通过上述方法,提供一种能够支援地上物的边缘部的形成的挖土机。
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是表示图1的挖土机的驱动系统的结构例的框图。
图3是表示搭载于图1的挖土机的液压系统的结构例的概略图。
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是与动臂缸的操作相关的液压系统的一部分的图。
图4C是与铲斗缸的操作相关的液压系统的一部分的图。
图4D是与回转液压马达的操作相关的液压系统的一部分的图。
图5A是与左行走液压马达的操作相关的液压系统的一部分的图。
图5B是与右行走液压马达的操作相关的液压系统的一部分的图。
图6是表示图1的挖土机的驱动系统的另一结构例的框图。
图7是正对处理的流程图。
图8A是执行正对处理时的挖土机的俯视图。
图8B是执行正对处理时的挖土机的俯视图。
图9A是执行正对处理时的挖土机的立体图。
图9B是执行正对处理时的挖土机的立体图。
图10A是执行斜面修整处理时的挖土机的俯视图。
图10B是执行斜面修整处理时的挖土机的俯视图。
图11A是执行坡脚形成处理时的挖土机的俯视图。
图11B是执行坡脚形成处理时的挖土机的俯视图。
图11C是执行坡脚形成处理时的挖土机的俯视图。
图12是执行坡脚形成处理时的铲斗的立体图。
图13是执行行走支援处理时的挖土机的俯视图。
具体实施方式
图1是作为本发明的实施方式所涉及的挖掘机的挖土机100的侧视图。在挖土机100的下部行走体1上经由回转机构2可回转地搭载有上部回转体3。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。铲斗6可以为斜面铲斗。
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。并且,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。在动臂4上安装有动臂角度传感器S1,在斗杆5上安装有斗杆角度传感器S2,在铲斗6上安装有铲斗角度传感器S3。
动臂角度传感器S1构成为检测动臂4的转动角度。在本实施方式中,动臂角度传感器S1为加速度传感器,能够检测动臂4相对于上部回转体3的转动角度(以下,称为“动臂角度”。)。动臂角度例如在最大限度地降低动臂4时成为最小角度,并且随着提升动臂4而变大。
斗杆角度传感器S2构成为检测斗杆5的转动角度。在本实施方式中,斗杆角度传感器S2为加速度传感器,能够检测斗杆5相对于动臂4的转动角度(以下,称为“斗杆角度”。)。斗杆角度例如在最大限度地收回斗杆5时成为最小角度,并且随着张开斗杆5而变大。
铲斗角度传感器S3构成为检测铲斗6的转动角度。在本实施方式中,铲斗角度传感器S3为加速度传感器,能够检测铲斗6相对于斗杆5的转动角度(以下,称为“铲斗角度”。)。铲斗角度例如在最大限度地收回铲斗6时成为最小角度,并且随着张开铲斗6而变大。
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分别可以为利用了可变电阻器的电位差计、检测对应的液压缸的行程量的行程传感器、检测围绕连结销的转动角度的旋转编码器、陀螺仪传感器、或加速度传感器和陀螺仪传感器的组合等。
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上安装有控制器30、声音输出装置43、显示装置45、输入装置46、存储装置47、机身倾斜传感器S4、回转角速度传感器S5、摄像机S6、通信装置T1及测位装置P1等。
控制器30构成为作为进行挖土机100的驱动控制的主控制部而发挥作用。在本实施方式中,控制器30由包括CPU、RAM、ROM等的计算机构成。控制器30的各种功能例如通过由CPU执行存储于ROM中的程序来实现。各种功能例如包括引导(guide)操作者对挖土机100进行的手动操作的设备引导功能及自动支援操作者对挖土机100进行的手动操作的设备控制功能。控制器30中所包括的机械控制装置50构成为执行设备引导功能及设备控制功能。
显示装置45构成为显示各种信息。显示装置45可以经由CAN等通信网络与控制器30连接,也可以经由专用线与控制器30连接。
输入装置46构成为能够由操作者将各种信息输入至控制器30。输入装置46包括设置于驾驶室10内的触摸面板、旋钮开关及膜片开关等。
声音输出装置43构成为输出声音。声音输出装置43例如可以为与控制器30连接的车载扬声器,也可以为蜂鸣器等警报器。在本实施方式中,声音输出装置43构成为根据来自控制器30的声音输出指令将各种信息进行声音输出。
存储装置47构成为存储各种信息。存储装置47例如为半导体存储器等非易失性存储介质。存储装置47可以存储在挖土机100动作时由各种设备输出的信息,也可以存储挖土机100开始动作之前经由各种设备获取的信息。存储装置47例如可以存储有经由通信装置T1等获取的与目标施工面(设计面)相关的信息。目标施工面可以由挖土机100的操作者设定,也可以由施工管理者等设定。
机身倾斜传感器S4构成为检测上部回转体3相对于假想水平面的倾斜度。在本实施方式中,机身倾斜传感器S4为检测上部回转体3的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在挖土机100的回转轴上的一点即挖土机中心点上彼此正交。
回转角速度传感器S5构成为检测上部回转体3的回转角速度。回转角速度传感器S5可以构成为检测或计算上部回转体3的回转角度。在本实施方式中,回转角速度传感器S5为陀螺仪传感器。回转角速度传感器S5也可以为旋转变压器、旋转编码器等。
摄像机S6为空间识别装置的一例,并且构成为获取挖土机100的周边的图像。在本实施方式中,摄像机S6包括拍摄挖土机100的前方的空间的前侧摄像机S6F、拍摄挖土机100的左方的空间的左侧摄像机S6L、拍摄挖土机100的右方的空间的右侧摄像机S6R及拍摄挖土机100的后方的空间的后侧摄像机S6B。
摄像机S6例如为具有CCD或CMOS等成像元件的单眼摄像机,并且将拍摄到的图像输出至显示装置45。摄像机S6可以为立体摄像机、距离图像摄像机等。并且,摄像机S6可以由超声波传感器、毫米波雷达、LIDAR或红外线传感器等其他空间识别装置来替换,也可以由其他空间识别装置与摄像机的组合来替换。
前侧摄像机S6F例如安装于驾驶室10的顶棚、即驾驶室10的内部。但是,前侧摄像机S6F也可以安装于驾驶室10的屋顶、即驾驶室10的外部。左侧摄像机S6L安装于上部回转体3的上表面左端,右侧摄像机S6R安装于上部回转体3的上表面右端,后侧摄像机S6B安装于上部回转体3的上表面后端。
通信装置T1控制与位于挖土机100的外部的外部设备的通信。在本实施方式中,通信装置T1控制经由卫星通信网、移动电话通信网或互联网等与外部设备的通信。外部设备例如可以为设置于外部设施的服务器等管理装置,也可以为由挖土机100的周围的作业人员携带的智能手机等支援装置。外部设备例如构成为能够管理与一台或多台挖土机100相关的施工信息。施工信息例如包括与挖土机100的运转时间、油耗率及作业量等中的至少一个相关的信息。作业量例如为挖掘到的沙土的量及装载于自卸车的车厢中的沙土的量等。挖土机100构成为将与挖土机100相关的施工信息经由通信装置T1以规定的时间间隔发送至外部设备。
测位装置P1构成为测定上部回转体3的位置。测位装置P1构成为能够测定上部回转体3的朝向。在本实施方式中,测位装置P1例如为GNSS罗盘,检测上部回转体3的位置及朝向,并将检测值输出至控制器30。因此,测位装置P1能够作为检测上部回转体3的朝向的朝向检测装置而发挥作用。朝向检测装置可以为安装于上部回转体3的方位传感器。
图2是表示挖土机100的驱动系统的结构例的框图,并且分别用双重线、实线、虚线及点线表示机械动力系统、工作油管路、先导管路及电控系统。
挖土机100的驱动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、控制器30及比例阀31等。
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。并且,发动机11的输出轴与主泵14及先导泵15各自的输入轴连结。
主泵14构成为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。例如,控制器30接收操作传感器29等的输出,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。
先导泵15将工作油经由先导管路供给至包括比例阀31的各种液压控制设备。在本实施方式中,先导泵15为固定容量型液压泵。但是,也可以省略先导泵15。此时,先导泵15所承担的功能也可以由主泵14实现。即,主泵14除了将工作油供给至控制阀单元17的功能以外,还可以具备设置回路并通过节流器等降低工作油的供给压力之后将工作油供给至比例阀31等的功能。
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。控制阀单元17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构成为控制从主泵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、行走液压马达2M及作为回转用致动器的回转液压马达2A。行走液压马达2M包括左行走液压马达2ML及右行走液压马达2MR。回转液压马达2A可以为作为电动回转用致动器的回转电动发电机。
操作装置26为用于供操作者操作致动器的装置。致动器包括液压致动器及电动致动器中的至少一个。
吐出压力传感器28构成为检测主泵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构成为检测使用了操作装置26的操作者的操作内容。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。在本实施方式中,控制器30根据操作传感器29的输出来控制比例阀31的开口面积。并且,控制器30将由先导泵15吐出的工作油供给至控制阀单元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)原则上是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。如此,操作装置26构成为能够将由先导泵15吐出的工作油供给至控制阀单元17内的对应的控制阀的先导端口。
作为设备控制用控制阀而发挥作用的比例阀31配置于连接先导泵15与控制阀单元17内的控制阀的先导端口的管路,并且构成为能够变更该管路的流路面积。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。
接着,对控制器30中所包括的机械控制装置50进行说明。机械控制装置50例如构成为执行设备引导功能。在本实施方式中,机械控制装置50例如将目标施工面与附属装置的作业部位的距离等作业信息传达给操作者。与目标施工面相关的信息例如预先存储于存储装置47中。机械控制装置50可以经由通信装置T1从外部设备获取与目标施工面相关的信息。与目标施工面相关的信息例如在基准坐标系中表述。基准坐标系例如为世界测地系统。世界测地系统为以地球的重心为原点、以格林威治子午线与赤道的交点的方向为X轴、以东经90度的方向为Y轴且以北极的方向为Z轴的三维直角XYZ坐标系。关于目标施工面,可以根据与基准点的相对位置关系来设定。此时,操作者可以将施工现场的任意点确定为基准点。附属装置的作业部位例如为铲斗6的前端(铲尖)或铲斗6的背面等。机械控制装置50可以构成为通过将作业信息经由显示装置45或声音输出装置43等传达给操作者来引导挖土机100的操作。
机械控制装置50可以执行自动支援操作者对挖土机100进行的手动操作的设备控制功能。例如,在由操作者手动进行挖掘操作时,机械控制装置50可以使动臂4、斗杆5及铲斗6中的至少一个自动动作,以使目标施工面与铲斗6的前端位置一致。
在本实施方式中,机械控制装置50组装于控制器30,但是也可以为与控制器30分体设置的控制装置。此时,机械控制装置50例如与控制器30同样地由包括CPU及内部存储器的计算机构成。并且,机械控制装置50的各种功能通过由CPU执行存储于内部存储器中的程序来实现。并且,机械控制装置50和控制器30通过CAN等通信网络可彼此通信地连接。
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、行走液压马达2M及回转液压马达2A。行走液压马达2M包括左行走液压马达2ML及右行走液压马达2MR。
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。
以下,有时将向左右方向操作的左操作杆26L称为“回转操作杆”且将向前后方向操作的左操作杆26L称为“斗杆操作杆”。并且,有时将向左右方向操作的右操作杆26R称为“铲斗操作杆”且将向前后方向操作的右操作杆26R称为“动臂操作杆”。
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、图5A及图5B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、图5A及图5B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。并且,图5A是将与左行走液压马达2ML的操作相关的液压系统部分抽出的图,图5B是将与右行走液压马达2MR的操作相关的液压系统部分抽出的图。
如图4A~图4D、图5A及图5B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。
在操作装置26上设置有开关SW。在本实施方式中,开关SW包括开关SW1及开关SW2。开关SW1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SW1的同时操作左操作杆26L。开关SW1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。开关SW2为设置于左行走杆26DL的前端的按钮开关。操作者能够在按下开关SW2的同时操作左行走杆26DL。开关SW 2可以设置于右行走杆26DR,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、图5A及图5B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。
并且,如图5A所示,左行走杆26DL用于操作左履带1CL。具体而言,左行走杆26DL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171的先导端口。更具体而言,在向前进方向(前方向)进行了操作的情况下,左行走杆26DL使与操作量对应的先导压作用于控制阀171的左侧先导端口。并且,在向后退方向(后方向)进行了操作的情况下,左行走杆26DL使与操作量对应的先导压作用于控制阀171的右侧先导端口。
操作传感器29DL电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。
比例阀31EL根据由控制器30输出的电流指令来动作。并且,比例阀31EL调整由从先导泵15经由比例阀31EL导入到控制阀171的左侧先导端口的工作油产生的先导压。比例阀31ER根据由控制器30输出的电流指令来动作。并且,比例阀31ER调整由从先导泵15经由比例阀31ER导入到控制阀171的右侧先导端口的工作油产生的先导压。比例阀31EL、31ER能够以使控制阀171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能够与由操作者进行的左前进操作无关地将由先导泵15吐出的工作油经由比例阀31EL供给至控制阀171的左侧先导端口。即,能够使左履带1CL前进。并且,控制器30能够与由操作者进行的左后退操作无关地将由先导泵15吐出的工作油经由比例阀31ER供给至控制阀171的右侧先导端口。即,能够使左履带1CL后退。
并且,如图5B所示,右行走杆26DR用于操作右履带1CR。具体而言,右行走杆26DR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172的先导端口。更具体而言,在向前进方向(前方向)进行了操作的情况下,右行走杆26DR使与操作量对应的先导压作用于控制阀172的右侧先导端口。并且,在向后退方向(后方向)进行了操作的情况下,右行走杆26DR使与操作量对应的先导压作用于控制阀172的左侧先导端口。
操作传感器29DR电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。
比例阀31FL根据由控制器30输出的电流指令来动作。并且,比例阀31FL调整由从先导泵15经由比例阀31FL导入到控制阀172的左侧先导端口的工作油产生的先导压。比例阀31FR根据由控制器30输出的电流指令来动作。并且,比例阀31FR调整由从先导泵15经由比例阀31FR导入到控制阀172的右侧先导端口的工作油产生的先导压。比例阀31FL、31FR能够以使控制阀172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能够与由操作者进行的右前进操作无关地将由先导泵15吐出的工作油经由比例阀31FL供给至控制阀172的右侧先导端口。即,能够使右履带1CR前进。并且,控制器30能够与由操作者进行的右后退操作无关地将由先导泵15吐出的工作油经由比例阀31FR供给至控制阀172的左侧先导端口。即,能够使右履带1CR后退。
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的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,从而能够使各控制阀移动。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6对机械控制装置50的结构例进行说明。图6是表示机械控制装置50的结构例的框图。具体而言,机械控制装置50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、回转角速度传感器S5、摄像机S6、测位装置P1、通信装置T1及输入装置46等中的至少一个获取信息。并且,机械控制装置50例如根据获取到的信息来计算铲斗6与目标施工面之间的距离,并通过声音及图像显示中的至少一个将铲斗6与目标施工面之间的距离的大小传达给挖土机100的操作者。并且,机械控制装置50具有位置计算部51、距离计算部52、信息传递部53及自动控制部54。
位置计算部51构成为计算测位对象的位置。在本实施方式中,位置计算部51计算附属装置的作业部位在基准坐标系中的坐标点。具体而言,位置计算部51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的前端(铲尖)的坐标点。位置计算部51不仅可以计算铲斗6的铲尖的中央的坐标点,还可以计算铲斗6的铲尖的左端的坐标点及铲斗6的铲尖的右端的坐标点。
距离计算部52构成为计算两个测位对象之间的距离。在本实施方式中,距离计算部52计算铲斗6的铲尖与目标施工面之间的铅垂距离。距离计算部52也可以计算铲斗6的铲尖的左端及右端各自的坐标点与和它们对应的目标施工面的距离(例如,铅垂距离),以使机械控制装置50能够判断挖土机100是否正对目标施工面。
信息传递部53构成为将各种信息传达给挖土机100的操作者。在本实施方式中,信息传递部53将由距离计算部52计算出的各种距离的大小传达给挖土机100的操作者。具体而言,使用视觉信息及听觉信息中的至少一种,将铲斗6的铲尖与目标施工面之间的铅垂距离的大小传达给挖土机100的操作者。
例如,信息传递部53也可以使用由声音输出装置43输出的间歇音,将铲斗6的铲尖与目标施工面之间的铅垂距离的大小传达给操作者。此时,信息传递部53可以构成为如下:铅垂距离越小,越缩短间歇音的间隔。信息传递部53可以使用连续音,也可以改变声音的高低及强弱等中的至少一种来表示铅垂距离的大小的不同。并且,在铲斗6的铲尖成为比目标施工面更低的位置时,信息传递部53可以发出警报。警报例如为明显大于间歇音的连续音。
并且,信息传递部53可以将铲斗6的铲尖与目标施工面之间的铅垂距离的大小作为作业信息显示在显示装置45。显示装置45例如将从信息传递部53接收到的作业信息与从摄像机S6接收到的图像数据一同显示在画面。信息传递部53例如可以利用模拟仪的图像或条形图指示器的图像等将铅垂距离的大小传达给操作者。
自动控制部54通过使致动器自动工作来自动地支援操作者对挖土机100进行的手动操作。例如,在由操作者手动进行斗杆收回操作的情况下,自动控制部54可以使动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9中的至少一个自动伸缩,以使目标施工面与铲斗6的铲尖的位置一致。此时,操作者例如仅通过向收回方向操作斗杆操作杆,就能够在使铲斗6的铲尖与目标施工面一致的同时收回斗杆5。该自动控制可以构成为在按下作为输入装置46之一的规定开关时执行。规定开关例如为设备控制开关(以下,称为“MC开关”。),并且可以作为旋钮开关而配置于操作装置26的前端。
在设定为“正对控制模式”的状态下按下MC开关等规定开关时,自动控制部54可以使回转液压马达2A自动旋转,以使上部回转体3正对目标施工面。此时,操作者仅通过按下规定开关、或仅通过在按下规定开关的状态下操作回转操作杆,就能够使上部回转体3正对目标施工面。或者,操作者仅通过按下规定开关,就能够使上部回转体3正对目标施工面且开始设备控制功能。以下,将使上部回转体3正对目标施工面的控制称为“正对控制”。在正对控制中,在铲斗6的铲尖的左端的坐标点与目标施工面之间的铅垂距离即左端铅垂距离和铲斗6的铲尖的右端的坐标点与目标施工面之间的铅垂距离即右端铅垂距离变得相等的情况下,机械控制装置50判断为挖土机100正对目标施工面。但是,在不是左端铅垂距离与右端铅垂距离变得相等的情况、即在不是左端铅垂距离与右端铅垂距离之差成为零的情况而是其差成为规定值以下的情况下,也可以判断为挖土机100正对目标施工面。在使回转液压马达2A自动旋转之后判断为挖土机100正对目标施工面的情况下,机械控制装置50可以使用视觉信息及听觉信息中的至少一种,将完成了正对控制的情况通知给操作者。即,机械控制装置50可以将使上部回转体3正对目标施工面的情况通知给操作者。
在本实施方式中,自动控制部54个别且自动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动工作。例如,在正对控制中,自动控制部54可以根据左端铅垂距离与右端铅垂距离之差来使回转液压马达2A工作。具体而言,若在按下规定开关的状态下操作回转操作杆,则自动控制部54判断是否向使上部回转体3正对目标施工面的方向操作了回转操作杆。例如,在向铲斗6的铲尖与目标施工面(向上斜面)之间的铅垂距离变大的方向操作了回转操作杆的情况下,自动控制部54不执行正对控制。另一方面,在向铲斗6的铲尖与目标施工面(向上斜面)之间的铅垂距离变小的方向操作了回转操作杆的情况下,自动控制部54执行正对控制。其结果,自动控制部54能够使回转液压马达2A工作,以使左端铅垂距离与右端铅垂距离之差变小。然后,若其差成为规定值以下或零,则自动控制部54使回转液压马达2A停止。或者,自动控制部54可以将其差成为规定值以下或零的回转角度设定为目标角度,并进行回转角度控制,以使该目标角度与当前的回转角度(检测值)的角度差成为零。此时,回转角度例如为上部回转体3的前后轴相对于基准方向的角度。
并且,在进行挖掘操作或斜面修整操作等与目标施工面相关的操作时,自动控制部54可以使致动器自动工作,以维持上部回转体3正对目标施工面的状态。例如,在上部回转体3的朝向因挖掘反作用力等而发生变化从而上部回转体3不正对目标施工面的情况下,自动控制部54可以使回转液压马达2A自动动作,以使上部回转体3迅速地正对目标施工面。或者,在进行与目标施工面相关的操作时,自动控制部54可以预防性地使致动器工作,以使上部回转体3的朝向不会因挖掘反作用力等而发生变化。
而且,机械控制装置50还具有回转角度计算部55及相对角度计算部56。
回转角度计算部55计算上部回转体3的回转角度。这是为了确定上部回转体3的当前的朝向。在本实施方式中,回转角度计算部55根据作为测位装置P1的GNSS罗盘的输出来计算上部回转体3的前后轴相对于基准方向的角度作为回转角度。回转角度计算部55可以根据回转角速度传感器S5的输出来计算回转角度。并且,在施工现场设定有基准点的情况下,回转角度计算部55可以将从回转轴观察基准点的方向设为基准方向。
回转角度表示附属装置运转面延伸的方向。附属装置运转面例如为纵向截断附属装置的假想平面,并且以与回转平面垂直的方式配置。回转平面例如为包括与回转轴垂直的回转框架的底面的假想平面。例如,在判断为附属装置运转面AF(参考图9A。)包括目标施工面的法线的情况下,机械控制装置50判断为上部回转体3正对目标施工面。
相对角度计算部56计算为了使上部回转体3正对目标施工面所需的作为回转角度的相对角度。相对角度例如为在使上部回转体3正对目标施工面时的上部回转体3的前后轴的方向与上部回转体3的前后轴的当前的方向之间形成的相对角度。在本实施方式中,相对角度计算部56根据存储于存储装置47中的与目标施工面相关的信息和由回转角度计算部55计算出的回转角度来计算相对角度。
若在按下规定开关的状态下操作回转操作杆,则自动控制部54判断是否向使上部回转体3正对目标施工面的方向操作了回转操作杆。并且,在判断为向使上部回转体3正对目标施工面的方向操作了回转操作杆的情况下,自动控制部54将由相对角度计算部56计算出的相对角度设定为目标角度。并且,在操作了回转操作杆之后的回转角度的变化达到了目标角度的情况下,判定为上部回转体3正对目标施工面,并使回转液压马达2A的工作停止。
由此,机械控制装置50能够使上部回转体3正对目标施工面。
接着,参考图7~图9对控制器30使上部回转体3正对目标施工面的处理(以下,称为“正对处理”。)的一例进行说明。图7是正对处理的流程图。控制器30在按下MC开关时执行该正对处理。图8A及图8B是执行正对处理时的挖土机100的俯视图,图9A及图9B是从左后方观察执行正对处理时的挖土机100时的挖土机100的立体图。具体而言,图8A及图9A表示上部回转体3不正对目标施工面的状态,图8B及图9B表示上部回转体3正对目标施工面的状态。图8A、图8B、图9A及图9B中的设定于比地表面ES更下方的目标施工面例如为如图1所示的向上斜面BS。并且,区域NS表示未完成向上斜面BS的状态、即如图1所示那样地表面ES与向上斜面BS不一致的状态,区域CS表示完成了向上斜面BS的状态、即地表面ES与向上斜面BS一致的状态。在图8A、图8B、图9A及图9B中,为了清楚起见,对区域NS标注了稀疏的点图案,对区域CS标注了密集的点图案。
如图8B所示,上部回转体3正对目标施工面的状态例如包括在假想水平面上表示目标施工面的朝向(延伸方向)的线段L1与表示上部回转体3的前后轴的线段L2之间形成的角度α成为90度的状态。由线段L1表示的作为目标施工面的朝向的斜面的延伸方向例如为与斜面长度方向垂直的方向。斜面长度方向例如为沿着以最短距离连结斜面的上端(坡顶)与下端(坡脚)的假想线段的方向。上部回转体3正对目标施工面的状态可以定义为在假想水平面上表示上部回转体3的前后轴的线段L2与和目标施工面的朝向(延伸方向)垂直的线段L3之间形成的角度β(参考图8A。)成为0度的状态。另外,由线段L3表示的方向与落在目标施工面上的垂线的水平成分的方向对应。
图9A及图9B的假想圆筒体CB表示目标施工面(向上斜面BS)的法线的一部分,单点划线表示假想回转平面SF的一部分,虚线表示假想附属装置运转面AF的一部分。附属装置运转面AF以与回转平面SF垂直的方式配置。并且,如图9B所示,在上部回转体3正对目标施工面的状态下,附属装置运转面AF以包括如由假想圆筒体CB表示的法线的一部分的方式、即以附属装置运转面AF沿法线的一部分延伸的方式配置。
自动控制部54例如将附属装置运转面AF与目标施工面(向上斜面BS)垂直时的回转角度设定为目标角度。并且,自动控制部54根据测位装置P1等的输出来检测当前的回转角度,并计算目标角度与当前的回转角度(检测值)之差。并且,自动控制部54使回转液压马达2A工作,以使其差成为规定值以下或零。具体而言,在目标角度与当前的回转角度之差成为规定值以下或零时,自动控制部54判定为上部回转体3正对目标施工面。并且,若在按下规定开关的状态下操作回转操作杆,则自动控制部54判断是否向使上部回转体3正对目标施工面的方向操作了回转操作杆。例如,在向目标角度与当前的回转角度之差变大的方向操作了回转操作杆的情况下,自动控制部54判断为未向使上部回转体3正对目标施工面的方向操作回转操作杆,不执行正对控制。另一方面,在向目标角度与当前的回转角度之差变小的方向操作了回转操作杆的情况下,自动控制部54判断为向使上部回转体3正对目标施工面的方向操作了回转操作杆,执行正对控制。其结果,能够使回转液压马达2A工作,以使目标角度与当前的回转角度之差变小。然后,若目标角度与当前的回转角度之差成为规定值以下或零,则自动控制部54使回转液压马达2A停止。
图8B所示的事例为表示附属装置运转面AF包括了法线(假想圆筒体CB)的状态的一个事例,在表示目标施工面的朝向的线段L1与表示上部回转体3的前后轴的线段L2之间形成的角度α成为90°。但是,若为附属装置运转面AF包括了法线(假想圆筒体CB)的状态,则角度α不一定必须成为90度。例如,这是因为如下:由于挖土机100所在的地面大多为起伏大的地面,因此即使在附属装置运转面AF包括了法线(假想圆筒体CB)的状态下,角度α不一定成为90度。
根据与上述图8A、图8B、图9A及图9B相关的说明,再次参考图7对正对处理的流程进行说明。首先,控制器30中所包括的机械控制装置50判定是否产生正对偏移(步骤ST1)。在本实施方式中,机械控制装置50根据预先存储于存储装置47中的与目标施工面相关的信息和作为朝向检测装置的测位装置P1的输出来判定是否产生正对偏移。与目标施工面相关的信息包括与目标施工面的朝向相关的信息。测位装置P1输出与上部回转体3的朝向相关的信息。如图9A所示,例如在附属装置运转面AF不包括目标施工面的法线的状态下,机械控制装置50判定为产生目标施工面与挖土机100的正对偏移。在这种状态下,如图8A所示,在表示目标施工面的朝向的线段L1与表示上部回转体3的朝向的线段L2之间形成的角度α成为除了90度以外的角度。
另外,机械控制装置50可以根据由摄像机S6拍摄到的图像来判定是否产生正对偏移。例如,机械控制装置50可以通过对由摄像机S6拍摄到的图像实施各种图像处理来导出与作为作业对象的斜面的形状相关的信息,并根据所导出的信息来判定是否产生正对偏移。或者,机械控制装置50也可以根据超声波传感器、毫米波雷达、距离图像传感器、LIDAR或红外线传感器等除了摄像机S6以外的其他空间识别装置的输出来判定是否产生正对偏移。
在判定为未产生正对偏移的情况下(步骤ST1中的“否”),机械控制装置50不执行正对控制而结束本次正对处理。
在判定为产生正对偏移的情况下(步骤ST1中的“是”),机械控制装置50判定在挖土机100的周围是否不存在障碍物(步骤ST2)。在本实施方式中,机械控制装置50通过对由摄像机S6拍摄到的图像实施图像识别处理来判定在拍摄到的图像内是否存在与规定的障碍物相关的图像。规定的障碍物例如为人、动物、机械及建筑物等中的至少一种。并且,在判定为在与设定于挖土机100的周围的规定范围相关的图像内不存在与规定的障碍物相关的图像的情况下,判定为在挖土机100的周围不存在障碍物。规定范围例如包括在使挖土机100动作以使上部回转体3正对目标施工面的情况下可能存在与挖土机100接触的物体的范围。图8A中的用交叉阴影图案表示的范围RA为规定范围的一例。但是,规定范围例如可以设定为距回转轴2X规定距离的范围内等更宽的范围。
机械控制装置50可以根据超声波传感器、毫米波雷达、距离图像传感器、LIDAR或红外线传感器等除了摄像机S6以外的其他空间识别装置的输出来判定在挖土机100的周围是否不存在障碍物。
在判定为在挖土机100的周围存在障碍物的情况下(步骤ST2中的“否”),机械控制装置50不执行正对控制而结束本次正对处理。这是为了通过执行正对控制来防止挖土机100与障碍物接触。此时,机械控制装置50可以输出警报。并且,机械控制装置50可以将障碍物的存在与否、障碍物的位置及障碍物的种类等与障碍物相关的信息经由通信装置T1发送至外部设备。并且,机械控制装置50也可以经由通信装置T1接收由其他挖土机获取到的与障碍物相关的信息。
在判定为在挖土机100的周围不存在障碍物的情况下(步骤ST2中的“是”),机械控制装置50执行正对控制(步骤ST3)。在图8A、图8B、图9A及图9B的例子中,机械控制装置50的自动控制部54对比例阀31CL(参考图4C。)输出电流指令。并且,使由从先导泵15排出并通过比例阀31CL及往复阀CL的工作油生成的先导压作用于控制阀173的左侧先导端口。在左侧先导端口接受到先导压的控制阀173向右方向位移,使由左主泵14L吐出的工作油流入回转液压马达2A的第1端口2A1。并且,控制阀173使从回转液压马达2A的第2端口2A2流出的工作油向工作油罐流出。其结果,回转液压马达2A向正向旋转,如图8A的箭头所示,使上部回转体3围绕回转轴2X向左方向回转。然后,如图8B所示,在角度α成为90度时或在角度β成为0度时,自动控制部54中止对比例阀31CL输出电流指令,减小作用于控制阀173的左侧先导端口的先导压。控制阀173向左方向位移而返回到中立位置,切断从左主泵14L朝向回转液压马达2A的第1端口2A1的工作油的流动。并且,控制阀173切断从回转液压马达2A的第2端口2A2朝向工作油罐的工作油的流动。其结果,回转液压马达2A停止向正向的旋转,使上部回转体3向左方向的回转停止。
接着,参考图10A及图10B对由机械控制装置50支援用于修整斜面的操作的处理(斜面修整处理)进行说明。图10A及图10B是修整斜面的挖土机100的俯视图。具体而言,图10A是铲斗6的前端(铲尖)定位于向上斜面BS的坡顶TS时的挖土机100的俯视图,图10B是铲斗6的铲尖定位于靠近向上斜面BS的坡脚FS的位置时的挖土机100的俯视图。并且,在图10A及图10B中,为了清楚起见,对未完成向上斜面BS的区域NS标注了稀疏的点图案,对完成了向上斜面BS的区域CS标注了密集的点图案。并且,在图10A及图10B中,对在进行斜面修整作业时从向上斜面BS洒落而堆积在坡脚FS附近的沙土SL标注了交叉图案。并且,图10A及图10B表示在区域NS的下端部还未形成如区域CS中那样与坡脚FS对应的直线状的边界线(向上斜面BS与挖土机100所在的地面GS之间的边界线)。
例如,若在正对处理结束之后按下开关SW1的状态下向斗杆张开方向操作左操作杆26L,则自动控制部54使挖掘附属装置自动动作,以使铲斗6的铲尖定位于向上斜面BS的坡顶TS。具体而言,自动控制部54自动执行动臂降低动作、斗杆张开动作及铲斗张开动作。然后,如图10A所示,自动控制部54在铲斗6的铲尖定位于坡顶TS时使挖掘附属装置的动作停止。在图10A及图10B所示的例子中,即使在向斗杆张开方向操作左操作杆26L的情况下,自动控制部54也使挖掘附属装置的动作停止。另外,坡顶TS为作为目标施工面的向上斜面BS上的点或线,与目标施工面相关的信息预先存储于存储装置47中。
然后,例如,若在设定为“修整控制模式”的状态下按下开关SW1的状态下向斗杆收回方向操作左操作杆26L,则自动控制部54使铲斗6的铲尖沿作为目标施工面的向上斜面BS从坡顶TS向坡脚FS移动。此时,从斜面刮落的沙土从斜面洒落,并作为沙土SL堆积在挖土机100所在的地面GS的靠近斜面的地方。典型地,沙土SL以覆盖形成坡脚FS的部分的方式堆积。
然后,在铲斗6的铲尖到达坡脚FS时,自动控制部54使挖掘附属装置的动作停止。在图10A及图10B所示的例子中,即使在向斗杆收回方向操作左操作杆26L的情况下,自动控制部54也使挖掘附属装置的动作停止。
通过上述斜面修整处理,挖土机100的操作者仅通过向斗杆张开方向或斗杆收回方向操作左操作杆26L,就能够完成向上斜面BS的一个区段的修整。另外,向上斜面BS的一个区段具有相当于铲斗宽度的宽度,并且为从坡顶TS延伸至坡脚FS的斜面的一部分。
然后,挖土机100的操作者例如可以通过进行回转操作,将取入铲斗6内的沙土向挖土机100的后方排土。然后,操作者可以通过进行用于使下部行走体1(行走液压马达2M)动作的行走操作来使挖土机100向左方向仅移动铲斗宽度。再然后,操作者可以通过执行正对处理来使挖土机100正对向上斜面BS的下一个区段,并通过执行斜面修整处理来完成向上斜面BS的一个区段的修整。
接着,参考图11A~图11C及图12对由机械控制装置50支援用于在设定为“修整控制模式”的状态下形成坡脚FS的操作的处理(坡脚形成处理)进行说明。图11A~图11C是形成坡脚的挖土机100的俯视图。具体而言,图11A是铲斗6的铲尖的左端LE定位于向上斜面BS(区域CS)的坡脚FS时的挖土机100的俯视图。图11B表示使铲尖的左端LE从图11A所示的状态向用箭头AR1表示的方向(左方)仅移动距离D1时的状态。图11B的点LE1表示图11A所示的状态下的左端LE的位置。图11C表示使铲尖的左端LE从图11B所示的状态向用箭头AR2表示的方向(左方)仅进一步移动距离D2时的状态。图11C的点LE2表示图11B所示的状态下的左端LE的位置。距离DA为距离D1与距离D2的合计。
另外,在图11A~图11C中,为了清楚起见,对未完成向上斜面BS的区域NS标注了稀疏的点图案,对完成了向上斜面BS的区域CS标注了密集的点图案。并且,在图11A~图11C中,对在进行斜面修整作业时从向上斜面BS洒落而堆积在坡脚FS附近的沙土SL标注了交叉图案。并且,图11A~图11C表示在区域NS的下端部还未形成如区域CS中那样与坡脚FS对应的直线状的边界线(向上斜面BS与挖土机100所在的地面GS之间的边界线)。图12是从驾驶室10内观察图11A所示的状态下的铲斗6时的铲斗6的立体图。
在图11A~图11C所示的例子中,挖土机100的操作者在重复多次如图10A及图10B所示的斜面修整处理之后,如图11A所示那样使上部回转体3回转且使挖掘附属装置伸长以使铲斗6的铲尖的左端LE与坡脚FS接触。使左端LE接触的位置例如为已完成的坡脚FS上距挖土机100最近的位置。已完成的坡脚FS表示沙土SL被去除而露出了向上斜面BS与地面GS之间的边界线的状态。
另外,机械控制装置50可以构成为支援用于使左端LE与坡脚FS接触的操作。此时,例如,若在按下开关SW1的状态下向动臂降低方向操作右操作杆26R,则自动控制部54可以使挖掘附属装置自动动作,以使铲斗6的铲尖的端部与坡脚FS接触。并且,在铲斗6的铲尖的左端LE到达坡脚FS时,自动控制部54使挖掘附属装置的动作停止。在图11A~图11C所示的例子中,即使在向动臂降低方向操作左操作杆26L的情况下,自动控制部54也使挖掘附属装置的动作停止。
然后,挖土机100的操作者通过在按下开关SW1的同时向左回转方向操作左操作杆26L来执行坡脚形成处理。若在按下开关SW1的状态下向左回转方向操作左操作杆26L,则自动控制部54开始执行坡脚形成处理,使挖掘附属装置自动动作,以使铲斗6的铲尖的左端LE沿已完成的坡脚FS的延长线FSE移动。即,坡脚FS的延长线FSE成为目标线。目标线为目标施工面的一部分。具体而言,自动控制部54自动执行左回转动作、动臂提升动作、斗杆收回动作及铲斗张开动作。
在根据回转动作而包括斗杆5及动臂4等的附属装置动作的情况下,根据回转动作来控制附属装置。具体而言,在铲斗6朝向地下侧向超过目标施工面的方向进行了回转动作的情况下,控制器30控制附属装置,以使铲斗6以不超过目标施工面(目标线)的方式收回附属装置。例如,控制器30执行斗杆收回动作和动臂提升动作。并且,在铲斗6朝向与地下侧相反的一侧向远离目标施工面的方向进行了回转动作的情况下,控制器30控制附属装置,以使铲斗6以沿着目标施工面(目标线)的方式张开附属装置。例如,控制器30执行斗杆张开动作和动臂降低动作。
在根据附属装置的动作进行回转动作的情况下,根据附属装置的动作(斗杆动作或动臂动作等)来控制回转动作。具体而言,在向回转半径变大的方向(超过目标施工面的方向)进行了附属装置的转动(张开或收回)动作的情况下,控制器30控制回转动作,以使铲斗6不超过目标施工面(目标线)。例如,控制器30控制铲斗6向远离目标施工面的方向回转。并且,在向回转半径变小的方向(远离目标施工面的方向)进行了附属装置的转动(张开或收回)动作的情况下,控制器30控制回转动作,以使铲斗6沿着目标施工面(目标线)。例如,控制器30控制铲斗6向接近目标施工面的方向回转。
控制器30可以预测目标线上的铲斗6在规定时间之后的位置,以使铲斗6移动至预测到的位置的方式生成针对附属装置的转动(张开或收回)动作的控制指令和针对回转动作的控制指令,并控制斗杆动作及动臂动作等中的至少一个和回转动作。
然后,如图11B所示,自动控制部54使挖掘附属装置自动动作,以使左端LE沿延长线FSE移动,直至铲斗6的铲尖的左端LE到达延长线FSE的终点EP。在图11A~图11C所示的例子中,终点EP为边界线BL与坡脚FS的延长线FSE的交点。边界线BL为区域CS与区域NS之间的边界线。图11C所示的距离DA在点LE1与如下左端LE的位置对应时成为最大,所述左端LE的位置为在最大挖掘半径的状态(使附属装置最大限度伸长的状态)下使铲斗6的铲尖的左端LE与坡脚FS或其延长线FSE接触时的左端LE的位置。以下,将该最大距离设为距离Dmax。另外,自动控制部54也可以在铲斗6的铲尖的左端LE到达延长线FSE的终点EP之前,使挖掘附属装置的自动动作停止。这是为了使操作者能够将取入铲斗6内的沙土向挖土机100的后方排土。此时,自动控制部54也可以在进行了沙土的排土之后,重新开始使左端LE沿延长线FSE移动。
然后,在铲斗6的铲尖的左端LE到达坡脚FS的延长线FSE的终点EP时,自动控制部54使挖掘附属装置的动作停止。在图11A~图11C所示的例子中,即使在向左回转方向操作左操作杆26L的情况下,自动控制部54也使挖掘附属装置的动作停止。
此时,如图11C所示,堆积在坡脚FS附近的地面GS上的沙土SL的大部分被取入铲斗6内。因此,挖土机100的操作者例如可以通过进行回转操作来将取入的沙土SL向挖土机100的后方排土。
另外,在图11A~图11C所示的例子中,自动控制部54通过在执行左回转动作的同时使铲斗6的铲尖的左端LE沿已完成的坡脚FS的延长线FSE移动来支援坡脚FS的形成。然而,自动控制部54也可以通过在执行右回转动作的同时使铲斗6的铲尖的右端沿已完成的坡脚FS的延长线FSE移动来支援坡脚FS的形成。此时,在按下开关SW1的状态下向右回转方向操作了左操作杆26L时,自动控制部54可以开始执行坡脚形成处理。
接着,参考图13对由机械控制装置50支援操作者对挖土机100进行的行走操作的处理(行走支援处理)进行说明。图13是进行斜面修整作业及坡脚形成作业的挖土机100的俯视图。另外,在图13中,为了清楚起见,对未完成向上斜面BS的区域NS标注了稀疏的点图案,对完成了向上斜面BS的区域CS标注了密集的点图案。
具体而言,图13表示完成了对向上斜面BS的第1区段SD1的斜面修整处理时的挖土机100的状态。挖土机100的操作者之后还要对向上斜面BS的第2区段SD2以后的区段进行斜面修整作业。
另外,图13所示的虚线圆表示挖土机100的回转轴的位置,虚线圆Q1表示对第1区段SD1进行斜面修整处理时的回转轴的位置。
例如,若在对第1区段SD1的斜面修整处理结束之后按下开关SW2的状态下操作行走杆26D,则自动控制部54使行走液压马达2M自动动作,以使回转轴的位置定位于用虚线圆Q2表示的位置。用虚线圆Q2表示的位置是为了执行斜面修整作业而设定的第1目标停止位置中的一处。第1目标停止位置例如设定为从斜面仅远离一定距离的位置,典型地,设定为停在第1目标停止位置的挖土机100能够将铲斗6的铲尖分别定位于坡顶TS及坡脚FS的位置。控制器30可以判定停在第1目标停止位置的挖土机100是否能够将铲斗6的铲尖分别定位于坡顶TS及坡脚FS,并将其判定结果显示在显示装置45。
具体而言,自动控制部54自动执行行走动作。然后,在回转轴的位置定位于用虚线圆Q2表示的位置时,自动控制部54使行走液压马达2M的动作停止。在图13所示的例子中,在按下开关SW2的状态下左行走杆26DL及右行走杆26DR均向前进方向被进行了操作时,自动控制部54开始使下部行走体1向左方移动。这是因为如下:在图13所示的例子中,下部行走体1的前方与图的左方(用方框箭头表示的方向)对应。但是,在下部行走体1的前方与图的右方对应的情况下,在按下开关SW2的状态下左行走杆26DL及右行走杆26DR均向后退方向进行了操作时,自动控制部54可以开始使下部行走体1向左方移动。另外,在按下开关SW2的状态下操作了左行走杆26DL及右行走杆26DR中的至少一个的情况下,自动控制部54可以开始使下部行走体1向左方移动。
然后,在回转轴的位置定位于用虚线圆Q2表示的位置时,即使在操作行走杆26D的情况下,自动控制部54也使行走液压马达2M的动作停止。另外,虚线圆Q2的位置为根据作为目标施工面的向上斜面BS的位置确定的位置,与目标施工面相关的信息预先存储于存储装置47中。
然后,挖土机100的操作者通过根据需要执行正对处理来使挖土机100正对向上斜面BS的第2区段SD2,并通过执行斜面修整处理来完成向上斜面BS的第2区段SD2的修整。
具体而言,若在按下开关SW1的状态下向斗杆张开方向操作左操作杆26L,则自动控制部54使挖掘附属装置自动动作,以使铲斗6的铲尖定位于向上斜面BS的坡顶TS。具体而言,自动控制部54自动执行动臂降低动作、斗杆张开动作及铲斗张开动作。然后,自动控制部54在铲斗6的铲尖定位于坡顶TS时使挖掘附属装置的动作停止。然后,若在按下开关SW1的状态下向斗杆收回方向操作左操作杆26L,则自动控制部54使铲斗6的铲尖沿作为目标施工面的向上斜面BS从坡顶TS向坡脚FS移动。然后,在铲斗6的铲尖到达坡脚FS时,自动控制部54使挖掘附属装置的动作停止。
然后,自动控制部54重复上述动作,直至完成对第8区段SD8的斜面修整处理。具体而言,自动控制部54在对第2区段SD2的斜面修整处理结束之后使行走液压马达2M自动动作,以使回转轴的位置定位于用虚线圆Q3表示的位置。同样地,自动控制部54在对第3区段SD3的斜面修整处理结束之后使行走液压马达2M自动动作,以使回转轴的位置定位于用虚线圆Q4表示的位置,在对第4区段SD4的斜面修整处理结束之后使行走液压马达2M自动动作,以使回转轴的位置定位于用虚线圆Q5表示的位置,在对第5区段SD5的斜面修整处理结束之后使行走液压马达2M自动动作,以使回转轴的位置定位于用虚线圆Q6表示的位置,在对第6区段SD6的斜面修整处理结束之后使行走液压马达2M自动动作,以使回转轴的位置定位于用虚线圆Q7表示的位置,在对第7区段SD7的斜面修整处理结束之后使行走液压马达2M自动动作,以使回转轴的位置位于用虚线圆Q8表示的位置定。从虚线圆Q1至虚线圆Q8为止的距离设定为距离Dmax以下。
并且,自动控制部54在对第8区段SD8的斜面修整处理结束之后,执行坡脚形成处理。此时,挖土机100使上部回转体3朝向后方(图的下方),以将取入铲斗6内的沙土进行排土。具体而言,挖土机100的操作者通过在按下开关SW1的同时向左回转方向操作左操作杆26L来执行坡脚形成处理。若在按下开关SW1的状态下向左回转方向操作左操作杆26L,则自动控制部54开始执行坡脚形成处理,使挖掘附属装置自动动作,以使铲斗6的铲尖的左端LE沿已完成的坡脚FS的延长线FSE移动。更具体而言,如图13所示,自动控制部54在使铲斗6的铲尖的左端LE定位于第1区段SD1的右下角之后,自动执行左回转动作、动臂提升动作、斗杆收回动作及铲斗张开动作。并且,自动控制部54使铲斗6的铲尖的左端LE沿已完成的坡脚FS的延长线FSE移动至第8区段SD8的左下角。
另外,在图13所示的例子中,自动控制部54构成为在回转轴的位置定位于用虚线圆Q8表示的位置的状态下执行坡脚形成处理。即,设定为为了执行斜面修整作业而设定的第1目标停止位置(用虚线圆Q8表示的位置)与为了执行坡脚形成作业而设定的第2目标停止位置(用虚线圆Q8表示的位置)彼此重叠。然而,自动控制部54可以使下部行走体1移动至适合执行对第1区段SD1~第8区段SD8的坡脚形成处理的位置(第2目标停止位置中的一处)。即,也可以设定为第1目标停止位置(用虚线圆Q8表示的位置)与第2目标停止位置彼此不同。
另外,以下,将通过一次坡脚形成处理在大致相同的时刻形成坡脚的多个区段称为“区段组”。在图13所示的例子中,第1区段SD1~第8区段SD8构成第1区段组SG1,第9区段SD9~第16区段SD16构成第2区段组SG2。
然后,若在对第1区段组SG1的坡脚形成处理结束之后按下开关SW2的状态下操作行走杆26D,则自动控制部54使行走液压马达2M自动动作,以使回转轴的位置定位于用虚线圆Q9表示的位置。这是为了执行对第9区段SD9的斜面修整处理。
然后,自动控制部54重复进行斜面修整处理和行走支援处理,直至完成对第2区段组的斜面修整处理、即直至完成对第16区段SD16的斜面修整处理。
并且,自动控制部54在对第16区段SD16的斜面修整处理结束之后,执行对第2区段组SG2的坡脚形成处理。具体而言,如图13所示,自动控制部54在使铲斗6的铲尖的左端LE定位于第9区段SD9的右下角之后,自动执行左回转动作、动臂提升动作、斗杆收回动作及铲斗张开动作。并且,自动控制部54使铲斗6的铲尖的左端LE沿已完成的坡脚FS的延长线FSE移动至第16区段SD16的左下角。
另外,在图13所示的例子中,自动控制部54构成为如下:执行对第1区段组SG1的斜面修整作业,然后执行对第1区段组SG1的坡脚形成处理,然后执行对第2区段组SG2的斜面修整作业。即,自动控制部54例如构成为使挖土机100向左方移动的同时执行一连串的处理。然后,自动控制部54使下部行走体1停在第1目标停止位置中的一处(用虚线圆Q7表示的位置)以执行对一个区段(第7区段SD7)的斜面修整处理,然后使下部行走体1停在第2目标停止位置中的一处(用虚线圆Q8表示的位置)以执行对另一个区段(第8区段SD8)的斜面修整处理和对一个区段组(第1区段SD1~第8区段SD8)的坡脚形成作业,然后使下部行走体1停在第1目标停止位置中的另一处(用虚线圆Q9表示的位置)以执行对又一个区段(第9区段SD9)的斜面修整处理。
然而,自动控制部54例如可以构成为在完成对所有区段的斜面修整作业之后,执行坡脚形成作业。此时,自动控制部54例如构成为在使挖土机100向左方移动的同时执行一连串的斜面修整处理,并且也可以构成为在使挖土机100向右方移动的同时执行一连串的坡脚形成处理。此时,自动控制部54例如可以使下部行走体1停在第1目标停止位置中的一处(用虚线圆Q8表示的位置)以执行对属于一个区段组(第1区段组SG1)的一个区段(第8区段SD8)的斜面修整处理,然后使下部行走体1停在第1目标停止位置中的另一处(用虚线圆Q9表示的位置)以执行对属于另一个区段组(第2区段组SG2)的一个区段(第9区段SD9)的斜面修整处理。并且,自动控制部54例如也可以使下部行走体1停在第2目标停止位置中的一处(用虚线圆Q16表示的位置)以执行对一个区段组(第2区段组SG2)的坡脚形成作业,然后使下部行走体1停在第2目标停止位置中的另一处(用虚线圆Q9表示的位置)以执行对另一个区段组(第1区段组SG1)的坡脚形成作业。从虚线圆Q9至虚线圆Q16为止的距离设定为距离Dmax以下。
如此,本发明的实施方式所涉及的挖土机100具备:下部行走体1;上部回转体3,搭载于下部行走体1;附属装置(挖掘附属装置),包括安装于上部回转体3的动臂4、安装于动臂4的前端的斗杆5及安装于斗杆5的前端的作为端接附属装置的铲斗6;及作为控制装置的机械控制装置50,控制上部回转体3的回转和挖掘附属装置的动作,以使铲斗6的铲尖的左端或右端沿作为目标线的坡脚FS的延长线FSE动作。并且,在本实施方式中,对铲斗6的左端或右端相对于坡脚FS的控制进行了说明,但是本发明也能够适用于具备铲斗倾斜机构的挖土机。在具备铲斗倾斜机构的挖土机中,控制器30可以控制上部回转体3的回转和挖掘附属装置的动作,以使倾斜铲斗的端部(铲尖或背面)沿目标施工面(由多个目标线形成)动作。此时,控制器30通过与回转动作对应地控制具备倾斜铲斗的附属装置,能够容易支援目标施工面的修整作业。并且,控制器30可以控制上部回转体3的回转和挖掘附属装置的动作,以使铲斗6的端部(背面的左端或右端)沿目标施工面(由多个目标线形成)动作。此时,控制器30通过在使铲斗6的背面的左端或右端的直线部沿着目标施工面的同时进行回转动作,即使没有设置铲斗倾斜机构,也能够支援目标施工面的修整作业。如此,控制器30能够根据由操作者进行的斗杆操作自动控制以使铲斗6的规定部位沿目标施工面动作,进而根据回转操作自动控制上部回转体3的回转和附属装置的动作以使铲斗6的规定部位沿包括坡脚的目标施工面动作。
该结构发挥能够支援操作者对挖土机100进行的坡脚FS等地上物的边缘部的形成等效果。这是因为如下:挖土机100的操作者例如仅通过在按下开关SW 1的同时向左回转方向操作左操作杆26L,就能够使铲斗6的铲尖的左端LE沿坡脚FS的延长线FSE移动。或者,这是因为如下:挖土机100的操作者例如仅通过在按下开关SW1的同时向右回转方向操作左操作杆26L,就能够使铲斗6的铲尖的右端沿坡脚FS的延长线FSE移动。
目标线例如可以为沿着坡脚、坡顶、槽的边缘或角槽的底面的角的线。例如,如图10A及图10B所示,目标线可以为沿着坡脚FS的线(坡脚FS的延长线FSE),也可以为沿着坡顶TS的线(坡顶TS的延长线)。或者,目标线可以为沿着U字槽或四角槽等槽的边缘的线,也可以为沿着四角槽等角槽的底面的角(槽壁面与槽底面之间的角)的线。
机械控制装置50可以构成为通过进行包括回转动作、动臂提升动作及斗杆收回动作的复合动作来使端接附属装置的左端或右端沿目标线移动。例如,如图11A~图11C所示,机械控制装置50也可以构成为通过进行包括左回转动作、动臂提升动作及斗杆收回动作的复合动作来使铲斗6的铲尖的左端LE沿坡脚FS的延长线FSE移动。通过该结构,机械控制装置50能够有效地除去堆积在坡脚FS的周围的沙土SL。
机械控制装置50可以构成为如下:在操作了规定开关的状态下操作了回转操作杆时,控制上部回转体3的回转和附属装置的动作,以使端接附属装置的左端或右端沿所述目标线动作。例如,机械控制装置50可以构成为如下:在按下设置于左操作杆26L的前端的按钮开关即开关SW1的状态下向左回转方向操作了左操作杆26L时,如图11A~图11C所示,控制上部回转体3的左回转和挖掘附属装置的动作,以使铲斗6的铲尖的左端LE沿坡脚FS的延长线FSE动作。通过该结构,挖土机100的操作者能够通过简单的操作来形成坡脚FS。
在执行坡脚形成处理时设定的目标线的长度为铲斗6的宽度的2倍以上,并且小于作业半径。作业半径例如为使挖掘附属装置向与回转轴垂直的方向最大限度伸长时回转轴与铲斗6的铲尖之间的距离。通过该结构,挖土机100的作业人员通过在进行多次斜面修整作业之后执行坡脚形成处理,能够用铲斗6集中铲起并除去在进行多次斜面修整作业时从向上斜面BS洒落而堆积在坡脚F S附近的沙土SL。
并且,在本发明的实施方式所涉及的挖土机100中,控制器30可以构成为控制下部行走体1的动作,以使下部行走体1停在根据目标施工面的边缘部的位置设定的目标停止位置。例如,控制器30可以构成为设定使下部行走体1停止的目标停止位置,以通过附属装置去除堆积在目标施工面的边缘部的沙土。目标施工面例如为斜面(向上斜面BS),边缘部为坡脚FS或坡顶TS。
目标停止位置可以包括第1目标停止位置和第2目标停止位置,所述第1目标停止位置设定为分别与成为斜面修整作业的对象的多个区段对应,所述第2目标停止位置设定为分别与由多个区段中连续的两个以上的区段构成的区段组对应。并且,第1目标停止位置和第2目标停止位置可以重叠。在图13所示的例子中,目标停止位置包括设定为分别与第1区段SD1~第22区段SD22对应的第1目标停止位置(分别用虚线圆Q1~虚线圆Q22表示的位置)、及设定为分别与由多个区段中连续的两个以上的区段构成的区段组(第1区段组SG1及第2区段组SG2等)对应的第2目标停止位置(分别用虚线圆Q8及虚线圆Q16表示的位置)。机械控制装置50可以将连结多个第1目标停止位置(分别用虚线圆Q1~虚线圆Q22表示的位置)的线设为目标行走路径,并使下部行走体1沿该目标行走路径移动。
该结构发挥能够支援操作者对挖土机100进行的坡脚FS等地上物的边缘部的形成等效果。这是因为如下:挖土机100的操作者例如仅通过在按下开关SW 2的同时操作行走杆26D,就能够使挖土机100(下部行走体1)向适合执行斜面修整处理的位置移动。并且,这是因为如下:挖土机100的操作者例如仅通过在按下开关SW2的同时操作行走杆26D,就能够使挖土机100(下部行走体1)向适合执行坡脚形成处理的位置移动。另外,目标施工面例如可以为槽的壁面。此时,边缘部可以为该槽的边缘或该槽的壁面与底面之间的角。
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,也不限于后述的实施方式。上述或后述的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。
例如,在上述实施方式中,坡脚FS的延长线FSE以直线状延伸,但是也可以包括曲线部分。
本申请主张基于2021年3月31日申请的日本专利申请2021-060297号的优先权及2021年3月31日申请的日本专利申请2021-062318号的优先权,这些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,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,13L-左调节器,13R-右调节器,14-主泵,14L-左主泵,14R-右主泵,15-先导泵,17-控制阀单元,18-节流器,18L-左节流器,18R-右节流器,19-控制压力传感器,19L-左控制压力传感器,19R-右控制压力传感器,26-操作装置,28、28L、28R-吐出压力传感器,29-操作传感器,30-控制器,31、31AL、31AR、31BL、31BR、31CL、31CR、-比例阀,43-声音输出装置,45-显示装置,46-输入装置,47-存储装置,50-机械控制装置,51-位置计算部,52-距离计算部,53-信息传递部,54-自动控制部,171~174、175L、175R、176L、176R-控制阀,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,S6-摄像机,S6B-后侧摄像机,S6F-前侧摄像机,S6L-左侧摄像机,S6R-右侧摄像机,P1-测位装置,T1-通信装置。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.(补正后)
一种挖土机,其具备:
下部行走体;
上部回转体,搭载于所述下部行走体;
附属装置,包括安装于所述上部回转体的动臂、安装于所述动臂的前端的斗杆及安装于所述斗杆的前端的端接附属装置;及
控制装置,控制所述上部回转体的回转和所述附属装置的动作,以使所述端接附属装置的左端或右端以与目标线一致的方式动作。
2.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述目标线为沿着坡脚、坡顶、槽的边缘或四角槽的底面的角的线。
3.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述控制装置通过进行包括回转动作、动臂提升动作及斗杆收回动作的复合动作来使所述端接附属装置的左端或右端沿所述目标线移动。
4.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述控制装置控制所述上部回转体的回转和所述附属装置的动作,以在操作了规定开关的状态下操作了回转操作杆时,使所述端接附属装置的左端或右端沿所述目标线动作。
5.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述目标线的长度小于作业半径。
6.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述目标线为以直线状延伸的线。
7.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述控制装置设定使所述下部行走体停止的目标停止位置,以通过所述附属装置去除堆积在目标施工面的边缘部的沙土。
8.根据权利要求7所述的挖土机,其中,
所述目标停止位置包括第1目标停止位置和第2目标停止位置,所述第1目标停止位置设定为分别与成为斜面修整作业的对象的多个区段对应,所述第2目标停止位置设定为分别与由多个所述区段中连续的两个以上的所述区段构成的区段组对应。
9.根据权利要求8所述的挖土机,其中,
所述控制装置使所述下部行走体停在所述第1目标停止位置中的一处,然后使所述下部行走体停在所述第2目标停止位置中的一处,然后使所述下部行走体停在所述第1目标停止位置中的另一处。
10.根据权利要求7所述的挖土机,其中,
所述目标施工面为槽的壁面,
所述边缘部为所述槽的边缘、或所述槽的所述壁面与底面之间的角。
11.(补正后)根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述控制装置设定使所述下部行走体停止的目标停止位置,以通过所述附属装置去除堆积在目标施工面的边缘部的沙土。
12.(补正后)一种挖土机的控制装置,所述挖土机具备:下部行走体;上部回转体,搭载于所述下部行走体;及附属装置,包括安装于所述上部回转体的动臂、安装于所述动臂的前端的斗杆及安装于所述斗杆的前端的端接附属装置,所述挖土机的控制装置构成为如下:
控制所述上部回转体的回转和所述附属装置的动作,以使所述端接附属装置的左端或右端以与目标线一致的方式动作。
13.(补正后)根据权利要求12所述的挖土机的控制装置,其中,
设定使所述下部行走体停止的目标停止位置,以通过所述附属装置去除堆积在目标施工面的边缘部的沙土。
Claims (13)
1.一种挖土机,其具备:
下部行走体;
上部回转体,搭载于所述下部行走体;
附属装置,包括安装于所述上部回转体的动臂、安装于所述动臂的前端的斗杆及安装于所述斗杆的前端的端接附属装置;及
控制装置,控制所述上部回转体的回转和所述附属装置的动作,以使所述端接附属装置的端部沿目标线动作。
2.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述目标线为沿着坡脚、坡顶、槽的边缘或四角槽的底面的角的线。
3.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述控制装置通过进行包括回转动作、动臂提升动作及斗杆收回动作的复合动作来使所述端接附属装置的左端或右端沿所述目标线移动。
4.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述控制装置控制所述上部回转体的回转和所述附属装置的动作,以在操作了规定开关的状态下操作了回转操作杆时,使所述端接附属装置的左端或右端沿所述目标线动作。
5.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述目标线的长度小于作业半径。
6.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述目标线为以直线状延伸的线。
7.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述控制装置设定使所述下部行走体停止的目标停止位置,以通过所述附属装置去除堆积在目标施工面的边缘部的沙土。
8.根据权利要求7所述的挖土机,其中,
所述目标停止位置包括第1目标停止位置和第2目标停止位置,所述第1目标停止位置设定为分别与成为斜面修整作业的对象的多个区段对应,所述第2目标停止位置设定为分别与由多个所述区段中连续的两个以上的所述区段构成的区段组对应。
9.根据权利要求8所述的挖土机,其中,
所述控制装置使所述下部行走体停在所述第1目标停止位置中的一处,然后使所述下部行走体停在所述第2目标停止位置中的一处,然后使所述下部行走体停在所述第1目标停止位置中的另一处。
10.根据权利要求7所述的挖土机,其中,
所述目标施工面为槽的壁面,
所述边缘部为所述槽的边缘、或所述槽的所述壁面与底面之间的角。
11.一种挖土机,其具备:
下部行走体;
上部回转体,搭载于所述下部行走体;
附属装置,包括安装于所述上部回转体的动臂、安装于所述动臂的前端的斗杆及安装于所述斗杆的前端的端接附属装置;及
控制装置,设定使所述下部行走体停止的目标停止位置,以通过所述附属装置去除堆积在目标施工面的边缘部的沙土。
12.一种挖土机的控制装置,所述挖土机具备:下部行走体;上部回转体,搭载于所述下部行走体;及附属装置,包括安装于所述上部回转体的动臂、安装于所述动臂的前端的斗杆及安装于所述斗杆的前端的端接附属装置,所述挖土机的控制装置构成为如下:
控制所述上部回转体的回转和所述附属装置的动作,以使所述端接附属装置的端部沿目标线动作。
13.一种挖土机的控制装置,所述挖土机具备:下部行走体;上部回转体,搭载于所述下部行走体;及附属装置,包括安装于所述上部回转体的动臂、安装于所述动臂的前端的斗杆及安装于所述斗杆的前端的端接附属装置,所述挖土机的控制装置构成为如下:
设定使所述下部行走体停止的目标停止位置,以通过所述附属装置去除堆积在目标施工面的边缘部的沙土。
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