JP2011157789A - Construction machine - Google Patents

Construction machine Download PDF

Info

Publication number
JP2011157789A
JP2011157789A JP2010022472A JP2010022472A JP2011157789A JP 2011157789 A JP2011157789 A JP 2011157789A JP 2010022472 A JP2010022472 A JP 2010022472A JP 2010022472 A JP2010022472 A JP 2010022472A JP 2011157789 A JP2011157789 A JP 2011157789A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
boom
pilot pressure
operator
value
speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2010022472A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5512311B2 (en
Inventor
Haruo Go
春男 呉
Shipeng Li
世鵬 李
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP2010022472A priority Critical patent/JP5512311B2/en
Publication of JP2011157789A publication Critical patent/JP2011157789A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5512311B2 publication Critical patent/JP5512311B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a construction machine capable of assisting an operator so that working elements can reliably reach the target values of respective operations. <P>SOLUTION: This construction machine includes the working elements which performs respective operations hydraulically, a speed detector for detecting the speeds of the working elements, an operation device operated by the operator to drive the working elements, and a pilot pressure detector for detecting a pilot pressure output from the operation device. A control unit decelerates and stops the working elements using a deceleration pattern selected from among a plurality of deceleration patterns based on the speed detected by the speed detector. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明はオペレータが操縦して作業を行なう建設機械に関する。   The present invention relates to a construction machine that is operated by an operator.

一般的に、建設機械はオペレータが操縦することにより各種の作業を行なうように設計されている。建設機械を用いて行なう作業には、同じ動作を繰り返し行なう作業が多い。例えば、建設機械の一例としてショベルが行なう掘削・積込み動作は、バケットにより土を掘削して運搬車に積み込むという一連の動作である。そのようなショベルが行なう掘削・積込み動作は、オペレータがショベル運転室の操作レバーを操作して、キャビンを旋回させ、且つバケット、アーム、ブーム等の作業要素を駆動することで行なわれる。   Generally, a construction machine is designed to perform various operations by being operated by an operator. Many of the operations performed using construction machines are the same operations repeated. For example, excavation and loading operations performed by an excavator as an example of a construction machine are a series of operations in which soil is excavated by a bucket and loaded onto a transport vehicle. Excavation and loading operations performed by such shovels are performed by an operator operating an operation lever in the shovel cab, turning the cabin, and driving work elements such as buckets, arms, and booms.

このように、キャビンの旋回及び作業要素の駆動はオペレータの操縦に任されている。このため、オペレータの熟練度によって、キャビンの旋回及び作業要素の駆動が異なることとなる。一般的に、操縦に不慣れなオペレータは、操縦レバーを急激に大きく操作することができない。例えば、操縦に不慣れなオペレータや熟練度の低いオペレータが所定の時間内にブームを規定の位置まで上げる操作を行なう場合、操縦レバーを大きく操作しなければならないのに、操作レバーの操作が小さく、所定の時間内で目標の位置まで到達するだけの速度を出せないことがある。あるいは、ブームの速度を大きくできたとしても、目標位置に停止させるために減速するタイミングが不適となり、減速タイミングが遅れてブームがオーバーランしてしまうこともある。   Thus, the swiveling of the cabin and the driving of the working elements are left to the operator's control. For this reason, the turning of the cabin and the driving of the working element differ depending on the skill level of the operator. In general, an operator who is unfamiliar with steering cannot operate the steering lever rapidly and greatly. For example, when an operator who is unfamiliar with steering or an operator with low skill level performs an operation to raise the boom to a specified position within a predetermined time, the manipulation lever has to be operated largely, but the manipulation of the manipulation lever is small. In some cases, it is not possible to achieve a speed sufficient to reach the target position within a predetermined time. Alternatively, even if the speed of the boom can be increased, the timing for decelerating to stop at the target position becomes inappropriate, and the boom may overrun due to the delay of the decelerating timing.

オペレータの熟練度に係る問題を回避するために、作業装置の作動範囲を制限するいわゆる制限制御により作業要素の駆動を制御することが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。すなわち、ブーム等の作業要素の作動範囲を設定しておき、作業要素が作動範囲をはずれた位置に移動しないように自動的に操作を制限するものである。   In order to avoid a problem relating to the skill level of the operator, it has been proposed to control the driving of the working element by so-called limit control that limits the operating range of the working device (see, for example, Patent Document 1). That is, an operation range of a work element such as a boom is set, and the operation is automatically limited so that the work element does not move to a position outside the operation range.

また、作業要素の移動の軌跡を予め設定しておき、作業要素が設定された軌跡を通って移動するように自動的に制御する軌跡制御により作業要素の駆動を制御することが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。   In addition, it has been proposed to control the drive of the work element by trajectory control in which the trajectory of the work element is set in advance and is automatically controlled so that the work element moves through the set trajectory. (For example, refer to Patent Document 2).

特開平9−291559号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-291559 特開平9−291560号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-291560

上述の制限制御を行なう場合、作業要素が作業範囲外に出ることを防止できる。したがって、例えば上述のブームのオーバーランを防止することができる。しかし、制限制御では、作業範囲内での作業要素の位置や速度の制御はできない。例えば、作業範囲内でオペレータが作業要素の操作を停止すれば、作業要素の動作は停止する。したがって、例えば、オペレータのレバー操作量が不足していても、それを補償するような制御は行なわれず、作業要素が所望の位置に到達しないことがある。   When performing the above-described restriction control, it is possible to prevent the work element from going out of the work range. Therefore, for example, the boom overrun described above can be prevented. However, in the limit control, the position and speed of the work element within the work range cannot be controlled. For example, if the operator stops the operation of the work element within the work range, the operation of the work element stops. Therefore, for example, even if the lever operation amount of the operator is insufficient, control to compensate for this is not performed, and the work element may not reach a desired position.

また、上述の軌跡制御を行なう場合、予め軌跡を設定するための操作(例えばプログラムの設定)に時間がかかってしまう。また、作業要素が設定された軌跡に沿って移動するように制御するには精密で厳格な制御が必要であり、オペレータが操縦する場合よりも作業要素の移動速度を小さくしなければならず、作業時間が長くなってしまう。さらに、オペレータが操作レバーを操作しないため、オペレータの操縦能力は向上しない。   Further, when the above-described trajectory control is performed, it takes time to perform an operation for setting a trajectory in advance (for example, setting a program). In addition, precise and strict control is required to control the work element to move along the set trajectory, and the movement speed of the work element must be lower than when the operator steers, Work time will be longer. Furthermore, since the operator does not operate the operation lever, the operator's steering ability is not improved.

本発明は以上の問題に鑑みなされたものであり、作業要素が個々の作業における目標値に確実に到達できるようにオペレータの操作をアシストすることのできる建設機械を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a construction machine capable of assisting an operator's operation so that a work element can reliably reach a target value in each work.

本発明の一実施態様によれば、油圧により作業を行なう作業要素と、前記作業要素の速度を検出する速度検出器と、前記作業要素を駆動するためにオペレータが操作する操作装置と、前記操作装置が出力するパイロット圧を検出するパイロット圧検出器と、前記速度検出器からの検出値に基づいて前記作業要素の駆動速度を制御する制御装置とを有し、前記制御装置は、前記速度検出器が検出した速度に基づいて複数の減速パターンのうちから選択した一つの減速パターンを用いて前記作業要素を減速して停止させることを特徴とする建設機械が提供される。   According to one embodiment of the present invention, a working element that performs work by hydraulic pressure, a speed detector that detects a speed of the working element, an operating device that an operator operates to drive the working element, and the operation A pilot pressure detector for detecting a pilot pressure output from the device; and a control device for controlling a driving speed of the working element based on a detection value from the speed detector, wherein the control device is configured to detect the speed. There is provided a construction machine characterized in that the working element is decelerated and stopped using one deceleration pattern selected from among a plurality of deceleration patterns based on the speed detected by the machine.

上述の建設機械において、前記制御装置は、前記作業要素が目標位置に近づいた第1の所定の位置まで移動した時点において、前記パイロット圧が最大値未満の場合に、前記操作装置から出力される前記パイロット圧に基づいて前記作業要素を減速させることが好ましい。また、前記制御装置は、前記作業要素が第1の所定の位置まで移動する前の第2の所定の位置まで移動した時点において、前記パイロット圧が最大値未満の場合に、前記操作装置から出力される前記パイロット圧の値を最大値に変更し、変更した最大値に基づいて前記作業要素を加速させることが好ましい。   In the construction machine described above, the control device is output from the operating device when the pilot pressure is less than a maximum value when the work element moves to a first predetermined position that is close to a target position. The working element is preferably decelerated based on the pilot pressure. The control device outputs an output from the operating device when the pilot pressure is less than a maximum value when the working element moves to the second predetermined position before moving to the first predetermined position. Preferably, the value of the pilot pressure is changed to a maximum value, and the working element is accelerated based on the changed maximum value.

前記制御装置は、前記パイロット圧の値を最大値に変更していることを示す表示を行なうこととしてもよい。また、前記制御装置は、前記減速パターンにより減速していることを示す表示を行なうこととしてもよい。さらに、前記減速パターンは少なくとも異なる3つの傾きの減速パターンのうちから選択されることとしてもよい。   The control device may perform display indicating that the value of the pilot pressure is changed to the maximum value. Moreover, the said control apparatus is good also as performing the display which shows decelerating by the said deceleration pattern. Furthermore, the deceleration pattern may be selected from at least three different deceleration patterns.

上述の発明によれば、オペレータの操作が不十分であっても、作業要素を目標位置まで確実に駆動することができ、オペレータの熟練度にかかわりなく、効率的且つ確実に所望の作業を行なうことができる。   According to the above-described invention, even if the operator's operation is insufficient, the work element can be reliably driven to the target position, and the desired work can be performed efficiently and reliably regardless of the skill level of the operator. be able to.

油圧ショベルの側面図である。It is a side view of a hydraulic excavator. 油圧ショベルの動作を規定するパラメータを示す図である。It is a figure which shows the parameter which prescribes | regulates operation | movement of a hydraulic shovel. 油圧ショベルの油圧回路の回路図である。It is a circuit diagram of the hydraulic circuit of a hydraulic excavator. パイロット圧生成回路の油圧回路図である。It is a hydraulic circuit diagram of a pilot pressure generating circuit. 掘削・積込み動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating excavation and loading operation. ダンプ動作区間におけるブーム上げ操作を自動アシストする場合の制御のフローチャートである。It is a flowchart of control in the case of assisting the boom raising operation in the dumping operation section automatically. 予め設定された減速パターンを示す図である。It is a figure which shows the deceleration pattern set beforehand. 自動アシストアルゴリズムによりブーム上げ操作をアシストした場合のブームの軌道と速度の変化、及びパイロット圧の値の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the track | orbit and speed of a boom at the time of assisting boom raising operation by an automatic assist algorithm, and the change of the value of pilot pressure. ブームを停止する際のパイロット圧の値の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the value of the pilot pressure at the time of stopping a boom. パイロット圧生成回路の他の例を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the other example of a pilot pressure production | generation circuit. パイロット圧生成回路のさらに他の例を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the other example of a pilot pressure production | generation circuit.

本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、本発明による作業要素の軌道制御が適用される建設機械の一例として油圧ショベルについて説明する。なお、本発明による軌道制御が適用される建設機械は、油圧ショベルに限定されるものではない。   First, a hydraulic excavator will be described as an example of a construction machine to which the track control of the work element according to the present invention is applied. The construction machine to which the track control according to the present invention is applied is not limited to a hydraulic excavator.

図1は油圧ショベルの側面図である。油圧ショベルの下部走行体1には、旋回機構2を介して上部旋回体3が搭載されている。上部旋回体3からブーム4が延在し、ブーム4の先端にアーム5が接続される。さらに、アーム5の先端にバケット6が接続される。ブーム4、アーム5及びバケット6は、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9によりそれぞれ油圧駆動される。また、上部旋回体3には、運転室としてのキャビン10及び動力源としてのエンジン(図示せず)が搭載される。また、上部旋回体3には油圧ショベルの各部の動作を制御する制御装置としてコントローラ22が搭載される。コントローラ22はマイクロコンピュータ及びメモリ等で構成される制御装置である。   FIG. 1 is a side view of a hydraulic excavator. An upper swing body 3 is mounted on the lower traveling body 1 of the hydraulic excavator via a swing mechanism 2. A boom 4 extends from the upper swing body 3, and an arm 5 is connected to the tip of the boom 4. Further, the bucket 6 is connected to the tip of the arm 5. The boom 4, the arm 5, and the bucket 6 are hydraulically driven by a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, and a bucket cylinder 9, respectively. The upper swing body 3 is mounted with a cabin 10 as a cab and an engine (not shown) as a power source. The upper swing body 3 is equipped with a controller 22 as a control device that controls the operation of each part of the excavator. The controller 22 is a control device including a microcomputer and a memory.

ブーム4は上部旋回体3に対して上下に旋回可能に支持されており、旋回支持部(関節)にブーム角度センサ(図示せず)が取り付けられている。ブーム角度センサは周知の角度検出器であればどのようなものでもかまわないが、安価なロータリエンコーダを用いることが好ましい。ブーム角度センサによりブーム角θ1を検出することができる。ブーム角θ1は水平方向からのブーム4の傾き角度である。なお、ブーム角θ1は、図2における反時計方向(ブームが開く方向)を正とする。また、ブーム角度センサを用いてブーム4の回転速度、すなわちブーム4の移動速度を検出することができる。   The boom 4 is supported so as to be able to turn up and down with respect to the upper swing body 3, and a boom angle sensor (not shown) is attached to the swing support portion (joint). The boom angle sensor may be any known angle detector, but an inexpensive rotary encoder is preferably used. The boom angle θ1 can be detected by the boom angle sensor. The boom angle θ1 is an inclination angle of the boom 4 from the horizontal direction. Note that the boom angle θ1 is positive in the counterclockwise direction (the direction in which the boom opens) in FIG. Further, the rotation speed of the boom 4, that is, the movement speed of the boom 4 can be detected using the boom angle sensor.

アーム5はブーム4の先端に旋回可能に支持されており、旋回支持部(関節)にアーム角度センサ(図示せず)が取り付けられている。アーム角度センサは周知の角度検出器であればどのようなものでもかまわないが、安価なロータリエンコーダを用いることが好ましい。アーム角度センサにより後述のアーム角θ2を検出することができる。アーム角θ2は水平方向からのアーム5の傾き角度である。なお、アーム角θ2は、図2における反時計方向(アームが開く方向)を正とする。また、アーム角度センサを用いてアーム5の回転速度、すなわちブーム5の移動速度を検出することができる。   The arm 5 is supported at the tip of the boom 4 so as to be able to turn, and an arm angle sensor (not shown) is attached to the turning support portion (joint). The arm angle sensor may be any known angle detector, but an inexpensive rotary encoder is preferably used. The arm angle θ2, which will be described later, can be detected by the arm angle sensor. The arm angle θ2 is an inclination angle of the arm 5 from the horizontal direction. The arm angle θ2 is positive in the counterclockwise direction (arm opening direction) in FIG. Further, the rotational speed of the arm 5, that is, the moving speed of the boom 5 can be detected using the arm angle sensor.

バケット6はアーム5の先端に旋回可能に支持されており、旋回支持部(関節)にバケット角度センサ(図示せず)が取り付けられている。バケット角度センサは周知の角度検出器であればどのようなものでもかまわないが、安価なロータリエンコーダを用いることが好ましい。バケット角度センサにより後述のバケット角θ3を検出することができる。バケット角θ3はアーム5に対するバケット6の傾き角度である。なお、バケット角θ3は、図2における反半時計方向(バケットが開く方向)を正とする。また、バケット角度センサを用いてバケット6の回転速度、すなわちバケット6の移動速度を検出することができる。   The bucket 6 is supported at the tip of the arm 5 so as to be able to turn, and a bucket angle sensor (not shown) is attached to the turning support portion (joint). The bucket angle sensor may be any known angle detector, but it is preferable to use an inexpensive rotary encoder. A bucket angle θ3 described later can be detected by the bucket angle sensor. Bucket angle θ <b> 3 is an inclination angle of bucket 6 with respect to arm 5. The bucket angle θ3 is positive in the counterclockwise direction (the direction in which the bucket opens) in FIG. Further, the rotational speed of the bucket 6, that is, the moving speed of the bucket 6 can be detected using the bucket angle sensor.

上部旋回体3を旋回させる旋回機構2には、旋回角度センサ(図示せず)が設けられている。旋回角度センサは周知の角度検出器であればどのようなものでもかまわないが、安価なロータリエンコーダを用いることが好ましい。旋回角度センサにより、後述の旋回角θ4を検出することができる。旋回角θ4は上部旋回体3が正面を向いた位置からの角度である。また、旋回角度センサを用いて上部旋回体3の旋回速度を検出することができる。   The turning mechanism 2 for turning the upper turning body 3 is provided with a turning angle sensor (not shown). The turning angle sensor may be any known angle detector, but it is preferable to use an inexpensive rotary encoder. A turning angle θ4 described later can be detected by the turning angle sensor. The turning angle θ4 is an angle from the position where the upper turning body 3 faces the front. Moreover, the turning speed of the upper turning body 3 can be detected using the turning angle sensor.

ブーム4,アーム5,バケット6の位置は、上述のブーム角θ1、アーム角θ2、バケット角θ3及び旋回角θ4をパラメータとして演算により求めることができる。図2はブーム角θ1、アーム角θ2、バケット角θ3及び旋回角θ4を示す図である。図2において、地面からブーム4の旋回支持部までの高さH1は既知の一定の値である。また、ブーム4の旋回支持部からアーム5の旋回支持部までの距離L1も既知の一定の値である。さらに、アーム5の旋回支持部からバケット6の旋回支持部までの距離L2も既知の一定の値である。また、バケット6の厚みT1も既知の一定の値である。したがって、地面からバケット6までの高さHBは以下の式に各パラメータ(θ1〜θ3)の値を入れて演算することで容易に求めることができる。   The positions of the boom 4, the arm 5 and the bucket 6 can be obtained by calculation using the boom angle θ1, the arm angle θ2, the bucket angle θ3, and the turning angle θ4 as parameters. FIG. 2 is a diagram showing the boom angle θ1, the arm angle θ2, the bucket angle θ3, and the turning angle θ4. In FIG. 2, the height H1 from the ground to the turning support portion of the boom 4 is a known constant value. The distance L1 from the turning support portion of the boom 4 to the turning support portion of the arm 5 is also a known constant value. Furthermore, the distance L2 from the turning support portion of the arm 5 to the turning support portion of the bucket 6 is also a known constant value. The thickness T1 of the bucket 6 is also a known constant value. Therefore, the height HB from the ground to the bucket 6 can be easily obtained by calculating the values of the parameters (θ1 to θ3) in the following formula.

HB=H1+L1・sinθ1+L2・sinθ2−T1
また、バケット6の先端の高さDBは以下の式で求めることができる。
HB = H1 + L1 · sin θ1 + L2 · sin θ2−T1
Further, the height DB of the tip of the bucket 6 can be obtained by the following equation.

DB=H1+L1・sinθ1+L2・sinθ2+L3・sin(θ2+θ3)
また、バケット6の旋回方向の位置は、旋回機構2に設けられた旋回角度センサで検出した旋回角θ4で表される。
DB = H1 + L1 · sin θ1 + L2 · sin θ2 + L3 · sin (θ2 + θ3)
The position of the bucket 6 in the turning direction is represented by a turning angle θ4 detected by a turning angle sensor provided in the turning mechanism 2.

ここで、上述の油圧ショベルの油圧回路について簡単に説明する。図3は油圧ショベルの油圧回路の回路図である。   Here, the hydraulic circuit of the hydraulic excavator will be briefly described. FIG. 3 is a circuit diagram of a hydraulic circuit of the hydraulic excavator.

図3に示すように、可変容量型の油圧ポンプ11の吐出油路12には各アクチュエータ用のコントロール弁13,14,15を含むコントロールバルブが設けられている。   As shown in FIG. 3, the discharge oil passage 12 of the variable displacement hydraulic pump 11 is provided with control valves including control valves 13, 14, and 15 for each actuator.

旋回モータ16用の減圧弁17の操作レバー17aを操作することにより、コントロール弁14のスプールが切り替わって、油圧ポンプ11から吐出された高圧の作動油が旋回モータ16に供給され、旋回モータ16が左右何れかの方向へ回転する。減圧弁17を含むパイロット圧生成回路の詳細については後述する。   By operating the operation lever 17a of the pressure reducing valve 17 for the swing motor 16, the spool of the control valve 14 is switched, and the high-pressure hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 11 is supplied to the swing motor 16. Rotate in either the left or right direction. Details of the pilot pressure generating circuit including the pressure reducing valve 17 will be described later.

ブームシリンダ7用の減圧弁23の操作レバー23aを操作することにより、コントロール弁13のスプールが切り替わって、油圧ポンプ11から吐出された高圧の作動油がブームシリンダ7に供給され、ブームシリンダ7が何れかの方向へ駆動される。減圧弁23を含むパイロット圧生成回路の詳細については後述する。   By operating the operation lever 23 a of the pressure reducing valve 23 for the boom cylinder 7, the spool of the control valve 13 is switched, and the high-pressure hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 11 is supplied to the boom cylinder 7. Drive in either direction. Details of the pilot pressure generating circuit including the pressure reducing valve 23 will be described later.

油圧ポンプ11は可変容量型であり、油圧シリンダ33の伸縮によりポンプ傾転角を変えて吐出量を増減することができる。油圧シリンダ33には、油圧源34からの作動油とネガコン油路35からの作動油との何れか高圧の一方を選択して導入させるシャトル弁36が接続されている。油圧シリンダ33とシャトル弁36とで油圧ポンプ11の吐出量を変更する手段が構成される。   The hydraulic pump 11 is a variable displacement type, and the discharge amount can be increased or decreased by changing the pump tilt angle by expansion and contraction of the hydraulic cylinder 33. A shuttle valve 36 is connected to the hydraulic cylinder 33 to select and introduce one of the high pressures of the hydraulic oil from the hydraulic source 34 and the hydraulic oil from the negative control oil passage 35. The hydraulic cylinder 33 and the shuttle valve 36 constitute means for changing the discharge amount of the hydraulic pump 11.

油圧源34とシャトル弁36との間には減圧弁37と電磁切替弁38が設けられる。油圧源34からの高圧の作動油が減圧弁37にて所定圧に減圧された後に、電磁切替弁38が開放されると、シャトル弁36を介して油圧シリンダ33に作動油が導入される。油圧シリンダ33に作動油が導入されずピストンロッドが引き込まれた状態であると、油圧ポンプ11の傾転角が大となって吐出量が大流量の状態となる。   A pressure reducing valve 37 and an electromagnetic switching valve 38 are provided between the hydraulic pressure source 34 and the shuttle valve 36. When the electromagnetic switching valve 38 is opened after the high pressure hydraulic oil from the hydraulic source 34 has been reduced to a predetermined pressure by the pressure reducing valve 37, the hydraulic oil is introduced into the hydraulic cylinder 33 via the shuttle valve 36. When the hydraulic oil is not introduced into the hydraulic cylinder 33 and the piston rod is drawn, the tilt angle of the hydraulic pump 11 becomes large and the discharge amount becomes a large flow rate.

なお、図3には旋回モータ16を駆動する油圧回路及びブームシリンダ7を駆動する油圧回路が示されているが、アーム5及びバケット6を駆動するアームシリンダ8、バケットシリンダ9が他のコントロール弁に接続され、ブームシリンダ7を駆動する油圧回路と同様な油圧回路がそれぞれのコントロール弁に対して設けられている。   3 shows a hydraulic circuit for driving the swing motor 16 and a hydraulic circuit for driving the boom cylinder 7, the arm cylinder 8 and the bucket cylinder 9 for driving the arm 5 and the bucket 6 are the other control valves. And a hydraulic circuit similar to the hydraulic circuit for driving the boom cylinder 7 is provided for each control valve.

ここで、パイロット圧生成回路について説明する。図4はパイロット圧生成回路の一例の油圧回路図である。図4に示すパイロット圧生成回路は、油圧式レバーをオペレータが操作することによりパイロット圧を生成する油圧回路である。この油圧回路には、コントロールバルブとしてパイロット作動系のバルブが使用される。例えば、減圧弁23の操作レバー23aを左側に倒すと、左側の減圧弁23Aが下方に押され、パイロットライン26aとパイロットライン24とが連通する。これにより、パイロット油圧ポンプ28からのパイロット圧が電磁比例弁Cでコントロールされ、パイロットライン26a,24及び電磁切替弁Bを介してコントロールバルブに供給される。操作レバー23aの操作量が大きいほど減圧弁23Aは下方へ大きく押し込まれ、より大きなパイロット圧がコントロールバルブへと供給される。同様に、操作レバー23aを右側に倒すと、右側の減圧弁23Bが下方に押され、パイロットライン26aとパイロットライン25とが連通する。これにより、パイロット油圧ポンプ28からのパイロット圧が、電磁比例弁C、パイロットライン26a,25及び電磁切替弁Bを介してコントロールバルブに供給される。操作レバー23aの操作量が大きいほど減圧弁23Bは下方へ大きく押し込まれ、より大きなパイロット圧がコントロールバルブへと供給される。自動運転時のパイロット圧生成回路の動作については後述する。減圧弁17についても上述のパイロット圧生成回路と同様な油圧回路に組み込まれるのでその説明は省略する。   Here, the pilot pressure generating circuit will be described. FIG. 4 is a hydraulic circuit diagram of an example of a pilot pressure generating circuit. The pilot pressure generating circuit shown in FIG. 4 is a hydraulic circuit that generates a pilot pressure when an operator operates a hydraulic lever. In this hydraulic circuit, a pilot operating system valve is used as a control valve. For example, when the operation lever 23a of the pressure reducing valve 23 is tilted to the left, the left pressure reducing valve 23A is pushed downward, and the pilot line 26a and the pilot line 24 are communicated. As a result, the pilot pressure from the pilot hydraulic pump 28 is controlled by the electromagnetic proportional valve C and supplied to the control valve via the pilot lines 26a and 24 and the electromagnetic switching valve B. The greater the operation amount of the operation lever 23a, the more the pressure reducing valve 23A is pushed downward, and a larger pilot pressure is supplied to the control valve. Similarly, when the operation lever 23a is tilted to the right side, the right pressure reducing valve 23B is pushed downward, and the pilot line 26a and the pilot line 25 communicate with each other. As a result, the pilot pressure from the pilot hydraulic pump 28 is supplied to the control valve via the electromagnetic proportional valve C, the pilot lines 26a and 25, and the electromagnetic switching valve B. The greater the operation amount of the operation lever 23a, the more the pressure reducing valve 23B is pushed downward, and a larger pilot pressure is supplied to the control valve. The operation of the pilot pressure generating circuit during automatic operation will be described later. Since the pressure reducing valve 17 is also incorporated in a hydraulic circuit similar to the pilot pressure generating circuit described above, description thereof is omitted.

次に、油圧ショベルを用いて行なう作業の一例について説明する。油圧ショベルを用いて行なう動作の代表的なものとして、掘削・積込み動作がある。掘削・積込み動作は、掘削動作と積込み動作を含む一連の動作であり、バケットで土を掘ってすくい上げ、ダンプカーの荷台等の所定の場所に排土する作業である。掘削・積込み動作については、社団法人日本建設機械化協会規格(JCMAS)において詳細に規定されている。   Next, an example of work performed using a hydraulic excavator will be described. A typical operation performed using a hydraulic excavator is excavation / loading operation. The excavation / loading operation is a series of operations including an excavation operation and a loading operation. The excavation / loading operation is an operation of excavating and scooping up soil with a bucket and discharging the soil to a predetermined place such as a dump truck bed. Excavation and loading operations are stipulated in detail in the Japan Construction Mechanization Association Standard (JCMAS).

掘削・積込み動作について、図5を参照しながらさらに詳しく説明する。まず、図5(a)に示すように、上部旋回体3を旋回してバケット6が掘削位置の上方に位置している状態で、且つ、アーム5が開きバケット6も開いた状態で、オペレータはブーム4を下げ、バケット6の先端が目標の掘削深さDとなるようにバケット6を下降させる。通常、旋回及びブーム下げは、オペレータが操作し、目視でバケット6の位置を確認する。また、上部旋回体3の旋回と、ブーム4の下げは同時に行なうことが一般的である。以上の動作をブーム下げ旋回動作と称し、この動作区間をブーム下げ旋回動作区間と称する。   Excavation / loading operation will be described in more detail with reference to FIG. First, as shown in FIG. 5A, the operator turns the upper swing body 3 so that the bucket 6 is positioned above the excavation position, and the arm 5 is opened and the bucket 6 is also opened. Lowers the boom 4 and lowers the bucket 6 so that the tip of the bucket 6 reaches the target excavation depth D. Usually, turning and boom lowering are operated by an operator, and the position of the bucket 6 is visually confirmed. Further, the turning of the upper swing body 3 and the lowering of the boom 4 are generally performed simultaneously. The above operation is referred to as a boom lowering / turning operation, and this operation section is referred to as a boom lowering / turning operation section.

オペレータがバケット6の先端が目標の掘削深さDに到達したと判断したら、次に、図5(b)に示すように水平引き動作に移る。水平引き動作では、バケット6の先端がほぼ水平に移動するように、アーム5が地面に対して垂直になるまでアーム5を閉じる。この水平引き動作により、所定の深さの土が掘削されバケット6でかき寄せられる。水平引き動作が完了したら、次に、図5(c)に示すように、アーム5に対して90度になるまでバケット6を閉じる。すなわち、バケット6の上縁が水平となるまでバケット6を閉じ、かき集めた土をバケット6内に収容する。以上の動作を掘削動作と称し、この動作区間を掘削動作区間と称する。   If the operator determines that the tip of the bucket 6 has reached the target excavation depth D, then the process moves to a horizontal pulling operation as shown in FIG. In the horizontal pulling operation, the arm 5 is closed until the arm 5 is perpendicular to the ground so that the tip of the bucket 6 moves substantially horizontally. By this horizontal pulling operation, soil having a predetermined depth is excavated and scraped by the bucket 6. When the horizontal pulling operation is completed, the bucket 6 is then closed until it reaches 90 degrees with respect to the arm 5 as shown in FIG. That is, the bucket 6 is closed until the upper edge of the bucket 6 becomes horizontal, and the collected soil is accommodated in the bucket 6. The above operation is called excavation operation, and this operation section is called excavation operation section.

オペレータは、バケット6が90度になるまで閉じたと判断したら、次に、図5(d)に示すように、バケット6を閉じたままバケット6の底部が所定の高さHとなるまでブーム4を上げる。これに続いて、あるいは同時に、上部旋回体3を旋回して排土する位置までバケット6を旋回移動する。以上の動作をブーム上げ旋回動作と称し、この動作区間をブーム上げ旋回動作区間と称する。   If the operator determines that the bucket 6 is closed until 90 degrees, then the boom 4 is kept until the bottom of the bucket 6 reaches a predetermined height H with the bucket 6 closed as shown in FIG. Raise. Subsequent to or simultaneously with this, the bucket 6 is swung to a position where the upper swivel body 3 is swung to discharge the earth. The above operation is referred to as a boom raising and turning operation, and this operation section is referred to as a boom raising and turning operation section.

なお、バケット6の底部が所定の高さHとなるまでブーム4を上げるのは、例えば、ダンプカーの荷台に排土する際にはバケット6を荷台の高さより高く持ち上げないとバケット6が荷台にぶつかってしまうためである。例えば熟練していないオペレータが操縦していた場合、バケット6を所定の高さHまで持ち上げないまま旋回するおそれがある。そのような場合には、バケット6をダンプカーの荷台にぶつけてしまうおそれがある。   The boom 4 is raised until the bottom of the bucket 6 reaches a predetermined height H. For example, when the earth is dumped to the loading platform of the dump truck, the bucket 6 becomes the loading platform unless the bucket 6 is lifted higher than the loading platform. This is because they collide. For example, when an unskilled operator is maneuvering, there is a risk of turning without lifting the bucket 6 to a predetermined height H. In such a case, there is a risk of hitting the bucket 6 against the loading platform of the dump truck.

オペレータは、ブーム上げ旋回動作が完了したと判断したら、次に、図5(e)に示すようにアーム5及びバケット6を開いて、バケット6内の土を排出する。この動作をダンプ動作と称し、この動作区間をダンプ動作区間と称する。ダンプ動作では、バケット6のみを開いて排土してもよい。   When the operator determines that the boom raising and turning operation is completed, the operator then opens the arm 5 and the bucket 6 as shown in FIG. This operation is called a dump operation, and this operation section is called a dump operation section. In the dumping operation, only the bucket 6 may be opened and discharged.

オペレータは、ダンプ動作が完了したと判断したら、次に、図5(f)に示すように、上部旋回体3を旋回してバケット6を掘削位置の真上に移動させる。このとき、旋回と同時にブーム4を下げてバケット6を掘削開始位置まで下降させる。この動作は図5(a)にて説明したブーム下げ旋回動作の一部である。オペレータは、図5(a)に示すようにバケット6を掘削開始位置から目標の掘削深さDまで下降させ、再び図5(b)に示す掘削動作を行なう。   When the operator determines that the dumping operation is completed, the operator then turns the upper swing body 3 to move the bucket 6 directly above the excavation position, as shown in FIG. At this time, the boom 4 is lowered simultaneously with the turning to lower the bucket 6 to the excavation start position. This operation is a part of the boom lowering turning operation described with reference to FIG. The operator lowers the bucket 6 from the excavation start position to the target excavation depth D as shown in FIG. 5A, and performs the excavation operation shown in FIG. 5B again.

以上の「ブーム下げ旋回動作」、「掘削動作」、「ブーム上げ旋回動作」、「ダンプ動作」、「ブーム下げ旋回動作」を一サイクルとしてこのサイクルを繰り返し行いながら、掘削・積込みを進めていく。各動作が完了したか否か、すなわち各動作区間においてなすべき動作が終了したか否かはオペレータの判断によるものであり、オペレータが判断を誤った場合などは、一つの動作区間が完了しないのに、次の動作区間に移行してしまうおそれがある。また、熟練度の低いオペレータの場合は、一つの動作区間においてレバー操作の不慣れにより作業要素を目標値に到達させることができないことがある。このため、完了しなかった動作区間をやり直すことで作業効率が低下するばかりでなく、例えば、バケット6をダンプカーの荷台にぶつけて損傷するといった問題を引き起こす可能性がある。   The above “boom lowering turning operation”, “excavation operation”, “boom raising turning operation”, “dump operation”, “boom lowering turning operation” are repeated as one cycle, and excavation / loading is advanced. . Whether or not each operation is completed, that is, whether or not the operation to be performed in each operation section is completed depends on the judgment of the operator. If the operator makes a mistake, one operation section is not completed. In addition, there is a risk of shifting to the next operation section. In addition, in the case of an operator with a low skill level, the work element may not be able to reach the target value due to inexperience in lever operation in one operation section. For this reason, not only is the work efficiency reduced by redoing the operation section that has not been completed, but there is also a possibility that the bucket 6 may be damaged by hitting the dump truck's loading platform.

そこで、本発明の一実施形態による軌道支援制御方法では、上述の各動作区間における作業要素の動作(旋回、ブーム上げ、ブーム下げ等)の目標値を定め、目標値をクリアするようにオペレータによる作業要素の駆動を自動的にアシストする。   Therefore, in the trajectory support control method according to an embodiment of the present invention, the operator sets a target value for the operation of the work element (turning, boom raising, boom lowering, etc.) in each of the above-described operation sections, and clears the target value by the operator. Automatically assists in driving work elements.

ここで、自動アシストの概要について説明する。ここでいう自動アシストとは、オペレータ(人間)の操作を建設機械が自動的にアシストするということであり、軌跡制御のように建設機械が全て自動で作業を行なうものではない。   Here, an outline of automatic assist will be described. The term “automatic assist” here means that the construction machine automatically assists the operation of the operator (human), and the construction machine does not perform all work automatically like the trajectory control.

オペレータが操作レバーを操作して作業要素の駆動を開始すると、オペレータによるレバー操作量のとおりに作業要素が駆動される。オペレータのレバー操作量はパイロット圧で表されており、コントローラはパイロット圧で決定される油圧を作業要素に供給するようにコントロール弁を制御する。そして、作業動作の規定値(例えば、位置)が予め設定された判断値となるまでは、パイロット圧の値に基づいて作業要素が駆動される。すなわち、オペレータの熟練度に合わせるために、作業動作の規定値が判断値(閾値)に到達するまではオペレータのレバー操作量のとおりに作業要素が駆動される。   When the operator operates the operation lever to start driving the work element, the work element is driven according to the lever operation amount by the operator. The lever operation amount of the operator is expressed by pilot pressure, and the controller controls the control valve so as to supply hydraulic pressure determined by the pilot pressure to the work element. Then, the work element is driven based on the value of the pilot pressure until the prescribed value (for example, position) of the work action reaches a predetermined determination value. That is, in order to match the skill level of the operator, the work element is driven according to the lever operation amount of the operator until the prescribed value of the work action reaches the judgment value (threshold value).

作業要素を駆動している間、パイロット圧はコントローラ22により監視されている。作業動作の規定値が判断値に到達した後は、作業動作の目標値に到達するように、コントロールバルブに入力するパイロット圧を調整する。例えば、オペレータが操作する操作レバーの操作量が最大でない場合、パイロット圧の最大値がコントロールバルブへ入力されるように調整される。これにより、作業要素は強制的に目標値に向かって最大速度で移動するように制御される。   While driving the working element, the pilot pressure is monitored by the controller 22. After the prescribed value of the work operation reaches the judgment value, the pilot pressure input to the control valve is adjusted so that the target value of the work operation is reached. For example, when the operation amount of the operation lever operated by the operator is not the maximum, the maximum value of the pilot pressure is adjusted to be input to the control valve. As a result, the work element is controlled so as to forcefully move toward the target value at the maximum speed.

作業要素の規定値が目標値に近づくと、コントローラ22はパイロット圧の値を減少し、作業要素の駆動が目標値で停止するように制御する。すなわち、作業動作が目標値に対して行き過ぎること(オーバーラン)を防止して目標値に達した時点で停止するために、パイロット圧を次第に低減してゼロにする。このとき、パイロット圧をどのように低減するかについては、目標値までの偏差とパイロット圧との関係を示す「フィードバック補正テーブル」を用いて算出することができる。   When the specified value of the work element approaches the target value, the controller 22 reduces the pilot pressure value, and controls the drive of the work element to stop at the target value. That is, the pilot pressure is gradually reduced to zero in order to prevent the work operation from exceeding the target value (overrun) and stop when the target value is reached. At this time, how to reduce the pilot pressure can be calculated using a “feedback correction table” indicating the relationship between the deviation to the target value and the pilot pressure.

以下に、人間操作の自動アシストのアルゴリズムについて、ダンプ動作区間におけるブーム上げ操作を例にとってより具体的に説明する。図6はダンプ動作区間におけるブーム上げ操作を自動アシストする場合の制御のフローチャートである。   Hereinafter, an automatic assist algorithm for human operation will be described in more detail with reference to an example of a boom raising operation in the dump operation section. FIG. 6 is a flowchart of control when automatically assisting the boom raising operation in the dump operation section.

まず、ダンプ動作区間において、ブーム4を上げるときにブーム4の先端の高さhを検出する(ステップS1)。ブーム4の先端の高さhは、ブーム4の角度θ1とブームの長さL1とから求めることができる。そして、検出した高さhが予め設定された判断値h1となった時点で、操作レバー23aの操作量が最大値であるか否か、すなわちパイロット圧が最大値となっているか否かを判定する(ステップS2)。判断値h1は、例えば目標値h0の半分(h1=h0/2)に設定することができる。目標値h0は、ダンプ動作区間で最終的にバケット6をダンプ位置に持ち上げるためにブームの先端が到達すべき高さである。   First, in the dumping operation section, when the boom 4 is raised, the height h of the tip of the boom 4 is detected (step S1). The height h of the tip of the boom 4 can be obtained from the angle θ1 of the boom 4 and the length L1 of the boom. Then, when the detected height h reaches a preset determination value h1, it is determined whether or not the operation amount of the operation lever 23a is the maximum value, that is, whether or not the pilot pressure is the maximum value. (Step S2). The judgment value h1 can be set to, for example, half of the target value h0 (h1 = h0 / 2). The target value h0 is a height that the tip of the boom should reach in order to finally lift the bucket 6 to the dump position in the dump operation section.

ステップS2において、レバー操作量(パイロット圧)が最大値ではない(最大値未満)と判定されると、処理はステップS3に進む。ステップS3では、パイロット圧の値を最大値に設定する。実際のパイロット圧は最大値未満であるが、制御上でパイロット圧の値を最大値に設定することで、あたかもオペレータがレバー操作を最大にしてパイロット圧が最大値になったように制御する。   If it is determined in step S2 that the lever operation amount (pilot pressure) is not the maximum value (less than the maximum value), the process proceeds to step S3. In step S3, the pilot pressure value is set to the maximum value. Although the actual pilot pressure is less than the maximum value, by setting the pilot pressure value to the maximum value in the control, the operator controls the pilot pressure as if the pilot pressure became the maximum value by maximizing the lever operation.

パイロット圧の最大値への設定は、図4に示すパイロット圧生成回路で行なう。ブーム上げ動作の加速時において、アシスト運転が必要であると判定されると、コントローラ22の記憶部22aから切替信号が電磁切替弁A(ブーム上げ動作用の電磁切替弁)に供給され、電磁切替弁Aが切り替えられる。また、加速時のアシスト運転に必要なパイロット圧を示すアシスト値がコントローラ22の記憶部22aから電磁比例弁Cに供給される。これにより、アシスト値に基づいたパイロット圧がコントロールバルブのコントロール弁13に供給され、ブームシリンダ7が駆動される。したがって、ブーム4はアシスト値で示される所定の加速パターンで自動的にブーム上げ動作を行なう。   The pilot pressure is set to the maximum value by the pilot pressure generating circuit shown in FIG. When it is determined that the assist operation is necessary during acceleration of the boom raising operation, a switching signal is supplied from the storage unit 22a of the controller 22 to the electromagnetic switching valve A (electromagnetic switching valve for boom raising operation), and electromagnetic switching is performed. Valve A is switched. Further, an assist value indicating a pilot pressure required for assist operation during acceleration is supplied from the storage unit 22a of the controller 22 to the electromagnetic proportional valve C. Thereby, the pilot pressure based on the assist value is supplied to the control valve 13 of the control valve, and the boom cylinder 7 is driven. Therefore, the boom 4 automatically performs a boom raising operation with a predetermined acceleration pattern indicated by the assist value.

同様に、ブーム上げ動作の減速時において、アシスト運転が必要であると判定されると、コントローラ22の記憶部22aから切替信号が電磁切替弁A(ブーム上げ動作用の電磁切替弁)に供給され、電磁切替弁Aが切り替えられる。また、減速時のアシスト運転に必要なパイロット圧を示すアシスト値がコントローラ22の記憶部22aから電磁比例弁Cに供給される。これにより、アシスト値に基づいたパイロット圧がコントロールバルブのコントロール弁13に供給され、ブームシリンダ7が駆動される。したがって、ブーム4はアシスト値で示される所定の減速パターンで自動的にブーム上げ動作を行なう。   Similarly, when it is determined that an assist operation is required during deceleration of the boom raising operation, a switching signal is supplied from the storage unit 22a of the controller 22 to the electromagnetic switching valve A (electromagnetic switching valve for boom raising operation). The electromagnetic switching valve A is switched. Further, an assist value indicating a pilot pressure required for assist operation during deceleration is supplied from the storage unit 22 a of the controller 22 to the electromagnetic proportional valve C. Thereby, the pilot pressure based on the assist value is supplied to the control valve 13 of the control valve, and the boom cylinder 7 is driven. Therefore, the boom 4 automatically performs a boom raising operation with a predetermined deceleration pattern indicated by the assist value.

図6の処理に戻り、パイロット圧が最大値に変更されると、パイロット圧の値に基づいて油圧を供給するコントロール弁13からブームシリンダ7に供給される作動油の油圧は最大となり、ブーム4は最大の駆動力で駆動される。したがって、ブーム4の移動速度(ブーム4の回転速度)が最大となるように加速される。   Returning to the processing of FIG. 6, when the pilot pressure is changed to the maximum value, the hydraulic oil pressure supplied to the boom cylinder 7 from the control valve 13 that supplies the hydraulic pressure based on the pilot pressure value becomes the maximum, and the boom 4 Is driven with the maximum driving force. Therefore, the boom 4 is accelerated so that the moving speed of the boom 4 (the rotation speed of the boom 4) is maximized.

ステップS3において、パイロット圧の値をアシスト値として強制的に最大値に設定してオペレータの操作をアシストする状態となると、コントローラ22は、オペレータが操縦している運転室の表示器に「自動加速中」であることを示す表示を行なう。これにより、オペレータは現在自分が操作している操作レバーの操作量が不十分であることを認識することができ、より大きく操作レバーを操作する必要があることを学習することができる。   In step S3, when the value of the pilot pressure is forcibly set to the maximum value as an assist value to assist the operator's operation, the controller 22 displays “automatic acceleration” on the display in the cab operated by the operator. Display indicating “medium”. Thereby, the operator can recognize that the amount of operation of the operation lever currently operated by himself / herself is insufficient, and can learn that the operation lever needs to be operated more greatly.

一方、ステップS2において、レバー操作量(パイロット圧)が最大値であると判定されると、処理はステップS4に進む。パイロット圧の値は操作者のレバー操作によって最大値になっているので、ステップS4ではパイロット圧を変更せず、そのままステップS5に進む。すなわち、パイロット圧の値がオペレータのレバー操作によって最大値になっている場合は、オペレータは適切なレバー操作を行なっている(この作業に熟練したオペレータである)と判断し、自動アシストを行なわずにオペレータの手動操作に任せる。   On the other hand, if it is determined in step S2 that the lever operation amount (pilot pressure) is the maximum value, the process proceeds to step S4. Since the pilot pressure value is maximized by the operator's lever operation, the pilot pressure is not changed in step S4, and the process proceeds to step S5. In other words, if the pilot pressure value reaches the maximum value due to the operator's lever operation, the operator determines that the operator is operating the appropriate lever (is an operator skilled in this work) and does not perform automatic assist. To the manual operation of the operator.

ステップS3による自動アシスト、あるいはステップS4によるオペレータの手動操作により、ブーム4は加速しながらあるいは最高速度で上昇を続ける。そして、ブーム4の先端の高さhが予め設定された判断値h2となった時点で、ブーム4の速度(回転速度)を検出し、検出した速度がどの程度の速度であるかを判定する(ステップS5)。判断値h2は、例えば目標値h0の2/3(h2=2h0/3)に設定することができる。なお、目標値h0は、ダンプ動作区間で最終的にバケット6をダンプ位置に持ち上げるためにブームの先端が到達すべき高さである。   The boom 4 continues to rise while accelerating or at the maximum speed by the automatic assist in step S3 or the manual operation of the operator in step S4. Then, when the height h of the tip of the boom 4 reaches a preset judgment value h2, the speed (rotational speed) of the boom 4 is detected, and it is determined how much the detected speed is. (Step S5). The judgment value h2 can be set to 2/3 of the target value h0 (h2 = 2h0 / 3), for example. The target value h0 is a height that the tip of the boom should reach in order to finally lift the bucket 6 to the dump position in the dump operation section.

検出した速度の判定は、例えば、高速、中速、低速、というように少なくとも3段階に分けて判定することが好ましい。ここで速度を判定する理由は、ブーム4の上昇を目標値h0で停止するためには、目標値のどのくらい手前から減速しなければばらないかを知るためである。ブーム4の速度が大きいほどより手前から減速しないと、目標値をオーバーランするおそれがあるためである。   The detected speed is preferably determined in at least three stages, for example, high speed, medium speed, and low speed. The reason for determining the speed here is to know how far the target value must be decelerated in order to stop the rise of the boom 4 at the target value h0. This is because the target value may be overrun unless the speed of the boom 4 is increased and the vehicle is decelerated from the front.

続いて、ステップS6において、ステップS5における速度の判定結果に基づいて、ブーム4の減速を開始する高さh3を算出する。減速開始高さh3は、減速して停止するまでに必要な移動距離である制動距離Δhを目標値h0から減算することで求めることができる(h3=h0−Δh)。ここで、ブーム4の速度が高速のときに必要な制動距離をΔh1、中速のときに必要な制動距離をΔh2、低速のときに必要な制動距離をΔh3とする。制動距離Δh1,Δh2,Δh3は予め求められており、ブーム4の速度に対応してコントローラ22のメモリに格納されている。   Subsequently, in step S6, the height h3 at which the boom 4 starts to be decelerated is calculated based on the speed determination result in step S5. The deceleration start height h3 can be obtained by subtracting the braking distance Δh, which is a moving distance necessary for decelerating and stopping, from the target value h0 (h3 = h0−Δh). Here, it is assumed that a braking distance required when the speed of the boom 4 is high is Δh1, a braking distance required when the speed is medium, Δh2, and a braking distance required when the speed is low. The braking distances Δh 1, Δh 2, Δh 3 are obtained in advance and stored in the memory of the controller 22 corresponding to the speed of the boom 4.

ステップS6において減速開始高さh3の算出が終了したら、続いてステップS7において自動加速中であるか否かを判定する。すなわち、ブーム4の操作がステップS3における自動アシストによる操作なのか、ステップS4におけるオペレータの手動操作なのかを判定する。   When the calculation of the deceleration start height h3 is completed in step S6, it is subsequently determined in step S7 whether or not automatic acceleration is being performed. That is, it is determined whether the operation of the boom 4 is an automatic assist operation in step S3 or an operator's manual operation in step S4.

ステップS7において自動加速中であると判定された場合、処理はステップS8に進む。ステップS8では、制動距離Δhで決定され、記憶部22aに入力されている減速パターンに従ってアシスト値が出力され、減速開始高さh3に到達した時点からブーム4を減速させ目標値h0で停止させる。この減速操作は、オペレータのレバー操作に関係なく強制的に自動で行なわれる。すなわち、オペレータのレバー操作により生成されたパイロット圧にかかわりなく、制御上のパイロット圧の値を自動的に小さくしてゼロにすることでブーム4を停止させる。ステップS7で自動加速中と判定されるということは、ステップS3で自動アシストが行なわれたということであり、このオペレータの熟練度が低いと判定できる。したがって、熟練度が低いオペレータの場合はブーム4を停止させる際にもアシストするほうが好ましいと判断し、オペレータの手動操作ではなく、自動的にブーム4を目標値h0で停止させる。   If it is determined in step S7 that automatic acceleration is being performed, the process proceeds to step S8. In step S8, the assist value is output according to the deceleration pattern determined by the braking distance Δh and input to the storage unit 22a, and the boom 4 is decelerated and stopped at the target value h0 when reaching the deceleration start height h3. This deceleration operation is automatically and forcibly performed regardless of the lever operation of the operator. That is, regardless of the pilot pressure generated by the operator's lever operation, the boom 4 is stopped by automatically reducing the control pilot pressure value to zero. If it is determined in step S7 that automatic acceleration is being performed, it means that automatic assist has been performed in step S3, and it can be determined that the skill level of the operator is low. Therefore, in the case of an operator with a low skill level, it is determined that it is preferable to assist even when the boom 4 is stopped, and the boom 4 is automatically stopped at the target value h0 instead of the operator's manual operation.

ブーム4を自動的に停止させるには、ステップS5において高速と判定された場合は、ブーム4が減速開始高さh3=h0−Δh1に到達した時点から、図7に示す予め設定された減速パターンIに従ってブーム4を減速させ、目標値h0で停止させる。ステップS5において中速と判定された場合は、ブーム4が減速開始高さh3=h0−Δh2に到達した時点から、図7に示す予め設定された減速パターンIIに従ってブーム4を減速させ、目標値h0で停止させる。ステップS5において低速と判定された場合は、ブーム4が減速開始高さh3=h0−Δh3に到達した時点から、図7に示す予め設定された減速パターンIIIに従ってブーム4を減速させ、目標値h0で停止させる。   In order to automatically stop the boom 4, if it is determined that the speed is high in step S 5, the preset deceleration pattern shown in FIG. 7 from the time when the boom 4 reaches the deceleration start height h 3 = h 0 −Δh 1. The boom 4 is decelerated according to I and stopped at the target value h0. When it is determined that the vehicle speed is medium in step S5, the boom 4 is decelerated according to the preset deceleration pattern II shown in FIG. 7 from the time when the boom 4 reaches the deceleration start height h3 = h0−Δh2. Stop at h0. When it is determined that the speed is low in step S5, the boom 4 is decelerated according to the preset deceleration pattern III shown in FIG. 7 from the point in time when the boom 4 reaches the deceleration start height h3 = h0−Δh3, and the target value h0. Stop at.

一方、ステップS7において自動加速中ではないと判定されると、処理はステップS9に進む。ステップS9では、ブーム4の高さhがステップS6で算出した減速開始高さh3=h0−Δhとなった時点で、レバー操作量が最大値であるか、すなわち実際のパイロット圧が最大値であるか否かを判定する。   On the other hand, if it is determined in step S7 that automatic acceleration is not being performed, the process proceeds to step S9. In step S9, when the height h of the boom 4 reaches the deceleration start height h3 calculated in step S6 = h0−Δh, the lever operation amount is the maximum value, that is, the actual pilot pressure is the maximum value. It is determined whether or not there is.

ステップS9においてレバー操作量が最大値であると判定されると、処理はステップS10に進む。ステップS10では、ステップS8と同様に、制動距離Δhで決定される減速パターンに従って、減速開始高さh3に到達した時点からブーム4を減速させ目標値h0で停止させる。この減速操作は、オペレータのレバー操作に関係なく強制的に自動で行なわれる。すなわち、オペレータのレバー操作により生成されたパイロット圧にかかわりなく、制御上のパイロット圧の値を自動的に小さくしてゼロにすることでブーム4を停止させる。ステップS7で自動加速中ではないと判定され、さらにステップS9でレバー操作量が最大値であると判定されるということは、減速を行なわなければならないのに未だオペレータは減速操作を行なっていないということである。したがって、この場合は自動アシストでブーム4を停止させるほうが好ましいと判断し、オペレータの手動操作ではなく、自動的にブーム4を目標値h0で停止させる。   If it is determined in step S9 that the lever operation amount is the maximum value, the process proceeds to step S10. In step S10, as in step S8, the boom 4 is decelerated from the point when the deceleration start height h3 is reached according to the deceleration pattern determined by the braking distance Δh, and stopped at the target value h0. This deceleration operation is automatically and forcibly performed regardless of the lever operation of the operator. That is, regardless of the pilot pressure generated by the operator's lever operation, the boom 4 is stopped by automatically reducing the control pilot pressure value to zero. If it is determined in step S7 that automatic acceleration is not being performed, and the lever operation amount is determined to be the maximum value in step S9, it means that the operator has not yet performed the deceleration operation even though the deceleration has to be performed. That is. Therefore, in this case, it is determined that it is preferable to stop the boom 4 with automatic assist, and the boom 4 is automatically stopped at the target value h0 instead of the manual operation of the operator.

ブーム4を自動的に停止させる処理はステップS8における処理と同様である。すなわち、ステップS5において高速と判定された場合は、ブーム4が減速開始高さh3=h0−Δh1に到達した時点から、図7に示す予め設定された減速パターンIに従ってブーム4を減速させ、目標値h0で停止させる。ステップS5において中速と判定された場合は、ブーム4が減速開始高さh3=h0−Δh2に到達した時点から、図7に示す予め設定された減速パターンIIに従ってブーム4を減速させ、目標値h0で停止させる。ステップS5において低速と判定された場合は、ブーム4が減速開始高さh3=h0−Δh3に到達した時点から、図7に示す予め設定された減速パターンIIIに従ってブーム4を減速させ、目標値h0で停止させる。   The process for automatically stopping the boom 4 is the same as the process in step S8. That is, when it is determined that the speed is high in step S5, the boom 4 is decelerated according to the preset deceleration pattern I shown in FIG. 7 from the time when the boom 4 reaches the deceleration start height h3 = h0−Δh1, and the target Stop at value h0. When it is determined that the vehicle speed is medium in step S5, the boom 4 is decelerated according to the preset deceleration pattern II shown in FIG. 7 from the time when the boom 4 reaches the deceleration start height h3 = h0−Δh2. Stop at h0. When it is determined that the speed is low in step S5, the boom 4 is decelerated according to the preset deceleration pattern III shown in FIG. 7 from the point in time when the boom 4 reaches the deceleration start height h3 = h0−Δh3, and the target value h0. Stop at.

一方、ステップS9においてレバー操作量が最大値ではない(最大値未満)と判定されると、処理はステップS11に進む。ステップS11では、自動アシストを行なわず、ブーム4の停止をオペレータの手動操作に任せる。ステップS9においてレバー操作量が最大値ではない(最大値未満)と判定されるということは、オペレータが既に減速操作を行なっているということであり、そのままオペレータの手動操作に任せておけば目標値h0でブーム4を停止できると判断できる。   On the other hand, if it is determined in step S9 that the lever operation amount is not the maximum value (less than the maximum value), the process proceeds to step S11. In step S11, the automatic assist is not performed, and the stop of the boom 4 is left to the manual operation of the operator. If it is determined in step S9 that the lever operation amount is not the maximum value (less than the maximum value), this means that the operator has already performed the deceleration operation. It can be determined that the boom 4 can be stopped at h0.

図8は上述の自動アシストアルゴリズムによりブーム上げ操作をアシストした場合のブーム4の軌道と速度の変化、及びパイロット圧の値の変化を示す図である。図8(a)はブーム4の高さを示し、図8(b)はブーム4の速度を示し、図8(c)はブームの駆動に用いられるパイロット圧の値を示している。図8に示す例は熟練度の低いオペレータが操作した場合を示しており、実線は自動アシストを行なった場合の変化を示し、点線は自動アシストを行なわない場合の変化を示している。   FIG. 8 is a diagram showing changes in the trajectory and speed of the boom 4 and changes in the pilot pressure when the boom raising operation is assisted by the above-described automatic assist algorithm. 8A shows the height of the boom 4, FIG. 8B shows the speed of the boom 4, and FIG. 8C shows the value of the pilot pressure used for driving the boom. The example shown in FIG. 8 shows a case where an operator with low skill level operates, a solid line shows a change when automatic assist is performed, and a dotted line shows a change when automatic assist is not performed.

上述のステップS1〜S2は、図8(a)におけるT0〜T1の動作開始区間に相当する。オペレータがブーム上げ操作を時刻T0で開始すると、ブーム4の高さhが判断値h1に到達するまでは、自動アシストは行なわれず、オペレータのレバー操作のとおりにブーム4が駆動される。したがって、図8(a)に示されるようにブーム4の高さhは自動アシストありの場合も自動アシスト無しの場合も同様に変化し、図8(b)に示されるように速度も自動アシストありの場合も自動アシスト無しの場合も同様に変化する。また、ブーム4の駆動に用いられるパイロット圧の値は、オペレータによる操作レバーの操作で生成されたパイロット圧そのものである。   Steps S1 to S2 described above correspond to the operation start period of T0 to T1 in FIG. When the operator starts the boom raising operation at time T0, the automatic assist is not performed until the height h of the boom 4 reaches the judgment value h1, and the boom 4 is driven according to the lever operation of the operator. Accordingly, as shown in FIG. 8A, the height h of the boom 4 changes in the same manner with and without automatic assist, and the speed is also automatically assisted as shown in FIG. 8B. It changes in the same way with and without automatic assist. Moreover, the value of the pilot pressure used for driving the boom 4 is the pilot pressure itself generated by the operation of the operation lever by the operator.

上述のステップS2の処理は、ブーム4の高さhが判断値h1になった時点で行なわれる判定であり、図8ではこの時点が時刻T1に相当する。すなわち、時刻T1において、オペレータがレバー操作を最大にしているか否かを判定している。時刻T1においてオペレータがレバー操作を最大にしていない場合は、その後のブーム4の速度が十分大きくならず、図8(b)の点線で示す変化となってしまう。この場合、ブーム4の高さhも図8(a)の点線で示すように目標値h0に到達しない。そこで、上述のステップS3において、自動アシストが行なわれ、パイロット圧の値を強制的に最大値に設定するよう補正する。したがって、パイロット圧の変化は、図8(c)の実線で示すように、時刻T1以後は最大値まで上昇して最大値が維持される。   The process of step S2 described above is a determination performed when the height h of the boom 4 reaches the determination value h1, and this time corresponds to time T1 in FIG. That is, at time T1, it is determined whether or not the operator maximizes the lever operation. When the operator does not maximize the lever operation at time T1, the speed of the subsequent boom 4 is not sufficiently increased, resulting in a change indicated by a dotted line in FIG. In this case, the height h of the boom 4 does not reach the target value h0 as indicated by the dotted line in FIG. Therefore, in step S3 described above, automatic assist is performed to correct the pilot pressure value to be forcibly set to the maximum value. Therefore, as shown by the solid line in FIG. 8C, the change in pilot pressure increases to the maximum value after time T1 and is maintained at the maximum value.

このように、時刻T1以降のパイロット圧の値が最大値に設定されることにより、ブーム4の速度は図8(b)の実線で示すように時刻T1以降も上昇し、その結果ブーム4の高さhが目標値h0に到達できるようになる。   Thus, by setting the pilot pressure value after time T1 to the maximum value, the speed of the boom 4 increases after time T1, as shown by the solid line in FIG. The height h can reach the target value h0.

続いて、ブーム4の高さhが判断値h2となった時点で、上述のステップS5の処理が行なわれ、ブーム4の速度が高速であるか、中速であるか、低速であるかを判定する。図7において、ブーム4の高さhが判断値h2となった時点は時刻T2に相当する。判断値h2は目標値h0の2/3としているが、2/3に限定されるものではない。目標値h0の2/3の高さまで上昇していればブーム4の速度はほぼ最大となっているはずであり、その速度から停止させるまでの制動距離Δhを算出できるためである。判断値h2が小さすぎると、ブーム4の速度が最大値に到達していないおそれがあり、判断値h2が大きすぎると、目標値h0までの距離が算出した制動距離Δhより小さくなってしまうおそれがある。以上を考慮して判断値h2を適宜決定すればよい。   Subsequently, when the height h of the boom 4 reaches the judgment value h2, the process of step S5 described above is performed to determine whether the speed of the boom 4 is high speed, medium speed, or low speed. judge. In FIG. 7, the time point when the height h of the boom 4 reaches the judgment value h2 corresponds to time T2. The determination value h2 is 2/3 of the target value h0, but is not limited to 2/3. This is because the speed of the boom 4 should be almost the maximum if the height is increased to 2/3 of the target value h0, and the braking distance Δh from the speed to the stop can be calculated. If the determination value h2 is too small, the speed of the boom 4 may not reach the maximum value. If the determination value h2 is too large, the distance to the target value h0 may be smaller than the calculated braking distance Δh. There is. The determination value h2 may be appropriately determined in consideration of the above.

時刻T2で制動距離Δhを算出したら、目標値h0から制動距離Δhを減算して求めた高さ(h0−Δh)に到達するまでは、パイロット圧の値は最大値のまま維持される。図8において、ブーム4の高さhが(h0−Δh)となった時点が時刻T3に相当する。したがって、図8(b)の実線で示されるように、ブーム4の速度は、時刻T3までは最大値に維持される。   When the braking distance Δh is calculated at time T2, the value of the pilot pressure is maintained at the maximum value until the height (h0−Δh) obtained by subtracting the braking distance Δh from the target value h0 is reached. In FIG. 8, the time point when the height h of the boom 4 becomes (h0−Δh) corresponds to time T3. Therefore, as indicated by the solid line in FIG. 8B, the speed of the boom 4 is maintained at the maximum value until time T3.

ブームの高さhが、目標値h0から制動距離Δhを減算して求めた高さ(h0−Δh)に到達すると(時刻T3において)、ブーム4の減速が開示され、図8(c)の実線で示されるように、パイロット圧の値が徐々に低減される。このときの減速パターンは、図7を参照して説明したとおりである。減速パターンに沿った減速(パイロット圧の値の減少)は時刻T4まで行なわれる。時刻T4では、図8(b)の実線で示されるようにブーム4の速度はほぼゼロであり、図8(a)の実線で示すようにブーム4の高さhはほぼ目標値h0となっている。そこで、時刻T4において、パイロット圧の値を急激にゼロまで落としてブーム4を停止させる。したがって、図8(b)の実線で示すように時刻T4を過ぎた時点でブームの速度はゼロとなり、図8(a)の実線で示すように時刻T4を過ぎた時点でブーム4の高さは目標値h0に到達する。   When the boom height h reaches the height (h0−Δh) obtained by subtracting the braking distance Δh from the target value h0 (at time T3), the deceleration of the boom 4 is disclosed, as shown in FIG. As indicated by the solid line, the value of the pilot pressure is gradually reduced. The deceleration pattern at this time is as described with reference to FIG. Deceleration along the deceleration pattern (reduction of the pilot pressure value) is performed until time T4. At time T4, the speed of the boom 4 is substantially zero as indicated by the solid line in FIG. 8B, and the height h of the boom 4 is substantially the target value h0 as indicated by the solid line in FIG. 8A. ing. Therefore, at time T4, the value of the pilot pressure is suddenly reduced to zero, and the boom 4 is stopped. Therefore, the speed of the boom becomes zero when the time T4 has passed as shown by the solid line in FIG. 8B, and the height of the boom 4 has passed when the time T4 has passed as shown by the solid line in FIG. 8A. Reaches the target value h0.

一方、自動アシストを行なわない場合は、図8(c)の点線で示すように時刻T3を過ぎてもパイロット圧の値は操作者のレバー操作により生成されたパイロット圧のままである。したがって、図8(b)の点線で示すように、ブーム4の速度の減少は鈍く、時刻T4の時点でもブーム4の速度はあまり低下していない。このため、時刻T4を過ぎてもすぐにはブーム4は停止できず、ある程度の時間の後に停止することとなる。   On the other hand, when automatic assist is not performed, the pilot pressure value remains the pilot pressure generated by the operator's lever operation even after the time T3, as indicated by the dotted line in FIG. Therefore, as indicated by the dotted line in FIG. 8B, the speed of the boom 4 is slow to decrease, and the speed of the boom 4 does not decrease much even at time T4. For this reason, the boom 4 cannot be stopped immediately after the time T4, but stops after a certain amount of time.

次に、ブーム4を停止する際の自動アシストについてさらに図9を参照しながら説明する。図9はブームを停止する際のパイロット圧の値の変化を示す図である。   Next, the automatic assist when stopping the boom 4 will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram showing a change in the value of the pilot pressure when the boom is stopped.

図9において、実線は熟練したオペレータのレバー操作による減速パターン(パイロット圧の変化)の一例を示し、一点鎖線は本発明による自動アシストを行なった場合の減速パターン(パイロット圧の変化)を示し、点線は本発明による制御処理を適用しない場合の減速パターン(パイロット圧の変化)の一例を示している。   In FIG. 9, the solid line shows an example of a deceleration pattern (change in pilot pressure) by lever operation of a skilled operator, and the alternate long and short dash line shows a deceleration pattern (change in pilot pressure) when performing automatic assist according to the present invention. The dotted line shows an example of a deceleration pattern (change in pilot pressure) when the control processing according to the present invention is not applied.

点線で示す本発明による制御処理を適用しない場合の減速パターンでは、パイロット圧はオペレータのレバー操作によって決定される。このため、例えば熟練度の低いオペレータが操作しており、時刻T3において依然としてレバー操作量を最大値のままにしていると、パイロット圧も最大値のままとなっている。したがって、減速を開始すべき時刻T3においても、減速が開始されないこととなる。オペレータが、時刻T4になって慌ててレバー操作量を小さくして減速しても、適切なタイミングで減速が開始されなかったため、作業要素が行き過ぎてしまい(ブームが高く上がりすぎてしまう)、迅速で的確な操作・制御を行なうことができない。   In the deceleration pattern when the control process according to the present invention indicated by the dotted line is not applied, the pilot pressure is determined by the lever operation of the operator. For this reason, for example, if an operator with low skill level is operating and the lever operation amount remains at the maximum value at time T3, the pilot pressure also remains at the maximum value. Therefore, deceleration is not started even at time T3 when deceleration should be started. Even if the operator rushes at time T4 and decelerates by reducing the lever operation amount, since the deceleration has not started at an appropriate timing, the work element goes too far (the boom rises too high), and quickly. Therefore, it is impossible to perform accurate operation / control.

一方、実線で示す熟練したオペレータのレバー操作による減速パターンでは、ブームがh1=h0/2の高さになった時刻T2において、パイロット圧は最大値となっている。このため、図6に示すブーム上げ操作を自動アシストする場合の制御処理のうち、ステップS2からステップS4に進み、パイロット圧の補正は不要であると判断される。その結果、ステップS7においても手動加速中である(自動加速中ではない)と判断され、処理はステップS9に進む。そして、ブームの高さがh3(h0−h)となった時刻T3において、ステップS9でレバー操作量が最大値であるか否かが判定される。熟練したオペレータのレバー操作によれば、時刻T3において既にレバー操作量は低減されているので、パイロット圧は最大値より小さい値となっている。このため、制御処理はステップS11に進み、時刻T4において減速動作は終了する。   On the other hand, in the deceleration pattern by the lever operation of a skilled operator indicated by a solid line, the pilot pressure is the maximum value at time T2 when the boom reaches a height of h1 = h0 / 2. Therefore, in the control process for automatically assisting the boom raising operation shown in FIG. 6, the process proceeds from step S2 to step S4, and it is determined that the correction of the pilot pressure is unnecessary. As a result, it is determined in step S7 that manual acceleration is being performed (not automatic acceleration), and the process proceeds to step S9. Then, at time T3 when the boom height becomes h3 (h0-h), it is determined in step S9 whether or not the lever operation amount is the maximum value. According to the lever operation of a skilled operator, the lever operation amount has already been reduced at time T3, so the pilot pressure is smaller than the maximum value. Therefore, the control process proceeds to step S11, and the deceleration operation ends at time T4.

ここで、一点鎖線で示す本発明による自動アシストを行なった場合の減速パターンでは、ブームがh1=h0/2の高さになった時刻T2において、パイロット圧は最大値となっている。このため、図5に示すブーム上げ操作を自動アシストする場合の制御処理のうち、ステップS2からステップS4に進み、パイロット圧の補正は不要であると判断される。その結果、ステップS7においても手動加速中である(自動加速中ではない)と判断され、処理はステップS9に進む。ステップS9では、ブームの高さがh3(h0−h)となった時刻T3において、レバー操作量が最大値であるか否かが判定される。ここで、手動操作の状態でレバーがMAXのままの場合は、時刻T3においてもレバー操作量が最大であるため、制御処理はステップS10に進み、予め設定された適切な減速パターンに従って自動運転が行なわれる。   Here, in the deceleration pattern in the case of performing the automatic assist according to the present invention indicated by the one-dot chain line, the pilot pressure has the maximum value at time T2 when the boom reaches the height of h1 = h0 / 2. Therefore, in the control process for automatically assisting the boom raising operation shown in FIG. 5, the process proceeds from step S2 to step S4, and it is determined that the correction of the pilot pressure is unnecessary. As a result, it is determined in step S7 that manual acceleration is being performed (not automatic acceleration), and the process proceeds to step S9. In step S9, it is determined whether or not the lever operation amount is the maximum value at time T3 when the boom height is h3 (h0-h). Here, if the lever remains MAX in the manual operation state, the lever operation amount is also the maximum at time T3, so the control process proceeds to step S10, and the automatic operation is performed according to the preset appropriate deceleration pattern. Done.

以上説明したように、本実施形態による自動アシストのアルゴリズムを用いた油圧ショベルでは、制御装置であるコントローラ22は、速度検出器が検出した作業要素であるブーム4の速度に基づいて複数の減速パターンのうちから選択した一つの減速パターンを用いてブーム4を自動的に減速して停止させるように自動アシストを行なう。このため、熟練度の低いオペレータが操作した場合でも、オペレータの操作によらず、適切に且つ確実に作業要素としてのブーム4を停止させることができる。   As described above, in the hydraulic excavator using the automatic assist algorithm according to the present embodiment, the controller 22 as the control device has a plurality of deceleration patterns based on the speed of the boom 4 as the work element detected by the speed detector. An automatic assist is performed so that the boom 4 is automatically decelerated and stopped using one deceleration pattern selected from the above. For this reason, even when an operator with low skill level operates, the boom 4 as a work element can be stopped appropriately and surely regardless of the operation of the operator.

また、作業要素であるブーム4を駆動する際に、操作を開始してからブーム4が所定の高さ(目標高さの1/2)になった時点でブームの速度が最大速度となっているかを判定し、最大速度未満の場合は、オペレータの操作にかかわらずに最大速度となるように自動アシストする。これにより、熟練度の低いオペレータが操作した場合でも、オペレータの操作によらず、ブーム4を確実に目標の高さまで移動することができる。   Further, when driving the boom 4 as a work element, the boom speed becomes the maximum speed when the boom 4 reaches a predetermined height (1/2 of the target height) after the operation is started. If the speed is less than the maximum speed, automatic assist is performed so that the maximum speed is reached regardless of the operation of the operator. Thereby, even if an operator with low skill level operates, the boom 4 can be reliably moved to the target height regardless of the operation of the operator.

上述の実施形態では、油圧式レバーを用いたパイロット圧生成回路を用いる例について説明したが、電気式レバーを用いたパイロット圧生成回路を用いることとしてもよい。   In the above-described embodiment, an example using a pilot pressure generation circuit using a hydraulic lever has been described. However, a pilot pressure generation circuit using an electric lever may be used.

図10は電気式レバーを用いたパイロット圧生成回路の一例の回路図である。図10において、減圧弁23と操作レバー23とを含む油圧式レバーの代わりに電気式レバー40が用いられている。電気式レバー40の操作レバー40aを操作すると、その操作量に応じたレバー操作信号がレバー操作信号生成部40bから切替部42に供給される。切替部42は、供給されたレバー操作信号に応じて当該レバー操作信号を電磁比例弁A又は電磁比例弁Bに出力する。例えば、供給されたレバー操作信号がブーム上げを表す信号であると判断した場合、切替部42は当該レバー操作信号を電磁比例弁Aに出力する。これにより、パイロット油圧ポンプ28からの油圧が電磁比例弁Aにより制御されて、レバー操作量(ブーム上げ操作量)に応じたパイロット圧がコントロールバルブに供給される。同様に、供給されたレバー操作信号がブーム下げを表す信号であると判断した場合、切替部42は当該レバー操作信号を電磁比例弁Bに出力する。これにより、パイロット油圧ポンプ28からの油圧が電磁比例弁Bにより制御されて、レバー操作量(ブーム下げ操作量)に応じたパイロット圧がコントロールバルブに供給される。   FIG. 10 is a circuit diagram of an example of a pilot pressure generating circuit using an electric lever. In FIG. 10, an electric lever 40 is used instead of the hydraulic lever including the pressure reducing valve 23 and the operation lever 23. When the operation lever 40a of the electric lever 40 is operated, a lever operation signal corresponding to the operation amount is supplied from the lever operation signal generation unit 40b to the switching unit 42. The switching unit 42 outputs the lever operation signal to the electromagnetic proportional valve A or the electromagnetic proportional valve B according to the supplied lever operation signal. For example, when it is determined that the supplied lever operation signal is a signal representing raising the boom, the switching unit 42 outputs the lever operation signal to the electromagnetic proportional valve A. Thereby, the hydraulic pressure from the pilot hydraulic pump 28 is controlled by the electromagnetic proportional valve A, and the pilot pressure corresponding to the lever operation amount (boom raising operation amount) is supplied to the control valve. Similarly, when it is determined that the supplied lever operation signal is a signal representing boom lowering, the switching unit 42 outputs the lever operation signal to the electromagnetic proportional valve B. Thereby, the hydraulic pressure from the pilot hydraulic pump 28 is controlled by the electromagnetic proportional valve B, and the pilot pressure corresponding to the lever operation amount (boom lowering operation amount) is supplied to the control valve.

一方、自動アシスト運転時には、切替部42は電気式レバー40からのレバー操作信号は用いずに無視し、コントローラ22の記憶部22aからのアシスト値を電磁比例弁A又は電磁比例弁Bに出力する。例えば、ブーム上げ動作における減速時において自動アシスト運転が必要であると判断されると、切替部42は記憶部22aに格納されている減速パターンに基づいたアシスト値を電磁比例弁Aに出力する。これにより、記憶部22aに格納されている減速パターンに応じたパイロット圧が電磁比例弁Aを介してコントロールバルブに供給される。同様に、ブーム下げ動作における加速時において自動アシスト運転が必要であると判断されると、切替部42は記憶部22aに格納されている加速パターンに基づいたアシスト値を電磁比例弁Bに出力する。これにより、記憶部22aに格納されている加速パターンに応じたパイロット圧が電磁比例弁Bを介してコントロールバルブに供給される。   On the other hand, during the automatic assist operation, the switching unit 42 ignores the lever operation signal from the electric lever 40 and outputs the assist value from the storage unit 22a of the controller 22 to the electromagnetic proportional valve A or the electromagnetic proportional valve B. . For example, when it is determined that an automatic assist operation is required during deceleration in the boom raising operation, the switching unit 42 outputs an assist value based on the deceleration pattern stored in the storage unit 22a to the electromagnetic proportional valve A. Thereby, the pilot pressure corresponding to the deceleration pattern stored in the storage unit 22a is supplied to the control valve via the electromagnetic proportional valve A. Similarly, when it is determined that an automatic assist operation is necessary during acceleration in the boom lowering operation, the switching unit 42 outputs an assist value based on the acceleration pattern stored in the storage unit 22a to the electromagnetic proportional valve B. . Thereby, the pilot pressure corresponding to the acceleration pattern stored in the storage unit 22a is supplied to the control valve via the electromagnetic proportional valve B.

図11は電気式レバーを用いたパイロット圧生成回路の他の例の回路図である。図11に示すパイロット圧生成回路では、油圧回路を用いずに、電気式レバー40からの電気信号をそのままコントロールバルブに供給する。この例では、コントロールバルブとして油圧作動系ではなく、電磁作動系のコントロールバルブが用いられる。電気式レバー40の操作レバー40aを操作すると、その操作量に応じたレバー操作信号がレバー操作信号生成部40bから切替部42に供給される。切替部42は、供給されたレバー操作信号に応じて当該レバー操作信号に応じた電気信号をコントロールバルブに出力する。例えば、供給されたレバー操作信号がブーム上げを表す信号であると判断した場合、切替部42は当該レバー操作信号をコントロールルバルブに出力する。これにより、コントロールバルブは油圧ポンプ14からの油圧を制御し、レバー操作量(ブーム上げ操作量)に応じた油圧をブームシリンダ7に出力する。同様に、供給されたレバー操作信号がブーム下げを表す信号であると判断した場合、切替部42は当該レバー操作信号をコントロールバルブに出力する。これにより、コントロールバルブは油圧ポンプ14からの油圧を制御し、レバー操作量(ブーム下げ操作量)に応じた油圧をブームシリンダ7に出力する。   FIG. 11 is a circuit diagram of another example of a pilot pressure generating circuit using an electric lever. In the pilot pressure generating circuit shown in FIG. 11, the electric signal from the electric lever 40 is supplied to the control valve as it is without using the hydraulic circuit. In this example, not a hydraulic operation system but an electromagnetic operation system control valve is used as the control valve. When the operation lever 40a of the electric lever 40 is operated, a lever operation signal corresponding to the operation amount is supplied from the lever operation signal generation unit 40b to the switching unit 42. The switching unit 42 outputs an electric signal corresponding to the lever operation signal to the control valve according to the supplied lever operation signal. For example, when it is determined that the supplied lever operation signal is a signal representing raising the boom, the switching unit 42 outputs the lever operation signal to the control valve. Thus, the control valve controls the hydraulic pressure from the hydraulic pump 14 and outputs the hydraulic pressure corresponding to the lever operation amount (boom raising operation amount) to the boom cylinder 7. Similarly, when it is determined that the supplied lever operation signal is a signal representing the boom lowering, the switching unit 42 outputs the lever operation signal to the control valve. Thus, the control valve controls the hydraulic pressure from the hydraulic pump 14 and outputs the hydraulic pressure corresponding to the lever operation amount (boom lowering operation amount) to the boom cylinder 7.

一方、自動アシスト運転時には、切替部42は電気式レバー40からのレバー操作信号は用いずに無視し、コントローラ22の記憶部22aからのアシスト値をコントロールバルブに出力する。例えば、ブーム上げ動作における減速時において自動アシスト運転が必要であると判断されると、切替部42は記憶部22aに格納されている減速パターンに基づいたアシスト値をコントロールバルブに出力する。これにより、記憶部22aに格納されている減速パターンに応じた電気信号がコントロールバルブに供給される。同様に、ブーム下げ動作における加速時において自動アシスト運転が必要であると判断されると、切替部42は記憶部22aに格納されている加速パターンに基づいたアシスト値がコントロールバルブに供給される。   On the other hand, during the automatic assist operation, the switching unit 42 ignores the lever operation signal from the electric lever 40 and outputs the assist value from the storage unit 22a of the controller 22 to the control valve. For example, when it is determined that an automatic assist operation is necessary during deceleration in the boom raising operation, the switching unit 42 outputs an assist value based on the deceleration pattern stored in the storage unit 22a to the control valve. Thereby, an electric signal corresponding to the deceleration pattern stored in the storage unit 22a is supplied to the control valve. Similarly, when it is determined that an automatic assist operation is necessary during acceleration in the boom lowering operation, the switching unit 42 supplies an assist value based on the acceleration pattern stored in the storage unit 22a to the control valve.

1 下部走行体
2 旋回機構
3 上部旋回体
4 ブーム
5 アーム
6 バケット
7 ブームシリンダ
8 アームシリンダ
9 バケットシリンダ
10 キャビン
11 油圧ポンプ
12 油路
13,14,15 コントロール弁
16 旋回モータ
17,23 減圧弁
18,19,24,25 二次側油路
22 コントローラ
22a 記憶部
28 パイロット油圧ポンプ
33 油圧シリンダ
34 油圧源
35 ネガコン油路
36 シャトル弁
37 減圧弁
38 電磁切替弁
40 電気式レバー
40a 操作レバー
40b レバー操作信号生成部
42 切替部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lower traveling body 2 Turning mechanism 3 Upper turning body 4 Boom 5 Arm 6 Bucket 7 Boom cylinder 8 Arm cylinder 9 Bucket cylinder 10 Cabin 11 Hydraulic pump 12 Oil path 13, 14, 15 Control valve 16 Swing motor 17, 23 Pressure reducing valve 18 , 19, 24, 25 Secondary side oil passage 22 Controller 22a Storage portion 28 Pilot hydraulic pump 33 Hydraulic cylinder 34 Hydraulic source 35 Negative control oil passage 36 Shuttle valve 37 Pressure reducing valve 38 Electromagnetic switching valve 40 Electric lever 40a Operation lever 40b Lever operation Signal generation unit 42 switching unit

Claims (6)

油圧により作業を行なう作業要素と、
前記作業要素の速度を検出する速度検出器と、
前記作業要素を駆動するためにオペレータが操作する操作装置と、
前記操作装置が出力するパイロット圧を検出するパイロット圧検出器と、
前記速度検出器からの検出値に基づいて前記作業要素の駆動速度を制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、前記速度検出器が検出した速度に基づいて複数の減速パターンのうちから選択した一つの減速パターンを用いて前記作業要素を減速して停止させることを特徴とする建設機械。
Working elements to work by hydraulic pressure,
A speed detector for detecting the speed of the working element;
An operating device operated by an operator to drive the working element;
A pilot pressure detector for detecting a pilot pressure output from the operating device;
A control device for controlling the driving speed of the working element based on a detection value from the speed detector;
The construction machine, wherein the control device decelerates and stops the working element using one deceleration pattern selected from a plurality of deceleration patterns based on the speed detected by the speed detector.
請求項1記載の建設機械であって、
前記制御装置は、前記作業要素が目標位置に近づいた第1の所定の位置まで移動した時点において、前記パイロット圧が最大値未満の場合に、前記操作装置から出力される前記パイロット圧に基づいて前記作業要素を減速させることを特徴とする建設機械。
The construction machine according to claim 1,
The control device, based on the pilot pressure output from the operating device when the pilot pressure is less than a maximum value when the work element moves to a first predetermined position approaching a target position. A construction machine that decelerates the working element.
請求項2記載の建設機械であって、
前記制御装置は、前記作業要素が第1の所定の位置まで移動する前の第2の所定の位置まで移動した時点において、前記パイロット圧が最大値未満の場合に、前記操作装置から出力される前記パイロット圧の値を最大値に変更し、変更した最大値に基づいて前記作業要素を加速させることを特徴とする建設機械。
A construction machine according to claim 2,
The control device is output from the operating device when the pilot pressure is less than a maximum value when the working element moves to the second predetermined position before moving to the first predetermined position. A construction machine characterized in that a value of the pilot pressure is changed to a maximum value, and the work element is accelerated based on the changed maximum value.
請求項3記載の建設機械であって、
前記制御装置は、前記パイロット圧の値を最大値に変更していることを示す表示を行なうことを特徴とする建設機械。
A construction machine according to claim 3,
The construction machine is characterized in that the control device performs a display indicating that the value of the pilot pressure is changed to the maximum value.
請求項1乃至4のうちいずれか一項記載の建設機械であって、
前記制御装置は、前記減速パターンにより減速していることを示す表示を行なうことを特徴とする建設機械。
A construction machine according to any one of claims 1 to 4,
The construction machine is characterized in that the control device displays an indication that the vehicle is decelerating by the deceleration pattern.
請求項1乃至5のうちいずれか一項記載の建設機械であって、
前記減速パターンは少なくとも異なる3つの傾きの減速パターンのうちから選択されることを特徴とする建設機械。
A construction machine according to any one of claims 1 to 5,
The construction machine, wherein the deceleration pattern is selected from at least three different deceleration patterns.
JP2010022472A 2010-02-03 2010-02-03 Construction machinery Active JP5512311B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010022472A JP5512311B2 (en) 2010-02-03 2010-02-03 Construction machinery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010022472A JP5512311B2 (en) 2010-02-03 2010-02-03 Construction machinery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011157789A true JP2011157789A (en) 2011-08-18
JP5512311B2 JP5512311B2 (en) 2014-06-04

Family

ID=44589967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010022472A Active JP5512311B2 (en) 2010-02-03 2010-02-03 Construction machinery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5512311B2 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015503689A (en) * 2012-01-02 2015-02-02 ボルボ コンストラクション イクイップメント アーベー Dump drive control method for construction machinery
JP2016089559A (en) * 2014-11-10 2016-05-23 日立建機株式会社 Construction machine
CN105874131A (en) * 2015-11-19 2016-08-17 株式会社小松制作所 Construction machinery, and control method for construction machinery
KR20180097614A (en) * 2015-12-28 2018-08-31 스미토모 겐키 가부시키가이샤 Shovel
WO2018173361A1 (en) * 2017-03-21 2018-09-27 日立建機株式会社 Work machinery
WO2019189031A1 (en) * 2018-03-28 2019-10-03 住友建機株式会社 Shovel
JP2021017737A (en) * 2019-07-19 2021-02-15 株式会社小松製作所 Work machine and method for controlling work machine
WO2023068154A1 (en) * 2021-10-19 2023-04-27 国立大学法人広島大学 Work machine control system, work machine, management device, and work machine control method
WO2023100689A1 (en) 2021-12-03 2023-06-08 コベルコ建機株式会社 Construction machine driving device, and construction machine and construction machine system provided with same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019052423A (en) * 2017-09-12 2019-04-04 日立建機株式会社 Hydraulic shovel

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05321290A (en) * 1992-05-19 1993-12-07 Komatsu Ltd Limiting device for working machine operation range
JPH06313323A (en) * 1993-04-30 1994-11-08 Hitachi Constr Mach Co Ltd Interference preventing device for working machine
JPH07119180A (en) * 1993-10-27 1995-05-09 Komatsu Ltd Control method of boom lowering operation of working machine and boom controller
JPH09203087A (en) * 1996-01-30 1997-08-05 Hitachi Constr Mach Co Ltd Construction machine
JP2009144505A (en) * 2007-12-17 2009-07-02 Volvo Construction Equipment Ab Boom shock absorber for sharp turning type excavator, and its control method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05321290A (en) * 1992-05-19 1993-12-07 Komatsu Ltd Limiting device for working machine operation range
JPH06313323A (en) * 1993-04-30 1994-11-08 Hitachi Constr Mach Co Ltd Interference preventing device for working machine
JPH07119180A (en) * 1993-10-27 1995-05-09 Komatsu Ltd Control method of boom lowering operation of working machine and boom controller
JPH09203087A (en) * 1996-01-30 1997-08-05 Hitachi Constr Mach Co Ltd Construction machine
JP2009144505A (en) * 2007-12-17 2009-07-02 Volvo Construction Equipment Ab Boom shock absorber for sharp turning type excavator, and its control method

Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015503689A (en) * 2012-01-02 2015-02-02 ボルボ コンストラクション イクイップメント アーベー Dump drive control method for construction machinery
JP2016089559A (en) * 2014-11-10 2016-05-23 日立建機株式会社 Construction machine
CN105874131A (en) * 2015-11-19 2016-08-17 株式会社小松制作所 Construction machinery, and control method for construction machinery
US9834908B2 (en) 2015-11-19 2017-12-05 Komatsu Ltd. Work machine and control method for work machine
JP7440444B2 (en) 2015-12-28 2024-02-28 住友建機株式会社 Excavators, systems for excavators, and methods of controlling excavators
KR20180097614A (en) * 2015-12-28 2018-08-31 스미토모 겐키 가부시키가이샤 Shovel
KR102633625B1 (en) * 2015-12-28 2024-02-02 스미토모 겐키 가부시키가이샤 Shovel, shovel system and shovel control method
JP7341949B2 (en) 2015-12-28 2023-09-11 住友建機株式会社 Excavators and control devices for excavators
JP7434200B2 (en) 2015-12-28 2024-02-20 住友建機株式会社 Excavators, systems for excavators, and methods of controlling excavators
US11434624B2 (en) 2015-12-28 2022-09-06 Sumitomo(S.H.I) Construction Machinery Co., Ltd. Shovel
JP2020122389A (en) * 2015-12-28 2020-08-13 住友建機株式会社 Shovel and system for shovel
WO2018173361A1 (en) * 2017-03-21 2018-09-27 日立建機株式会社 Work machinery
KR102154581B1 (en) 2017-03-21 2020-09-10 히다찌 겐끼 가부시키가이샤 Working machine
US11261578B2 (en) 2017-03-21 2022-03-01 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Work machine
CN109689978A (en) * 2017-03-21 2019-04-26 日立建机株式会社 Work machine
KR20190034648A (en) * 2017-03-21 2019-04-02 히다찌 겐끼 가부시키가이샤 Working machine
JP2018155077A (en) * 2017-03-21 2018-10-04 日立建機株式会社 Work machine
JPWO2019189031A1 (en) * 2018-03-28 2021-03-18 住友建機株式会社 Excavator
WO2019189031A1 (en) * 2018-03-28 2019-10-03 住友建機株式会社 Shovel
US11913194B2 (en) 2018-03-28 2024-02-27 Sumitomo Construction Machinery Co., Ltd. Shovel
JP7341982B2 (en) 2018-03-28 2023-09-11 住友建機株式会社 excavator
CN114008275A (en) * 2019-07-19 2022-02-01 株式会社小松制作所 Work machine and work machine control method
JP7368130B2 (en) 2019-07-19 2023-10-24 株式会社小松製作所 Work machines and work machine control methods
JP2021017737A (en) * 2019-07-19 2021-02-15 株式会社小松製作所 Work machine and method for controlling work machine
CN114008275B (en) * 2019-07-19 2024-03-08 株式会社小松制作所 Work machine and control method for work machine
US12098515B2 (en) 2019-07-19 2024-09-24 Komatsu Ltd. Work machine and method for controlling the same
WO2023068154A1 (en) * 2021-10-19 2023-04-27 国立大学法人広島大学 Work machine control system, work machine, management device, and work machine control method
WO2023100689A1 (en) 2021-12-03 2023-06-08 コベルコ建機株式会社 Construction machine driving device, and construction machine and construction machine system provided with same

Also Published As

Publication number Publication date
JP5512311B2 (en) 2014-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5512311B2 (en) Construction machinery
JP6932647B2 (en) Excavator and excavator controller
EP3382107B1 (en) Construction machine with a control system for the superstructure
KR101366733B1 (en) Hydraulic excavator, and hydraulic excavator control method
JP7186504B2 (en) Excavator
KR102255674B1 (en) Working machine
CN107407065A (en) Excavator
JP6625575B2 (en) Construction machinery
CN108138460A (en) Engineering machinery
CN111954737A (en) Excavator
WO2019124520A1 (en) Work machine
KR102456137B1 (en) shovel
JPH10212740A (en) Automatic excavating method for hydraulic shovel
WO2004038232A1 (en) Method and apparatus for controlling hydraulic pump for working machine of working vehicle
JP2023021362A (en) Control device and control method of loading machine
JP5752350B2 (en) Construction machine working method and construction machine
JP7046042B2 (en) Hydraulic excavator
US9617710B2 (en) Work vehicle and method for controlling work vehicle
JP6691482B2 (en) Work vehicle and operation control method
JP7141991B2 (en) excavator
CN114423907A (en) Construction machine
WO2019012700A1 (en) Work machine and control method for work machine
JPS62220620A (en) Automatic excavator for loading machine
JP2023151687A (en) Shovel
CN116997698A (en) Excavator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120517

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130513

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130521

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130717

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140325

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140326

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5512311

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150