JP2021088815A - 作業機械および作業機械の制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
<作業機械の全体構成>
図1は、実施形態1に基づく作業機械100の外観図である。
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。
図2には、作業機械100の側面図が示される。
図3は、実施形態1に従うモーメントの釣り合いを説明するための作業機2の模式図である。
式(1)において、Mboomcylは、ブームシリンダ10のブームピン13回りのモーメントである。Mboomは、ブーム6のブームピン13回りのモーメントである。Marmは、アーム7のブームピン13回りのモーメントである。Mbucketは、バケット8のブームピン13回りのモーメントである。Wは、バケット8内の現在の荷重値である。Lは、ブームピン13からバケットピン15(バケット8がアーム7に支持される部分)までの水平方向の距離である。
図4は、実施形態1に基づく作業機械100の演算装置31の機能構成を説明するブロック図である。
図5は、実施形態1に従う作業機械100の掘削後動作の設定を説明する概念図である。
図6に示されるように、掘削動作、掘削後旋回動作、排土動作、排土後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場合が示されている。動作中のブーム6の動きに基づいてボトム圧が変動している状態が示されている。
上記の実施形態1においては、荷重計測処理部52は、掘削後、排土前の期間におけるブーム6の上下方向の動きが小さい第2動作の間にバケット8内部の荷重を計測する処理を実行する場合について説明した。
旋回目標期間算出部64は、旋回体3の旋回開始地点と旋回終了地点と旋回体3の旋回速度とに基づいて旋回体3の第1旋回目標期間を算出する。
図8は、実施形態1の変形例1に従う作業機械100の掘削後動作の設定を説明する概念図である。
作業機械100は、掘削後動作によりバケット8を排土位置に移動させる場合が示されている。ここで、ダンプトラック200が設けられており、作業機械100は、ダンプトラック200の荷台にバケット8で抱え込んだ土砂等を排土する。
例えば、設定部66は、掘削後、排土前の期間において、旋回体3のみを制御して旋回開始地点から所定期間Tpの第2動作が確保されるようにして、期間Tqを用いて旋回動作させながらバケット8を上昇させて排土開始の際の高さに設定する第1動作を実行するように設定することも可能である。
上記の実施形態1の変形例1においては、図8において、期間Tqと設定期間TBとを比較して、期間Tqは設定期間TB以上の場合について説明した。一方で、期間Tqと設定期間TBとを比較して、期間TBの方が期間Tqよりも長い場合も考えられる。この場合、計測可能期間TAが所定期間Tp以上確保できなくなる可能性がある。
(変形例3)
上記においては、掘削後、排土前の期間において、バケット8内部の荷重を計測する処理を実行する場合について説明したが、排土後、掘削前の期間において、バケット8内部の荷重を計測する処理を実行する場合にも同様に適用可能である。
図13は、実施形態1の変形例3に従う作業機械100の排土後動作の設定を説明する概念図である。
上記の実施形態では、旋回動作中のブーム6の動きを制御して当該期間に荷重を計測する方式について説明したが、旋回動作中に限られず、荷重を計測する際にはブーム6の動きを制御して荷重を計測するようにしてもよい。
図15を参照して、作業機械100は、ブーム6を駆動するブームシリンダ10と、アーム7を駆動するアームシリンダ11と、バケット8を駆動するバケットシリンダ12と、旋回体3を旋回させる旋回モータ124と、作業機械100を制御するコントローラ130と、エンジン138と、油圧ポンプ140と、メインバルブ125と、自己圧減圧弁146と、EPC弁150とを備えている。
油圧ポンプ140は、エンジン138によって駆動され、作動油を吐出する。油圧ポンプ140は、可変容量型の油圧ポンプである。エンジン138の回転数に応じて作動油の吐出量を変化させる固定容量型の油圧ポンプであってもよい。
荷重計測処理部52#は、荷重計測ボタン160の操作指示に従ってブーム6の動きが制限された所定期間中にバケット8内部の荷重を計測する。
図17を参照して、ディスプレイ170に表示されたガイダンス画面300が示されている。ガイダンス画面300には、「(警告)計測中は、ブーム上下方向の動作を小さく抑えてください。」のメッセージが表示されている。
Claims (12)
- バケットおよびブームを含む作業機と、
前記作業機を搭載し、旋回動作を行う旋回体と、
掘削後、排土前の期間における前記ブームの上下方向の動きが大きい第1動作と、前記ブームの上下方向の動きが小さい第2動作とを設定する第1動作設定部と、
前記作業機および前記旋回体の少なくとも一方を制御して前記第1動作および第2動作を実行する第1動作制御部と、
前記第2動作の期間にバケット内部の荷重を計測する荷重計測処理部とを備える、作業機械。 - 前記第1動作設定部は、
前記旋回体の旋回開始地点と旋回終了地点と前記旋回体の旋回速度とに基づいて前記旋回体の第1旋回目標期間を算出し、
前記第1旋回目標期間が所定期間以上であるか否かを判断し、
前記第1旋回目標期間が前記所定期間以上である場合には、少なくとも前記所定期間以上の間に前記バケット内部の荷重を計測するために前記第2動作を実行するように前記第1および第2動作を設定する、請求項1記載の作業機械。 - 前記第1動作設定部は、前記第1旋回目標期間が前記所定期間以上でない場合には、前記第1旋回目標期間が前記所定期間以上となるように前記旋回体の旋回速度を調整する、請求項1記載の作業機械。
- 前記第1動作設定部は、
前記作業機の速度に基づいて前記バケットを排土開始の際の高さに移動する第1設定期間を算出し、
前記第1旋回目標期間から前記第1設定期間を減算した前記バケット内部の荷重を計測することが可能な第1計測可能期間が前記所定期間以上であるか否かを判断し、
前記第1計測可能期間が前記所定期間以上である場合には、前記第1設定期間を前記第1動作の実行期間に設定し、前記第1計測可能期間を前記第2動作の実行期間に設定する、請求項2記載の作業機械。 - 前記第1動作設定部は、前記第1計測可能期間が前記所定期間以上でない場合には、前記第1計測可能期間が前記所定期間以上となるように前記第1動作中の前記ブームの上昇速度を調整する、請求項4記載の作業機械。
- 前記第1動作設定部は、前記第1計測可能期間が前記所定期間以上でない場合には、前記第1計測可能期間が前記所定期間以上となるように前記第1動作として前記旋回体の旋回動作の開始前に前記作業機を制御して前記バケットの高さを調整する旋回前準備処理の実行を設定する、請求項4記載の作業機械。
- 排土後、掘削前の期間における前記ブームの上下方向の動きが大きい第3動作と、前記ブームの上下方向の動きが小さい第4動作とを設定する第2動作設定部と、
前記作業機および前記旋回体の少なくとも一方を制御して前記第3動作および第4動作を実行する第2動作制御部とをさらに備え、
前記第2動作設定部は、
前記旋回体の旋回開始地点と旋回終了地点と前記旋回体の旋回速度とに基づいて前記旋回体の第2旋回目標期間を算出し、
前記第2旋回目標期間が前記所定期間以上である場合には、少なくとも前記所定期間以上の間に前記バケット内部の荷重を計測するために前記第4動作を実行するように前記第3および第4動作を実行するように設定する、請求項1記載の作業機械。 - 前記作業機は、
前記ブームを駆動するブームシリンダと、
前記ブームシリンダの圧力を検出するセンサとを含み、
前記荷重計測処理部は、前記センサにより検出される圧力の変化量が所定の閾値以下となった場合に前記バケット内部の荷重を計測する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の作業機械。 - 前記荷重計測処理部は、前記バケットの高さが所定値以上に到達した場合に前記バケット内部の荷重を計測する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の作業機械。
- 前記荷重計測処理部は、前記バケットが所定位置を通過した場合に前記バケット内部の荷重を計測する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の作業機械。
- 前記加重計測処理部は、前記第2動作の期間のうち排土時を基準とした前記排土前の所定期間の情報に基づいて前記バケット内部の荷重を計測する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の作業機械。
- 掘削後、排土前の期間におけるバケットおよびブームを含む作業機の前記ブームの上下方向の動きが大きい第1動作と、前記ブームの上下方向の動きが小さい第2動作とを設定するステップと、
前記作業機および前記作業機を搭載し、旋回動作を行う旋回体の少なくとも一方を制御して前記第1動作および第2動作を実行するステップと、
前記第2動作の期間にバケット内部の荷重を計測するステップとを備える、作業機械の制御方法。
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