JP2009155901A - Front control method of working machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、作業機械の転倒を防止するためのフロント制御方法に関するものである。 The present invention relates to a front control method for preventing a work machine from overturning.
油圧ショベルには、図6に示すように、より遠い位置まで作業することができるように、標準より長いブームやアームを有するロングリーチフロント100を備えたものがある。
このロングリーチフロント100を機体前方へ倒す際、ロングリーチフロント100の重心位置が前方へ移って機体のバランスが崩れ、転倒することを回避するために、様々な転倒防止策が講じられている。
As shown in FIG. 6, some hydraulic excavators include a
When the
例えば、上部旋回体の後端部に備えられてフロントとの重量バランスをとるカウンタウエイトを増量し、機体の安定性を高める策が講じられている。また、例えば、フロントの重心位置が転倒領域に入る以前に、フロントの動作を停止する策が講じられている。なお、後者の策にかかる技術は、例えば特許文献1に開示されている。
しかしながら、特許文献1に記載されたような技術によれば、ロングリーチフロント100が高速移動中に急停止すると、その慣性力でショック(機体の振動)が発生するおそれがある。このようなショックはオペレータに伝わり、好ましくない。
また、ロングリーチフロント100には、油圧モータ駆動のツール101が取り付けられていることが多いが、このようなツール101付きロングリーチフロント100において、ロングリーチフロント100の重心位置が転倒領域に入る直前の、ロングリーチフロント100が遠くへ伸びている位置でも、ツール101による作業の良好な継続が望まれている。
However, according to the technique described in
The
本発明はこのような課題に鑑みて案出されたもので、フロント基部の移動による転倒を確実且つ快適に防止しながら、ツールの作業効率を確保することができるようにした、作業機械のフロント制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of such a problem, and it is possible to ensure the working efficiency of the tool while reliably and comfortably preventing a fall due to the movement of the front base portion. An object is to provide a control method.
上記目的を達成するために、請求項1記載の本発明の作業機械のフロント制御方法は、油圧シリンダで駆動されるブーム及びアームを有するフロント基部と該フロント基部の先端に設けられ油圧モータで駆動されるツールとからなるフロント装置と、該油圧シリンダ及び該油圧モータへ供給される作動油を吐出する可変流量型の油圧ポンプとを備えた作業機械において、該油圧ポンプの吐出流量を制限することにより該フロント装置の動作を制御するフロント制御方法であって、該フロント基部が作動しているか否かを判断する第一ステップ(ステップS10)と、該ツールが作動しているか否かを判断する第二ステップ(ステップS20)と、該フロント装置の姿勢に基づいて、該作業機械の安定度を算出する第三ステップ(ステップS30)と、該フロント基部と該ツールとのうちの該フロント基部のみが作動していると判断された場合に、該安定度に応じて該吐出流量を低減させる制限制御を実施する第四ステップ(ステップS40,S50)と、少なくとも該ツールが作動していると判断された場合に、該制限制御を解除する第五ステップ(ステップS60)とを備えたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a front control method for a work machine according to a first aspect of the present invention includes a front base having a boom and an arm driven by a hydraulic cylinder, and a hydraulic motor provided at the front end of the front base. In a work machine comprising a front device comprising a tool to be operated and a variable flow rate hydraulic pump that discharges hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder and the hydraulic motor, the discharge flow rate of the hydraulic pump is limited Is a front control method for controlling the operation of the front device by a first step (step S10) for determining whether or not the front base is operating, and determining whether or not the tool is operating A second step (step S20) and a third step (step S3) for calculating the stability of the work machine based on the attitude of the front device ), And a fourth step of performing restriction control to reduce the discharge flow rate in accordance with the stability when it is determined that only the front base of the front base and the tool is operating ( Steps S40 and S50) and a fifth step (Step S60) for releasing the restriction control when it is determined that at least the tool is operating.
請求項2記載の本発明の作業機械のフロント制御方法は、請求項1記載の作業機械のフロント制御方法において、該第三ステップにおいて、該フロント装置の先端位置を算出することで、該作業機械の安定度を算出し、該第四ステップにおいて、該フロント装置の先端位置が該作業機械の前方へ遠いほど該吐出流量を低減させることを特徴としている。
請求項3記載の本発明の作業機械のフロント制御方法は、請求項1記載の作業機械のフロント制御方法において、該第三ステップにおいて、該フロント装置の重心位置を算出することで、該作業機械の安定度を算出し、該第四ステップにおいて、該フロント装置の重心位置が該作業機械の中心から離れているほど該吐出流量を低減させることを特徴としている。
The work machine front control method according to a second aspect of the present invention is the work machine front control method according to the first aspect, wherein in the third step, the tip position of the front device is calculated. In the fourth step, the discharge flow rate is reduced as the tip position of the front device is farther forward of the work machine.
A work machine front control method according to a third aspect of the present invention is the work machine front control method according to the first aspect, wherein in the third step, the center of gravity position of the front device is calculated. In the fourth step, the discharge flow rate is reduced as the position of the center of gravity of the front device is further away from the center of the work machine.
請求項1記載の本発明の作業機械のフロント制御方法によれば、フロント装置の姿勢に基づき算出された安定度に応じて油圧ポンプの吐出流量を低減させる制限制御が実施されるので、安定度が悪化するにつれ(すなわち、フロント装置が転倒領域に近づくにつれ)、油圧ポンプの吐出流量が次第に低減してフロント装置の移動速度が次第に遅くなり、フロント装置を滑らかに停止させることができる。したがって、フロント装置の転倒領域への進入防止のためにフロント装置を急停止させることがないので、急停止によるショックを防止することができ、フロント装置の移動による転倒を確実且つ快適に防止することができる。また、ツールの操作量が検出された場合には、上記制限制御を解除するので、ツールの作業効率を良好に確保することができる。 According to the front control method for a work machine of the first aspect of the present invention, the restriction control is performed to reduce the discharge flow rate of the hydraulic pump according to the stability calculated based on the attitude of the front device. As the air quality deteriorates (that is, as the front device approaches the overturning region), the discharge flow rate of the hydraulic pump gradually decreases, the moving speed of the front device gradually decreases, and the front device can be smoothly stopped. Accordingly, since the front device is not suddenly stopped to prevent the front device from entering the fall region, it is possible to prevent a shock due to the sudden stop, and to reliably and comfortably prevent the front device from falling due to movement. Can do. Further, when the operation amount of the tool is detected, the restriction control is released, so that the working efficiency of the tool can be ensured satisfactorily.
請求項2記載の本発明の作業機械のフロント制御方法によれば、安定度がフロント装置の先端位置を算出することで算出されるので、安定度を比較的容易に算出することができる。つまり、ツールには、例えばカッター(切断機)やグラップル(把持機)等の複数種類がアタッチメントとして用意されているのが一般的であるが、フロント装置の先端位置は、ツールの重量によらずに算出されるので、ツールを様々に変更した場合にも容易に対応することができる。 According to the front control method for a work machine of the second aspect of the present invention, since the stability is calculated by calculating the tip position of the front device, the stability can be calculated relatively easily. In other words, it is common for tools to have multiple types of attachments such as cutters (cutting machines) and grapples (gripping machines) as attachments, but the tip position of the front device does not depend on the weight of the tool. Therefore, even when the tool is changed variously, it can be easily handled.
請求項3記載の本発明の作業機械のフロント制御方法によれば、安定度がフロント装置の重心位置を算出することで算出されるので、安定度を比較的精度良く算出することができる。そして、安定度の算出の精度が比較的低ければ、フロント装置の転倒領域を大きな余裕を持って設定することが必要となり、本来であればまだ転倒する姿勢ではないにもかかわらず、フロント装置の移動速度を過剰に制限して、フロント装置の作業効率が悪化することが考えられるが、本発明の作業機械のフロント制御方法によれば、安定度が比較的精度良く算出されるので、フロント装置の転倒領域を精密に設定することができ、フロント装置の作業効率を良好に確保することができる。 According to the front control method for a work machine of the third aspect of the present invention, since the stability is calculated by calculating the position of the center of gravity of the front device, the stability can be calculated with relatively high accuracy. If the accuracy of the stability calculation is relatively low, it is necessary to set the fall region of the front device with a large margin. Although it is conceivable that the working speed of the front device is deteriorated by restricting the moving speed excessively, according to the front control method of the work machine of the present invention, the stability is calculated with relatively high accuracy. Thus, it is possible to accurately set the fall region of the front device and to ensure good working efficiency of the front device.
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図1〜図5は、本発明の一実施形態の作業機械のフロント制御方法が実施されるフロント制御装置を示す模式的な図であって、図1はその油圧・電気回路図、図2はその角度センサで検出される角度を説明するためのフロントの簡略図、図3はその記憶部に記憶されたポンプ吐出流量にかかるマップ、図4はその制御方法の順序を説明するためのフローチャート、図5はその作業機械の全体像を示す側面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 5 are schematic diagrams showing a front control device in which a front control method for a work machine according to an embodiment of the present invention is implemented. FIG. 1 is a hydraulic / electric circuit diagram thereof, and FIG. FIG. 3 is a simplified diagram of the front for explaining the angle detected by the angle sensor, FIG. 3 is a map relating to the pump discharge flow rate stored in the storage unit, and FIG. 4 is a flowchart for explaining the order of the control method. FIG. 5 is a side view showing an overall image of the work machine.
<構成>
図5に示すように、油圧ショベル1は、下部走行体2と、下部走行体2上に旋回自在に結合された上部旋回体(機体)3と、上部旋回体3から前方へ延出するように取り付けられたロングリーチフロント(以下、単にフロントともいう)4とを備えて構成されている。
<Configuration>
As shown in FIG. 5, the
ロングリーチフロント4は、ブーム11,ロアアーム12及びアッパーアーム13を有するフロント基部10と、フロント基部10の先端に設けられるツール14と、ブーム11,ロアアーム12及びアッパーアーム13をそれぞれ駆動するブーム用油圧シリンダ(以下、ブームシリンダという)11A,ロアアーム用油圧シリンダ(以下、ロアアームシリンダという)12A及びアッパーアーム用油圧シリンダ(以下、アッパーアームシリンダという)13Aと、ツール14を駆動するツール用油圧モータ(以下、ツールモータという)14Aとを有している。なお、以下、ブームシリンダ11A,ロアアームシリンダ12A及びアッパーアームシリンダ13Aをまとめてフロントシリンダ10Aともいう。
The long reach front 4 includes a front base 10 having a
上部旋回体3の後端部には、フロント4との重量バランスをとるためのカウンタウエイト5が配設され、上部旋回体3の前部には、オペレータが搭乗するキャブ6が配設されている。
キャブ6内には、下部走行体2を走行駆動するために操作される左右一対の走行用操作レバー(図示略)と、フロント基部10を動作させるため及び上部旋回体3を旋回駆動するために操作される左右一対の作業用操作レバー7,8(図1参照)と、ツール14を動作させるために操作されるツール用操作レバー9(図1参照)とが配設されている。
A counterweight 5 for balancing the weight with the front 4 is disposed at the rear end of the upper swing body 3, and a
In the
作業用操作レバー7,8は前後左右に傾倒可能なものであって、例えば、右レバー7の前後方向の傾倒がブーム11の動作に対応し、右レバー7の左右方向の傾倒がロアアーム12の動作に対応し、左レバー8の前後方向の傾倒がアッパーアーム13の動作に対応し、左レバー8の左右方向の傾倒が旋回動作に対応している。なお、ここでの作業用操作レバー7,8の傾倒とフロント基部10及び上部旋回体3の動作との対応関係は一例であって、この限りではない。
The operation levers 7 and 8 can be tilted forward / backward / left / right. For example, the forward / backward tilt of the
ブーム11,ロアアーム12及びアッパーアーム13にはそれぞれ、その角度(姿勢)を検出する角度センサ(姿勢検出手段)11B,12B,13Bが取り付けられている。詳しくは、ブーム11に取り付けられた角度センサ11Bは、図2に示すように、上部旋回体3の旋回面に対するブーム11の長手方向の角度(仰角)θbmを検出するようになっている。ロアアーム12に取り付けられた角度センサ12Bは、ブーム11の長手方向に対するロアアーム12の長手方向の角度θlaを検出するようになっている。アッパーアーム13に取り付けられた角度センサ13Bは、ロアアーム12の長手方向に対するアッパーアーム13の長手方向の角度θuaを検出するようになっている。そして、ロアアーム角度θla及びアッパーアーム角度θuaは、ロアアーム12及びアッパーアーム13がそれぞれブーム11及びロアアーム12の延長方向へまっすぐ伸びた状態で(ブーム11及びロアアーム12に対して平行であるときに)0°として検出され、イン側(シリンダ伸長側)に回動動作したときに増大して検出されるようになっている。換言すると、ロアアーム角度θlaはブーム11の仰角とロアアーム12の仰角との差の角度、アッパーアーム角度θuaはロアアーム12の仰角とアッパーアーム13の仰角との差の角度を意味している。なお、図2において、Lbmはブーム11の長さを示し、Llaはロアアーム12の長さを示し、Luaはアッパーアーム13の長さを示している。
Angle sensors (posture detecting means) 11B, 12B, and 13B for detecting the angles (postures) are attached to the
ここで、ロングリーチフロント4の動作制御にかかる油圧・電気回路について説明する。
図1に示すように、油圧回路は、メインポンプ(第一の油圧ポンプ)21から吐出された作動油が流通するメインラインLMと、パイロットポンプ(第二の油圧ポンプ)22から吐出されたパイロット圧が作用するパイロットラインLpiとを備えている。
Here, a hydraulic / electric circuit for controlling the operation of the long reach front 4 will be described.
As shown in FIG. 1, the hydraulic circuit includes a main line L M which hydraulic fluid discharged from the main pump (first hydraulic pump) 21 flows, discharged from the pilot pump (second hydraulic pump) 22 And a pilot line L pi on which the pilot pressure acts.
メインラインLMには、各フロントシリンダ10A(11A,12A,13A)及びツールモータ14Aと、各フロントシリンダ10A及びツールモータ14Aへ作動油を供給するメインポンプ21と、各フロントシリンダ10A及びメインポンプ21間に介装された各フロント用コントロールバルブ(第一コントロールバルブ)11C,12C,13C(ブーム用コントロールバルブ11C,ロアアーム用コントロールバルブ12C,アッパーアーム用コントロールバルブ13C)と、ツールモータ14A及びメインポンプ21間に介装されたツール用コントロールバルブ(第二コントロールバルブ)14Cと、作動油が還流する作動油タンク23とが配設されている。なお、図1において、図面の簡略化のために、各フロントシリンダ10Aと各フロント用コントロールバルブ11C,12C,13Cとをまとめて示す。
The main line L M, each
各コントロールバルブ11C,12C,13C,14Cは、油圧パイロット式の3位置切換弁として構成されており、メインラインLMにおいて互いに並列に接続されている。そして、スプールの位置を切り換えて、フロントシリンダ11A,12A,13A及びツールモータ14Aに供給される作動油の流通方向及び流量を可変制御し、フロント基部10及びツール14の動作を制御できるようになっている。
The
各コントロールバルブ11C,12C,13C,14Cのスプールの位置の切換えは、パイロットラインLpiから導入されるパイロット圧に応じて設定されるようになっている。コントロールバルブ11C,12C,13C,14Cを代表してブーム用コントロールバルブ11Cのスプールの位置の切換えについて詳述すると、第一位置では、ブームシリンダ11Aのロッド側油室に作動油が供給されてブームシリンダ11Aが縮み、中立位置である第二位置では、ブームシリンダ11Aへの作動油の供給が遮断され、第三位置では、ブームシリンダ11Aのヘッド側油室に作動油が供給されてブームシリンダ11Aが伸びるようになっている。
The switching of the spool position of each
また、各コントロールバルブ11C,12C,13C,14Cの内部においてその中立位置には、センタバイパス通路が設けられている。これらセンタバイパス通路は、互いに直列に接続されて、センタバイパスラインLce-bypassとして作動油タンク23に連通されている。センタバイパスラインLce-bypassは、メインラインLM上のコントロールバルブ11C,12C,13C,14Cの上流から分岐したかたちになっている。そして、センタバイパスラインLce-bypassの下流側には、ネガティブコントロール圧(第一ネガティブコントロール圧)Pnegaを発生させるネガティブコントロールバルブ(ネガティブコントロール圧発生手段)24が設けられている。なお、以下、ネガティブコントロールをネガコンと略す。
A center bypass passage is provided at the neutral position of each
また、センタバイパスラインLce-bypassのコントロールバルブ11C,12C,13C,14C及びネガコンバルブ24間には、ネガコンライン(第一ネガコンライン)Lnegaが分岐して設けられており、ネガコン圧Pnegaは、ネガコンラインLnegaを介して油圧ポンプ21のレギュレータ21aに作用し、油圧ポンプ21の吐出流量Qを制御するようになっている。そして、油圧ポンプ21は、ネガコン圧Pnegaが大きいほど、その吐出流量Qが小さくなるようになっている。
Further, a negative control line (first negative control line) L nega is branched between the
パイロットラインLpiは、各コントロールバルブ11C,12C,13C,14Cのパイロット圧作用部に接続されたものであって、パイロットラインLpi上には、パイロットポンプ22と、リモコンバルブ11D,12D,13D,14Dとが配設されている。
リモコンバルブ11D,12D,13D,14Dは、各コントロールバルブ11C,12C,13C,14Cのパイロット圧作用部に作用させるパイロット圧を制御するためのものである。そして、リモコンバルブ11D,12D,13Dは、作業用操作レバー7,8の傾倒方向にそれぞれ対応して備えられ、リモコンバルブ14Dは、ツール用操作レバー9に対応して備えられている。
The pilot line L pi is connected to the pilot pressure acting portion of each
The
また、パイロットラインLpiに対して、フロント基部10用のリモコンバルブ11D,12D,13Dのパイロット圧を検出することによりフロント基部10の各操作量を検出する圧力センサ(第一操作量検出手段)11E,12E,13Eと、ツール14用のリモコンバルブ14Dのパイロット圧を検出することによりツール14の操作量を検出する圧力センサ(第二操作量検出手段)14Eとが配設されている。
Further, the pilot line L pi,
また、パイロットラインLpiのパイロットポンプ22及びリモコンバルブ11D,12D,13D,14D間には、パイロットバイパスライン(第二のネガコンライン)Lpi-bypassが分岐して設けられている。そして、パイロットバイパスラインLpi-bypassには、電磁比例弁25と、シャトルバルブ(高圧選択弁)26とが配設されている。
電磁比例弁25は、後述するコントローラ30によって制御され、コントローラ30から入力された電気信号に応じて、パイロットポンプ22から供給されたパイロット圧である一次圧を減圧した二次圧(第二のネガコン圧)P2を生成するようになっている。なお、コントローラ30から電気信号が入力されない通常時(または、後述の制限解除時)には、最低圧力になるように設定されている。一方、コントローラ30から電気信号が入力された後述の制限制御時には、ネガコン圧Pnegaよりも二次圧P2が高くなるように設定されている。
Also, pilot line L pi of the
The electromagnetic
シャトルバルブ26は、一方の入口にネガコンラインLnegaが連通され、他方の入口にパイロットバイパスラインLpi-bypassが連通され、且つ、出口にメインポンプ21のレギュレータ21aに続くラインが連通されている。そして、ネガコンラインLnegaを介して入力されたネガコン圧PnegaとパイロットバイパスラインLpi-bypassを介して入力された二次圧P2とのうちの高圧側を選択して、レギュレータ21aに作用させるようになっている。なお、図1において、符号27はリリーフバルブを示し、符号28はチェックバルブを示す。
In the
コントローラ(制御手段)30は、入力側で各角度センサ11B,12B,13B及び各圧力センサ11E,12E,13E,14Eに接続されるとともに、出力側で電磁比例弁25に接続され、記憶部31と判断部32と第一演算部33と第二演算部34と指令部35とを有している。そして、各角度センサ11B,12B,13Bで検出された角度θbm,θla,θua及び各圧力センサ11E,12E,13E,14Eで検出された圧力に基づき、電磁比例弁25を制御してメインポンプ21の吐出流量Qを制限する制限制御を実施するようになっている。
The controller (control means) 30 is connected to the
コントローラ30の各部について詳述すると、記憶部31は、ブーム11の長さLbm,ロアアーム12の長さLla及びアッパーアーム13の長さLuaを記憶している。また、図3に示すような、フロント4の先端位置XFとメインポンプ21の制限流量値Qlimitとの対応関係を規定するマップを記憶している。このマップにおいては、ブーム11の基端部Oを原点とし、フロント4の先端位置XFが原点Oから機体前方へ離れている距離Xに応じて、メインポンプ21の吐出流量Qが制限されるべく、制限流量値Qlimitが設定されるようになっている。つまり、フロント4の先端位置XFが機体前方へと離れて転倒領域に近づくにつれ、メインポンプ21の吐出流量Qが制限されるようになっている。そして、メインポンプ21の制限流量値Qlimitは、フロント4の先端位置XFが第1所定位置X1に到達するまでは通常時と同じ値に設定されているが、第1所定位置X1と第2所定位置X2との間で次第に減少し、第2所定位置X2で下限値になるように設定されている。なお、転倒領域とは、フロント4の先端位置XFがその領域に入ると機体の安定度が悪化して転倒するおそれのある領域である。マップ中の第2所定位置X2は、転倒領域よりも余裕を持ってわずかに機体中央寄りに設定されている。
Specifically, each part of the
判断部32は、圧力センサ11E,12E,13E,14Eで検出された圧力に基づき、フロント基部10が作動中であるか否か、及び、ツール14が作動中であるか否かを判断するようになっている。つまり、判断部32は、各圧力センサ11E,12E,13Eで検出された圧力の少なくとも一つが予め設定された所定の圧力よりも高ければ、フロント基部10は作動中であると判断するようになっている。また、判断部32は、圧力センサ14Eで検出された圧力が所定の圧力よりも高ければ、ツール14は作動中であると判断するようになっている。そして、その判断結果を指令部35へ出力するようになっている。
Based on the pressures detected by the
第一演算部(安定度算出手段)33は、角度センサ11B,12B,13Bから入力されたブーム角度θbm,ロアアーム角度θla及びアッパーアーム角度θuaと、記憶部31に記憶されたブーム長さLbm,ロアアーム長さLla及びアッパーアーム長さLuaとに基づき、アッパーアーム13の先端位置Xua、すなわち、現在のフロント4の先端位置XFを算出するようになっている。このフロント4の先端位置XFの算出は、フロント4の先端位置XFが前方へ離れるにつれ機体の安定度が悪化するという既知の事実から、機体の安定度を算出することを意味している。
The first calculation unit (stability calculation means) 33 includes the boom angle θ bm , the lower arm angle θ la and the upper arm angle θ ua input from the
詳述すると、まず、ブーム角度θbmとブーム長さLbmとから、数式(1)に基づき、ブーム先端位置Xbmを算出する。 More specifically, first, the boom tip position X bm is calculated from the boom angle θ bm and the boom length L bm based on the formula (1).
次に、ブーム角度θbm,ロアアーム角度θla,ロアアーム長さLla及びブーム先端位置Aから、数式(2)に基づき、ロアアーム先端位置Xlaを算出する。 Next, from the boom angle θ bm , the lower arm angle θ la , the lower arm length L la, and the boom tip position A, the lower arm tip position X la is calculated based on Expression (2).
最後に、ブーム角度θbm,ロアアーム角度θla,アッパーアーム角度θua,アッパーアーム長さLua及びロアアーム先端位置Xlaから、数式(3)に基づき、アッパーアーム先端位置Xuaを算出する。 Finally, the upper arm tip position X ua is calculated from the boom angle θ bm , the lower arm angle θ la , the upper arm angle θ ua , the upper arm length L ua, and the lower arm tip position X la based on Equation (3).
そして、算出されたアッパーアーム先端位置Xuaをフロント先端位置XFとして、第二演算部34に出力するようになっている。
第二演算部34は、第一演算部33から入力されたフロント先端位置XFと記憶部31に記憶されているマップとに基づき、現在のフロント先端位置XFに対応したメインポンプ21の制限流量値Qlimitを設定する。続いて、この制限流量値Qlimitへの制限のために作用させる必要があるレギュレータ21aへの制限圧を算出し、且つ、算出した制限圧を生成可能な電磁比例弁25の設定を算出する。そして、算出した電磁比例弁25の設定を指令部35へ出力するようになっている。
Then, the calculated upper arm tip position X ua as a front end position X F, and outputs it to the
The
指令部35は、判断部32によりフロント基部10とツール14とのうちフロント基部10のみが作動していると判断された場合に、第二演算部34から入力された制限流量値Qlimitにメインポンプ21の吐出流量Qが制限されるように(制限制御が実施されるように)、電磁比例弁25に指令を送るようになっている。ただし、指令部35は、判断部32によりツール14が作動中であると判断された場合には、ツール14の作動速度を優先するため、メインポンプ21の吐出流量Qを通常値に復帰するように(制限制御が解除されるように)、電磁比例弁25に指令を送るようになっている。
When the
そして、コントローラ30は、図4に示すフローチャートのような順序で、制限制御を実施するようになっている。
まず、ステップS10では、判断部32により、フロント基部10が作動中であるか否かが判断されるようになっている。つまり、判断部32が、各圧力センサ11E,12E,13Eで検出された圧力の少なくとも一つが予め設定された所定の圧力よりも高ければ、フロント基部10は作動中であると判断するようになっている。そして、フロント基部10が作動中であれば、ステップS20に進む。一方、フロント基部10が作動中でなければ、ステップS60に進む。
Then, the
First, in step S10, the
ステップS20では、再び判断部32により、ツール14が作動中であるか否かが判断されるようになっている。つまり、判断部32が、圧力センサ14Eで検出された圧力が所定の圧力よりも高ければ、ツール14は作動中であると判断するようになっている。そして、ツール14が作動中でなければ、ステップS30に進む。一方、ツール14が作動中であれば、ステップS60に進む。
In step S20, the
ステップS30では、第一演算部33により、ブーム角度θbm,ロアアーム角度θla及びアッパーアーム角度θuaと、ブーム長さLbm,ロアアーム長さLla及びアッパーアーム長さLuaとに基づき、上述の数式(1)〜(3)を利用して、現在のフロント4の先端位置XFが算出されるようになっている。そして、ステップS40に進む。
ステップS40では、第二演算部34により、記憶部31に記憶されたマップに基づき、フロント4の先端位置XFに対応したメインポンプ21の制限流量値Qlimitが設定されるようになっている。そして、その後、ステップS50に進む。
In step S30, the
At step S40, the
ステップS50では、指令部35により、メインポンプ21の吐出流量Qが上記制限流量値Qlimitになるように、電磁比例弁25へ電気信号が送られるようになっている。
ステップS60では、メインポンプ21の吐出流量Qが通常値に復帰するように、電磁比例弁25へ電気信号が送られないようになっている。
なお、このフローチャートは、機体の作動中、所定の周期で繰り返されるようになっている。
In step S50, the
In step S60, an electric signal is not sent to the electromagnetic
This flowchart is repeated at a predetermined cycle during the operation of the aircraft.
<作用・効果>
本発明の一実施形態にかかる作業機械のフロント制御方法が実施されるフロント制御装置は上述のように構成されているので、以下のような作用・効果がある。
オペレータが何れの操作レバー7〜9も操作しない場合、つまり、フロント4が静止している場合には、各コントロールバルブ11C〜14Cのスプールは中立位置にあり、ネガコンラインLnegaに最大のネガコン圧Pnegaが発生し、この最大のネガコン圧Pnegaはシャトルバルブ26の一方の入口を経てメインポンプ21のレギュレータ21aに入力され、メインポンプ21の吐出流量Qは予め設定された最小値に制御される。
<Action and effect>
Since the front control device in which the front control method for a work machine according to an embodiment of the present invention is implemented is configured as described above, the following operations and effects are obtained.
When the operator does not operate any of the operation levers 7 to 9, that is, when the front 4 is stationary, the spools of the
ここで、オペレータが作業用操作レバー7,8とツール用操作レバー9とのうち、作業用操作レバー7,8のみを操作した場合には、リモコンバルブ11D〜13Dがその操作量に応じたパイロット圧をコントロールバルブ11C〜13Cに作用させ、コントロールバルブ11C〜13Cのスプール位置を中立位置から他の位置へ切り換える。したがって、ネガコンラインLnegaのネガコン圧Pnegaは低下する。しかしながら、このとき、フロント4の先端位置XFに応じて電磁比例弁25の設定を変更し、ネガコン圧Pnegaよりも高圧の二次圧P2を生成するので、シャトルバルブ26の他方の入口に高圧の二次圧P2が作用し、シャトルバルブ26は高圧の二次圧P2を選択してメインポンプ21のレギュレータ21aに高い圧力を作用させて、メインポンプ21の吐出流量Qをフロント4の先端位置XFに応じて低減させることができる。
Here, when the operator operates only the operation levers 7 and 8 among the operation levers 7 and 8 and the tool operation lever 9, the
つまり、フロント4の先端位置XFが機体より前方へ遠い場合には機体の安定度が低下するが、そのフロント4の先端位置XFに応じてメインポンプ21の吐出流量Qを制限するので、安定度が悪化するにつれ、すなわち、フロント4が転倒領域に近づくにつれ、メインポンプ21の吐出流量Qが次第に低減してフロント4の移動速度が次第に遅くなり、フロント4を滑らかに停止させることができる。したがって、フロント4の転倒領域への進入防止のためにフロント4を急停止することがないので、転倒を確実に防止しながら、急停止によるショックを防止することができる。
That is, although the stability of the aircraft when the tip position X F of the front 4 is far forward than the airframe is reduced, so limiting the discharge flow rate Q of the
また、オペレータがツール用操作レバー9を操作した場合には、オペレータが作業用操作レバー7,8を操作しているか否かに関わらず、電磁比例弁25の設定の変更が解除され、通常通りにネガコン圧Pnegaがレギュレータ21aに作用して、メインポンプ21の吐出流量Qはネガコン圧Pnegaに応じた通常値に制御される。
したがって、ツール14の作動は機体の安定度にほとんど影響しないということに着目して、ツール14が作動中の場合にはメインポンプ21の吐出流量Qを制限しないので、ツール14の作動速度を確保し、良好に作業することができる。なお、ツール14が作動中の場合には、通常、フロント基部10を移動させないという実情があるので、ツール14の作動中にフロント基部10が高速移動して転倒領域に近づき、フロント4が急停止してショックが発生するというおそれもない。
When the operator operates the tool operation lever 9, the change in the setting of the electromagnetic
Therefore, paying attention to the fact that the operation of the
また、メインポンプ21の吐出流量Qを変更するためにメインポンプ21に作用する圧として、ネガコン圧Pnegaと二次圧P2とのうちの高圧側が選択されるように構成されているので、一般的に備えられているネガコン圧Pnegaにかかる既設の回路に、二次圧P2にかかる新たな回路を追加するだけで、新たな装置や機器を多数追加したり大幅に設計変更したりすることなく、安価に制限制御を実施することができる。また、電磁比例弁25を制御してパイロット圧を減じて二次圧P2を発生させるので、二次圧P2を容易且つ高精度に制御することができる。
Further, since the high pressure side of the negative control pressure P nega and the secondary pressure P 2 is selected as the pressure acting on the
[その他]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、上記実施形態において、油圧式の操作手段であるリモコンバルブ11D,12D,13D,14D付きの作業用操作レバー7,8及びツール用操作レバー9と、リモコンバルブ11D,12D,13D,14Dから出力されるパイロット圧を検出する圧力センサ11E,12E,13E,14Eとを備え、フロント基部10及びツール14の作動(操作量)を検出したが、例えば、電気式の操作手段と、電気式の操作手段から出力される電気信号を検出するセンサとを備えて、フロント基部10及びツール14の作動を検出するようにしても良い。
[Others]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the above embodiment, the operation levers 7 and 8 and the tool operation lever 9 with the
また、上記実施形態において、角度センサ11B,12B,13Bを備えてフロント4の姿勢としての角度θbm,θla,θuaを検出したが、フロント4の姿勢を検出する手段はこれに限らず、例えば、各フロントシリンダ10Aに供給される作動油の流量を検出する流量センサを備えて、各フロントシリンダ10Aに供給された作動油の流量に基づき、フロント4の姿勢を検出するようにしても良い。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態において、コントローラ30は、フロント4の先端位置XFを算出し、先端位置XFによってメインポンプ21の吐出流量Qを制限したが、フロント4の重心位置を算出し、この重心位置によってメインポンプ21の吐出流量Qを制限しても良い。つまり、フロント4の先端位置XFを算出することで機体の安定度を算出しても良いし、フロント4の重心位置を算出することで機体の安定度を算出しても良い。
In the above embodiment, the
安定度をフロント4の先端位置を算出することで算出した場合には、安定度を比較的容易に算出することができるという利点がある。つまり、ツール14には、例えばカッター(切断機)やグラップル(把持機)等の複数種類がアタッチメントとして用意されているのが一般的であるが、フロント4の先端位置は、ツール14の重量によらずに算出されるので、ツール14を様々に変更した場合にも容易に対応することができる。
When the stability is calculated by calculating the tip position of the front 4, there is an advantage that the stability can be calculated relatively easily. That is, in general, a plurality of types of
また、安定度をフロント4の重心位置を算出することで算出した場合には、安定度を比較的精度良く算出することができるという利点がある。そして、安定度の算出の精度が比較的低ければ、フロント4の転倒領域を大きな余裕を持って設定することが必要となり、本来であればまだ転倒する姿勢ではないにもかかわらず、フロント4の移動速度を過剰に制限して、フロント4の作業効率が悪化することが考えられるが、重心位置を利用して安定度が比較的精度良く算出されれば、フロント4の転倒領域を精密に設定することができ、フロント4の作業効率を良好に確保することができる。 Further, when the stability is calculated by calculating the position of the center of gravity of the front 4, there is an advantage that the stability can be calculated with relatively high accuracy. If the accuracy of the stability calculation is relatively low, it is necessary to set the fall region of the front 4 with a large margin. Although it is conceivable that the working efficiency of the front 4 is deteriorated by restricting the moving speed excessively, if the stability is calculated with a relatively high accuracy using the position of the center of gravity, the falling region of the front 4 is accurately set. Thus, the working efficiency of the front 4 can be ensured satisfactorily.
また、機体の安定度を算出する際に、上部旋回体3の旋回角度や路面の傾斜角度等をさらに考慮すると好ましい。つまり、下部走行体2のクローラの延伸方向に対して上部旋回体3の旋回角度が異なれば転倒領域が変わるので、これを考慮するとより好ましい。また、路面が傾斜している場合にも転倒領域が変わるので、これを考慮するとより好ましい。
また、上記実施形態では、本発明の作業機械のフロント制御方法を、ロングリーチフロント4を有する油圧ショベル1に適用した場合について説明したが、通常の長さのフロントを有する油圧ショベルに適用しても良い。また、適用する作業機械の種類も油圧ショベルに限らず、クレーン等の他の作業機械に適用しても勿論良い。
Further, when calculating the stability of the airframe, it is preferable to further consider the turning angle of the upper turning body 3, the inclination angle of the road surface, and the like. That is, if the turning angle of the upper swing body 3 is different from the extending direction of the crawler of the lower traveling body 2, the fall region changes, which is more preferable in consideration of this. Moreover, since the fall region changes even when the road surface is inclined, it is more preferable in consideration of this.
In the above embodiment, the case where the front control method for a work machine according to the present invention is applied to a
1 油圧ショベル(作業機械)
2 下部走行体
3 上部旋回体(機体)
4 ロングリーチフロント(フロント装置)
5 カウンタウエイト
6 キャブ
7,8 作業用操作レバー
9 ツール用操作レバー
10 フロント基部
11 ブーム
11A ブームシリンダ(油圧シリンダ)
11B ブーム用角度センサ(姿勢検出手段)
11C ブーム用コントロールバルブ
11D ブーム用リモコンバルブ
11E ブーム用圧力センサ(第一操作量検出手段)
12 ロアアーム
12A ロアアームシリンダ(油圧シリンダ)
12B ロアアーム用角度センサ(姿勢検出手段)
12C ロアアーム用コントロールバルブ
12D ロアアーム用リモコンバルブ
12E ロアアーム用圧力センサ(第一操作量検出手段)
13 アッパーアーム
13A アッパーアームシリンダ(油圧シリンダ)
13B アッパーアーム用角度センサ(姿勢検出手段)
13C アッパーアーム用コントロールバルブ
13D アッパーアーム用リモコンバルブ
13E アッパーアーム用圧力センサ(第一操作量検出手段)
14 ツール
14A ツール用モータ(油圧モータ)
14C ツール用コントロールバルブ
14D ツール用リモコンバルブ
14E ツール用圧力センサ(第二操作量検出手段)
21 メインポンプ(油圧ポンプ)
22 パイロットポンプ
23 作動油タンク
24 ネガコンバルブ(ネガティブコントロール圧発生手段)
25 電磁比例弁
26 シャトルバルブ(高圧選択弁)
27 リリーフバルブ
28 チェックバルブ
30 コントローラ(制御手段)
31 記憶部
32 判断部
33 第一演算部(安定度算出手段)
34 第二演算部
35 指令部(制限手段)
100 ロングリーチフロント
Lbm ブーム長さ
Lla ロアアーム長さ
Lua アッパーアーム長さ
LM メインライン
Lpi パイロットライン
Lce-bypass センタバイパスライン
Lnega ネガティブコントロールライン(第一ネガティブコントロールライン)
Lpi-bypass パイロットバイパスライン(第二ネガティブコントロールライン)
XF フロントの先端位置
θbm ブーム角度
θla ロアアーム角度
θua アッパーアーム角度
1 Excavator (work machine)
2 Lower traveling body 3 Upper turning body (airframe)
4 Long reach front (front device)
5
11B Boom angle sensor (posture detection means)
11C
12
12B Lower arm angle sensor (attitude detection means)
12C Lower
13
13B Angle sensor for upper arm (attitude detection means)
13C Control valve for
14
14C
21 Main pump (hydraulic pump)
22
25
27
31
34
100 Long reach front L bm boom length L la Lower arm length L ua upper arm length L M main line L pi pilot line L ce-bypass center bypass line L nega negative control line (first negative control line)
L pi-bypass pilot bypass line (second negative control line)
X F Front tip position θ bm Boom angle θ la Lower arm angle θ ua Upper arm angle
Claims (3)
該フロント基部が作動しているか否かを判断する第一ステップと、
該ツールが作動しているか否かを判断する第二ステップと、
該フロント装置の姿勢に基づいて、該作業機械の安定度を算出する第三ステップと、
該フロント基部と該ツールとのうちの該フロント基部のみが作動していると判断された場合に、該安定度に応じて該吐出流量を低減させる制限制御を実施する第四ステップと、
少なくとも該ツールが作動していると判断された場合に、該制限制御を解除する第五ステップとを備えた
ことを特徴とする、作業機械のフロント制御方法。 A front device comprising a front base having a boom and an arm driven by a hydraulic cylinder, and a tool provided at the tip of the front base and driven by a hydraulic motor, and hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder and the hydraulic motor In a work machine equipped with a variable flow rate hydraulic pump for discharging, a front control method for controlling the operation of the front device by limiting the discharge flow rate of the hydraulic pump,
A first step of determining whether the front base is operating;
A second step of determining whether the tool is operating;
A third step of calculating the stability of the work machine based on the attitude of the front device;
A fourth step of performing restriction control to reduce the discharge flow rate according to the stability when it is determined that only the front base of the front base and the tool is operating;
A front control method for a work machine, comprising: a fifth step of releasing the restriction control at least when it is determined that the tool is operating.
該第四ステップにおいて、該フロント装置の先端位置が該作業機械の前方へ遠いほど該吐出流量を低減させる
ことを特徴とする、請求項1記載の作業機械のフロント制御方法。 In the third step, by calculating the tip position of the front device, the stability of the work machine is calculated,
2. The front control method for a work machine according to claim 1, wherein in the fourth step, the discharge flow rate is reduced as the tip position of the front device is farther toward the front of the work machine. 3.
該第四ステップにおいて、該フロント装置の重心位置が該作業機械の中心から離れているほど該吐出流量を低減させる
ことを特徴とする、請求項1記載の作業機械のフロント制御方法。 In the third step, by calculating the position of the center of gravity of the front device, the stability of the work machine is calculated,
2. The front control method for a work machine according to claim 1, wherein in the fourth step, the discharge flow rate is reduced as the position of the center of gravity of the front device is further away from the center of the work machine.
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CN105971050A (en) * | 2015-03-13 | 2016-09-28 | 住友重机械工业株式会社 | Excavator |
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