JP2021011694A - Work machine and control method of work machine - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、作業機械の掘削制御に関する。 The present disclosure relates to excavation control of work machinery.
従来、油圧ショベル等の作業車両が知られている。たとえば、特開2002−115272号公報(特許文献1)には、掘削から排土までの一連の動作を繰り返し自動的に実行する油圧ショベルが開示されている。 Conventionally, work vehicles such as hydraulic excavators are known. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-115272 (Patent Document 1) discloses a hydraulic excavator that repeatedly and automatically executes a series of operations from excavation to soil removal.
一方で、作業のサイクルタイムを短縮することにより作業効率を向上することが可能である。この点で、従来の油圧ショベルは、排土動作に時間が掛かる可能性がある。 On the other hand, it is possible to improve work efficiency by shortening the work cycle time. In this respect, the conventional hydraulic excavator may take a long time to remove the soil.
本開示の目的は、作業効率を向上させることが可能な作業機械および作業機械の制御方法を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a work machine and a control method of the work machine capable of improving work efficiency.
本開示のある局面に従う作業機械は、旋回可能な旋回体と、旋回体に取り付けられバケットを含む作業機と、旋回動作中にバケットをダンプ方向に回転させることにより、バケットの開口面をダンプ方向に傾ける傾斜動作を実行する制御部とを備える。 A work machine according to a certain aspect of the present disclosure includes a swivel body, a work machine attached to the swivel body including a bucket, and a bucket opening surface in a dump direction by rotating the bucket in the dump direction during the swivel operation. It is provided with a control unit that executes a tilting operation.
好ましくは、制御部は、前記旋回動作中に前記バケットを水平方向からダンプ方向に所定角度回転させる。 Preferably, the control unit rotates the bucket from the horizontal direction to the dump direction by a predetermined angle during the turning operation.
好ましくは、所定角度を設定するための角度設定部をさらに備える。
好ましくは、角度設定部は、前記バケットから土砂がこぼれ落ちない角度を算出して設定する。
Preferably, an angle setting unit for setting a predetermined angle is further provided.
Preferably, the angle setting unit calculates and sets an angle at which earth and sand do not spill from the bucket.
好ましくは、制御部は、自動旋回動作中に前記バケットをダンプ方向に回転させることにより、前記バケットの開口面をダンプ方向に傾ける傾斜動作を実行する。 Preferably, the control unit performs an inclination operation of tilting the opening surface of the bucket in the dump direction by rotating the bucket in the dump direction during the automatic turning operation.
本開示のある局面に従う作業機械の制御方法は、バケットを有する作業機を旋回体により旋回させるステップと、旋回動作中に前記バケットをダンプ方向に回転させることにより、前記バケットの開口面をダンプ方向に傾ける傾斜動作を実行するステップとを備える。 A method of controlling a work machine according to a certain aspect of the present disclosure is to rotate the work machine having a bucket by a swivel body and to rotate the bucket in the dump direction during the swivel operation to make the opening surface of the bucket in the dump direction. It includes a step to perform a tilting motion.
本開示の作業機械および作業機械の制御方法は、作業効率を向上させることが可能である。 The work machine of the present disclosure and the control method of the work machine can improve the work efficiency.
以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明では、同一部品には、同一の符号を付している。それらの名称および機能の同じである。したがって、それらについての詳細な説明については繰り返さない。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are designated by the same reference numerals. They have the same name and function. Therefore, the detailed description of them will not be repeated.
<作業機械の全体構成>
図1は、実施形態に基づく作業機械の外観図である。
<Overall configuration of work machine>
FIG. 1 is an external view of a work machine based on an embodiment.
図1に示されるように、本開示の思想を適用可能な作業機械として油圧により作動する作業機2を備える油圧ショベルを例に挙げて説明する。
As shown in FIG. 1, a hydraulic excavator including a
作業機械100は、車両本体1と、作業機2とを備える。
車両本体1は、旋回体3と、運転室4と、走行装置5とを有する。
The
The
旋回体3は、走行装置5の上に配置される。走行装置5は、旋回体3を支持する。旋回体3は、旋回軸AXを中心に旋回可能である。運転室4には、オペレータが着座する運転席4Sが設けられる。オペレータは、運転室4において作業機械100を操作する。走行装置5は、一対の履帯5Crを有する。履帯5Crの回転により、作業機械100が走行する。走行装置5は、車輪(タイヤ)で構成されていてもよい。
The swivel body 3 is arranged on the
運転席4Sに着座したオペレータを基準として各部の位置関係について説明する。前後方向とは、運転席4Sに着座したオペレータの前後方向をいう。左右方向とは、運転席4Sに着座したオペレータを基準とした左右方向をいう。左右方向は、車両の幅方向(車幅方向)に一致する。運転席4Sに着座したオペレータに正面に正対する方向を前方向とし、前方向とは反対の方向を後方向とする。運転席4Sに着座したオペレータが正面に正対したとき右側、左側をそれぞれ右方向、左方向とする。
The positional relationship of each part will be described with reference to the operator seated in the driver's
旋回体3は、エンジンが収容されるエンジンルーム9と、旋回体3の後部に設けられるカウンタウェイトとを有する。旋回体3において、エンジンルーム9の前方に手すり19が設けられる。エンジンルーム9には、エンジン及び油圧ポンプなどが配置されている。
The swivel body 3 has an
作業機2は、旋回体3に支持される。作業機2は、ブーム6と、アーム7と、バケット8と、ブームシリンダ10と、アームシリンダ11と、バケットシリンダ12とを有する。
The
ブーム6は、ブームピン13を介して旋回体3に接続される。アーム7は、アームピン14を介してブーム6に接続される。バケット8は、バケットピン15を介してアーム7に接続される。ブームシリンダ10は、ブーム6を駆動する。アームシリンダ11は、アーム7を駆動する。バケットシリンダ12は、バケット8を駆動する。ブーム6の基端部(ブームフート)と旋回体3とが接続される。ブーム6の先端部(ブームトップ)とアーム7の基端部(アームフート)とが接続される。アーム7の先端部(アームトップ)とバケット8の基端部とが接続される。ブームシリンダ10、アームシリンダ11およびバケットシリンダ12はいずれも、作動油によって駆動される油圧シリンダである。
The
ブーム6は、中心軸であるブームピン13を中心に旋回体3に対して回転可能である。アーム7は、ブームピン13と平行な中心軸であるアームピン14を中心にブーム6に対して回転可能である。バケット8は、ブームピン13およびアームピン14と平行な中心軸であるバケットピン15を中心にアーム7に対して回転可能である。
The
なお、バケット8、作業機2、旋回体3は、本開示の「バケット」、「作業機」、「旋回体」の一例である。
The
図2は、実施形態に基づく作業機械100を模式的に説明する図である。
図2(A)には、作業機械100の側面図が示される。図2(B)には、作業機械100の背面図が示される。
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a
FIG. 2A shows a side view of the
図2(A)および図2(B)に示されるように、ブーム6の長さL1は、ブームピン13とアームピン14との距離である。アーム7の長さL2は、アームピン14とバケットピン15との距離である。バケット8の長さL3は、バケットピン15とバケット8の刃先8Aとの距離である。バケット8は、複数の刃を有し、本例においては、バケット8の先端部を刃先8Aと称する。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the length L1 of the
なお、バケット8は、刃を有していなくてもよい。バケット8の先端部は、ストレート形状の鋼板で形成されていてもよい。
The
作業機械100は、ブームシリンダストロークセンサ16と、アームシリンダストロークセンサ17と、バケットシリンダストロークセンサ18とを有する。ブームシリンダストロークセンサ16はブームシリンダ10に配置される。アームシリンダストロークセンサ17はアームシリンダ11に配置される。バケットシリンダストロークセンサ18はバケットシリンダ12に配置される。なお、ブームシリンダストロークセンサ16、アームシリンダストロークセンサ17およびバケットシリンダストロークセンサ18は総称してシリンダストロークセンサとも称する。
The
ブームシリンダストロークセンサ16の検出結果に基づいて、ブームシリンダ10のストローク長さが求められる。アームシリンダストロークセンサ17の検出結果に基づいて、アームシリンダ11のストローク長さが求められる。バケットシリンダストロークセンサ18の検出結果に基づいて、バケットシリンダ12のストローク長さが求められる。
The stroke length of the
なお、本例においては、ブームシリンダ10、アームシリンダ11およびバケットシリンダ12のストローク長さをそれぞれブームシリンダ長、アームシリンダ長およびバケットシリンダ長とも称する。また、本例においては、ブームシリンダ長、アームシリンダ長、及びバケットシリンダ長を総称してシリンダ長データLとも称する。なお、角度センサを用いてストローク長さを検出する方式を採用することも可能である。
In this example, the stroke lengths of the
作業機械100は、作業機械100の位置を検出可能な位置検出装置20を備えている。
The
位置検出装置20は、アンテナ21と、グローバル座標演算部23と、IMU(Inertial Measurement Unit)24とを有する。
The
アンテナ21は、たとえばGNSS(Global Navigation Satellite Systems:全地球航法衛星システム)用のアンテナである。アンテナ21は、たとえばRTK−GNSS(Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite Systems)用アンテナである。
The
アンテナ21は、旋回体3に設けられる。本例においては、アンテナ21は、旋回体3の手すり19に設けられる。なお、アンテナ21は、エンジンルーム9の後方向に設けられてもよい。例えば、旋回体3のカウンタウェイトにアンテナ21が設けられてもよい。アンテナ21は、受信した電波(GNSS電波)に応じた信号をグローバル座標演算部23に出力する。
The
グローバル座標演算部23は、グローバル座標系におけるアンテナ21の設置位置P1を検出する。グローバル座標系は、作業エリアに設置した基準位置Prを元にした3次元座標系(Xg、Yg、Zg)である。本例においては、基準位置Prは、作業エリアに設定された基準杭の先端の位置である。また、ローカル座標系とは、作業機械100を基準とした、(X、Y、Z)で示される3次元座標系である。ローカル座標系の基準位置は、旋回体3の旋回軸(旋回中心)AXに位置する基準位置P2を示すデータである。
The global coordinate
本例においては、アンテナ21は、車幅方向に互いに離れるように旋回体3に設けられた第1アンテナ21A及び第2アンテナ21Bを有する。
In this example, the
グローバル座標演算部23は、第1アンテナ21Aの設置位置P1a及び第2アンテナ21Bの設置位置P1bを検出する。グローバル座標演算部23は、グローバル座標で表される基準位置データPを取得する。本例においては、基準位置データPは、旋回体3の旋回軸(旋回中心)AXに位置する基準位置P2を示すデータである。なお、基準位置データPは、設置位置P1を示すデータでもよい。
The global coordinate
本例においては、グローバル座標演算部23は、2つの設置位置P1a及び設置位置P1bに基づいて旋回体方位データQを生成する。旋回体方位データQは、設置位置P1aと設置位置P1bとで決定される直線がグローバル座標の基準方位(例えば北)に対してなす角に基づいて決定される。旋回体方位データQは、旋回体3(作業機2)が向いている方位を示す。グローバル座標演算部23は、後述する作業機コントローラ26に基準位置データP及び旋回体方位データQを出力する。
In this example, the global coordinate
IMU24は、旋回体3に設けられる。本例においては、IMU24は、運転室4の下部に配置される。旋回体3において、運転室4の下部に高剛性のフレームが配置される。IMU24は、そのフレーム上に配置される。なお、IMU24は、旋回体3の旋回軸AX(基準位置P2)の側方(右側又は左側)に配置されてもよい。IMU24は、車両本体1の左右方向に傾斜する傾斜角θ4と、車両本体1の前後方向に傾斜する傾斜角θ5とを検出する。
The
図3は、実施形態に基づく作業機械100の制御系の構成を示す概要ブロック図について説明する。
FIG. 3 describes a schematic block diagram showing a configuration of a control system of the
図3に示されるように、作業機械100は、ブームシリンダストロークセンサ16と、アームシリンダストロークセンサ17と、バケットシリンダストロークセンサ18と、アンテナ21と、グローバル座標演算部23と、IMU24と、作業機コントローラ26と、ブームシリンダ10と、アームシリンダ11と、バケットシリンダ12と、旋回モータ62と、油圧装置64とを有する。
As shown in FIG. 3, the
油圧装置64は、図示しない作動油タンク、油圧ポンプ、流量制御弁、電磁比例制御弁を備える。油圧ポンプは、図示しないエンジンの動力で駆動し、流量制御弁を介してブームシリンダ10、アームシリンダ11およびバケットシリンダ12に作動油を供給する。油圧ポンプは、旋回体3の旋回動作を実行するために流量制御弁を介して旋回モータ62に作動油を供給する。
The
センサコントローラ30は、ブームシリンダストロークセンサ16の検出結果に基づいて、ブームシリンダ長を算出する。
The
同様に、センサコントローラ30は、アームシリンダストロークセンサ17の検出結果に基づいて、アームシリンダ長を算出する。センサコントローラ30は、バケットシリンダストロークセンサ18の検出結果に基づいて、バケットシリンダ長を算出する。
Similarly, the
センサコントローラ30は、ブームシリンダストロークセンサ16の検出結果に基づいて取得されたブームシリンダ長から、旋回体3の旋回軸AXに対するブーム6の傾斜角θ1を算出する。センサコントローラ30は、アームシリンダストロークセンサ17の検出結果に基づいて取得されたアームシリンダ長から、ブーム6に対するアーム7の傾斜角θ2を算出する。センサコントローラ30は、バケットシリンダストロークセンサ18の検出結果に基づいて取得されたバケットシリンダ長から、アーム7に対するバケット8の刃先8Aの傾斜角θ3を算出する。
The
上記算出結果である傾斜角θ1、θ2、θ3と、車両本体1の左右方向に傾斜する傾斜角θ4と、車両本体1の前後方向に傾斜する傾斜角θ5と、基準位置データP、旋回体方位データQとに基づいて、作業機械100のブーム6、アーム7およびバケット8の位置を特定することが可能となる。これにより、バケット8の姿勢を制御することが可能となる。
The tilt angles θ1, θ2, and θ3, which are the calculation results, the tilt angle θ4 that tilts in the left-right direction of the
なお、ブーム6の傾斜角θ1、アーム7の傾斜角θ2、及びバケット8の傾斜角θ3は、シリンダストロークセンサで検出されなくてもよい。ロータリーエンコーダのような角度検出器でブーム6の傾斜角θ1が検出されてもよい。角度検出器は、旋回体3に対するブーム6の屈曲角度を検出して、傾斜角θ1を検出する。同様に、アーム7の傾斜角θ2がアーム7に取り付けられた角度検出器で検出されてもよい。バケット8の傾斜角θ3がバケット8に取り付けられた角度検出器で検出されてもよい。なお、作業機に取り付けられたIMU24を介して姿勢情報を検出しても良い。
The tilt angle θ1 of the
<作業機コントローラの構成>
図4は、実施形態に基づく作業機コントローラ26の構成を示すブロック図である。
<Work machine controller configuration>
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the
実施形態に基づく作業機械100は、作業機コントローラ26により掘削動作、ホイスト旋回動作、排土動作、ダウン旋回動作の一連の処理を繰り返し実行する自動制御処理を実行する。
The
図4に示されるように、作業機コントローラ26は、検出情報取得部102と、ホイスト旋回制御部104と、排土制御部108と、ダウン旋回制御部110と、掘削制御部112とを含む。
As shown in FIG. 4, the
ホイスト旋回制御部104は、バケット姿勢制御部105と、旋回体制御部106とを含む。
The hoist
検出情報取得部102は、センサコントローラ30からの傾斜角θ1、θ2、θ3、θ4、θ5と、グローバル座標演算部23からの基準位置データP、旋回体方位データQとを取得する。検出情報取得部102で取得した情報に基づいて、作業機械100のブーム6、アーム7およびバケット8の位置を特定することが可能となり、自動制御が可能となる。
The detection
掘削制御部112は、作業機2を制御して掘削対象物である土砂等をバケット8を用いて掘削する掘削動作を実行する。掘削制御部112は、掘削動作による土砂等をバケット8内に安定的に抱え込むためにバケット8の開口面を水平方向あるいは水平方向に近い方向に設定する。
The
ホイスト旋回制御部104は、旋回体3による旋回動作(ホイスト旋回動作)により、掘削動作によりバケット8に抱え込まれた土砂等を排土位置まで移動させる。
The hoist
排土制御部108は、ホイスト旋回動作の後、作業機2を制御してバケット8に抱え込まれた土砂等をダンプトラックの荷台に排土する排土動作を実行する。
After the hoist turning operation, the soil
ダウン旋回制御部110は、旋回体3による旋回動作(ダウン旋回動作)により、排土動作後の空になったバケット8を掘削位置まで移動させる。
The down
掘削制御部112は、再び作業機2を制御して掘削対象物である土砂等をバケット8を用いて掘削する掘削動作を実行する。以降の動作についても同様であり繰り返し実行する。
The
実施形態に基づく作業機コントローラ26は、ホイスト旋回動作中において、バケット8の姿勢を制御する。
The
旋回体制御部106は、掘削動作の後、排土位置までバケット8を移動させるために旋回体3を制御する。
The swivel
バケット姿勢制御部105は、ホイスト旋回動作中にバケット8をダンプ方向に回転させることにより、バケット8の開口面をダンプ方向に傾ける傾斜動作を実行する。バケット姿勢制御部105は、ホイスト旋回動作中にバケット8を水平方向からダンプ方向に所定角度回転させる。バケット8の開口面は、水平方向からダンプ方向に所定角度傾く状態となる。バケット8の開口面は、例えばバケットピン15の位置とバケット8の先端部の位置、もしくはバケットピン15とバケット8の刃先8Aの位置とに基づいて定められた面である。
The bucket
バケット8を旋回前の状態からダンプ方向に所定角度傾ける傾斜動作を実行することにより、排土動作の開始タイミングを早めることが可能である。
By executing the tilting operation of tilting the
なお、バケット姿勢制御部105は、本開示の「制御部」の一例である。
図5は、ホイスト旋回動作によりバケット8を排土位置に移動させた場合を説明する図である。
The bucket
FIG. 5 is a diagram illustrating a case where the
図5(A)には、比較例として従来のホイスト旋回動作の状態が示されている。
従来のホイスト旋回動作では、バケット8の開口面を水平状態に維持していた。
FIG. 5A shows a state of the conventional hoist turning operation as a comparative example.
In the conventional hoist turning operation, the opening surface of the
この点で、バケット8からダンプトラック200の荷台への土砂等の排土が生じるタイミングは、バケット8を水平状態からダンプ方向に所定角度以上動かした際に開始されていた。したがって、排土動作を開始してから実際に排土が開始されるまでの間に時間的ロスが発生していた。
In this respect, the timing at which soil such as earth and sand is discharged from the
図5(B)には、実施形態に従うホイスト旋回動作の状態が示されている。
実施形態に基づくホイスト旋回動作では、旋回動作中にバケット8の開口面を旋回前の状態からダンプ方向に傾ける傾斜動作を実行する。具体的には、バケット姿勢制御部105は、バケット8の開口面を水平方向から所定角度傾ける状態にする傾斜動作を実行する。
FIG. 5B shows a state of hoist turning operation according to the embodiment.
In the hoist turning operation based on the embodiment, a tilting operation of tilting the opening surface of the
これにより、バケット8の姿勢を旋回前の状態よりも排土開始の位置に近づけることが可能である。
As a result, the posture of the
したがって、バケット8からダンプトラック200の荷台への土砂等の排土が生じるタイミングは、排土動作を開始してからすぐに開始される。
Therefore, the timing at which soil such as earth and sand is discharged from the
したがって、排土動作を開始してから実際に排土が開始されるまでの時間を短縮することが可能である。それゆえ、掘削から排土までの一連の動作期間を短縮して作業効率を向上させることが可能である。 Therefore, it is possible to shorten the time from the start of the soil removal operation to the actual start of soil removal. Therefore, it is possible to shorten a series of operation periods from excavation to soil removal and improve work efficiency.
図6は、実施形態に基づく作業機コントローラ26の制御フローを説明する図である。
図6を参照して、作業機コントローラ26は、掘削処理を実行する(ステップS2)。
FIG. 6 is a diagram illustrating a control flow of the
With reference to FIG. 6, the
掘削制御部112は、作業機2を制御して掘削対象物である土砂等をバケット8を用いて掘削する掘削動作を実行する。掘削制御部112は、掘削動作による土砂等を安定的に抱え込むためにバケット8の開口面を水平方向に設定する。
The
次に、作業機コントローラ26は、ホイスト旋回処理を実行する(ステップS4)。ホイスト旋回制御部104は、旋回体3による旋回動作(ホイスト旋回動作)により、掘削動作によりバケット8に抱え込まれた土砂等を排土位置まで移動させる。
Next, the
次に、作業機コントローラ26は、排土処理を実行する(ステップS6)。排土制御部108は、ホイスト旋回動作の後、作業機2を制御してバケット8に抱え込まれた土砂等をダンプトラックの荷台に排土する排土動作を実行する。
Next, the
次に、作業機コントローラ26は、ダウン旋回処理を実行する(ステップS8)。ダウン旋回制御部110は、旋回体3による旋回動作(ダウン旋回動作)により、排土動作後の空になったバケット8を掘削位置まで移動させる。
Next, the
次に、作業機コントローラ26は、自動制御処理を継続するかどうかを判断する(ステップS10)。
Next, the
作業機コントローラ26は、自動制御処理を継続しないと判断した場合(ステップS10においてNO)には、処理を終了する(エンド)。
When the
例えば、作業機コントローラ26は、ダンプトラックの荷台に積込む土量が所定量に到達したか否かを判断し、到達した場合には、自動制御処理を継続しないと判断する。あるいは、作業機コントローラ26は、掘削対象物である土砂等が所定量以下等となったか否かを判断し、所定量以下となった場合には、自動制御処理を継続しないと判断する。
For example, the
一方、作業機コントローラ26は、自動制御処理を継続すると判断した場合(ステップS10においてYES)には、ステップS2に戻り上記処理を繰り返す。
On the other hand, when the
図7は、実施形態に基づくホイスト旋回処理のサブルーチンを説明するフロー図である。 FIG. 7 is a flow chart illustrating a subroutine of hoist turning processing based on the embodiment.
図7を参照して、ホイスト旋回制御部104は、旋回処理を実行する(ステップS30)。旋回体制御部106は、旋回体3による旋回動作を実行する。
With reference to FIG. 7, the hoist
次に、ホイスト旋回制御部104は、バケット姿勢制御処理を実行する(ステップS32)。バケット姿勢制御部105は、バケット8の姿勢を制御する処理を実行する。バケット姿勢制御処理については後述する。
Next, the hoist
次に、ホイスト旋回制御部104は、バケット8が排土位置に到達したか否かを判断する(ステップS34)。
Next, the hoist
ステップS34において、ホイスト旋回制御部104は、バケット8が排土位置に到達した場合(ステップS34においてYES)には、ホイスト旋回処理を終了する(リターン)。
In step S34, the hoist
一方、ステップS34において、ホイスト旋回制御部104は、バケット8が排土位置に到達しない場合(ステップS34においてNO)には、ステップS30に戻り、上記旋回処理およびバケット姿勢制御処理を繰り返す。
On the other hand, in step S34, when the
図8は、実施形態に基づくバケット姿勢制御処理を説明するフロー図である。
図8を参照して、バケット姿勢制御部105は、バケット8の姿勢を取得する(ステップS40)。バケット姿勢制御部105は、検出情報取得部102から取得した情報に基づいてバケット8の姿勢を取得する。
FIG. 8 is a flow chart for explaining the bucket attitude control process based on the embodiment.
With reference to FIG. 8, the bucket
次に、バケット姿勢制御部105は、バケット8が水平方向からダンプ方向に所定角度傾斜しているか否かを判断する(ステップS42)。所定角度の値は予め設定されているものとする。所定角度は、バケット8が水平方向からダンプ方向に傾斜した場合でもバケット8に抱え込まれた土砂がバケット8からこぼれ落ちない角度とする。
Next, the bucket
次に、ステップS42において、バケット姿勢制御部105は、バケット8が水平方向からダンプ方向に所定角度傾斜していないと判断した場合(ステップS42においてNO)には、バケット8の姿勢を調整する(ステップS44)。例えば、バケット姿勢制御部105は、バケット8が水平方向から所定角度傾斜するようにダンプ方向に傾斜させる。あるいは、バケット姿勢制御部105は、バケット8の姿勢が水平方向からダンプ方向に所定角度傾斜している状態を維持するように調整する。
Next, in step S42, when the bucket
そして、バケット姿勢制御部105は、バケット姿勢制御処理を終了する(リターン)。すなわち、図7の処理に戻る。
Then, the bucket
一方、ステップS42において、バケット姿勢制御部105は、バケット8が水平方向からダンプ方向に所定角度傾斜していると判断した場合(ステップS42においてYES)には、ステップS44をスキップして、バケット姿勢制御処理を終了する(リターン)。
On the other hand, in step S42, when the bucket
当該ホイスト旋回処理中のバケット姿勢制御処理により、バケット8が排土位置に到達した場合には、バケット8の開口面は、水平状態ではなく、傾斜状態である。バケット8からダンプトラック200の荷台への土砂等の排土が生じるタイミングは、排土動作を開始してからすぐに開始される。排土動作を開始してから実際に排土が開始されるまでの時間を短縮することが可能である。それゆえ、掘削から排土までの一連の動作期間を短縮して作業効率を向上させることが可能である。
When the
(変形例)
図9は、実施形態の変形例に従う作業機コントローラ26#の構成を示すブロック図である。
(Modification example)
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a
図9を参照して、作業機コントローラ26#は、図4に示される作業機コントローラ26と比較して角度設定部103を新たに設けた点が異なる。その他の構成については、図4で説明した構成と同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。
With reference to FIG. 9, the working
角度設定部103は、ホイスト旋回動作中にバケット姿勢制御部105がバケット8を水平方向からダンプ方向に傾斜する角度を設定する。
The
例えば、角度設定部103は、ユーザからの角度の設定指令を受け付けて所定角度を設定しても良い。
For example, the
バケット8をダンプ方向に傾斜させて、土砂等の排土が生じるタイミングは、バケット8内の土砂等の種別によっても異なる。したがって、角度設定部103は、ユーザからの土砂の種別情報の入力を受け付けて、当該種別情報に基づいて所定角度を設定しても良い。
The timing at which the
角度設定部103は、バケット8をダンプ方向に傾斜させた際に実際に土砂等の排土が生じる角度を検証する検証動作を実行して、検証結果に基づいて所定角度を設定しても良い。例えば、バケット8に重量センサを設け、角度設定部103は、バケット8をダンプ方向に傾斜させた際に重量センサの値が変化する角度に基づいて所定角度を設定しても良い。なお、重量センサによらず、ブームシリンダ10の圧力センサ情報と作業機2の姿勢情報とに基づくつり合いの式に基づいて、バケット8内部の土砂の重量を計測しても良い。
The
角度設定部103は、ホイスト旋回動作中の制御誤差と、IMU24の計測誤差とを考慮してバケット8から土砂がこぼれ落ちない所定角度を算出して、設定しても良い。
The
角度設定部103は、運転室4の前方に搭載したカメラの撮像画像に基づいて所定角度を設定しても良い。例えば、撮像画像の画像処理としてオプティカルフローに基づいてバケット8からこぼれ落ちる土砂を認識して、所定角度を設定してもよい。
The
なお、角度設定部103は、本開示の「角度設定部」の一例である。
上記の実施形態では、掘削動作、ホイスト旋回動作、排土動作、ダウン旋回動作の一連の処理を繰り返し実行する自動制御処理を例に挙げて説明したが、例えば、上記一連の処理を繰り返し実行する場合に限られず、例えば、作業機コントローラ26は、ユーザからの操作指令に従ってホイスト旋回動作が指示されたと判断した場合に、バケット8を旋回前の状態からダンプ方向に傾ける傾斜動作を実行しても良い。
The
In the above embodiment, an automatic control process for repeatedly executing a series of processes of excavation operation, hoist turning operation, soil removal operation, and down turning operation has been described as an example. However, for example, the above series of processes are repeatedly executed. Not limited to the case, for example, when the
上記の実施形態では、作業機械の一例として油圧ショベルを挙げているが油圧ショベルに限らず、機械式のロープショベル、電動ショベル、ホイールローダ等の他の種類の作業機械にも適用可能である。 In the above embodiment, the hydraulic excavator is mentioned as an example of the work machine, but the present invention is not limited to the hydraulic excavator, and can be applied to other types of work machines such as a mechanical rope excavator, an electric excavator, and a wheel loader.
以上、本開示の実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above, it should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not restrictive. The scope of the present disclosure is indicated by the scope of claims and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1 車両本体、2 作業機、3 旋回体、4 運転室、4S 運転席、5 走行装置、5Cr 履帯、6 ブーム、7 アーム、8 バケット、8A 刃先、9 エンジンルーム、10 ブームシリンダ、11 アームシリンダ、12 バケットシリンダ、13 ブームピン、14 アームピン、15 バケットピン、16 ブームシリンダストロークセンサ、17 アームシリンダストロークセンサ、18 バケットシリンダストロークセンサ、19 手すり、20 位置検出装置、21 アンテナ、23 グローバル座標演算部、26,26# 作業機コントローラ、30 センサコントローラ、62 旋回モータ、64 油圧装置、100 作業機械、102 検出情報取得部、103 角度設定部、104 ホイスト旋回制御部、105 バケット姿勢制御部、106 旋回体制御部、108 排土制御部、110 ダウン旋回制御部、112 掘削制御部、200 ダンプトラック。 1 vehicle body, 2 work equipment, 3 swivel body, 4 driver's cab, 4S driver's seat, 5 traveling device, 5Cr hoist, 6 boom, 7 arm, 8 bucket, 8A cutting edge, 9 engine room, 10 boom cylinder, 11 arm cylinder , 12 bucket cylinder, 13 boom pin, 14 arm pin, 15 bucket pin, 16 boom cylinder stroke sensor, 17 arm cylinder stroke sensor, 18 bucket cylinder stroke sensor, 19 handrail, 20 position detector, 21 antenna, 23 global coordinate calculation unit, 26, 26 # Work equipment controller, 30 sensor controller, 62 swivel motor, 64 hydraulic device, 100 work machine, 102 detection information acquisition unit, 103 angle setting unit, 104 hoist swivel control unit, 105 bucket attitude control unit, 106 swivel body Control unit, 108 soil removal control unit, 110 down turning control unit, 112 excavation control unit, 200 dump truck.
Claims (6)
前記旋回体に取り付けられバケットを含む作業機と、
旋回動作中に前記バケットをダンプ方向に回転させることにより、前記バケットの開口面をダンプ方向に傾ける傾斜動作を実行する制御部とを備える、作業機械。 With a swivel body that can swivel
A work machine attached to the swivel body and including a bucket,
A work machine including a control unit that executes a tilting operation of tilting the opening surface of the bucket in the dumping direction by rotating the bucket in the dumping direction during the turning operation.
旋回動作中に前記バケットをダンプ方向に回転させることにより、前記バケットの開口面をダンプ方向に傾ける傾斜動作を実行するステップとを備える、作業機械の制御方法。 A step of turning a work machine with a bucket by a swivel body,
A method for controlling a work machine, comprising a step of performing a tilting operation of tilting the opening surface of the bucket in the dumping direction by rotating the bucket in the dumping direction during the turning operation.
Priority Applications (1)
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JP2019125132A JP2021011694A (en) | 2019-07-04 | 2019-07-04 | Work machine and control method of work machine |
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2019
- 2019-07-04 JP JP2019125132A patent/JP2021011694A/en active Pending
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