JP2019007173A - Shovel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ショベルに関する。 The present invention relates to an excavator.
従来、ショベルのオペレータが意図しない動作（以下、単に「意図しない動作」と称する）の発生を防止するために、ショベルのアタッチメントの動作を補正（抑制）する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for correcting (suppressing) an operation of an excavator attachment in order to prevent occurrence of an operation unintended by an excavator operator (hereinafter simply referred to as “unintended operation”) is known (for example, a patent). Reference 1).
特許文献１では、ショベルのアタッチメントを駆動する油圧シリンダの圧力が所定の許容最大圧力以下になるように油圧制御することにより、ショベルの引き摺り動作や浮き上がり動作等の意図しない動作を抑制する技術が開示されている。
しかしながら、特許文献１では、意図しない動作が実際に発生したか否かが判定されることなく、ショベルのアタッチメントの動作が補正されるため、オペレータの操作性を悪化させる可能性がある。
However, in
そこで、上記課題に鑑み、オペレータの意図しない動作の発生の有無を具体的に判定することが可能なショベルを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an excavator that can specifically determine whether or not an operation unintended by an operator has occurred.
上記目的を達成するため、本発明の一実施形態では、
走行体と、
前記走行体に旋回自在に搭載される旋回体と、
前記旋回体に搭載されるアタッチメントと、を備えるショベルであって、
前記旋回体又は前記アタッチメントに取り付けられ、前記旋回体及び前記アタッチメントのうちの取付対象である一方と周辺の物体との相対位置関係を検出する検出部と、
検出部により検出される、前記取付対象と、該ショベルの周辺の固定された基準対象物との相対位置関係の変化に基づき、所定の意図しない動作が発生したか否かを判定する判定部と、を更に備える、
ショベルが提供される。
In order to achieve the above object, in one embodiment of the present invention,
A traveling body,
A swiveling body that is rotatably mounted on the traveling body;
An excavator comprising an attachment mounted on the revolving structure,
A detection unit that is attached to the revolving unit or the attachment, and detects a relative positional relationship between one of the revolving unit and the attachment to be attached and a surrounding object;
A determination unit configured to determine whether a predetermined unintended operation has occurred based on a change in a relative positional relationship between the attachment target and a fixed reference object around the shovel, which is detected by a detection unit; , Further comprising
An excavator is provided.
上述の実施形態によれば、オペレータの意図しない動作の発生の有無を具体的に判定することが可能なショベルを提供することができる。 According to the above-mentioned embodiment, the shovel which can determine specifically the presence or absence of generation | occurrence | production of the operation | movement which an operator does not intend can be provided.
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings.
［ショベルの概要］
まず、図１を参照して、ショベル１００の概要について説明する。
[Outline of excavator]
First, an outline of the
図１は、本実施形態に係るショベル１００の側面図である。
FIG. 1 is a side view of an
本実施形態に係るショベル１００は、下部走行体１と、旋回機構２を介して旋回可能に下部走行体１に搭載される上部旋回体３と、アタッチメントとしてのブーム４、アーム５、及びバケット６と、オペレータが搭乗するキャビン１０を備える。
An
下部走行体１（走行体の一例）は、例えば、左右１対のクローラを含み、それぞれのクローラが走行油圧モータ１Ａ，１Ｂ（図２等参照）で油圧駆動されることにより、ショベル１００を走行させる。
The lower traveling body 1 (an example of a traveling body) includes, for example, a pair of left and right crawlers, and each crawler travels on the
上部旋回体３（旋回体の一例）は、後述する旋回油圧モータ２１（図２参照）等で駆動されることにより、下部走行体１に対して旋回する。
The upper swing body 3 (an example of the swing body) is rotated with respect to the
ブーム４は、上部旋回体３の前部中央に俯仰可能に枢着され、ブーム４の先端には、アーム５が上下回動可能に枢着され、アーム５の先端には、バケット６が上下回動可能に枢着される。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、それぞれ、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ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。
The boom 4 is pivotally attached to the center of the front part of the
キャビン１０は、オペレータが搭乗する操縦室であり、上部旋回体３の前部左側に搭載される。
The
［ショベルの基本構成］
次に、図２を参照して、本実施形態に係るショベル１００の構成を詳細に説明する。
[Basic configuration of excavator]
Next, the configuration of the
図２は、本実施形態に係るショベル１００の駆動系を中心とする構成の一例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a configuration centering on the drive system of the
尚、図中、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太い実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細い実線でそれぞれ示される。 In the figure, the mechanical power system is indicated by a double line, the high-pressure hydraulic line is indicated by a thick solid line, the pilot line is indicated by a broken line, and the electric drive / control system is indicated by a thin solid line.
本実施形態に係るショベル１００の油圧駆動系は、エンジン１１と、メインポンプ１４と、コントロールバルブ１７を含む。また、本実施形態に係る油圧駆動系は、上述の如く、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６のそれぞれを油圧駆動する走行油圧モータ１Ａ，１Ｂ、旋回油圧モータ２１、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を含む。
The hydraulic drive system of the
エンジン１１は、ショベル１００の駆動力源であり、例えば、上部旋回体３の後部に搭載される。エンジン１１は、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。エンジン１１の出力軸には、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続される。
The
メインポンプ１４は、例えば、上部旋回体３の後部に搭載され、高圧油圧ライン１６を通じてコントロールバルブ１７に作動油を供給する。メインポンプ１４は、上述の如く、エンジン１１により駆動される。メインポンプ１４は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、後述するレギュレータ１４Ａ（図ｘｘ参照）により斜板の角度（傾転角）が制御されることにより、ピストンのストローク長を調整し、吐出流量（吐出圧）を制御することができる。
The
コントロールバルブ１７は、例えば、上部旋回体３の中央部に搭載され、オペレータによる操作装置２６の操作に応じて、油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。走行油圧モータ１Ａ（右用），１Ｂ（左用）、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、旋回油圧モータ２１等は、高圧油圧ラインを介してコントロールバルブ１７に接続される。コントロールバルブ１７は、メインポンプ１４とそれぞれの油圧アクチュエータとの間に設けられ、メインポンプ１４からそれぞれの油圧アクチュエータに供給される作動油の流量と流れる方向を制御する複数の油圧制御弁、即ち、方向切換弁（例えば、後述するブーム用方向制御弁１７Ａ）を含むバルブユニットである。
The
続いて、本実施形態に係るショベル１００の操作系は、パイロットポンプ１５、操作装置２６、圧力センサ２９等を含む。
Subsequently, the operation system of the
パイロットポンプ１５は、例えば、上部旋回体３の後部に搭載され、パイロットライン２５を介してメカニカルブレーキ２３及び操作装置２６にパイロット圧を供給する。パイロットポンプ１５は、例えば、固定容量式油圧ポンプであり、上述の如く、エンジン１１により駆動される。
The
操作装置２６は、レバー装置２６Ａ，２６Ｂと、ペダル装置２６Ｃを含む。操作装置２６は、キャビン１０の操縦席付近に設けられ、オペレータが各動作要素（下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、バケット６等）の操作を行う操作手段である。換言すれば、操作装置２６は、各動作要素を駆動するそれぞれの油圧アクチュエータ（走行油圧モータ１Ａ，１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、旋回油圧モータ２１）等の操作を行う操作手段である。操作装置２６（レバー装置２６Ａ，２６Ｂ、及びペダル装置２６Ｃ）は、油圧ライン２７を介して、コントロールバルブ１７に接続される。これにより、コントロールバルブ１７には、操作装置２６における下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の操作状態に応じたパイロット信号（パイロット圧）が入力される。そのため、コントロールバルブ１７は、操作装置２６における操作状態に応じて、各油圧アクチュエータを駆動することができる。また、操作装置２６は、油圧ライン２８を介して圧力センサ２９に接続される。
The operating device 26 includes
レバー装置２６Ａ，２６Ｂは、それぞれ、キャビン１０内の操縦席に着座したオペレータから見て、左側及び右側に配置され、それぞれの操作レバーが中立状態（オペレータによる操作入力が無い状態）を基準にして前後方向及び左右方向に傾倒可能に構成される。これにより、レバー装置２６Ａにおける操作レバーの前後方向の傾倒、及び左右方向の傾倒、並びに、レバー装置２６Ｂにおける操作レバーの前後方向の傾倒、及び左右方向の傾倒のそれぞれに対して、上部旋回体３（旋回油圧モータ２１）、ブーム４（ブームシリンダ７）、アーム５（アームシリンダ８）、及びバケット６（バケットシリンダ９）の何れかを操作対象として任意に設定されうる。
The
また、ペダル装置２６Ｃは、下部走行体１（走行油圧モータ１Ａ，１Ｂ）を操作対象とし、キャビン１０内のキャビン１０内の操縦席に着座したオペレータから見て、前方のフロアに配置され、その操作ペダルは、オペレータにより踏み込み可能に構成される。
Further, the
圧力センサ２９は、上述の如く、油圧ライン２８を介して操作装置２６と接続され、操作装置２６の二次側のパイロット圧、即ち、操作装置２６における各動作要素の操作状態に対応するパイロット圧を検出する。圧力センサ２９は、コントローラ３０に接続され、操作装置２６における下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の操作状態に応じた圧力信号（圧力検出値）がコントローラ３０に入力される。これにより、コントローラ３０は、ショベルの下部走行体１、上部旋回体３、及びアタッチメントの操作状態を把握することができる。
As described above, the
続いて、本例に係るショベル１００の制御系は、コントローラ３０、各種センサ３２等を含む。
Subsequently, the control system of the
コントローラ３０は、ショベル１００における駆動制御を行う主たる制御装置である。コントローラ３０は、任意のハードウェア、ソフトウェア、或いはそれらの組み合わせにより実現されてよい。コントローラ３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、補助記憶装置、Ｉ／Ｏ（Input-Output interface）等を含むマイクロコンピュータを中心に構成されてよく、ＲＯＭや補助記憶装置等に格納される各種プログラムをＣＰＵ上で実行することにより各種駆動制御が実現される。
The
本実施形態では、コントローラ３０は、オペレータが意図しないショベル１００の所定の動作（以下、単に、意図しない動作と称する）、つまり、オペレータにとって好ましくないショベル１００の動作の発生の有無を判定する。そして、コントローラ３０は、そのような意図しない動作が発生したと判定されると、当該動作を抑制するように、ショベル１００のアタッチメントの動作を補正する。これにより、ショベル１００に発生した意図しない動作が抑制される。
In the present embodiment, the
意図しない動作には、例えば、オペレータによる下部走行体１の操作が行われていないにも関わらず、ショベル１００が掘削反力等により前方に引き摺られる前方引き摺り動作や、ショベル１００が均し作業等における地面からの反力により後方に引き摺られる後方引き摺り動作が含まれる。以下、前方引き摺り動作と後方引き摺り動作とを区別せず、単に、引き摺り動作と称する場合がある。また、意図しない動作には、例えば、掘削反力等により、ショベル１００の前部或いは後部が浮き上がる浮き上がり動作が含まれる。以下、浮き上がり動作のうち、ショベル１００の前部が浮き上がる場合を前部浮き上がり動作と称し、ショベル１００の後部が浮き上がる場合を後部浮き上がり動作と称して区別する場合がある。また、意図しない動作には、例えば、ショベル１００のアタッチメントの空中動作（バケット６が接地していない状態での動作）中の慣性モーメントの変化が誘発する車体（下部走行体１、旋回機構２、及び上部旋回体３）の振動動作が含まれる。意図しない動作の詳細については、後述する。
Examples of the unintended operation include a front drag operation in which the
コントローラ３０は、例えば、ＲＯＭや補助記憶装置に格納される一以上のプログラムをＣＰＵ上で実行することにより実現される機能部として、動作判定部３０１と、動作補正部３０２を含む。
The
動作判定部３０１は、圧力センサ２９や各種センサ３２から入力される、ショベル１００の各種状態に関するセンサ情報に基づき、意図しない動作の発生の有無を判定する。判定方法の詳細については、後述する。
The
動作補正部３０２は、動作判定部３０１により意図しない動作が発生したと判定された場合に、アタッチメントの動作を補正し、意図しない動作を抑制させる。補正補法の詳細については、後述する。
When the
各種センサ３２は、ショベル１００の各種状態やショベル１００の周辺の各種状態を検出する既知の検出手段である。各種センサ３２には、上部旋回体３とブーム４との連結点におけるブーム４の基準面に対する角度（ブーム角度）、ブーム４とアーム５との間の相対的な角度（アーム角度）、及び、アーム５とバケット６との間の相対的な角度（バケット角度）を検出する角度センサが含まれうる。また、各種センサ３２には、油圧アクチュエータ内の油圧状態、具体的には、油圧シリンダのロッド側油室及びボトム側油室の圧力を検出する圧力センサ等が含まれうる。また、各種センサ３２には、下部走行体１、上部旋回体３、及びアタッチメントのそれぞれの動作状態を検出するセンサ、例えば、加速度センサ、角加速度センサ、及び三軸加速度、及び三軸角加速度を出力可能な三軸慣性センサ（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）等が含まれうる。また、各種センサ３２には、ショベル１００の周辺の地形や障害物等との相対位置関係を検出する距離センサや画像センサ等が含まれうる。
The
［オペレータの意図しないショベルの動作］
次に、図３〜図８を参照して、オペレータが意図しないショベル１００の動作の詳細について説明する。
[Excavator operation not intended by the operator]
Next, with reference to FIGS. 3-8, the detail of operation | movement of the
＜前方引き摺り動作＞
まず、図３は、ショベル１００の前方引き摺り動作を説明する図である。具体的には、図３は、前方引き摺り動作が発生するショベル１００の作業状況を示す図である。
<Forward drag operation>
First, FIG. 3 is a diagram for explaining the forward drag operation of the
図３に示すように、ショベル１００は、地面３０ａの掘削作業を行っており、主に、アーム５及びバケット６の閉じ動作によって、バケット６から地面３０ａにショベル１００の車体（下部走行体１、旋回機構２、上部旋回体３）寄りの斜め下方向への力Ｆ２が作用する。このとき、ショベル１００の車体（下部走行体１、旋回機構２、上部旋回体３）には、バケット６に作用する力Ｆ２の反力、即ち、掘削反力Ｆ２ａのうちの水平方向成分Ｆ２ａＨに対応する反力Ｆ３がアタッチメントを介して作用する。そして、反力Ｆ３がショベル１００と地面３０ａとの間の最大静止摩擦力Ｆ０を上回ると、車体は前方に引き摺られてしまう。
As shown in FIG. 3, the
＜後方引き摺り動作＞
続いて、図４は、ショベル１００の後方引き摺り動作を説明する図である。具体的には、図４（ａ），（ｂ）は、後方引き摺り動作が発生するショベル１００の作業状況を示す図である。
<Back drag operation>
Next, FIG. 4 is a diagram for explaining the backward drag operation of the
図４（ａ）に示すように、ショベル１００は、地面４０ａの均し作業を行っており、主としてアーム５の開き動作によって、バケット６が土砂４０ｂを前方に押し出すように力Ｆ２が発生している。このとき、ショベル１００の車体には、バケット６に作用する力Ｆ２の反力に対応する反力Ｆ３がアタッチメントを介して作用する。そして、反力Ｆ３がショベル１００と地面４０ａとの間の最大静止摩擦力Ｆ０を上回ると、車体は前方に引き摺られてしまう。
As shown in FIG. 4A, the
また、図４（ｂ）に示すように、ショベル１００は、河川工事などを行っており、主としてアーム５の開き動作によって、バケット６を傾斜した土手部分の壁面４０ｃに対して押し付けて土砂を固め、整地する作業を行っている。このような作業においても、バケット６に作用する壁面４０ｃを押し付ける力Ｆ２の反力に対応する反力Ｆ３が、アタッチメントから車体を後方に引き摺るように作用する。
Further, as shown in FIG. 4B, the
＜前部浮き上がり動作＞
続いて、図５は、ショベル１００の前部浮き上がり動作を説明する図である。具体的には、図５は、前部浮き上がり動作が発生するショベル１００の作業状況を示す図である。
<Front lifting action>
Next, FIG. 5 is a diagram for explaining the front part lifting operation of the
図５に示すように、ショベル１００は、地面５０ａの掘削作業を行っており、主に、アーム５及びバケット６の閉じ動作によって、バケット６から地面５０ａにショベル１００の車体寄りの斜め下方向への力Ｆ２が作用する。このとき、ショベル１００の車体には、バケット６に作用する力Ｆ２の反力、即ち、掘削反力Ｆ２ａのうちの垂直方向成分Ｆ２ａＶに対応する車体を後方に傾斜させようとする反力Ｆ３（力のモーメント。以下、本実施形態では、単に「モーメント」と称する）がアタッチメントを介して作用する。具体的には、当該反力Ｆ３は、ブームシリンダ７を引き上げようとする力Ｆ１として車体に作用する。そして、この力Ｆ１に起因して車体を後方に傾斜させようとするモーメントが、重力に基づく車体を地面に抑え付けようとする力（モーメント）を上回ると、車体の前部が浮き上がってしまう。
As shown in FIG. 5, the
＜後部浮き上がり動作＞
続いて、図６は、ショベル１００の後部浮き上がり動作を説明する図である。具体的には、図６は、後部浮き上がり動作が発生するショベル１００の作業状況を示す図である。
<Rear lifting action>
Next, FIG. 6 is a diagram for explaining the rear lifting operation of the
図６に示すように、ショベル１００は、地面６０ａの掘削作業を行っている。バケット６が斜面６０ｂを掘り込むように力Ｆ２（モーメント）が発生しており、また、ブーム４がバケット６を斜面６０ｂに抑え付けるように、換言すれば、ブーム４が車体を前傾させるように、力Ｆ３（モーメント）が発生している。このとき、ブームシリンダ７のロッドを引き上げる力Ｆ１が発生し、力Ｆ１が、ショベル１００の車体を傾けるように作用する。そして、力Ｆ１に起因する車体を前傾させようとするモーメントが、重力に基づく車体を地面に抑え付けようとする力（モーメント）を上回ると、車体の前部が浮き上がってしまう。
As shown in FIG. 6, the
特に、バケット６が地面や対象物に接触し、引っかかったり、或いは、めり込んだりしている場合、ブーム４に力が作用してもブーム４は動かないため、ブームシリンダ７のロッドは変位しない。ブームシリンダ７の収縮側（本例では、ロッド側）の油室の圧力が大きくなると、ブームシリンダ７自体を持ち上げる力Ｆ１、即ち、車体を前方に傾けようとする力が大きくなる。
In particular, when the
このような状況は、例えば、図６に示す前方斜面の整地作業の他、バケット６が車体（下部走行体１）よりも下方に位置する深掘り作業等で生じうる。また、ブーム４自体が操作された場合に限らず、アーム５やバケット６が操作された場合にも生じうる。
Such a situation may occur, for example, in a deep digging operation in which the
＜振動動作＞
続いて、図７、図８は、ショベル１００の振動動作の一例を説明する図である。具体的には、図７は、ショベル１００の空中動作時に振動動作が発生する状況を説明する図である。また、図８は、図７に示す状況におけるショベル１００の排出動作に伴うピッチング軸方向の角度（ピッチ角度）及び角速度（ピッチ角速度）の時間波形を示す図である。本例では、空中動作の一例として、バケット６内の積載物ＤＰを排出する排出動作を説明する。
<Vibration action>
7 and 8 are diagrams for explaining an example of the vibration operation of the
図７（ａ）に示すように、ショベル１００は、バケット６及びアーム５が閉じられ、且つ、ブーム４が上がった状態となっており、バケット６には、土砂などの積載物ＤＰが収容されている。
As shown in FIG. 7A, the
図７（ｂ）に示すように、図７（ａ）に示す状態からショベル１００の排出動作が行われると、バケット６及びアーム５が大きく開かれ、ブーム４が下げられ、積載物ＤＰがバケット６の外部に排出される。このとき、アタッチメントの慣性モーメントの変化が、ショベル１００の車体を図中矢印Ａに示すピッチング方向に振動させるように作用する。
As shown in FIG. 7B, when the
このとき、図８に示すように、空中動作、具体的には、排出動作に起因して、ショベル１００を転倒させようとする転倒モーメントが発生し、ピッチ軸周りの振動が発生することが分かる。
At this time, as shown in FIG. 8, it can be seen that an overturning moment to try to overturn the
［ショベルの意図しない動作の抑制方法］
次に、図９〜図１８を参照して、上述したショベル１００の意図しない動作の抑制方法について説明する。
[Method of suppressing unintentional operation of excavator]
Next, a method for suppressing unintended operation of the
＜ショベルの意図しない動作の抑制方法の概略＞
まず、図９は、ショベル１００の意図しない動作の抑制方法を概略的に説明する図である。具体的には、図９（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、下部走行体１の向きと上部旋回体３の旋回位置との組み合わせが互いに異なるショベル１００の状態を示す、ショベル１００を真上から見た平面図である。
<Outline of how to suppress unintentional operation of shovel>
First, FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a method for suppressing unintended operation of the
アタッチメント、即ち、ブーム４、アーム５、バケット６は、その姿勢や作業内容に関わらず、常に、平面視で見たときのアタッチメントが延在する方向に対応する直線Ｌ１上、つまり、同一鉛直平面上で動作する。そのため、アタッチメントの動作中に、アタッチメントから作用する反力Ｆ３は、ショベル１００の車体に対して、当該鉛直平面上で作用すると言える。これは、下部走行体１と上部旋回体３との位置関係（旋回角度）にも依存しない。図３〜図７で示したように、反力Ｆ３の平面視での向きは、作業内容によって異なり得る。つまり、引き摺り動作、浮き上がり動作、及び振動動作等の意図しない動作がショベル１００に生じているとき、その動作は、アタッチメントの動作に起因していることを示しており、従って、アタッチメントを制御することにより、上述の意図しない動作を抑制できる。
The attachments, that is, the boom 4, the
＜引き摺り動作の抑制方法＞
図１０は、ショベル１００の前方引き摺り動作の抑制方法の一例を概略的に説明する図である。具体的には、図１０は、前方引き摺り動作に関するショベル１００の力学的モデルの一例を示す図であり、図３と同様、ショベル１００が地面１００ａの掘削作業を行っている場合に、ショベル１００に作用する力を示す図である。図１１は、ショベル１００の後方引き摺り動作の抑制方法の一例を概略的に説明する図である。具体的には、図１１は、後方引き摺り動作に関する力学的モデルの一例を示す図であり、より具体的には、図４（ａ）と同様、ショベル１００が地面１１０ａの土砂１１０ｂの均し作業を行っている場合に、ショベル１００に作用する力を示す図である。
<Method for suppressing drag operation>
FIG. 10 is a diagram schematically illustrating an example of a method for suppressing the forward drag operation of the
図１０、図１１に示すように、ブームシリンダ７が車体（上部旋回体３）を水平方向（前後の何れか）に押す力Ｆ３は、ブームシリンダ７と鉛直軸１００ｃ，１１０ｃがなす角度η１と、ブームシリンダ７が上部旋回体３に及ぼす力Ｆ１、つまり、アタッチメントから車体に作用する力Ｆ１に基づき、次の式（１）で表される。
As shown in FIGS. 10 and 11, the force F3 that the
Ｆ３＝Ｆ１ｓｉｎη１ ・・・（１）
一方、最大静止摩擦力Ｆ０は、下部走行体１と地面１００ａ，１１０ａとの間の静止摩擦係数μ、車体重量Ｍ、及び重力加速度ｇに基づき、次の式（２）で表される。
F3 = F1sin η1 (1)
On the other hand, the maximum static friction force F0 is expressed by the following formula (2) based on the static friction coefficient μ between the
Ｆ０＝μＭｇ ・・・（２）
ショベル１００が反力Ｆ３により引き摺られないための条件は、次の式（３）で表される。
F0 = μMg (2)
The condition for preventing the
Ｆ３＜Ｆ０ ・・・（３）
よって、式（３）に、式（１）、（２）を代入することにより、次の式（４）を得ることができる。
F3 <F0 (3)
Therefore, the following formula (4) can be obtained by substituting the formulas (1) and (2) into the formula (3).
Ｆ１ｓｉｎη１＜μＭｇ ・・・（４）
つまり、動作補正部３０２は、式（４）の関係式が成り立つように、ブームシリンダ７の動作を補正することにより、ショベル１００の後方引き摺り動作を抑制することができる。
F1sinη1 <μMg (4)
That is, the
例えば、力Ｆ１は、次の式（５）に示すように、ブームシリンダ７のロッド側油室の圧力（ロッド圧）ＰＲ及びボトム側油室の圧力（ボトム圧）ＰＢを引数とする関数ｆで表される。
For example, as shown in the following formula (5), the force F1 is a function f having arguments of the rod side oil chamber pressure (rod pressure) PR and the bottom side oil chamber pressure (bottom pressure) PB of the
Ｆ１＝ｆ（ＰＲ，ＰＢ） ・・・（５）
動作補正部３０２（力推定部）は、式（５）に基づき、ロッド圧ＰＲおよびボトム圧ＰＢに基づき、ブームシリンダ７が上部旋回体３に及ぼす力Ｆ１を計算（推定）する。このとき、動作補正部３０２は、各種センサ３２に含まれうるブームシリンダ７のロッド圧及びボトム圧を検出する圧力センサの出力信号に基づき、ロッド圧ＰＲ及びボトム圧ＰＢを取得してよい。
F1 = f (PR, PB) (5)
The motion correction unit 302 (force estimation unit) calculates (estimates) the force F1 that the
一例として、力Ｆ１は、ロッド側の受圧面積ＡＲ、ボトム側の受圧面積ＡＢを用いて、次の式（６）で表されうる。 As an example, the force F1 can be expressed by the following equation (6) using the pressure-receiving area AR on the rod side and the pressure-receiving area AB on the bottom side.
Ｆ１＝｜ＡＲ・ＰＲ−ＡＢ・ＰＢ｜ ・・・（６）
よって、動作補正部３０２（力推定部）は、式（６）に基づき、力Ｆ１を計算（推定）してもよい。
F1 = | AR / PR-AB / PB | (6)
Therefore, the motion correction unit 302 (force estimation unit) may calculate (estimate) the force F1 based on Expression (6).
また、動作補正部３０２（角度算出部）は、鉛直軸１００ｃ，１１０ｃとブームシリンダ７のなす角度η１を算出する。角度η１は、ブームシリンダ７の伸縮長、ショベル１００の寸法諸元、及びショベル１００の車体の傾き等から幾何学的に計算されうる。例えば、動作補正部３０２は、各種センサ３２に含まれうるブーム角度を検出するセンサの出力を利用し、角度η１を算出してよい。
Further, the motion correction unit 302 (angle calculation unit) calculates an angle η1 formed by the
尚、角度η１は、各種センサ３２に含まれうる角度η１を直接的に測定するセンサの出力を利用することにより取得されてもよい。
The angle η1 may be acquired by using the output of a sensor that directly measures the angle η1 that can be included in the
動作補正部３０２（圧力調節部）は、算出等により取得された力Ｆ１及び角度η１に基づき、式（４）が成り立つように、ブームシリンダ７の圧力、具体的には、ロッド側油室或いはボトム側油室のうちの圧力過剰な一方の圧力を制御する。つまり、動作補正部３０２（圧力調節部）は、式（４）が成り立つように、ブームシリンダ７のロッド圧ＰＲ或いはボトム圧ＰＢを調節する。より具体的には、後述する各種構成（図２６〜図３４参照）を採用することにより、動作補正部３０２は、適宜制御指令を制御対象に出力することで、ブームシリンダ７の圧力を調整し、ショベル１００の引き摺り動作を抑制できる。
The motion correcting unit 302 (pressure adjusting unit) is configured to adjust the pressure of the
尚、式（４）における静止摩擦係数μは、典型的な所定値が用いられてもよいし、作業場の地面の状況に応じて、オペレータにより入力される態様であってもよい。また、ショベル１００は、静止摩擦係数μを推定する手段を更に有してもよい。具体的には、当該推定手段は、ショベル１００が地面に対して静止した状態において、アタッチメントによる作業中に車体の滑り（引き摺り）が発生したときの力Ｆ１から、静止摩擦係数μを計算することができる。この場合、例えば、後述の如く、ショベル１００の上部旋回体３に加速度センサ等を適宜搭載する等により、引き摺りの発生の有無が判定されうる。
As the static friction coefficient μ in the equation (4), a typical predetermined value may be used, or an aspect inputted by an operator according to the situation of the ground of the work place may be used. The
＜浮き上がり動作の抑制方法＞
続いて、図１２は、ショベル１００の前部浮き上がり動作の抑制方法の一例を概略的に説明する図である。具体的には、図１２は、前部浮き上がり動作に関連するショベル１００の力学的なモデルを示す図であり、図５と同様、ショベル１００が地面１２０ａの掘削作業を行っている場合に、ショベル１００に作用する力を示す図である。
<Suppression method of lifting action>
Next, FIG. 12 is a diagram schematically illustrating an example of a method for suppressing the front lifting operation of the
図１２に示すように、ショベル１００の前部浮き上がり動作における転倒支点Ｐ１は、下部走行体１の有効接地領域１２０ｂのうち、アタッチメントが延在する方向（上部旋回体３の向き）における最後端とみなすことができる。よって、転倒支点Ｐ１まわりに車体前部を持ち上げようとするモーメントτ１は、ブームシリンダ７の延長線ｌ２と転倒支点Ｐ１との間の距離Ｄ３と、力Ｆ１に基づき、次の式（７）で表される。
As shown in FIG. 12, the falling fulcrum P <b> 1 in the front lifting operation of the
τ１＝Ｄ３・Ｆ１ ・・・（７）
一方、重力が転倒支点Ｐ１まわりに車体を地面に抑え付けようとするモーメントτ２は、ショベル１００の車体重心Ｐ３と、下部走行体１の後方の転倒支点Ｐ１との間の距離Ｄ１と、車体重量Ｍと、重力加速度ｇに基づき、次の式（８）で表される。
τ1 = D3 · F1 (7)
On the other hand, the moment τ2 at which gravity tries to hold the vehicle body to the ground around the overturning fulcrum P1 is the distance D1 between the vehicle body center of gravity P3 of the
τ２＝Ｄ１・Ｍｇ …（８）
車体の前部が浮き上がらずに安定する条件（安定条件）は、次の式（９）で表される。
τ2 = D1 · Mg (8)
A condition (stable condition) in which the front portion of the vehicle body is stabilized without rising is expressed by the following equation (9).
τ１＜τ２ …（９）
よって、式（９）に、式（７），（８）が代入されることにより、安定条件として、次の不等式（１０）が得られる。
τ1 <τ2 (9)
Therefore, the following inequality (10) is obtained as a stability condition by substituting the equations (7) and (8) into the equation (9).
Ｄ３・Ｆ１＜Ｄ１・Ｍｇ ・・・（１０）
つまり、動作補正部３０２は、制御条件として不等式（１０）が成り立つように、アタッチメントの動作を補正することにより、ショベル１００の前部浮き上がり動作を防止できる。
D3 · F1 <D1 · Mg (10)
That is, the
また、具体的には、図１３は、後部浮き上がりに関連するショベルの力学的なモデルを示す図であり、図６と同様、地面１３０ａの掘削作業を行っている場合に、ショベル１００に作用する力を示す図である。
Further, specifically, FIG. 13 is a diagram showing a mechanical model of the shovel related to the rear lift, and acts on the
ショベル１００の後部浮き上がり動作における転倒支点Ｐ１は、下部走行体１の有効接地領域１３０ｂのうち、アタッチメントが延在する方向（上部旋回体３の向き）における最先端とみなすことができる。よって、転倒支点Ｐ１まわりに車体を前方に傾けようとするモーメントτ１、即ち、車体後部を持ち上げようとするモーメントτ１は、ブームシリンダ７の延長線ｌ２と、転倒支点Ｐ１の間の距離Ｄ４と、ブームシリンダ７が上部旋回体３に及ぼす力Ｆ１とに基づき、次の式（１１）で表される。
The overturning fulcrum P1 in the rear lifting operation of the
τ１＝Ｄ４・Ｆ１ ・・・（１１）
一方、重力が転倒支点Ｐ１まわりに車体を地面に抑え付けようとするモーメントτ２は、ショベルの車体重心Ｐ３と、下部走行体１の前方の転倒支点Ｐ１の間の距離Ｄ２と、車体重量Ｍと、重力加速度ｇに基づき、次の式（１２）で表される。
τ1 = D4 · F1 (11)
On the other hand, the moment τ2 at which gravity tends to hold the vehicle body around the fall fulcrum P1 is equal to the distance D2 between the excavator's center of gravity P3 and the fall fulcrum P1 in front of the
τ２＝Ｄ２・Ｍｇ ・・・（１２）
車体の後方が浮き上がらずに安定する条件（安定条件）は、式（９）と同様、次の式（１３）で表される。
τ2 = D2 · Mg (12)
The condition (stable condition) that stabilizes the rear of the vehicle body without being lifted is expressed by the following expression (13), similar to expression (9).
τ１＜τ２ …（１３）
よって、式（１３）に、式（１１），（１２）が代入されることにより、安定条件として、次の不等式（１４）が得られる。
τ1 <τ2 (13)
Therefore, the following inequality (14) is obtained as a stability condition by substituting the equations (11) and (12) into the equation (13).
Ｄ４・Ｆ１＜Ｄ２・Ｍｇ ・・・（１４）
つまり、動作補正部３０２は、制御条件として不等式（１４）が成り立つように、アタッチメントの動作を補正すれば、ショベル１００の後部浮き上がり動作を防止できる。
D4 · F1 <D2 · Mg (14)
That is, the
尚、距離Ｄ１，Ｄ２を距離ＤＡ，距離Ｄ２，Ｄ４を距離ＤＢと置いて、転倒支点Ｐ１を前後で入れ換えれば、前方の浮き上がりと後方の浮き上がりの制御条件（安定条件）は、次の式（１５）のようにまとめることができる。 If the distances D1 and D2 are set as the distance DA, the distances D2 and D4 are set as the distance DB, and the fall fulcrum P1 is exchanged back and forth, the control conditions (stability conditions) for the front lifting and the rear lifting are as follows: It can be summarized as (15).
ＤＢ・Ｆ１＜ＤＡ・Ｍｇ ・・・（１５）
例えば、力Ｆ１は、上述の式（５）と同様、次の式（１６）に示すように、ブームシリンダ７のロッド圧ＰＲ及びボトム圧ＰＢを引数とする関数ｆで表される。
DB · F1 <DA · Mg (15)
For example, the force F1 is expressed by a function f having the rod pressure PR and the bottom pressure PB of the
Ｆ１＝ｆ（ＰＲ，ＰＢ） ・・・（１６）
動作補正部３０２（力推定部）は、ロッド圧ＰＲおよびボトム圧ＰＢにもとづいて、ブームシリンダ７が上部旋回体３に及ぼす力Ｆ１を計算（推定）する。このとき、上述の如く、動作補正部３０２は、各種センサ３２に含まれうるブームシリンダ７のロッド圧及びボトム圧を検出する圧力センサの出力信号に基づき、ロッド圧ＰＲ及びボトム圧ＰＢを取得してよい。
F1 = f (PR, PB) (16)
The motion correction unit 302 (force estimation unit) calculates (estimates) the force F1 exerted on the
一例として、力Ｆ１は、上述の式（６）と同様、ロッド側の受圧面積ＡＲ、ボトム側の受圧面積ＡＢを用いて、次の式（１７）で表されうる。 As an example, the force F1 can be expressed by the following equation (17) using the rod-side pressure receiving area AR and the bottom-side pressure receiving area AB, as in the above-described equation (6).
Ｆ１＝｜ＡＲ・ＰＲ−ＡＢ・ＰＢ｜ ・・・（１７）
動作補正部３０２（力推定部）は、式（１７）に基づき、力Ｆ１を計算（推定）してもよい。
F1 = | AR / PR-AB / PB | (17)
The motion correction unit 302 (force estimation unit) may calculate (estimate) the force F1 based on the equation (17).
また、動作補正部３０２（距離取得部）は、距離Ｄ１，Ｄ３或いは距離Ｄ２，Ｄ４を取得する。また、動作補正部（距離取得部）は、それらの比（Ｄ１／Ｄ３或いはＤ２／Ｄ４）を取得してもよい。 Further, the operation correction unit 302 (distance acquisition unit) acquires the distances D1 and D3 or the distances D2 and D4. Further, the motion correction unit (distance acquisition unit) may acquire the ratio (D1 / D3 or D2 / D4).
アタッチメントを除く車体重心Ｐ３の位置は、上部旋回体３の旋回角度θに関わらず一定であるが、転倒支点Ｐ１の位置は、旋回角度θにより変化する。よって、実際には、距離Ｄ１，Ｄ２は、上部旋回体３の旋回角度θに応じて変化しうるが、簡単のため、距離Ｄ１，Ｄ２を定数としてもよい。
The position of the vehicle body center of gravity P3 excluding the attachment is constant regardless of the turning angle θ of the upper-
距離Ｄ３，Ｄ４は、転倒支点Ｐ１の位置と、ブームシリンダ７の角度（例えば、ブームシリンダ７と鉛直軸１３０ｃのなす角度η１）とに基づき、幾何学的に計算されうる。
The distances D3 and D4 can be calculated geometrically based on the position of the overturning fulcrum P1 and the angle of the boom cylinder 7 (for example, the angle η1 formed by the
角度η１は、ブームシリンダ７の伸縮長、ショベル１００の寸法諸元、及びショベル１００の車体の傾き等から幾何学的に計算されうる。例えば、動作補正部３０２は、各種センサ３２に含まれうるブーム角度を検出するセンサの出力を利用し、角度η１を算出してよい。
The angle η1 can be geometrically calculated from the expansion / contraction length of the
尚、角度η１は、各種センサ３２に含まれうる角度η１を直接的に測定するセンサの出力を利用することにより取得されてもよい。
The angle η1 may be acquired by using the output of a sensor that directly measures the angle η1 that can be included in the
動作補正部３０２（圧力調節部）は、算出等により取得された力Ｆ１と、距離Ｄ１，Ｄ３或いは距離Ｄ２，Ｄ４とにもとづいて、不等式（１５）、即ち、不等式（１０）或いは（１４）が成り立つように、ブームシリンダ７の圧力、具体的には、ロッド側油室或いはボトム側油室のうちの圧力過剰な一方の圧力を制御する。つまり、動作補正部３０２（圧力調節部）は、不等式（１５）が成り立つように、ブームシリンダ７のロッド圧ＰＲ或いはボトム圧ＰＢを調節する。より具体的には、後述する各種構成（図２６〜図３４参照）を採用することにより、動作補正部３０２は、適宜制御指令を制御対象に出力することで、ブームシリンダ７の圧力を調整し、ショベル１００の浮き上がり動作を抑制できる。
Based on the force F1 obtained by calculation and the distances D1 and D3 or the distances D2 and D4, the motion correction unit 302 (pressure adjustment unit) uses the inequality (15), that is, the inequality (10) or (14). The pressure of the
＜転倒支点の変化を考慮した浮き上がり動作の抑制方法＞
上述の説明では、転倒支点Ｐ１を固定的に取り扱ったが、上述の如く、転倒支点Ｐ１の位置は、変化しうるため、転倒支点Ｐ１の変化を考慮してもよい。以下、図１４〜図１６を参照して、転倒支点の変化を考慮した浮き上がり動作の抑制方法について説明する。
<Suppression method of lifting motion considering change of fall fulcrum>
In the above description, the overturning fulcrum P1 is handled in a fixed manner. However, since the position of the overturning fulcrum P1 can change as described above, changes in the overturning fulcrum P1 may be taken into consideration. Hereinafter, with reference to FIGS. 14 to 16, a method for suppressing the lifting operation in consideration of the change of the falling fulcrum will be described.
上述の如く、前部浮き上がり、後部浮き上がりが発生しない制御条件（安定条件）は、不等式（１５）、即ち、不等式（１０），（１４）である。不等式（１０）、（１４）は、距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４をパラメータとし、これらの距離は、転倒支点Ｐ１の位置に依存する。 As described above, the control condition (stable condition) in which the front lifting and the rear lifting do not occur is inequality (15), that is, inequality (10) and (14). Inequalities (10) and (14) use the distances D1, D2, D3, and D4 as parameters, and these distances depend on the position of the falling fulcrum P1.
図１４は、アタッチメントが延在する方向（アタッチメントの向き）と下部走行体１の向き（走行方向）とが同じ場合を旋回角度θ＝０°とし、右旋回を正方向とする場合の転倒支点Ｐ１と上部旋回体３の向き（旋回角度θ）との関係を説明する図である。具体的には、図１４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、旋回角度θが０°の場合、３０°の場合、及び９０°の場合における転倒支点Ｐ１を表す図である。また、図１５は、転倒支点Ｐ１と地面１５０ａ（作業フィールド）の状態との関係を説明する図である。
FIG. 14 shows a case in which the direction in which the attachment extends (direction of attachment) and the direction of the lower traveling body 1 (direction of travel) are the same when the turning angle θ = 0 ° and the right turn is the forward direction. It is a figure explaining the relationship between the fulcrum P1 and the direction (turning angle (theta)) of the
尚、図１４（ａ）〜（ｃ）では、後部浮き上がりを想定し、転倒支点Ｐ１が車体前部に位置している。また、図１４（ａ）〜（ｃ）における線ｌ１は、アタッチメントが延在する方向（上部旋回体３の向き）と直交し、かつ、有効接地領域１４０ａのうちのアタッチメントの延在方向における最先端を通る線を表しており、転倒支点Ｐ１は、線ｌ１上に位置する。また、図１５では、実線は、堅い地面１５０ａを表し、一点鎖線は、柔かい地面１５０ｂを表す。
In FIGS. 14A to 14C, assuming that the rear part is lifted, the falling support point P1 is located at the front part of the vehicle body. Further, a line l1 in FIGS. 14A to 14C is orthogonal to the direction in which the attachment extends (the direction of the upper swing body 3), and is the most in the extension direction of the attachment in the
図１４、図１５に示すように、転倒支点Ｐ１は、上部旋回体３の向きや地面の状態に応じて移動する。
As shown in FIGS. 14 and 15, the overturning fulcrum P <b> 1 moves according to the direction of the
例えば、図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように、転倒支点Ｐ１が移動すると、距離Ｄ２も変化する。また、同様に、距離Ｄ４も、転倒支点Ｐ１の移動にともなって変化する。 For example, as shown in FIGS. 14A to 14C, when the falling fulcrum P1 moves, the distance D2 also changes. Similarly, the distance D4 also changes as the fall fulcrum P1 moves.
また、例えば、図１５に示すように、堅い地面１５０ａの上では、転倒支点Ｐ１は、実線三角の位置に存在する。一方、柔らかい地面１５０ｂの上では、転倒支点Ｐ１ａは一点鎖線の三角の位置に存在しうる。そのほか、作業フィールド上の転倒支点Ｐ１の近傍に堅い障害物が存在していたり、下部走行体１が障害物に乗り上げたり等している場合、転倒支点Ｐ１は、更に移動しうる。
Further, for example, as shown in FIG. 15, the falling fulcrum P <b> 1 exists at the position of the solid line triangle on the
転倒支点Ｐ１の移動は、距離Ｄ１〜Ｄ４に影響を与え、車体が転倒しない力学的な安定条件に影響を及ぼす。よって、動作補正部３０２は、転倒支点Ｐ１の位置に応じた制御条件（安定条件）を設定し、設定した制御条件に基づき、ショベル１００の浮き上がり動作が抑制されるように、アタッチメントの動作を補正してよい。
The movement of the overturning fulcrum P1 affects the distances D1 to D4 and affects the mechanical stability conditions in which the vehicle body does not overturn. Therefore, the
例えば、動作判定部３０１は、後述の如く、各種センサ３２からの入力に基づき、車体やアタッチメントの状態を監視し、下部走行体１の前部或いは後部が浮き上がった瞬間を特定する。そして、動作補正部３０２は、アタッチメントの動作を補正する際の制御条件（安定条件）、つまり、一例としての不等式（１０），（１４）を、車体（下部走行体１）の浮き上がりの瞬間におけるショベル１００の状態に基づき、動的に変化させる。
For example, as will be described later, the
浮き上がりの瞬間は、アタッチメントが車体を傾けようとする力Ｆ１に基づくモーメントτ１と、それに抗う重力に基づくモーメントτ２がバランスした状態と近似しうる。よって、浮き上がりの瞬間を特定し、ショベル１００の状態を監視することにより、浮き上がりを抑制するための制御条件を適応的に設定でき、様々な使用状況下において、浮き上がりを適切に抑制できる。
The moment of lifting can be approximated to a state in which the moment τ1 based on the force F1 that causes the attachment to tilt the vehicle body and the moment τ2 based on the gravity against it are balanced. Therefore, by specifying the moment of lifting and monitoring the state of the
動作判定部３０１は、各種センサ３２からの入力に基づき、ショベル１００（下部走行体１）の浮き上がりの瞬間を特定（検出）する。例えば、センサ６１０は、各種センサ３２に含まれうる、上部旋回体３に搭載される姿勢センサ（傾斜センサ）、ジャイロセンサ（角加速度センサ）、加速度センサ、ＩＭＵ等からの出力に基づき、ピッチ軸周りの回転を検出し、浮き上がりの瞬間を特定してよい。
The
例えば、動作補正部３０２（条件設定部）は、動作判定部３０１によって、各種センサ３２の出力に基づき、前回りの角加速度或いは角速度が検出されると、後方浮き上がりを抑制するための制御条件を設定する。一方、動作補正部３０２（制御条件設定部）は、動作判定部３０１によって、各種センサ３２の出力に基づき、前後回りの角加速度或いは角速度）が検出されると、前部浮き上がりを抑制するための制御条件を設定する。
For example, when the
動作補正部３０２（条件設定部）は、動作判定部３０１により特定（検出）された浮き上がりの瞬間におけるブームシリンダ７が上部旋回体３に及ぼす力Ｆ１（力Ｆ１＿ＩＮＩＴ）を取得する。そして、動作補正部３０２（条件設定部）は、取得した力Ｆ１＿ＩＮＩＴに基づき、転倒支点Ｐ１の位置と関連するパラメータを取得すると共に、当該パラメータに基づき、制御条件を設定する。
The motion correction unit 302 (condition setting unit) acquires the force F1 (force F1_INIT) exerted on the
例えば、前部浮き上がりを抑制する制御条件として、上述の不等式（１０）を用いる。 For example, the above inequality (10) is used as a control condition for suppressing the front lifting.
動作判定部３０１により、前部浮き上がりに相当する後ろ回りのピッチングが検出された場合、その浮き上がりの瞬間において、モーメントτ１とモーメントτ２とが釣り合うため、次の式（１８）が成り立つ。
When the backward pitching corresponding to the front lifting is detected by the
Ｄ３・Ｆ１＿ＩＮＩＴ＝Ｄ１・Ｍｇ ・・・（１８）
が成り立つ。力Ｆ１＿ＩＮＩＴ、車体重量Ｍ、及び重力加速度ｇは既知であるから、式（１８）は、現在のショベル１００の使用状況において、距離Ｄ１，Ｄ３が満たすべき関係式と考えられる。
D3 · F1_INIT = D1 · Mg (18)
Holds. Since the force F1_INIT, the vehicle body weight M, and the gravitational acceleration g are known, the equation (18) is considered to be a relational equation that the distances D1 and D3 should satisfy in the current use state of the
式（１８）が既知であれば、距離Ｄ１，Ｄ３は幾何学的に一意に定まる。そこで、動作補正部３０２（条件設定部）は、式（１８）、及び、アタッチメントの姿勢に基づき、現在の距離Ｄ１，Ｄ３（距離Ｄ１＿ＤＥＴ，Ｄ３＿ＤＥＴ）を取得する。 If Expression (18) is known, the distances D1 and D3 are uniquely determined geometrically. Therefore, the motion correction unit 302 (condition setting unit) acquires the current distances D1 and D3 (distances D1_DET and D3_DET) based on the equation (18) and the attitude of the attachment.
尚、距離Ｄ１を取得することは、転倒支点Ｐ１の位置情報を取得することと等価である。車体重心Ｐ３の位置は不変であるため、距離Ｄ１が求まれば、転倒支点Ｐ１の位置は一意に定まるからである。 In addition, acquiring the distance D1 is equivalent to acquiring the positional information on the falling fulcrum P1. This is because the position of the vehicle body center of gravity P3 is not changed, and thus the position of the overturning fulcrum P1 is uniquely determined if the distance D1 is obtained.
そして、動作補正部３０２（条件設定部）は、それ以降の制御条件を、以下の不等式（１９）に設定する。 Then, the motion correction unit 302 (condition setting unit) sets the subsequent control conditions to the following inequality (19).
Ｄ３＿ＤＥＴ・Ｆ１＜Ｄ１＿ＤＥＴ・Ｍｇ ・・・（１９）
動作補正部３０２は、式（１９）で表される制御条件に基づき、アタッチメントの動作を補正する。
D3_DET · F1 <D1_DET · Mg (19)
The
一度取得された距離Ｄ１は、上部旋回体３の方向を変化させず、また、地面状況が変化しない限り、同じ値を用いることができる。一方、距離Ｄ３は、ブーム４の上げ下げに応じて変化する。そこで、動作補正部３０２（条件設定部）は、ブーム４の角度が変化すると、それに応じて距離Ｄ３を変化させ、制御条件に反映させる。
Once the distance D1 is acquired, the same value can be used as long as the direction of the
後部浮き上がりに関しても同様の制御が行われる。例えば、後部浮き上がりを抑制する制御条件として、上述の不等式（１４）を用いる。 Similar control is performed for the rear lifting. For example, the inequality (14) described above is used as a control condition for suppressing the rear lifting.
動作判定部３０１により、後部浮き上がりに相当する前回りのピッチングが検出された場合、その浮き上がりの瞬間において、モーメントτ１とモーメントτ２とが釣り合うため、次の式（２０）が成り立つ。
When the forward pitching corresponding to the rear lifting is detected by the
Ｄ４・Ｆ１＿ＩＮＩＴ＝Ｄ２・Ｍｇ ・・・（２０）
力Ｆ１＿ＩＮＩＴ、車体重量Ｍ、及び重力加速度ｇは既知であるから、式（２０）は、現在のショベル１００の使用状況において、距離Ｄ２，Ｄ４が満たすべき関係式と考えられる。
D4 · F1_INIT = D2 · Mg (20)
Since the force F1_INIT, the vehicle body weight M, and the gravitational acceleration g are known, the equation (20) is considered to be a relational equation that the distances D2 and D4 should satisfy in the current use state of the
動作補正部３０２（条件設定部）は、式（１８）、及び、アタッチメントの姿勢に基づき、現在の距離Ｄ２，Ｄ４（距離Ｄ２＿ＤＥＴ，Ｄ４＿ＤＥＴ）を取得する。 The motion correction unit 302 (condition setting unit) acquires the current distances D2 and D4 (distances D2_DET and D4_DET) based on the equation (18) and the attitude of the attachment.
尚、距離Ｄ２を取得することと、転倒支点Ｐ１の位置情報を取得することは等価である。 Note that obtaining the distance D2 is equivalent to obtaining the position information of the falling fulcrum P1.
そして、動作補正部３０２（条件設定部）は、それ以降の制御条件を、上述の不等式（１４）に基づき、以下の不等式（２１）に設定する。 Then, the motion correction unit 302 (condition setting unit) sets the subsequent control conditions to the following inequality (21) based on the above inequality (14).
Ｄ２＿ＤＥＴ・Ｆ１＜Ｄ４＿ＤＥＴ・Ｍｇ ・・・（２１）
動作補正部３０２は、式（２１）で表される制御条件に基づき、アタッチメントの動作を補正する。
D2_DET · F1 <D4_DET · Mg (21)
The
一度取得された距離Ｄ２は、上部旋回体３の方向を変化させず、また、地面状況が変化しない限り、同じ値を用いることができる。一方、距離Ｄ４は、ブーム４の上げ下げに応じて変化する。そこで、動作補正部３０２（条件設定部）は、ブーム４の角度が変化すると、それに応じて距離Ｄ４を変化させ、制御条件に反映させる。
The distance D2 acquired once can use the same value as long as the direction of the
図１６は、コントローラ３０（動作判定部３０１、動作補正部３０２）による制御条件を設定する処理（条件設定処理）の一例を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートによる処理は、例えば、ショベルが起動されてから停止するまでの間で、定期的に、即ち、所定時間ごとに、実行されてよい。
FIG. 16 is a flowchart schematically illustrating an example of processing (condition setting processing) for setting control conditions by the controller 30 (the
ステップＳ１６００にて、動作判定部３０１は、アタッチメントを使用した掘削作業中か否かを判定する。アタッチメントを使用した掘削作業中であるか否かを判定する判定条件は、例えば、走行中でなく、且つ、旋回中でなく、且つ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９の少なくとも一つに所定圧以上の圧力が発生していることであってよい。動作判定部３０１は、掘削作業中である場合、ステップＳ１６０２に進み、掘削作業中でない場合、今回の処理を終了する。
In step S1600,
尚、掘削作業には、均し作業や埋め戻し作業等も含まれる。 Excavation work includes leveling work and backfilling work.
ステップＳ１６０２にて、動作判定部３０１は、ショベル１００の浮き上がり動作の有無を監視する。動作判定部３０１は、浮き上がりを特定（検出）した場合、ステップＳ１８０４に進み、浮き上がりを特定（検出）しなかった場合、今回の処理を終了する。
In step S1602, the
尚、制御条件を設定する前のステップＳ１６０２において、ショベル１００の車体が一瞬、浮き上がる。コントローラ３０において、プロセッサとソフトウェアプログラムの適切な組み合わせが使用されれば、浮き上がりの特定（検出）後、ステップＳ１６０２における１回目の浮き上がりが大きな車体の傾きに発展する前に、きわめて短時間で制御条件を設定されうる。そして、動作補正部３０２は、浮き上がりが大きな車体の傾きに発展する前に、アタッチメントの動作補正を開始することができる。
In step S1602 before setting the control conditions, the vehicle body of the
ステップＳ１６０４にて、動作補正部３０２は、浮き上がりの瞬間におけるショベル１００の状態に関する情報を取得する。ショベル１００の状態に関する情報は、例えば、上述した力Ｆ１＿ＩＮＩＴである。
In step S1604, the
ステップＳ１６０６にて、動作補正部３０２は、ステップＳ１６０４で取得したショベルの状態に関する情報に基づき、転倒支点Ｐ１に関するパラメータ、例えば、距離Ｄ１〜Ｄ４を算出し、制御条件を設定する。以降、動作補正部３０２は、後述するステップＳ１６１０の処理により制御条件が修正されない限り、現在の掘削作業が終了するまで、設定された制御条件に基づき、アタッチメントの動作を補正する。
In step S1606, the
ステップＳ１６０８にて、動作判定部３０１は、ブーム４の姿勢が変化したか否かを判定する。動作判定部３０１は、ブーム４の姿勢が変化した場合、ステップＳ１６１０に進み、変化していない場合、ステップＳ１６１２に進む。
In step S1608, the
ステップＳ１６１０にて、動作補正部３０２は、ブーム４の姿勢変化に応じて、距離Ｄ３，Ｄ４が変化しているため、制御条件を修正する。
In step S <b> 1610, the
ステップＳ１６１２にて、動作判定部３０１は、掘削作業が終了しているか否かを判定する。動作判定部３０１は、掘削作業が終了していない場合、ステップＳ１６０８に戻り、終了している場合、今回の処理を終了する。
In step S1612, the
尚、本例では、距離Ｄ１〜Ｄ４が算出されることにより、制御条件が規定されたがその限りではない。例えば、不等式（１０）、（１４）を変形すると、以下の不等式（２２）、（２３）が得られる。 In this example, the control conditions are defined by calculating the distances D1 to D4, but the present invention is not limited thereto. For example, when the inequalities (10) and (14) are transformed, the following inequalities (22) and (23) are obtained.
Ｆ１＜Ｄ１／Ｄ３・Ｍｇ ・・・（２２）
Ｆ１＜Ｄ２／Ｄ４・Ｍｇ ・・・（２３）
浮き上がりの瞬間において、次の式（２４）、（２５）が成り立つ。
F1 <D1 / D3 · Mg (22)
F1 <D2 / D4 · Mg (23)
At the moment of lifting, the following equations (24) and (25) hold.
Ｆ１＿ＩＮＩＴ＝Ｄ１／Ｄ３×Ｍｇ ・・・（２４）
Ｆ１＿ＩＮＩＴ＝Ｄ２／Ｄ４×Ｍｇ ・・・（２５）
よって、動作補正部３０２（条件設定部）は、浮き上がりの瞬間の力Ｆ１＿ＩＮＩＴを
取得し、それ以降の制御条件を、式（２６）に設定してもよい。
F1_INIT = D1 / D3 × Mg (24)
F1_INIT = D2 / D4 × Mg (25)
Therefore, the motion correction unit 302 (condition setting unit) may acquire the force F1_INIT at the moment of lifting, and set the subsequent control conditions in Expression (26).
Ｆ１＜Ｆ１＿ＩＮＩＴ ・・・（２６）
ここで、距離Ｄ１〜Ｄ４、或いは、転倒支点Ｐ１の位置が明示的に計算されないが、当然の如く、式（２６）で表される制御条件には、正しい転倒支点Ｐ１の位置情報が反映されている。
F1 <F1_INIT (26)
Here, although the distances D1 to D4 or the position of the overturning fulcrum P1 are not explicitly calculated, as a matter of course, the position information of the correct overturning fulcrum P1 is reflected in the control condition represented by the equation (26). ing.
また、本例では、浮き上がりを抑制するための制御条件に、力Ｆ１が明示的に含まれる
が、その限りではない。例えば、力Ｆ１に代えて、力Ｆ１と相関を有する別の力やモーメント等を使用して、制御条件が規定されてもよい。
Further, in this example, the force F1 is explicitly included in the control condition for suppressing the lift, but this is not restrictive. For example, instead of the force F1, the control condition may be defined using another force or moment having a correlation with the force F1.
＜振動動作の抑制方法＞
図１７（ａ）〜（ｃ）は、ショベル１００の振動動作に関連する動作波形の具体例を示す図である。具体的には、図１９（ａ）〜（ｃ）は、ショベル１００において、空中動作が繰り返し行われた場合の動作波形図の一例、他の例、及び更に他の例を示す図である。図１７（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、異なる試行を示しており、上から順に、ピッチング角速度（即ち、車体の振動）、ブーム角加速度、アーム角加速度、ブーム角度、アーム角度が示される。
<Method of suppressing vibration action>
17A to 17C are diagrams illustrating specific examples of operation waveforms related to the vibration operation of the
尚、図中、Ｘ印は、ピッチ角速度の負のピークに対応するポイントを示している。 In the figure, X indicates a point corresponding to the negative peak of the pitch angular velocity.
図１７（ａ）〜（ｃ）に示すように、ブーム角の変化が止まるときに、振動動作が誘発されることが分かる。換言すれば、ブーム角加速度が、振動動作の発生に及ぼす影響が最も大きいと言え、裏を返せば、ブーム角速度を制御することが振動動作の抑制に有効であることを示している。このことは、バケット角に関する慣性モーメント（イナーシャ）にはバケット６の質量のみが影響を与え、アーム角に関する慣性モーメントには、バケット６とアーム５の質量が影響を与えるのに対して、ブーム角に関する慣性モーメントには、ブーム４のみでなく、アーム５及びバケット６の全質量が影響を与えることからも直感的に理解されうる。
As shown in FIGS. 17A to 17C, it can be seen that the vibration operation is induced when the change in the boom angle stops. In other words, it can be said that the boom angular acceleration has the greatest influence on the occurrence of the vibration operation. In other words, it indicates that controlling the boom angular velocity is effective in suppressing the vibration operation. This is because only the mass of the
そこで、動作補正部３０２は、ブームシリンダ７を制御対象として、その動作を補正することが好ましい。即ち、ブームシリンダ７の推力がアタッチメントの状態にもとづく上限値（制限推力ＦＭＡＸ）を超えないように、動作補正部３０２は動作する。
Therefore, it is preferable that the
ブームシリンダ７の推力Ｆは、ロッド側油室の受圧面積ＡＲ、ロッド側油室のロッド圧ＰＲ、ボトム側油室の受圧面積ＡＢ、及びボトム側油室のボトム圧ＰＢに基づき、以下の式（２７）で表される。
The thrust F of the
Ｆ＝ＡＢ・ＰＢ−ＡＲ・ＰＲ ・・・（２７）
よって、ブームシリンダ７の推力Ｆは、制限推力ＦＭＡＸより小さい必要があるため、以下の式（２８）が成立する必要がある。
F = AB / PB-AR / PR (27)
Therefore, since the thrust F of the
ＦＭＡＸ＞ＡＢ・ＰＢ−ＡＲ・ＰＲ ・・・（２８）
よって、式（２８）から以下の式（２９）が得られる。
FMAX> AB / PB-AR / PR (28)
Therefore, the following equation (29) is obtained from the equation (28).
ＰＢ＜（ＦＭＡＸ＋ＡＲ・ＰＲ）／ＡＢ ・・・（２９）
式（２９）の右辺が、制限推力ＦＭＡＸに対応するボトム圧ＰＢの上限値ＰＢＭＡＸに相当し、次の式（３０）が得られる。
PB <(FMAX + AR · PR) / AB (29)
The right side of the equation (29) corresponds to the upper limit value PBMAX of the bottom pressure PB corresponding to the limiting thrust FMAX, and the following equation (30) is obtained.
ＰＢＭＡＸ＝（ＦＭＡＸ＋ＡＲ・ＰＲ）／ＡＢ ・・・（３０）
動作補正部３０２は、式（３０）が成立するように、アタッチメントの動作、即ち、ブームシリンダ７の動作を補正する。即ち、動作補正部３０２は、式（３０）が成立するように、ブームシリンダ７のボトム圧ＰＢを調節する。より具体的には、後述する各種構成（図２７〜図３５参照）が採用されることにより、動作補正部３０２は、適宜制御指令を制御対象に出力することで、ブームシリンダ７のボトム圧ＰＢを調整し、ショベル１００の振動動作を抑制できる。
PBMAX = (FMAX + AR · PR) / AB (30)
The
動作補正部３０２は、各種センサ３２からの検出信号に基づき、制限推力ＦＭＡＸを取得する。一実施例において制限推力取得部５８６は、アタッチメントの状態、即ち、すなわち各種センサ３２からの検出信号を入力とする演算により制限推力ＦＭＡＸを取得する。これにより、動作補正部３０２は、式（３０）からボトム圧ＰＢの上限値ＰＢＭＡＸを算出し、算出した上限値ＰＢＭＡＸを超えないように、ブームシリンダ７のボトム圧ＰＢを調整することができる。
The
このとき、制限推力ＦＭＡＸを小さくしすぎると、ブーム４が下がってくるため、動作補正部３０２は、ブーム４の姿勢を保持可能な推力（保持推力ＦＭＩＮ）を取得し、保持推力ＦＭＩＮより高い範囲で、制限推力ＦＭＡＸを設定するとよい。
At this time, if the limit thrust FMAX is too small, the boom 4 is lowered, so that the
例えば、図１８は、動作補正部３０２による制限推力ＦＭＡＸの取得方法を説明する図である。具体的には、図１８は、動作補正部３０２における制限推力ＦＭＡＸの取得機能に関する構成を示すブロック図である。
For example, FIG. 18 is a diagram illustrating a method for obtaining the limited thrust FMAX by the
図１８に示すように、動作補正部３０２は、テーブル参照に基づき、制限推力ＦＭＡＸを取得（設定）する。動作補正部３０２は、第１ルックアップテーブル６００、第２ルックアップテーブル６０２、テーブルセレクタ６０４、セレクタ６０６を含む。
As illustrated in FIG. 18, the
第１ルックアップテーブル６００は、各種センサ３２に含まれるブーム角度センサの出力であるブーム角θ１を入力とし、制限推力ＦＭＡＸを出力する。第１ルックアップテーブル６００は、予め規定されるショベル１００の異なる複数の状態に対応して設けられた複数のテーブルを含んでもよい。
The first look-up table 600 receives the boom angle θ1, which is the output of the boom angle sensor included in the
第２ルックアップテーブル６０２は、各種センサ３２に含まれるブーム角度センサ及びアーム角度センサから出力されるブーム角θ１およびアーム角θ２を入力とし、保持推力ＦＭＩＮを出力する。第２ルックアップテーブル６０２は、第１ルックアップテーブル６００と同様、予め規定されるショベル１００の異なる複数の状態に対応して設けられた複数のテーブルを含んでもよい。
The second look-up table 602 receives the boom angle θ1 and the arm angle θ2 output from the boom angle sensor and the arm angle sensor included in the
テーブルセレクタ６０４は、第１ルックアップテーブル６００の中から、各種センサ３２に含まれるバケット角度センサ、並びに、車体（上部旋回体３）に搭載されるピッチ角度センサ及びスイング角度センサから出力されるバケット角θ３、車体のピッチ角θＰ、スイング角θＳの少なく一つをパラメータとして、最適なテーブルを選択する。
The
また、テーブルセレクタ６０４は、第２ルックアップテーブル６０２の中から、バケット角θ３、車体のピッチ角θＰ、及びスイング角θＳの少なく一つをパラメータとして、最適なテーブルを選択する。
The
セレクタ６０６は、制限推力ＦＭＡＸ及び保持推力ＦＭＩＮのうちの大きい一方を出力する。これにより、ブームの下がりを防止しつつ、振動動作を抑制できる。
The
尚、動作補正部３０２は、制限推力ＦＭＡＸを、テーブル参照に代えて演算処理により取得してもよい。また、動作補正部３０２は、同様に、保持推力ＦＭＩＮをテーブル参照に代えて、演算処理により取得してもよい。
Note that the
［ショベルの意図しない動作の判定方法］
次に、図１９〜図２６を参照して、意図しない動作の判定方法について説明する。
[Judgment method of unintended excavator operation]
Next, an unintended operation determination method will be described with reference to FIGS.
＜引き摺り動作の判定方法＞
図１９は、ショベル１００の引き摺り動作の発生の判定方法の第１例を説明する図である。具体的には、図１９は、ショベル１００の上部旋回体３に取り付けられた加速度センサ３２Ａの取付位置の一例を説明する図である。
<Determination method of drag operation>
FIG. 19 is a diagram for explaining a first example of a method for determining the occurrence of the drag operation of the
本例に係るショベル１００の各種センサ３２には、加速度センサ３２Ａが含まれる。
The
図１９に示すように、加速度センサ３２Ａは、上部旋回体３に搭載される。
As shown in FIG. 19, the
加速度センサ３２Ａは、ショベル１００を平面視で見たときのアタッチメントの延在する方向に対応する直線Ｌ１に沿う方向に検出軸を有する。アタッチメントが上部旋回体３に及ぼす力の作用点は、ブーム４の根元３Ａである。よって、加速度センサ３２Ａは、ブーム４の根元３Ａに設けることが望ましい。これにより、動作判定部３０１は、加速度センサ３２Ａの出力信号に基づき、アタッチメントの動作に起因するショベル１００の引き摺り動作の発生を好適に特定できる。
The
ここで、加速度センサ３２Ａが旋回軸３Ｂから遠ざかると、上部旋回体３が旋回運動するときに、加速度センサ３２Ａが、旋回運動による遠心力の影響を受けてしまう。そこで加速度センサ３２Ａは、ブーム４の根元３Ａの近傍であって、且つ、旋回軸３Ｂの近傍に配置することが望ましい。
Here, if the
即ち、加速度センサ３２Ａは、ブーム４の根元３Ａと上部旋回体３の旋回軸３Ｂの間の領域Ｒ１に配置することが望ましい。これにより、加速度センサ３２Ａの出力に含まれる旋回運動の影響を低減できるため、動作判定部３０１は、加速度センサ３２Ａの出力に基づき、アタッチメントの動作に起因する引き摺り動作を好適に検出できる。
That is, the
また、加速度センサ３２Ａの位置が地面から遠すぎると、ピッチングやローリングに起因する加速度成分が加速度センサ３２Ａの出力に含まれ易くなる。この観点から、加速度センサ３２Ａは、上部旋回体３のなるべく下の方に配置されることが好ましい。
If the position of the
また、本例では、加速度センサ３２Ａに代えて、各種センサ３２に含まれうる速度センサを上部旋回体３の同様の位置に搭載してもよい。これにより、動作判定部３０１は、速度センサにより検出される直線Ｌ１に沿った速度に対応する出力に基づき、ショベル１００の引き摺り動作の発生を特定できる。
In this example, speed sensors that may be included in the
また、本例では、各種センサ３２は、加速度センサ３２Ａに加えて、更に、上部旋回体３に搭載される角速度センサを含んでもよい。この場合、動作補正部３０２は、当該角速度センサの出力に基づき、加速度センサ３２Ａの出力を補正してもよい。加速度センサ５０６の出力には、特定方向の直進運動（引き摺り動作）だけでなく、ピッチング方向、ヨーイング方向、ローリング方向の回転運動の成分も含まれうる。この変形例によれば、角速度センサを併用することで、回転運動の影響を除外して、引き摺り動作に相当する直進運動のみを抽出することができるため、動作判定部３０１による引き摺り動作の判定精度を向上させることができる。
In this example, the
また、本例では、加速度センサ３２Ａは、上部旋回体３に設けられるが、下部走行体１に設けられてもよい。この場合、各種センサ３２に含まれうる上部旋回体３の旋回角度（旋回位置）を検出する角度センサの出力を併用することにより、動作判定部３０１は、下部走行体１の加速度センサ３２Ａの出力から、アタッチメントの延在方向（直線Ｌ１）に沿った直進運動を特定し、その方向への引き摺り動作の発生を特定することができる。
In this example, the
続いて、図２０は、引き摺り動作の発生の判定方法の第２例を説明する図である。 Next, FIG. 20 is a diagram illustrating a second example of a method for determining the occurrence of a drag operation.
本例では、各種センサ３２には、距離センサ３２Ｂが含まれる。
In this example, the
図２０に示すように、距離センサ３２Ｂは、ショベル１００の上部旋回体３の前端部に取り付けられ、ショベル１００の上部旋回体３の前方の所定範囲の地面等の地形や障害物等と、自己が取り付けられる車体（上部旋回体３）との距離を測定する。距離センサ３２Ｂは、例えば、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）、ミリ波レーダ、ステレオカメラ等である。
As shown in FIG. 20, the
動作判定部３０１は、距離センサ３２Ｂにより測定される、上部旋回体３と、ショベル１００の周辺の固定された基準対象物との間の相対位置関係の変化に基づき、ショベル１００の引き摺り動作の発生を判定する。具体的には、動作判定部３０１は、距離センサ３２Ｂの出力に基づき、上部旋回体３から見た地面２００ａの相対位置が略水平方向、具体的には、ショベル１００が位置する平面に略平行に移動した場合、引き摺り動作が発生したと判定することができる。例えば、図２０に示すように、動作判定部３０１は、距離センサ３２Bの出力に基づき、上部旋回体３から見た前方の地面２００ａの相対位置が、上部旋回体３に近づく側（点線２００ｂの位置）に略水平移動した場合、ショベル１００の前方引き摺り動作が発生した判定することができる。逆に、動作判定部３０１は、上部旋回体３から見た前方の地面２００ａ上部旋回体３から離れる側に略水平移動した場合、ショベル１００の後方引き摺り動作が発生したと判定することができる。
The
尚、動作判定部３０１は、距離センサ３２Ｂの代わりに、上部旋回体３とショベル１００の周辺の固定された基準対象物との相対位置関係を検出可能な他のセンサ、例えば、画像センサ（単眼カメラ）を利用して、引き摺り動作の発生を判定してもよい。
Note that the
また、ショベル１００の固定された基準対象物は、地面に限定されず建造物や基準対象物としての利用を目的に意図的にショベル１００の周辺に配置された特定の物体等でもよい。
Further, the reference object to which the
また、距離センサ３２Ｂは、上部旋回体３ではなく、アタッチメントに取り付けられてもよい。この場合、動作判定部３０１は、アタッチメントと基準対象物との距離だけでなく、アタッチメントと上部旋回体３との距離を計測可能であればよい。これにより、動作判定部３０１は、距離センサ３２Ｂの出力に基づき、アタッチメントから見た基準対象物及び上部旋回体３のそれぞれとの相対位置を特定することができる、即ち、間接的に、上部旋回体３と基準対象物との相対位置関係を判断できる。よって、動作判定部３０１は、アタッチメントに搭載される距離センサ３２Ｂの出力に基づき、上部旋回体３と基準対象物との相対位置関係が変化し、上部旋回体３から見て上部旋回体３の位置する平面と略平行に移動した場合、引き摺り動作が発生したと判定することができる。
Further, the
続いて、図２１（ａ），（ｂ）は、引き摺り動作の発生の判定方法の第３例を説明する図である。具体的には、図２１（ａ）は、引き摺り動作が発生していない場合のショベル１００を表し、図２１（ｂ）は、引き摺り動作が発生している場合のショベル１００を表す。
Next, FIGS. 21A and 21B are diagrams illustrating a third example of a method for determining the occurrence of a drag operation. Specifically, FIG. 21A shows the
本例では、各種センサ３２には、ＩＭＵ３２Ｃが含まれる。
In this example, the
図２１（ａ），（ｂ）に示すように、ＩＭＵ３２Ｃは、ブーム４に取り付けられる。
As shown in FIGS. 21A and 21B, the
図２１（ａ）に示すように、ショベル１００に引き摺り動作が発生していない場合、ブーム４のＩＭＵ３２Ｃは、ブーム４の上げ下げに応じた回転運動を検出するため、ＩＭＵ３２Ｃにより検出される前後方向の加速度成分は、回転運動による相対的に小さい値として出力される。
As shown in FIG. 21A, when the
一方、図２１（ｂ）に示すように、ショベル１００に引き摺り動作が発生している場合、ショベル１００が前後方向に移動するため、ＩＭＵ３２Ｃによる引き摺り方向、つまり、前後方向の加速度成分が相対的に大きな値として出力される。
On the other hand, as shown in FIG. 21B, when the
よって、動作判定部３０１は、例えば、ＩＭＵ３２Ｃにより検出された加速度成分が所定閾値以上になった場合に、引き摺り動作が発生したと判定してよい。所定閾値は、実験やシミュレーション解析等に基づき適宜設定されうる。また、動作判定部３０１は、検出された加速度成分の方向に応じて、前方引き摺り動作か後方引き摺り動作かを判定することができる。
Therefore, the
尚、本例では、前後方向のブーム４の運動を検出可能であれば、ＩＭＵ３２Ｃの代わりに、速度センサ、加速度センサ等が採用されてもよい。この場合、動作判定部３０１は、ＩＭＵ３２Ｃの場合と同様、センサの出力値が相対的に大きくなった場合に、引き摺り動作が発生したと判定してよい。
In this example, as long as it is possible to detect the movement of the boom 4 in the front-rear direction, a speed sensor, an acceleration sensor, or the like may be employed instead of the
続いて、図２２（ａ），（ｂ）は、引き摺り動作の発生の判定方法の第４例を説明する図である。具体的には、図２２（ａ）は、引き摺り動作が発生していない場合のショベル１００を表し、図２２（ｂ）は、引き摺り動作が発生している場合のショベル１００を表す。
Next, FIGS. 22A and 22B are diagrams illustrating a fourth example of a method for determining the occurrence of a drag operation. Specifically, FIG. 22A shows the
本例では、各種センサ３２には、二つのＩＭＵ３２Ｃが含まれる。
In this example, the
図２２（ａ）、（ｂ）に示すように、そのうち、一方のＩＭＵ３２Ｃは、アーム５に取り付けられ、他方のＩＭＵ３２Ｃは、バケット６に取り付けられる。
As shown in FIGS. 22A and 22B, one of the
図２２（ａ）に示すように、ショベル１００に引き摺り動作が発生していない場合、バケット６のＩＭＵ３２Ｃにより検出される前後方向の加速度成分は、アーム５の加速度成分とバケット６の駆動軸まわりの角加速度成分の合成により表される。そのため、バケット６のＩＭＵ３２Ｃにより検出される加速度成分は、アーム５のＩＭＵ３２Ｃにより検出される前後方向の加速度成分より相対的に大きくなる。
As shown in FIG. 22A, when the
一方、図２２（ｂ）に示すように、ショベル１００に引き摺り動作が発生している場合、アーム５は、引き摺り動作に応じて、前後方向に移動するが、バケット６は、掘削作業により地面に接地しているため、移動しにくい。そのため、バケット６のＩＭＵ３２Ｃにより検出される前後方向の加速度成分は、アーム５のＩＭＵ３２Ｃにより検出される前後方向の加速度成分よりもある程度小さくなる。
On the other hand, as shown in FIG. 22B, when the
よって、動作判定部３０１は、例えば、アーム５及びバケット６のＩＭＵ３２Ｃのそれぞれにより検出される加速度成分の差分が所定閾値以上になった場合に、引き摺り動作が発生したと判定してよい。所定閾値は、実験やシミュレーション解析等に基づき適宜設定されうる。また、動作判定部３０１は、アーム５の加速度成分の方向に応じて、前方引き摺り動作か後方引き摺り動作かを判定することができる。
Therefore, the
また、アーム５に取り付けられるＩＭＵ３２Ｃは、できる限り、アーム５とバケット６との連結位置よりもブーム４とアーム５との連結位置寄りに配置されることが好ましい。これにより、ショベル１００の引き摺り動作の発生時に、アーム５とバケット６との連結位置を支点として、アーム５におけるＩＭＵ３２Ｃの取付位置の移動量を極力大きくすることができる。そのため、動作判定部３０１は、アーム５及びバケット６のそれぞれのＩＭＵ３２Ｃにより検出された加速度成分の差分により、引き摺り動作をより判定し易くなる。
Further, the
尚、本例では、アーム５及びバケット６の前後方向の動作が検出可能であれば、ＩＭＵ３２Ｃの代わりに、速度センサ、加速度センサ等が採用されてもよい。また、本例では、アーム５及びバケット６にＩＭＵ３２Ｃが取り付けられるが、更に、ブーム４に取り付けられてもよい。これにより、アーム５及びバケット６のそれぞれのＩＭＵ３２Ｃの出力値の差分だけでなく、ブーム４及びバケット６のそれぞれのＩＭＵ３２Ｃの出力値の差分から引き摺り動作の有無を判定することができるため、判定精度を高めることができる。また、アーム５のＩＭＵ３２Ｃをブーム４に取り付けてもよい。この場合、ブーム４及びバケット６のそれぞれのＩＭＵ３２Ｃの出力値の差分から引き摺り動作の有無を判定することができる。
In this example, a speed sensor, an acceleration sensor, or the like may be employed instead of the
＜浮き上がり動作の判定方法＞
図２３は、ショベル１００の浮き上がり動作の発生の判定方法の第１例を説明する図である。具体的には、図２３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、ショベルの浮き上がり動作が発生したときの車体の前後方向（ピッチ方向）の傾斜角度、角速度、及び角加速度の時間変化を表す図である。
<Judging method of lifting motion>
FIG. 23 is a diagram for explaining a first example of a method for determining the occurrence of the lifting operation of the
本例では、動作判定部３０１は、各種センサ３２に含まれる、車体の前後方向の傾斜、即ち、ピッチ方向の傾斜角度に関する角度関連情報を出力可能なセンサの出力に基づき、ショベル１００の浮き上がり動作の発生を判定する。
In this example, the
車体のピッチ方向の傾斜角度に関する角度関連情報（傾斜角度、角速度、角加速度等）を出力可能なセンサとしては、傾斜センサ（角度センサ）、角速度センサ、ＩＭＵ等が採用されうる。 As a sensor capable of outputting angle-related information (tilt angle, angular velocity, angular acceleration, etc.) relating to the tilt angle in the pitch direction of the vehicle body, a tilt sensor (angle sensor), angular velocity sensor, IMU, or the like can be employed.
例えば、図２３（ａ）〜（ｃ）に示すように、浮き上がり動作が発生すると、ショベル１００のピッチ方向の傾斜角度、角速度、及び角加速度は、ある程度大きな値になるため、動作判定部３０１は、これらの値が所定閾値（図中の点線の一定値）以上になった場合、浮き上がり動作が発生したと判定することができる。また、動作判定部３０１は、その傾斜角度、角速度、及び角加速度の発生方向、即ち、ピッチ軸を中心として後方傾斜か前方傾斜かにより、前部浮き上がり動作か後部浮き上がり動作かを判定することができる。
For example, as shown in FIGS. 23A to 23C, when the lifting operation occurs, the inclination angle, the angular velocity, and the angular acceleration in the pitch direction of the
続いて、図２４は、浮き上がり動作の発生の判定方法の第２例を説明する図である。 Next, FIG. 24 is a diagram illustrating a second example of a method for determining the occurrence of a lifting operation.
本例では、各種センサ３２には、図２０の場合と同様、距離センサ３２Ｂが含まれる。
In this example, the
図２４に示すように、距離センサ３２Ｂは、図２０の場合と同様、ショベル１００の上部旋回体３の前端部に取り付けられ、ショベル１００の上部旋回体３の前方の所定範囲の地面等の地形や障害物等と、自己が取り付けられる車体（上部旋回体３）との距離を測定する。
As shown in FIG. 24, the
動作判定部３０１は、図２０の場合と同様、距離センサ３２Ｂにより測定される、上部旋回体３と、ショベル１００の周辺の固定された基準対象物との間の相対位置関係の変化に基づき、ショベル１００の浮き上がり動作の発生を判定する。具体的には、動作判定部３０１は、距離センサ３２Ｂの出力に基づき、上部旋回体３から見た地面２４０ａの相対位置が略上下方向、具体的には、ショベル１００が位置する平面に略鉛直な方向に移動した場合、浮き上がり動作が発生したと判定することができる。例えば、図２４に示すように、動作判定部３０１は、距離センサ３２Ｂの出力に基づき、上部旋回体３から見た前方の地面２００ａの相対位置が、略下方向（図中の点線２４０ｂ）に移動した場合、ショベル１００の前部浮き上がり動作が発生した判定することができる。逆に、動作判定部３０１は、上部旋回体３から見た前方の地面２４０ａの相対位置が、略上方向に移動した場合、ショベル１００の後部浮き上がり動作が発生したと判定することができる。
As in the case of FIG. 20, the
尚、動作判定部３０１は、距離センサ３２Ｂの代わりに、上部旋回体３とショベル１００の周辺の固定された基準対象物との相対位置関係を検出可能な他のセンサ、例えば、画像センサ（単眼カメラ）を利用して、浮き上がり動作の発生を判定してもよい。
Note that the
また、ショベル１００の固定された基準対象物は、地面に限定されず建造物や基準対象物としての利用を目的に意図的にショベル１００の周辺に配置された特定の物体等でもよい。
Further, the reference object to which the
また、距離センサ３２Ｂは、上部旋回体３ではなく、アタッチメントに取り付けられてもよい。この場合、動作判定部３０１は、アタッチメントと基準対象物との距離だけでなく、アタッチメントと上部旋回体３との距離を計測可能であればよい。これにより、動作判定部３０１は、距離センサ３２Ｂの出力に基づき、アタッチメントから見た基準対象物及び上部旋回体３のそれぞれとの相対位置を特定することができる、即ち、間接的に、上部旋回体３と基準対象物との相対位置関係を判断できる。よって、動作判定部３０１は、アタッチメントに搭載される距離センサ３２Ｂの出力に基づき、上部旋回体３と基準対象物との相対位置関係が変化し、上部旋回体３から見て上部旋回体３の位置する平面と略鉛直に移動した場合、浮き上がり動作が発生したと判定することができる。
Further, the
続いて、図２５は、浮き上がり動作の発生の判定方法の第３例を説明する図である。具体的には、具体的には、図２５（ａ）は、浮き上がり動作が発生していない場合のショベル１００を表し、図２１（ｂ）は、浮き上がり動作が発生している場合のショベル１００を表す。
Next, FIG. 25 is a diagram illustrating a third example of a method for determining the occurrence of a lifting motion. Specifically, FIG. 25A shows the
本例では、各種センサ３２には、図２１（ａ），（ｂ）の場合と同様、ＩＭＵ３２Ｃが含まれる。
In this example, the
図２５（ａ），（ｂ）に示すように、ＩＭＵ３２Ｃは、図２１（ａ），（ｂ）の場合と同様、ブーム４に取り付けられる。
As shown in FIGS. 25 (a) and 25 (b), the
図２５（ａ）に示すように、ショベル１００に浮き上がり動作が発生していない場合、ブーム４のＩＭＵ３２Ｃは、ブーム４の比較的緩やかな上げ下げに応じた回転運動を検出するため、ＩＭＵ３２Ｃにより検出される角加速度成分は、相対的に小さい値として出力される。
As shown in FIG. 25A, when the lifting operation is not generated in the
一方、図２５（ｂ）に示すように、ショベル１００に浮き上がり動作が発生している場合、ＩＭＵ３２Ｃによる浮き上がり方向の角加速度成分が相対的に大きな値として出力される。
On the other hand, as shown in FIG. 25B, when the
よって、動作判定部３０１は、例えば、ＩＭＵ３２Ｃにより検出された角加速度成分が所定閾値以上になった場合に、ショベル１００の浮き上がり動作が発生したと判定してよい。所定閾値は、実験やシミュレーション解析等に基づき適宜設定されうる。また、動作判定部３０１は、検出された加速度成分の方向に応じて、前方引き摺り動作か後方引き摺り動作かを判定することができる。
Therefore, for example, the
また、ブーム４の上げ下げ方向とショベル１００の浮き上がりの方向が逆である場合、ブーム４に発生する角加速度の絶対値だけでは、浮き上がり動作が発生したか否かを判定できない場合も有りうる。そのため、動作判定部３０１は、ＩＭＵ３２Ｃに基づくブーム４の角加速度の変化量或いは変化率が所定閾値以上になった場合に、ショベル１００の浮き上がり動作が発生したと判定してもよい。
If the boom 4 is lifted and lowered and the
尚、本例では、ブーム４の回転方向の運動を検出可能であれば、ＩＭＵ３２Ｃの代わりに、速度センサ、加速度センサ等が採用されてもよい。この場合、動作判定部３０１は、ＩＭＵ３２Ｃの場合と同様、センサの出力値が相対的に大きくなった場合やその変化率が相対的に大きくなった場合に、浮き上がり動作が発生したと判定してよい。
In this example, a speed sensor, an acceleration sensor, or the like may be employed instead of the
続いて、図２６は、浮き上がり動作の発生の判定方法の第４例を説明する図である。 Next, FIG. 26 is a diagram illustrating a fourth example of a method for determining the occurrence of a lifting motion.
具体的には、図２６（ａ）は、浮き上がり動作が発生していない場合のショベル１００を表し、図２６（ｂ）は、浮き上がり動作が発生している場合のショベル１００を表す。
Specifically, FIG. 26A shows the
本例では、各種センサ３２には、図２２（ａ），（ｂ）の場合と同様、二つのＩＭＵ３２Ｃが含まれる。
In this example, the
図２６（ａ）、（ｂ）に示すように、そのうち、一方のＩＭＵ３２Ｃは、アーム５に取り付けられ、他方のＩＭＵ３２Ｃは、バケット６に取り付けられる。
As shown in FIGS. 26A and 26B, one
図２６（ａ）に示すように、ショベル１００に浮き上がり動作が発生していない場合、バケット６のＩＭＵ３２Ｃにより検出される前後方向の加速度成分は、アーム５の加速度成分とバケット６の駆動軸まわりの角加速度成分の合成により表される。そのため、バケット６のＩＭＵ３２Ｃにより検出される加速度成分は、アーム５のＩＭＵ３２Ｃにより検出される前後方向の加速度成分より相対的に大きくなる。
As shown in FIG. 26A, when the
一方、図２６（ｂ）に示すように、ショベル１００に浮き上がり動作が発生している場合、アーム５は、浮き上がり動作に応じて、バケット６と地面との接地点付近を中心に移動（回動）するが、バケット６は、掘削作業により地面に接地しているため、移動しにくい。そのため、バケット６のＩＭＵ３２Ｃにより検出される前後方向の加速度成分及び駆動軸まわりの角加速度成分は、アーム５のＩＭＵ３２Ｃにより検出される前後方向の加速度成分及び角加速度成分よりもある程度小さくなる。
On the other hand, as shown in FIG. 26B, when the
よって、動作判定部３０１は、例えば、アーム５及びバケット６のＩＭＵ３２Ｃのそれぞれにより検出される加速度成分或いはアタッチメントの駆動軸と平行な軸まわりの角加速度の差分が所定閾値以上になった場合に、浮き上がり動作が発生したと判定してよい。所定閾値は、実験やシミュレーション解析等に基づき適宜設定されうる。また、動作判定部３０１は、アーム５の加速度成分の方向に応じて、前方浮き上がり動作か後方浮き上がり動作かを判定することができる。
Therefore, for example, when the difference between the acceleration component detected by each of the
また、アーム５に取り付けられるＩＭＵ３２Ｃは、できる限り、アーム５とバケット６との連結位置よりもブーム４とアーム５との連結位置寄りに配置されることが好ましい。これにより、ショベル１００の浮き上がり動作の発生時に、アーム５とバケット６との連結位置を支点として、アーム５におけるＩＭＵ３２Ｃの取付位置の移動量を極力大きくすることができる。そのため、動作判定部３０１は、アーム５及びバケット６のそれぞれのＩＭＵ３２Ｃにより検出された加速度成分の差分により、浮き上がり動作をより判定し易くなる。
Further, the
尚、本例では、アーム５及びバケット６の前後方向の動作や動作軸と平行な軸まわりの回動方向の動作が検出可能であれば、ＩＭＵ３２Ｃの代わりに、速度センサ、加速度センサ、角加速度センサ等が採用されてもよい。また、本例では、アーム５及びバケット６にＩＭＵ３２Ｃが取り付けられるが、更に、ブーム４に取り付けられてもよい。これにより、アーム５及びバケット６のそれぞれのＩＭＵ３２Ｃの出力値の差分だけでなく、ブーム４及びバケット６のそれぞれのＩＭＵ３２Ｃの出力値の差分から引き摺り動作の有無を判定することができるため、判定精度を高めることができる。また、アーム５のＩＭＵ３２Ｃをブーム４に取り付けてもよい。この場合、ブーム４及びバケット６のそれぞれのＩＭＵ３２Ｃの差分から浮き上がり動作の有無を判定することができる。
In this example, if the motion of the
＜振動動作の発生の判定方法＞
各種センサ３２に含まれる振動を検出可能なセンサ、例えば、加速度センサ、角加速度センサ、ＩＭＵ等が車体（上部旋回体３）に搭載されることにより、動作判定部３０１は、振動動作の発生を判定することが可能である。具体的には、動作判定部３０１は、各種センサ３２に含まれるこれらのセンサの出力に基づき、アタッチメントの慣性モーメントの変化に誘発される車体の振動に固有の周波数と適合する振動があると判断できる場合に、振動動作が発生していると判定してよい。
<Method for determining occurrence of vibration motion>
When the sensors included in the
また、振動動作は、上述の如く、アタッチメントの空中動作中に発生する。そのため、動作判定部３０１は、アタッチメントの空中動作中に、各種センサ３２の出力に基づき、アタッチメントの慣性モーメントの変化に誘発される車体の振動に固有の周波数と適合する振動があると判断できる場合、振動動作が発生していると判定してもよい。
Further, as described above, the vibration operation occurs during the air operation of the attachment. Therefore, when the
［アタッチメントの動作を補正する構成の詳細］
次に.図２７〜図３５を参照して、本実施形態に係るショベル１００の特徴的な構成、即ち、意図しないの動作を抑制するためにアタッチメントの動作を補正する構成の具体例について説明する。
[Details of configuration for correcting attachment movement]
Next, with reference to FIG. 27 to FIG. 35, a specific configuration of the
まず、図２７は、本実施形態に係るショベル１００の特徴的な構成の第１例を示す図である。具体的には、本実施形態に係るショベル１００のブームシリンダ７に作動油を供給する油圧回路を中心とする構成の第１例を示す図である。
First, FIG. 27 is a diagram illustrating a first example of a characteristic configuration of the
尚、本例では、レバー装置２６Ａによりブーム４、即ち、ブームシリンダ７の操作が行われる前提とする。以下、図２８〜図３５についても同様である。また、コントロールバルブ１７内のブームシリンダ７に作動油を供給するブーム用方向制御弁１７Ａのポートに、レバー装置２６Ａからの二次側のパイロット圧を伝達する油圧ライン２７を油圧ライン２７Ａと称する。
In this example, it is assumed that the boom 4, that is, the
図２７に示すように、本例では、コントロールバルブ１７内のブーム用方向制御弁１７Ａとブームシリンダ７のロッド側油室及びボトム側油室との間から分岐し、作動油をタンクＴに排出させるバイパス油路２８１，２８２が設けられる。
As shown in FIG. 27, in this example, the boom
バイパス油路２８１には、ブームシリンダ７のロッド側油室の作動油をＴに排出させる電磁リリーフ弁３３が設けられる。
The
バイパス油路２８２には、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油をタンクＴに排出させる電磁リリーフ弁３３が設けられる。
The
尚、バイパス油路２８１，２８２、及び電磁リリーフ弁３３，３４は、コントロールバルブ１７の内部及び外部の何れに設けられてもよい。
The
また、各種センサ３２には、ブームシリンダ７のロッド圧ＰＲ及びボトム圧ＰＢを検出する圧力センサ３２Ｄ，３２Ｅが含まれ、その出力は、コントローラ３０に入力される。
The
コントローラ３０、即ち、動作補正部３０２は、圧力センサ３２Ｄ，３２Ｅから入力される出力信号に基づき、ロッド圧ＰＲ及びボトム圧ＰＢを監視することができる。また、動作補正部３０２は、適宜、電磁リリーフ弁３３，３４に電流指令値を出力し、ブームシリンダ７のロッド側油室或いはボトム側油室の作動油を強制的にタンクＴに排出させ、ブームシリンダ７内の過剰な圧力を抑制することができる。よって、図９〜図１７を参照して説明したブームシリンダ７の動作を補正する補正方法を採用し、ブームシリンダ７内に発生する過剰な圧力を低減させることにより、ショベル１００の意図しない動作、即ち、引き摺り動作、浮き上がり動作を抑制することができる。
The
続いて、図２８は、本実施形態に係るショベル１００の特徴的な構成の第２例を示す図である。具体的には、本実施形態に係るショベル１００のブームシリンダ７に作動油を供給する油圧回路を中心とする構成の第２例を示す図である。
Subsequently, FIG. 28 is a diagram illustrating a second example of a characteristic configuration of the
図２８に示すように、本例では、レバー装置２６Ａとブーム用方向制御弁１７Ａのポートとの間の油圧ライン２７Ａに電磁比例弁３６が設けられる。
As shown in FIG. 28, in this example, an electromagnetic
また、各種センサ３２には、図２７の場合と同様、ブームシリンダ７のロッド圧ＰＲ及びボトム圧ＰＢを検出する圧力センサ３２Ｄ，３２Ｅが含まれ、その出力は、コントローラ３０に入力される。
The
コントローラ３０、即ち、動作補正部３０２は、圧力センサ３２Ｄ，３２Ｅから入力される出力信号に基づき、ロッド圧ＰＲ及びボトム圧ＰＢを監視することができる。また、動作補正部３０２は、適宜、電磁比例弁３６に電流指令値を出力することにより、レバー装置２６Ａにおける操作状態に対応するパイロット圧を変化させ、ブーム用方向制御弁１７Ａのポートに入力させることができる。即ち、動作補正部３０２は、適宜、電磁比例弁３６に電流指令値を出力することにより、ブーム用方向制御弁１７Ａを制御し、ブームシリンダ７のロッド側油室或いはボトム側油室の作動油を適宜タンクＴに排出させ、ブームシリンダ７内の過剰な圧力を抑制することができる。よって、図９〜図１７を参照して説明したブームシリンダ７の動作を補正する補正方法を採用し、ブームシリンダ７内に発生する過剰な圧力を低減させることにより、ショベル１００の意図しない動作、即ち、引き摺り動作、浮き上がり動作を抑制することができる。
The
続いて、図２９は、本実施形態に係るショベル１００の特徴的な構成の第３例を示す図である。具体的には、本実施形態に係るショベル１００のブームシリンダ７に作動油を供給する油圧回路を中心とする構成の第３例を示す図である。
Subsequently, FIG. 29 is a diagram illustrating a third example of a characteristic configuration of the
図２９に示すように、各種センサ３２には、図２７等の場合と同様、ブームシリンダ７のロッド圧ＰＲ及びボトム圧ＰＢを検出する圧力センサ３２Ｄ，３２Ｅが含まれ、その出力は、コントローラ３０に入力される。
As shown in FIG. 29, the
コントローラ３０、即ち、動作補正部３０２は、圧力センサ３２Ｄ，３２Ｅから入力される出力信号に基づき、ロッド圧ＰＲ及びボトム圧ＰＢを監視することができる。また、コントローラ３０は、メインポンプ１４の斜板の傾転角を制御するレギュレータ１４Ａに対して、適宜、電流指令値を出力することにより、メインポンプ１４の出力や流量を制御することができる。即ち、動作補正部３０２は、適宜、レギュレータ１４Ａに電流指令値を出力し、メインポンプ１４の動作を制限することにより、ブームシリンダ７に供給される作動油の流量等を制限し、ブームシリンダ７内の過剰な圧力を抑制することができる。よって、図９〜図１７を参照して説明したブームシリンダ７の動作を補正する補正方法を採用し、ブームシリンダ７内に発生する過剰な圧力を低減させることにより、ショベル１００の意図しない動作、即ち、引き摺り動作、浮き上がり動作を抑制することができる。
The
続いて、図３０は、本実施形態に係るショベル１００の特徴的な構成の第４例を示す図である。具体的には、本実施形態に係るショベル１００のブームシリンダ７に作動油を供給する油圧回路を中心とする構成の第４例を示す図である。
Subsequently, FIG. 30 is a diagram illustrating a fourth example of a characteristic configuration of the
図３０に示すように、各種センサ３２には、図２７等の場合と同様、ブームシリンダ７のロッド圧ＰＲ及びボトム圧ＰＢを検出する圧力センサ３２Ｄ，３２Ｅが含まれ、その出力は、コントローラ３０に入力される。
As shown in FIG. 30, the
コントローラ３０、即ち、動作補正部３０２は、圧力センサ３２Ｄ，３２Ｅから入力される出力信号に基づき、ロッド圧ＰＲ及びボトム圧ＰＢを監視することができる。また、動作補正部３０２は、適宜、エンジン１１の稼働状態を制御するＥＣＭ（Engine Control Module）１１Ａに制御指令を出力することにより、エンジン１１の出力を制御することができる。即ち、動作補正部３０２は、適宜、ＥＣＭ１１Ａに制御指令を出力し、エンジン１１の出力を制限することにより、エンジン１１で駆動されるメインポンプ１４の出力を制限し、ブームシリンダ７に供給される作動油の流量等を制限することができる。つまり、動作補正部３０２は、ブームシリンダ７内の過剰な圧力を抑制することができる。よって、図９〜図１７を参照して説明したブームシリンダ７の動作を補正する補正方法を採用し、ブームシリンダ７内に発生する過剰な圧力を低減させることにより、ショベル１００の意図しない動作、即ち、引き摺り動作、浮き上がり動作を抑制することができる。
The
続いて、図３１は、本実施形態に係るショベル１００の特徴的な構成の第５例を示す図である。具体的には、本実施形態に係るショベル１００のブームシリンダ７に作動油を供給する油圧回路を中心とする構成の第５例を示す図である。
Subsequently, FIG. 31 is a diagram illustrating a fifth example of a characteristic configuration of the
尚、。また、本例では、各種センサ３２には、図２７〜図３０の圧力センサ３２Ｄ，３２Ｅと同様の圧力センサが含まれる前提とする。以下、図３２〜図３５についても同様である。
still,. In this example, it is assumed that the
図３１に示すように、本例では、コントロールバルブ１７は、電磁切換弁３８を含む。
As shown in FIG. 31, in this example, the
電磁切換弁３８は、ブーム用方向制御弁１７Ａとブームシリンダ７のボトム側油室との間を接続する油路３１１と、作動油をタンクＴに循環させる油路３１２との間をバイパスさせる態様で設けられる。これにより、電磁切換弁３８は、連通状態である場合、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油をタンクＴに排出させることができる。
The
コントローラ３０は、即ち、動作補正部３０２は、各種センサ３２（ブームシリンダ７のロッド側油室及びボトム側油室の圧力を検出する圧力センサ）から入力される出力信号に基づき、ロッド圧ＰＲ及びボトム圧ＰＢを監視することができる。また、動作補正部３０２は、適宜、電磁切換弁３８に電流指令値を出力することにより、電磁切換弁３８の連通／非連通状態を制御することができる。即ち、動作補正部３０２は、適宜、電磁切換弁３８に電流指令値を出力し、電磁切換弁３８を介して、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油をタンクＴに排出させることにより、ブームシリンダ７のボトム側油室に発生した過剰な圧力（ボトム圧ＰＢ）を抑制することができる。よって、図９〜図１７を参照して説明したブームシリンダ７の動作を補正する補正方法を採用し、ブームシリンダ７のボトム側油室に発生する過剰な圧力を低減させることにより、ショベル１００の意図しない動作、即ち、引き摺り動作、浮き上がり動作を抑制することができる。
The
尚、コントロールバルブ１７の内部に、ブーム用方向制御弁１７Ａとブームシリンダ７のロッド側油室との間を接続する油路と、作動油をタンクＴに循環させる油路３１２との間をバイパスさせる電磁切換弁が設けられてもよい。この場合、動作補正部３０２は、適宜、当該電磁切換弁に電流指令値を出力することにより、ブームシリンダ７のロッド側油室に発生する過剰な圧力についても低減させることができる。
The
続いて、図３２は、本実施形態に係るショベル１００の特徴的な構成の第６例を示す図である。具体的には、本実施形態に係るショベル１００のブームシリンダ７に作動油を供給する油圧回路を中心とする構成の第５例を示す図である。以下、図中において、二つのブームシリンダ７が示されるが、メインポンプ１４とブームシリンダ７との間にコントロールバルブ１７と後述する圧力保持回路４０が介設される点は、何れのブームシリンダ７についても同様であるため、一方のブームシリンダ７（図中の右側のブームシリンダ７）についての油圧回路を中心に説明する。
Subsequently, FIG. 32 is a diagram illustrating a sixth example of a characteristic configuration of the
尚、本実施形態では、図２７の場合と同様、コントロールバルブ１７とブームシリンダ７のロッド側油室との間から分岐する油路に、ロッド側油室の作動油をタンクＴに排出させる電磁リリーフ弁３３が設けられる。以下、図３３についても同様である。
In the present embodiment, similarly to the case of FIG. 27, an electromagnetic that discharges the hydraulic oil in the rod side oil chamber to the tank T in the oil passage branched from between the
図３２に示すように、本例に係るショベル１００には、例えば、油圧ホースが破裂等により破損した場合であっても、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油が排出されないように保持する圧力保持回路４０が設けられる。以下、図３３〜図３５についても同様である。
As shown in FIG. 32, the
圧力保持回路４０は、コントロールバルブ１７とブームシリンダ７のボトム側油室との間を接続する油路に介設される。圧力保持回路４０は、主に、保持弁４２と、スプール弁４４とを含む。
The
保持弁４２は、スプール弁４４の状態に依らず、油路３２１を経由してコントロールバルブ１７から供給される作動油を、ブームシリンダ７のボトム側油室に供給する。
The holding
また、保持弁４２は、スプール弁４４が非連通状態（図中の左端のスプール状態）の場合、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油が圧力保持回路４０の下流側に排出されないように保持する。一方、保持弁４２は、スプール弁４４が連通状態（図中の右端のスプール状態）の場合、油路３２２を経由して、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油が圧力保持回路４０の下流側に排出することができる。
Further, the holding
スプール弁４４は、ブームシリンダ７を操作するレバー装置２６Ａに含まれる、ブーム４の下げ操作（ブーム下げ操作）に対応するパイロット圧を出力するブーム下げ用リモコン弁２６Ａａからポートに入力されるパイロット圧に応じて、その連通・非連通状態が制御される。具体的には、スプール弁４４は、ブーム下げ用リモコン弁２６Ａａからブーム下げ操作がされていることを示すパイロット圧が入力される場合、連通状態に対応するスプール状態（図中の右端のスプール状態）にする。一方、スプール弁４４は、ブーム下げ用リモコン弁２６Ａａからブーム下げ操作がされていないことを示すパイロット圧が入力される場合、非連通状態に対応するスプール状態（図中の左端のスプール状態）にする。これにより、ブーム下げ操作がされていない状態で、圧力保持回路４０よりも下流側の油圧ホースの破損等が発生しても、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油（ボトム圧）が保持されるため、ブーム４の落下を防止することができる。
The
また、圧力保持回路４０は、電磁リリーフ弁４６を含む。
The
電磁リリーフ弁４６は、圧力保持回路４０内の保持弁４２とブームシリンダ７のボトム側油室との間の油路３２３から分岐し、タンクＴに接続される油路３２４に設けられる。つまり、電磁リリーフ弁４６は、保持弁よりも上流側、即ち、ブームシリンダ７側の油路３２３から作動油をタンクＴにリリーフする。よって、電磁リリーフ弁４６は、圧力保持回路４０の作動状態、具体的には、スプール弁４４の連通／非連通状態に依らず、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油をタンクＴに排出させることができる。つまり、圧力保持回路４０によるブームシリンダ７のボトム側油室の作動油の保持機能によりブーム４の落下を防止しつつ、ブーム下げ操作の有無に依らず、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油をタンクＴに排出させ、過剰なボトム圧を抑制することができる。
The
コントローラ３０は、即ち、動作補正部３０２は、各種センサ３２（ブームシリンダ７のロッド側油室及びボトム側油室の圧力を検出する圧力センサ）から入力される出力信号に基づき、ロッド圧ＰＲ及びボトム圧ＰＢを監視することができる。また、動作補正部３０２は、適宜、電磁リリーフ弁３３，４６に電流指令値を出力することにより、ブーム下げ操作の有無に依らず、ブームシリンダ７のロッド側油室或いはボトム側油室の作動油を強制的にタンクＴに排出させ、ブームシリンダ７内の過剰な圧力を抑制することができる。よって、図９〜図１７を参照して説明したブームシリンダ７の動作を補正する補正方法を採用し、ブームシリンダ７内に発生する過剰な圧力を低減させることにより、ショベル１００の意図しない動作、即ち、引き摺り動作、浮き上がり動作を抑制することができる。
The
続いて、図３３は、本実施形態に係るショベル１００の特徴的な構成の第７例を示す図である。具体的には、本実施形態に係るショベル１００のブームシリンダ７に作動油を供給する油圧回路を中心とする構成の第７例を示す図である。
Subsequently, FIG. 33 is a diagram illustrating a seventh example of a characteristic configuration of the
図３３に示すように、本例では、ブームシリンダ７のボトム側油室と圧力保持回路４０との間の油路３３１から分岐しタンクＴに接続される油路３３２に電磁リリーフ弁５０が設けられる。これにより、電磁リリーフ弁５０は、圧力保持回路４０の作動状態、具体的には、スプール弁４４の連通／非連通状態に依らず、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油をタンクＴに排出させることができる。つまり、圧力保持回路４０によるブームシリンダ７のボトム側油室の作動油の保持機能によりブーム４の落下を防止しつつ、ブームシリンダ７の操作状態に依らず、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油をタンクＴに排出させ、過剰なボトム圧を抑制することができる。
As shown in FIG. 33, in this example, an
コントローラ３０、即ち、動作補正部３０２は、各種センサ３２（ブームシリンダ７のロッド側油室及びボトム側油室の圧力を検出する圧力センサ）から入力される出力信号に基づき、ロッド圧ＰＲ及びボトム圧ＰＢを監視することができる。また、動作補正部３０２は、適宜、電磁リリーフ弁３３，５０に電流指令値を出力することにより、ブーム下げ操作の有無に依らず、ブームシリンダ７のロッド側油室或いはボトム側油室の作動油を強制的にタンクＴに排出させ、ブームシリンダ７内の過剰な圧力を抑制することができる。よって、、図９〜図１７を参照して説明したブームシリンダ７の動作を補正する補正方法を採用し、ブームシリンダ７内に発生する過剰な圧力を低減させることにより、ショベル１００の意図しない動作、即ち、引き摺り動作、浮き上がり動作を抑制することができる。
The
続いて、図３４は、本実施形態に係るショベル１００の特徴的な構成の第８例を示す図である。具体的には、本実施形態に係るショベル１００のブームシリンダ７に作動油を供給する油圧回路を中心とする構成の第８例を示す図である。
Next, FIG. 34 is a diagram illustrating an eighth example of a characteristic configuration of the
図３４に示すように、ブーム下げ用リモコン弁２６Ａａからブーム下げ操作の操作状態に対応するパイロット圧を、ＨＶＣＶ４０のスプール弁４４に供給するパイロット回路に、電磁切換弁５２と、シャトル弁５４が設けられる。
As shown in FIG. 34, an
電磁切換弁５２は、パイロットポンプ１５とブーム下げ用リモコン弁２６Ａａとの間のパイロットライン２５Ａから分岐し、ブーム下げ用リモコン弁２６Ａａをバイパスしてシャトル弁５４の一方の入力ポートに接続される油路３４１に設けられる。電磁切換弁５２は、油路３４１の連通／非連通状態を切り換える。
The
尚、電磁切換弁５２の代わりに、電磁比例弁が採用されることにより、油路３４１の連通／非連通状態を切り換えてもよい。
It should be noted that the communication state / non-communication state of the
シャトル弁５４は、上述の如く、一方の入力ポートに油路３４１の一端が接続され、他方の入力ポートにブーム下げ用リモコン弁２６Ａａの二次側の油路３４２が接続される。シャトル弁５４は、二つの入力のうちのパイロット圧の高い方をスプール弁４４に向けて出力する。これにより、ブーム下げ操作がされていない場合であっても、電磁切換弁５２及びシャトル弁５４を経由して、スプール弁４４にブーム下げ操作がされている場合と同様のパイロット圧を入力することができる。つまり、ブーム下げ操作が行われていない場合であっても、圧力保持回路４０の下流にブームシリンダ７のボトム側油室の作動油を流出させることができる。
As described above, one end of the
また、本例では、コントロールバルブ１７の内部に電磁リリーフ弁５６，５８が設けられる。
In this example,
尚、電磁リリーフ弁５６，５８は、ブーム用方向制御弁１７Ａと圧力保持回路４０との油路からバイパスして作動油をタンクＴに排出可能な構成であれば、コントロールバルブ１７の外部に設けられてもよい。
The
電磁リリーフ弁５６は、ブームシリンダ７のロッド側油室と、ブーム用方向制御弁１７Ａとの間の油路から分岐し、タンクＴに接続される油路３４３に設けられる。これにより、電磁リリーフ弁５６は、ブームシリンダ７のロッド側油室の作動油をタンクＴに排出することができる。
The
電磁リリーフ弁５８は、圧力保持回路４０と、ブーム用方向制御弁１７Ａとの間の油路から分岐し、タンクＴに接続される油路３４４に設けられる。これにより、電磁リリーフ弁５６は、圧力保持回路４０を経由して、ブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油をタンクＴに排出することができる。即ち、上述した電磁切換弁５２及びシャトル弁５４による作用により、電磁リリーフ弁５８は、ブーム下げ操作がされていない場合であっても、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油をタンクＴに排出し、過剰なボトム圧ＰＢを抑制することができる。
The
尚、本例において、コントロールバルブ１７内に図３５の電磁切換弁３８が設けられる場合、電磁リリーフ弁５８の機能は、当該電磁切換弁３８に置換されてよい。また、上述の如く、図３５の電磁切換弁３８と同様、ブーム用方向制御弁１７Ａとブームシリンダ７のロッド側油室との間を接続する油路と、作動油をタンクＴに循環させる油路との間をバイパスさせる電磁切換弁がコントロールバルブ１７内に設けられてもよい。この場合、電磁リリーフ弁５６の機能は、当該電磁切換弁に置換されてよい。以下、図３５についても同様である。
In this example, when the
コントローラ３０、即ち、動作補正部３０２は、各種センサ３２（ブームシリンダ７のロッド側油室及びボトム側油室の圧力を検出する圧力センサ）から入力される出力信号に基づき、ロッド圧ＰＲ及びボトム圧ＰＢを監視することができる。また、動作補正部３０２は、適宜、電磁切換弁５２及び電磁リリーフ弁５６，５８に電流指令値を出力することにより、ブーム下げ操作の有無に依らず、ブームシリンダ７のロッド側油室或いはボトム側油室の作動油を強制的にタンクＴに排出させ、ブームシリンダ７内の過剰な圧力を抑制することができる。よって、図９〜図１７を参照して説明したブームシリンダ７の動作を補正する補正方法を採用し、ブームシリンダ７内に発生する過剰な圧力を低減させることにより、ショベル１００の意図しない動作、即ち、引き摺り動作、浮き上がり動作を抑制することができる。
The
続いて、図３５は、本実施形態に係るショベル１００の特徴的な構成の第９例を示す図である。具体的には、本実施形態に係るショベル１００のブームシリンダ７に作動油を供給する油圧回路を中心とする構成の第９例を示す図である。
Subsequently, FIG. 35 is a diagram illustrating a ninth example of a characteristic configuration of the
図３５に示すように、本例では、ブーム下げ用リモコン弁２６Ａａからブーム下げ操作操作状態に対応するパイロット圧を、ＨＶＣＶ４０のスプール弁４４に供給するパイロット回路に、電磁比例弁６０と、図３４の場合と同様のシャトル弁５４が設けられる。
As shown in FIG. 35, in this example, an electromagnetic
電磁比例弁６０は、パイロットポンプ１５とブーム下げ用リモコン弁２６Ａａとの間のパイロットライン２５Ａから分岐し、ブーム下げ用リモコン弁２６Ａａをバイパスしてシャトル弁５４の一方の入力ポートに接続される油路３５１に設けられる。電磁比例弁６０は、油路３４１の連通／非連通状態の切換制御、及び、シャトル弁５４に入力されるパイロット圧の制御を行う。
The electromagnetic
シャトル弁５４は、図３４の場合と同様、一方の入力ポートに油路３５１の一端が接続され、他方の入力ポートにブーム下げ用リモコン弁２６Ａａの二次側の油路３５２が接続される。シャトル弁５４は、二つの入力のうちのパイロット圧の高い方をスプール弁４４に向けて出力する。これにより、ブーム下げ操作がされていない場合であっても、電磁比例弁６０及びシャトル弁５４を経由して、スプール弁４４にブーム下げ操作がされている場合と同様のパイロット圧を入力することができる。つまり、ブーム下げ操作がされていない場合であっても、圧力保持回路４０の下流にブームシリンダ７のボトム側油室の作動油を流出させることができる。
As in the case of FIG. 34, the
また、本例では、コントロールバルブ１７の内部に電磁リリーフ弁５６が設けられる。
In this example, an
尚、電磁リリーフ弁５６は、ブーム用方向制御弁１７Ａと圧力保持回路４０との油路からバイパスして作動油をタンクＴに排出可能な構成であれば、コントロールバルブ１７の外部に設けられてもよい。
The
電磁リリーフ弁５６は、図３４の場合と同様、ブームシリンダ７のロッド側油室と、ブーム用方向制御弁１７Ａとの間の油路から分岐し、タンクＴに接続される油路３５３に設けられる。これにより、電磁リリーフ弁５６は、ブームシリンダ７のロッド側油室の作動油をタンクＴに排出することができる。
As in the case of FIG. 34, the
コントローラ３０、即ち、動作補正部３０２は、各種センサ３２（ブームシリンダ７のロッド側油室及びボトム側油室の圧力を検出する圧力センサ）から入力される出力信号に基づき、ロッド圧ＰＲ及びボトム圧ＰＢを監視することができる。また、動作補正部３０２は、適宜、電磁リリーフ弁５６に電流指令値を出力することにより、ブームシリンダ７のロッド側油室の作動油を強制的にタンクＴに排出させ、ブームシリンダ７のロッド側油室内の過剰な圧力（ロッド圧）を抑制することができる。
The
また、電磁比例弁６０が採用されることにより、シャトル弁５４を介して、スプール弁４４に入力されるパイロット圧を細かく制御することができる。そのため、コントローラ３０は、適宜、電磁比例弁６０に電流指令値を出力し、電磁比例弁６０の作動状態を細かく制御することにより、圧力保持回路４０を経由して、ブームシリンダ７のボトム側油室から流出する作動油の流量を細かく調節することができる。つまり、コントローラ３０は、コントロールバルブ１７に依らず、ブーム下げ操作時のブームシリンダ７のボトム側油室からコントロールバルブ１７を経由して排出される作動油の流量を調整することができる。よって、コントローラ３０、即ち、動作補正部３０２は、適宜、電磁比例弁６０に電流指令値を出力することにより、ブーム下げ操作の有無に依らず、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油を適宜タンクＴに排出させ、ブームシリンダ７内の過剰な圧力を抑制することができる。
Further, by adopting the electromagnetic
よって、図９〜図１７を参照して説明したブームシリンダ７の動作を補正する補正方法を採用し、ブームシリンダ７内に発生する過剰な圧力を低減させることにより、ショベル１００の意図しない動作、即ち、引き摺り動作、浮き上がり動作を抑制することができる。
Therefore, by adopting the correction method for correcting the operation of the
［アタッチメントの動作を補正する処理動作の詳細］
次に、図３６を参照して、コントローラ３０（動作判定部３０１、動作補正部３０２）によるアタッチメントの動作を補正する処理（動作補正処理）について説明する。
[Details of processing operation to correct attachment operation]
Next, with reference to FIG. 36, processing (motion correction processing) for correcting the attachment motion by the controller 30 (
図３６は、本実施形態に係るコントローラ３０による動作補正処理の一例を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートによる処理は、例えば、ショベル１００の稼働中において、所定時間ごとに、繰り返し実行される。
FIG. 36 is a flowchart schematically showing an example of operation correction processing by the
ステップＳ３６００にて、動作判定部３０１は、圧力センサ２９や各種センサ３２からの入力に基づき、ショベル１００が走行中であるか否かを判定する。動作判定部３０１は、ショベル１００が走行中でない場合、ステップＳ３６０２に進み、ショベル１００が走行中である場合、今回の処理を終了する。
In step S <b> 3600, the
ステップＳ３６０２にて、動作判定部３０１は、圧力センサ２９や各種センサ３２からの入力に基づき、アタッチメントの操作中であるか否か、即ち、アタッチメントを使用した作業中（掘削作業中）であるか否かを判定する。動作判定部３０１は、アタッチメントの操作中である場合、ステップＳ３６０４に進み、アタッチメントの操作中でない場合、今回の処理を終了する。
In step S3602, the
ステップＳ３６０４にて、動作判定部３０１は、各種センサ３２の入力に基づき、意図しない動作が発生しているか否かを判定する。このとき、動作判定部３０１は、上述した意図しない動作の全部又は一部を対象とし、上述した判定方法を用いて、意図しない動作が発生しているか否かを判定する。動作判定部３０１は、意図しない動作が発生している場合、ステップＳ３６０６に進み、意図しない動作が発生していない場合、今回の処理を終了する。
In step S3604, the
ステップＳ３６０６にて、動作補正部３０２は、発生している動作（判定動作）に合わせた制御目標値を取得する。例えば、動作補正部３０２は、振動動作が発生していると判定された場合、上述した図１８を参照して説明した内容に基づき、制御目標値としての制限推力ＦＭＡＸ或いは保持推力ＦＭＩＮを取得する。また、振動動作以外の意図しない動作、つまり、引き摺り動作及び浮き上がり動作の場合についても、動作補正部３０２は、図１８を参照して説明した内容と同様に、テーブル参照に基づき、制御目標値としての制限推力を取得してよい。
In step S3606, the
ステップＳ３６０８にて、動作補正部３０２は、制御対象に制御指令を出力し、アタッチメントの動作を補正する。制御対象には、上述の如く、例えば、電磁リリーフ弁３３，３４、電磁比例弁３６、レギュレータ１４Ａ、ＥＣＭ１１Ａ、電磁切換弁３８、電磁リリーフ弁４６、電磁リリーフ弁５０、電磁切換弁５２、電磁リリーフ弁５６，５８、電磁比例弁６０等が含まれる。
In step S3608, the
本例では、動作判定部３０１により意図しない動作の発生のが判定される。そして、動作補正部３０２は、動作判定部３０１により意図しない動作の発生が判定された場合に、アタッチメントの動作を補正する。これにより、意図しない動作が実際に発生したことを確認した上で、アタッチメントの動作が補正されるため、意図しない動作を抑制しつつ、オペレータによる操作性の悪化を抑制できる。
In this example, the
以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was explained in full detail, this invention is not limited to this specific embodiment, In the range of the summary of this invention described in the claim, various Can be modified or changed.
例えば、上述した実施形態では、主に、ブームシリンダ７のロッド側油室及びボトム側油室の双方の作動油をタンクＴに排出可能な構成（例えば、図２７、図３１〜図３５）を説明したが、何れか一方の作動油をタンクＴに排出する構成であってもよい。具体的には、想定される意図しない動作により圧力を抑制すべき油室が予め分かっている場合（例えば、振動動作のように制御対象がボトム側油室に固定されている場合）、一方の油室だけの作動油をタンクＴに排出可能な構成が採用されてよい。
For example, in the above-described embodiment, a configuration (e.g., FIGS. 27 and 31 to 35) that can mainly discharge the hydraulic oil in both the rod-side oil chamber and the bottom-side oil chamber of the
また、上述した実施形態では、主に、アタッチメントのうちのブームシリンダ７の動作（具体的には、ブームシリンダ７の圧力）が補正されるが、当然の如く、アームシリンダ８やバケットシリンダ９の動作が制御されてもよい。以下、第１変形例として、図３７，図３８を参照し、アームシリンダ８の動作を補正する具体例について説明する。
In the embodiment described above, the operation of the
図３７、図３８は、ショベル１００の第１変形例を説明する図である。具体的には、図３７は、ショベル１００の引き摺り動作に関する動作波形図である。図３７には、上から順に、アタッチメントが延在する方向に対応する直線Ｌ１に沿った下部走行体１の速度ｖ、直線Ｌ１に沿った下部走行体１の加速度α、アタッチメントに発生する動作軸まわりのモーメントτ（例えば、図３８に示すアーム５の動作軸まわりのモーメントτ２）、及びアタッチメントの動作がショベル１００の車体に及ぼす、直線Ｌ１に沿った力Ｆ３が示される。また、図３８は、ショベル１００による掘削作業に対応する力学的モデルの一例を示す図であり、掘削作業時にショベル１００に作用する力を例示的に示す図である。
37 and 38 are diagrams illustrating a first modification of the
尚、図３７には、比較例として、アタッチメントの動作の補正が行われない場合の動作波形が一点鎖線で示される。 In FIG. 37, as a comparative example, an operation waveform when the attachment operation is not corrected is indicated by a one-dot chain line.
まず、アタッチメントの動作の補正が行われない場合のショベル１００の動作を説明する。
First, the operation of the
図３７に示すように、時刻ｔ０より前に、引き摺り動作は生じておらず、下部走行体１は地面に対して静止しており、速度ｖはゼロである。
As shown in FIG. 37, the drag operation has not occurred before time t0, the
時刻ｔ０において、オペレータが更にレバー装置２６Ａ，２６Ｂの操作レバーを傾けると、モーメントτ２（或いは、その他のアタッチメントの動作軸まわりのモーメントτ１，τ３）が増加する。これにより、ショベル１００の本体に加わる直線Ｌ１に沿った力Ｆ３が増加する。そして、時刻ｔ１において、力Ｆ３は、最大静止摩擦力μＮを超える。すると、下部走行体１は地面に対して引き摺られ初め（滑り初め）、速度ｖは一点鎖線で示すように増加していく。
When the operator further tilts the operation lever of the
続いて、アタッチメントの動作の補正が行われる場合のショベル１００の動作を説明する。
Next, the operation of the
図３７に示すように、時刻ｔ１において、下部走行体１が滑り始めると、加速度αが増加し始める。換言すれば、下部走行体１の引き摺り動作は、加速度αの増加として現れる。よって、動作判定部３０１は、例えば、上述の加速度センサ３２Ａにより検出される加速度αに基づき、引き摺り動作の発生を判定する。例えば、動作判定部３０１は、加速度センサ３２Ａにより検出された加速度αが、所定の閾値αＴＨを超えると、引き摺り動作が発生したと判定する。そして、動作判定部３０１により当該判定が行われると、動作補正部３０２によるアタッチメントの動作の補正制御が有効になる（図３６参照）。
As shown in FIG. 37, when the
具体的には、時刻ｔ２において、加速度αが閾値αＴＨを超えており、これにより、動作補正部３０２による補正制御が有効になる。補正制御は、補正期間Ｔの間、有効となり、当該補正期間Ｔにおいて、動作補正部３０２は、アーム５の動作軸まわりのモーメントτ２がオペレータによる操作状態に依らず、低下する。モーメントτ２が低下すると、アタッチメントがショベル１００の本体に及ぼす力Ｆ３が小さくなる。そして、力Ｆ３が、動摩擦力μ'Ｎを下回ると、引き摺り動作が収まる。
Specifically, at time t2, the acceleration α exceeds the threshold value αTH, so that the correction control by the
補正期間Ｔの経過後、アタッチメント（アーム５）の動作の補正制御が解除され、オペレータによる操作入力に基づく補正前の元のモーメントτ２に戻される。補正期間Ｔは、１ミリ秒〜２秒程度であってよく、本発明者らによるシミュレーション結果等を考慮すると、より好ましくは、１０ｍｓ〜２００ｍｓ程度とするとよい。 After the correction period T has elapsed, the correction control of the operation of the attachment (arm 5) is released, and the original moment τ2 before correction based on the operation input by the operator is restored. The correction period T may be about 1 millisecond to 2 seconds, and more preferably about 10 ms to 200 ms in consideration of the simulation results by the present inventors.
補正の解除後、力Ｆも元のレベルまで大きくなるが、下部走行体１は、地面に対して静止しているため、力Ｆが最大静止摩擦力μＮを超えない限り、静止状態を維持し、再び引き摺り動作が発生することはない。
After canceling the correction, the force F also increases to the original level. However, since the
例えば、図３８の掘削作業を想定すると、バケット６に大量の土砂を積載した状態でアーム５を引く（閉じる）と、力Ｆ３が発生し、下部走行体１が前方に引き摺られ始める。すると、動作補正部３０２は、動作判定部３０１による判定結果に応じて、即時的に、アームシリンダ８の圧力を低減し、推力を制限することにより、アーム５の引き込む力、即ち、モーメントτ２を低下させる。これにより、アタッチメントから車体（上部旋回体３）に及ぶ力Ｆ３が低下し、動摩擦力μ'Ｎを下回り、ショベル１００の引き摺り動作が停止する。引き摺り動作が停止した後に、動作補正部３０２による補正制御が解除され、アーム５のモーメントτ２が元に戻される、つまり、オペレータによる操作状態に応じたモーメントτ２に戻される。このとき、最大静止摩擦力μＮ（＞μ'Ｎ）が有効であるから、引き摺り動作は生じない。この処理を、非常に短い時間間隔で定期的に繰り返すことにより、オペレータによる操作レバーの操作量の変化を要請することなく、また、オペレータによる操作感（操作性）を損なうことなく、引き摺り動作を抑制することができる。
For example, assuming the excavation work of FIG. 38, when the
このように、ブームシリンダ７以外のアタッチメントの動作を補正し、意図しない動作を抑制してもよい。
As described above, the operation of the attachment other than the
また、上述した実施形態では、ブームシリンダ７等の圧力を抑制し、推力を制限する態様で、アタッチメントの動作を補正するが、別の態様により、アタッチメントの動作を補正してもよい。以下、第２変形例として、図３９を参照し、アタッチメントのうちの少なくとも一つの変位させて、アタッチメントの姿勢を微調整する態様で、アタッチメントの動作を補正する方法について説明する。
Moreover, in embodiment mentioned above, although the operation | movement of an attachment is correct | amended in the aspect which suppresses the pressure of
図３９は、ショベル１００の第２変形例を説明する図である。具体的には、図３９は、別の態様によるアタッチメントの補正方法を説明する図である。図３９には、真横から見た掘削作業中のショベル１００が示される。動作の補正前のアタッチメントの状態が実線で示され、動作の補正後のアタッチメントの状態が一点鎖線で示される。
FIG. 39 is a diagram for explaining a second modification of the
例えば、バケット６に大量の土砂が積載されており、その状態でショベル１００がバケット６を抱き込む（即ち、アーム５及びバケット６を閉じる）場合を想定する。この場合、バケット６を中心として、ブームの根元３Ａを作用点とするモーメントＴが発生する。このモーメントＴのうち、地面と平行な成分が、下部走行体１を引き摺る力Ｆ３として作用する。
For example, it is assumed that a large amount of earth and sand is loaded on the
動作補正部３０２によりアタッチメントの動作が補正され、アタッチメントの姿勢が変化すると、根元３Ａに作用するモーメント（力）の向きが、ＴからＴａに変化する。一例として、図３９では、動作補正部３０２によって、ブーム４の位置が、実線から一点鎖線４ａに修正される。補正後のモーメントＴａのうち地面と平行な成分（下部走行体１を引き摺る力）Ｆａは、補正前の力Ｆ３よりも小さくなる。これにより、ショベル１００の引き摺り動作が抑制される。具体的には、動作補正部３０２は、オペレータによる操作状態に依らず、アームシリンダ８を収縮方向（即ち、アーム５を下げる方向）に動作させることにより、本補正は実現される。より具体的には、例えば、動作補正部３０２は、図２８の電磁比例弁に対して、アームシリンダ８を収縮方向に移動させる電流指令値を出力するとよい。
When the motion of the attachment is corrected by the
また、モーメントの向きがＴからＴａに変化すると、地面と垂直方向の成分、つまり、下部走行体１を地面に押しつける力が増加する。これにより、垂直抗力Ｎが補正前に比べて増加し、動摩擦力μ'Ｎが増加し、更に、引き摺り動作が抑制される。
Further, when the direction of the moment changes from T to Ta, the component perpendicular to the ground, that is, the force pressing the
図３９の例では、引き摺り動作に影響を及ぼす力Ｆ３を低減させることと、垂直抗力Ｎを増大させることの二つの作用により引き摺り動作を抑制するが、何れか一方の作用のみを用いる態様も有効である。 In the example of FIG. 39, the drag operation is suppressed by two actions of reducing the force F3 that affects the drag action and increasing the vertical drag N, but an aspect using only one of the actions is also effective. It is.
このように、ショベル１００のアタッチメントの姿勢を微調整する態様で、アタッチメントの動作を補正し、意図しない動作を抑制してもよい。
In this manner, the attachment operation of the
また、上述した実施形態では、意図しない動作が発生したと判定された場合に、アタッチメントの動作が補正されるが、意図しない動作の発生の有無に関わらず、意図しない動作が抑制されるように、アタッチメントの動作を補正してもよい。以下、振動動作の場合を例示して、意図しない動作の発生の有無に関わらず、意図しない動作が抑制されるように、アタッチメントの動作を補正する方法について説明する。 In the embodiment described above, the attachment operation is corrected when it is determined that an unintended operation has occurred. However, an unintended operation is suppressed regardless of whether an unintended operation has occurred. The operation of the attachment may be corrected. Hereinafter, a method of correcting the operation of the attachment will be described by exemplifying the case of the vibration operation so that the unintended operation is suppressed regardless of the occurrence of the unintended operation.
図４０は、ショベル１００の第３変形例を説明する図である。具体的には、動作補正部３０２による振動動作の抑制処理の一例を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートによる処理は、例えば、ショベル１００の稼働中において、所定時間ごとに、繰り返し実行される。
FIG. 40 is a diagram for explaining a third modification of the
ステップＳ４０００にて、動作判定部３０１は、空中動作中であるか否かを判定する。動作判定部３０１は、空中動作中であると判定した場合、ステップＳ４００２に進み、空中動作中でないと判定した場合、今回の処理を終了する。
In step S4000,
ステップＳ４００２にて、動作補正部３０２は、アタッチメントの状態（例えば、ブーム角θ１、アーム角θ２、バケット角θ３等）を監視する。
In step S4002, the
ステップＳ４００４にて、動作補正部３０２は、アタッチメントの状態に応じて、例えば、制限推力ＦＭＡＸを決定する（図１８参照）。
In step S4004, the
ステップＳ４００６にて、動作補正部３０２は、アタッチメントの状態に応じて、保持推力ＦＭＩＮを決定する（図１８参照）。
In step S4006, the
ステップＳ４００８にて、動作補正部３０２は、制限推力ＦＭＡＸおよび保持推力Ｆ
ＭＩＮに基づき、制御対象のシリンダ（例えば、ブームシリンダ７）のボトム圧の上限ＰＭＡＸを決定する（図３０参照）。
In step S4008, the
Based on the MIN, the upper limit PMAX of the bottom pressure of the cylinder to be controlled (for example, the boom cylinder 7) is determined (see FIG. 30).
このように、動作補正部３０２は、振動動作の発生に依らず、シリンダの推力を制限し、振動動作の抑制してもよい。また、他の意図しない動作、つまり、引き摺り動作や浮き上がり動作の抑制についても、同様であり、動作補正部３０２は、意図しない動作の発生の有無に関わらず、上述した補正方法（図９〜図１８等参照）により規定される制御目標値に沿った制御を実行し、意図しない動作を抑制してよい。
As described above, the
１ 下部走行体（走行体）
３ 上部旋回体（旋回体）
４ ブーム（アタッチメント）
５ アーム（アタッチメント）
６ バケット（アタッチメント）
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
２１ 旋回油圧モータ
２６ 操作装置
２６Ａ，２６Ｂ レバー装置
２６Ｃ ペダル装置
２９ 圧力センサ
３０ コントローラ
３２ 各種センサ（検出部）
３３，３４ 電磁リリーフ弁
３６ 電磁比例弁
３８ 電磁切換弁
４０ 圧力保持回路
４２ 保持弁
４４ スプール弁
４６ 電磁リリーフ弁
５０ 電磁リリーフ弁
５２ 電磁切換弁
５４ シャトル弁
５６，５８ 電磁リリーフ弁
６０ 電磁比例弁
３０１ 動作判定部（判定部）
３０２ 動作補正部
1 Lower traveling body (traveling body)
3 Upper swing body (revolving body)
4 Boom (attachment)
5 Arm (attachment)
6 bucket (attachment)
7
33, 34
302 Operation correction unit
Claims (8)
前記走行体に旋回自在に搭載される旋回体と、
前記旋回体に搭載されるアタッチメントと、を備えるショベルであって、
前記旋回体又は前記アタッチメントに取り付けられ、前記旋回体及び前記アタッチメントのうちの取付対象である一方と周辺の物体との相対位置関係を検出する検出部と、
検出部により検出される、前記取付対象と、該ショベルの周辺の固定された基準対象物との相対位置関係の変化に基づき、所定の意図しない動作が発生したか否かを判定する判定部と、を更に備える、
ショベル。 A traveling body,
A swiveling body that is rotatably mounted on the traveling body;
An excavator comprising an attachment mounted on the revolving structure,
A detection unit that is attached to the revolving unit or the attachment, and detects a relative positional relationship between one of the revolving unit and the attachment to be attached and a surrounding object;
A determination unit configured to determine whether a predetermined unintended operation has occurred based on a change in a relative positional relationship between the attachment target and a fixed reference object around the shovel, which is detected by a detection unit; , Further comprising
Excavator.
請求項１に記載のショベル。 The detection unit detects a relative positional relationship between the attachment object and the ground around the excavator as the reference object.
The excavator according to claim 1.
請求項１又は２に記載のショベル。 The detector is attached to the swivel body,
The shovel according to claim 1 or 2.
請求項３に記載のショベル。 When the relative position of the reference object viewed from the revolving body detected by the detection unit moves substantially parallel to the plane on which the shovel is located, the determination unit generates a drag operation as the unintended operation. To determine,
The excavator according to claim 3.
請求項３又は４に記載のショベル。 The determination unit determines that a lifting operation has occurred as the unintended operation when the relative position of the reference object viewed from the attachment target detected by the detection unit has moved in the vertical direction,
The excavator according to claim 3 or 4.
前記判定部は、前記検出部により検出された、該アタッチメントから見た前記基準対象物の相対位置の変化と、前記アタッチメントから見た前記旋回体の相対位置の変化とに基づき、前記意図しない動作が発生したか否かを判定する、
請求項１又は２に記載のショベル。 The detection unit is attached to the attachment and detects a relative positional relationship between the attachment and each of the reference object and the swivel body,
The determination unit detects the unintended operation based on a change in the relative position of the reference object viewed from the attachment and a change in the relative position of the revolving body viewed from the attachment, which are detected by the detection unit. To determine whether or not
The shovel according to claim 1 or 2.
請求項１乃至６の何れか一項に記載のショベル。 An operation correcting unit that corrects the operation of the attachment when the determining unit determines that the unintended operation has occurred;
The excavator according to any one of claims 1 to 6.
請求項７に記載のショベル。 The operation correcting unit operates the attachment when the determination unit determines that the unintended operation has occurred in a situation where the traveling body is not operated and the attachment is operated. Correct,
The excavator according to claim 7.
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