JP2021152290A - Shovel and control method of shovel - Google Patents

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Masaki Ogawa
正樹 小川
文乃 階戸
Ayano Kaito
文乃 階戸
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Abstract

To provide a shovel capable of reducing load of an operator.SOLUTION: A shovel in accordance with the present invention is provided with: a lower traveling body; an upper structure rotatably mounted on the lower traveling body; an attachment attached on the upper structure and including a bucket; and a controller controlling motion of the attachment, wherein the controller limits and controls the attachment so as to reduce speed of the bucket before the bucket abuts a work object based on hardness information of the work object.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、ショベル及びショベルの制御方法に関する。 The present disclosure relates to excavators and methods of controlling excavators.

従来、アタッチメントの姿勢の推移と掘削対象地面の現在の形状に関する情報とアタッチメントに関する操作装置の操作内容とに基づいて掘削対象地面に対するバケットの爪先角度を制御するショベルが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a shovel that controls the toe angle of a bucket with respect to the excavation target ground based on the transition of the attitude of the attachment, the information on the current shape of the excavation target ground, and the operation content of the operation device related to the attachment has been known (for example, a patent). Reference 1).

国際公開第2017/047695号International Publication No. 2017/047695

上述のショベルでは、制御装置により掘削対象地面に対するバケットの爪先角度が制御されるため、ショベルの操作者の負担が軽減される。しかしながら、ショベルの操作者はアタッチメントの損傷を低減するため、バケットの爪先角度以外にも細かい操作を行っており、操作者の負担となっている。 In the above-mentioned excavator, since the toe angle of the bucket with respect to the excavation target ground is controlled by the control device, the burden on the excavator operator is reduced. However, in order to reduce the damage to the attachment, the operator of the excavator performs detailed operations other than the angle of the toe of the bucket, which is a burden on the operator.

そこで、操作者の負担をより低減できるショベルを提供することが望ましい。 Therefore, it is desirable to provide an excavator that can further reduce the burden on the operator.

本発明の実施形態に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられ、バケットを含むアタッチメントと、前記アタッチメントの動作を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、作業対象物の硬さ情報に基づいて、前記作業対象物に前記バケットが当接する前にバケット速度を低減するようにアタッチメントを制限制御する。 The excavator according to the embodiment of the present invention comprises a lower traveling body, an upper rotating body rotatably mounted on the lower traveling body, an attachment attached to the upper rotating body and including a bucket, and an operation of the attachment. The control device includes a control device for controlling, and the control device limits and controls the attachment so as to reduce the bucket speed before the bucket abuts on the work object based on the hardness information of the work object.

上述のショベルは、操作者の負担をより低減できる。 The above-mentioned excavator can further reduce the burden on the operator.

本発明の実施形態のショベルの側面図Side view of the excavator according to the embodiment of the present invention ショベルの駆動制御系の構成例を示す図The figure which shows the configuration example of the drive control system of a shovel ショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図Schematic diagram showing a configuration example of a hydraulic system mounted on an excavator アタッチメント制限設定部が有するテーブルの一例を示す図The figure which shows an example of the table which the attachment restriction setting part has 掘削動作におけるバケットの動きを説明するための側面図Side view to explain the movement of the bucket in the excavation operation 掘削支援処理の一例を示すフローチャートFlow chart showing an example of excavation support processing レバー操作量、バケット爪先下げ速度及び応力の時間推移の一例を示す図The figure which shows an example of the time transition of a lever operation amount, a bucket toe lowering speed and a stress

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。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, modes for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components may be designated by the same reference numerals and duplicate description may be omitted.

最初に、図1を参照して、本発明の実施形態のショベルPSの全体構成について説明する。図1は、本発明の実施形態のショベルPSの側面図である。 First, the overall configuration of the excavator PS according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a side view of the excavator PS according to the embodiment of the present invention.

ショベルPSの下部走行体1には、旋回機構2を介して旋回可能に上部旋回体3が搭載されている。上部旋回体3には、ブーム4が取り付けられている。ブーム4の先端には、アーム5が取り付けられている。アーム5の先端には、エンドアタッチメント(作業部位)としてバケット6が取り付けられている。エンドアタッチメントとしては、法面用バケット、浚渫用バケット、ブレーカ等が取り付けられてもよい。 The lower traveling body 1 of the excavator PS is mounted with the upper rotating body 3 so as to be able to turn via the turning mechanism 2. A boom 4 is attached to the upper swing body 3. An arm 5 is attached to the tip of the boom 4. A bucket 6 is attached to the tip of the arm 5 as an end attachment (working part). As the end attachment, a slope bucket, a dredging bucket, a breaker, or the like may be attached.

ブーム4、アーム5、及びバケット6は、アタッチメントの一例として掘削アタッチメントを構成し、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, arm 5, and bucket 6 form an excavation attachment as an example of the attachment, and are hydraulically driven by the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9, respectively.

ブーム4にはブーム角度センサS1が取り付けられ、アーム5にはアーム角度センサS2が取り付けられ、バケット6にはバケット角度センサS3が取り付けられている。ブーム角度センサS1、アーム角度センサS2、及びバケット角度センサS3を集合的に「姿勢センサ」と称する。また、ブーム4には歪みセンサS4が取り付けられている。 A boom angle sensor S1 is attached to the boom 4, an arm angle sensor S2 is attached to the arm 5, and a bucket angle sensor S3 is attached to the bucket 6. The boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, and the bucket angle sensor S3 are collectively referred to as a "posture sensor". Further, a strain sensor S4 is attached to the boom 4.

ブーム角度センサS1は、ブーム4の回動角度を検出する。ブーム角度センサS1は、例えば、水平面に対するブーム4の傾斜を検出することで上部旋回体3に対するブーム4の回動角度を検出する加速度センサである。 The boom angle sensor S1 detects the rotation angle of the boom 4. The boom angle sensor S1 is, for example, an acceleration sensor that detects the rotation angle of the boom 4 with respect to the upper swing body 3 by detecting the inclination of the boom 4 with respect to the horizontal plane.

アーム角度センサS2は、アーム5の回動角度を検出する。アーム角度センサS2は、例えば、水平面に対するアーム5の傾斜を検出することでブーム4に対するアーム5の回動角度を検出する加速度センサである。 The arm angle sensor S2 detects the rotation angle of the arm 5. The arm angle sensor S2 is, for example, an acceleration sensor that detects the rotation angle of the arm 5 with respect to the boom 4 by detecting the inclination of the arm 5 with respect to the horizontal plane.

バケット角度センサS3は、バケット6の回動角度を検出する。バケット角度センサS3は、例えば、水平面に対するバケット6の傾斜を検出することでアーム5に対するバケット6の回動角度を検出する加速度センサである。 The bucket angle sensor S3 detects the rotation angle of the bucket 6. The bucket angle sensor S3 is, for example, an acceleration sensor that detects the rotation angle of the bucket 6 with respect to the arm 5 by detecting the inclination of the bucket 6 with respect to the horizontal plane.

ブーム角度センサS1、アーム角度センサS2、及びバケット角度センサS3は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ、連結ピン回りの回動角度を検出するロータリエンコーダ等であってもよく、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせで構成されていてもよい。 The boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, and the bucket angle sensor S3 are a potentiometer using a variable resistor, a stroke sensor that detects the stroke amount of the corresponding hydraulic cylinder, and a rotary encoder that detects the rotation angle around the connecting pin. Etc., and may be composed of a combination of an acceleration sensor and a gyro sensor.

歪みセンサS4は、アタッチメントの歪みを検出する。本実施形態では、歪みセンサS4は、ブーム4の内部に取り付けられてブーム4の伸張又は圧縮による歪みを検出する1軸歪みゲージである。但し、歪みセンサS4は、3軸歪みゲージであってもよく、アタッチメントの内部の複数箇所に取り付けられる複数の1軸歪みゲージであってもよい。また、歪みセンサS4は、複数の3軸歪みゲージであってもよく、1又は複数の1軸歪みゲージと1又は複数の3軸歪みゲージの組み合わせであってもよい。また、歪みセンサS4は、アタッチメントの歪みを検出できる位置に取り付けられていればよく、例えば、ブーム4の外面に取り付けられていてもよく、アーム5やバケット6に取り付けられていてもよい。 The strain sensor S4 detects the strain of the attachment. In the present embodiment, the strain sensor S4 is a uniaxial strain gauge that is mounted inside the boom 4 and detects strain due to expansion or compression of the boom 4. However, the strain sensor S4 may be a triaxial strain gauge, or may be a plurality of uniaxial strain gauges attached to a plurality of locations inside the attachment. Further, the strain sensor S4 may be a plurality of triaxial strain gauges, or may be a combination of one or a plurality of uniaxial strain gauges and one or a plurality of triaxial strain gauges. Further, the strain sensor S4 may be mounted at a position where distortion of the attachment can be detected, and may be mounted on the outer surface of the boom 4, or may be mounted on the arm 5 or the bucket 6.

上部旋回体3には、運転室としてのキャビン10が設けられ、且つ、カバー3aにより覆われたエンジン11等の動力源が搭載されている。また、上部旋回体3には、車体傾斜センサS5、旋回角度センサS6、空間認識装置70等が搭載されている。キャビン10内には、コントローラ30、表示装置40、音声出力装置43、入力装置45、記憶装置47、及びゲートロックレバー49が設けられている。キャビン10の頂部には、GPS装置(GNSS受信機)P1、及び送信装置T1が設けられている。 The upper swing body 3 is provided with a cabin 10 as a driver's cab, and is equipped with a power source such as an engine 11 covered with a cover 3a. Further, the upper swing body 3 is equipped with a vehicle body inclination sensor S5, a swing angle sensor S6, a space recognition device 70, and the like. A controller 30, a display device 40, an audio output device 43, an input device 45, a storage device 47, and a gate lock lever 49 are provided in the cabin 10. A GPS device (GNSS receiver) P1 and a transmission device T1 are provided at the top of the cabin 10.

車体傾斜センサS5は、ショベルPSの車体の傾斜角度を検出する。本実施形態では、車体傾斜センサS5は、水平面に対する車体の傾斜角度を検出する加速度センサである。 The vehicle body tilt sensor S5 detects the tilt angle of the vehicle body of the excavator PS. In the present embodiment, the vehicle body tilt sensor S5 is an acceleration sensor that detects the tilt angle of the vehicle body with respect to the horizontal plane.

旋回角度センサS6は、下部走行体1に対する上部旋回体3の旋回角度を検出する。本実施形態では、旋回角度センサS6は、例えば旋回機構2の旋回角度を検出するレゾルバである。 The turning angle sensor S6 detects the turning angle of the upper turning body 3 with respect to the lower traveling body 1. In the present embodiment, the turning angle sensor S6 is, for example, a resolver that detects the turning angle of the turning mechanism 2.

コントローラ30は、ショベルPSの駆動制御を行う主制御部として機能する制御装置である。コントローラ30は、CPU及び内部メモリを含む演算処理装置で構成されている。コントローラ30の各種機能は、CPUが内部メモリに格納されているプログラムを実行することで実現される。 The controller 30 is a control device that functions as a main control unit that controls the drive of the excavator PS. The controller 30 is composed of an arithmetic processing unit including a CPU and an internal memory. Various functions of the controller 30 are realized by the CPU executing a program stored in the internal memory.

表示装置40は、コントローラ30からの指令に応じて各種の作業情報を含む画像を表示する。表示装置40は、例えば、コントローラ30に接続される車載液晶ディスプレイである。 The display device 40 displays an image including various work information in response to a command from the controller 30. The display device 40 is, for example, an in-vehicle liquid crystal display connected to the controller 30.

音声出力装置43は、コントローラ30からの音声出力指令に応じて各種音声情報を出力する。音声出力装置43は、例えば、コントローラ30に接続される車載スピーカである。音声出力装置43は、ブザー等の警報器であってもよい。 The voice output device 43 outputs various voice information in response to a voice output command from the controller 30. The audio output device 43 is, for example, an in-vehicle speaker connected to the controller 30. The voice output device 43 may be an alarm device such as a buzzer.

入力装置45は、ショベルPSの操作者がコントローラ30に各種情報を入力するための装置である。入力装置45は、例えば、表示装置40の表面に設けられるメンブレンスイッチを含む。入力装置45は、タッチパネル等であってもよい。 The input device 45 is a device for the operator of the excavator PS to input various information to the controller 30. The input device 45 includes, for example, a membrane switch provided on the surface of the display device 40. The input device 45 may be a touch panel or the like.

記憶装置47は、各種情報を記憶する。記憶装置47は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体である。本実施形態では、記憶装置47は、ブーム角度センサS1、アーム角度センサS2、バケット角度センサS3、歪みセンサS4、車体傾斜センサS5等の検出値、コントローラ30の出力値等を記憶する。 The storage device 47 stores various information. The storage device 47 is, for example, a non-volatile storage medium such as a semiconductor memory. In the present embodiment, the storage device 47 stores the detection values of the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, the bucket angle sensor S3, the strain sensor S4, the vehicle body inclination sensor S5, and the like, and the output value of the controller 30.

ゲートロックレバー49は、キャビン10のドアと運転席との間に設けられ、ショベルPSが誤って操作されるのを防止する機構である。操作者が運転席に乗り込んでゲートロックレバー49を引き上げると、コントローラ30によりゲートロック弁49a(後述する図2参照)が開状態に制御され、操作者はキャビン10から退出できなくなると共に各種操作装置が操作可能になる。操作者がゲートロックレバー49を押し下げると、コントローラ30によりゲートロック弁49aが閉状態に制御され、操作者はキャビン10から退出可能になると共に、各種操作装置は操作不能になる。 The gate lock lever 49 is provided between the door of the cabin 10 and the driver's seat, and is a mechanism for preventing the shovel PS from being erroneously operated. When the operator gets into the driver's seat and pulls up the gate lock lever 49, the controller 30 controls the gate lock valve 49a (see FIG. 2 to be described later) in the open state, and the operator cannot leave the cabin 10 and various operating devices. Becomes operable. When the operator pushes down the gate lock lever 49, the controller 30 controls the gate lock valve 49a in the closed state, so that the operator can leave the cabin 10 and various operating devices become inoperable.

GPS装置P1は、ショベルPSの位置をGPS機能により検出し、位置データをコントローラ30に供給する。 The GPS device P1 detects the position of the excavator PS by the GPS function and supplies the position data to the controller 30.

送信装置T1は、ショベルPSの外部に向けて情報を発信する。 The transmission device T1 transmits information to the outside of the excavator PS.

空間認識装置70は、ショベルPSの周囲の三次元空間に存在する物体を認識するように構成されている。また、空間認識装置70は、空間認識装置70又はショベルPSから認識された物体までの距離を算出するように構成されている。空間認識装置70は、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、単眼カメラ、ステレオカメラ、LIDAR、距離画像センサ、又は赤外線センサ等である。本実施形態では、空間認識装置70は、LIDARであり、多数のレーザ光を多数の方向に発し、その反射光を受光することで、反射光から物体の距離及び方向を算出するように構成されている。空間認識装置70としてのミリ波レーダ等が電磁波を物体に向けて発する場合についても同様である。具体的には、空間認識装置70は、キャビン10の上面前端に取り付けられた前方センサ70F、上部旋回体3の上面後端に取り付けられた後方センサ70B、上部旋回体3の上面左端に取り付けられた左方センサ70L、及び、上部旋回体3の上面右端に取り付けられた右方センサ70Rを含む。上部旋回体3の上方の空間に存在する物体を認識する上方センサがショベルPSに取り付けられていてもよい。 The space recognition device 70 is configured to recognize an object existing in the three-dimensional space around the excavator PS. Further, the space recognition device 70 is configured to calculate the distance from the space recognition device 70 or the excavator PS to the recognized object. The space recognition device 70 is, for example, an ultrasonic sensor, a millimeter wave radar, a monocular camera, a stereo camera, a LIDAR, a distance image sensor, an infrared sensor, or the like. In the present embodiment, the space recognition device 70 is a lidar, and is configured to emit a large number of laser beams in a large number of directions and receive the reflected light to calculate the distance and direction of an object from the reflected light. ing. The same applies to the case where the millimeter wave radar or the like as the space recognition device 70 emits electromagnetic waves toward an object. Specifically, the space recognition device 70 is attached to the front sensor 70F attached to the front end of the upper surface of the cabin 10, the rear sensor 70B attached to the rear end of the upper surface of the upper swing body 3, and the left end of the upper surface of the upper swing body 3. The left sensor 70L and the right sensor 70R attached to the upper right end of the upper swing body 3 are included. An upper sensor that recognizes an object existing in the space above the upper swivel body 3 may be attached to the excavator PS.

空間認識装置70は、ショベルPSの周囲を撮像するように構成されていてもよい。この場合、空間認識装置70は、例えば、CCD又はCMOS等の撮像素子を有する単眼カメラであり、撮像した画像を表示装置40に出力する。 The space recognition device 70 may be configured to image the surroundings of the excavator PS. In this case, the space recognition device 70 is a monocular camera having an image sensor such as a CCD or CMOS, and outputs the captured image to the display device 40.

空間認識装置70は、ショベルPSの周囲に設定された所定領域内の所定物体を検知するように構成されていてもよい。すなわち、空間認識装置70は、物体の種類、位置、及び形状等の少なくとも1つを識別できるように構成されていてもよい。例えば、空間認識装置70は、人と人以外の物体とを区別できるように構成されていてもよい。更に、空間認識装置70は、ショベルPSの周囲の地形の種類を特定できるように構成されていてもよい。地形の種類は、例えば、穴、傾斜面、又は河川等である。更に、空間認識装置70は、障害物の種類を特定できるように構成されていてもよい。障害物の種類は、例えば、電線、電柱、人、動物、車両、作業機材、建設機械、建造物、又は柵等である。更に、空間認識装置70は、車両としてのダンプトラックの種類又はサイズ等を特定できるように構成されていてもよい。更に、空間認識装置70は、ヘルメット、安全ベスト、若しくは作業服等を認識することにより、或いは、ヘルメット、安全ベスト、若しくは作業服等にある所定のマーク等を認識することにより、人を検知するように構成されていてもよい。更に、空間認識装置70は、路面の状態を認識するように構成されていてもよい。具体的には、空間認識装置70は、例えば、路面上に存在する物体の種類を特定するように構成されていてもよい。路面上に存在する物体の種類は、例えば、煙草、缶、ペットボトル、又は石等である。 The space recognition device 70 may be configured to detect a predetermined object in a predetermined area set around the excavator PS. That is, the space recognition device 70 may be configured to be able to identify at least one of the type, position, shape, and the like of the object. For example, the space recognition device 70 may be configured to distinguish between a person and a non-human object. Further, the space recognition device 70 may be configured so as to be able to identify the type of terrain around the excavator PS. The type of terrain is, for example, a hole, a sloping surface, or a river. Further, the space recognition device 70 may be configured so as to be able to identify the type of obstacle. The types of obstacles are, for example, electric wires, utility poles, people, animals, vehicles, work equipment, construction machinery, structures, fences, and the like. Further, the space recognition device 70 may be configured so that the type or size of the dump truck as a vehicle can be specified. Further, the space recognition device 70 detects a person by recognizing a helmet, a safety vest, work clothes, or the like, or by recognizing a predetermined mark or the like on the helmet, safety vest, work clothes, or the like. It may be configured as follows. Further, the space recognition device 70 may be configured to recognize the state of the road surface. Specifically, the space recognition device 70 may be configured to specify, for example, the type of an object existing on the road surface. The types of objects present on the road surface are, for example, cigarettes, cans, PET bottles, stones, and the like.

次に、図2を参照して、ショベルPSの駆動制御系の構成例について説明する。図2は、ショベルPSの駆動制御系の構成例を示す図である。図2中、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気駆動・制御系をそれぞれ二重線、太実線、破線、及び細実線で示す。 Next, a configuration example of the drive control system of the excavator PS will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a drive control system for the excavator PS. In FIG. 2, the mechanical power system, the high-pressure hydraulic line, the pilot line, and the electric drive / control system are shown by double lines, thick solid lines, broken lines, and thin solid lines, respectively.

エンジン11は、メインポンプ14及びパイロットポンプ15に接続され、エンジン制御装置(ECU)74により制御される。ECU74からは、エンジン11の状態を示す各種のデータ(例えば、水温センサ11cで検出される冷却水温(物理量)を示すデータ等)がコントローラ30に常時送信される。コントローラ30は内部の記憶部30aにこのデータを蓄積し、適宜、表示装置40に送信できる。 The engine 11 is connected to the main pump 14 and the pilot pump 15 and is controlled by the engine control unit (ECU) 74. From the ECU 74, various data indicating the state of the engine 11 (for example, data indicating the cooling water temperature (physical quantity) detected by the water temperature sensor 11c, etc.) are constantly transmitted to the controller 30. The controller 30 can store this data in the internal storage unit 30a and appropriately transmit it to the display device 40.

メインポンプ14は、高圧油圧ラインを介して作動油をコントロールバルブ17に供給するための油圧ポンプである。メインポンプ14は、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプである。 The main pump 14 is a hydraulic pump for supplying hydraulic oil to the control valve 17 via a high-pressure hydraulic line. The main pump 14 is, for example, a swash plate type variable displacement hydraulic pump.

可変容量式油圧ポンプであるメインポンプ14のレギュレータ14aは、斜板角度を示すデータをコントローラ30に送る。また、吐出圧力センサ14bは、メインポンプ14の吐出圧力を示すデータをコントローラ30に送る。これらのデータ(物理量を表すデータ)は記憶部30aに格納される。また、メインポンプ14が吸入する作動油が貯蔵されたタンクとメインポンプ14との間の管路に設けられている油温センサ14cは、管路を流れる作動油の温度を表すデータをコントローラ30に送る。 The regulator 14a of the main pump 14, which is a variable displacement hydraulic pump, sends data indicating the swash plate angle to the controller 30. Further, the discharge pressure sensor 14b sends data indicating the discharge pressure of the main pump 14 to the controller 30. These data (data representing physical quantities) are stored in the storage unit 30a. Further, the oil temperature sensor 14c provided in the pipeline between the tank in which the hydraulic oil sucked by the main pump 14 is stored and the main pump 14 outputs data indicating the temperature of the hydraulic oil flowing in the pipeline to the controller 30. Send to.

パイロットポンプ15は、パイロットラインを介して各種油圧制御機器に作動油を供給するための油圧ポンプである。パイロットポンプ15は、例えば、固定容量型油圧ポンプである。 The pilot pump 15 is a hydraulic pump for supplying hydraulic oil to various hydraulic control devices via a pilot line. The pilot pump 15 is, for example, a fixed-capacity hydraulic pump.

コントロールバルブ17は、ショベルPSにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。コントロールバルブ17は、例えば、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、走行用油圧モータ1L、1R(後述する図3参照)、及び旋回用油圧モータ2A(後述する図3参照)等に、メインポンプ14が吐出する作動油を選択的に供給する。なお、以下では、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、走行用油圧モータ1L、1R、及び旋回用油圧モータ2Aを、「油圧アクチュエータ」という場合がある。 The control valve 17 is a flood control device that controls a flood control system in the excavator PS. The control valve 17 is used in, for example, a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, a bucket cylinder 9, a traveling hydraulic motor 1L, 1R (see FIG. 3 described later), a turning hydraulic motor 2A (see FIG. 3 described later), and the like. The hydraulic oil discharged by the main pump 14 is selectively supplied. In the following, the boom cylinder 7, arm cylinder 8, bucket cylinder 9, traveling hydraulic motors 1L, 1R, and swivel hydraulic motor 2A may be referred to as "hydraulic actuators".

操作レバー26は、キャビン10内に設けられ、操作者によって油圧アクチュエータの操作に用いられる。操作レバー26が操作されると、パイロットポンプ15から油圧アクチュエータのそれぞれに対応する流量制御弁のパイロットポートに作動油が供給される。各パイロットポートには、対応する操作レバー26の操作方向及び操作量に応じた圧力の作動油が供給される。 The operating lever 26 is provided in the cabin 10 and is used by the operator to operate the hydraulic actuator. When the operating lever 26 is operated, hydraulic oil is supplied from the pilot pump 15 to the pilot ports of the flow control valves corresponding to the respective hydraulic actuators. Each pilot port is supplied with hydraulic oil having a pressure corresponding to the operating direction and operating amount of the corresponding operating lever 26.

本実施形態では、操作レバー26は、ブーム操作レバーである。操作者が操作レバー26を操作すると、ブームシリンダ7(後述する図3参照)を油圧駆動させて、ブーム4を操作させることができる。なお、ショベルPSには、操作レバー26の他に、アームシリンダ8を油圧駆動させてアーム5を操作できるアーム操作レバー、バケットシリンダ9を油圧駆動させてバケット6を操作できるバケット操作レバー、走行用油圧モータ1L、1R等を駆動させる操作レバー、旋回機構2の旋回用油圧モータ2Aを油圧駆動させて上部旋回体3を旋回させる操作レバー、操作ペダル等が設けられてもよい。 In the present embodiment, the operation lever 26 is a boom operation lever. When the operator operates the operation lever 26, the boom cylinder 7 (see FIG. 3 described later) can be hydraulically driven to operate the boom 4. In addition to the operation lever 26, the excavator PS includes an arm operation lever that can operate the arm 5 by hydraulically driving the arm cylinder 8, a bucket operation lever that can operate the bucket 6 by hydraulically driving the bucket cylinder 9, and for traveling. An operating lever for driving the hydraulic motors 1L, 1R, etc., an operating lever for hydraulically driving the swivel hydraulic motor 2A of the swivel mechanism 2 to swivel the upper swivel body 3, an operating pedal, and the like may be provided.

圧力センサ15a,15bは、操作レバー26が操作された際にコントロールバルブ17に送られるパイロット圧を検出し、検出したパイロット圧を示すデータをコントローラ30に送る。操作レバー26には、スイッチボタン27が設けられている。操作者は、操作レバー26を操作しながらスイッチボタン27を操作することで、コントローラ30に指令信号を送ることができる。 The pressure sensors 15a and 15b detect the pilot pressure sent to the control valve 17 when the operating lever 26 is operated, and send data indicating the detected pilot pressure to the controller 30. The operation lever 26 is provided with a switch button 27. The operator can send a command signal to the controller 30 by operating the switch button 27 while operating the operation lever 26.

また、操作レバー26は、パイロット圧を出力する油圧パイロット式ではなく、操作内容に対応する電気信号(以下、「操作信号」)を出力する電気式であってもよい。この場合、操作レバー26からの電気信号は、コントローラ30に入力され、コントローラ30は、入力される電気信号に応じて、コントロールバルブ17内の各制御弁171〜176を制御することにより、操作レバー26に対する操作内容に応じた、各種油圧アクチュエータの動作を実現してよい。例えば、コントロールバルブ17内の制御弁171〜176は、コントローラ30からの指令により駆動される電磁ソレノイド式スプール弁であってよい。また、例えば、パイロットポンプ15と各制御弁171〜176のパイロットポートとの間には、コントローラ30からの電気信号に応じて動作する油圧制御弁(以下、「操作用制御弁」)が配置されてもよい。操作用制御弁は、例えば、比例弁であってよく、シャトル弁は、省略される。この場合、電気式の操作レバー26を用いた手動操作が行われると、コントローラ30は、その操作量(例えば、レバー操作量)に対応する電気信号によって、操作用油圧制御弁を制御しパイロット圧を増減させる。これにより、コントローラ30は、操作レバー26に対する操作内容に合わせて、各制御弁171〜176を動作させることができる。以下、操作用制御弁は、比例弁(減圧弁)である前提で説明を進める。 Further, the operation lever 26 may be an electric type that outputs an electric signal (hereinafter, “operation signal”) corresponding to the operation content, instead of the hydraulic pilot type that outputs the pilot pressure. In this case, the electric signal from the operation lever 26 is input to the controller 30, and the controller 30 controls each control valve 171 to 176 in the control valve 17 according to the input electric signal, whereby the operation lever The operation of various hydraulic actuators may be realized according to the operation content with respect to 26. For example, the control valves 171 to 176 in the control valve 17 may be electromagnetic solenoid type spool valves driven by a command from the controller 30. Further, for example, a hydraulic control valve (hereinafter, "operation control valve") that operates in response to an electric signal from the controller 30 is arranged between the pilot pump 15 and the pilot ports of the control valves 171 to 176. You may. The operation control valve may be, for example, a proportional valve, and the shuttle valve is omitted. In this case, when a manual operation using the electric operation lever 26 is performed, the controller 30 controls the operation hydraulic control valve by the electric signal corresponding to the operation amount (for example, the lever operation amount) to control the pilot pressure. Increase or decrease. As a result, the controller 30 can operate each of the control valves 171 to 176 according to the operation content for the operation lever 26. Hereinafter, the description of the operation control valve will proceed on the assumption that it is a proportional valve (pressure reducing valve).

コントローラ30は、各種のデータを取得する。コントローラ30が取得したデータは、記憶部30aに格納される。 The controller 30 acquires various data. The data acquired by the controller 30 is stored in the storage unit 30a.

表示装置40は、コントローラ30から供給される作業情報等を含む画像を表示する。表示装置40は、例えば、CAN(Controller Area Network)、LIN(Local Interconnect Network)等の通信ネットワーク、専用線等を介してコントローラ30に接続されている。また、表示装置40は、画像表示部41に表示する画像を生成する変換処理部40aと、入力部としてのスイッチパネル42とを有する。 The display device 40 displays an image including work information and the like supplied from the controller 30. The display device 40 is connected to the controller 30 via, for example, a communication network such as CAN (Controller Area Network) or LIN (Local Interconnect Network), a dedicated line, or the like. Further, the display device 40 includes a conversion processing unit 40a for generating an image to be displayed on the image display unit 41, and a switch panel 42 as an input unit.

変換処理部40aは、空間認識装置70から得られる画像データ等のデータに基づいて画像表示部41上に表示する撮影画像を含む画像を生成する。表示装置40には、前方センサ70F、後方センサ70B、左方センサ70L、及び右方センサ70Rのそれぞれから画像データ等のデータが入力される。また、変換処理部40aは、コントローラ30から表示装置40に入力される各種のデータのうち画像表示部41に表示させるデータを画像信号に変換する。コントローラ30から表示装置40に入力されるデータは、例えば、エンジン冷却水の温度を示すデータ、作動油の温度を示すデータ、尿素水の残量を示すデータ、燃料の残量を示すデータ等を含む。変換処理部40aは、変換した画像信号を画像表示部41に出力し、撮影画像や各種のデータに基づいて生成した画像を画像表示部41に表示させる。なお、変換処理部40aは、表示装置40ではなく、例えば、コントローラ30に設けられてもよい。 The conversion processing unit 40a generates an image including a captured image to be displayed on the image display unit 41 based on data such as image data obtained from the space recognition device 70. Data such as image data is input to the display device 40 from each of the front sensor 70F, the rear sensor 70B, the left sensor 70L, and the right sensor 70R. Further, the conversion processing unit 40a converts the data to be displayed on the image display unit 41 among the various data input from the controller 30 to the display device 40 into an image signal. The data input from the controller 30 to the display device 40 includes, for example, data indicating the temperature of the engine cooling water, data indicating the temperature of the hydraulic oil, data indicating the remaining amount of urea water, data indicating the remaining amount of fuel, and the like. include. The conversion processing unit 40a outputs the converted image signal to the image display unit 41, and causes the image display unit 41 to display the captured image and the image generated based on various data. The conversion processing unit 40a may be provided not in the display device 40 but in, for example, the controller 30.

スイッチパネル42は、各種ハードウェアスイッチを含むパネルである。スイッチパネル42は、ライトスイッチ42a、ワイパースイッチ42b、及びウィンドウォッシャスイッチ42cを有する。 The switch panel 42 is a panel including various hardware switches. The switch panel 42 includes a light switch 42a, a wiper switch 42b, and a window washer switch 42c.

ライトスイッチ42aは、キャビン10の外部に取り付けられるライトの点灯・消灯を切り替えるためのスイッチである。ワイパースイッチ42bは、ワイパーの作動・停止を切り替えるためのスイッチである。ウィンドウォッシャスイッチ42cは、ウィンドウォッシャ液を噴射するためのスイッチである。 The light switch 42a is a switch for switching on / off of a light attached to the outside of the cabin 10. The wiper switch 42b is a switch for switching the operation / stop of the wiper. The window washer switch 42c is a switch for injecting the window washer liquid.

表示装置40は、蓄電池80から電力の供給を受けて動作する。蓄電池80は、エンジン11のオルタネータ11a(発電機)で発電した電力で充電される。蓄電池80の電力は、コントローラ30及び表示装置40以外のショベルPSの電装品72等にも供給される。また、エンジン11のスタータ11bは、蓄電池80からの電力で駆動されてエンジン11を始動させる。 The display device 40 operates by receiving electric power from the storage battery 80. The storage battery 80 is charged with the electric power generated by the alternator 11a (generator) of the engine 11. The electric power of the storage battery 80 is also supplied to the electrical components 72 of the excavator PS other than the controller 30 and the display device 40. Further, the starter 11b of the engine 11 is driven by the electric power from the storage battery 80 to start the engine 11.

ショベルPSのキャビン10内には、エンジン回転数調整ダイヤル75が設けられている。エンジン回転数調整ダイヤル75は、エンジン回転数を調整するためのダイヤルであり、例えば、エンジン回転数を段階的に切り替えることができる。本実施形態では、エンジン回転数調整ダイヤル75は、SPモード、Hモード、Aモード、及びアイドリング(IDLE)モードの4段階にエンジン回転数を切り替えることができるように設けられている。エンジン回転数調整ダイヤル75は、エンジン回転数の設定状態を示すデータをコントローラ30に送る。なお、図2には、エンジン回転数調整ダイヤル75によりHモードが選択された状態が示されている。 An engine speed adjusting dial 75 is provided in the cabin 10 of the excavator PS. The engine speed adjustment dial 75 is a dial for adjusting the engine speed, and for example, the engine speed can be switched stepwise. In the present embodiment, the engine speed adjustment dial 75 is provided so that the engine speed can be switched in four stages of SP mode, H mode, A mode, and idling (IDLE) mode. The engine speed adjustment dial 75 sends data indicating the setting state of the engine speed to the controller 30. Note that FIG. 2 shows a state in which the H mode is selected by the engine speed adjustment dial 75.

SPモードは、作業量を優先したい場合に選択される回転数モードであり、最も高いエンジン回転数を利用する。Hモードは、作業量と燃費を両立させたい場合に選択される回転数モードであり、2番目に高いエンジン回転数を利用する。Aモードは、燃費を優先させながら低騒音でショベルPSを稼働させたい場合に選択される回転数モードであり、3番目に高いエンジン回転数を利用する。アイドリングモードは、エンジンをアイドリング状態にしたい場合に選択される回転数モードであり、最も低いエンジン回転数を利用する。エンジン11は、エンジン回転数調整ダイヤル75で設定された回転数モードのエンジン回転数で一定回転数に制御される。 The SP mode is a rotation speed mode selected when it is desired to prioritize the amount of work, and uses the highest engine speed. The H mode is a rotation speed mode selected when it is desired to achieve both work load and fuel consumption, and uses the second highest engine speed. The A mode is a rotation speed mode selected when it is desired to operate the excavator PS with low noise while giving priority to fuel consumption, and uses the third highest engine speed. The idling mode is a rotation speed mode selected when the engine is desired to be in an idling state, and the lowest engine speed is used. The engine 11 is controlled to a constant rotation speed by the engine rotation speed in the rotation speed mode set by the engine rotation speed adjustment dial 75.

次に図3を参照し、ショベルPSに搭載される油圧システムの詳細について説明する。図3は、図1のショベルPSに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図である。図3において、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、電気制御系をそれぞれ二重線、太実線、破線、点線で示す。 Next, with reference to FIG. 3, the details of the hydraulic system mounted on the excavator PS will be described. FIG. 3 is a schematic view showing a configuration example of a hydraulic system mounted on the excavator PS of FIG. In FIG. 3, the mechanical power system, the high-pressure hydraulic line, the pilot line, and the electric control system are shown by double lines, thick solid lines, broken lines, and dotted lines, respectively.

図3において、油圧システムは、エンジン11によって駆動されるメインポンプ14L、14Rから、センターバイパス管路50L、50R、パラレル管路52L、52Rを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。メインポンプ14L、14Rは、図2のメインポンプ14に対応する。 In FIG. 3, the hydraulic system circulates hydraulic oil from the main pumps 14L and 14R driven by the engine 11 to the hydraulic oil tank via the center bypass pipelines 50L and 50R and the parallel pipelines 52L and 52R. The main pumps 14L and 14R correspond to the main pump 14 of FIG.

センターバイパス管路50Lは、コントロールバルブ17内に配置された制御弁171L〜175Lを通る高圧油圧ラインである。センターバイパス管路50Rは、コントロールバルブ17内に配置された制御弁171R〜175Rを通る高圧油圧ラインである。 The center bypass pipeline 50L is a high-pressure hydraulic line that passes through control valves 171L to 175L arranged in the control valve 17. The center bypass pipeline 50R is a high-pressure hydraulic line that passes through the control valves 171R to 175R arranged in the control valve 17.

制御弁171Lは、メインポンプ14Lが吐出する作動油を左側走行用油圧モータ1Lへ供給し、且つ、左側走行用油圧モータ1Lが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。 The control valve 171L supplies the hydraulic oil discharged by the main pump 14L to the left-side traveling hydraulic motor 1L, and discharges the hydraulic oil discharged by the left-side traveling hydraulic motor 1L to the hydraulic oil tank. It is a spool valve that switches between.

制御弁171Rは、走行直進弁としてのスプール弁である。制御弁171Rは、下部走行体1の直進性を高めるべくメインポンプ14Lから左側走行用油圧モータ1L及び右側走行用油圧モータ1Rのそれぞれに作動油が供給されるように作動油の流れを切り換える。具体的には、左側走行用油圧モータ1L及び右側走行用油圧モータ1Rと他の何れかの油圧アクチュエータとが同時に操作された場合、メインポンプ14Lは、左側走行用油圧モータ1L及び右側走行用油圧モータ1Rの双方に作動油を供給する。他の油圧アクチュエータが何れも操作されていない場合には、メインポンプ14Lが左側走行用油圧モータ1Lに作動油を供給し、メインポンプ14Rが右側走行用油圧モータ1Rに作動油を供給する。 The control valve 171R is a spool valve as a traveling straight valve. The control valve 171R switches the flow of hydraulic oil so that hydraulic oil is supplied from the main pump 14L to each of the left-side traveling hydraulic motor 1L and the right-side traveling hydraulic motor 1R in order to improve the straightness of the lower traveling body 1. Specifically, when the left-side traveling hydraulic motor 1L and the right-side traveling hydraulic motor 1R and any other hydraulic actuator are operated at the same time, the main pump 14L is the left-side traveling hydraulic motor 1L and the right-side traveling hydraulic pressure. The hydraulic oil is supplied to both of the motors 1R. When none of the other hydraulic actuators is operated, the main pump 14L supplies the hydraulic oil to the left side traveling hydraulic motor 1L, and the main pump 14R supplies the hydraulic oil to the right side traveling hydraulic motor 1R.

制御弁172Lは、メインポンプ14Lが吐出する作動油をオプションの油圧アクチュエータへ供給し、且つ、オプションの油圧アクチュエータが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。オプションの油圧アクチュエータは、例えば、グラップル開閉シリンダである。 The control valve 172L is a spool valve that supplies the hydraulic oil discharged by the main pump 14L to the optional hydraulic actuator and switches the flow of the hydraulic oil in order to discharge the hydraulic oil discharged by the optional hydraulic actuator to the hydraulic oil tank. Is. The optional hydraulic actuator is, for example, a grapple opening / closing cylinder.

制御弁172Rは、メインポンプ14Rが吐出する作動油を右側走行用油圧モータ1Rへ供給し、且つ、右側走行用油圧モータ1Rが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。 The control valve 172R supplies the hydraulic oil discharged by the main pump 14R to the right-side traveling hydraulic motor 1R, and discharges the hydraulic oil discharged by the right-side traveling hydraulic motor 1R to the hydraulic oil tank. It is a spool valve that switches between.

制御弁173Lは、メインポンプ14Lが吐出する作動油を旋回用油圧モータ2Aへ供給し、且つ、旋回用油圧モータ2Aが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。 The control valve 173L supplies the hydraulic oil discharged by the main pump 14L to the swivel hydraulic motor 2A, and switches the flow of the hydraulic oil in order to discharge the hydraulic oil discharged by the swivel hydraulic motor 2A to the hydraulic oil tank. It is a spool valve.

旋回用油圧モータ2Aは、上部旋回体3を旋回させることができる。旋回用油圧モータ2Aのポート21Lはリリーフ弁22Lを介して作動油タンクに接続されている。旋回用油圧モータ2Aのポート21Rはリリーフ弁22Rを介して作動油タンクに接続されている。リリーフ弁22Lは、ポート21L側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、ポート21L側の作動油を作動油タンクに排出する。リリーフ弁22Rは、ポート21R側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、ポート21R側の作動油を作動油タンクに排出する。 The swivel hydraulic motor 2A can swivel the upper swivel body 3. The port 21L of the swivel hydraulic motor 2A is connected to the hydraulic oil tank via a relief valve 22L. The port 21R of the swivel hydraulic motor 2A is connected to the hydraulic oil tank via the relief valve 22R. The relief valve 22L opens when the pressure on the port 21L side reaches a predetermined relief pressure, and discharges the hydraulic oil on the port 21L side to the hydraulic oil tank. The relief valve 22R opens when the pressure on the port 21R side reaches a predetermined relief pressure, and discharges the hydraulic oil on the port 21R side to the hydraulic oil tank.

制御弁173Rは、メインポンプ14Rが吐出する作動油をバケットシリンダ9へ供給し、且つ、バケットシリンダ9内の作動油を作動油タンクへ排出するためのスプール弁である。 The control valve 173R is a spool valve for supplying the hydraulic oil discharged by the main pump 14R to the bucket cylinder 9 and discharging the hydraulic oil in the bucket cylinder 9 to the hydraulic oil tank.

制御弁174L、174Rは、メインポンプ14L、14Rが吐出する作動油をブームシリンダ7へ供給し、且つ、ブームシリンダ7内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。本実施例では、制御弁174Lは、ブーム4の上げ操作が行われた場合にのみ作動し、ブーム4の下げ操作が行われた場合には作動しない。 The control valves 174L and 174R are spools that supply the hydraulic oil discharged by the main pumps 14L and 14R to the boom cylinder 7 and switch the flow of the hydraulic oil in order to discharge the hydraulic oil in the boom cylinder 7 to the hydraulic oil tank. It is a valve. In this embodiment, the control valve 174L operates only when the boom 4 is raised, and does not operate when the boom 4 is lowered.

制御弁175L、175Rは、メインポンプ14L、14Rが吐出する作動油をアームシリンダ8へ供給し、且つ、アームシリンダ8内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。 The control valves 175L and 175R are spools that supply the hydraulic oil discharged by the main pumps 14L and 14R to the arm cylinder 8 and switch the flow of the hydraulic oil in order to discharge the hydraulic oil in the arm cylinder 8 to the hydraulic oil tank. It is a valve.

パラレル管路52Lは、センターバイパス管路50Lに並行する高圧油圧ラインである。パラレル管路52Lは、制御弁171L〜174Lの何れかによってセンターバイパス管路50Lを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。パラレル管路52Rは、センターバイパス管路50Rに並行する高圧油圧ラインである。パラレル管路52Rは、制御弁172R〜174Rの何れかによってセンターバイパス管路50Rを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。 The parallel line 52L is a high-pressure hydraulic line parallel to the center bypass line 50L. The parallel pipeline 52L can supply the hydraulic oil to the control valve further downstream when the flow of the hydraulic oil through the center bypass pipeline 50L is restricted or blocked by any of the control valves 171L to 174L. The parallel line 52R is a high-pressure hydraulic line parallel to the center bypass line 50R. The parallel pipeline 52R can supply the hydraulic oil to the control valve further downstream when the flow of the hydraulic oil through the center bypass pipeline 50R is restricted or blocked by any of the control valves 172R to 174R.

レギュレータ14aL、14aRは、メインポンプ14L、14Rの吐出圧に応じてメインポンプ14L、14Rの斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ14L、14Rの吐出量を制御する。レギュレータ14aL、14aRは、図2のレギュレータ14aに対応する。レギュレータ14aL、14aRは、例えば、メインポンプ14L、14Rの吐出圧が所定値以上となった場合にメインポンプ14L、14Rの斜板傾転角を調節して吐出量を減少させる。吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ14の吸収馬力がエンジン11の出力馬力を超えないようにするためである。 The regulators 14aL and 14aR control the discharge amount of the main pumps 14L and 14R by adjusting the swash plate tilt angle of the main pumps 14L and 14R according to the discharge pressure of the main pumps 14L and 14R. The regulators 14aL and 14aR correspond to the regulator 14a of FIG. The regulators 14aL and 14aR, for example, adjust the swash plate tilt angle of the main pumps 14L and 14R to reduce the discharge amount when the discharge pressures of the main pumps 14L and 14R become equal to or higher than a predetermined value. This is to prevent the absorbed horsepower of the main pump 14, which is represented by the product of the discharge pressure and the discharge amount, from exceeding the output horsepower of the engine 11.

吐出圧力センサ14bL、14bRは、メインポンプ14L、14Rの吐出圧を検出するためのセンサであり、検出した値をコントローラ30に対して出力する。吐出圧力センサ14bL、14bRは、図2の吐出圧力センサ14bに対応する。 The discharge pressure sensors 14bL and 14bR are sensors for detecting the discharge pressures of the main pumps 14L and 14R, and output the detected values to the controller 30. The discharge pressure sensors 14bL and 14bR correspond to the discharge pressure sensor 14b of FIG.

操作レバー26は、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用して、レバー操作量に応じたパイロット圧を制御弁174L、174Rのパイロットポートに作用させる。具体的には、操作レバー26は、ブーム上げ方向に操作された場合には、制御弁174Lの右側パイロットポート及び制御弁174Rの左側パイロットポートにパイロット圧を作用させる。一方、操作レバー26は、ブーム下げ方向に操作された場合には、制御弁174Rの右側パイロットポートにパイロット圧を作用させる。 The operating lever 26 uses the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to apply a pilot pressure according to the lever operating amount to the pilot ports of the control valves 174L and 174R. Specifically, when the operating lever 26 is operated in the boom raising direction, the operating lever 26 exerts a pilot pressure on the right side pilot port of the control valve 174L and the left side pilot port of the control valve 174R. On the other hand, when the operating lever 26 is operated in the boom lowering direction, the pilot pressure is applied to the right pilot port of the control valve 174R.

減圧弁25L,25Rは、コントローラ30からの指令電流に応じてパイロット圧を増減させる。減圧弁25Lは、操作レバー26がブーム上げ方向に操作されたときに生成したパイロット圧を減圧して制御弁174Lの右側パイロットポート及び制御弁174Rの左側パイロットポートに作用させる。減圧弁25Rは、操作レバー26がブーム下げ方向に操作されたときに生成したパイロット圧を減圧して制御弁174Rの右側パイロットポートに作用させる。 The pressure reducing valves 25L and 25R increase / decrease the pilot pressure according to the command current from the controller 30. The pressure reducing valve 25L reduces the pilot pressure generated when the operating lever 26 is operated in the boom raising direction and acts on the right side pilot port of the control valve 174L and the left side pilot port of the control valve 174R. The pressure reducing valve 25R reduces the pilot pressure generated when the operating lever 26 is operated in the boom lowering direction and acts on the right pilot port of the control valve 174R.

圧力センサ15abは、図2の圧力センサ15a,15bに対応する。圧力センサ15abは、操作レバー26に対する操作者の操作内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作内容は、例えば、レバー操作方向、レバー操作量(レバー操作角度)等である。 The pressure sensor 15ab corresponds to the pressure sensors 15a and 15b of FIG. The pressure sensor 15ab detects the operation content of the operator with respect to the operation lever 26 in the form of pressure, and outputs the detected value to the controller 30. The operation contents are, for example, a lever operation direction, a lever operation amount (lever operation angle), and the like.

ここで、図3の油圧システムで採用されるネガティブコントロール制御(以下、「ネガコン制御」とする。)について説明する。 Here, the negative control control (hereinafter referred to as “negative control control”) adopted in the hydraulic system of FIG. 3 will be described.

センターバイパス管路50L、50Rは、最も下流にある制御弁175L、175Rのそれぞれと作動油タンクとの間にネガティブコントロール絞り18L、18Rを備える。メインポンプ14L、14Rが吐出した作動油の流れは、ネガティブコントロール絞り18L、18Rで制限される。そして、ネガティブコントロール絞り18L、18Rは、レギュレータ14aL、14aRを制御するための制御圧(以下、「ネガコン圧」とする。)を発生させる。 The center bypass pipelines 50L and 50R are provided with negative control throttles 18L and 18R between the most downstream control valves 175L and 175R and the hydraulic oil tank, respectively. The flow of hydraulic oil discharged by the main pumps 14L and 14R is limited by the negative control throttles 18L and 18R. Then, the negative control diaphragms 18L and 18R generate a control pressure for controlling the regulators 14aL and 14aR (hereinafter, referred to as "negative control pressure").

ネガコン圧センサ19L、19Rは、ネガティブコントロール絞り18L、18Rの上流で発生させたネガコン圧を検出するセンサである。本実施例では、ネガコン圧センサ19L、19Rは、検出した値をコントローラ30に対して出力する。 The negative control pressure sensors 19L and 19R are sensors that detect the negative control pressure generated upstream of the negative control diaphragms 18L and 18R. In this embodiment, the negative control pressure sensors 19L and 19R output the detected values to the controller 30.

コントローラ30は、ネガコン圧に応じた指令をレギュレータ14aL、14aRに対して出力する。レギュレータ14aL、14aRは、指令に応じてメインポンプ14L、14Rの斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ14L、14Rの吐出量を制御する。具体的には、レギュレータ14aL、14aRは、ネガコン圧が大きいほどメインポンプ14L、14Rの吐出量を減少させ、ネガコン圧が小さいほどメインポンプ14L、14Rの吐出量を増大させる。 The controller 30 outputs a command according to the negative control pressure to the regulators 14aL and 14aR. The regulators 14aL and 14aR control the discharge amount of the main pumps 14L and 14R by adjusting the swash plate tilt angle of the main pumps 14L and 14R in response to a command. Specifically, the regulators 14aL and 14aR decrease the discharge amounts of the main pumps 14L and 14R as the negative control pressure increases, and increase the discharge amounts of the main pumps 14L and 14R as the negative control pressure decreases.

油圧アクチュエータが何れも操作されていない場合(以下、「待機モード」とする。)、メインポンプ14L、14Rが吐出する作動油は、センターバイパス管路50L、50Rを通ってネガティブコントロール絞り18L、18Rに至る。そして、メインポンプ14L、14Rが吐出する作動油の流れは、ネガティブコントロール絞り18L、18Rの上流で発生するネガコン圧を増大させる。その結果、レギュレータ14aL、14aRは、メインポンプ14L、14Rの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油がセンターバイパス管路50L、50Rを通過する際の圧力損失(ポンピングロス)を抑制する。 When none of the hydraulic actuators are operated (hereinafter referred to as "standby mode"), the hydraulic oil discharged by the main pumps 14L and 14R passes through the center bypass pipelines 50L and 50R and the negative control throttles 18L and 18R. To. The flow of hydraulic oil discharged by the main pumps 14L and 14R increases the negative pressure generated upstream of the negative control throttles 18L and 18R. As a result, the regulators 14aL and 14aR reduce the discharge amount of the main pumps 14L and 14R to the allowable minimum discharge amount, and reduce the pressure loss (pumping loss) when the discharged hydraulic oil passes through the center bypass pipelines 50L and 50R. Suppress.

一方、何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、メインポンプ14L、14Rが吐出する作動油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、メインポンプ14L、14Rが吐出する作動油の流れは、ネガティブコントロール絞り18L、18Rに至る量を減少或いは消失させ、ネガティブコントロール絞り18L、18Rの上流で発生するネガコン圧を低下させる。その結果、レギュレータ14aL、14aRは、メインポンプ14L、14Rの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な作動油を循環させ、操作対象の油圧アクチュエータの駆動を確かなものとする。 On the other hand, when any of the hydraulic actuators is operated, the hydraulic oil discharged from the main pumps 14L and 14R flows into the operation target hydraulic actuator via the control valve corresponding to the operation target hydraulic actuator. Then, the flow of the hydraulic oil discharged by the main pumps 14L and 14R reduces or eliminates the amount reaching the negative control throttles 18L and 18R, and lowers the negative control pressure generated upstream of the negative control throttles 18L and 18R. As a result, the regulators 14aL and 14aR increase the discharge amount of the main pumps 14L and 14R, circulate sufficient hydraulic oil to the operation target hydraulic actuator, and ensure the drive of the operation target hydraulic actuator.

上述のような構成により、図3の油圧システムは、待機モードにおいては、メインポンプ14L、14Rにおける無駄なエネルギ消費を抑制できる。なお、無駄なエネルギ消費は、メインポンプ14L、14Rが吐出する作動油がセンターバイパス管路50L、50Rで発生させるポンピングロスを含む。 With the above configuration, the hydraulic system of FIG. 3 can suppress wasteful energy consumption in the main pumps 14L and 14R in the standby mode. The wasteful energy consumption includes a pumping loss generated by the hydraulic oil discharged from the main pumps 14L and 14R in the center bypass pipelines 50L and 50R.

また、図3の油圧システムは、油圧アクチュエータを作動させる場合には、メインポンプ14L、14Rから必要十分な作動油を作動対象の油圧アクチュエータに確実に供給できるようにする。 Further, the hydraulic system of FIG. 3 ensures that necessary and sufficient hydraulic oil can be supplied from the main pumps 14L and 14R to the hydraulic actuator to be operated when the hydraulic actuator is operated.

次に、図2に戻り、コントローラ30の機能構成について説明する。図2に示されるように、コントローラ30は、制御レベル推定部31と、ブーム下げ制限設定部32と、動作制御部33と、を有する。 Next, returning to FIG. 2, the functional configuration of the controller 30 will be described. As shown in FIG. 2, the controller 30 includes a control level estimation unit 31, a boom lowering limit setting unit 32, and an operation control unit 33.

制御レベル推定部31は、例えば後述する掘削作業を行う際、土砂等の作業対象物によってバケット6に加わる衝撃の大きさを示す制御レベルを推定する。なお、制御レベルとは、衝撃の大きさを示す指標であり、以下の説明においては、衝撃が大きいほど制御レベルの値が高くなるものとして説明する。制御レベル推定部31は、作業対象物の硬さに基づいて、制御レベルを推定する。 The control level estimation unit 31 estimates a control level indicating the magnitude of the impact applied to the bucket 6 by a work object such as earth and sand when performing excavation work described later, for example. The control level is an index indicating the magnitude of the impact, and in the following description, it will be described that the larger the impact, the higher the value of the control level. The control level estimation unit 31 estimates the control level based on the hardness of the work object.

例えば、制御レベル推定部31は、所定の姿勢でバケット6により作業対象物に所定の圧力を加えたときの作業対象物への沈み込み量に基づいて、作業対象物の硬さを推定することにより、その制御レベルを推定する。作業対象物への沈み込み量は、例えばショベルPSの姿勢センサの検出値、空間認識装置70が認識した作業対象物に関する情報に基づいて求めることができる。具体的には、作業対象物への沈み込み量は、ショベルPSの姿勢センサの検出値により算出されるショベルPSの姿勢変化に基づいて求めることができる。また、作業対象物への沈み込み量は、空間認識装置70が認識した空間認識装置70又はショベルPSから作業対象物までの距離、空間認識装置70が撮像した作業対象物の画像等に基づいて求めることができる。 For example, the control level estimation unit 31 estimates the hardness of the work object based on the amount of subduction into the work object when a predetermined pressure is applied to the work object by the bucket 6 in a predetermined posture. To estimate the control level. The amount of sinking into the work object can be obtained based on, for example, the detection value of the posture sensor of the excavator PS and the information on the work object recognized by the space recognition device 70. Specifically, the amount of subduction into the work object can be obtained based on the posture change of the shovel PS calculated from the detection value of the posture sensor of the shovel PS. The amount of subduction into the work object is based on the distance from the space recognition device 70 or the excavator PS recognized by the space recognition device 70 to the work object, the image of the work object captured by the space recognition device 70, and the like. You can ask.

また、例えば、制御レベル推定部31は、過去の作業履歴に基づいて、作業対象物の硬さを推定することにより、その制御レベルを推定する。制御レベル推定部31は、GPS装置P1によるショベルPSの位置情報、各種センサS1〜S6等によるショベルPSの各部の動作履歴等から作業対象物の形成状態を推定する。ここで、作業対象物の形成状態としては、例えば、掘削した土砂等を盛ったままの盛り土、ショベルPSが乗って作業するために踏み固められた土台、掘削されていない地山(元からある地表形状)等がある。例えば、掘削時における各種シリンダ7〜9のシリンダ圧の圧力波形や歪ゲージの検出値等から土の状態を取得する。また、ショベルPSの軌跡、バケット6の軌跡等に基づいて、作業対象物が盛り土であるか、土台であるかを推定する。また、コントローラ30の記憶部30aには、地形情報として施工図が入力されており、制御レベル推定部31は地形情報から地山の情報を取得してもよい。そして、制御レベル推定部31は、推定された作業対象物の形成状態(盛り土、土台、地山等)に基づいて、作業対象物の硬さを推定し、制御レベルを決定する。なお、制御レベル推定部31が用いる作業履歴は、自身のショベルPSが作業した履歴のみならず、他のショベルPSが作業した履歴を送信装置T1を介して取得して、作業対象物の硬さの推定に用いてもよい。 Further, for example, the control level estimation unit 31 estimates the control level by estimating the hardness of the work object based on the past work history. The control level estimation unit 31 estimates the formation state of the work object from the position information of the excavator PS by the GPS device P1, the operation history of each part of the excavator PS by various sensors S1 to S6, and the like. Here, as the formation state of the work object, for example, the embankment with the excavated earth and sand etc. piled up, the foundation compacted for the excavator PS to work on, and the unexcavated ground (from the beginning). Ground surface shape) etc. For example, the state of soil is acquired from the pressure waveform of the cylinder pressure of various cylinders 7 to 9 at the time of excavation, the detected value of the strain gauge, and the like. Further, based on the locus of the excavator PS, the locus of the bucket 6, and the like, it is estimated whether the work object is an embankment or a base. Further, a construction drawing is input as terrain information in the storage unit 30a of the controller 30, and the control level estimation unit 31 may acquire information on the ground from the terrain information. Then, the control level estimation unit 31 estimates the hardness of the work object based on the estimated formation state of the work object (filling, foundation, ground, etc.) and determines the control level. As for the work history used by the control level estimation unit 31, not only the work history of the own excavator PS but also the work history of the other excavator PS is acquired via the transmission device T1 to obtain the hardness of the work object. It may be used for the estimation of.

また、例えば、制御レベル推定部31は、空間認識装置70が撮像した画像に基づいて、当接する土砂等の作業対象物の硬さを推定することにより、その制御レベルを推定する。硬さの推定には、各種シリンダ7〜9や歪ゲージ等の検出値を用いてもよい。また、硬さの推定には、伝搬速度、吸水率等の岩質情報や水脈等の地質情報等の土質情報を用いてもよい。制御レベル推定部31は、作業対象物を撮像した画像を表示装置40を介して取得し、作業対象物の形状、表面の状態等から作業対象物の形成状態(盛り土、土台、地山等)を推定する。なお、画像から作業対象物の形成状態を推定する手法としては、パターン学習等のAI技術を用いてもよい。パターン学習には画像と負荷(各種シリンダの検出値等)とを組み合わせてもよい。そして、制御レベル推定部31は、推定された作業対象物の形成状態(盛り土、土台、地山等)に基づいて、作業対象物の硬さを推定し、制御レベルを推定する。ここで、作業対象物の形成状態にはショベルPSの作業内容に基づいて判断できる。作業内容は、空間認識装置70、ショベルPSの姿勢センサやブームシリンダ7、アームシリンダ8、バケットシリンダ9の圧力センサ等の検出値に基づいて求めることができる。なお、制御レベル推定部31が用いる画像は、自身のショベルPSの空間認識装置70が撮像した画像のみならず、他のショベルPSの空間認識装置70が撮像した画像を、送信装置T1を介して取得して、硬さの推定に用いてもよい。 Further, for example, the control level estimation unit 31 estimates the control level by estimating the hardness of a work object such as earth and sand that comes into contact with the space recognition device 70 based on the image captured by the space recognition device 70. Detected values of various cylinders 7 to 9 and strain gauges may be used for estimating the hardness. Further, for the estimation of hardness, rock quality information such as propagation velocity and water absorption rate and geological information such as geological information such as water veins may be used. The control level estimation unit 31 acquires an image of the work object through the display device 40, and forms the work object from the shape, surface condition, etc. of the work object (filling, foundation, ground, etc.). To estimate. As a method of estimating the formation state of the work object from the image, AI technology such as pattern learning may be used. An image and a load (detected values of various cylinders, etc.) may be combined for pattern learning. Then, the control level estimation unit 31 estimates the hardness of the work object based on the estimated formation state (fill, foundation, ground, etc.) of the work object, and estimates the control level. Here, the formation state of the work object can be determined based on the work content of the excavator PS. The work content can be obtained based on the detected values of the space recognition device 70, the posture sensor of the excavator PS, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, the pressure sensor of the bucket cylinder 9, and the like. The image used by the control level estimation unit 31 is not only an image captured by the space recognition device 70 of its own excavator PS, but also an image captured by the space recognition device 70 of another excavator PS via the transmission device T1. It may be acquired and used for estimating hardness.

ところで、ショベル100のアタッチメント(ブーム4、アーム5、バケット6)は、被掘削物をダンプトラックに積み込む際、被積載物の重量により疲労ダメージが蓄積する。ここで、アタッチメントの寿命は、アタッチメントに作用する応力の逆数の3乗に比例する。即ち、アタッチメントに作用する応力が1/2となると、アタッチメントの寿命は8倍となる。また、アタッチメントに作用する応力は、被積載物の重量に比例する。また、必ずしも3.0乗でなくともよく、3.5乗を寿命計算の指針として判断してもよい。 By the way, when the attachments (boom 4, arm 5, bucket 6) of the excavator 100 load the excavated object onto the dump truck, fatigue damage is accumulated due to the weight of the loaded object. Here, the life of the attachment is proportional to the cube of the reciprocal of the stress acting on the attachment. That is, when the stress acting on the attachment is halved, the life of the attachment is halved. In addition, the stress acting on the attachment is proportional to the weight of the load. Further, it does not necessarily have to be the 3.0th power, and the 3.5th power may be determined as a guideline for the life calculation.

ブーム下げ制限設定部32は、制御レベル推定部31が推定した制御レベルに基づいて、ブーム4の制限値を設定する。図4は、ブーム下げ制限設定部32が有するテーブルの一例である。ブーム下げ制限設定部32は、図4に示すような、制限値のテーブルを有している。テーブルは、制御レベルに対して、ブーム下げ動作を行うときのバケット6の爪先の移動速度(バケット爪先下げ速度)の制限値が設定されている。具体的には、制御レベルが高いほど、換言すれば、作業対象物の硬さが硬いほど、制限値が小さくなるように設定されている。ブーム下げ制限設定部32は、制御レベル推定部31が推定した制御レベル及び制限値のテーブルに基づいて、バケット爪先下げ速度の制限値を設定する。 The boom lowering limit setting unit 32 sets the limit value of the boom 4 based on the control level estimated by the control level estimation unit 31. FIG. 4 is an example of a table included in the boom lowering limit setting unit 32. The boom lowering limit setting unit 32 has a table of limit values as shown in FIG. In the table, a limit value of the moving speed of the toe of the bucket 6 (bucket toe lowering speed) when performing the boom lowering operation is set with respect to the control level. Specifically, the higher the control level, in other words, the harder the work object is, the smaller the limit value is set. The boom lowering limit setting unit 32 sets the limit value of the bucket toe lowering speed based on the table of the control level and the limit value estimated by the control level estimation unit 31.

動作制御部33は、ブーム下げ制限設定部32が設定した制限値に基づいて、ブーム4の下げ動作時のバケット爪先下げ速度を制限する。具体的には、コントローラ30は、図3に示す減圧弁25Rを制御することにより、制御弁174Rのパイロット圧を制御して、ブームシリンダ7のロッド側油室に流れる作動油を制御することで、ブーム4の下げ速度(バケット爪先下げ速度)を制限する。 The operation control unit 33 limits the bucket toe lowering speed during the lowering operation of the boom 4 based on the limit value set by the boom lowering limit setting unit 32. Specifically, the controller 30 controls the pilot pressure of the control valve 174R by controlling the pressure reducing valve 25R shown in FIG. 3 to control the hydraulic oil flowing into the rod-side oil chamber of the boom cylinder 7. , Limit the lowering speed of the boom 4 (bucket toe lowering speed).

次に、図5を参照し、本実施形態のショベルPSが行う掘削動作の一例について説明する。図5は、掘削動作におけるバケット6の動きを説明するための側面図である。図5では、バケット6の爪先が作業対象物の一例である地面と接触したときのアーム5及びバケット6の位置を実線で示し、バケット6の爪先が地面と接触する直前のアーム5及びバケット6の位置を破線で示す。 Next, an example of the excavation operation performed by the excavator PS of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a side view for explaining the movement of the bucket 6 in the excavation operation. In FIG. 5, the positions of the arm 5 and the bucket 6 when the toe of the bucket 6 comes into contact with the ground, which is an example of a work object, are shown by a solid line, and the arm 5 and the bucket 6 immediately before the toe of the bucket 6 comes into contact with the ground are shown. The position of is indicated by a broken line.

図5に示されるように、掘削動作では、ブーム4、アーム5及びバケット6を操作することにより、ショベルPSの前下方の掘削対象である地面にバケット6の爪先を接触させる。そして、バケット6の爪先が地面に接触した後もバケット6の爪先を下方に移動させることにより、地面にバケット6を進入させて地面を掘削する。このとき、バケット6が地面に当接する度に掘削アタッチメントが衝撃荷重を受けることにより、掘削アタッチメントの寿命が低下する。特に、地面が硬い地盤であるほど掘削アタッチメントが受ける衝撃荷重が大きく、掘削アタッチメントの寿命の低下が顕著になる。また、地面が硬い地盤である場合、バケット6の爪先も損傷しやすい。 As shown in FIG. 5, in the excavation operation, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 are operated to bring the toes of the bucket 6 into contact with the ground to be excavated in front of and below the excavator PS. Then, even after the toes of the bucket 6 come into contact with the ground, the toes of the bucket 6 are moved downward to allow the bucket 6 to enter the ground and excavate the ground. At this time, each time the bucket 6 comes into contact with the ground, the excavation attachment receives an impact load, which shortens the life of the excavation attachment. In particular, the harder the ground, the greater the impact load received by the excavation attachment, and the shorter the life of the excavation attachment becomes. Further, when the ground is hard, the toes of the bucket 6 are also easily damaged.

そのため、熟練のショベルPSの操作者は、このような掘削アタッチメントの損傷を低減するため、バケット6の爪先が地面に当接する際のバケット6の移動速度や爪先角度等を微調整しながら掘削動作を行っている。しかし、この微調整しながらの掘削動作はショベルPSの操作者の負担となっている。また、非熟練のショベルPSの操作者は、熟練のショベルPSの操作者が行っている微調整を行うことが困難である。 Therefore, in order to reduce such damage to the excavation attachment, a skilled excavator PS operator performs excavation operation while finely adjusting the moving speed and toe angle of the bucket 6 when the toe of the bucket 6 comes into contact with the ground. It is carried out. However, the excavation operation while making fine adjustments is a burden on the operator of the excavator PS. Further, it is difficult for an unskilled excavator PS operator to make fine adjustments performed by a skilled excavator PS operator.

そこで、本実施形態では、コントローラ30が、作業対象物の硬さ情報に基づいて、作業対象物にバケット6が当接する前にバケット速度を低減するようにアタッチメントを制限制御する。これにより、アタッチメントの損傷を抑制すると共に、ショベルPSの操作者の負担を低減できる。 Therefore, in the present embodiment, the controller 30 limits and controls the attachment so as to reduce the bucket speed before the bucket 6 comes into contact with the work object based on the hardness information of the work object. As a result, damage to the attachment can be suppressed and the burden on the operator of the excavator PS can be reduced.

また、コントローラ30は、バケット6が作業対象物に当接した後、アタッチメントの制限制御を継続してもよく、解除してもよい。アタッチメントの制限制御を解除する場合、バケット6が作業対象物に当接した後、緩やかに解除することが好ましい。これにより、ショベルPSの操作者が感じる違和感を低減できる。 Further, the controller 30 may continue or release the attachment restriction control after the bucket 6 comes into contact with the work object. When releasing the restriction control of the attachment, it is preferable to release it gently after the bucket 6 comes into contact with the work object. As a result, the discomfort felt by the operator of the excavator PS can be reduced.

また、コントローラ30は、アタッチメントの制限制御に加えて、作業対象物の硬さ情報に基づいて、作業対象物にバケット6が当接する際のバケット角度やショベルPSの姿勢を調整してもよい。 In addition to the attachment restriction control, the controller 30 may adjust the bucket angle and the posture of the excavator PS when the bucket 6 comes into contact with the work object based on the hardness information of the work object.

次に、図6を参照し、コントローラ30が掘削アタッチメントによる掘削動作を支援する処理(以下「掘削支援処理」という。)の一例について説明する。図6は、掘削支援処理の一例を示すフローチャートである。 Next, with reference to FIG. 6, an example of a process in which the controller 30 supports the excavation operation by the excavation attachment (hereinafter referred to as “excavation support process”) will be described. FIG. 6 is a flowchart showing an example of excavation support processing.

ステップST1において、動作制御部33は、現在のバケット爪先下げ速度が閾値速度以上であるか否かを判定する。ここで、閾値速度は、例えばブーム下げ制限設定部32で設定されたバケット爪先下げ速度の制限値であってよい。現在のバケット爪先下げ速度が閾値速度以上である場合、ステップST2へ進む。一方、現在のバケット爪先下げ速度が閾値速度未満である場合、ステップST4へ進む。 In step ST1, the motion control unit 33 determines whether or not the current bucket toe lowering speed is equal to or higher than the threshold speed. Here, the threshold speed may be, for example, a limit value of the bucket toe lowering speed set by the boom lowering limit setting unit 32. If the current bucket toe lowering speed is equal to or higher than the threshold speed, the process proceeds to step ST2. On the other hand, if the current bucket toe lowering speed is less than the threshold speed, the process proceeds to step ST4.

ステップST2において、動作制御部33は、バケット6(例えば、バケット6の爪先)から作業対象物までの距離が閾値距離以下であるか否かを判定する。バケット6から作業対象物までの距離は、例えば空間認識装置70により検出される。バケット6から作業対象物までの距離が閾値以下である場合、ステップST3へ進む。一方、バケット6から作業対象物までの距離が閾値未満である場合、ステップST4へ進む。 In step ST2, the motion control unit 33 determines whether or not the distance from the bucket 6 (for example, the toe of the bucket 6) to the work object is equal to or less than the threshold distance. The distance from the bucket 6 to the work object is detected by, for example, the space recognition device 70. If the distance from the bucket 6 to the work object is equal to or less than the threshold value, the process proceeds to step ST3. On the other hand, if the distance from the bucket 6 to the work object is less than the threshold value, the process proceeds to step ST4.

ステップST3において、動作制御部33は、ブーム下げ制限設定部32で設定された制限値に基づいて、バケット爪先下げ速度を制限制御する。そして、処理を終了する。 In step ST3, the operation control unit 33 limits and controls the bucket toe lowering speed based on the limit value set by the boom lowering limit setting unit 32. Then, the process ends.

一方、ステップST4において、動作制御部33は、バケット爪先下げ速度を制限しないと判定する。そして、処理を終了する。 On the other hand, in step ST4, the motion control unit 33 determines that the bucket toe lowering speed is not limited. Then, the process ends.

本実施形態では、操作者がバケット操作する際に、コントローラ30がバケット6と対象物との距離を算出し速度制限を行うことを説明したが、予め設定された目標軌道に基づいてバケット6を制御する半自動ショベルや自律ショベルにも適用できる。 In the present embodiment, it has been described that when the operator operates the bucket, the controller 30 calculates the distance between the bucket 6 and the object to limit the speed, but the bucket 6 is set based on a preset target trajectory. It can also be applied to controlled semi-automatic excavators and autonomous excavators.

次に、図7を参照し、掘削支援処理の動作例について説明する。図7では、掘削支援処理を行った場合(実施例)の波形を実線で示し、掘削支援処理を行わない場合(参考例)の波形を破線で示す。 Next, an operation example of the excavation support process will be described with reference to FIG. 7. In FIG. 7, the waveform when the excavation support process is performed (Example) is shown by a solid line, and the waveform when the excavation support process is not performed (reference example) is shown by a broken line.

まず、参考例の場合について説明する。時刻t0において、図7(a)に示されるように、操作レバー26が操作されると、図7(b)に示されるように、バケット爪先下げ速度も上昇して所定の速度で一定となる。そして、時刻t1において、バケット6が作業対象物に当接する。この際、図7(c)に示されるように、参考例においては、大きな応力が発生する。このため、掘削アタッチメントは大きな衝撃荷重を受ける。そして、応力が生じながらバケット6が作業対象物を掘削する。 First, the case of a reference example will be described. At time t0, when the operating lever 26 is operated as shown in FIG. 7A, the bucket toe lowering speed also increases and becomes constant at a predetermined speed as shown in FIG. 7B. .. Then, at time t1, the bucket 6 comes into contact with the work object. At this time, as shown in FIG. 7C, a large stress is generated in the reference example. Therefore, the excavation attachment receives a large impact load. Then, the bucket 6 excavates the work object while stress is generated.

これに対し、実施例では、時刻t0において、図7(a)に示されるように、操作レバー26が操作されると、図7(b)に示されるように、バケット爪先下げ速度も上昇して所定の速度で一定となる。そして、条件を満たすことにより(ステップST1:YESかつステップST2:YES)、作業対象物に当接する前に、動作制御部33はバケット爪先下げ速度を制限する。そして、時刻t3において、バケット6が作業対象物に当接する。この際、図7(c)に示されるように、当接する際の応力は参考例と比較して小さくなる。これにより、実施例の制御は、参考例と比較して、当接時の衝撃を低減し、掘削アタッチメントの損傷を低減できる。 On the other hand, in the embodiment, when the operation lever 26 is operated as shown in FIG. 7 (a) at time t0, the bucket toe lowering speed also increases as shown in FIG. 7 (b). It becomes constant at a predetermined speed. Then, by satisfying the conditions (step ST1: YES and step ST2: YES), the motion control unit 33 limits the bucket toe lowering speed before coming into contact with the work object. Then, at time t3, the bucket 6 comes into contact with the work object. At this time, as shown in FIG. 7 (c), the stress at the time of contact is smaller than that of the reference example. Thereby, the control of the embodiment can reduce the impact at the time of contact and reduce the damage of the excavation attachment as compared with the reference example.

以上に説明したように、本実施形態のショベルPSによれば、コントローラ30が、作業対象物の硬さ情報に基づいて、作業対象物にバケット6が当接する前にバケット速度を低減するように掘削アタッチメントを制限制御する。これにより、バケット6が作業対象物に当接する際の衝撃を低減し、掘削アタッチメントの損傷を低減できる。また、ショベルPSの操作者の負担を低減できる。 As described above, according to the excavator PS of the present embodiment, the controller 30 reduces the bucket speed before the bucket 6 comes into contact with the work object based on the hardness information of the work object. Limit control of excavation attachments. As a result, the impact when the bucket 6 comes into contact with the work object can be reduced, and damage to the excavation attachment can be reduced. In addition, the burden on the operator of the excavator PS can be reduced.

また、コントローラ30は、作業対象物によってバケット6に加わる衝撃の大きさを示す制御レベルに基づいて、掘削動作の制限値を設定する。これにより、制限過多となり、操作性が低下することを防止できる。 Further, the controller 30 sets the limit value of the excavation operation based on the control level indicating the magnitude of the impact applied to the bucket 6 by the work object. As a result, it is possible to prevent the restriction from becoming excessive and the operability from being lowered.

また、コントローラ30は、所定の姿勢でバケット6により作業対象物に所定の圧力を加えたときの作業対象物への沈み込み量、空間認識装置70が撮像した画像、ショベルPSの作業履歴に基づいて、制御レベルを推定する。これにより、ショベルPSの操作者の熟練度によらず、好適にショベルPSを制御できる。 Further, the controller 30 is based on the amount of sinking into the work object when a predetermined pressure is applied to the work object by the bucket 6 in a predetermined posture, the image captured by the space recognition device 70, and the work history of the excavator PS. To estimate the control level. As a result, the excavator PS can be suitably controlled regardless of the skill level of the operator of the excavator PS.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施形態に種々の変更及び置換を加えることができる。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions are made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. be able to.

上記の実施形態では、パイロット圧にて、制御弁174L、174Rを動作させる構成において、コントローラ30が減圧弁25L,25Rを制御することにより、掘削アタッチメントの動作を制限するものとして説明したが、このような構成に限定されない。例えば、コントローラ30が制御弁174L、174Rを電気的に操作する構成においても同様に適用できる。 In the above embodiment, in the configuration in which the control valves 174L and 174R are operated by the pilot pressure, the controller 30 controls the pressure reducing valves 25L and 25R to limit the operation of the excavation attachment. It is not limited to such a configuration. For example, the same can be applied to a configuration in which the controller 30 electrically operates the control valves 174L and 174R.

PS ショベル
1 下部走行体
3 上部旋回体
4 ブーム
5 アーム
6 バケット
31 制御レベル推定部
32 ブーム下げ制限設定部
33 動作制御部
70 空間認識装置
PS Excavator 1 Lower traveling body 3 Upper rotating body 4 Boom 5 Arm 6 Bucket 31 Control level estimation unit 32 Boom lowering limit setting unit 33 Motion control unit 70 Space recognition device

Claims (6)

下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられ、バケットを含むアタッチメントと、
前記アタッチメントの動作を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、作業対象物の硬さ情報に基づいて、前記作業対象物に前記バケットが当接する前にバケット速度を低減するようにアタッチメントを制限制御する、
ショベル。
With the lower running body,
An upper swivel body mounted on the lower traveling body so as to be swivel,
An attachment that is attached to the upper swing body and includes a bucket,
A control device that controls the operation of the attachment,
With
Based on the hardness information of the work object, the control device limits and controls the attachment so as to reduce the bucket speed before the bucket abuts on the work object.
Excavator.
前記作業対象物の硬さ情報は、操作者により入力される、
請求項1に記載のショベル。
The hardness information of the work object is input by the operator.
The excavator according to claim 1.
前記作業対象物の硬さ情報は、前記作業対象物に前記バケットを押し付けたときに取得される圧力に基づいて推定される、
請求項1又は2に記載のショベル。
The hardness information of the work object is estimated based on the pressure obtained when the bucket is pressed against the work object.
The excavator according to claim 1 or 2.
前記作業対象物の硬さ情報は、前記作業対象物を撮像した画像により推定される、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載のショベル。
The hardness information of the work object is estimated from an image obtained by capturing the work object.
The excavator according to any one of claims 1 to 3.
前記作業対象物の硬さ情報は、過去の作業履歴に基づいて推定される、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載のショベル。
The hardness information of the work object is estimated based on the past work history.
The excavator according to any one of claims 1 to 4.
下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられ、バケットを含むアタッチメントと、を備えるショベルのアタッチメントの動作を制御する方法であって、
作業対象物の硬さ情報に基づいて、前記作業対象物に前記バケットが当接する前にバケット速度を低減するようにアタッチメントを制限制御する、
ショベルの制御方法。
A method of controlling the operation of an attachment of an excavator including a lower traveling body, an upper rotating body rotatably mounted on the lower traveling body, and an attachment attached to the upper rotating body and including a bucket.
Based on the hardness information of the work object, the attachment is restricted and controlled so as to reduce the bucket speed before the bucket abuts on the work object.
Excavator control method.
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