JP2019060122A - Operation supporting device of revolving superstructure - Google Patents

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JP2019060122A JP2017185141A JP2017185141A JP2019060122A JP 2019060122 A JP2019060122 A JP 2019060122A JP 2017185141 A JP2017185141 A JP 2017185141A JP 2017185141 A JP2017185141 A JP 2017185141A JP 2019060122 A JP2019060122 A JP 2019060122A
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伸弘 石井
Nobuhiro Ishii
伸弘 石井
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Abstract

To provide an operation supporting device of a revolving superstructure which can perform an operation at low cost and with simple control and in which an operator can easily utilize an operation supporting function.SOLUTION: When a transport vehicle 31 is recognized around a hydraulic shovel 1 based on images captured by a camera 28, a bird's-eye image showing positional relation of the transport vehicle 31 with own vehicle 1 as a reference is generated and displayed on a display 29, and an upper part of a vessel 31a of the transport vehicle 31 is set as a target stop position of revolving. According to revolving of a revolving superstructure 5 by operation of a revolving operation lever 18, the positional relation between the hydraulic shovel 1 and the transport vehicle 31 in the bird's-eye image is changed. When the revolving operation lever 18 is operated toward the target stop position of revolving, a braking angle θ from stoppage of the lever operation to stop of the revolving superstructure 5 is calculated, a marker 32 of an estimated stop position of revolving is displayed at the target stop position of revolving side by the braking angle θ with a work device 10 as a reference, and an operator determines stoppage timing of the lever operation based on the display.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、旋回体の操作支援装置に係り、詳しくは、旋回体の作業装置を目標旋回停止位置に正確に到達させるために旋回操作を支援する操作支援装置に関する。   The present invention relates to an operation support device for a rotating body, and more particularly, to an operation support device for supporting a turning operation in order to cause a working device for a rotating body to reach a target rotation stop position accurately.

この種の旋回体として、例えば油圧ショベルに備えられた上部旋回体を挙げることができる。上部旋回体は、クローラを備えた下部走行体上に旋回可能に設けられ、その前部には、例えばブーム、アーム及びバケットからなる作業装置が設けられている。
油圧ショベルは、地面の土砂、砂利、鉱石等の掘削物(以下、代表として土砂と称する)をバケットで掘削し、ダンプトラック等の運搬車のベッセル上にバケットから放土する掘削・放土作業を行う。例えば、掘削場所で作業装置のバケットにより地面の土砂を掘削し、上部旋回体の旋回によりバケットを運搬車のベッセル上に到達させて放土し、再び上部旋回体の逆方向の旋回によりバケットを掘削場所に戻す。以上の動作を繰り返して行い、運搬車のベッセルに順次土砂を積み込んでいく。
As this kind of revolving unit, for example, an upper revolving unit provided in a hydraulic shovel can be mentioned. The upper slewing body is pivotally provided on a lower traveling body equipped with a crawler, and at its front portion, a working device including, for example, a boom, an arm and a bucket is provided.
A hydraulic shovel excavates excavated material such as earth and sand, gravel, ore (hereinafter referred to as earth and sand as a representative) with a bucket, and excavates and releases earth from a bucket on a vessel of a transporter such as a dump truck. I do. For example, the soil on the ground is excavated by the bucket of the working device at the excavation site, the bucket is allowed to reach onto the vessel vessel of the transport vehicle by turning of the upper turning body, and released. Return to the drilling site. Repeat the above operation and load the soil in the vessel of the transport vehicle sequentially.

上部旋回体は旋回操作レバーの操作に応じた旋回用の油圧モータの駆動により旋回し、油圧回路上において油圧モータには旋回リリーフ弁が並列接続されている。レバー操作の中止により油圧モータの駆動が中止されても、上部旋回体は作業装置を含めた自己の慣性モーメントにより直ちに停止することなく旋回を継続する。このとき、旋回リリーフ弁を経由して油圧モータの下流側から上流側へと作動油を流通させる回路が形成されて、下流側の油路の圧力上昇が抑制されると共に、上部旋回体の運動エネルギが消費されて旋回ブレーキとして機能する。   The upper swing structure is turned by the driving of a turning hydraulic motor corresponding to the operation of a turning operation lever, and a turning relief valve is connected in parallel to the hydraulic motor on the hydraulic circuit. Even if the drive of the hydraulic motor is stopped due to the stop of the lever operation, the upper swing body continues the swing without stopping immediately due to its moment of inertia including the working device. At this time, a circuit for circulating the hydraulic fluid from the downstream side to the upstream side of the hydraulic motor via the swing relief valve is formed, so that the pressure increase in the downstream oil path is suppressed and the movement of the upper swing body Energy is consumed to act as a swing brake.

しかし、レバー操作の中止から上部旋回体が停止するまでには旋回角度として大きな制動角が必要であり、その制動角は、作業装置の姿勢やバケット内の土砂の重量、上部旋回体の旋回速度、油圧ショベルの傾斜角度等の諸要件に応じて常に変化する。このため油圧ショベルに搭乗したオペレータは、これらの諸要件を考慮した上で旋回中の上部旋回体が停止する位置(以下、旋回停止予測位置と称する)を予測し、旋回停止予測位置がバケットの目標旋回停止位置(掘削場所や運搬車のベッセル上)と一致したタイミングでレバー操作を中止している。   However, a large braking angle is required as a turning angle from the stop of lever operation to the stop of the upper turning body, and the braking angle is the posture of the working device, the weight of soil in the bucket, the turning speed of the top turning body , And always change according to various requirements such as the inclination angle of the hydraulic shovel. For this reason, the operator who gets on the hydraulic shovel predicts the position (hereinafter referred to as "predicted turning stop position") where the upper swing body being turned stops (hereinafter referred to as "predicted turning stop position") in consideration of these requirements. The lever operation is stopped at a timing coincident with the target turning stop position (on the excavation site or on the vessel of the transport vehicle).

レバー操作の中止タイミングが不適切な場合には、停止後にバケット位置の再調整が必要になり、また、再調整を避けるために上部旋回体の旋回速度を低下させると、目標旋回停止位置への到達が遅れる。掘削・放土作業が同一動作の繰り返しであるが故に、何れも作業効率を大きく低下させる要因になり、オペレータには高い技量が要求されることになる。   If the stop timing of the lever operation is not appropriate, it is necessary to re-adjust the bucket position after stopping, and if the pivoting speed of the upper swing body is reduced to avoid re-adjustment, the target pivot stop position is reached. Arrival is delayed. Since the excavation and release work is a repetition of the same operation, any of them causes a large reduction in work efficiency, and the operator is required to have high skill.

その対策として、特許文献1に記載の油圧ショベルが提案されており、油圧モータに並列接続されている旋回リリーフ弁を可変式としている。そして、掘削・放土作業での上部旋回体の旋回中には、作業装置を含めた上部旋回体の慣性モーメントを算出すると共に旋回速度を検出し、レバー操作が中止されたときに旋回リリーフ弁の設定圧を制御することにより、設定した目標旋回停止位置で上部旋回体の旋回を自動的に停止させている。   As a countermeasure, a hydraulic shovel described in Patent Document 1 is proposed, and a swing relief valve connected in parallel to the hydraulic motor is variable. Then, during the turning of the upper turning body in the excavation and earth release work, the moment of inertia of the top turning body including the working device is calculated and the turning speed is detected, and the turning relief valve is operated when the lever operation is stopped. By controlling the set pressure, the turning of the upper structure is automatically stopped at the set target turning stop position.

特公平04−18165号公報Japanese Patent Publication No. 04-18165

しかしながら、特許文献1の油圧ショベルは可変式の旋回リリーフ弁の採用により製造コストの面で不利な上に、その設定圧の制御を含めて自動停止のために全体として複雑な制御を要するという問題がある。   However, the hydraulic shovel of Patent Document 1 is disadvantageous in terms of manufacturing cost due to the adoption of a variable swing relief valve, and requires complicated control as a whole for automatic stop including control of the set pressure. There is.

また、掘削・放土作業においてバケットを到達させるべき目標旋回停止位置は、例えば掘削の進行状況や運搬車のベッセル内での放土状況等に応じて頻繁に変化する。このため特許文献1では、その都度目標旋回停止位置を設定し直す必要が生じるが、このような設定操作を掘削・放土作業中に実施することは実質的に困難なため、操作支援に役立つとは言い難かった。   In addition, the target turning and stopping position to which the bucket should be reached in the excavation and earth release work frequently changes, for example, according to the progress of the excavation and the earth release state in the vessel of the transport vehicle. For this reason, in patent document 1, although it will be necessary to set a target turning stop position again each time, since it is substantially difficult to implement such setting operation during excavation and earth release work, it is useful for operation support. It was hard to say.

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、低コスト且つ簡単な制御により実施できると共に、オペレータが容易に操作支援の機能を利用することができる旋回体の操作支援装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve such problems, and the object of the present invention can be implemented with low cost and simple control, and the operator can easily utilize the operation support function. An object of the present invention is to provide an operation support device for a rotating body.

上記の目的を達成するため、本発明の旋回体の操作支援装置は、作業装置を有する旋回体の旋回角度を検出する旋回角度検出部と、前記旋回体の旋回により前記作業装置を到達させるべき目標旋回停止位置を認識する目標旋回停止位置認識部と、旋回操作部材の操作に応じた前記旋回体の旋回中において、前記旋回操作部材に対する操作が中止されてから前記旋回体が停止するまでの旋回角度として制動角を算出する制動角算出部と、前記目標旋回停止位置認識部により認識された目標旋回停止位置を前記旋回体と共に表示部に俯瞰画像として表示し、前記旋回角度検出部により検出された旋回角度に基づき前記俯瞰画像中の作業装置と目標旋回停止位置との位置関係を変化させると共に、前記制動角算出部により算出された制動角から予測した前記作業装置の旋回停止予測位置を前記俯瞰画像中に表示する俯瞰画像表示制御部とを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the operation support device for a rotating body according to the present invention should have a working angle detection unit for detecting a turning angle of a rotating body having a working device, and allow the working device to reach by the turning of the rotating body. A target turning stop position recognition unit that recognizes a target turning stop position, and a period from when the operation on the turning operation member is canceled to when the turning body stops while the turning body is turning according to the operation of the turning operation member A braking angle calculation unit that calculates a braking angle as a turning angle, and a target turning stop position recognized by the target turning stop position recognition unit are displayed as a bird's-eye view on the display unit together with the turning body, and detected by the turning angle detection unit The positional relationship between the work device in the bird's-eye view image and the target turning stop position is changed based on the determined turning angle, and predicted from the braking angle calculated by the braking angle calculation unit Characterized in that the slewing stop predicted position of the working device and a bird's eye image display control unit for displaying in the overhead image.

本発明の旋回体の操作支援装置によれば、低コスト且つ簡単な制御により実施できると共に、オペレータが容易に操作支援の機能を利用することができる。   According to the operation support device for a rotating body of the present invention, the operation can be performed with low cost and simple control, and the operator can easily use the function of the operation support.

実施形態の油圧ショベルを示す側面図である。It is a side view showing a hydraulic shovel of an embodiment. 旋回用油圧モータを駆動するための油圧回路を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a hydraulic circuit for driving a swing hydraulic motor. コントローラの構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing composition of a controller. 第1実施形態におけるバケットを掘削場所に位置させたときの俯瞰画像を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the bird's-eye view image when the bucket in 1st Embodiment is located in an excavation location. 第1実施形態における旋回停止予測位置のマーカーが目標旋回停止位置であるベッセル上と一致したときの俯瞰画像を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a bird's-eye view image when the marker of the turning stop estimated position in 1st Embodiment corresponds on the vessel which is a target turning stop position. 第2実施形態における旋回停止予測位置のマーカーが目標旋回停止位置である掘削場所と一致したときの俯瞰画像を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a bird's-eye view image when the marker of the turning stop prediction position in 2nd Embodiment corresponds with the excavation location which is a target turning stop position.

以下、本発明を鉱山等で稼働する超大型油圧ショベルの操作支援装置に具体化した一実施形態を説明する。
図1は本実施形態の油圧ショベルを示す側面図である。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in an operation support device for a super large hydraulic excavator operating in a mine or the like will be described.
FIG. 1 is a side view showing a hydraulic shovel of the present embodiment.

油圧ショベル1の下部走行体2にはクローラ3が備えられ、クローラ3は図示しない走行用油圧モータにより駆動されて油圧ショベル1を走行させる。下部走行体2上には旋回装置4を介して上部旋回体5が設けられ、後述する旋回用油圧モータ15(図2に示す)を駆動源とした旋回装置4により上部旋回体5が旋回する。上部旋回体5の旋回フレーム6上の前部にはオペレータが搭乗する運転室7が設けられ、運転室7の後側には建屋8が設けられ、建屋8の後部にはカウンタウエイト9が固定されている。   The lower traveling body 2 of the hydraulic shovel 1 is provided with a crawler 3, and the crawler 3 is driven by a traveling hydraulic motor (not shown) to cause the hydraulic shovel 1 to travel. An upper swing body 5 is provided on the lower traveling body 2 via a swing device 4, and the upper swing body 5 is swung by the swing device 4 using a swing hydraulic motor 15 (shown in FIG. 2) described later as a drive source. . The operator's cab 7 is provided at the front of the revolving frame 5 on the revolving frame 6 of the upper revolving superstructure 5, the building 8 is provided at the rear of the operator's cab 7, and the counterweight 9 is fixed at the rear of the building 8. It is done.

上部旋回体5の運転室7の右側には掘削用の作業装置10が前方に向けて取り付けられ、作業装置10はブーム11、アーム12及びバケット13から構成されている。ブーム11はブームシリンダ11aにより角度変更され、アーム12はアームシリンダ12aにより角度変更され、バケット13はバケットシリンダ13aにより角度変更される。   On the right side of the cab 7 of the upper revolving superstructure 5, a working device 10 for excavating is attached forwardly, and the working device 10 is composed of a boom 11, an arm 12 and a bucket 13. The boom 11 is angularly changed by the boom cylinder 11a, the arm 12 is angularly changed by the arm cylinder 12a, and the bucket 13 is angularly changed by the bucket cylinder 13a.

図示はしないが建屋8内にはエンジンが搭載されており、エンジンの駆動により油圧ポンプから吐出される作動油の供給を受けて、上記した走行用及び旋回用油圧モータ15や作業装置10の各シリンダ11a〜13a等が作動する。運転室7に設けられた各種操作機器がオペレータに操作されると、図示しない油圧回路により作動油の流れ方向が切り換えられ、それに応じて各アクチュエータが作動して油圧ショベル1が稼働する。   Although not shown, an engine is mounted in the building 8 and receives the supply of hydraulic oil discharged from the hydraulic pump by driving the engine, and the traveling and turning hydraulic motors 15 and the work device 10 described above are received. The cylinders 11a to 13a and the like operate. When the operator operates the various operating devices provided in the cab 7, the flow direction of the hydraulic oil is switched by a hydraulic circuit (not shown), and in response, each actuator operates to operate the hydraulic shovel 1.

図2は旋回用油圧モータ15を駆動するための油圧回路を示す図である。
旋回用油圧モータ15は一対の油路16a,16bを介してコントロール弁17に接続され、コントロール弁17は上記した油圧ポンプに接続されている。コントロール弁17は操作機器の一つである旋回操作レバー18(本発明の旋回操作部材に相当)の操作により切り換えられ、それに応じて油圧ポンプから旋回用油圧モータ15への作動油の供給方向が逆転し、供給方向に対応して旋回用油圧モータ15の駆動により上部旋回体5が旋回する。旋回用油圧モータ15の一対の油路16a,16bの間には、旋回用油圧モータ15に対して並列接続となるように一対の旋回リリーフ弁19a,19bが介装されており、両リリーフ弁19a,19bは互いに逆側の油路16a,16bの圧力上昇で開弁されるようになっている。
FIG. 2 is a view showing a hydraulic circuit for driving the swing hydraulic motor 15. As shown in FIG.
The swing hydraulic motor 15 is connected to the control valve 17 via a pair of oil passages 16a and 16b, and the control valve 17 is connected to the above-described hydraulic pump. The control valve 17 is switched by the operation of a turning operation lever 18 (corresponding to the turning operation member of the present invention) which is one of the operating devices, and accordingly, the supply direction of the hydraulic oil from the hydraulic pump to the turning hydraulic motor 15 is The upper structure 5 is turned by driving the turning hydraulic motor 15 corresponding to the supply direction. A pair of swing relief valves 19a and 19b are interposed between the pair of oil passages 16a and 16b of the swing hydraulic motor 15 in parallel connection with the swing hydraulic motor 15, and both relief valves are provided. The valves 19a and 19b are opened by the pressure increase of the oil passages 16a and 16b on the opposite side.

上部旋回体5を旋回させるための旋回操作レバー18の操作が中止されて中立位置に復帰すると、油圧ポンプからの作動油が遮断されて旋回用油圧モータ15の駆動が中止されるが、上部旋回体5は作業装置10を含めた自己の慣性モーメントにより直ちに停止することなく旋回を継続する。このため、例えば一方の旋回リリーフ弁19aを経由して、旋回用油圧モータ15の下流側に相当する油路16aから上流側に相当する油路16bへと作動油を流通させる回路が形成される。これにより下流側の油路16aの圧力上昇が抑制されると共に、上部旋回体5の運動エネルギが消費されて旋回ブレーキとして機能する。   When the operation of the turning operation lever 18 for turning the upper turning body 5 is stopped and returned to the neutral position, the hydraulic oil from the hydraulic pump is shut off and the driving of the turning hydraulic motor 15 is stopped. The body 5 continues to turn without stopping immediately due to its moment of inertia including the working device 10. Therefore, for example, a circuit is formed to allow the hydraulic fluid to flow from the oil passage 16a corresponding to the downstream side of the turning hydraulic motor 15 to the oil passage 16b corresponding to the upstream side via one swing relief valve 19a. . As a result, the pressure increase in the downstream oil passage 16a is suppressed, and the kinetic energy of the upper swing body 5 is consumed to function as a swing brake.

次に、油圧ショベル1の旋回動作の表示を司るコントローラの構成を図3のブロック図に基づき説明する。
コントローラ21は、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置(ROM,RAM等)、中央処理装置(CPU)、タイマカウンタ等から構成されている。
Next, the configuration of the controller that controls the display of the turning operation of the hydraulic shovel 1 will be described based on the block diagram of FIG.
The controller 21 includes an input / output device (not shown), a storage device (ROM, RAM, etc.) provided to store control programs, control maps, etc., a central processing unit (CPU), a timer counter, etc.

コントローラ21の入力側には、上記した旋回操作レバー18が接続されると共に、作業装置10の旋回フレーム6と作業装置10のブーム11との間の角度を検出するフレーム・ブーム角度センサ22、ブーム11とアーム12との間の角度を検出するブーム・アーム角度センサ23、アーム12とバケット13との間の角度を検出するアーム・バケット角度センサ24、ブームシリンダ11aの圧力を検出するブームシリンダ圧力センサ25、油圧ショベル1の傾斜角度を検出する車体傾斜角度センサ26、上部旋回体5の旋回角度を検出するジャイロセンサ27(本発明の旋回角度検出部に相当)、及び油圧ショベル1の周辺を撮像するために上部旋回体5に設置された計4台のカメラ28(本発明の撮像部、目標旋回停止位置認識部に相当)等の各種センサ類が接続されている。
またコントローラ21の出力側には、運転室7に設けられた後述する俯瞰画像を表示するためのディスプレイ29(本発明の表示部に相当)等のデバイス類が接続されている。
A frame / boom angle sensor 22 for detecting an angle between the swing frame 6 of the working device 10 and the boom 11 of the working device 10 is connected to the input side of the controller 21 as well as the above-mentioned swing operation lever 18 Boom / arm angle sensor 23 for detecting the angle between the arm 11 and the arm 12, arm / bucket angle sensor 24 for detecting the angle between the arm 12 and the bucket 13, boom cylinder pressure for detecting the pressure of the boom cylinder 11a The sensor 25, a vehicle body inclination angle sensor 26 for detecting the inclination angle of the hydraulic shovel 1, a gyro sensor 27 (corresponding to the turning angle detection unit of the present invention) for detecting the turning angle of the upper turning body 5, and the periphery of the hydraulic shovel 1 A total of four cameras 28 installed on the upper swing body 5 for imaging (image capturing unit of the present invention, target swing stop position recognition unit Various sensors equivalent) and the like are connected.
Further, on the output side of the controller 21, devices such as a display 29 (corresponding to a display unit of the present invention) provided in the driver's cab 7 for displaying an overhead image described later are connected.

ところで、油圧ショベル1は地面の土砂等(本発明の掘削物に相当)をバケット13で掘削し、ダンプトラック等の運搬車のベッセル上にバケット13から放土する掘削・放土作業を行う。そして、旋回中の上部旋回体5を停止させるべく旋回操作レバー18の操作を中止しても、上記のように上部旋回体5は慣性モーメントにより直ちに停止せず、停止までに大きな旋回角度(以下、制動角と称する)が必要となる上に、その制動角は、作業装置10の姿勢等の諸要件に応じて常に変化する。このため、バケット13を目標旋回停止位置(掘削場所や運搬車のベッセル上)に正確に到達させるにはオペレータに高い技量が要求される。   By the way, the hydraulic shovel 1 excavates earth and sand etc. (corresponding to the excavated object of the present invention) with the bucket 13 and performs excavating and earth releasing work from the bucket 13 on the vessel of a transporter vehicle such as a dump truck. Then, even if the operation of the turning operation lever 18 is stopped to stop the upper turning body 5 during turning, the upper turning body 5 is not immediately stopped by the moment of inertia as described above, and a large turning angle (below In addition to requiring a braking angle, the braking angle always changes in accordance with various requirements such as the attitude of the working device 10. For this reason, a high skill is required of the operator in order to cause the bucket 13 to accurately reach the target turning stop position (on the excavation site or on the vessel of the transport vehicle).

特許文献1の技術では、可変式の旋回リリーフ弁の設定圧を制御することにより、設定した目標旋回停止位置で上部旋回体5の旋回を自動的に停止させている。しかし、可変式の旋回リリーフ弁に起因するコスト高騰及び制御の複雑化を生じ、さらに、頻繁に変化する目標旋回停止位置をその都度設定し直すことは実質的に困難であるという問題がある。   In the technique of Patent Document 1, the swing of the upper swing body 5 is automatically stopped at the set target swing stop position by controlling the set pressure of the variable swing relief valve. However, the cost increases due to the variable swing relief valve and the control becomes complicated, and there is also a problem that it is practically difficult to reset the frequently changing target swing stop position each time.

このような不具合を鑑みて本発明者は、レバー操作の中止タイミングを決定する際のオペレータの判断過程に着目した。即ち、このときのオペレータは、旋回中の上部旋回体5が停止する旋回停止予測位置を予測し、この旋回停止予測位置がバケット13の目標旋回停止位置と一致したタイミングでレバー操作を中止している。旋回停止予測位置を予測するには、上部旋回体5の慣性モーメントに影響する作業装置10の姿勢等の諸要件を洩れなく考慮する必要があり、この点がオペレータに高い技量が要求される要因である。
従って、オペレータが予め旋回停止予測位置さえ認識できれば、目標旋回停止位置との相対的な位置関係に基づきレバー操作の中止タイミングを判別することはそれ程困難ではない。
In view of such problems, the inventor focused on the determination process of the operator when determining the stop timing of the lever operation. That is, the operator at this time predicts a predicted turning stop position at which the upper swing body 5 is turning, and stops the lever operation at a timing when the predicted turning stop position matches the target turning stop position of the bucket 13. There is. In order to predict the predicted turning stop position, it is necessary to take into consideration various factors such as the attitude of the working device 10 that affect the moment of inertia of the upper swing body 5 without omission. This is a factor that requires the operator to have high skill It is.
Therefore, it is not so difficult to determine the stop timing of the lever operation based on the relative positional relationship with the target turning and stopping position if the operator can recognize only the predicted turning stopping position in advance.

以上の観点に基づき、作業装置10の姿勢等の諸要件に基づく旋回停止予測位置の予測についてはコントローラ21で演算処理し、得られた旋回停止予測位置と目標旋回停止位置との相対的な位置関係をディスプレイ29上に表示することで、オペレータにレバー操作の中止タイミングを判断させるようにしたものが本発明の操作支援装置である。
以下、コントローラ21により実行される操作支援の処理について第1及び第2実施形態として説明する。
Based on the above viewpoints, the controller 21 performs arithmetic processing on prediction of the predicted turning stop position based on various conditions such as the attitude of the working device 10, and the relative position between the obtained predicted turning stop position and the target turning stop position. The operation support apparatus of the present invention is configured to cause the operator to determine the stop timing of the lever operation by displaying the relationship on the display 29.
Hereinafter, the process of the operation support performed by the controller 21 will be described as the first and second embodiments.

[第1実施形態]
本実施形態は、バケット13を到達させるべき目標旋回停止位置としてダンプトラック等の運搬車のベッセル上を設定し、掘削・放土作業では、この目標旋回停止位置にバケット13を到達させる際に上部旋回体5の旋回停止予測位置を予測・表示する操作支援を実施する。
First Embodiment
In the present embodiment, the vessel 13 of a transport vehicle such as a dump truck is set as a target turning stop position for the bucket 13 to reach, and in the digging and releasing operation, the upper portion when the bucket 13 reaches the target turning stop position. An operation support is performed to predict and display the predicted rotation stop position of the rotating body 5.

掘削・放土作業に先立ち、コントローラ21の目標旋回停止位置認識部21aは、各カメラ28により撮像された画像中に運搬車が存在するか否かを所定周期で判定し、判定結果を俯瞰画像表示制御部21bに入力する。これと並行してコントローラ21の俯瞰画像表示制御部21bは、各カメラ28により撮像された画像に基づき、油圧ショベル1(以下、自車と称する場合もある)を中心とした周辺領域の俯瞰画像を作成すると共に、所定周期で俯瞰画像を更新する。   Prior to the excavation and release work, the target turning and stopping position recognition unit 21a of the controller 21 determines whether or not a transporter exists in the image captured by each camera 28 in a predetermined cycle, and the determination result is an overhead image Input to the display control unit 21b. In parallel with this, the overhead image display control unit 21b of the controller 21 is an overhead image of the surrounding area around the hydraulic shovel 1 (hereinafter sometimes referred to as the own vehicle) based on the images captured by the respective cameras 28. And update the overhead view image at a predetermined cycle.

土砂の運搬のために自車1に運搬車が接近して作業装置10のバケット13が届く領域内で停止すると、目標旋回停止位置認識部21aは運搬車の存在、及び自車1を基準とした運搬車の位置及び姿勢を認識し、運搬車のベッセル上を目標旋回停止位置として定める。その判定結果に基づき俯瞰画像表示制御部21bは、俯瞰画像中に自車1と共に運搬車を表示する。   When the transport vehicle approaches the vehicle 1 for transportation of soil and stops in the area where the bucket 13 of the working device 10 can reach, the target turning stop position recognition unit 21a recognizes the presence of the transport vehicle and the vehicle 1 as a reference. The position and attitude of the transport vehicle are recognized, and the vessel top of the transport vehicle is determined as the target turning stop position. Based on the determination result, the overhead image display control unit 21b displays the transport vehicle with the vehicle 1 in the overhead image.

図4はバケット13を掘削場所に位置させたときの俯瞰画像を示す説明図、図5は旋回停止予測位置のマーカーが目標旋回停止位置であるベッセル上と一致したときの俯瞰画像を示す説明図であり、図4に示す状態では運搬車31が油圧ショベル1の右側方に停止している。   FIG. 4 is an explanatory view showing a bird's-eye view image when the bucket 13 is positioned at the excavation site, and FIG. In the state shown in FIG. 4, the transport vehicle 31 is stopped to the right of the hydraulic shovel 1.

掘削・放土作業時の油圧ショベル1は、まず、図4に示す掘削場所で作業装置10のバケット13により地面の土砂を掘削し、その後に上部旋回体5を時計回りに旋回させる。バケット13が目標旋回停止位置である運搬車31のベッセル31a上に到達すると放土し、その後に再び上部旋回体5を逆方向に旋回させてバケット13を掘削場所に戻す。以上の動作を繰り返して行い、土砂を順次掘削して運搬車31のベッセル31aに積み込んでいく。   The hydraulic shovel 1 at the time of excavation and earth release work first excavates the earth and sand on the ground with the bucket 13 of the working device 10 at the excavation site shown in FIG. 4 and then turns the upper swing body 5 clockwise. When the bucket 13 reaches on the vessel 31a of the transport vehicle 31 which is the target turning stop position, earth is released, and then the upper swing body 5 is again turned in the reverse direction to return the bucket 13 to the digging site. The above operation is repeated, and earth and sand are excavated successively and loaded into the vessel 31a of the transport vehicle 31.

掘削場所から目標旋回停止位置までバケット13を移動させる過程において、旋回操作レバー18の操作を中止してから上部旋回体5が停止するまでの制動角θ(図4,5に示す)は常に変化し、現在の上部旋回体5の旋回位置を基準として制動角θから予測される旋回停止予測位置も常に変化する。
制動角θに影響を及ぼす諸要因としては、作業装置10を含めた上部旋回体5全体の慣性モーメント、上部旋回体5の旋回速度、油圧ショベル1の傾斜角度、旋回ブレーキとして機能する旋回リリーフ弁19a,19bの特性が挙げられる。旋回リリーフ弁19a,19bの特性は予め特定できるが、それ以外の要因は旋回中に常に変化する。
In the process of moving the bucket 13 from the excavation site to the target turning stop position, the braking angle θ (shown in FIGS. 4 and 5) from stopping the operation of the turning operation lever 18 to stopping of the upper swing body 5 constantly changes The predicted stop position predicted from the braking angle θ also changes constantly with reference to the current pivot position of the upper swing body 5.
Various factors affecting the braking angle θ include the moment of inertia of the entire upper structure 5 including the working device 10, the swing speed of the upper structure 5, the inclination angle of the hydraulic shovel 1, and the swing relief valve functioning as a swing brake. The characteristics of 19a and 19b can be mentioned. The characteristics of the swing relief valves 19a and 19b can be specified in advance, but other factors constantly change during the swing.

例えば慣性モーメントに関して述べると、旋回開始時のバケット13は掘削場所である地表高さにあり、これに対して目標位置はより高い運搬車31のベッセル31a上のため、時計回りの旋回と並行して作業装置10はバケット13を上方に位置変位させるように姿勢を変化させる。また、上部旋回体5の旋回中心Cを基準とした掘削場所と目標旋回停止位置との半径方向の距離が相違する場合には、それに応じて半径方向のバケット13の位置調整のために作業装置10の姿勢が変化する。   For example, referring to the moment of inertia, the bucket 13 at the start of turning is at the ground level which is the digging site, while the target position is on the vessel 31a of the higher transport vehicle 31 and therefore parallel to the clockwise turning. The working device 10 changes its posture so as to displace the bucket 13 upward. In addition, when the distance in the radial direction between the excavating site based on the turning center C of the upper swing body 5 and the target turning stop position is different, the working device for adjusting the position of the bucket 13 in the radial direction accordingly The posture of 10 changes.

作業装置10の姿勢が変化すると、旋回中心Cを基準としたブーム11、アーム12、バケット13及びバケット13内の土砂のそれぞれの重心位置も変化する。それぞれの重心位置の変化により旋回中の作業装置10の慣性モーメントが増減するため、旋回停止までに要する制動角θも増減する。   When the posture of the work device 10 changes, the positions of the center of gravity of the soil in the boom 11, the arm 12, the bucket 13 and the bucket 13 with respect to the turning center C also change. Since the moment of inertia of the working device 10 during turning changes with the change of each barycentric position, the braking angle θ required to stop the turning also increases or decreases.

また上部旋回体5の旋回速度に関しては、旋回開始から次第に増加するため、それに応じて旋回停止までに要する制動角θも増加する。
また油圧ショベル1の傾斜角度に関しては、旋回中に傾斜角自体は変化しないが、傾斜角に起因して上部旋回体5の旋回角度と共に作業装置10に作用する重力の方向が変化するため、その影響を受けて旋回停止までに要する制動角θが増減する。
Further, as the swing speed of the upper swing body 5 gradually increases from the start of the swing, the braking angle θ required to stop the swing also increases accordingly.
Further, with regard to the inclination angle of the hydraulic shovel 1, the inclination angle itself does not change during turning, but the direction of gravity acting on the working device 10 changes with the turning angle of the upper structure 5 due to the inclination angle. Under the influence, the braking angle θ required to stop the turning increases or decreases.

以上のような制動角θに影響を及ぼす諸要件を反映させつつ、コントローラ21の制動角算出部21cは制動角θを算出し、算出結果を俯瞰画像表示制御部21bに入力する。制動角算出部21cの処理内容は種々の特許公報に開示されているため、ここでは概略のみを説明する。   The braking angle calculation unit 21c of the controller 21 calculates the braking angle θ while reflecting the above-described various factors affecting the braking angle θ, and inputs the calculation result to the overhead image display control unit 21b. Since the processing content of the braking angle calculation unit 21c is disclosed in various patent publications, only an outline will be described here.

まず、各角度センサ22〜24からの検出情報に基づきブーム11、アーム12、バケット13の姿勢を推定し、それらの姿勢から上部旋回体5の旋回中心Cを基準としたブーム11、アーム12、バケット13の重心位置を算出する。予めコントローラ21の記憶装置には、旋回中心Cを基準としたバケット13の重心位置毎に、ブームシリンダ11aの圧力とバケット13内の土砂の重量との関係が記憶されている。記憶情報の中から現在のバケット13の重心位置に対応するシリンダ圧力と土砂重量との関係を選択し、その関係に基づき、ブームシリンダ圧力センサ25により検出された現在のシリンダ圧力と対応する土砂重量を求める。   First, the postures of the boom 11, the arm 12, and the bucket 13 are estimated based on the detection information from each of the angle sensors 22 to 24, and the boom 11, the arm 12 based on the turning center C of the upper swing body 5 from these postures. The center of gravity of the bucket 13 is calculated. The storage device of the controller 21 stores in advance the relationship between the pressure of the boom cylinder 11 a and the weight of the soil in the bucket 13 for each barycentric position of the bucket 13 based on the turning center C. The relationship between the cylinder pressure and soil weight corresponding to the current center of gravity position of the bucket 13 is selected from the memory information, and based on the relationship, the soil pressure corresponding to the current cylinder pressure detected by the boom cylinder pressure sensor 25 Ask for

算出したブーム11、アーム12、バケット13の重心位置及びバケット13内の土砂重量と、予めコントローラ21の記憶装置に保存されているブーム11、アーム12、バケット13の重量とに基づき、作業装置10全体の慣性モーメントを算出する。求めた作業装置10の慣性モーメントに対し、予めコントローラ21に記憶されている上部旋回体5の慣性モーメントを加算して、作業装置10を含めた上部旋回体5全体の慣性モーメントを算出する。   Based on the calculated gravity position of the boom 11, the arm 12, and the bucket 13 and the earth and sand weight in the bucket 13 and the weight of the boom 11, the arm 12, and the bucket 13 stored in advance in the storage device of the controller 21 Calculate the total moment of inertia. The moment of inertia of the upper structure 5 stored in advance in the controller 21 is added to the obtained moment of inertia of the working device 10 to calculate the moment of inertia of the entire upper structure 5 including the working device 10.

そして、算出した慣性モーメント、ジャイロセンサ27により検出された上部旋回体5の旋回速度、及び旋回ブレーキとして機能する旋回リリーフ弁19a,19bの特性に基づき、平地(傾斜角=0)での旋回停止までの制動角θを算出する。油圧ショベル1が傾斜地に位置している場合には、車体傾斜角度センサ26により検出された傾斜角度と現在の上部旋回体5の旋回位置とから、作業装置10に対する重力の作用方向を特定可能であり、これらの情報に基づき傾斜角度を反映した制動角θに補正する。
以上の算出処理は、掘削場所から目標旋回停止位置までバケット13を移動させるための旋回操作レバー18の操作中に所定周期で繰り返し実行され、逐次新たな制動角θに更新される。
Then, based on the calculated moment of inertia, the swing speed of the upper swing body 5 detected by the gyro sensor 27, and the characteristics of the swing relief valves 19a and 19b functioning as a swing brake, the swing stop on the flat ground (tilt angle = 0) The braking angle θ up to is calculated. When the hydraulic shovel 1 is located on a slope, the action direction of gravity on the working device 10 can be specified from the tilt angle detected by the vehicle tilt angle sensor 26 and the current turning position of the upper turning body 5 There is a correction to the braking angle θ that reflects the tilt angle based on the information.
The above calculation process is repeatedly performed in a predetermined cycle during operation of the swing operation lever 18 for moving the bucket 13 from the digging location to the target swing stop position, and is sequentially updated to a new braking angle θ.

一方、旋回操作レバー18の操作により上部旋回体5と共に作業装置10が何れかの方向に旋回を開始すると、その旋回位置に応じてコントローラ21の俯瞰画像表示制御部21bは、俯瞰画像中の油圧ショベル1と運搬車31との位置関係をリアルタイムで変化させる。図4,5に示すように、本実施形態では油圧ショベル1を固定し、上部旋回体5の旋回中心Cを中心とした円弧状の軌跡を辿って運搬車31が移動するように表示している。但し、表示形態はこれに限ることはなく、例えば実際の動作に準じて運搬車31を固定し、油圧ショベル1を旋回させてもよい。   On the other hand, when the working device 10 starts turning in any direction together with the upper swing body 5 by the operation of the turning operation lever 18, the overhead image display control unit 21b of the controller 21 responds to the turning position to generate hydraulic pressure in the overhead image. The positional relationship between the shovel 1 and the transport vehicle 31 is changed in real time. As shown in FIGS. 4 and 5, in the present embodiment, the hydraulic shovel 1 is fixed, and the conveyance vehicle 31 is moved so as to move along an arc-shaped locus centering on the turning center C of the upper swing body 5 There is. However, the display mode is not limited to this. For example, the transport vehicle 31 may be fixed according to the actual operation, and the hydraulic shovel 1 may be turned.

加えてコントローラ21の俯瞰画像表示制御部21bは、目標旋回停止位置への旋回方向に旋回操作レバー18が操作された場合には、図4に示すように、俯瞰画像中の作業装置10を基準として、制動角算出部21cから入力された制動角θだけ目標旋回停止位置側(旋回方向側)を旋回停止予測位置として予測し、この旋回停止予測位置を示すマーカー32を俯瞰画像中に表示する。本実施形態では、オペレータがマーカー32から作業装置10をイメージし易いように、上部旋回体5の旋回中心Cから半径方向に延びる棒状のマーカー32を表示している。但し、これに限るものではなくマーカー32の表示は任意に変更可能である。   In addition, when the turning operation lever 18 is operated in the turning direction to the target turning stop position, the overhead image display control unit 21b of the controller 21 references the work device 10 in the overhead image as shown in FIG. The target turning stop position side (the turning direction side) is predicted as the predicted turning stop position by the braking angle θ input from the braking angle calculation unit 21c, and the marker 32 indicating the predicted turning stop position is displayed in the bird's-eye view image . In the present embodiment, in order to make it easy for the operator to image the working device 10 from the markers 32, the bar-shaped markers 32 extending in the radial direction from the turning center C of the upper turning body 5 are displayed. However, the display of the marker 32 is not limited to this, and can be arbitrarily changed.

俯瞰画像中の油圧ショベル1と運搬車31との位置関係と同じく、旋回停止予測位置を示すマーカー32も制動角θの更新に応じてリアルタイムで変化するように表示される。このため旋回操作レバー18を操作しているオペレータは、俯瞰画像中の油圧ショベル1と運搬車31との位置関係から作業装置10の旋回状況を認識できるだけでなく、作業装置10の旋回方向側に表示されるマーカー32に基づき、旋回停止予測位置と目標旋回停止位置(ベッセル31a上)との相対的な位置関係も直感的に認識できる。   Similar to the positional relationship between the hydraulic shovel 1 and the transport vehicle 31 in the overhead image, the marker 32 indicating the predicted turning stop position is also displayed so as to change in real time according to the update of the braking angle θ. Therefore, the operator operating the turning operation lever 18 can not only recognize the turning state of the working device 10 from the positional relationship between the hydraulic shovel 1 and the transport car 31 in the bird's-eye view image, but also to the turning direction side of the working device 10 The relative positional relationship between the predicted turning stop position and the target turning stop position (on the vessel 31a) can be intuitively recognized based on the displayed marker 32.

そして、図5に示すように、旋回停止予測位置のマーカー32が目標旋回停止位置に一致したときに、作業装置10と目標旋回停止位置との間には制動角θに相当する旋回距離が残されているため、その時点でレバー操作を中止すれば、目標旋回停止位置で作業装置10が停止してベッセル31a上にバケット13が正確に到達する。   Then, as shown in FIG. 5, when the marker 32 at the predicted turning stop position matches the target turning stop position, a turning distance corresponding to the braking angle θ remains between the work device 10 and the target turning stop position. Therefore, when the lever operation is stopped at that time, the working device 10 stops at the target turning stop position, and the bucket 13 accurately reaches the vessel 31a.

以上のように本実施形態の油圧ショベル1の操作支援装置によれば、作業装置10の姿勢等の諸要件に基づく旋回停止予測位置をコントローラ21の演算処理により予測し、得られた旋回停止予測位置を示すマーカー32と目標旋回停止位置(ベッセル31a)との位置関係をディスプレイ29上に表示することで、オペレータにレバー操作の中止タイミングを判断させている。   As described above, according to the operation support device of the hydraulic shovel 1 of the present embodiment, the predicted turning stop position based on various conditions such as the attitude of the working device 10 is predicted by the arithmetic processing of the controller 21, and the obtained turning stop prediction is obtained. By displaying the positional relationship between the marker 32 indicating the position and the target turning stop position (vessel 31a) on the display 29, the operator is made to determine the stop timing of the lever operation.

このためオペレータは、マーカー32に基づき旋回停止予測位置と目標旋回停止位置との相対的な位置関係をリアルタイムで直感的に認識でき、的確なタイミングでレバー操作を中止して目標旋回停止位置である運搬車31のベッセル31a上にバケット13を正確に到達させることができる。   Therefore, the operator can intuitively recognize the relative positional relationship between the predicted turning stop position and the target turning stop position on the basis of the marker 32 in real time, and cancels the lever operation at an appropriate timing to be the target turning stop position. The bucket 13 can be accurately reached on the vessel 31 a of the transport vehicle 31.

従って、レバー操作の中止タイミングが不適切な場合の停止後のバケット位置の再調整が不要になる。また、再調整を避けるために上部旋回体5の旋回速度を低下させる必要がないため、最大速度で上部旋回体5を旋回させてバケット13を迅速に目標旋回停止位置に到達させることができる。結果として、これらの要因により掘削・放土作業の効率を大幅に向上することができる。   Therefore, it is not necessary to re-adjust the bucket position after the stop when the lever operation stop timing is inappropriate. Further, since it is not necessary to lower the swing speed of the upper swing body 5 in order to avoid readjustment, the upper swing body 5 can be swung at the maximum speed so that the bucket 13 can rapidly reach the target swing stop position. As a result, these factors can significantly improve the efficiency of the drilling and releasing work.

また、オペレータはディスプレイ29上の表示に基づきレバー操作の中止タイミングを判断するだけであり、例えば特許文献1のような目標旋回停止位置の設定を要さない。必然的に、目標旋回停止位置が頻繁に変化しても、その都度目標旋回停止位置を設定し直す必要がないことから、オペレータが容易に操作支援の機能を利用することができる。   Further, the operator only determines the stop timing of the lever operation based on the display on the display 29, and does not require the setting of the target turning stop position as in Patent Document 1, for example. Inevitably, even if the target turning stop position frequently changes, the operator can easily use the operation support function because it is not necessary to reset the target turning stop position each time.

本実施形態の操作支援装置を別の視点から表現すると、レバー操作の中止タイミングを決定する際のオペレータの一連の判断過程において、技量の低いオペレータには困難な旋回停止予測位置の予測についてはコントローラ21により演算し、判断に柔軟性が要求されるレバー操作の中止タイミングについてはオペレータの判断に任せている。   Expressing the operation support apparatus according to the present embodiment from another viewpoint, in the series of determination processes of the operator when determining the stop timing of the lever operation, the controller with regard to the prediction of the predicted turning stop position difficult for the operator with low skill The timing at which the lever operation is canceled is determined by the operator.

このためコントローラ21の演算処理により、高い技量を有するオペレータと同等以上の予測精度を実現でき、常に正確に旋回停止予測位置のマーカー32を表示することができる。また、例えばベッセル31a上での放土位置を微調整したい場合、オペレータは、特許文献1のように目標旋回停止位置を設定し直すことなく、俯瞰画像で旋回停止予測位置のマーカー32と目標旋回停止位置との位置関係を確認しつつ、レバー操作の中止タイミングを僅かにずらすだけで簡単に微調整できる。   For this reason, the calculation processing of the controller 21 can realize prediction accuracy equal to or higher than that of the operator having high skill, and can always display the marker 32 of the predicted turning stop position accurately. In addition, for example, when it is desired to finely adjust the release position on the vessel 31a, the operator does not set the target turning stop position again as in Patent Document 1, and the marker 32 of the turning stop predicted position and the target turning Fine adjustment can be made simply by slightly shifting the stop timing of the lever operation while confirming the positional relationship with the stop position.

結果として本実施形態によれば、コントローラ21とオペレータとの互いの長所を組み合わせて、目標旋回停止位置へのバケット13の正確な到達とベッセル31a上での放土位置の簡単な微調整とを共に達成することができる。   As a result, according to the present embodiment, by combining the advantages of the controller 21 and the operator with each other, accurate arrival of the bucket 13 to the target turning stop position and simple fine adjustment of the release position on the vessel 31a can be achieved. Both can be achieved.

一方、本実施形態では特許文献1のように可変式の旋回リリーフ弁を採用することなく、固定設定圧の一般的な旋回リリーフ弁19a,19bを使用しており、必然的にコントローラ21には、旋回リリーフ弁の設定圧の制御機能や上部旋回体5の自動停止機能等は要求されない。結果として本実施形態の油圧ショベル1は、操作支援機能を備えない従来からの油圧ショベル1に対してディスプレイ29を追加し(既存の場合は不要)、そのコントローラ21に制動角θの算出機能及び俯瞰画像の作成・表示機能を付加するだけの簡単な仕様変更により、極めて安価なコストで実施することができる。   On the other hand, in the present embodiment, general swing relief valves 19a and 19b of fixed set pressure are used without adopting a variable swing relief valve as in Patent Document 1, and the controller 21 is inevitably used. The control function of the setting pressure of the swing relief valve, the automatic stop function of the upper structure 5, etc. are not required. As a result, the hydraulic shovel 1 of the present embodiment adds the display 29 to the conventional hydraulic shovel 1 not having the operation support function (it is unnecessary in the case of the existing one). The simple specification change only by adding the creation and display function of the overhead image can be implemented at extremely low cost.

ところで本実施形態では、カメラ28の撮像画像に基づき自車1を基準とした運搬車31の位置及び姿勢を認識すると共に、撮像画像に基づき俯瞰画像を作成して自車1と共に運搬車31を表示したが、本発明はこれに限るものではない。   By the way, in this embodiment, while recognizing the position and posture of the transporter 31 based on the host vehicle 1 based on the captured image of the camera 28, a bird's-eye image is created based on the captured image and the transporter 31 is Although displayed, the present invention is not limited to this.

例えば、本実施形態のような鉱山等で稼働する超大型油圧ショベル1では、鉱山内の作業車両の運行を管理する管制局からの無線指令により掘削場所が設定されると共に、作業現場で掘削すべき掘削場所を特定するために一対のGPS受信機を搭載している。そして、設定された掘削場所に関する位置情報とGPS情報から認識した自車1の位置及び姿勢とに基づき、所期の掘削場所を特定して掘削・放土作業を実施している。   For example, in the case of a super large hydraulic excavator 1 operating in a mine or the like according to the present embodiment, an excavation site is set by a wireless command from the control station that manages the operation of a work vehicle in the mine and A pair of GPS receivers are mounted to identify the drilling site to be used. Then, based on the set position information on the excavated place and the position and attitude of the vehicle 1 recognized from the GPS information, the intended excavated place is identified and the excavating and unearthing work is performed.

同様に鉱山等で稼働する超大型の運搬車31では、コントローラ21の記憶装置に予め作業現場の走行経路に関する経路情報が記憶され、その走行経路を辿って自律走行するために一対のGPS受信機を搭載している。このため、油圧ショベル1のコントローラ21は、自車1に搭載されているGPS受信機の情報に基づき自車1の位置及び姿勢を認識可能であると共に、運搬車31から提供されるGPS情報に基づき運搬車31の位置及び姿勢を認識可能である。   Similarly, in the super-large transport vehicle 31 operating in a mine or the like, route information regarding the travel route of the work site is stored in advance in the storage device of the controller 21, and a pair of GPS receivers for autonomous travel following the travel route. Is mounted. For this reason, the controller 21 of the hydraulic shovel 1 can recognize the position and attitude of the vehicle 1 based on the information of the GPS receiver mounted on the vehicle 1, and the GPS information provided from the transport vehicle 31 Based on this, the position and attitude of the transporter 31 can be recognized.

そこで、予め自車1と運搬車31とを表示した俯瞰画像を作成しておき、GPS情報に基づき自車1を基準とした運搬車31の位置及び姿勢をコントローラ21の目標旋回停止位置認識部21aに認識させ、その認識結果に基づき、俯瞰画像表示制御部21bに俯瞰画像中の自車1と運搬車31との位置関係を変化させるようにしてもよい。この場合には4台のカメラ28を省略できると共に、撮像画像から俯瞰画像を作成・表示する機能がコントローラ21に要求されなくなるため、さらなるコスト低減を達成することができる。   Then, the bird's-eye view image which displayed the own vehicle 1 and the delivery vehicle 31 is created beforehand, and the target turning stop position recognition part of the controller 21 the position and attitude of the delivery vehicle 31 based on the own vehicle 1 based on GPS information The bird's-eye image display control unit 21b may be made to change the positional relationship between the vehicle 1 and the transporter 31 in the bird's-eye view image based on the recognition result. In this case, the four cameras 28 can be omitted, and the controller 21 is not required to have the function of creating and displaying a bird's-eye view from the captured image, thereby achieving further cost reduction.

[第2実施形態]
第1実施形態では目標旋回停止位置として運搬車31のベッセル31a上を設定したが、本実施形態では、それに加えて目標旋回停止位置として掘削場所を設定した点に特徴があり、その他の構成は第1実施形態と同一である。よって、重複する箇所の説明は省略し、相違点を重点的に述べる。
Second Embodiment
In the first embodiment, the vessel 31a of the transport vehicle 31 is set as the target turning stop position, but in the present embodiment, it is characterized in that the digging place is set as the target turning stop position. It is the same as the first embodiment. Therefore, the explanation of the overlapping parts is omitted, and the differences are mainly described.

図6は旋回停止予測位置のマーカー32が目標旋回停止位置である掘削場所と一致したときの俯瞰画像を示す説明図である。
第1実施形態で述べたように、掘削場所は管制局からの無線指令により設定されており、GPS情報から自車1の位置及び姿勢を認識できるため、これらの情報に基づき自車1を基準とした掘削場所41の位置関係を特定できる。
FIG. 6 is an explanatory view showing a bird's-eye view image when the marker 32 at the predicted turning stop position coincides with the digging place which is the target turning stop position.
As described in the first embodiment, the excavation site is set by the wireless command from the control station, and since the position and attitude of the vehicle 1 can be recognized from the GPS information, the vehicle 1 is determined based on these information. The positional relationship of the drilling site 41 can be identified.

そこで、コントローラ21の目標旋回停止位置認識部21aは、ベッセル31a上の目標旋回停止位置と同じく掘削場所41上を別の目標旋回停止位置として定め、俯瞰画像表示制御部21bは、図6に示すようにディスプレイ29上の俯瞰画像中に自車1及び運搬車31と共に掘削場所41を表示する。そして、何れの旋回方向への旋回操作レバー18の操作中においても、第1実施形態で述べた算出処理により制動角算出部21cが制動角θを算出し、その制動角θから予測した旋回停止予測位置のマーカー32を俯瞰画像表示制御部21bが俯瞰画像中に表示する。   Therefore, the target turning stop position recognition unit 21a of the controller 21 determines the digging place 41 as another target turning stop position similarly to the target turning stop position on the vessel 31a, and the overhead image display control unit 21b is shown in FIG. Thus, the excavation site 41 is displayed together with the vehicle 1 and the transporter 31 in the overhead image on the display 29. Then, during operation of the turning operation lever 18 in any turning direction, the braking angle calculation unit 21c calculates the braking angle θ by the calculation processing described in the first embodiment, and the turning stop predicted from the braking angle θ The overhead image display control unit 21b displays the marker 32 at the predicted position in the overhead image.

従って重複する説明はしないが、第1実施形態と同様の作用効果を達成できると共に、オペレータは、ベッセル31a上へのバケット13の移動時のみならず、掘削場所41へのバケット13の移動時においても、マーカー32に基づき旋回停止予測位置と目標旋回停止位置との相対的な位置関係をリアルタイムで直感的に認識できる。このため図6に示すように、旋回停止予測位置のマーカー32が目標旋回停止位置(掘削場所41)に一致した的確なタイミングでレバー操作を中止でき、これによりバケット13を正確に掘削場所41に到達させることができる。よって、第1実施形態よりもさらに掘削・放土作業の効率を向上することができる。   Therefore, although not described redundantly, the same operation and effect as those of the first embodiment can be achieved, and the operator can not only move the bucket 13 to the vessel 31 a but also move the bucket 13 to the digging site 41. Also, the relative positional relationship between the predicted turning stop position and the target turning stop position can be intuitively recognized in real time based on the marker 32. For this reason, as shown in FIG. 6, the lever operation can be stopped at an accurate timing when the marker 32 at the predicted turning stop position coincides with the target turning stop position (the digging place 41), whereby the bucket 13 is correctly placed at the digging place 41. It can be reached. Therefore, the efficiency of the excavation and earth release work can be further improved than in the first embodiment.

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記各実施形態では、鉱山等で稼働する超大型油圧ショベル1に具体化したが、これに限るものではない。例えば、通常の道路工事等に使用される油圧ショベルに適用してもよいし、ブームを旋回させる機能を備えたクレーン装置に適用してもよい。クレーン装置の場合には、ブームを旋回可能に支持する旋回体が本発明の旋回体に相当し、ブームが本発明の作業装置に相当する。   Although the description of the embodiment is finished above, the aspect of the present invention is not limited to this embodiment. For example, in each said embodiment, although embodied in the super-large-sized hydraulic shovel 1 which operate | moves at a mine etc., it does not restrict to this. For example, the present invention may be applied to a hydraulic shovel used for ordinary road construction or the like, or may be applied to a crane apparatus having a function of turning a boom. In the case of a crane apparatus, a pivoting body that pivotally supports the boom corresponds to the pivoting body of the present invention, and the boom corresponds to the working device of the present invention.

また上記第1実施形態では、目標旋回停止位置として運搬車31のベッセル31a上を設定し、第2実施形態では、目標旋回停止位置としてベッセル31a上及び掘削場所41をそれぞれ設定したが、これに限るものではなく、例えば目標旋回停止位置として掘削場所41のみを設定してもよい。   In the first embodiment, the vessel 31a of the transport vehicle 31 is set as the target turning stop position, and in the second embodiment, the vessel 31a and the digging place 41 are set as the target turning stop position. For example, only the excavation site 41 may be set as the target turning stop position.

1 油圧ショベル
5 上部旋回体(旋回体)
10 作業装置
13 バケット
18 旋回操作レバー(旋回操作部材)
21 コントローラ
(制動角算出部、目標旋回停止位置認識部、俯瞰画像表示制御部)
27 ジャイロセンサ(旋回角度検出部)
28 カメラ(撮像部、目標旋回停止位置認識部)
29 ディスプレイ(表示部)
31 運搬車
31a ベッセル
1 hydraulic shovel 5 upper swing body (swivel body)
10 working device 13 bucket 18 turn control lever (turn control member)
21 Controller (Braking angle calculation unit, target turning stop position recognition unit, bird's eye image display control unit)
27 Gyro sensor (turning angle detector)
28 Camera (imaging unit, target turning stop position recognition unit)
29 Display
31 Carrier 31a Vessel

Claims (4)

作業装置を有する旋回体の旋回角度を検出する旋回角度検出部と、
前記旋回体の旋回により前記作業装置を到達させるべき目標旋回停止位置を認識する目標旋回停止位置認識部と、
旋回操作部材の操作に応じた前記旋回体の旋回中において、前記旋回操作部材に対する操作が中止されてから前記旋回体が停止するまでの旋回角度として制動角を算出する制動角算出部と、
前記目標旋回停止位置認識部により認識された目標旋回停止位置を前記旋回体と共に表示部に俯瞰画像として表示し、前記旋回角度検出部により検出された旋回角度に基づき前記俯瞰画像中の作業装置と目標旋回停止位置との位置関係を変化させると共に、前記制動角算出部により算出された制動角から予測した前記作業装置の旋回停止予測位置を前記俯瞰画像中に表示する俯瞰画像表示制御部と
を備えたことを特徴とする旋回体の操作支援装置。
A swing angle detection unit that detects a swing angle of a swing body having a work device;
A target turning stop position recognition unit that recognizes a target turning stop position to which the working device should be reached by turning the turning body;
A braking angle calculation unit that calculates a braking angle as a turning angle from when the operation on the turning operation member is stopped to when the turning body stops while the turning body is turning according to the operation of the turning operation member;
The target turning stop position recognized by the target turning stop position recognition unit is displayed as a bird's eye image on the display unit together with the swing body, and the work device in the bird's-eye view image based on the turning angle detected by the turning angle detection unit A bird's-eye view image display control unit that changes the positional relationship with the target turning stop position and displays, in the bird's-eye view, a predicted turning stop position of the work device predicted from the braking angle calculated by the braking angle calculation unit; An operation support device for a revolving unit characterized by comprising.
前記旋回体は油圧ショベルの上部旋回体であり、
前記目標旋回停止位置は、前記上部旋回体の作業装置のバケットにより掘削される掘削場所、または前記バケットから掘削物が放出される運搬車のベッセル上の少なくとも何れか一方である
ことを特徴とする請求項1に記載の旋回体の操作支援装置。
The swing body is an upper swing body of a hydraulic shovel,
The target turning stop position is at least one of a digging site excavated by a bucket of a working device of the upper revolving superstructure, or at least one of a vessel of a transport vehicle from which a bucket is discharged from the bucket. The operation support device for a swing body according to claim 1.
前記目標旋回停止位置認識部は、前記旋回体の周辺を撮像する撮像部を備え、
前記撮像部により撮像された画像に基づき前記目標旋回停止位置を認識する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の旋回体の操作支援装置。
The target turning stop position recognition unit includes an imaging unit for imaging the periphery of the swing body,
The operation support device for a revolving unit according to claim 1 or 2, wherein the target turning stop position is recognized based on an image captured by the imaging unit.
前記俯瞰画像表示制御部は、前記撮像部により撮像された画像に基づき前記俯瞰画像を作成する
ことを特徴とする請求項3に記載の旋回体の操作支援装置。
The operation support apparatus for a revolving unit according to claim 3, wherein the bird's-eye view image display control unit creates the bird's-eye view image based on the image captured by the imaging unit.
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