JP2018024997A - Work machine path correction system for construction machine - Google Patents

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高志 浅尾
Takashi Asao
高志 浅尾
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a work machine path correction system for a construction machine, capable of efficiently supporting an operator's operation to a front work device with respect to an obstacle even when the obstacle's position and direction vary.SOLUTION: A work machine path correction system for correcting a path of a bucket 13C in a revolving superstructure 12 revolving and carrying an excavated object to a cargo bed 25 includes a controller 19 including: a determination unit 195 for determining whether or not the bucket 13C's path created by a path creation unit 194 crosses a dump truck 102's area identified by an area identification unit 293; and a control unit 196 that when it is determined by the determination unit 195 that the bucket 13C's path crosses the dump truck 102's area, performs at least either of control of decreasing revolving speed of the revolving superstructure 12 and control of increasing rising speed of a front work device 13.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、建設機械の作業機が障害物と干渉しないように、オペレータの操作を支援する建設機械の作業機軌道修正システムに関する。   The present invention relates to a construction machine track correction system for a construction machine that supports an operator's operation so that the construction machine work machine does not interfere with an obstacle.

一般に、油圧ショベルに代表される建設機械においては、フロント作業装置が掘削した掘削物をダンプトラックへ運搬するにあたり、オペレータは、フロント作業装置の先端の作業機、例えば、バケットと、ダンプトラックの荷台との干渉を避けるようにフロント作業装置を操作する必要がある。特に、建設機械は24時間稼働する場合が多いことから、視界の悪い夜間においては、オペレータは、より注意を払いながらフロント作業装置を操作する必要がある。   In general, in a construction machine represented by a hydraulic excavator, when an excavated material excavated by a front working device is transported to a dump truck, an operator uses a work machine at the tip of the front working device, for example, a bucket and a loading platform of the dump truck. It is necessary to operate the front work device so as to avoid interference. In particular, since construction machines often operate for 24 hours, it is necessary for an operator to operate the front working device while paying more attention at night when visibility is poor.

そこで、このようなフロント作業装置に対するオペレータの操作を補助する従来技術の1つとして、建設機械の上方、下方、前方等に障害物があるとき、これらの障害物への作業機の接触を防止するため、障害物の手前で自動的に作業機の速度を漸減させた上、作業機を停止させるようにした作業機動作範囲制限装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, as one of the prior arts for assisting the operator's operation with respect to such a front work device, when there are obstacles above, below, or in front of the construction machine, the contact of the work machine with these obstacles is prevented. Therefore, there has been proposed a work machine operation range limiting device that automatically reduces the speed of the work machine in front of an obstacle and then stops the work machine (see, for example, Patent Document 1).

特開平5−321290号公報JP-A-5-321290

上述した特許文献1に開示された従来技術は、油圧ショベル等の建設機械の上方、下方、前方等に、作業機の速度を制限する危険域及び減速域を予め設定し、これらの領域内での作業機の減速を図る技術であるため、電柱や電線のように固定された障害物を対象としたものである。そのため、危険域及び減速域が設定された後であっても、ダンプトラックのように、建設機械によって掘削物が荷台に積み込まれる度に車体の位置や向きが変化する障害物に対しては、危険域及び減速域の設定を再度行わなければならない。   The prior art disclosed in Patent Document 1 described above sets a danger area and a deceleration area for limiting the speed of the work machine in advance above, below, in front of a construction machine such as a hydraulic excavator, and within these areas. Therefore, it is intended for obstacles such as utility poles and electric wires. Therefore, even after the danger zone and deceleration zone are set, for obstacles that change the position and orientation of the vehicle body every time the digging is loaded onto the loading platform by a construction machine, such as a dump truck, Hazardous area and deceleration area must be set again.

したがって、鉱山等の現場においては、建設機械1台が複数のダンプトラックに対して短時間に掘削物を荷台へ運搬して積み込むため、特許文献1の従来技術は、危険域及び減速域の再設定に時間がかかることから、建設機械とダンプトラックとが協働して実施される掘削物の積込作業に適していない。   Therefore, at a site such as a mine, one construction machine transports and loads excavated material to a loading platform in a short time on a plurality of dump trucks. Since setting takes time, it is not suitable for the loading work of excavated material which a construction machine and a dump truck cooperate.

本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、位置や向きが変化する障害物であっても、フロント作業装置に対するオペレータの操作を効率良く支援することができる建設機械の作業機軌道修正システムを提供することにある。   The present invention has been made based on the actual situation of the prior art as described above. The purpose of the present invention is construction that can efficiently support the operation of the operator with respect to the front work device even if the position and orientation of the obstacle are changed. The object is to provide a work implement trajectory correction system for a machine.

上記の目的を達成するために、本発明の建設機械の作業機軌道修正システムは、旋回体、及び前記旋回体の前部に俯仰動可能に設けられ、先端に取り付けられた作業機を含むフロント作業装置を有する建設機械と、作業対象物としての積荷を積載する荷台を有するダンプトラックとを備え、前記旋回体が旋回して前記作業対象物を前記荷台へ運搬する際の前記作業機の軌道を修正する建設機械の作業機軌道修正システムであって、前記作業機の位置を検出する作業機位置検出装置と、前記ダンプトラックの位置を検出するダンプトラック位置検出装置と、前記ダンプトラックの向きを検出するダンプトラック方向検出装置と、前記建設機械及び前記ダンプトラックの寸法を示す基本情報を記憶する基本情報記憶部と、前記作業機位置検出装置によって検出された前記作業機の位置、前記ダンプトラック位置検出装置によって検出された前記ダンプトラックの位置、及び前記基本情報記憶部に記憶された前記基本情報に基づいて、前記建設機械の動作を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記作業機位置検出装置を用いて前記作業機の位置を一定時間ごとにサンプリングし、そのサンプリングした位置から前記作業機の速度及び加速度を演算する演算部と、前記演算部によって演算された前記作業機の速度及び加速度から予測される前記作業機の軌道を生成する軌道生成部と、前記ダンプトラック位置検出装置によって検出された前記ダンプトラックの位置、前記ダンプトラック方向検出装置によって検出された前記ダンプトラックの向き、及び前記基本情報記憶部に記憶された前記基本情報から前記ダンプトラックが存在する領域を特定する領域特定部と、前記軌道生成部によって生成された前記作業機の軌道が、前記領域特定部によって特定された前記ダンプトラックの領域と交差するか否かを判定する判定部と、前記判定部によって前記作業機の軌道が前記ダンプトラックの領域と交差すると判定された場合に、前記旋回体の旋回速度を減少させる制御及び前記フロント作業装置の上昇速度を増加させる制御の少なくとも一方を行う制御部とを有することを特徴としている。   In order to achieve the above object, a working machine track correcting system for a construction machine according to the present invention includes a revolving structure, and a front including a revolving structure provided at a front portion of the revolving structure and capable of being raised and lowered and attached to a tip. A construction machine having a work device, and a dump truck having a loading platform for loading a load as a work object, and the track of the working machine when the swiveling body turns to transport the work object to the bed A work machine track correction system for a construction machine that corrects a work machine position detection device that detects a position of the work machine, a dump truck position detection device that detects a position of the dump truck, and a direction of the dump truck For detecting the direction of the dump truck, the basic information storage unit for storing the basic information indicating the dimensions of the construction machine and the dump truck, and the position detector for the working machine The operation of the construction machine is controlled based on the position of the work machine detected by the apparatus, the position of the dump truck detected by the dump truck position detection device, and the basic information stored in the basic information storage unit. A control device that samples the position of the work implement at regular intervals using the work implement position detection device, and calculates the speed and acceleration of the work implement from the sampled position. A track generation unit that generates a track of the work implement predicted from the speed and acceleration of the work implement calculated by the calculation unit, and the position of the dump truck detected by the dump truck position detection device, The direction of the dump truck detected by the dump truck direction detection device, and stored in the basic information storage unit An area specifying unit for specifying an area where the dump truck is present from the basic information obtained, and a track of the work machine generated by the track generating unit is an area of the dump truck specified by the area specifying unit A determination unit that determines whether or not to intersect, and a control that reduces a turning speed of the revolving body and the front work when the determination unit determines that the track of the work implement intersects the area of the dump truck And a control unit that performs at least one of the controls for increasing the rising speed of the apparatus.

本発明の建設機械の作業機軌道修正システムによれば、位置や向きが変化する障害物であっても、フロント作業装置に対するオペレータの操作を効率良く支援することができる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。   According to the construction machine track correction system for a construction machine of the present invention, even if the position and orientation of the obstacle change, it is possible to efficiently support the operation of the operator with respect to the front work device. Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the following description of embodiments.

本発明に係る作業機軌道修正システムの第1実施形態における油圧ショベルとダンプトラックの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the hydraulic shovel and dump truck in 1st Embodiment of the working machine track correction system which concerns on this invention. 本発明の第1実施形態に係る油圧ショベル及びダンプトラックの各制御装置の主な機能を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the main functions of each control apparatus of the hydraulic excavator and dump truck which concern on 1st Embodiment of this invention. 図2に示す基本情報記憶部に記憶された油圧ショベルに関する基本情報の内容を説明する図である。It is a figure explaining the content of the basic information regarding the hydraulic excavator memorize | stored in the basic information storage part shown in FIG. 図1に示すバケットがダンプトラックと交差する状況を説明する図である。It is a figure explaining the condition where the bucket shown in FIG. 1 cross | intersects a dump truck. 図1に示す油圧ショベルに搭載された油圧回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the hydraulic circuit mounted in the hydraulic shovel shown in FIG. 本発明の第1実施形態に係る油圧ショベルの制御装置によるバケットの軌道修正の制御処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of control processing of the track correction of the bucket by the control apparatus of the hydraulic shovel which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る油圧ショベル、ダンプトラック、及び管制局の各制御装置の主な機能を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the main functions of each control apparatus of the hydraulic excavator, dump truck, and control station which concern on 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明に係る建設機械の作業機軌道修正システムを実施するための形態を図に基づいて説明する。   EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing the working machine track correction system of the construction machine which concerns on this invention is demonstrated based on figures.

[第1実施形態]
本発明に係る作業機軌道修正システムの第1実施形態は、図1に示すように、掘削等の作業を行う建設機械としての油圧ショベル101と、この油圧ショベル101によって掘削された土砂や砕石等の掘削物(作業対象物)を運搬するダンプトラック102とから構成されている。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, a first embodiment of a work machine trajectory correcting system according to the present invention includes a hydraulic excavator 101 as a construction machine that performs excavation and the like, earth and sand, crushed stone, and the like excavated by the excavator 101. And a dump truck 102 that transports the excavated material (work object).

まず、油圧ショベル101の具体的な構成について、図1を参照しながら詳細に説明する。   First, a specific configuration of the excavator 101 will be described in detail with reference to FIG.

油圧ショベル101は、走行体11と、この走行体11上に旋回装置12Aを介して旋回可能に設けられ、車体(本体)を構成する旋回体12と、この旋回体12の前部に俯仰動可能に取り付けられ、上下方向に回動して作業を行うフロント作業装置13とを備えている。旋回体12は、前部に配置され、フロント作業装置13を操作するオペレータが搭乗する運転室14と、後部に配置され、車体が傾倒しないように車体のバランスを保つカウンタウェイト15とを有している。   The excavator 101 is provided so as to be capable of turning on the traveling body 11 and a turning device 12A on the traveling body 11, and the revolving body 12 constituting the vehicle body (main body) and the front part of the revolving body 12 are raised and lowered. And a front working device 13 that is attached to be capable of rotating and working in the vertical direction. The revolving structure 12 includes a driver's cab 14 on which an operator who operates the front working device 13 is boarded, and a counterweight 15 which is disposed on the rear and keeps the balance of the vehicle body so that the vehicle body does not tilt. ing.

フロント作業装置13は、基端が旋回体12の旋回フレーム12aに回動可能に取り付けられ、車体に対して上下方向へ回動するブーム13Aと、このブーム13Aの先端に回動可能に取り付けられ、車体に対して上下方向へ回動するアーム13Bと、このアーム13Bの先端に回動可能に取り付けられ、車体に対して上下方向へ回動する作業機、例えば、バケット13Cとを含んでいる。   The front work device 13 has a base end rotatably attached to the turning frame 12a of the turning body 12, and is attached to the boom 13A that rotates in the vertical direction with respect to the vehicle body, and to the distal end of the boom 13A. And an arm 13B that rotates in the vertical direction with respect to the vehicle body, and a work machine that is rotatably attached to the tip of the arm 13B and rotates in the vertical direction with respect to the vehicle body, for example, a bucket 13C. .

また、フロント作業装置13は、旋回体12とブーム13Aとの間で連結され、伸縮することによりブーム13Aを回動させるブームシリンダ13aと、ブーム13Aとアーム13Bとの間で連結され、伸縮することによってアーム13Bを回動させるアームシリンダ13bと、アーム13Bとバケット13Cとの間で連結され、伸縮することによってバケット13Cを回動させるバケットシリンダ13cとを含んでいる。   The front working device 13 is connected between the swing body 12 and the boom 13A, and is connected between the boom cylinder 13a that rotates the boom 13A by extending and contracting, and the boom 13A and the arm 13B, and expands and contracts. This includes an arm cylinder 13b that rotates the arm 13B, and a bucket cylinder 13c that is connected between the arm 13B and the bucket 13C and rotates the bucket 13C by expanding and contracting.

ブーム13Aの両端のうち旋回体12側の一端の回動中心には、ブーム13Aが上下方向に回動した角度(旋回体12に対するブーム13Aの傾斜角度)αを検出するブーム角度センサ13A1が取り付けられている。アーム13Bの両端のうちブーム13A側の一端の回動中心には、アーム13Bが回動した角度(ブーム13Aに対するアーム13Bの傾斜角度)βを検出するアーム角度センサ13B1が取り付けられている。バケット13Cの回動中心には、バケット13Cが回動した角度(アーム13Bに対するバケット13Cの傾斜角度)γを検出するバケット角度センサ13C1が取り付けられている。   A boom angle sensor 13A1 for detecting an angle (inclination angle of the boom 13A with respect to the turning body 12) α of the boom 13A in the vertical direction is attached to the turning center of one end on the turning body 12 side of both ends of the boom 13A. It has been. An arm angle sensor 13B1 for detecting an angle (an inclination angle of the arm 13B with respect to the boom 13A) β of the arm 13B is attached to a rotation center of one end on the boom 13A side of both ends of the arm 13B. At the rotation center of the bucket 13C, a bucket angle sensor 13C1 that detects an angle (an inclination angle of the bucket 13C with respect to the arm 13B) γ is attached.

運転室14は、オペレータが着座する運転シート(図示せず)と、この運転シートの近傍に設けられ、旋回装置12Aに搭載された旋回用油圧モータ(図示せず)、ブームシリンダ13a、アームシリンダ13b、及びバケットシリンダ13c等の各油圧アクチュエータの所望の動作を可能とし、運転室14内のオペレータが把持して操作する操作装置14A,14B(図2参照)とを有している。   The cab 14 is provided with an operation seat (not shown) on which an operator is seated, and a turning hydraulic motor (not shown), a boom cylinder 13a, an arm cylinder, which are provided in the vicinity of the operation seat and are mounted on the turning device 12A. 13b, and the hydraulic actuators such as the bucket cylinder 13c are capable of desired operations, and have operating devices 14A and 14B (see FIG. 2) that are gripped and operated by an operator in the cab 14.

操作装置14Aは、運転室14内においてオペレータの左側の近傍に設置され、オペレータが左手で把持する左手側の操作レバーから構成されている。操作装置14Bは、運転室14内においてオペレータの右側の近傍に設置され、オペレータが右手で把持する右手側の操作レバーから構成されている。   The operating device 14A is installed in the vicinity of the operator's left side in the cab 14 and is composed of a left hand side operating lever that the operator holds with the left hand. The operating device 14B is installed in the vicinity of the operator's right side in the cab 14 and is composed of an operating lever on the right hand side that the operator holds with the right hand.

操作装置14Aは、前後方向に操作されると、その操作量に対応して旋回体12を左右に旋回させるように設定されている。操作装置14Bの後側への操作は、旋回装置12Aを介して旋回体12を左旋回させる操作であり、操作装置14Bの前側の操作は、旋回装置12Aを介して旋回体12を右旋回させる操作である。   When the operation device 14A is operated in the front-rear direction, the revolving body 12 is set to turn left and right in accordance with the operation amount. The operation to the rear side of the operation device 14B is an operation for turning the revolving body 12 to the left via the turning device 12A, and the operation on the front side of the operation device 14B turns the revolving body 12 to the right via the turning device 12A. Operation.

また、操作装置14Aは、左右方向に操作されると、その操作量に対応してアーム13Bを上下方向へ回動させるように設定されている。操作装置14Aの左側への操作は、アームシリンダ13bが伸長することでアーム13Bを車体側へ引き寄せるアームクラウドの操作であり、操作装置14Aの右側への操作は、アームシリンダ13bが短縮することでアーム13Bを車体側から遠ざける(離れさせる)アームダンプの操作である。   Further, the operation device 14A is set to rotate the arm 13B in the vertical direction corresponding to the operation amount when operated in the horizontal direction. The operation to the left side of the operation device 14A is an operation of the arm cloud that draws the arm 13B toward the vehicle body side by the extension of the arm cylinder 13b, and the operation to the right side of the operation device 14A is due to the shortening of the arm cylinder 13b. This is an arm dump operation in which the arm 13B is moved away from the vehicle body side.

操作装置14Bは、前後方向に操作されると、その操作量に対応してブーム13Aを上下方向へ回動させるように設定されている。操作装置14Bの前側への操作は、ブームシリンダ13aが短縮することでブーム13Aを下方へ回動させるブーム下げの操作であり、操作装置14Bの後側への操作は、ブームシリンダ13aが伸長することでブーム13Aを上方へ回動させるブーム上げの操作である。   When the operation device 14B is operated in the front-rear direction, the operation device 14B is set to rotate the boom 13A in the vertical direction corresponding to the operation amount. The operation to the front side of the operation device 14B is a boom lowering operation that rotates the boom 13A downward by shortening the boom cylinder 13a, and the operation to the rear side of the operation device 14B extends the boom cylinder 13a. This is a boom raising operation for rotating the boom 13A upward.

また、操作装置14Bは、左右方向に操作されると、その操作量に対応してバケット13Cを上下方向へ回動させるように設定されている。操作装置14Bの左側への操作は、バケットシリンダ13cが伸長することでバケット13Cを車体側へ引き寄せるバケットクラウドの操作であり、操作装置14Bの右側への操作は、バケットシリンダ13cが短縮することでバケット13Cを車体側から遠ざける(離れさせる)バケットダンプの操作である。   Further, the operation device 14B is set to rotate the bucket 13C in the vertical direction according to the operation amount when operated in the left-right direction. The operation to the left side of the operation device 14B is a bucket cloud operation that draws the bucket 13C toward the vehicle body side by the extension of the bucket cylinder 13c, and the operation to the right side of the operation device 14B is due to the shortening of the bucket cylinder 13c. This is a bucket dump operation in which the bucket 13C is moved away (separated) from the vehicle body side.

さらに、旋回体12は、運転室14の上部に設置され、無線通信回線(図示せず)に接続してダンプトラック102との間で無線通信を行うアンテナ16と、油圧ショベル101の位置を検出する油圧ショベル位置検出装置17と、油圧ショベル101の向きを検出する油圧ショベル方向検出装置18と、ブーム角度センサ13A1、アーム角度センサ13B1、バケット角度センサ13C1、アンテナ16、油圧ショベル位置検出装置17、及び油圧ショベル方向検出装置18等に通信接続され、油圧ショベル101の動作全体を制御するための各種の情報の処理を行う制御装置19(図2参照)とを有している。   Further, the swivel body 12 is installed in the upper part of the cab 14 and is connected to a wireless communication line (not shown) and wirelessly communicates with the dump truck 102 and detects the position of the excavator 101. Hydraulic excavator position detecting device 17, hydraulic excavator direction detecting device 18 detecting the direction of hydraulic excavator 101, boom angle sensor 13A1, arm angle sensor 13B1, bucket angle sensor 13C1, antenna 16, hydraulic excavator position detecting device 17, And a control device 19 (see FIG. 2) that is connected to the excavator direction detection device 18 and the like and that processes various types of information for controlling the entire operation of the excavator 101.

油圧ショベル位置検出装置17は、例えば、車体の所定の位置に取り付けられ、GPS(Global Positioning System)衛星から測位電波を受信して自車体の位置(例えば、3次元空間の実座標で表される絶対位置)を取得するGPS受信機から構成されている。   The excavator position detection device 17 is attached to a predetermined position of the vehicle body, for example, receives a positioning radio wave from a GPS (Global Positioning System) satellite, and is represented by the position of the vehicle body (for example, real coordinates in a three-dimensional space). It consists of a GPS receiver that acquires the absolute position.

油圧ショベル方向検出装置18は、例えば、車体の所定の位置に互いに離隔して取り付けられた少なくとも2個の上記GPS受信機から構成され、これらのGPS受信機から得られた複数の位置情報に基づいて油圧ショベル101の向き(例えば、方位)を算出する。本発明の第1実施形態では、油圧ショベル方向検出装置18は、2個のGPS受信機の一方に、油圧ショベル位置検出装置17に用いたGPS受信機を兼用している。   The excavator direction detection device 18 is composed of, for example, at least two GPS receivers mounted at predetermined positions on a vehicle body, and is based on a plurality of pieces of position information obtained from these GPS receivers. Then, the direction (for example, azimuth) of the excavator 101 is calculated. In the first embodiment of the present invention, the excavator direction detection device 18 also serves as the GPS receiver used in the excavator position detection device 17 as one of the two GPS receivers.

なお、油圧ショベル方向検出装置18は、この場合に限らず、油圧ショベル位置検出装置17とは別にGPS受信機を油圧ショベル101に追加してもよい。また、油圧ショベル方向検出装置18の2個のGPS受信機は、例えば、車体のうちフロント作業装置13の回動面と同一の鉛直面内に配置されており、互いに前後方向に離隔して配置されている。   The excavator direction detection device 18 is not limited to this case, and a GPS receiver may be added to the excavator 101 separately from the excavator position detection device 17. In addition, the two GPS receivers of the hydraulic excavator direction detection device 18 are, for example, arranged in the same vertical plane as the rotation surface of the front working device 13 in the vehicle body, and are separated from each other in the front-rear direction. Has been.

制御装置19は、例えば図示されないが、車体の動作全体を制御するための各種の演算を行うCPU(Central Processing Unit)と、CPUによる演算を実行するためのプログラムを格納するROM(Read Only Memory)やHDD(Hard Disk Drive)等の記憶装置と、CPUがプログラムを実行する際の作業領域となるRAM(Random Access Memory)とを含むハードウェアから構成されている。   Although not shown, for example, the control device 19 includes a CPU (Central Processing Unit) that performs various calculations for controlling the overall operation of the vehicle body, and a ROM (Read Only Memory) that stores a program for executing calculations by the CPU. And hardware including a storage device such as an HDD (Hard Disk Drive) and a RAM (Random Access Memory) that is a work area when the CPU executes a program.

このようなハードウェア構成において、ROMやHDD、もしくは図示しない光学ディスク等の記録媒体に格納されたプログラムがRAMに読み出され、CPUの制御に従って動作することにより、プログラム(ソフトウェア)とハードウェアとが協働して、制御装置19の機能を実現する機能ブロックが構成される。なお、制御装置19の機能構成の詳細については後述する。   In such a hardware configuration, a program stored in a recording medium such as a ROM, an HDD, or an optical disk (not shown) is read into the RAM, and operates according to the control of the CPU. Cooperate to form a functional block for realizing the function of the control device 19. Details of the functional configuration of the control device 19 will be described later.

次に、ダンプトラック102の具体的な構成について、図1を参照しながら詳細に説明する。   Next, a specific configuration of the dump truck 102 will be described in detail with reference to FIG.

ダンプトラック102は、車両の土台を形成するフレーム21と、このフレーム21の前部の左右両端にそれぞれ一輪ずつ配置された前輪22と、フレーム21の後部の左右両端に回転可能にそれぞれ二輪ずつ配置された後輪23と、前輪22の上方に設けられ、オペレータが搭乗する運転室24と、フレーム21に対して起伏可能に設けられ、土砂や砕石等の掘削物を積荷として積載する荷台25とを備えている。   The dump truck 102 includes a frame 21 that forms the base of the vehicle, a front wheel 22 that is disposed on each of the left and right ends of the front portion of the frame 21, and two wheels that are rotatably disposed on the left and right ends of the rear portion of the frame 21. A rear wheel 23 provided above the front wheel 22 and a driver's cab 24 on which an operator gets on. A loading platform 25 provided so as to be able to undulate with respect to the frame 21 and loading excavated materials such as earth and sand and crushed stone as loads. It has.

また、ダンプトラック102は、運転室24の上部に設置され、無線通信回線に接続して油圧ショベル101との間で無線通信を行うアンテナ26と、ダンプトラック102の位置を検出するダンプトラック位置検出装置27と、ダンプトラック102の向きを検出するダンプトラック方向検出装置28と、アンテナ26、ダンプトラック位置検出装置27、及びダンプトラック方向検出装置28等に通信接続され、ダンプトラック102の動作全体を制御するための各種の情報の処理を行う制御装置29(図2参照)とを備えている。   The dump truck 102 is installed in the upper part of the cab 24, connected to a wireless communication line and wirelessly communicated with the excavator 101, and a dump truck position detection for detecting the position of the dump truck 102. The apparatus 27, the dump truck direction detecting device 28 for detecting the direction of the dump truck 102, the antenna 26, the dump truck position detecting device 27, the dump truck direction detecting device 28 and the like are connected in communication, and the entire operation of the dump truck 102 is performed. And a control device 29 (see FIG. 2) for processing various types of information for control.

ダンプトラック位置検出装置27は、例えば油圧ショベル101と同様に、車両の所定の位置に取り付けられ、GPS衛星から測位電波を受信して自車両の位置を取得するGPS受信機から構成されている。ダンプトラック方向検出装置28は、例えば、車両の所定の位置に互いに離隔して取り付けられた少なくとも2個の上記GPS受信機から構成され、これらのGPS受信機から得られた複数の位置情報に基づいてダンプトラック102の向きを算出する。なお、制御装置29は、上述した油圧ショベル101の制御装置19と同様のハードウェア構成を備えているため、当該制御装置19と重複する説明を省略する。   The dump truck position detection device 27 is, for example, like the hydraulic excavator 101, and is configured by a GPS receiver that is attached to a predetermined position of the vehicle and receives a positioning radio wave from a GPS satellite to acquire the position of the own vehicle. The dump truck direction detection device 28 includes, for example, at least two GPS receivers mounted at predetermined positions on a vehicle so as to be separated from each other, and is based on a plurality of pieces of position information obtained from these GPS receivers. Thus, the direction of the dump truck 102 is calculated. The control device 29 has the same hardware configuration as that of the control device 19 of the hydraulic excavator 101 described above, and thus the description overlapping that of the control device 19 is omitted.

次に、本発明の第1実施形態に係る作業機軌道修正システムの要部である油圧ショベル101及びダンプトラック102の各制御装置19,29の機能を示す構成について、図2を参照しながら詳細に説明する。   Next, the configuration showing the functions of the control devices 19 and 29 of the excavator 101 and the dump truck 102, which are the main parts of the work implement trajectory correcting system according to the first embodiment of the present invention, will be described in detail with reference to FIG. Explained.

図2に示すように、油圧ショベル101の制御装置19は、基本情報記憶部191、情報通信部192、演算部193、軌道生成部194、判定部195、及び制御部196を備えている。一方、ダンプトラック102の制御装置29は、基本情報記憶部291、情報通信部292、及び領域特定部293を備えている。   As shown in FIG. 2, the control device 19 of the excavator 101 includes a basic information storage unit 191, an information communication unit 192, a calculation unit 193, a trajectory generation unit 194, a determination unit 195, and a control unit 196. On the other hand, the control device 29 of the dump truck 102 includes a basic information storage unit 291, an information communication unit 292, and an area specifying unit 293.

基本情報記憶部191は、車体の寸法、並びにブーム13A、アーム13B、及びバケット13Cの寸法を示す基本情報を予め記憶している。具体的には、基本情報記憶部191は、基本情報として、車体におけるGPS受信機の取付位置の他、図3に示すように、ブーム13Aの回動支点とアーム13Bの回動支点との距離であるブーム13Aの長さLA、アーム13Bの回動支点とバケット13Cの回動支点との距離であるアーム13Bの長さLB、及びバケット13Cの回動支点とバケット13Cの下端との距離であるバケット13Cの長さLCを記憶する。   The basic information storage unit 191 stores in advance basic information indicating the dimensions of the vehicle body and the dimensions of the boom 13A, the arm 13B, and the bucket 13C. Specifically, the basic information storage unit 191 has, as basic information, a distance between the pivot fulcrum of the boom 13A and the pivot fulcrum of the arm 13B as shown in FIG. 3 in addition to the GPS receiver mounting position on the vehicle body. The length LA of the boom 13A, the length LB of the arm 13B, which is the distance between the rotation fulcrum of the arm 13B and the rotation fulcrum of the bucket 13C, and the distance between the rotation fulcrum of the bucket 13C and the lower end of the bucket 13C. The length LC of a certain bucket 13C is stored.

この基本情報記憶部191は、ROMやHDD等の記憶装置によって実現される。情報通信部192は、アンテナ16を介してダンプトラック102との間で各種の情報の通信を行い、ダンプトラック102から受け取った情報を判定部195へ転送する。   The basic information storage unit 191 is realized by a storage device such as a ROM or an HDD. The information communication unit 192 communicates various information with the dump truck 102 via the antenna 16, and transfers the information received from the dump truck 102 to the determination unit 195.

演算部193は、油圧ショベル位置検出装置17によって検出された油圧ショベル101の位置、油圧ショベル方向検出装置18によって検出された油圧ショベル101の向き、ブーム角度センサ13A1によって検出されたブーム13Aの傾斜角度α、アーム角度センサ13B1によって検出されたアーム13Bの傾斜角度β、バケット角度センサ13C1によって検出されたバケット13Cの傾斜角度γ、及び基本情報記憶部191に記憶された基本情報に基づいて、バケット13Cの下端の位置(例えば、3次元空間の実座標で表される絶対位置E)を演算する。すなわち、油圧ショベル位置検出装置17、油圧ショベル方向検出装置18、各角度センサ13A1〜13C1、基本情報記憶部191、及び演算部193が作業機位置検出装置として機能する。   The calculation unit 193 includes the position of the excavator 101 detected by the excavator position detection device 17, the orientation of the excavator 101 detected by the excavator direction detection device 18, and the tilt angle of the boom 13A detected by the boom angle sensor 13A1. Based on α, the inclination angle β of the arm 13B detected by the arm angle sensor 13B1, the inclination angle γ of the bucket 13C detected by the bucket angle sensor 13C1, and the basic information stored in the basic information storage unit 191, the bucket 13C Is calculated (for example, an absolute position E represented by real coordinates in a three-dimensional space). That is, the hydraulic excavator position detection device 17, the hydraulic excavator direction detection device 18, the angle sensors 13A1 to 13C1, the basic information storage unit 191, and the calculation unit 193 function as a work implement position detection device.

演算部193は、得られたバケット13Cの下端の位置情報を一定時間毎にサンプリングすることにより、そのサンプリングしたバケット13Cの下端の複数の位置からバケット13Cの下端の速度及び加速度を演算する。軌道生成部194は、演算部193によって演算されたバケット13Cの下端の速度及び加速度から予測されるバケット13Cの下端の軌道(例えば、3次元空間における関数F(E))を生成する。   The calculation unit 193 calculates the speed and acceleration of the lower end of the bucket 13C from a plurality of positions at the lower end of the sampled bucket 13C by sampling the obtained position information of the lower end of the bucket 13C at regular intervals. The trajectory generation unit 194 generates a trajectory at the lower end of the bucket 13C predicted from the speed and acceleration at the lower end of the bucket 13C calculated by the calculation unit 193 (for example, a function F (E) in a three-dimensional space).

判定部195は、情報通信部192からダンプトラック102の領域情報を取得し、軌道生成部194によって生成されたバケット13Cの下端の軌道F(E)が、領域特定部293によって特定されたダンプトラック102の領域(例えば、3次元空間の実座標で表される領域R)と交差するか否かを判定する。制御部196は、図4に示すように、判定部195によってバケット13Cの下端の軌道F(E)がダンプトラック102の領域Rと交差すると判定された場合に、旋回体12の旋回速度を減少させる制御及びフロント作業装置13の上昇速度を増加させる制御を行う。   The determination unit 195 acquires the region information of the dump truck 102 from the information communication unit 192, and the dump track in which the track F (E) at the lower end of the bucket 13C generated by the track generation unit 194 is specified by the region specifying unit 293. It is determined whether or not it intersects with a region 102 (for example, a region R represented by real coordinates in a three-dimensional space). As shown in FIG. 4, the control unit 196 reduces the turning speed of the revolving structure 12 when the determination unit 195 determines that the track F (E) at the lower end of the bucket 13C intersects the region R of the dump truck 102. And control to increase the rising speed of the front work device 13.

基本情報記憶部291は、車両の寸法を示す基本情報を予め記憶している。具体的には、基本情報記憶部291は、基本情報として、車両におけるGPS受信機の取付位置の他、車長La、車幅Lb(図示せず)、及び車高Lcを記憶する。この基本情報記憶部291は、ROMやHDD等の記憶装置によって実現される。情報通信部292は、アンテナ26を介して油圧ショベル101との間で各種の情報の通信を行い、領域特定部293によって特定されたダンプトラック102の領域情報を油圧ショベル101へ送信する。   The basic information storage unit 291 stores basic information indicating the dimensions of the vehicle in advance. Specifically, the basic information storage unit 291 stores, as basic information, a vehicle length La, a vehicle width Lb (not shown), and a vehicle height Lc, in addition to the GPS receiver mounting position in the vehicle. The basic information storage unit 291 is realized by a storage device such as a ROM or an HDD. The information communication unit 292 communicates various types of information with the excavator 101 via the antenna 26, and transmits the area information of the dump truck 102 specified by the area specifying unit 293 to the excavator 101.

領域特定部293は、ダンプトラック位置検出装置27によって検出されたダンプトラック102の位置、ダンプトラック方向検出装置28によって検出されたダンプトラック102の向き、及び基本情報記憶部291に記憶された基本情報からダンプトラック102が存在する領域Rを特定する。   The area specifying unit 293 includes the position of the dump truck 102 detected by the dump truck position detection device 27, the direction of the dump truck 102 detected by the dump truck direction detection device 28, and basic information stored in the basic information storage unit 291. From this, the region R where the dump truck 102 exists is specified.

次に、本発明の第1実施形態に係る油圧ショベル101に搭載された油圧回路31の構成について、図5を参照しながら詳細に説明する。   Next, the configuration of the hydraulic circuit 31 mounted on the excavator 101 according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

図5に示す油圧回路31は、作動油を貯蔵する作動油タンク311と、作動油タンク311から作動油を吸入し、吸入した作動油をパイロット圧油として吐出するパイロット油圧ポンプ312と、このパイロット油圧ポンプ312を駆動するモータ313と、作動油タンク311から作動油を吸入し、吸入した作動油を圧油として旋回用油圧モータ及びブームシリンダ13aへそれぞれ吐出する可変容量型油圧ポンプ314,315と、これらの可変容量型油圧ポンプ314,315を駆動するモータ316とを備えている。   The hydraulic circuit 31 shown in FIG. 5 includes a hydraulic oil tank 311 that stores hydraulic oil, a pilot hydraulic pump 312 that draws hydraulic oil from the hydraulic oil tank 311 and discharges the drawn hydraulic oil as pilot pressure oil. A motor 313 that drives the hydraulic pump 312; variable displacement hydraulic pumps 314 and 315 that draw hydraulic oil from the hydraulic oil tank 311 and discharge the hydraulic oil into the turning hydraulic motor and the boom cylinder 13a as pressure oil; , And a motor 316 that drives these variable displacement hydraulic pumps 314 and 315.

また、油圧回路31は、可変容量型油圧ポンプ314,315の吐出流量をそれぞれ制御するレギュレータ317,318と、パイロット油圧ポンプ312とレギュレータ317,318とを接続する管路319,320に設けられ、パイロット油圧ポンプ312からのパイロット圧油を制御圧としてレギュレータ317,318へそれぞれ供給する電磁比例弁321,322とを備えている。   The hydraulic circuit 31 is provided in regulators 317 and 318 for controlling the discharge flow rates of the variable displacement hydraulic pumps 314 and 315, and pipelines 319 and 320 for connecting the pilot hydraulic pump 312 and the regulators 317 and 318, respectively. Electromagnetic proportional valves 321 and 322 for supplying pilot pressure oil from the pilot hydraulic pump 312 to the regulators 317 and 318 as control pressures are provided.

パイロット油圧ポンプ312とレギュレータ317,318とを接続する管路319,320のうち電磁比例弁321,322の前後には、当該管路319,320内の圧力が所定の設定値以上であるときに開くことにより、管路319,320内の圧油を作動油タンク311へ流出して管路319,320が過圧状態になることを回避するリリーフバルブ323,324がそれぞれ設けられている。   Among the pipes 319 and 320 connecting the pilot hydraulic pump 312 and the regulators 317 and 318, before and after the electromagnetic proportional valves 321 and 322, when the pressure in the pipes 319 and 320 is equal to or higher than a predetermined set value. Relief valves 323 and 324 are provided to prevent the pressure oil in the pipelines 319 and 320 from flowing out to the hydraulic oil tank 311 and opening the pipelines 319 and 320 to an overpressure state by opening.

可変容量型油圧ポンプ314,315は、可変容量機構として、例えば、斜板(図示せず)を有し、この斜板の傾転角が調整されることにより、吐出する圧油の流量を制御している。なお、可変容量型油圧ポンプ314,315は、斜板式油圧ポンプである場合について説明するが、この場合に限らず、吐出する圧油の流量を制御する機能を有するものであれば、斜軸式油圧ポンプ等であってもよい。   The variable displacement hydraulic pumps 314 and 315 have, for example, a swash plate (not shown) as a variable displacement mechanism, and control the flow rate of discharged hydraulic oil by adjusting the tilt angle of the swash plate. doing. The variable displacement hydraulic pumps 314 and 315 will be described as being swash plate type hydraulic pumps. However, the present invention is not limited to this case, and any type having a function of controlling the flow rate of the pressure oil to be discharged may be an oblique axis type. It may be a hydraulic pump or the like.

電磁比例弁321,322は、制御装置19に電気的に接続され、制御装置19から受信した指令電流の大きさに比例して開口量を増減する。レギュレータ317,318は、電磁比例弁321,322から制御圧を受けると、この制御圧によって可変容量型油圧ポンプ314,315の斜板の傾転角を変更することにより、可変容量型油圧ポンプ314,315の容量(押しのけ容積)が調節され、可変容量型油圧ポンプ314,315の吸収トルクを制御することができる。   The electromagnetic proportional valves 321 and 322 are electrically connected to the control device 19 and increase or decrease the opening amount in proportion to the magnitude of the command current received from the control device 19. When the regulators 317 and 318 receive a control pressure from the electromagnetic proportional valves 321 and 322, the variable displacement hydraulic pump 314 is changed by changing the tilt angle of the swash plate of the variable displacement hydraulic pumps 314 and 315 by the control pressure. , 315 capacity (displacement volume) is adjusted, and the absorption torque of the variable displacement hydraulic pumps 314, 315 can be controlled.

次に、本発明の第1実施形態に係る制御装置19によるバケット13Cの軌道修正の制御処理について、図6のフローチャートに基づいて詳細に説明する。   Next, the control processing for correcting the trajectory of the bucket 13C by the control device 19 according to the first embodiment of the present invention will be described in detail based on the flowchart of FIG.

図6に示すように、まずは、制御装置19は、操作装置14Aからの操作信号の入力の有無を確認し、運転室14に搭乗したオペレータによる操作装置14Aの旋回操作が行われたか否かを判断する(ステップ(以下、Sと記す)601)。このとき、制御装置19は、操作装置14Aの旋回操作が行われていないと判断すると(S601/NO)、S601の処理が繰り返される。   As shown in FIG. 6, first, the control device 19 confirms whether or not an operation signal is input from the operation device 14 </ b> A, and determines whether or not a turning operation of the operation device 14 </ b> A by an operator who has boarded the cab 14 has been performed. Judgment (step (hereinafter referred to as S) 601). At this time, if the control device 19 determines that the turning operation of the operation device 14A is not performed (S601 / NO), the processing of S601 is repeated.

S601において、制御装置19は、操作装置14Aの旋回操作が行われたと判断すると(S601/YES)、制御装置19の情報通信部192が、無線通信によってダンプトラック102の情報通信部292に対して領域情報の送信を要求し、情報通信部292からダンプトラック102の領域情報を取得する(S602)。   In S601, when the control device 19 determines that the turning operation of the operation device 14A has been performed (S601 / YES), the information communication unit 192 of the control device 19 communicates with the information communication unit 292 of the dump truck 102 by wireless communication. The transmission of the area information is requested, and the area information of the dump truck 102 is acquired from the information communication unit 292 (S602).

次に、制御装置19の演算部193は、油圧ショベル位置検出装置17、油圧ショベル方向検出装置18、及び基本情報記憶部191から油圧ショベル101の位置及び方向、並びに車体におけるGPS受信機の取付位置を取得する(S603)。続いて、演算部193は、ブーム角度センサ13A1、アーム角度センサ13B1、バケット角度センサ13C1、及び基本情報記憶部191からブーム13A、アーム13B、バケット13Cの傾斜角度α,β,γ及び長さLA〜LCを取得する(S604)。   Next, the calculation unit 193 of the control device 19 includes the position and direction of the excavator 101 from the excavator position detection device 17, the excavator direction detection device 18, and the basic information storage unit 191, and the GPS receiver mounting position on the vehicle body. Is acquired (S603). Subsequently, the calculation unit 193 receives the boom angle sensor 13A1, the arm angle sensor 13B1, the bucket angle sensor 13C1, and the basic information storage unit 191 from the inclination angles α, β, γ, and the length LA of the boom 13A, the arm 13B, and the bucket 13C. -LC is acquired (S604).

次に、演算部193は、S603、S604で取得した油圧ショベル101の位置及び方向、車体におけるGPS受信機の取付位置、並びにブーム13A、アーム13B、バケット13Cの傾斜角度α,β,γ及び長さLA〜LCを用いてバケット13Cの下端の位置Eを演算する(S605)。   Next, the calculation unit 193 acquires the position and direction of the excavator 101 acquired in S603 and S604, the GPS receiver mounting position on the vehicle body, and the inclination angles α, β, γ, and lengths of the boom 13A, arm 13B, and bucket 13C. The position E of the lower end of the bucket 13C is calculated using the lengths LA to LC (S605).

そして、演算部193は、演算したバケット13Cの下端の位置情報を一定時間毎にサンプリングして、バケット13Cの下端の速度及び加速度を演算し(S606)、その演算結果を軌道生成部194へ送信する。軌道生成部194は、演算部193の演算結果を受信すると、この演算結果が示すバケット13Cの下端の速度及び加速度から予測されるバケット13Cの下端の軌道F(E)を生成し(S607)、その生成結果を判定部195へ送信する。   Then, the calculation unit 193 samples the calculated position information of the lower end of the bucket 13C at regular intervals, calculates the speed and acceleration of the lower end of the bucket 13C (S606), and transmits the calculation result to the trajectory generation unit 194. To do. Upon receiving the calculation result of the calculation unit 193, the trajectory generation unit 194 generates a trajectory F (E) of the lower end of the bucket 13C predicted from the speed and acceleration of the lower end of the bucket 13C indicated by the calculation result (S607). The generation result is transmitted to the determination unit 195.

次に、判定部195は、ダンプトラック102の領域情報及び軌道生成部194の生成結果を受信すると、この生成結果が示すバケット13Cの下端の軌道F(E)が、領域特定部293によって特定されたダンプトラック102の領域Rと交差するか否か、すなわち、バケット13Cの下端の軌道F(E)のうちダンプトラック102の領域R内に含まれる部分があるか否かを判定する(S608)。   Next, when the determination unit 195 receives the area information of the dump truck 102 and the generation result of the trajectory generation unit 194, the trajectory F (E) at the lower end of the bucket 13C indicated by the generation result is specified by the area specifying unit 293. It is determined whether or not it intersects with the region R of the dump truck 102, that is, whether or not there is a portion included in the region R of the dump truck 102 in the track F (E) at the lower end of the bucket 13C (S608). .

このとき、判定部195は、バケット13Cの下端の軌道F(E)がダンプトラック102の領域Rと交差すると判定すると(S608/YES)、制御部196は、操作装置14Aの旋回操作に対するバケット13Cの移動量が減少するように制御された指令電流を電磁比例弁321へ送信すると共に(S609)、操作装置14Bのブーム上げ操作に対するバケット13Cの移動量が増加するように制御された指令電流を電磁比例弁322へ送信し(S610)、S602からの処理が繰り返される。   At this time, if the determination unit 195 determines that the track F (E) at the lower end of the bucket 13C intersects the region R of the dump truck 102 (S608 / YES), the control unit 196 performs the bucket 13C for the turning operation of the operation device 14A. Is transmitted to the electromagnetic proportional valve 321 (S609), and the command current controlled so that the movement amount of the bucket 13C with respect to the boom raising operation of the operation device 14B is increased. It transmits to the electromagnetic proportional valve 322 (S610), and the process from S602 is repeated.

S609の処理により、電磁比例弁321は制御部196から指令電流を受信すると、この指令電流に従って作動し、パイロット油圧ポンプ312から吐出されたパイロット圧油の流量が電磁比例弁321の開口量に応じて制御される。その結果、電磁比例弁321を通過するパイロット圧油の流量が減少することに伴って、可変容量型油圧ポンプ314の圧油の吐出流量も減少し、旋回体12の旋回速度が減少する。   By the process of S609, when the electromagnetic proportional valve 321 receives a command current from the control unit 196, the electromagnetic proportional valve 321 operates according to the command current, and the flow rate of the pilot pressure oil discharged from the pilot hydraulic pump 312 corresponds to the opening amount of the electromagnetic proportional valve 321. Controlled. As a result, as the flow rate of the pilot pressure oil passing through the electromagnetic proportional valve 321 decreases, the discharge flow rate of the pressure oil from the variable displacement hydraulic pump 314 also decreases, and the swing speed of the swing body 12 decreases.

S610の処理により、電磁比例弁322は制御部196から指令電流を受信すると、この指令電流に従って作動し、パイロット油圧ポンプ312から吐出されたパイロット圧油の流量が電磁比例弁322の開口量に応じて制御される。その結果、電磁比例弁322を通過するパイロット圧油の流量が増加することに伴って、可変容量型油圧ポンプ315の圧油の吐出流量も増加し、ブーム13Aのブーム上げの速度が上昇する。   By the process of S610, when the electromagnetic proportional valve 322 receives a command current from the control unit 196, the electromagnetic proportional valve 322 operates according to the command current, and the flow rate of the pilot pressure oil discharged from the pilot hydraulic pump 312 corresponds to the opening amount of the electromagnetic proportional valve 322. Controlled. As a result, as the flow rate of pilot pressure oil passing through the electromagnetic proportional valve 322 increases, the discharge flow rate of pressure oil from the variable displacement hydraulic pump 315 also increases, and the boom raising speed of the boom 13A increases.

一方、S608において、判定部195は、バケット13Cの下端の軌道F(E)がダンプトラック102の領域Rと交差していないと判定すると(S608/NO)、制御装置19は、操作装置14Aからの操作信号の入力の有無を再度確認し、オペレータによる操作装置14Aの旋回操作が行われているか否かを判断する(S611)。   On the other hand, in S608, when the determination unit 195 determines that the track F (E) at the lower end of the bucket 13C does not intersect the region R of the dump truck 102 (S608 / NO), the control device 19 starts from the operation device 14A. It is checked again whether or not the operation signal is input, and it is determined whether or not the turning operation of the operation device 14A by the operator is performed (S611).

このとき、制御装置19は、操作装置14Aの旋回操作が行われていると判断すると(S611/YES)、S602からの処理が繰り返される。S611において、制御装置19は、操作装置14Aの旋回操作が行われていないと判断すると(S611/NO)、バケット13Cの軌道修正の制御処理を終了し、操作装置14Aからの操作信号の入力を待機する状態となる。   At this time, if the control device 19 determines that the turning operation of the operation device 14A is performed (S611 / YES), the processing from S602 is repeated. In S611, when the control device 19 determines that the turning operation of the operation device 14A has not been performed (S611 / NO), the control process for correcting the trajectory of the bucket 13C is terminated, and an operation signal is input from the operation device 14A. It will be in a waiting state.

このように構成した本発明の第1実施形態に係る油圧ショベル101の作業機軌道修正システムによれば、油圧ショベル101が掘削物をダンプトラック102の荷台25に積み込む際に、軌道生成部194がバケット13Cの下端の位置Eの変化からバケット13Cの軌道F(E)を予測し、判定部195が、当該バケット13Cの軌道F(E)とダンプトラック102の領域Rとが交差すると判定した場合に、制御部196は、旋回中における旋回体12の旋回速度を減少させると共に、ブーム13Aのブーム上げの速度を上昇させることにより、バケット13Cがダンプトラック102と接触するのを未然に防ぐことができる。   According to the working machine trajectory correction system of the excavator 101 according to the first embodiment of the present invention configured as described above, when the excavator 101 loads the excavated material on the loading platform 25 of the dump truck 102, the trajectory generating unit 194 When the trajectory F (E) of the bucket 13C is predicted from the change in the position E of the lower end of the bucket 13C, and the determination unit 195 determines that the trajectory F (E) of the bucket 13C and the region R of the dump truck 102 intersect In addition, the control unit 196 prevents the bucket 13C from coming into contact with the dump truck 102 by decreasing the turning speed of the revolving structure 12 during turning and increasing the boom raising speed of the boom 13A. it can.

つまり、本発明の第1実施形態は、従来技術のようにバケット13Cの速度を制限するための危険域や減速域を設定する必要がないので、オペレータが操作装置14A,14Bを操作して掘削物の積込作業を円滑に行うことができる。このように、本発明の第1実施形態は、位置や向きが変化するダンプトラック102であっても、フロント作業装置13に対するオペレータの操作を効率良く支援できるので、鉱山等の現場における作業性を向上させることができる。   That is, in the first embodiment of the present invention, it is not necessary to set a danger zone or a deceleration zone for limiting the speed of the bucket 13C as in the prior art, so that the operator operates the operation devices 14A and 14B for excavation. Goods can be loaded smoothly. As described above, the first embodiment of the present invention can efficiently support the operation of the operator with respect to the front work device 13 even with the dump truck 102 whose position and orientation change, so that workability at the site such as a mine is improved. Can be improved.

[第2実施形態]
本発明の第2実施形態に係る油圧ショベル101の作業機軌道修正システムは、上述した第1実施形態の構成に加え、図7に示すように、油圧ショベル101及びダンプトラック102から離れた場所に設置され、これらの油圧ショベル101及びダンプトラック102の稼働状態を管理する管制局103を備えている。
[Second Embodiment]
In addition to the configuration of the first embodiment described above, the work implement trajectory correction system for the hydraulic excavator 101 according to the second embodiment of the present invention is located at a place away from the excavator 101 and the dump truck 102 as shown in FIG. A control station 103 that is installed and manages the operating state of the excavator 101 and the dump truck 102 is provided.

この場合、管制局103は、無線通信回線(図示せず)に接続して油圧ショベル101及びダンプトラック102との間で無線通信を行うアンテナ(図示せず)と、油圧ショベル101及びダンプトラック102の動作全体を制御するための各種の情報の処理を行う制御装置39を有している。なお、制御装置39は、油圧ショベル101の制御装置19及びダンプトラック102の制御装置29と同様のハードウェア構成を備えているため、これらの制御装置19,29と重複する説明を省略する。   In this case, the control station 103 is connected to a wireless communication line (not shown) to perform wireless communication between the excavator 101 and the dump truck 102, and the hydraulic excavator 101 and the dump truck 102. Has a control device 39 for processing various kinds of information for controlling the entire operation. Since the control device 39 has the same hardware configuration as the control device 19 of the excavator 101 and the control device 29 of the dump truck 102, the description overlapping with these control devices 19 and 29 is omitted.

ここで、本発明の第1実施形態においては、油圧ショベル101の制御装置19が、基本情報記憶部191、演算部193、軌道生成部194、及び判定部195を備えたのに対して、本発明の第2実施形態においては、それらの代わりに、管制局103の制御装置39が、基本情報記憶部191、演算部193、軌道生成部194、及び判定部195にそれぞれ対応する基本情報記憶部391、演算部393、軌道生成部394、及び判定部395を備えている。   Here, in the first embodiment of the present invention, the control device 19 of the excavator 101 includes the basic information storage unit 191, the calculation unit 193, the trajectory generation unit 194, and the determination unit 195. In the second embodiment of the invention, instead of them, the control device 39 of the control station 103 has basic information storage units corresponding to the basic information storage unit 191, the calculation unit 193, the trajectory generation unit 194, and the determination unit 195, respectively. 391, a calculation unit 393, a trajectory generation unit 394, and a determination unit 395 are provided.

また、本発明の第1実施形態においては、ダンプトラック102の制御装置29が、基本情報記憶部291及び領域特定部293を備えたのに対して、本発明の第2実施形態においては、それらの代わりに、管制局103の制御装置39が、基本情報記憶部291及び領域特定部293にそれぞれ対応する前述の基本情報記憶部391及び領域特定部396を備えている。以下、本発明の第2実施形態に係る管制局103の構成に関して、第1実施形態と異なる部分について詳細に説明する。   Further, in the first embodiment of the present invention, the control device 29 of the dump truck 102 includes the basic information storage unit 291 and the area specifying unit 293, whereas in the second embodiment of the present invention, these devices Instead, the control device 39 of the control station 103 includes the basic information storage unit 391 and the region specifying unit 396 that correspond to the basic information storage unit 291 and the region specifying unit 293, respectively. Hereinafter, with respect to the configuration of the control station 103 according to the second embodiment of the present invention, portions different from the first embodiment will be described in detail.

管制局103の制御装置39は、アンテナを介して油圧ショベル101及びダンプトラック102との間で各種の情報の通信を行う情報通信部392を備えている。この情報通信部392は、油圧ショベル101の情報通信部192から油圧ショベル101の位置及び方向、並びにブーム13A、アーム13B、バケット13Cの傾斜角度α,β,γを取得し、これらの情報を演算部393へ転送したり、ダンプトラック102の情報通信部292からダンプトラック102の位置及び方向を取得し、これらの情報を領域特定部396へ転送したりする。   The control device 39 of the control station 103 includes an information communication unit 392 that performs communication of various types of information between the excavator 101 and the dump truck 102 via an antenna. The information communication unit 392 acquires the position and direction of the excavator 101 and the inclination angles α, β, and γ of the boom 13A, arm 13B, and bucket 13C from the information communication unit 192 of the excavator 101, and calculates these information. The position and direction of the dump truck 102 are acquired from the information communication unit 292 of the dump truck 102 and the information is transferred to the area specifying section 396.

また、情報通信部392は、判定部395の判定結果を油圧ショベル101の情報通信部192へ送信する。これにより、当該情報通信部192が情報通信部392から受け取った判定部395の判定結果を制御部196へ転送することにより、制御部196は、管制局103からの指示に従って、バケット13Cの軌道F(E)を修正するための制御を行うことが可能となる。   Further, the information communication unit 392 transmits the determination result of the determination unit 395 to the information communication unit 192 of the excavator 101. As a result, the information communication unit 192 transfers the determination result of the determination unit 395 received from the information communication unit 392 to the control unit 196, so that the control unit 196 follows the instruction F from the control station 103. Control for correcting (E) can be performed.

基本情報記憶部391は、油圧ショベル101の車体の寸法、並びにブーム13A、アーム13B、及びバケット13Cの寸法を示す油圧ショベル101に関する基本情報の他、ダンプトラック102の車両の寸法を示すダンプトラック102に関する基本情報を予め記憶している。その他の第2実施形態の構成は、第1実施形態の構成と同じであり、同一又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   The basic information storage unit 391 includes a dump truck 102 that indicates the dimensions of the vehicle of the dump truck 102 in addition to basic information about the hydraulic excavator 101 that indicates the dimensions of the body of the hydraulic excavator 101 and the dimensions of the boom 13A, the arm 13B, and the bucket 13C. The basic information regarding is stored in advance. Other configurations of the second embodiment are the same as the configurations of the first embodiment, and the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

このように構成した本発明の第2実施形態に係る油圧ショベル101の作業機軌道修正システムによれば、上述した第1実施形態と同様の作用効果が得られる他、油圧ショベル101のバケット13Cの軌道を修正するための制御を行うのに必要な演算を管制局103で一括して行うようにしているので、油圧ショベル101及びダンプトラック102の各制御装置19,29の処理負荷を軽減することができる。これにより、各制御装置19,29の省電力化を図ることができる。   According to the working machine trajectory correction system for the excavator 101 according to the second embodiment of the present invention configured as described above, the same operational effects as those of the first embodiment described above can be obtained, and the bucket 13C of the excavator 101 can be Since the control station 103 performs calculations necessary for performing control for correcting the track, the processing load on the control devices 19 and 29 of the excavator 101 and the dump truck 102 can be reduced. Can do. Thereby, power saving of each control device 19 and 29 can be achieved.

なお、上述した本発明の各実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である   The above-described embodiments of the present invention have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment.

また、本実施形態に係る油圧ショベル101の制御部196は、判定部195,395によってバケット13Cの下端の軌道F(E)がダンプトラック102の領域Rと交差すると判定された場合に、旋回体12の旋回速度を減少させる制御及びフロント作業装置13の上昇速度を増加させる制御を行った場合について説明したが、この場合に限定されるものではない。   In addition, the control unit 196 of the excavator 101 according to the present embodiment, when the determination units 195 and 395 determine that the track F (E) at the lower end of the bucket 13C intersects the region R of the dump truck 102, Although the case where the control for decreasing the turning speed of 12 and the control for increasing the rising speed of the front working device 13 have been described, the present invention is not limited to this case.

例えば、制御部196は、判定部195,395によってバケット13Cの下端の軌道F(E)がダンプトラック102の領域Rと交差すると判定された場合に、旋回体12の旋回速度を減少させる制御及びフロント作業装置13の上昇速度を増加させる制御のいずれかを行ってもよい。   For example, when the determination units 195 and 395 determine that the track F (E) at the lower end of the bucket 13C intersects the region R of the dump truck 102, the control unit 196 reduces the turning speed of the revolving structure 12 and Any of the controls for increasing the rising speed of the front working device 13 may be performed.

12…旋回体、13…フロント作業装置、13A…ブーム、13A1…ブーム角度センサ(作業機位置検出装置)、13a…ブームシリンダ、13B…アーム、13B1…アーム角度センサ(作業機位置検出装置)、13b…アームシリンダ、13C…バケット、13C1…バケット角度センサ(作業機位置検出装置)、13c…バケットシリンダ、14A,14B…操作装置、16…アンテナ、17…油圧ショベル位置検出装置(作業機位置検出装置)、18…油圧ショベル方向検出装置(作業機位置検出装置)、19…制御装置、25…荷台、26…アンテナ、27…ダンプトラック位置検出装置、28…ダンプトラック方向検出装置、29…制御装置、39…制御装置
101…油圧ショベル(建設機械)、102…ダンプトラック、191…基本情報記憶部(作業機位置検出装置)、192…情報通信部、193…演算部(作業機位置検出装置)、194…軌道生成部、195…判定部、196…制御部、291…基本情報記憶部、292…情報通信部、293…領域特定部、391…基本情報記憶部(作業機位置検出装置)、392…情報通信部、393…演算部(作業機位置検出装置)、394…軌道生成部、395…判定部、396…領域特定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Revolving body, 13 ... Front working apparatus, 13A ... Boom, 13A1 ... Boom angle sensor (working machine position detection apparatus), 13a ... Boom cylinder, 13B ... Arm, 13B1 ... Arm angle sensor (working machine position detection apparatus), 13b ... arm cylinder, 13C ... bucket, 13C1 ... bucket angle sensor (working machine position detection device), 13c ... bucket cylinder, 14A, 14B ... operation device, 16 ... antenna, 17 ... hydraulic excavator position detection device (working machine position detection) Device), 18 ... hydraulic excavator direction detection device (work machine position detection device), 19 ... control device, 25 ... cargo bed, 26 ... antenna, 27 ... dump truck position detection device, 28 ... dump truck direction detection device, 29 ... control 39, control device 101 ... hydraulic excavator (construction machine), 102 ... dump truck, 1 91: Basic information storage unit (work machine position detection device), 192 ... Information communication unit, 193 ... Calculation unit (work machine position detection device), 194 ... Trajectory generation unit, 195 ... Determination unit, 196 ... Control unit, 291 ... Basic information storage unit, 292... Information communication unit, 293... Area specifying unit, 391... Basic information storage unit (work machine position detection device), 392... Information communication unit, 393. ... orbital generator, 395 ... determining unit, 396 ... region specifying unit

Claims (1)

旋回体、及び前記旋回体の前部に俯仰動可能に設けられ、先端に取り付けられた作業機を含むフロント作業装置を有する建設機械と、作業対象物としての積荷を積載する荷台を有するダンプトラックとを備え、
前記旋回体が旋回して前記作業対象物を前記荷台へ運搬する際の前記作業機の軌道を修正する建設機械の作業機軌道修正システムであって、
前記作業機の位置を検出する作業機位置検出装置と、
前記ダンプトラックの位置を検出するダンプトラック位置検出装置と、
前記ダンプトラックの向きを検出するダンプトラック方向検出装置と、
前記建設機械及び前記ダンプトラックの寸法を示す基本情報を記憶する基本情報記憶部と、
前記作業機位置検出装置によって検出された前記作業機の位置、前記ダンプトラック位置検出装置によって検出された前記ダンプトラックの位置、及び前記基本情報記憶部に記憶された前記基本情報に基づいて、前記建設機械の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記作業機位置検出装置を用いて前記作業機の位置を一定時間ごとにサンプリングし、そのサンプリングした位置から前記作業機の速度及び加速度を演算する演算部と、
前記演算部によって演算された前記作業機の速度及び加速度から予測される前記作業機の軌道を生成する軌道生成部と、
前記ダンプトラック位置検出装置によって検出された前記ダンプトラックの位置、前記ダンプトラック方向検出装置によって検出された前記ダンプトラックの向き、及び前記基本情報記憶部に記憶された前記基本情報から前記ダンプトラックが存在する領域を特定する領域特定部と、
前記軌道生成部によって生成された前記作業機の軌道が、前記領域特定部によって特定された前記ダンプトラックの領域と交差するか否かを判定する判定部と、
前記判定部によって前記作業機の軌道が前記ダンプトラックの領域と交差すると判定された場合に、前記旋回体の旋回速度を減少させる制御及び前記フロント作業装置の上昇速度を増加させる制御の少なくとも一方を行う制御部とを有することを特徴とする建設機械の作業機軌道修正システム。
A dump truck having a revolving structure, a construction machine having a front working device including a working machine attached to the tip of the revolving structure, and a loading platform for loading a load as a work object. And
A work machine track correction system for a construction machine that corrects the track of the work machine when the revolving body turns to transport the work object to the loading platform,
A work machine position detecting device for detecting the position of the work machine;
A dump truck position detecting device for detecting the position of the dump truck;
A dump truck direction detecting device for detecting the direction of the dump truck;
A basic information storage unit for storing basic information indicating the dimensions of the construction machine and the dump truck;
Based on the position of the work implement detected by the work implement position detection device, the position of the dump truck detected by the dump truck position detection device, and the basic information stored in the basic information storage unit, A control device for controlling the operation of the construction machine,
The controller is
Sampling the work implement position at regular intervals using the work implement position detecting device, and calculating the speed and acceleration of the work implement from the sampled position;
A trajectory generation unit that generates a trajectory of the work implement predicted from the speed and acceleration of the work implement calculated by the calculation unit;
The dump truck is determined from the position of the dump truck detected by the dump truck position detector, the direction of the dump truck detected by the dump truck direction detector, and the basic information stored in the basic information storage unit. An area specifying unit for specifying an existing area;
A determination unit that determines whether or not the track of the work implement generated by the track generation unit intersects the region of the dump truck specified by the region specifying unit;
When the determination unit determines that the track of the work implement intersects the dump truck region, at least one of control for decreasing the turning speed of the revolving structure and control for increasing the ascent speed of the front working device is performed. A work machine track correction system for a construction machine.
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