JP2023141281A - Work machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バケット等の作業装置を備えたホイールローダ等の作業機械に関する。 The present invention relates to a working machine such as a wheel loader equipped with a working device such as a bucket.
従来から、土砂や砕石などをダンプトラックなどに積み込む作業を行う作業機械としてホイールローダが知られている。オペレータは、バケットをダンプトラックのベッセルなどに接触させず、かつ、ダンプトラックへの衝撃を抑制するように放土作業を実施するために、車体を前進させる作業と、アームを上昇させる作業と、バケットを回動させる作業と、を同時に行う必要がある。放土作業時のオペレータの操作負荷を軽減するため、例えば特許文献1には、放土作業(排土作業)において、バケットのダンプ動作の少なくとも一部と並行してアーム(ブーム)が上昇動作するように、ホイールローダの油圧シリンダを制御する制御システムが記載されている。特許文献1に記載の制御システムには、バケットの姿勢が所定条件を満足するとき、すなわち、バケット角度が閾値以下である条件を満足する場合、バケットのダンプ動作と並行してアームが上昇する制御が開示されている。 Wheel loaders have been known as working machines that load earth, sand, crushed stone, etc. onto dump trucks and the like. The operator performs the work of moving the vehicle body forward and raising the arm in order to carry out the soil release work in a manner that prevents the bucket from coming into contact with the vessel of the dump truck and suppresses the impact on the dump truck. It is necessary to simultaneously rotate the bucket. In order to reduce the operational load on the operator during earth dumping work, for example, Patent Document 1 discloses that during earth dumping work (earth removal work), an arm (boom) moves upward in parallel with at least a part of the dumping operation of the bucket. A control system for controlling hydraulic cylinders of a wheel loader is described. The control system described in Patent Document 1 includes control in which the arm is raised in parallel with the dumping operation of the bucket when the attitude of the bucket satisfies a predetermined condition, that is, when the bucket angle satisfies the condition that the bucket angle is less than or equal to a threshold value. is disclosed.
しかしながら、特許文献1に記載の制御システムでは、アームを上昇させるためにバケットの姿勢を検出する必要がある。このため、当該システムでは、実際にアームが上昇するまでに、バケットレバーを操作してからバケット用の油圧シリンダが駆動するまでの時間と、バケットの姿勢(バケット角度)をセンサ等で検出する時間が必要になる。このため、バケット用の油圧シリンダが駆動するまでの間に車体が前進してしまう場合や、センサがバケットの姿勢を検出する間に車体が前進してしまう場合があった。このような場合、バケットのダンプ動作に対するアームの上昇が遅れ、バケットがダンプトラックや土砂等に接触するおそれがあった。 However, in the control system described in Patent Document 1, it is necessary to detect the attitude of the bucket in order to raise the arm. For this reason, in this system, the time required for the arm to actually rise is the time from when the bucket lever is operated until the hydraulic cylinder for the bucket is driven, and the time required to detect the attitude of the bucket (bucket angle) using a sensor, etc. is required. Therefore, the vehicle body may move forward before the bucket hydraulic cylinder is driven, or the vehicle body may move forward while the sensor detects the attitude of the bucket. In such a case, the lifting of the arm in response to the dumping operation of the bucket is delayed, and there is a risk that the bucket will come into contact with the dump truck, earth, and the like.
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、放土作業におけるオペレータの操作負荷を軽減しつつ、バケットとダンプトラック等との接触を防止する作業機械を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a working machine that prevents contact between a bucket and a dump truck, etc., while reducing the operational load on an operator during earth dumping work. It is.
上記目的を達成するために、本発明に係る作業機械は、車体と、前記車体に支持され、上下方向に回動自在なアームと、前記アームに支持され、チルト動作及びダンプ動作するバケットと、前記アームを上下方向に回動させるアーム用アクチュエータと、前記バケットをチルト動作及びダンプ動作させるバケット用アクチュエータと、前記アーム用アクチュエータ及び前記バケット用アクチュエータを制御する制御装置と、を備えた作業機械であって、前記制御装置は、前記バケットをチルト動作及びダンプ動作させるバケット操作信号に基づいて、前記作業機械が放土を行う放土状態であるか、又は、放土を行わない非放土状態であるかを判定し、前記作業機械が前記放土状態であると判定された場合、前記アームを上方向に回動させるように前記アーム用アクチュエータを制御する、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a working machine according to the present invention includes a vehicle body, an arm supported by the vehicle body and rotatable in the vertical direction, and a bucket supported by the arm and capable of tilting and dumping operations. A working machine comprising: an arm actuator for vertically rotating the arm; a bucket actuator for tilting and dumping the bucket; and a control device for controlling the arm actuator and the bucket actuator. The control device determines whether the working machine is in an earth dumping state in which earth is being dumped or in a non-earth dumping state in which it is not dumping earth, based on a bucket operation signal that causes the bucket to perform a tilting operation and a dumping operation. If it is determined that the working machine is in the earth releasing state, the arm actuator is controlled to rotate the arm upward.
本発明によれば、制御装置は、バケットをダンプ動作させるバケット操作信号に基づいて、作業機械が放土を行う放土状態であると判定された場合、アームを上方向に回動させる制御を行う。このため、バケットのダンプ動作に対し、アームを遅滞なく上昇させられ、対象車両や土砂等へのバケットの接触を回避できる。 According to the present invention, when it is determined that the working machine is in the earth dumping state in which the work machine dumps earth based on the bucket operation signal that causes the bucket to perform a dumping operation, the control device controls the arm to rotate upward. conduct. Therefore, the arm can be raised without delay in response to the dumping operation of the bucket, and contact of the bucket with the target vehicle, earth, and the like can be avoided.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照し説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、図1及び図2を参照しながら、本発明の実施形態に係る作業機械としてのホイールローダの構成、制御システムのシステム構成について説明する。図1は、本実施形態に係るホイールローダ1を概略的に示す側面図である。図2は、本実施形態に係るホイールローダ1の制御システムを示すシステム構成図である。 First, the configuration of a wheel loader as a working machine and the system configuration of a control system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a side view schematically showing a wheel loader 1 according to this embodiment. FIG. 2 is a system configuration diagram showing a control system of the wheel loader 1 according to this embodiment.
なお、説明の便宜上、図1に示すホイールローダ1の進行方向を基準に運転者から見て「前」、「後」、「左」、「右」をそれぞれ定義し、重力を基準に「上」、「下」を定義する。即ち、図1に示される矢印「前」及び「後」は、ホイールローダ1の前進方向及び後進方向を示し、矢印「上」及び「下」はホイールローダ1の上下方向を示している。また、ホイールローダ1の左右(車幅)方向は、上述した前後方向及び上下方向に垂直な方向と定義する。 For convenience of explanation, "front", "rear", "left", and "right" are defined as viewed from the driver based on the traveling direction of the wheel loader 1 shown in FIG. 1, and "top" is defined based on gravity. ”, define “lower”. That is, the arrows "front" and "rear" shown in FIG. 1 indicate the forward and backward directions of the wheel loader 1, and the arrows "up" and "down" indicate the vertical direction of the wheel loader 1. Further, the left-right (vehicle width) direction of the wheel loader 1 is defined as a direction perpendicular to the above-mentioned front-rear direction and up-down direction.
図1に示すように、ホイールローダ1は、車体8と作業装置6とを含む。車体8は、アーティキュレート操舵式(車体屈折式)であり、前部車体8Aと、後部車体8Bと、前部車体8A及び後部車体8Bを連結するセンタージョイント10とを含む。前部車体8Aには作業装置6が取り付けられている。後部車体8Bには、運転室12及びエンジン室16が配置されている。運転室12内には、オペレータが着座する座席(図示せず)と、オペレータによって操作される後述する操作装置(前後進スイッチ51、アーム操作装置52、バケット操作装置53、駐車ブレーキ操作装置54、ステアリング操作装置55、アクセル操作装置56、ブレーキ操作装置57(図2参照))が設けられている。
As shown in FIG. 1, the wheel loader 1 includes a vehicle body 8 and a working device 6. The vehicle body 8 is of an articulate steering type (vehicle refraction type) and includes a
図1及び図2に示すように、エンジン室16には、エンジン20、エンジン20に燃料を供給する燃料噴射装置23、エンジン20に機械的に接続される発電電動機40、エンジン20及び発電電動機40に機械的に接続される油圧ポンプ30A、30B、30C、及びバルブ等の油圧機器(図示せず)が搭載されている。エンジン20は、例えば、ディーゼルエンジン等の内燃機関により構成される。燃料噴射装置23は、後述するエンジンコントローラ120からの燃料噴射量指令に基づいてエンジン20への燃料噴射量を制御する。発電電動機40は、エンジン20から出力されるトルクによって回転し、発電する発電機として機能する。発電電動機40は、後述するメインコントローラ100から入力される発電電圧指令に基づいて、発電電動機用のインバータ(以下、発電インバータと記す)41によって制御される。油圧ポンプ30A、30B、30Cは、エンジン20が出力するトルクによって駆動されて作動油を吐出する。なお、発電電動機40が電動機として機能する場合には、エンジン20及び発電電動機40が出力するトルクによって、油圧ポンプ30A、30B、30Cが駆動される。なお、発電インバータ41は、直流部(直流母線)44に接続されている。発電インバータ41は、後述するメインコントローラ100からの発電電圧指令に基づき、発電電動機40から供給される電力を利用して直流部44のバス電圧を制御する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1及び図2に示すように、車体8には、発電電動機40によって発電された電力によって駆動される電動式の走行駆動装置45が搭載されている。走行駆動装置45は、走行電動機43と、走行電動機43から走行駆動力が与えられる走行装置11とを含む。走行電動機43は、走行装置11の車輪7を動作させる電動モータである。走行電動機43は、エンジン20の動力によって回転する発電電動機40によって発電された電力により回転駆動される。走行電動機43のトルクは、後述するメインコントローラ100から入力される走行駆動トルク指令に基づいて、走行電動機用のインバータ(以下、走行インバータと記す)42によって制御される。走行インバータ42は、直流部44を介して発電インバータ41に接続されている。走行インバータ42は、後述するメインコントローラ100の走行駆動トルク指令に基づき、直流部44の電力を利用して走行電動機43を駆動させる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the vehicle body 8 is equipped with an electric
走行装置11は、前部車体8Aに取り付けられる車輪7である前輪7Aと、後部車体8Bに取り付けられる車輪7である後輪7Bと、走行電動機43からの動力を車輪7に伝達する動力伝達装置とを有する。動力伝達装置は、アクスル、デファレンシャル装置、プロペラシャフト等を含んで構成されてよい。また、ホイールローダ1は、前部車体8Aと後部車体8Bとを連結するように設けられる左右一対のステアリング用油圧シリンダ15を有するステアリング装置22によって転舵される。ステアリング装置22は、油圧ポンプ30Cから吐出される作動油によって駆動される。また、ホイールローダ1には、ブレーキ用油圧シリンダ17及び駐車ブレーキ用油圧シリンダ18を含むブレーキ装置21が設けられている。ブレーキ装置21は、油圧ポンプ30Bから吐出される作動油によって駆動される。
The traveling
図1及び図2に示すように、作業装置6は、車体8に支持され、上下方向に回動自在なアーム2と、アーム2に支持され、チルト動作及びダンプ動作するバケット3と、アーム2を上下方向に回動させるアーム用油圧シリンダ(アーム用アクチュエータ)4と、バケット3をチルト動作及びダンプ動作させるバケット用油圧シリンダ(バケット用アクチュエータ)5と、を含む。バケット3のチルト動作及びダンプ動作については、図3及び図4を用いて後述する。アーム2は、前部車体8Aに支持されており、前部車体8Aを左右方向に延在する軸周りに回動自在に取り付けられている。アーム2は、油圧ポンプ30Aから吐出される作動油によってアーム用油圧シリンダ4が伸縮動作することにより動作する。また、バケット3は、アーム2の先端部分(前側)に支持されており、アーム2を左右方向に延在する軸周りに回動自在に取り付けられている。バケット3は、油圧ポンプ30Aから吐出される作動油によってバケット用油圧シリンダ5が伸縮動作することにより動作する。なお、アーム2及びアーム用油圧シリンダ4は、前部車体8Aの左右に1つずつ設けられる。また、本実施形態では、バケット3を作動させるためのリンク機構として、Zリンク式(ベルクランク式)のリンク機構が採用されている。作業装置6は、走行駆動装置45から独立して駆動される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the working device 6 includes an
図2に示すように、作動油の流れ方向において油圧ポンプ30Aと作業装置6との間にはフロント制御部31が設けられている。フロント制御部31は、油圧ポンプ30Aからアーム用油圧シリンダ4及びバケット用油圧シリンダ5へ供給される作動油の圧力、流量及び方向を制御する。これにより、アーム用油圧シリンダ4及びバケット用油圧シリンダ5の伸縮動作が制御される。また、作動油の流れ方向において油圧ポンプ30Bとブレーキ装置21との間にはブレーキ制御部32が設けられている。ブレーキ制御部32は、油圧ポンプ30Bからブレーキ用油圧シリンダ17及び駐車ブレーキ用油圧シリンダ18へ供給される作動油の圧力、流量及び方向を制御する。これにより、ブレーキ用油圧シリンダ17及び駐車ブレーキ用油圧シリンダ18の伸縮動作が制御される。作動油の流れ方向において油圧ポンプ30Cとステアリング装置22との間にはステアリング制御部33が設けられている。ステアリング制御部33は、油圧ポンプ30Cからステアリング用油圧シリンダ15へ供給される作動油の圧力、流量及び方向を制御する。これにより、ステアリング用油圧シリンダ15の伸縮動作が制御される。
As shown in FIG. 2, a
図1及び図2に示すように、運転室12内には、前後進スイッチ51と、アーム操作装置52と、バケット操作装置53と、駐車ブレーキ操作装置54と、ステアリング操作装置55と、アクセル操作装置56と、ブレーキ操作装置57とが設けられている。前後進スイッチ51は、車体8の前進(F)、待機(N)、及び後進(R)を切り替える前後進切替装置である。アーム操作装置52は、アーム用油圧シリンダ4を介してアーム2を操作するものである。アーム操作装置52は、一例として、中立位置から所定方向に傾けることによって操作されるタイプのアーム操作レバーとして構成されている。このアーム操作レバーが操作されると、アーム用油圧シリンダ4の伸縮動作によりアーム2が上下方向に回動(俯仰動)する。以下、アーム操作装置52を、アーム操作レバーとも記載する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the driver's
バケット操作装置53は、バケット用油圧シリンダ5を介してバケット3を操作する。バケット操作装置53は、一例として、中立位置から所定方向に傾けることによって操作されるタイプのバケット操作レバーとして構成されている。このバケット操作レバーが操作されると、バケット用油圧シリンダ5の伸縮動作によりバケット3が回動(ダンプ動作またはチルト動作)する。以下、バケット操作装置53を、バケット操作レバーとも記載する。本明細書では、アーム操作装置52がアーム操作レバーとして構成され、バケット操作装置53がバケット操作レバーとして構成されることを前提として、説明する。
The
アクセル操作装置56は走行駆動装置45を操作する。アクセル操作装置56のアクセルペダルが操作されると、走行電動機43の駆動により車輪7が回転し、ホイールローダ1が走行する。具体的には、前後進スイッチ51が前進(F)に操作されている状態で、アクセル操作装置56のアクセルペダルが踏み込まれると、車輪7が前進方向に回転し、車体8が前進走行する。前後進スイッチ51が後進(R)に操作されている状態で、アクセル操作装置56のアクセルペダルが踏み込まれると、車輪7が後進方向に回転し、車体8が後進走行する。前後進スイッチ51が待機(N)に操作されている状態では、アクセル操作装置56のアクセルペダルが踏み込まれても、車輪7は回転せず、車体8は走行しない。なお、FまたはRに操作された状態のとき、アクセルペダルを踏まなくても極低速で車体が前進または後進(クリープ走行)する。ブレーキ操作装置57は、ブレーキ用油圧シリンダ17を操作する。駐車ブレーキ操作装置54は、駐車ブレーキ用油圧シリンダ18を操作する。
The
ステアリング操作装置55は、左右一対のステアリング用油圧シリンダ15を操作する。ステアリング操作装置55のステアリングホイールが操作されると、ステアリング用油圧シリンダ15の伸縮動作に伴って後部車体8Bに対し前部車体8Aがセンタージョイント10を中心にして左右に屈折(転舵)する。以下、説明の便宜上、アーム操作装置52、バケット操作装置53、及び、アクセル操作装置56を総称して、操作装置50とも記載する。
The
ホイールローダ1は、アーム操作レバーセンサ(アーム操作量センサ)52aを備える。アーム操作レバーセンサ52aは、アーム操作信号としてアーム操作装置52(即ちアーム操作レバー)の中立位置に対する操作位置(操作量)を検出し、該アーム操作信号を後述するメインコントローラ(制御装置)100に送信する。以下、アーム操作レバーの、中立位置に対する操作位置を、アーム操作位置とも記載する。アーム操作レバーセンサ52aは、一例としてポテンショメータであり、アーム操作レバーの操作位置に応じた電圧を検出する。
The wheel loader 1 includes an arm operation lever sensor (arm operation amount sensor) 52a. The arm
例えば、アーム操作レバーセンサ52aは、アーム操作レバーを、中立位置から所定方向に向かって最大限傾けたときのアーム操作レバー角度を100%に設定し、中立位置から反対方向に向かって最大限傾けたときのアーム操作レバー角度を-100%に設定し、アーム操作レバーが実際に何%傾けられているか、その傾け割合(パーセント)に応じた電圧(アーム操作信号)を検出する。アーム操作レバーの傾け割合は、上記アーム操作位置を意味する。アーム操作レバーセンサ52aは、上記電圧を表す信号を、アーム2を上下方向に回動させるアーム操作信号として、後述するメインコントローラ100に出力する。
For example, the arm
ホイールローダ1は、バケット操作レバーセンサ(バケット操作量センサ)53aを備える。バケット操作レバーセンサ53aは、バケット操作信号としてバケット操作装置53(即ちバケット操作レバー)の中立位置に対する操作位置(操作量)を検出し、該バケット操作信号を後述するメインコントローラ(制御装置)100に送信する。以下、バケット操作レバーの中立位置に対する操作位置を、バケット操作位置とも記載する。バケット操作レバーセンサ53aは、一例としてポテンショメータであり、バケット操作レバーの操作位置に応じた電圧を検出する。例えば、バケット操作レバーセンサ53aは、バケット操作レバーを、中立位置から所定方向に最大限傾けたときのバケット操作レバー角度を100%に設定し、中立位置から反対方向に向かって最大限傾けたときのバケット操作レバー角度を-100%に設定し、バケット操作レバーが実際に何%傾けられているか、その傾け割合(パーセント)に応じた電圧(バケット操作信号)を検出する。バケット操作レバーの傾け割合は、上記バケット操作位置を意味する。バケット操作レバーセンサ53aは、上記電圧を表す信号を、バケット3をチルト動作及びダンプ動作させるバケット操作信号として、後述するメインコントローラ100に出力する。以下、アーム操作レバーセンサ52a及びバケット操作レバーセンサ53aの総称として、操作位置検出装置150とも記載する。
The wheel loader 1 includes a bucket operation lever sensor (bucket operation amount sensor) 53a. The bucket
アクセル操作装置56、ブレーキ操作装置57、及び、ステアリング操作装置55はそれぞれ、一例として、アクセルペダル、ブレーキペダル、及びステアリングホイールである。ホイールローダ1は、アクセルペダルの操作量(以下、アクセル操作量とも記す)に応じた所定の情報を検出するアクセルセンサ56aと、ブレーキペダルの操作量(以下、ブレーキ操作量とも記す)に応じた所定の情報を検出するブレーキセンサ57aと、ステアリングホイールの操作量(以下、ステアリング操作量とも記す)に応じた所定の情報を検出するステアリングセンサ55aと、を備える。アクセルセンサ56a、ブレーキセンサ57a、ステアリングセンサ55aは、例えば、操作部材(ステアリングホイールまたはペダル)の操作位置に応じた電圧を、上記所定の情報として検出するポテンショメータである。アクセルセンサ56a、ブレーキセンサ57a、及び、ステアリングセンサ55aは、検出した電圧を、後述するメインコントローラ100に出力する。
The
図2に示すように、ホイールローダ1には、ホイールローダ1を統括的に制御するメインコントローラ(制御装置)100と、メインコントローラ100からのエンジン回転速度指令に基づいて燃料噴射装置23を制御するエンジンコントローラ120とが設けられている。
As shown in FIG. 2, the wheel loader 1 includes a main controller (control device) 100 that controls the wheel loader 1 in an integrated manner, and a
メインコントローラ100は、動作回路としてのCPU(Central Processing Unit)101、記憶装置としてのROM(Read Only Memory)102及びRAM(Random Access Memory)103、入力インタフェース104、出力インタフェース105、並びに、その他の周辺回路を備えたマイクロコンピュータで構成される。なお、エンジンコントローラ120も、メインコントローラ100と同様、動作回路、記憶装置及び入出力インタフェース等を備えたマイクロコンピュータで構成される。メインコントローラ100及びエンジンコントローラ120は、それぞれ1つのマイクロコンピュータで構成してもよいし、複数のマイクロコンピュータで構成してもよい。
The
メインコントローラ100のROM102は、EEPROM等の不揮発性メモリであり、各種演算が実行可能なプログラムが格納されている。すなわち、メインコントローラ100のROM102は、本実施形態の機能を実現するプログラムを読み取り可能な記憶媒体である。RAM103は揮発性メモリであり、CPU101との間で直接的にデータの入出力を行うワークメモリである。RAM103は、CPU101がプログラムを演算実行している間、必要なデータを一時的に記憶する。なお、メインコントローラ100は、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ等の記憶装置をさらに備えていてもよい。
The
CPU101は、ROM102に記憶されたプログラムをRAM103に展開して演算実行する処理装置であって、プログラムに従って入力インタフェース104及びROM102、RAM103から取り入れた信号に対して所定の演算処理を行う。
The
入力インタフェース104には、各種センサからのセンサ信号が入力される。入力インタフェース104は、入力された信号をCPU101で演算可能なデータに変換する。出力インタフェース105は、CPU101での演算結果に応じた出力用の信号を生成し、その信号をフロント制御部31、ブレーキ制御部32、ステアリング制御部33、発電インバータ41、走行インバータ42、及びエンジンコントローラ120等に出力する。
Sensor signals from various sensors are input to the
入力インタフェース104に入力されるセンサ信号としては、一例として、アクセルセンサ56aによって検出されるアクセル操作量に応じた電圧を表す信号、ブレーキセンサ57aによって検出されるブレーキ操作量に応じた電圧を表す信号、アーム操作レバーセンサ52aによって検出されるアーム操作位置に応じた電圧を表す信号、バケット操作レバーセンサ53aによって検出されるバケット位置に応じた電圧を表す信号、ステアリングセンサ55aによって検出されるステアリング操作量に応じた電圧を表す信号、及び、前後進スイッチ51から出力される前後進スイッチ51の操作位置を表す信号がある。
Examples of sensor signals input to the
また、入力インタフェース104に入力されるセンサ信号としては、車体8とアーム2とを連結する連結軸に設けられるアーム相対角センサ62で検出された角度を表す信号、及び、アーム2とバケット3とを連結する連結軸に設けられるバケット相対角センサ63で検出された角度を表す信号がある。アーム相対角センサ62は、車体8に対するアーム2の相対角(傾斜角)を検出し、検出した角度を表す信号を入力インタフェース104に出力するポテンショメータである。バケット相対角センサ63は、アーム2に対するバケット3の相対角(傾斜角)を検出し、検出した角度を表す信号を入力インタフェース104に出力するポテンショメータである。地面(走行面)に対する車体8の角度は一定であるため、アーム相対角センサ62で検出される角度は、地面に対するアーム2の相対角(傾斜角)に相当するといえる。
The sensor signals input to the
また、入力インタフェース104に入力されるセンサ信号としては、車速センサ(車速検出装置)61によって検出される車速を表す信号がある。車速センサ61は、車体8の走行速度を検出し、検出した車速を表す信号を入力インタフェース104に出力する。車速センサ61は、ホイールローダ1の車速を検出することができればよい。例えば、車速センサ61は、車輪7に設けられ、該車輪7の回転数を検出することで、ホイールローダ1の車速を検出するものであってもよいし、レーザ光を用いて対地速度を検出することで、ホイールローダ1の車速を検出するものであってもよい。さらに、入力インタフェース104に入力されるセンサ信号としては、エンジン20の実回転速度を検出するエンジン回転速度センサ64と、走行電動機43の回転速度(以下、モータ速度とも記す)を検出するレゾルバ等のモータ速度センサ58とがある。エンジン回転速度センサ64は、例えば、エンジン20の出力軸に設けられるロータリーエンコーダである。なお、エンジン回転速度センサ64は、エンジン20の出力軸に限らず、動力伝達装置を構成するいずれかの軸の回転速度を検出するものであってもよい。この場合、メインコントローラ100が、エンジン回転速度センサ64の検出結果に基づいて、実エンジン回転速度を演算する。なお、図示する例では、エンジン回転速度センサ64は、メインコントローラ100に接続されているが、エンジンコントローラ120に接続されてもよい。この場合、メインコントローラ100は、エンジン回転速度センサ64により検出された実エンジン回転速度を、エンジンコントローラ120を介して取得する。
Further, as a sensor signal input to the
また、入力インタフェース104には、所定の回転速度センサ(図示せず)によって検出される、油圧ポンプ30A、30B、30C、及び走行電動機43の回転速度を表す信号が入力されてもよい。さらに、入力インタフェース104には、第2、第3吐出圧センサ71、72、73によって検出された油圧ポンプ30A、30B、30Cの吐出圧を表す信号、及び、バケットシリンダ圧センサ74及びアームシリンダ圧センサ75によって検出されたバケット用油圧シリンダ5及びアーム用油圧シリンダ4の圧力(負荷圧)を表す信号が入力される。
Furthermore, signals representing the rotational speeds of the
メインコントローラ100は、アクセル操作量、アーム操作位置及びバケット操作位置等に基づいて、エンジン20の目標回転速度(以下、目標エンジン回転速度とも記す)を演算する。メインコントローラ100は、エンジン20の目標回転速度に基づいて、回転速度指令値を演算し、エンジンコントローラ120に出力する。また、メインコントローラ100は、エンジン回転速度センサ64によって検出された実エンジン回転速度をエンジンコントローラ120に出力する。エンジンコントローラ120は、メインコントローラ100から取得した回転速度指令値と、エンジン回転速度センサ64によって検出された実エンジン回転速度とを比較して、実エンジン回転速度が回転速度指令値となるように燃料噴射装置23を制御する。燃料噴射装置23は、エンジンコントローラ120から出力される燃料噴射量指令に基づいて、燃料噴射量を制御し、エンジン20を動作させる。このように、メインコントローラ100、エンジンコントローラ120及び燃料噴射装置23は、協働してエンジン20の動作を制御する制御装置を構成している。
The
メインコントローラ100は、アーム操作装置52及びバケット操作装置53の中立位置からの操作位置(操作量)に基づいて、出力インタフェース105を介してフロント制御指令をフロント制御部31へ出力する。そして、メインコントローラ100は、フロント制御部31を介して、アーム用油圧シリンダ4及びバケット用油圧シリンダ5を制御する。フロント制御部31は、メインコントローラ100からのフロント制御指令に基づき、油圧ポンプ30Aから吐出される作動油の圧力、流量及び方向を調整し、アーム用油圧シリンダ4及びバケット用油圧シリンダ5を動作させる。フロント制御部31は、油圧ポンプ30Aから吐出される作動油の流れを制御する方向制御弁、及び、この方向制御弁のパイロット室に入力されるパイロット圧を生成する電磁弁等を有する。メインコントローラ100は、バケット操作信号に基づいて、ホイールローダ1が放土を行う放土状態であるか、又は、放土を行わない非放土状態であるかを判定し、ホイールローダ1が放土状態であると判定された場合にアーム2を上昇、即ち上方向に回動させるようにアーム用油圧シリンダ4を制御する。なお、メインコントローラ100による放土状態の判定については、その詳細を後述する。
また、メインコントローラ100は、ブレーキ操作装置57の操作量、及び駐車ブレーキ操作装置54の操作スイッチの操作位置に基づいて、出力インタフェース105を介してブレーキ制御指令を出力する。ブレーキ制御部32は、メインコントローラ100からのブレーキ制御指令に基づき、油圧ポンプ30Bから吐出される作動油の圧力、流量及び方向を調整し、ブレーキ用油圧シリンダ17及び駐車ブレーキ用油圧シリンダ18を動作させる。ブレーキ制御部32は、油圧ポンプ30Bから吐出される作動油の流れを制御する方向制御弁、及び、この方向制御弁のパイロット室に入力されるパイロット圧を生成する電磁弁等を有する。
Further, the
メインコントローラ100は、ステアリング操作装置55のステアリングホイールの操作方向及び操作量に基づいて、出力インタフェース105を介してステアリング制御指令を出力する。ステアリング制御部33は、メインコントローラ100からのステアリング制御指令に基づき、油圧ポンプ30Cから吐出される作動油の圧力、流量及び方向を調整し、ステアリング用油圧シリンダ15を動作させる。ステアリング制御部33は、油圧ポンプ30Cから吐出される作動油の流れを制御する方向制御弁、及び、この方向制御弁のパイロット室に入力されるパイロット圧を生成する電磁弁等を有する。
The
次いで、図3及び図4を参照して、ホイールローダ1により行われる作業について説明する。図3は、図1に示すホイールローダ1により行われる一連の作業を説明する模式図である。図4は、図1に示すホイールローダ1により行われる放土作業を説明する模式図である。 Next, the work performed by the wheel loader 1 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a series of operations performed by the wheel loader 1 shown in FIG. 1. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating soil dumping work performed by the wheel loader 1 shown in FIG. 1.
図3に示すように、ホイールローダ1は、土砂や鉱物等の掘削対象91を掘削する掘削作業をした後、掘削物を運搬し、ダンプトラック等の積込対象92へ当該土砂等を積み込む積込作業を行う。
As shown in FIG. 3, the wheel loader 1 performs excavation work to excavate an excavated
図3の矢印X1に示すように、オペレータは、アクセル操作装置56を操作して、ホイールローダ1を掘削対象91に向かって前進させ、掘削対象91にバケット3を貫入させる。次いで、オペレータは、アーム操作装置52及びバケット操作装置53を操作してアーム2を上昇させつつバケット3に土砂や鉱物等を入れる。その後、オペレータは、バケット操作装置53を操作して、バケット3をチルト動作させる。バケット3のチルト動作とは、バケット操作装置53を操作して、バケット3を後側へ回動させることをいう。これにより、バケット3に入った土砂や鉱物等の運搬物がこぼれないように、バケット3を手前に掬い上げることができる。このようにして、掘削作業が完了する。
As shown by arrow X1 in FIG. 3, the operator operates the
掘削作業完了後、オペレータは、図3の矢印X2で示すように、ホイールローダ1を後進させて元の位置に戻る。その後、オペレータは、図3の矢印Y1で示すように、積込対象92に向かってホイールローダ1を前進させつつ、アーム操作装置52を操作してアーム2を上方向に回動させるライズランと呼ばれる作業をする。そして、オペレータは、図4(a)に示すように、積込対象92の手前でホイールローダ1を停止させる。なお、図3では、積込対象92の手前で停止している状態のホイールローダ1を破線で示している。その後、オペレータは、図4(b)に示すように、バケット操作装置53を操作して、バケット3をダンプ動作させることにより、バケット3内の運搬物を積込対象92の荷台に放土する。バケット3のダンプ動作とは、バケット操作装置53を操作して、バケット3を前側に回動させることをいう。これにより、バケット3に入った土砂等を放出(放土)することができる。このとき、オペレータは、荷台に均一に運搬物を積み込むため、アクセル操作装置56とブレーキ操作装置57を操作して、ホイールローダ1を荷台に接触する直前まで前進させながら放土する。そして、図4(c)に示すように、バケット3内の土砂等が積込対象92の荷台に積み込まれる。図4(b)に示すように、バケット3内の土砂等を積込対象92の荷台に放出することを放土作業と呼ぶ。放土作業完了後、オペレータは、図3の矢印Y2で示すように、ホイールローダ1を後進させて、元の位置に戻ることで積込作業が完了する。
After completing the excavation work, the operator moves the wheel loader 1 backwards to return to its original position, as shown by arrow X2 in FIG. Thereafter, the operator operates the
このような放土作業を含む一連の作業は、V字軌跡を描きながら行われるため「Vシェイプローディング」と呼ばれ、繰り返し行われる。Vシェイプローディングは、ホイールローダ1の全作業時間の大多数を占める。このため、ホイールローダ1の作業効率を向上させるためには、Vシェイプローディングにおいて、放土作業を含む一連の作業を速やかに行うことが有効である。ここで、作業効率(t/h)とは、所定の時間(h)当たりに、積込対象92に積み込んだ運搬物の重量(t)を意味する。
A series of operations including this kind of earth dumping operation are called "V-shape loading" because they are performed while drawing a V-shaped trajectory, and are performed repeatedly. V-shape loading occupies the majority of the total working time of the wheel loader 1. Therefore, in order to improve the working efficiency of the wheel loader 1, it is effective to promptly perform a series of operations including earth dumping operations in V-shape loading. Here, the work efficiency (t/h) means the weight (t) of objects loaded onto the
以下、メインコントローラ100により実行されるアーム指令値CARMの演算処理の内容について、詳しく説明する。
Below, the content of the calculation process of the arm command value CARM executed by the
<第1実施形態>
図5は、第1実施形態に係るホイールローダ1のメインコントローラ100の機能ブロック図である。図6は、第1実施形態に係るホイールローダ1におけるバケット操作量とアーム補正値との関係の一例を示す特性図である。
<First embodiment>
FIG. 5 is a functional block diagram of the
図5に示すように、メインコントローラ100は、ROM102に記憶されているプログラムを実行することにより、作業状態判定部110、補正値演算部111、及びアーム指令値演算部112として機能する。具体的には、作業状態判定部110は、バケット操作レバーセンサ53aの検出結果(バケット操作信号)に基づいて、ホイールローダ1が放土作業をしている放土状態であるか(図4(a)~図4(c))、ホイールローダ1が放土作業をしていない非放土状態であるかを判定する。作業状態判定部110は、ホイールローダ1が放土状態であると判定した場合、放土判定フラグFLをオンに設定し、ホイールローダ1が非放土状態であると判定した場合、放土判定フラグFLをオフに設定する。
As shown in FIG. 5, the
メインコントローラ100の作業状態判定部110は、バケット操作レバーセンサ53aにより検出されたバケット操作信号(即ち、バケット操作レバーの操作位置に応じた電圧を表す信号)に基づいて、バケット操作レバーの中立位置に対する操作位置(操作量)を算出し、バケット操作レバーの操作位置がバケット3をダンプ動作させる所定の第1操作閾値R1以上である場合、ホイールローダ1が放土状態であると判定する。具体的には、作業状態判定部110は、放土判定フラグFLがオフに設定されている場合に、バケット操作位置が第1操作閾値R1以上になったとき、放土判定フラグFLをオフからオンに切り替える。第1操作閾値R1は、放土作業が開始されたときのバケット操作位置に相当し、予めROM102に記憶されている。第1操作閾値R1は、例えば、中立位置からのダンプ動作側のバケット最大操作位置を100%、中立位置からのチルト動作側のバケット最大操作位置を-100%としたときの10%程度の操作位置に相当する。なお、本実施形態では、操作装置50として、アクセル操作装置56、アーム操作装置52及びバケット操作装置53がある。このうち、作業状態判定部110は、バケット操作位置RBKTが第1操作閾値R1以上になった場合に、放土判定フラグFLをオンに設定する。
The working
作業状態判定部110は、放土判定フラグFLがオンの設定されている場合に、バケット操作位置が第2操作閾値R2以下になったとき、放土判定フラグFLをオンからオフに切り替える。第2操作閾値R2は、放土作業が終了したときのバケット操作位置に相当し、予めROM102に記憶されている。第2操作閾値R2は、第1操作閾値R1以下であり、例えば、中立位置からのダンプ動作側のバケット最大操作位置を100%、中立位置からのチルト動作側のバケット最大操作位置を-100%としたときの5%程度の操作位置に相当する。なお、本実施形態では、バケット操作位置RBKTが第2操作閾値R2以下になった場合に、放土判定フラグFLをオフに設定する。
The work
補正値演算部111は、バケット操作位置RBKTに基づいて、図6に示す相関マップの特性によってアーム補正値KARMを演算する。アーム補正値KARMは、後述するように、アーム操作位置RARMに加算されて、アーム用油圧シリンダ4の速度指令としてフロント制御部31に出力される。図6に示す相関マップの特性は、バケット操作位置RBKTが第1操作閾値R1を超えて増加するにつれて、アーム補正値KARMが大きくなることを示している。その結果、ホイールローダ1の放土作業において、バケット操作装置53としてのバケット操作レバーを操作してバケット3をダンプ動作させたとき、バケット操作位置RBKTに応じてアーム補正値KARMがアーム操作位置RARMに加算されるので、速やかにアーム2を上方向に回動させることができる。また、図6に示す相関マップの特性では、その傾きを大きく設定するほど、あるバケット操作位置RBKTにおけるアーム補正値KARMが大きくなる。つまり、この傾きの大きさが大きい特性であるほど、アーム補正値KARMを速やかに大きくすることができる。これにより、バケット3をダンプ動作させたとき、より一層速やかにアーム2を上方向に回動させることができるので、放土作業開始時にホイールローダ1が放土を行う積込対象92とバケット3との間の距離が近い場合であっても、積込対象92や土砂等へのバケット3の接触を回避できる。この相関マップの特性は、予め計算もしくは実験によって決定され、予めROM102に記憶されている。
The correction
図5に示す補正値演算部111は、放土判定フラグFLがオンに設定されている場合、すなわち、作業状態判定部110によって放土状態であると判定されている場合、上述の相関マップで演算された値をアーム補正値KARMとして決定する。補正値演算部111は、放土判定フラグFLがオフに設定されている場合、すなわち、作業状態判定部110によって非放土状態であると判定されている場合、アーム補正値KARMを所定値(本実施形態では0)に設定する。
The correction
アーム指令値演算部112は、アーム操作位置RARMと、補正値演算部111によって決定されたアーム補正値KARMを用いて、CARM=RARM+KARMの式(以下、式(1)ともいう)により、アーム指令値CARMを演算する。このように、アーム指令値演算部112は、補正値演算部111により演算されたアーム補正値KARMによりアーム操作位置RARMを補正する。補正後のアーム操作位置RARMであるアーム指令値CARMは、アーム用油圧シリンダ4の速度指令としてフロント制御部31に出力される。なお、放土判定フラグFLがオフに設定されている場合、すなわち作業状態判定部110によって非放土状態であると判定されている場合には、アーム補正値KARMは0に設定される。つまり、アーム指令値演算部112は、非放土状態であると判定されている場合には、アーム補正値KARMによるアーム指令値CARMの補正を行わない。
The arm command
次いで、メインコントローラ100により実行される制御処理を、フローチャートを用いて説明する。図7は、第1実施形態に係るホイールローダ1のメインコントローラ100において行われる制御処理を示すフローチャートである。図7のフローチャートに示す処理は、例えばイグニッションスイッチ(エンジンキースイッチ)がオンされることにより開始され、図示しない初期設定が行われた後、所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、初期設定において、放土判定フラグFLはオフに設定される。
Next, control processing executed by the
図7に示すように、S111において、作業状態判定部110は、現在設定されている放土判定フラグFLがオンであるか否かを判定する。現在設定されている放土判定フラグFLがオフである場合(S111のNO)には処理がS113へ進み、現在設定されている放土判定フラグFLがオンである場合(S111のYES)には処理がS117へ進む。
As shown in FIG. 7, in S111, the work
S113において、作業状態判定部110は、バケット操作装置53の操作位置が第1操作閾値R1以上であるか否かを判定する。S113において、バケット操作装置53の操作位置が第1操作閾値R1以上であると判定されると(S113のYES)、処理がS115へ進み、放土判定フラグをオンとする決定がなされる。その後、処理はS120へ進む。他方、S113において、バケット操作装置53の操作位置が第1操作閾値R1未満であると判定されると(S113のNO)、処理はS120へ進む。
In S113, the work
S117において、作業状態判定部110は、バケット操作装置53の操作位置が第2操作閾値R2以下であるか否かを判定する。S117において、バケット操作装置53の操作位置が第2操作閾値R2以下であると判定されると(S117のYES)、処理がS119へ進み、放土判定フラグをオフとする決定がなされる。その後、処理はS120へ進む。他方、S117において、バケット操作装置53の操作位置が第2操作閾値R2よりも大きいと判定されると(S117のNO)、処理はS120へ進む。
In S117, the work
S120において、作業状態判定部110は、S115及びS119で設定された放土判定フラグFLに基づいて、放土状態であるか非放土状態であるかを判定する。作業状態判定部110は、放土判定フラグFLがオンに設定されている場合(S120のYES)、ホイールローダ1が放土状態であると判定し、S130へ進む。作業状態判定部110は、放土判定フラグFLがオフに設定されている場合(S120のNO)、ホイールローダ1が非放土状態であると判定し、S140へ進む。
In S120, the work
S130において、補正値演算部111は、バケット操作位置RBKTに基づいて、図6に示す相関マップの特性によってアーム補正値KARMを演算して、S150へ進む。
In S130, the correction
S140において、補正値演算部111は、アーム補正値KARMを初期値(本実施形態では0)に設定する。設定処理(S140)が完了すると、処理がS150へ進む。
In S140, the correction
S150において、アーム指令値演算部112は、アーム操作位置RARMに、S130またはS140で演算されたアーム補正値KARMを加算することにより、アーム指令値CARMを演算する(上記式(1)参照)。S150の処理が完了すると、本制御周期におけるフローチャートの処理を終了し、次の制御周期において、S111の処理からS150までの処理を再び実行する。
In S150, the arm command
次いで、第1実施形態に係るホイールローダ1の作用、効果について説明する。図8は、第1実施形態に係るホイールローダ1において放土作業を行う場合の各パラメータ(ブレーキ操作量RBRK、バケット操作位置RBKT、アーム操作位置RARM、アーム補正値KARM、車速VCRZ、バケット角度θBKT、アーム角度θARM)の時系列変化を説明する図である。以下では、放土作業を行う場合のホイールローダ1の動作の一例について説明する。また、本実施形態の作用効果を明確にするため、式(1)で算出されるアーム補正値KARMによってアーム指令値CARMを補正しない場合(比較例)と比べながら説明する。つまり、比較例は、オペレータが、ブレーキ操作装置57とバケット操作装置53とアーム操作装置52とを複合操作しながら放土作業を行う場合を示している。なお、本実施形態に係るホイールローダ1と比較例に係るホイールローダとでは、各種操作装置に対するアーム操作装置52以外のオペレータの操作手順及び操作量は同じであるものとする。
Next, the functions and effects of the wheel loader 1 according to the first embodiment will be explained. FIG. 8 shows various parameters (brake operation amount R BRK , bucket operation position RBKT , arm operation position R ARM , arm correction value K ARM , vehicle speed V It is a figure explaining the time series change of CRZ , bucket angle (theta )BKT , and arm angle (theta) ARM ). Below, an example of the operation of the wheel loader 1 when performing earth dumping work will be described. Furthermore, in order to clarify the effects of this embodiment, a comparison will be made with a case (comparative example) in which the arm command value C ARM is not corrected by the arm correction value K ARM calculated by equation (1). In other words, the comparative example shows a case in which the operator performs the soil dumping work while operating the
図8において、本実施形態の各パラメータの時系列変化は実線で示し、比較例の各パラメータの時系列変化は破線で示す。図8(a)~(g)の横軸は、時刻(経過時間)を示す。図8(a)の縦軸はブレーキ操作量RBRKを示し、図8(b)の縦軸はバケット操作位置RBKTを示し、図8(c)の縦軸はアーム操作位置RARMを示し、図8(d)の縦軸は補正値演算部111で演算されたアーム補正値KARMを示し、図8(e)の縦軸はホイールローダ1の車速VCRZを示し、図8(f)の縦軸はバケット角度θBKTを示し、図8(g)の縦軸はアーム角度θARMを示す。
In FIG. 8, time-series changes in each parameter of the present embodiment are shown by solid lines, and time-series changes in each parameter of the comparative example are shown by broken lines. The horizontal axis in FIGS. 8(a) to 8(g) indicates time (elapsed time). The vertical axis in FIG. 8(a) shows the brake operation amount RBRK , the vertical axis in FIG. 8(b) shows the bucket operating position RBKT , and the vertical axis in FIG. 8(c) shows the arm operating position RARM . , the vertical axis in FIG. 8(d) shows the arm correction value KARM calculated by the correction
図8において、時刻t0は、オペレータが操作装置50を操作し、車体8を前進させ始めながらアーム2を上昇させつつ、バケット3をダンプ動作させた時刻である。すなわち、時刻t0は放土判定フラグFLがオフからオンに切り替えられた時刻である。時刻t1は、放土作業中、オペレータが操作装置50を操作し、車体8の前進速度を低くさせつつ、アーム2の上昇速度とバケット3のダンプ動作の速度を高くし始めた時刻である。時刻t2は、オペレータが土砂等の放土を終了するために操作装置50の操作を終了し、車体8、アーム2、及びバケット3が停止し始めた時刻である。
In FIG. 8, time t0 is the time when the operator operates the operating
図8(a)に示すように、ブレーキ操作量RBRKは時刻t0までは大きい。これは、時刻t0までは、ホイールローダ1が停止しているためである。時刻t0でブレーキ操作量RBRKが急減し、クリープ走行によって車体8の前進走行が開始される。なお、ホイールローダ1が積込対象92に接触するのを防ぐためにオペレータがタイミングを見極める必要があるため、時刻t1を過ぎてブレーキ操作量RBRKを大きくすることで、車体8の前進速度を低くしている。その後、時刻t2で放土作業が終了するため、ブレーキ操作量RBRKを急増させ、車体8の前進を停止させる。
As shown in FIG. 8(a), the brake operation amount RBRK is large until time t0 . This is because the wheel loader 1 is stopped until time t0 . At time t0 , the brake operation amount RBRK suddenly decreases, and the vehicle body 8 starts to travel forward by creep travel. Note that in order to prevent the wheel loader 1 from coming into contact with the
図8(b)に示すように、バケット操作位置RBKTを時刻t0から時刻t1まで小さく増加し、積込対象92に大きな衝撃を与えないようにバケット3内の土砂等を落下させる。時刻t1からバケット3のダンプ動作を速めるためのバケット操作装置53の操作がされ、バケット操作位置RBKTが増加する。その後、時刻t2で放土作業が終了するため、バケット操作位置RBKTが急減する。
As shown in FIG. 8(b), the bucket operating position R BKT is slightly increased from time t 0 to time t 1 to allow the earth and sand in the
図8(c)に示すように、比較例(アーム補正なし)の場合、アーム操作位置RARMを時刻t0から時刻t1まで小さく増加させ、バケット3のダンプ動作速度に合わせてバケット3の下端が下がらないように、かつバケット3と積込対象92の荷台との距離が離れすぎないようにアーム2を上昇させる。時刻t1からバケット3のダンプ動作を速めるのに合わせて、アーム2の上昇速度も速くするために、オペレータによってアーム操作装置52の操作がされ、アーム操作位置RARMが増加する。その後、時刻t2で放土作業が終了するため、アーム操作位置RARMが急減する。
As shown in FIG. 8(c), in the case of the comparative example (without arm correction), the arm operation position R ARM is slightly increased from time t 0 to time t 1 , and the
これに対して、本実施形態の場合、時刻t0からのバケット操作位置RBKTの増加に応じて、オペレータはアーム操作位置RARMを増加させていない。これは、時刻t0で放土判定フラグFLがオフからオンに切り替わり、0(ゼロ)から速やかに増加したアーム補正値KARMがアーム指令値CARMに加算されることにより、アーム操作装置52を操作しなくてもアーム2が上昇するためである。そのため、放土作業を終了する時刻t2に至るまで、アーム操作位置RARMは増加していない。図8(d)に示すように、本実施形態の場合、時刻t0からのバケット操作位置RBKTの増加に応じて、アーム補正値KARMが増加する。そして、時刻t1でバケット操作位置RBKTがさらに増加するのに合わせて、アーム補正値KARMもさらに増加する。これにより、放土作業中、図8(c)に示す比較例のアーム操作位置RARMがアーム補正値KARMで代替される。この結果、オペレータはアーム操作装置52を操作しなくて済むため、車体8とバケット3の操作に注力することができる。
In contrast, in the case of the present embodiment, the operator does not increase the arm operation position R ARM in response to the increase in the bucket operation position RBKT from time t 0 . This is done by switching the soil release determination flag FL from OFF to ON at time t0 , and adding the arm correction value KARM that rapidly increased from 0 (zero) to the arm command value CARM . This is because the
図8(e)に示すように、車速VCRZは、図8(a)に示すブレーキ操作量RBRKと反比例するように増加している。比較例(アーム補正なし)および本実施形態(アーム補正あり)ともに、メインコントローラ100は、放土作業の開始から途中までは車体8を微速で前進させ、放土作業の途中から終了まではさらに遅い速度で前進させる。図8(f)に示すように、バケット3のバケット角度θBKTは、図8(b)に示すバケット操作位置RBKTに応じて変動している。比較例(アーム補正なし)および本実施形態(アーム補正あり)ともに、放土作業の開始から途中まではバケット3がゆっくりダンプ動作し、放土作業の途中から終了までは素早くダンプ動作する。図8(g)に示すように、アーム2のアーム角度θARMは、図8(c)に示すアーム操作位置RARMと図8(d)に示すアーム補正値KARMとに応じて変動している。図8の例では、比較例(アーム補正なし)および本実施形態(アーム補正あり)において、アーム操作位置RARMとアーム補正値KARMとを加算したアーム指令値CARMが等しい。従って、比較例および本実施形態ともに、放土作業の開始から途中まではアーム2がゆっくり上昇し、放土作業の途中から終了までは素早く上昇する。
As shown in FIG. 8(e), the vehicle speed VCRZ increases in inverse proportion to the brake operation amount RBRK shown in FIG. 8(a). In both the comparative example (without arm correction) and the present embodiment (with arm correction), the
以上のように、車体8の前進走行とアーム2の上昇動作とバケット3のダンプ動作とが同時に行われる放土作業の場合、比較例(アーム補正なし)では、ブレーキ操作装置57とバケット操作装置53とアーム操作装置52との複合操作が必要となる。このような複合操作をしながら、ホイールローダ1を積込対象92に接触させないこと、及び、スムーズな放土を実現することは、オペレータにとって操作負荷が大きい。また、運転室12からの視界が作業装置6とバケット3内の土砂とで制限されている状況で複合操作をすることも、オペレータにとって操作負荷が大きい。ましてや、非熟練オペレータにとってはスムーズな放土作業自体が困難である。
As described above, in the case of earth dumping work in which the forward movement of the vehicle body 8, the raising operation of the
これに対して、本実施形態に係るホイールローダ1では、メインコントローラ100が、バケット3をダンプ動作させるバケット操作信号に基づいて、ホイールローダ1が放土を行う放土状態であると判定された場合にアーム2を上方向に回動させる制御を行う。このため、ホイールローダ1のオペレータは、ブレーキ操作装置57とバケット操作装置53とを操作することにより、すなわちアーム操作装置52の操作を行うことなく、ホイールローダ1による放土作業を行うことができる。よって、スムーズな放土作業をする際のオペレータの操作負荷を軽減することができる。また、非熟練オペレータにとっては、放土作業がより易しくなるため、スムーズな放土作業をすることができるようになる。
On the other hand, in the wheel loader 1 according to the present embodiment, the
さらに、本実施形態では、オペレータによるバケット操作装置53の操作位置に基づいてアーム2を上昇させるフィードフォワードの制御を行っているため、バケット用油圧シリンダ5が駆動するまでの時間や、バケット3の姿勢(バケット角度)をセンサ等で検出する時間が不要となる。このため、センサ等を用いて放土作業であるか否かを判定する場合等と比較して、バケット3のダンプ動作に対し、アーム2を遅滞なく上昇させることができる。従って、放土作業開始時にホイールローダ1が放土を行う積込対象92とバケット3との間の距離が近い場合や、放土作業開始後に素早くバケット3をダンプ動作させた場合等であっても、積込対象92や土砂等へのバケット3の接触を回避することができる。
Furthermore, in this embodiment, feedforward control is performed to raise the
さらに、本実施形態では、撮像装置や角度センサを用いて放土作業であるか否かの判定や、アーム補正値の演算をしていない。従って、土埃や衝撃などで撮像装置や角度センサを使用できなくなったり故障したりしても、放土作業中にアーム2を上昇させる制御を実行できるため、過酷な作業環境や機器の経年劣化による影響を受けることがない。
Furthermore, in this embodiment, an imaging device or an angle sensor is not used to determine whether or not soil is being dumped or to calculate an arm correction value. Therefore, even if the imaging device or angle sensor becomes unusable or malfunctions due to dust or impact, it is possible to control the elevation of
次いで、第1実施形態に係るホイールローダ1の変形例1について説明する。本変形例に係るホイールローダは、上述の第1実施形態に係るホイールローダ1に対して、メインコントローラにより実行される制御処理が異なる。以下、第1実施形態に係るホイールローダ1のメインコントローラ100により実行される制御処理と同じ又は類似する機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について説明する。
Next, a first modification of the wheel loader 1 according to the first embodiment will be described. The wheel loader according to this modification differs from the wheel loader 1 according to the first embodiment described above in the control processing executed by the main controller. Hereinafter, components having the same or similar functions as the control processing executed by the
図9は、第1実施形態の変形例1に係るホイールローダのメインコントローラにおいて行われる制御処理を示すフローチャートである。本変形例に係るメインコントローラは、バケット操作レバーセンサ53aにより検出されたバケット操作信号に基づいて、バケット操作レバーの操作位置を算出する。該メインコントローラは、算出されたバケット操作レバーの操作位置が第1操作閾値R1以上である状態が第1継続時間T1(所定時間)続いた場合、ホイールローダが放土状態であると判定する。具体的には、図9に示すように、S113において、バケット操作装置53の操作位置が第1操作閾値R1以上であると判定されると(S113のYES)、処理がS114へ進む。S114において、メインコントローラは、バケット操作装置53の操作位置が予め定めた第1操作閾値R1以上である状態が予め定めた第1継続時間T1以上続いているか否かを判定する。そして、メインコントローラは、バケット操作装置53の操作位置が第1操作閾値R1以上である状態が第1継続時間T1以上続いている場合(S114のYES)、ホイールローダが放土状態であると判定する。その後、処理がS115へ進み、放土判定フラグをオンとする決定がなされ、処理はS120へ進む。他方、S114において、バケット操作装置53の操作位置が第1操作閾値R1以上である状態が第1継続時間T1以上続いていない場合(S114のNO)、処理はS120へ進む。
FIG. 9 is a flowchart showing control processing performed in the main controller of the wheel loader according to Modification 1 of the first embodiment. The main controller according to this modification calculates the operating position of the bucket operating lever based on the bucket operating signal detected by the bucket
また、S117において、バケット操作装置53の操作位置が第2操作閾値R2以下であると判定されると(S117のYES)、処理がS118へ進む。S118において、メインコントローラは、バケット操作装置53の操作位置が予め定めた第2操作閾値R2以下である状態が予め定めた第2継続時間T2以上続いているか否かを判定する。そして、メインコントローラは、バケット操作装置53の操作位置が第2操作閾値R2以下である状態が第2継続時間T2以上続いている場合(S118のYES)、ホイールローダが非放土状態であると判定する。その後、処理がS119へ進み、放土判定フラグをオフとする決定がなされ、処理はS120へ進む。他方、S118において、バケット操作装置53の操作位置が第2操作閾値R2以下である状態が第2継続時間T2以上続いていない場合(S118のNO)、処理はS120へ進む。
Further, in S117, if it is determined that the operating position of the
このように、本変形例1に係るホイールローダは、バケット操作装置53の操作位置だけではなく、バケット操作位置の継続時間T1、T2に基づいてホイールローダが放土状態か否かを判定する。これにより、非放土作業中にバケット操作装置53を少しの間だけ操作した場合であっても、メインコントローラは、放土判定フラグがオフの状態を維持する判定をする。また。放土作業中にバケット操作装置53を少しの間だけ離した場合であっても、メインコントローラは、放土判定フラグがオンの状態を維持する判定をする。このように、放土判定に影響しない程度のノイズを排除して放土判定フラグのオン/オフを判定できるため耐ノイズ性が向上する。また、放土判定フラグのオン/オフが繰り返されることが排除されるため、ハンチングを抑制することができる。よって、本変形例1によれば、ホイールローダを安定して動作させることができる。
In this way, the wheel loader according to the present modification 1 determines whether the wheel loader is in the earth dumping state based not only on the operating position of the
次いで、第1実施形態に係るホイールローダ1の変形例2について説明する。本変形例に係るホイールローダは、上述の第1実施形態に係るホイールローダ1に対して、メインコントローラに記憶されたバケット操作位置RBKTとアーム補正値KARMとの相関マップが異なる。以下、第1実施形態に係るホイールローダ1のメインコントローラ100に記憶された相関マップ(図6)と同じ又は類似する機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について説明する。
Next, a second modification of the wheel loader 1 according to the first embodiment will be described. The wheel loader according to this modification differs from the wheel loader 1 according to the first embodiment described above in the correlation map between the bucket operation position R BKT and the arm correction value K ARM stored in the main controller. Hereinafter, components having the same or similar functions as the correlation map (FIG. 6) stored in the
図10は、第1実施形態の変形例2に係るホイールローダ1におけるバケット操作位置RBKTとアーム補正値KARMとの関係の一例を示す特性図である。図10に示すように、本変形例では、バケット3をダンプ動作させた場合、あるバケット操作位置RBKTを境界にして、バケット操作位置RBKTの変化に対するアーム補正値KARMの変化量が急増する。従って、バケット3のダンプ動作の初期においては、バケット操作位置RBKTの変化に対するアーム補正値KARMの変化量が鈍いため、バケット3のダンプ動作に対するアーム2の急上昇を抑制することができる。よって、オペレータに違和感を与えることなく、放土作業を実行することができる。他方、あるバケット操作位置RBKTを超えてバケット操作位置RBKTが増大された場合、オペレータがバケット操作装置53のバケット操作レバーを倒せば倒すほど、メインコントローラ100はアーム2を素早く上昇させる制御を行う。この結果、放土作業の初期においてはアーム2を緩やかに上昇させ、その後、バケット3のダンプ動作速度が早くなるにつれてアーム2を素早く上昇させたいというオペレータの意思に沿って、アーム2を上昇させる制御を行うことが可能になる。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing an example of the relationship between the bucket operation position R BKT and the arm correction value K ARM in the wheel loader 1 according to the second modification of the first embodiment. As shown in FIG. 10, in this modification, when the
次いで、第1実施形態に係るホイールローダ1の変形例3について説明する。本変形例に係るホイールローダは、上述の第1実施形態に係るホイールローダ1に対して、カメラ等の外界情報検出装置(図示せず)を有する点、及び、メインコントローラにより実行される制御処理の点が異なる。以下、第1実施形態に係るホイールローダ1と同じ又は類似する機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について説明する。 Next, a third modification of the wheel loader 1 according to the first embodiment will be described. The wheel loader according to this modification differs from the wheel loader 1 according to the first embodiment in that it includes an external world information detection device (not shown) such as a camera, and control processing executed by the main controller. The difference is that Hereinafter, components having the same or similar functions as the wheel loader 1 according to the first embodiment will be denoted by the same reference numerals, explanations thereof will be omitted, and different parts will be explained.
本変形例に係るホイールローダは、カメラ等の外界情報検出装置(図示せず)を備えている。本変形例に係るメインコントローラは、例えばホイールローダの前方を撮影するカメラにより、作業装置6及び車輪7の動きを監視し、作業装置6及び車輪7の動きに基づいて、放土状態であるか非放土状態であるかを判定する。なお、本変形例に係る外界情報検出装置は、例えば赤外線センサであってもよい。この場合、メインコントローラは、例えばホイールローダの前方を監視する赤外線センサによって検出された情報に基づいて、放土状態であるか非放土状態であるかを判定する。具体的には、メインコントローラは、赤外線センサにより認識された物体とホイールローダとの距離が変化しているときには放土状態であると判定し、赤外線センサにより認識された物体とホイールローダとの距離が変化していないときには非放土状態であると判定する。
The wheel loader according to this modification includes an external world information detection device (not shown) such as a camera. The main controller according to this modification monitors the movements of the working device 6 and
図11Aは、第1実施形態の変形例3に係るホイールローダのメインコントローラにおいて行われる制御処理を示すフローチャートの一部を示すものである。図11Bは、図11Aに示すフローチャートの残りを示すものである。
FIG. 11A shows a part of a flowchart showing control processing performed in the main controller of the wheel loader according to
図11Aに示すように、メインコントローラは、S100において、カメラや赤外線センサ等の外界情報検出装置が正常であるか否かの判断を行う。外界情報検出装置の故障等により、当該装置が正常ではないと判断された場合(S100のNO)、処理はS111へ進む(図11B参照)。 As shown in FIG. 11A, in S100, the main controller determines whether an external world information detection device such as a camera or an infrared sensor is normal. If it is determined that the external world information detection device is not normal due to a failure or the like (NO in S100), the process proceeds to S111 (see FIG. 11B).
他方、外界情報検出装置が正常であると判断された場合(S100のYES)、処理はS101へ進む。S101において、作業状態判定部110は、現在設定されている放土判定フラグFLがオンであるか否かを判定する。現在設定されている放土判定フラグFLがオフである場合(S101のNO)、処理はS103へ進み、現在設定されている放土判定フラグFLがオンである場合(S101のYES)、処理はS107へ進む。
On the other hand, if it is determined that the external world information detection device is normal (YES in S100), the process proceeds to S101. In S101, the work
S103において、作業状態判定部110は、外界情報検出装置によってホイールローダが放土作業を実施しているか否かの判定をする。S103において、ホイールローダが放土作業を実施していると判定されると(S103のYES)、処理はS105へ進み、放土判定フラグをオンとする決定がなされる。その後、処理はS120へ進む。他方、S103において、ホイールローダが放土作業を実施していないと判定されると(S103のNO)、処理はS120へ進む。
In S103, the work
S107において、作業状態判定部110は、外界情報検出装置によってホイールローダが放土作業を不実施であるか否かの判定をする。S107において、ホイールローダが放土作業を実施してないと判定されると(S107のYES)、処理がS109へ進み、放土判定フラグをオフとする決定がなされる。その後、処理はS120へ進む。他方、S107において、ホイールローダが放土作業を実施していると判定されると(S107のNO)、処理はS120へ進む。
In S107, the work
このように、本変形例3に係るホイールローダにおいて、メインコントローラは、通常は外界情報検出装置による放土状態の判定を優先し、例えばカメラや赤外線センサ等が故障した場合は、バケット操作装置53の操作量に基づく放土状態の判定(図11BにおけるS111~S119)を優先するように切り替える。これにより、放土状態の判定の正確性と冗長性(堅牢性)を向上することができる。 As described above, in the wheel loader according to the third modification, the main controller normally gives priority to determining the soil release state using the outside world information detection device, and for example, if the camera or infrared sensor is out of order, the main controller The determination of the soil release state based on the operation amount (S111 to S119 in FIG. 11B) is switched to give priority. This makes it possible to improve the accuracy and redundancy (robustness) of determining the soil release state.
<第2実施形態>
次いで、第2実施形態に係るホイールローダについて説明する。第2実施形態に係るホイールローダは、掘削作業や運搬作業時に、ホイールローダが放土状態であると誤判断されるのを防ぐことを特徴とする。本実施形態に係るホイールローダは、上述の第1実施形態に係るホイールローダ1に対して、メインコントローラ100Aにより実行される制御処理が異なる。以下、第1実施形態に係るホイールローダ1のメインコントローラ100により実行される制御処理と同じ又は類似する機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について説明する。
<Second embodiment>
Next, a wheel loader according to a second embodiment will be described. The wheel loader according to the second embodiment is characterized in that it prevents the wheel loader from being erroneously determined to be in the earth dumping state during excavation work or transport work. The wheel loader according to this embodiment differs from the wheel loader 1 according to the first embodiment described above in the control processing executed by the
図12は、第2実施形態に係るホイールローダのメインコントローラ100Aの機能ブロック図である。図13は、第2実施形態に係るホイールローダのメインコントローラ100Aにおいて行われる制御処理を示すフローチャートである。
FIG. 12 is a functional block diagram of a
作業状態判定部110Aは、アーム操作装置52のアーム操作位置RARMとバケット操作装置53のバケット操作位置RBKTに基づいて、ホイールローダ1が放土状態であるか又は非放土状態であるかを判定し、放土状態であると判定した場合、放土判定フラグFLをオンに設定し、非放土状態であると判定した場合、放土判定フラグFLをオフに設定する。具体的には、作業状態判定部110Aは、バケット操作レバーセンサ53aにより検出されたバケット操作信号に基づいてバケット操作レバーの操作位置(操作量)を算出し、算出されたバケット操作レバーの操作位置がバケット3をダンプ動作させる所定の第1操作閾値R1以上である場合、ホイールローダ1が放土状態であると判定する。以下、アーム操作レバーのアーム操作位置RARMに基づく、放土状態であるか又は非放土状態であるかの判定について、具体的に説明する。
The work
また、作業状態判定部110Aは、アーム操作信号に基づいて、アーム操作装置52の操作位置の積算値(アーム積算操作量)ΣARMを算出する。アーム操作装置52の操作位置の積算値ΣARMとは、アーム操作装置52の操作位置とその操作位置に保持した時間とを乗算した値を、操作位置ごとに加算した値となる。例えば、アーム操作レバーの角度を中立位置から+5%まで傾けた状態の保持時間が2秒であり、中立位置から+7%まで傾けた状態の保持時間が3秒であり、中立位置から-10%まで傾けた状態の保持時間が2秒の場合には、+5%×2秒=+10%秒と、+7%×3秒=+21%秒と、-10%×2秒=-20%秒を加算した値である+11%秒(=+10%秒+21%秒-20%秒)が、アーム操作装置52の操作位置の積算値ΣARMとなる。
Further, the work
作業状態判定部110Aは、放土判定フラグFLがオフに設定されている場合に、アーム操作装置52の操作位置の積算値ΣARMが所定の積算閾値Σ1以上のとき、放土判定フラグFLをオフからオンに切り替える。また、作業状態判定部110Aは、放土判定フラグFLがオフに設定されている場合に、アーム操作装置52の操作位置の積算値ΣARMが所定の積算閾値Σ1より小さいとき、放土判定フラグFLをオフに維持する。ここで、アーム操作装置52の操作位置の積算値ΣARMは、エンジン20をスタートさせた時点もしくは本機能のスイッチ(図示せず)をオンにした時点から計測され、本機能のスイッチをオフにした時点もしくはエンジン20を停止した時点でリセットされる。
The work
また、所定の積算閾値Σ1は、ホイールローダ1の掘削姿勢や運搬姿勢よりアーム2が高い位置にある状態の、アーム操作装置52の操作位置の積算値ΣARMに相当し、予めROM102に記憶されている。所定の積算閾値Σ1は、アーム2の上昇側の最大操作位置を+100%、アーム2の下降側の最大操作位置を-100%としたときの+200%秒程度の積算値に設定されている。例えば、+100%のアーム操作位置(即ち、アーム2の上昇側の最大操作位置)を2秒継続した場合、アーム操作装置52の操作位置の積算値ΣARMは、+200%秒となる。
Further, the predetermined cumulative threshold value Σ1 corresponds to the cumulative value ΣARM of the operation position of the
アーム操作装置52の操作位置の積算値ΣARMが所定の積算閾値Σ1以上のとき、ホイールローダ1の掘削姿勢や運搬姿勢より、アーム2が高い位置にある状態が継続しており、アーム2が、ホイールローダ1による放土作業を行う高さにあると推定される(例えば図4の(a)参照)。これに対し、アーム操作装置52の操作位置の積算値ΣARMが所定の積算閾値Σ1より小さいとき(例えばΣARMが0%秒以下のとき)、一例として、アーム2が、ホイールローダ1による掘削作業や運搬作業を行う高さにあると推定することができる。このように、アーム操作装置52の操作位置の積算値ΣARMを所定の積算閾値Σ1と比較することにより、ホイールローダ1が積込対象92に放土を開始する姿勢かどうかを推定している。なお、例えば+10%のアーム操作位置を20秒継続した場合であっても、アーム操作装置52の操作位置の積算値ΣARMは+200%秒となる。このため、アーム2の姿勢(高さ)を推定する精度を向上させるため、アーム操作装置52の操作位置に調整ゲインを乗算して、アーム操作装置52の操作位置の積算値ΣARMを計算してもよい。
When the cumulative value ΣARM of the operating positions of the
図13に示すように、第2実施形態では、S111で放土判定フラグFLがオフと判定された場合(S111のNO)、S211に進む。 As shown in FIG. 13, in the second embodiment, if it is determined in S111 that the soil release determination flag FL is off (NO in S111), the process proceeds to S211.
S211において、作業状態判定部110Aは、アーム操作装置52の操作位置の積算値ΣARMが所定の積算閾値Σ1以上であるか否かを判定する。S211において、アーム操作装置52の操作位置の積算値ΣARMが積算閾値Σ1以上であると判定されると(S211のYES)、処理がS113へ進む。S113において、バケット操作装置53の操作位置が第1操作閾値R1以上であると判定されると(S113のYES)、処理がS115へ進み、放土判定フラグをオンとする決定がなされる。その後、処理はS120へ進む。他方、S113において、バケット操作装置53の操作位置が第1操作閾値R1未満であると判定されると(S113のNO)、処理はS120へ進む。他方、S211において、アーム操作装置52の操作位置の積算値ΣARMが積算閾値Σ1未満と判定されると(S211のNO)、処理がS120へ進む。このように、第2実施形態に係るホイールローダにおいて、メインコントローラ100Aの作業状態判定部110Aは、アーム操作装置52の操作位置の積算値ΣARMが所定の積算閾値Σ1より小さい場合、ホイールローダが非放土状態であると判定する。つまり、作業状態判定部110Aは、アーム操作位置の積算値ΣARMが所定の積算閾値Σ1より小さい場合、掘削姿勢や運搬姿勢よりアーム2が高い位置にない(例えばホイールローダが掘削姿勢にある)と判定し、この結果、ホイールローダが非放土状態であると判定する。そして、メインコントローラ100Aは、ホイールローダが非放土状態であると判定された場合、アーム2を自動で上昇させる制御を行わない。
In S211, the working
このように、本実施形態では、メインコントローラ100Aが、アーム操作装置52の操作位置の積算値ΣARMを所定の積算閾値Σ1と比較して、ホイールローダが放土作業を開始する状態か否かを判定する。したがって、例えば、ホイールローダの掘削作業や運搬作業時に、アーム操作装置52の操作位置が瞬間的に増加した場合に、ホイールローダが放土状態であると誤判断されるのを防ぎ、アーム2が自動でさらに上昇する事態を回避することができる。従って、ホイールローダの掘削作業や運搬作業を阻害しないようにすることができる。
As described above, in the present embodiment, the
次いで、第2実施形態に係るホイールローダの変形例について説明する。本変形例に係るホイールローダは、上述の第2実施形態に係るホイールローダに対して、メインコントローラにより実行される制御処理が異なる。以下、第2実施形態に係るホイールローダと同じ又は類似する機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について説明する。 Next, a modification of the wheel loader according to the second embodiment will be described. The wheel loader according to this modification differs from the wheel loader according to the second embodiment described above in the control processing executed by the main controller. Hereinafter, components having the same or similar functions as the wheel loader according to the second embodiment will be denoted by the same reference numerals, the description thereof will be omitted, and the different parts will be described.
図14は、第2実施形態の変形例に係るホイールローダのメインコントローラにおいて行われる制御処理を示すフローチャートである。図14に示すように、本変形例では、S111で放土判定フラグFLがオフと判定された場合(S111のNO)、処理はS221に進む。 FIG. 14 is a flowchart showing control processing performed in the main controller of a wheel loader according to a modification of the second embodiment. As shown in FIG. 14, in this modification, if it is determined in S111 that the soil release determination flag FL is off (NO in S111), the process proceeds to S221.
S221において、作業状態判定部110Aは、例えば車速センサ61により検出された車体8の速度の時間による積分値、即ち車体8の走行距離ΣDSTを算出する。そして、作業状態判定部110Aは、車体8の走行距離ΣDSTが所定の走行距離閾値Σ2以上であるか否かを判定する。ここで、所定の走行距離閾値Σ2は、図3において実線で示すホイールローダ1の位置(初期位置)から、ホイールローダが予め設定された位置で掘削作業を行い(X1)、掘削対象の運搬作業を経て(X2、Y1)、図3において破線で示すホイールローダ1の位置(放土開始位置)に至るまでの、車体8の走行距離に相当する。この所定の走行距離閾値Σ2は、ホイールローダ1、予め設定された掘削対象91、および、予め設定された積込対象92の位置関係に基づいて決定されるものであり、予めROM102に記憶されている。すなわち、作業状態判定部110Aは、ホイールローダが、予め設定された掘削対象91を掘削し、予め設定された積込対象92に放土を開始する状態かどうかを推定する。走行距離ΣDSTが所定の走行距離閾値Σ2より小さい場合、ホイールローダが一連の作業を開始してからの走行距離が短いため、一例として、ホイールローダが、予め設定された掘削対象91の掘削作業を実施している(即ち非放土状態である)と推定することができる。また、走行距離ΣDSTが所定の走行距離閾値Σ2より小さい場合、一例として、ホイールローダが、予め設定された積込対象92とは別の積込対象(図3において、積込対象92よりもホイールローダ1に近い位置にある積込対象)に放土を開始する状態にあると推定することもできる。ここで、車体8の走行距離ΣDSTは、ホイールローダが図3において実線で示す位置にいる時点から計測され、掘削作業、運搬作業、放土作業を経て、再び、図3において実線で示す位置にホイールローダが戻った時点でリセットされる。
In S221, the work
S221において、車体8の走行距離ΣDSTが所定の走行距離閾値Σ2以上であると判定されると(S221のYES)、処理がS113へ進む。他方、S221において、車体8の走行距離ΣDSTが所定の走行距離閾値Σ2未満と判定されると(S221のNO)、処理がS120へ進む。このように、第2実施形態の変形例に係るホイールローダにおいて、メインコントローラ100Aの作業状態判定部110Aは、車体8の速度の時間による積分値(即ち走行距離ΣDST)が所定の走行距離閾値Σ2未満である場合、ホイールローダが、予め設定された積込対象92へ放土を行う状態ではないと判定する。そして、メインコントローラ100Aは、ホイールローダが予め設定された積込対象92へ放土を行う状態ではないと判定された場合、アーム2を上昇させる制御を行わない。
If it is determined in S221 that the mileage ΣDST of the vehicle body 8 is equal to or greater than the predetermined mileage threshold Σ2 (YES in S221), the process proceeds to S113. On the other hand, if it is determined in S221 that the mileage ΣDST of the vehicle body 8 is less than the predetermined mileage threshold Σ2 (NO in S221), the process proceeds to S120. As described above, in the wheel loader according to the modification of the second embodiment, the working
このように、本変形例では、メインコントローラが、車体8の走行距離ΣDSTを所定の走行距離閾値Σ2と比較して、ホイールローダが放土作業を開始する状態か否かを判定する。したがって、例えばホイールローダの掘削作業や運搬作業時に、バケット操作装置53が操作された場合に、ホイールローダが放土状態であると誤判断されるのを防ぐことができる。また、ホイールローダが、予め設定された積込対象92とは別の積込対象に対する放土状態であると誤判断されるのを防ぐことができる。これにより、たとえば掘削作業や運搬作業の状態や、予め設定された積込対象92とは別の積込対象に近づいた状態で、バケット操作装置53が操作された場合であっても、アーム2が自動で上昇する事態を回避することができる。従って、ホイールローダの掘削作業や運搬作業を阻害しないようにすることができるとともに、予め設定された積込対象92とは別の積込対象へ放土行う状態であることをオペレータに認識させることができる。
As described above, in this modification, the main controller compares the travel distance ΣDST of the vehicle body 8 with the predetermined travel distance threshold value Σ2, and determines whether the wheel loader is in a state to start soil dumping work. Therefore, when the
<第3実施形態>
次いで、第3実施形態に係るホイールローダについて説明する。第3実施形態に係るホイールローダは、バケット3の内部の土砂等をはたき落とす作業のときなどに、アーム2を自動で上昇させないことを特徴とする。本実施形態に係るホイールローダは、上述の第1実施形態に係るホイールローダ1に対して、メインコントローラ100Bにより実行される制御処理が異なる。以下、第1実施形態に係るホイールローダ1のメインコントローラ100により実行される制御処理と同じ又は類似する機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について説明する。
<Third embodiment>
Next, a wheel loader according to a third embodiment will be described. The wheel loader according to the third embodiment is characterized in that the
図15は、第3実施形態に係るホイールローダのメインコントローラ100Bの機能ブロック図である。図16は、第3実施形態に係るホイールローダのメインコントローラ100Bにおいて行われる制御処理を示すフローチャートである。
FIG. 15 is a functional block diagram of a
図15に示すように、メインコントローラ100Bの作業状態判定部110Bは、バケット操作装置53のバケット操作位置RBKTとアーム用油圧シリンダ4のアームシリンダ圧PARMに基づいて、放土判定フラグFLを決定する。具体的には、作業状態判定部110Bは、バケット操作レバーセンサ53aにより検出されたバケット操作信号に基づいてバケット操作レバーの操作位置(操作量)を算出し、算出されたバケット操作レバーの操作位置がバケット3をダンプ動作させる所定の第1操作閾値R1以上である場合、ホイールローダ1が放土状態であると判定する。以下、アーム用油圧シリンダ4のアームシリンダ圧PARMに基づく、放土状態であるか又は非放土状態であるかの判定について、具体的に説明する。作業状態判定部110Bは、バケット3内の積載物の重量に応じて変動する状態パラメータを算出する。ここで、状態パラメータとしては、アームシリンダ圧センサ(状態パラメータ量検出装置)75によって検出されたアーム用油圧シリンダ4のアームシリンダ圧や、歪センサ(状態パラメータ量検出装置)により検出されたアーム2の歪等が挙げられる。アームシリンダ圧センサ75及び歪センサはそれぞれ、アーム用油圧シリンダ4のアームシリンダ圧及びアーム2の歪の情報を、メインコントローラ100Bへ送信する。歪センサは、例えばピエゾ素子等であり、アーム2の根元(即ち車体8に取り付けられている側)に取り付けられている。例えばバケット3内の積載物の重量が増加すると、アーム用油圧シリンダ4のアームシリンダ圧やアーム2の歪が増加する。以下、状態パラメータが、アーム用油圧シリンダ4のアームシリンダ圧である場合を一例として説明する。
As shown in FIG. 15, the work
作業状態判定部110Bは、放土判定フラグFLがオフに設定されている場合に、バケット操作位置RBKTが第1操作閾値R1以上になったとき、および、アームシリンダ圧センサ75によって検出されたアームシリンダ圧PARMが圧力閾値P1(重量閾値)以上になったとき、放土判定フラグFLをオフからオンに切り替える。圧力閾値P1は、バケット3内に積載物が入っている圧力に相当し、予めROM102に記憶されている。圧力閾値P1は、例えば、圧力センサの最大圧力を100%としたときの10%程度の圧力に相当する。
The work
図16に示すように、第3実施形態では、S111で放土判定フラグFLがオフと判定された場合(S111のNO)、S311に進む。 As shown in FIG. 16, in the third embodiment, if it is determined in S111 that the soil release determination flag FL is off (NO in S111), the process proceeds to S311.
S311において、作業状態判定部110Bは、アーム用油圧シリンダ4のアームシリンダ圧PARMが圧力閾値P1以上であるか否かを判定する。S311において、アームシリンダ圧PARMが圧力閾値P1以上であると判定されると(S311のYES)、処理がS113へ進む。他方、S311において、アームシリンダ圧PARMが圧力閾値P1より小さいと判定されると(S311のNO)、処理がS120へ進む。
In S311, the working
このように、第3実施形態に係るホイールローダにおいて、メインコントローラ100Bの作業状態判定部110Bは、アーム用油圧シリンダ4のアームシリンダ圧PARM(状態パラメータ)が所定の条件を満足する場合、ホイールローダが放土状態ではないと判定する。具体的には、作業状態判定部110Bは、アームシリンダ圧PARMが圧力閾値P1より小さいと判定される場合、ホイールローダが放土状態ではないと判定する。そして、メインコントローラ100Bは、ホイールローダが放土状態ではないと判定された場合、アーム2を上昇させる制御を行わない。
As described above, in the wheel loader according to the third embodiment, the working
このように、本実施形態では、メインコントローラ100Bが、バケット操作装置53の操作位置とアーム用油圧シリンダ4のアームシリンダ圧PARMに基づいて、放土作業を開始する状態か否かを判定する。これにより、バケット3内に積載物が入っていない場合、バケット3をダンプ動作させたときにアーム2が自動で上昇しなくなる。従って、作業装置6を掘削する姿勢にする作業のときや、バケット3内に残った積載物をはたき落とす作業のときに、アーム2が不用意に自動で上昇しないようにすることができる。また、バケット用油圧シリンダ5に流れる圧油の量を減らさないようにする、即ちバケット3の動作を遅くしないようにすることができる。これにより、バケット3内に残った積載物をはたき落とす作業を邪魔しないようにできる。
As described above, in this embodiment, the
<第4実施形態>
次いで、第4実施形態に係るホイールローダについて説明する。第4実施形態に係るホイールローダは、放土判定フラグをオフにするタイミングを遅らせることを特徴とする。本実施形態に係るホイールローダは、上述の第1実施形態に係るホイールローダ1に対して、メインコントローラ100C1により実行される制御処理が異なる。以下、第1実施形態に係るホイールローダ1のメインコントローラ100により実行される制御処理と同じ又は類似する機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について説明する。
<Fourth embodiment>
Next, a wheel loader according to a fourth embodiment will be described. The wheel loader according to the fourth embodiment is characterized in that the timing of turning off the soil release determination flag is delayed. The wheel loader according to this embodiment differs from the wheel loader 1 according to the first embodiment described above in the control processing executed by the main controller 100C1. Hereinafter, components having the same or similar functions as the control processing executed by the
図17は、第4実施形態に係るホイールローダのメインコントローラ100C1の機能ブロック図である。図18は、第4実施形態に係るホイールローダのメインコントローラ100C1において行われる制御処理を示すフローチャートである。 FIG. 17 is a functional block diagram of a main controller 100C1 of a wheel loader according to the fourth embodiment. FIG. 18 is a flowchart showing control processing performed in the main controller 100C1 of the wheel loader according to the fourth embodiment.
図17に示すように、作業状態判定部110Cは、バケット操作位置RBKTと車速VCRZに基づいて、放土判定フラグFLを決定する。具体的には、作業状態判定部110Cは、バケット操作レバーセンサ53aにより検出されたバケット操作信号に基づいてバケット操作レバーの操作位置(操作量)を算出し、算出されたバケット操作レバーの操作位置がバケット3をダンプ動作させる所定の第1操作閾値R1以上である場合、ホイールローダ1が放土状態であると判定する。以下、車速VCRZに基づく、放土状態であるか又は非放土状態であるかの判定について、具体的に説明する。作業状態判定部110Cは、放土判定フラグFLがオフに設定されている場合、バケット操作位置RBKTが第1操作閾値R1以上になったとき、放土判定フラグFLをオフからオンに切り替える。そして、車速センサ61で検出した車速VCRZに基づいて演算する走行距離DCRZを0にリセットする。
As shown in FIG. 17, the work
メインコントローラ100C1の作業状態判定部110Cは、放土判定フラグFLがオンに設定されている場合、演算された走行距離DCRZが距離閾値D1以上になったとき、放土判定フラグFLをオンからオフに切り替える。距離閾値D1は、放土作業が終了した位置(図4(c)で示すホイールローダ1の位置)と、運搬作業の初期位置(図3で実線により示すホイールローダ1の位置)との間の、放土作業が終了した位置からの所定の距離に相当し、予めROM102に記憶されている。距離閾値D1は、例えば、放土作業が終了した位置(図4(c)で示すホイールローダ1の位置)を0mとしたときの、後進方向への1mに相当する。走行距離DCRZは、上記放土作業が終了した位置から、上記運搬作業の初期位置までの、ホイールローダの実際の走行距離に相当する。作業状態判定部(距離検出装置)110Cは、放土作業が終了した位置(放土位置)を基準にして、車速センサ61で検出した車速VCRZを時間により積分することで、ホイールローダが放土を行う積込対象92と車体8との間の距離(即ち、走行距離DCRZ)を算出する。
When the soil dumping determination flag FL is set to ON, the work
図18に示すように、第4実施形態では、S115で放土判定フラグFLをオンにした後、処理がS416に進む。S416において、作業状態判定部110Cは、車速センサ61で検出した車速VCRZに基づいて演算する走行距離DCRZを0にリセットする。
As shown in FIG. 18, in the fourth embodiment, after the soil release determination flag FL is turned on in S115, the process proceeds to S416. In S416, the work
他方、S111で放土判定フラグFLがオンであると判定されると(S111のYES)、処理がS417に進む。S417において、作業状態判定部110Cは、演算された走行距離DCRZが距離閾値D1以上であるか否かを判定する。走行距離DCRZが距離閾値D1以上ではない場合、換言すると、上記走行距離DCRZが距離閾値D1よりも小さい場合(S417のNO)、放土判定フラグはオンのまま変更されず、処理はS120へ進む。これに対し、走行距離DCRZが距離閾値D1以上である場合(S417のYES)、処理はS119に進む。そして、S119において、作業状態判定部110Cは、放土判定フラグをオフに切り替えて、処理はS120へ進む。
On the other hand, if it is determined in S111 that the soil release determination flag FL is on (YES in S111), the process proceeds to S417. In S417, the work
つまり、第4実施形態に係るホイールローダにおいて、作業状態判定部110Cは、ホイールローダが放土状態であると判定された後、積込対象92と車体8との間の距離(即ち走行距離DCRZ)が距離閾値D1以上である場合、ホイールローダが放土状態ではないと判定する。他方、作業状態判定部110Cは、ホイールローダが放土状態であると判定された後、積込対象92と車体8との間の距離(即ち走行距離DCRZ)が距離閾値D1以上でない場合、ホイールローダが放土状態であると判定する。
That is, in the wheel loader according to the fourth embodiment, after it is determined that the wheel loader is in the soil dumping state, the working
このように、本実施形態では、作業状態判定部110Cは、走行距離DCRZが距離閾値D1以上ではない場合、即ち車体8が積込対象92の近傍に位置する場合、放土判定フラグをオンのまま維持する。これにより、走行距離DCRZが距離閾値D1以上となるまで、即ち車体8が後進し、積込対象92から離れるまで、放土判定フラグFLがオフとされるタイミングを遅らせることができる。このため、車体8が積込対象92の近傍に位置する状態で放土フラグのオン/オフが繰り返されることが回避され、ひいては作業状態判定部110Cの誤動作を抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, the work
<第5実施形態>
次いで、第5実施形態に係るホイールローダについて説明する。第5実施形態に係るホイールローダは、放土作業後にバケット3をチルト動作する際、アーム2を自動で下降させることを特徴とする。本実施形態に係るホイールローダは、上述の第1実施形態に係るホイールローダ1に対して、メインコントローラ100C2により実行される制御処理が異なる。以下、第1実施形態に係るホイールローダ1のメインコントローラ100により実行される制御処理と同じ又は類似する機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について説明する。
<Fifth embodiment>
Next, a wheel loader according to a fifth embodiment will be described. The wheel loader according to the fifth embodiment is characterized in that the
図19は、第5実施形態に係るホイールローダのメインコントローラ100C2の機能ブロック図である。図20は、第5実施形態に係るホイールローダにおけるバケット操作位置RBKTとアーム補正値KARMとの関係の一例を示す特性図である。図21Aは、第5実施形態に係るホイールローダのメインコントローラ100C2において行われる制御処理を示すフローチャートの一部を示すものである。図21Bは、図21Aに示すフローチャートの残りを示すものである。 FIG. 19 is a functional block diagram of a main controller 100C2 of a wheel loader according to the fifth embodiment. FIG. 20 is a characteristic diagram showing an example of the relationship between the bucket operation position R BKT and the arm correction value K ARM in the wheel loader according to the fifth embodiment. FIG. 21A shows a part of a flowchart showing the control processing performed in the main controller 100C2 of the wheel loader according to the fifth embodiment. FIG. 21B shows the remainder of the flowchart shown in FIG. 21A.
図19に示すように、作業状態判定部110C’は、バケット操作位置RBKTに基づいて放土判定フラグFL、具体的には準備フラグFLを決定する。作業状態判定部110C’は、放土判定フラグFLがオンに設定された状態であって、バケット操作レバーセンサ53aに基づいて検出されたバケット操作位置RBKTが、バケット3をチルト動作させる第3操作閾値R3以下になったとき、ホイールローダの作業状態判定を放土状態から非放土状態に変更する。具体的には、作業状態判定部110C’は、放土判定フラグFLをオンからオフに変更し、その後、準備フラグFLがオンに設定される。作業状態判定部110C’は、準備フラグFLがオンに設定されている場合、放土状態が終了し、次の放土作業の準備を開始する状態であると判定する。作業状態判定部110C’は、準備フラグFLがオフに設定されている場合、放土状態は終了したものの次の放土作業の準備は開始されていないと判定する。第3操作閾値R3は、準備作業(即ち、放土作業が終了した後でのチルト動作)が開始されたときのバケット操作位置に相当し、予めROM102に記憶されている。第3操作閾値R3は、例えば、ダンプ動作側のバケット最大操作位置を100%、チルト動作側のバケット最大操作位置を-100%としたときの-10%程度の操作位置に相当する。第3操作閾値R3は、第2操作閾値R2より小さい。本実施形態では、バケット操作レバーセンサ53aに基づいて検出されたバケット操作位置RBKTが第3操作閾値R3以下になった場合に、準備フラグFLをオンに設定する。
As shown in FIG. 19, the work
作業状態判定部110C’は、バケット操作レバーセンサ53aにより検出されたバケット操作信号に基づいてバケット操作装置の操作位置(操作量)を算出する。図19に示すように、補正値演算部111Cは、算出されたバケット操作位置RBKTに基づいて、図20に示す相関マップの特性によってアーム補正値KARMを演算する。図20に示すように、バケット操作位置RBKTがバケット3のダンプ動作側に増加した場合、アーム2を上昇させるようにアーム補正値KARMが増加する特性は第1実施形態と等しい。第4実施形態では、さらに、バケット操作位置RBKTがバケット3のチルト動作側に増加した場合、アーム2を下降させるようにアーム補正値KARMが低減する。
The work
図21A及び図21Bに示すように、第5実施形態では、S119で放土判定フラグFLがオンからオフに切り替えられた後、処理がS510に進む。S510において、作業状態判定部110C’は、バケット操作装置53のバケット操作位置RBKTが第3操作閾値R3以下であるか否かを判定する。なお、第5実施形態では、S117のYESの後S119を実行しているが、図18に示すようにS417のYESの後でS119を実行してもよい。この場合、S117は省略される。また、S115の後で図18に示すS416が実行される。
As shown in FIGS. 21A and 21B, in the fifth embodiment, after the soil release determination flag FL is switched from on to off in S119, the process proceeds to S510. In S510, the work
S510において、バケット操作装置53のバケット操作位置RBKTが第3操作閾値R3以下であると判定されると(S510のYES)、処理がS520へ進み、S520において準備フラグをオンとする決定がなされる。他方、S510において、バケット操作装置53のバケット操作位置RBKTが第3操作閾値R3より大きいと判定されると(S510のNO)、処理はS530へ進み、S530において準備フラグをオフとする決定がなされる。
If it is determined in S510 that the bucket operation position R BKT of the
S520及びS530の後、処理はS540へ進む。S540において、作業状態判定部110C’は、S520及びS530で設定された準備フラグFLに基づいて、ホイールローダが次の放土作業の準備を開始する状態であるか否かを判定する。作業状態判定部110C’は、準備フラグFLがオンに設定されている場合(S540のYES)、ホイールローダが次の放土作業の準備を開始する状態であると判定し、S130aへ進む。作業状態判定部110C’は、準備フラグFLがオフに設定されている場合(S540のNO)、ホイールローダが次の放土作業の準備を開始する状態ではないと判定し、S140aへ進む。
After S520 and S530, the process proceeds to S540. In S540, the work
S150aにおいて、アーム指令値演算部112は、アーム操作位置RARMに、図20に示す相関マップに基づいてS130aまたはS140aで演算されたアーム補正値KARMを加算することにより、アーム指令値CARMを演算する(上記式(1)参照)。
In S150a, the arm command
このように、第5実施形態に係るホイールローダにおいて、作業状態判定部110C’は、バケット操作装置53の操作位置RBKTが第3操作閾値R3以下である場合、ホイールローダの作業状態判定を放土状態から非放土状態に変更する。具体的には、作業状態判定部110C’は、ホイールローダが次の放土作業の準備状態であると判定する。そして、メインコントローラ100C2は、ホイールローダが次の放土作業の準備状態であると判定された場合、アーム2を下降、即ち下方向に回動させる制御を行う。
As described above, in the wheel loader according to the fifth embodiment, the working
オペレータは、放土作業を終了した後に運搬作業の初期位置(図3で実線により示すホイールローダ1の位置)に戻るとき、バケット3が積込対象92に接触しないように、バケット3をチルト動作させてバケット3の下端を上昇させた後、車体8を後進させながらアーム2を下降させる操作を行う。本実施形態では、放土作業においてバケット3をダンプ動作させた後、バケット3のチルト動作に合わせてアームが自動で下降する。これにより、放土作業後に車体8を後進させ始めるとき、バケット3が積込対象92に接触しない程度にアームが下降しているため、運搬作業の初期位置に戻るまでの作業時間を短縮することができる。従って、よりスムーズな放土作業を実現でき、作業効率の向上を図ることができる。
When the operator returns to the initial position of the transporting operation (the position of the wheel loader 1 indicated by the solid line in FIG. 3) after finishing the earth dumping operation, the operator tilts the
<第6実施形態>
次いで、第6実施形態に係るホイールローダについて説明する。第6実施形態に係るホイールローダは、放土作業時にバケット3のダンプ動作が速すぎる場合に、バケット3のダンプ速度を遅くすることを特徴とする。本実施形態に係るホイールローダは、上述の第1実施形態に係るホイールローダ1に対して、メインコントローラ100Dにより実行される制御処理が異なる。以下、第1実施形態に係るホイールローダ1のメインコントローラ100により実行される制御処理と同じ又は類似する機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について説明する。
<Sixth embodiment>
Next, a wheel loader according to a sixth embodiment will be explained. The wheel loader according to the sixth embodiment is characterized by slowing down the dumping speed of the
図22は、第6実施形態に係るホイールローダのメインコントローラ100Dの機能ブロック図である。図23は、第6実施形態に係るホイールローダにおけるバケット操作量とバケット補正値との関係を示す特性図の一例である。図24は、第6実施形態に係るホイールローダのメインコントローラ100Dにおいて行われる制御処理を示すフローチャートである。
FIG. 22 is a functional block diagram of a
図22に示すように、メインコントローラ100Dの補正値演算部111Dは、バケット操作レバーセンサ53aにより検出されたバケット操作位置(操作量)RBKTに基づいてアーム補正値KARMを演算するのに加えて、バケット操作位置RBKTに基づいて図23に示す相関マップの特性によってバケット補正値KBKTを演算する。図23に示す相関マップの特性では、バケット操作位置RBKTが大きいほどバケット補正値KBKTが小さくなる。具体的には、バケット操作位置RBKTが第4操作閾値R4を超えて大きいほど、バケット補正値KBKTが小さくなる。第4操作閾値R4は、バケット3のダンプ動作がアーム2の上昇速度よりも相対的に速くなるバケット操作位置RBKTに相当する。図23において、バケット操作位置RBKTが第4操作閾値R4未満(中立を含む)のときのバケット補正値KBKTは、バケット指令値CBKTの値に影響を与えない量に相当し、予めROM102に記憶されている。バケット操作位置RBKTが第4操作閾値R4未満のときのバケット補正値KBKTは、例えば100%に相当する。
As shown in FIG. 22, the correction
メインコントローラ100Dのバケット指令値演算部113Dは、バケット操作位置RBKTとバケット補正値KBKTとに基づいて、CBKT=RBKT×KBKT(式(2)ともいう)に基づいてバケット指令値CBKTを演算する。
The bucket command
図24に示すように、S150の後、処理はS600へ進む。S600において、メインコントローラ100Dは、バケット操作装置53のバケット操作位置RBKTが第4操作閾値R4以上であるか否かを判定する。バケット操作位置RBKTが第4操作閾値R4以上であると判定された場合(S600のYES)、処理はS610へ進む。S610では、図23に示す相関マップに基づいて、補正値演算部111Dがバケット補正値KBKTを演算し、処理はS630へ進む。他方、バケット操作位置RBKTが第4操作閾値R4未満であると判定された場合(S600のNO)、処理はS620へ進む。S620では、図23に示す相関マップに基づいて、補正値演算部111Dがバケット補正値KBKTを演算(例えば100%に設定)し、処理はS630へ進む。
As shown in FIG. 24, after S150, the process advances to S600. In S600, the
S630において、バケット指令値演算部113Dは、バケット操作位置RBKTに、S610またはS620で演算されたバケット補正値KBKTを乗算することにより、バケット指令値CBKTを演算する(上記式(2)参照)。S630の処理が完了すると、本制御周期におけるフローチャートの処理を終了し、次の制御周期において、S111からS630までの処理を再び実行する。
In S630, the bucket command
このように、第6実施形態に係るホイールローダでは、メインコントローラ100Dは、バケット操作装置53の操作位置RBKTが第4操作閾値R4以上の場合、操作位置RBKTが第4操作閾値R4未満の場合よりも、バケット3のダンプ動作を遅くする制御を行う。このように、バケット操作位置RBKTに対してバケット補正値KBKTを乗算し、バケット指令値CBKTが演算される。これにより、放土作業において、バケット3のダンプ動作がアーム2の上昇よりも相対的に速すぎる場合等に、バケット3のダンプ動作を遅くすることで、バケット3が積込対象92や積荷に接触し辛くすることができる。
In this manner, in the wheel loader according to the sixth embodiment, the
<第7実施形態>
次いで、第7実施形態に係るホイールローダについて説明する。第7実施形態に係るホイールローダは、放土作業時にアーム2を手動で上昇させる場合、アーム2を急上昇させないことを特徴とする。本実施形態に係るホイールローダは、上述の第1実施形態に係るホイールローダ1に対して、図5に示すアーム指令値演算部112によるアーム指令値CARMの演算方法が異なる。本実施形態では、第1実施形態に係るホイールローダ1のメインコントローラ100と同一の符号を付して説明する。
<Seventh embodiment>
Next, a wheel loader according to a seventh embodiment will be described. The wheel loader according to the seventh embodiment is characterized in that, when the
具体的には、第1実施形態の式(1)に代わり、以下の式(3)を用いてアーム指令値CARMを演算する。CARM=max(RARM,KARM)(式(3)) Specifically, the arm command value C ARM is calculated using the following equation (3) instead of the equation (1) of the first embodiment. C ARM =max(R ARM , K ARM ) (Formula (3))
このように、アーム指令値演算部112は、アーム操作位置(操作量)RARMとアーム補正値KARMのうち、値の大きい方をアーム指令値CARMとするように演算する。ここで、放土作業のとき、バケット3のダンプ動作に合わせてアーム2を手動で上昇させる場合、第1実施形態に係るホイールローダでは、アーム操作位置RARMにアーム補正値KARMが加算されて、アーム2が急上昇する懸念がある。この場合、バケット3内の積載物がより高い位置から積込対象92に落下するため、例えば積込対象92への衝撃が大きくなるおそれがある。また、オペレータの意図とは異なる速度でアーム2が上昇するおそれがある。これに対し、第7実施形態に係るホイールローダでは、手動によりアーム操作位置RARMが増加した場合であっても、アーム操作位置RARMとアーム補正値KARMのうち、値の大きい方をアーム指令値CARMとするように演算するため、アーム2の上昇速度が高くなりすぎる状態を回避できる。従って、バケット3内の積載物が積込対象92に落下する衝撃を緩和できるとともに、よりオペレータの意図通りに放土できる。
In this way, the arm command
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の第1実施形態から第7実施形態に係るホイールローダに限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせても良い。例えば、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的態様によって適宜変更され得る。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the wheel loaders according to the first to seventh embodiments described above, and the concept of the present invention and the scope of the claims including all aspects included in Moreover, each structure may be selectively combined as appropriate so as to achieve at least some of the problems and effects described above. For example, the shape, material, arrangement, size, etc. of each component in the above embodiments may be changed as appropriate depending on the specific aspect of the present invention.
上記実施形態では、作業機械が、ホイールローダ1である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。フォークリフト、ショベル、リフトトラック等、アームとバケットに相当する作業装置を備える種々の作業機械に本発明を適用することができる。また、上述の説明において、エンジン20及び発電電動機40を駆動源とするハイブリッドシステムが採用される例を挙げて説明したが、エンジン20のみを駆動源として用いるシステムが採用されても良い。
Although the above embodiment describes an example in which the working machine is the wheel loader 1, the present invention is not limited thereto. The present invention can be applied to various working machines including a working device corresponding to an arm and a bucket, such as a forklift, a shovel, and a lift truck. Further, in the above description, an example has been given in which a hybrid system using the
上記実施形態では、バケット操作レバーセンサ53aがポテンショメータである例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、バケット操作レバーセンサ53aは、フロント制御部31を構成するバケット用油圧シリンダ5の制御用の方向制御弁のパイロット室に入力されるパイロット圧を検出する圧力センサであってもよい。
In the above embodiment, an example in which the bucket
上記実施形態において、メインコントローラ100は、外乱及びノイズの影響を避けるため、各種判定及び計算に用いる値に対して移動平均処理またはローパスフィルタ処理を施してもよい。移動平均処理またはローパスフィルタ処理することで、アーム補正値KARMやバケット補正値KBKTの急激な変動を抑制することができる。その結果、放土作業におけるアーム上昇の安定性及び操作性の向上を図ることができる。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、走行装置11に動力を供給する単一の走行電動機43がホイールローダ1に搭載される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。複数の走行電動機43を備えたホイールローダ1に本発明を適用してもよい。本発明は、例えば、左側の前輪7Aを駆動する走行電動機43と、右側の前輪7Aを駆動する走行電動機43とを備えたホイールローダ1に適用することができる。また、本発明は、例えば、左右一対の前輪7A及び左右一対の後輪7Bのそれぞれを駆動する4つの走行電動機43を備えたホイールローダ1に適用することもできる。なお、走行電動機43は、変速機を介して車輪7と接続されていてもよいし、車輪7に一体化する構成としてもよい。
In the above embodiment, an example has been described in which the single traveling
上記実施形態では、作業機械が電動駆動式のホイールローダである例について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、例えば、トルクコンバータ駆動式のホイールローダ、エンジン20の動力を油圧に変換して車輪7に伝達するHST(Hydraulic Static Transmission)駆動式のホイールローダに適用してもよい。
Although the above embodiment describes an example in which the work machine is an electrically driven wheel loader, the present invention is not limited thereto. The present invention may be applied to, for example, a torque converter-driven wheel loader or a HST (Hydraulic Static Transmission)-driven wheel loader that converts the power of the
また、上記実施形態において、各種判定及び計算に用いる値は、外乱及びノイズの影響を避けるため、移動平均処理やローパスフィルタ処理をしても良い。また、エンジン回転速度補正値NCに移動平均処理やローパスフィルタ処理をすることで、目標エンジン回転速度NEG_TGTの増加直後において、エンジン回転速度補正値NCの急激な変動を抑制することができるので、エンジン制御の安定性と操作性の向上を図ることができる。 Furthermore, in the embodiments described above, the values used for various determinations and calculations may be subjected to moving average processing or low-pass filter processing in order to avoid the influence of disturbances and noise. Furthermore, by performing moving average processing or low-pass filter processing on the engine rotational speed correction value NC, it is possible to suppress sudden fluctuations in the engine rotational speed correction value NC immediately after the target engine rotational speed NEG_TGT increases. Control stability and operability can be improved.
上記実施形態で説明したメインコントローラ100の機能は、それらの一部または全部をハードウェア(例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等)で実現してもよい。
Some or all of the functions of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。上述した実施形態及び変形例は本発明を理解し易く説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ある実施形態、変形例の構成の一部を他の実施形態、変形例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態、変形例の構成に他の実施形態、変形例の構成を加えることも可能である。なお、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments merely show a part of the application examples of the present invention, and are not intended to limit the technical scope of the present invention to the specific configurations of the above embodiments. do not have. The above-described embodiments and modified examples are exemplified to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to having all the configurations described. In addition, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment or modification with the configuration of another embodiment or modification, and the configuration of one embodiment or modification can be replaced with another embodiment or modification. It is also possible to add configurations. Note that the control lines and information lines shown in the figures are those considered necessary for the explanation, and do not necessarily show all the control lines and information lines necessary on the product. In reality, almost all configurations may be considered to be interconnected.
1 ホイールローダ(作業機械)
2 アーム
3 バケット
4 アーム用油圧シリンダ(アーム用アクチュエータ)
5 バケット用油圧シリンダ(バケット用アクチュエータ)
8 車体
52 アーム操作装置
53 バケット操作装置
100 メインコントローラ(制御装置)
D1 距離閾値
P1 圧力閾値(重量閾値)
RBKT バケット操作装置の操作位置(操作量)
R1 第1操作閾値
R3 第3操作閾値
R4 第4操作閾値
T1 第1継続時間(所定時間)
Σ1 積算閾値
Σ2 走行距離閾値
1 Wheel loader (work machine)
2
5 Hydraulic cylinder for bucket (actuator for bucket)
8
D1 Distance threshold P1 Pressure threshold (weight threshold)
R BKT bucket operation device operation position (operation amount)
R1 First operation threshold R3 Third operation threshold R4 Fourth operation threshold T1 First duration time (predetermined time)
Σ1 Accumulation threshold Σ2 Travel distance threshold
Claims (12)
前記車体に支持され、上下方向に回動自在なアームと、
前記アームに支持され、チルト動作及びダンプ動作するバケットと、
前記アームを上下方向に回動させるアーム用アクチュエータと、
前記バケットをチルト動作及びダンプ動作させるバケット用アクチュエータと、
前記アーム用アクチュエータ及び前記バケット用アクチュエータを制御する制御装置と、を備えた作業機械であって、
前記制御装置は、
前記バケットをチルト動作及びダンプ動作させるバケット操作信号に基づいて、前記作業機械が放土を行う放土状態であるか、又は、放土を行わない非放土状態であるかを判定し、
前記作業機械が前記放土状態であると判定された場合、前記アームを上方向に回動させるように前記アーム用アクチュエータを制御する、ことを特徴とする作業機械。 The car body and
an arm supported by the vehicle body and rotatable in the vertical direction;
a bucket supported by the arm and capable of tilting and dumping operations;
an arm actuator that rotates the arm in a vertical direction;
a bucket actuator that tilts and dumps the bucket;
A working machine comprising: a control device for controlling the arm actuator and the bucket actuator;
The control device includes:
Based on a bucket operation signal that causes the bucket to perform a tilting operation and a dumping operation, determining whether the working machine is in an earth-releasing state in which earth is being dumped, or in a non-earth-releasing state in which it is not performing earth-releasing;
A working machine characterized in that, when it is determined that the working machine is in the soil releasing state, the arm actuator is controlled to rotate the arm upward.
前記バケット操作信号として前記バケット操作装置の操作量を検出するバケット操作量センサと、を備え、
前記制御装置は、前記バケット操作量センサにより検出された前記バケット操作装置の操作量が前記バケットをダンプ動作させる所定の第1操作閾値以上である場合、前記作業機械が放土状態であると判定する、ことを特徴とする請求項1に記載の作業機械。 a bucket operating device that tilts and dumps the bucket;
a bucket operation amount sensor that detects an operation amount of the bucket operation device as the bucket operation signal,
The control device determines that the work machine is in a dumping state when the operation amount of the bucket operation device detected by the bucket operation amount sensor is equal to or greater than a predetermined first operation threshold for causing the bucket to perform a dumping operation. The working machine according to claim 1, characterized in that:
前記アームを上下方向に回動させるアーム操作信号として、前記アーム操作装置の操作量を検出するアーム操作量センサと、
前記バケットをチルト動作及びダンプ動作させるバケット操作装置と、
前記バケット操作信号として前記バケット操作装置の操作量を検出するバケット操作量センサと、を備え、
前記制御装置は、
前記アーム操作量センサにより検出された前記アーム操作装置の操作量と該操作量に保持した時間とを乗算した値を、前記アーム操作装置の操作量ごとに加算した値であるアーム積算操作量を算出し、
前記バケット操作量センサにより検出された前記バケット操作装置の操作量と、前記アーム積算操作量と、に基づいて、前記作業機械が前記放土状態であるか、又は、放土を行わない非放土状態であるかを判定する、ことを特徴とする請求項1に記載の作業機械。 an arm operating device that rotates the arm in a vertical direction;
an arm operation amount sensor that detects an operation amount of the arm operating device as an arm operation signal for vertically rotating the arm;
a bucket operating device that tilts and dumps the bucket;
a bucket operation amount sensor that detects an operation amount of the bucket operation device as the bucket operation signal,
The control device includes:
An arm cumulative operation amount, which is a value obtained by multiplying the operation amount of the arm operation device detected by the arm operation amount sensor and the time during which the operation amount was held, is added for each operation amount of the arm operation device. Calculate,
Based on the operation amount of the bucket operating device detected by the bucket operation amount sensor and the cumulative operation amount of the arm, it is determined whether the working machine is in the soil release state or is in a non-release state in which no soil is to be released. The working machine according to claim 1, further comprising: determining whether the working machine is in a soil condition.
前記車体の走行速度を検出する車速検出装置と、
前記バケットをチルト動作及びダンプ動作させるバケット操作装置と、
前記バケット操作信号として前記バケット操作装置の操作量を検出するバケット操作量センサと、を備え、
前記制御装置は、
前記車速検出装置により検出された前記走行速度に基づいて、前記車体の初期位置から放土開始位置に至るまでの前記車体の走行距離を算出し、
前記車体の前記走行距離と、前記バケット操作量センサにより検出された前記バケット操作装置の操作量と、に基づいて、前記作業機械が前記放土状態であるか、又は、放土を行わない非放土状態であるかを判定する、ことを特徴とする請求項1に記載の作業機械。 a travel drive device that causes the vehicle body to travel;
a vehicle speed detection device that detects the running speed of the vehicle body;
a bucket operating device that tilts and dumps the bucket;
a bucket operation amount sensor that detects an operation amount of the bucket operation device as the bucket operation signal,
The control device includes:
Based on the traveling speed detected by the vehicle speed detection device, calculating the traveling distance of the vehicle body from the initial position of the vehicle body to the earth dumping start position,
Based on the travel distance of the vehicle body and the operation amount of the bucket operating device detected by the bucket operation amount sensor, it is determined whether the working machine is in the earth dumping state or in a non-landing state where earth is not dumped. The working machine according to claim 1, further comprising a step of determining whether the soil is being released.
前記バケットをチルト動作及びダンプ動作させるバケット操作装置と、
前記バケット操作信号として前記バケット操作装置の操作量を検出するバケット操作量センサと、を備え、
前記制御装置は、
前記状態パラメータ量検出装置により検出された前記状態パラメータの大きさと、前記バケット操作量センサにより検出された前記バケット操作装置の操作量と、に基づいて、前記作業機械が前記放土状態であるか、又は、放土を行わない非放土状態であるかを判定する、ことを特徴とする請求項1に記載の作業機械。 a state parameter amount detection device that detects the magnitude of a state parameter that changes depending on the weight of the loaded object in the bucket;
a bucket operating device that tilts and dumps the bucket;
a bucket operation amount sensor that detects an operation amount of the bucket operation device as the bucket operation signal,
The control device includes:
Based on the magnitude of the state parameter detected by the state parameter quantity detection device and the operation amount of the bucket operation device detected by the bucket operation amount sensor, whether the work machine is in the soil release state. 2. The working machine according to claim 1, wherein the working machine determines whether the machine is in a non-earthing state in which earth is not earth-earthed.
前記作業機械が放土を行う放土位置と前記車体との間の距離を検出する距離検出装置と、を備え、
前記制御装置は、前記作業機械が前記放土状態であると判定された状態であって、前記距離検出装置により検出された前記距離が所定の距離閾値以上である場合、前記作業機械の作業状態判定を前記放土状態から前記非放土状態に変更する、ことを特徴とする請求項1に記載の作業機械。 a travel drive device that causes the vehicle body to travel;
a distance detection device that detects a distance between the vehicle body and a soil discharge position where the working machine discharges soil;
The control device is configured to control the working state of the working machine when the working machine is determined to be in the soil releasing state and the distance detected by the distance detecting device is equal to or greater than a predetermined distance threshold. The working machine according to claim 1, wherein the determination is changed from the earth releasing state to the non earth releasing state.
前記バケット操作信号として前記バケット操作装置の操作量を検出するバケット操作量センサと、を備え、
前記制御装置は、前記作業機械が前記放土状態であると判定された状態であって、前記バケット操作量センサにより検出された前記バケット操作装置の操作量が、前記バケットをチルト動作させる所定の第3操作閾値以下である場合、前記作業機械の作業状態判定を前記非放土状態に変更し、前記アームを下方向に回動させるよう前記アーム用アクチュエータを制御する、ことを特徴とする請求項1又は10に記載の作業機械。 a bucket operating device that tilts and dumps the bucket;
a bucket operation amount sensor that detects an operation amount of the bucket operation device as the bucket operation signal,
The control device is configured to control a state in which the work machine is determined to be in the earth releasing state, and the operation amount of the bucket operation device detected by the bucket operation amount sensor is in a predetermined state that causes the bucket to be tilted. If it is below a third operation threshold, the working state determination of the working machine is changed to the non-earthing state, and the arm actuator is controlled to rotate the arm downward. The working machine according to item 1 or 10.
前記バケット操作信号として前記バケット操作装置の操作量を検出するバケット操作量センサと、を備え、
前記制御装置は、
前記バケット操作量センサにより検出された前記バケット操作装置の操作量が所定の第4操作閾値以上の場合、前記バケット操作装置の操作量が前記第4操作閾値未満の場合よりも、前記バケットのダンプ動作速度を小さくするよう前記バケット用アクチュエータを制御する、ことを特徴とする請求項1に記載の作業機械。 a bucket operating device that tilts and dumps the bucket;
a bucket operation amount sensor that detects an operation amount of the bucket operation device as the bucket operation signal,
The control device includes:
When the operation amount of the bucket operation device detected by the bucket operation amount sensor is equal to or greater than a predetermined fourth operation threshold, the bucket is dumped more than when the operation amount of the bucket operation device is less than the fourth operation threshold. The working machine according to claim 1, wherein the bucket actuator is controlled to reduce its operating speed.
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