JP4741521B2 - Front control device of hydraulic excavator - Google Patents

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  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Description

本発明は、設定作業領域に応じてフロント作業機を制御する油圧ショベルのフロント制御装置に関する。   The present invention relates to a front control device for a hydraulic excavator that controls a front work machine in accordance with a set work area.

この種のフロント制御装置として、所望深さの作業領域を手動で設定するとともに、バケット先端の速度ベクトルに基づき減速ベクトルを演算し、この減速ベクトルに応じてブームを制御して、バケット先端部の深さを制限するようにした装置が知られている(例えば特許文献1参照)。   As this type of front control device, a work area having a desired depth is manually set, a deceleration vector is calculated based on the speed vector at the bucket tip, and the boom is controlled according to the deceleration vector to An apparatus which limits the depth is known (for example, see Patent Document 1).

特開2002−167794号公報JP 2002-167794 A

しかしながら、上記特許文献1記載の装置では、掘削反力によって機体がジャッキアップすることがあり、作業姿勢が不安定となる。   However, in the apparatus described in Patent Document 1, the body may be jacked up by the excavation reaction force, and the working posture becomes unstable.

本発明は、走行体と、走行体に対して旋回可能な旋回体とを有する車体と、車体に取り付けられ、上下方向に回動可能なブーム,アーム,バケットを有する多関節型のフロント作業機と、フロント作業機を駆動する油圧アクチュエータと、フロント作業機の駆動指令を入力する操作部材と、操作部材の操作に応じて油圧アクチュエータへの駆動圧油の流れを制御する油圧制御弁と、走行体に対する旋回体の旋回位置を検出する旋回検出手段と、フロント作業機による掘削位置を検出する位置検出手段と、位置検出手段により検出された掘削位置がフロント作業機の深さ方向の設定作業領域を超えないように油圧制御弁の駆動を制限する制限手段とを備えた油圧ショベルのフロント制御装置において、車体のジャッキアップを検出するジャッキアップ検出手段と、ジャッキアップ検出手段によりジャッキアップが検出されると、ジャッキアップを抑制するように制限手段による制限量を増加するジャッキアップ抑制手段とを備え、ジャッキアップ抑制手段は、旋回検出手段により検出された旋回位置に応じて制限手段による制限量の増加の程度を変更することを特徴とする。
ジャッキアップ抑制手段として、ジャッキアップが検出されると、設定作業領域を上方にシフトする補正を行うことができる。
設定作業領域を上方にシフトする補正を行った後、ジャッキアップ検出手段によりジャッキアップが検出されなくなると、設定作業領域の補正をリセットすることが好ましい。
ジャッキアップ検出手段が、車体の前後方向の傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、傾斜角検出手段により検出された傾斜角の増加の割合が所定値以上になると、ジャッキアップと判定する判定手段とを有するものであってもよい。
The present invention relates to a multi-joint type front working machine having a vehicle body having a traveling body and a revolving body that can pivot with respect to the traveling body, and a boom, an arm, and a bucket that are attached to the vehicle body and that can pivot in the vertical direction. A hydraulic actuator that drives the front work machine, an operation member that inputs a drive command for the front work machine, a hydraulic control valve that controls a flow of drive pressure oil to the hydraulic actuator according to an operation of the operation member, and traveling A turning detection means for detecting a turning position of the turning body with respect to the body, a position detection means for detecting an excavation position by the front work machine, and an excavation position detected by the position detection means in a setting work area in the depth direction of the front work machine Jack for detecting jack-up of a vehicle body in a front control device of a hydraulic excavator provided with limiting means for limiting the drive of a hydraulic control valve so as not to exceed And-up detecting means, when the jack-up is detected by the jack-up detecting means, and a jack-up suppressing unit configured to increase the limit amount with the restriction means so as to suppress the jack-up, jack-up suppressing unit, turning detection The degree of increase of the restriction amount by the restriction means is changed according to the turning position detected by the means .
As jack-up suppression means, when jack-up is detected, correction for shifting the set work area upward can be performed.
It is preferable to reset the correction of the setting work area when the jack up detection is not detected by the jack-up detection means after performing the correction to shift the setting work area upward.
An inclination angle detecting means for detecting an inclination angle in the front-rear direction of the vehicle body, and a determining means for determining that the jack-up is detected when a rate of increase in the inclination angle detected by the inclination angle detecting means exceeds a predetermined value. It may have.

本発明によれば、掘削位置がフロント作業機の深さ方向の設定作業領域を超えないように油圧制御弁の駆動を制限するとともに、ジャッキアップ検出時にジャッキアップを抑制するように油圧制御弁の駆動の制限量を増加するようにした。これにより車体のジャッキアップを防止することができ、安定した姿勢で作業を行うことができる。   According to the present invention, the drive of the hydraulic control valve is limited so that the excavation position does not exceed the set work area in the depth direction of the front work machine, and the hydraulic control valve is controlled so as to suppress jack-up when jack-up is detected. Increased the drive limit. As a result, jack-up of the vehicle body can be prevented, and work can be performed in a stable posture.

以下、図1〜図11を参照して本発明による油圧ショベルのフロント制御装置の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るフロント制御装置が適用される油圧ショベルの一例を示す斜視図である。油圧ショベルは、フロント作業機10と車体20とを有する。車体20は、左右一対の下部走行体21と、下部走行体21の上方に旋回可能に搭載された上部旋回体22とを備え、上部旋回体22には運転室23が設けられている。
Hereinafter, an embodiment of a front control device for a hydraulic excavator according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a hydraulic excavator to which a front control device according to an embodiment of the present invention is applied. The hydraulic excavator has a front work machine 10 and a vehicle body 20. The vehicle body 20 includes a pair of left and right lower traveling bodies 21 and an upper revolving body 22 that is turnably mounted above the lower traveling bodies 21, and an upper cab 22 is provided with a cab 23.

フロント作業機10は、上部旋回体22の前部に回動可能に軸支されたブーム11と、ブーム先端部に回動可能に軸支されたアーム12と、アーム先端部に回動可能に軸支されたバケット13とを有する。ブーム11、アーム12、バケット13はそれぞれブームシリンダ14、アームシリンダ15、バケットシリンダ16により支持され、各シリンダ14〜16の伸縮によってそれぞれ車幅方向に対し垂直面内で回動する。左右の下部走行体21は、それぞれ走行用油圧モータ24,25(図2)の駆動により走行し、上部旋回体22は、旋回用油圧モータ26(図2)の駆動により旋回する。   The front work machine 10 has a boom 11 pivotally supported at the front of the upper swing body 22, an arm 12 pivotally supported at the boom tip, and a pivot at the arm tip. The bucket 13 is pivotally supported. The boom 11, the arm 12, and the bucket 13 are supported by a boom cylinder 14, an arm cylinder 15, and a bucket cylinder 16, respectively, and rotate in a plane perpendicular to the vehicle width direction by expansion and contraction of the cylinders 14 to 16, respectively. The left and right lower traveling bodies 21 travel by driving the traveling hydraulic motors 24 and 25 (FIG. 2), respectively, and the upper swing body 22 rotates by driving the turning hydraulic motor 26 (FIG. 2).

図2は、本実施の形態に係るフロント制御装置の構成を示す図である。制御ユニット30はCPU,ROM,RAM,その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成される。制御ユニット30には、ブーム11の駆動指令を入力するブーム用操作レバー31と、アーム12の駆動指令を入力するアーム用操作レバー32と、バケット13の駆動指令を入力するバケット用操作レバー33と、上部旋回体21の旋回指令を入力する旋回用操作レバー34と、左右の下部走行体21の走行指令をそれぞれ入力する走行用操作レバー35,36と、設定器37と、上部旋回体22に対するブーム11の相対角(ブーム角α)を検出するブーム角度検出器38と、ブーム11に対するアーム12の相対角(アーム角β)を検出するアーム角度検出器39と、アーム12に対するバケット13の相対角(バケット角γ)を検出するバケット角度検出器40と、上部旋回体22の前後方向における水平面に対する傾斜角θを検出する傾斜角検出器41と、方向制御弁(電磁比例弁)51〜56のソレノイドがそれぞれ接続されている。なお、傾斜角θは車体前方が上昇した状態で正となる。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the front control device according to the present embodiment. The control unit 30 includes an arithmetic processing unit having a CPU, ROM, RAM, and other peripheral circuits. The control unit 30 includes a boom operation lever 31 for inputting a drive command for the boom 11, an arm operation lever 32 for inputting a drive command for the arm 12, and a bucket operation lever 33 for inputting a drive command for the bucket 13. The turning operation lever 34 for inputting a turning command for the upper turning body 21, the traveling operation levers 35 and 36 for inputting the running commands for the left and right lower traveling bodies 21, the setting device 37, and the upper turning body 22, respectively. The boom angle detector 38 that detects the relative angle (boom angle α) of the boom 11, the arm angle detector 39 that detects the relative angle (arm angle β) of the arm 12 with respect to the boom 11, and the relative of the bucket 13 to the arm 12. A bucket angle detector 40 that detects an angle (bucket angle γ) and an inclination angle θ with respect to a horizontal plane in the front-rear direction of the upper swing body 22 are detected. The inclination angle detector 41, the directional control valve (electromagnetic proportional valve) 51 to 56 of the solenoid is connected. The inclination angle θ becomes positive when the front of the vehicle body is raised.

操作レバー31〜36は、操作信号としてその操作量に応じた電気信号を出力する電機レバー装置であり、操作レバー31〜36からの信号に応じて制御ユニット30が方向制御弁51〜56のソレノイドに制御信号を出力する。これにより方向制御弁51〜56を切り換え、油圧ポンプ50から油圧シリンダ14〜16および油圧モータ23〜25への圧油の流れを制御する。すなわち制御弁51の切換により油圧ポンプ50からブームシリンダ14への圧油の流れを制御し、制御弁52の切換により油圧ポンプ50からアームシリンダ15への圧油の流れを制御し、制御弁53の切換により油圧ポンプ50からバケットシリンダ16への圧油の流れを制御する。また、制御弁54の切換により油圧ポンプ50から走行用油圧モータ23への圧油の流れを制御し、制御弁55の切換により油圧ポンプ50から走行用油圧モータ24への圧油の流れを制御し、制御弁56の切換により油圧ポンプ50から旋回用油圧モータ25への圧油の流れを制御する。   The operation levers 31 to 36 are electric lever devices that output an electric signal corresponding to the operation amount as an operation signal. The control unit 30 responds to a signal from the operation levers 31 to 36 with the solenoid of the direction control valves 51 to 56. Output a control signal. Thereby, the direction control valves 51 to 56 are switched, and the flow of pressure oil from the hydraulic pump 50 to the hydraulic cylinders 14 to 16 and the hydraulic motors 23 to 25 is controlled. That is, the flow of pressure oil from the hydraulic pump 50 to the boom cylinder 14 is controlled by switching the control valve 51, and the flow of pressure oil from the hydraulic pump 50 to the arm cylinder 15 is controlled by switching the control valve 52. Is switched to control the flow of pressure oil from the hydraulic pump 50 to the bucket cylinder 16. Further, the flow of pressure oil from the hydraulic pump 50 to the traveling hydraulic motor 23 is controlled by switching the control valve 54, and the flow of pressure oil from the hydraulic pump 50 to the traveling hydraulic motor 24 is controlled by switching the control valve 55. Then, the flow of the pressure oil from the hydraulic pump 50 to the turning hydraulic motor 25 is controlled by switching the control valve 56.

設定器37は、運転室内の操作パネルあるいは操作レバーの把持部に設けられたスイッチ等により構成される。設定器37には、通常モードまたは領域制限モードに作業モードを切り換える切換スイッチ37aと、作業領域の設定を指令する設定スイッチ37bが設けられている。切換スイッチ37aは、例えばトグルスイッチ等のオンオフ式スイッチであり、切換スイッチ37aのオンにより領域線モードに切り換えられ、オフにより通常モードに切り換えられる。   The setting device 37 is configured by a switch or the like provided on an operation panel in the cab or a grip portion of the operation lever. The setting device 37 is provided with a changeover switch 37a for switching the work mode to the normal mode or the area restriction mode, and a setting switch 37b for instructing the setting of the work area. The changeover switch 37a is an on / off switch such as a toggle switch, for example, and is switched to the area line mode when the changeover switch 37a is turned on, and is switched to the normal mode when turned off.

制御ユニット30は、作業領域を設定する領域設定部30Aと、この設定作業領域に基づきフロント作業機10の動作を制御するフロント制御部30Bとを有する。設定作業領域は、図3に示すようにブーム基端部を原点としたXY直交座標系におけるバケット先端部の深さ(Y座標)として設定される。   The control unit 30 includes an area setting unit 30A that sets a work area, and a front control unit 30B that controls the operation of the front work machine 10 based on the set work area. As shown in FIG. 3, the setting work area is set as the depth (Y coordinate) of the bucket tip in the XY rectangular coordinate system with the boom base end as the origin.

領域設定部30Aで実行される領域設定処理について説明する。図4は、領域設定処理の一例を示すフローチャートである。この処理は例えばエンジンキースイッチのオンにより開始され、一連の処理が繰り返し実行される。なお、設定作業領域をリセットするリセットスイッチを設定器37に設け、リセットスイッチのオンにより領域設定処理を開始するようにしてもよい。   The region setting process executed by the region setting unit 30A will be described. FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the area setting process. This process is started, for example, by turning on the engine key switch, and a series of processes are repeatedly executed. Note that a reset switch for resetting the setting work area may be provided in the setting device 37, and the area setting process may be started when the reset switch is turned on.

ステップS1では、作業領域の初期値を設定する。初期値はバケット先端が届かないような深さ(例えばY=−20m)に設定する。これは後述のフロント制御部30Bでの処理によりフロント作業機10の移動範囲が制限された状態であっても、作業領域を自由に設定できるようにするためである。ステップS2では、設定器37の設定スイッチ37bがオンされたか否かを判定し、肯定されるとステップS3に進む。   In step S1, an initial value for the work area is set. The initial value is set to such a depth that the bucket tip does not reach (for example, Y = −20 m). This is because the work area can be set freely even in a state where the movement range of the front work machine 10 is limited by processing in the front control unit 30B described later. In step S2, it is determined whether or not the setting switch 37b of the setting device 37 is turned on. If the determination is affirmative, the process proceeds to step S3.

ステップS3では、予め制御ユニット30のROMに記憶されたブーム11,アーム12,バケット13の長さL1,L2,L3(図3参照)と、角度検出器38〜40によって検出されたブーム角α,アーム角β,バケット角γ,および傾斜角θとに基づき、バケット先端部P1の位置(X1,Y1)を演算する。ステップS4では、演算されたバケット先端部のY座標の値Y1を作業領域として設定し、この設定作業領域(Y=Y1)を制御ユニット30のRAMに記憶する。   In step S3, the lengths L1, L2, and L3 (see FIG. 3) of the boom 11, the arm 12, and the bucket 13 stored in advance in the ROM of the control unit 30 and the boom angle α detected by the angle detectors 38 to 40 are used. , The position (X1, Y1) of the bucket tip P1 is calculated based on the arm angle β, the bucket angle γ, and the inclination angle θ. In step S4, the calculated Y coordinate value Y1 of the bucket tip is set as a work area, and this set work area (Y = Y1) is stored in the RAM of the control unit 30.

以上の処理によれば、バケット先端部の作業領域を設定する際は、オペレータは操作レバー31〜33を操作してバケット先端部を目標とする作業深さまで移動した後、設定スイッチ37bを操作する。これにより作業領域が設定され、後述のフロント制御部30Bでの処理により設定作業領域を超えないようにフロント作業機10の動作が制限される。   According to the above processing, when setting the work area of the bucket tip, the operator operates the operation levers 31 to 33 to move the bucket tip to the target working depth, and then operates the setting switch 37b. . Thereby, a work area is set, and the operation of the front work machine 10 is limited so as not to exceed the set work area by processing in the front control unit 30B described later.

フロント制御部30Bで実行される領域制限処理について説明する。図5は、領域制限処理の一例を示すフローチャートである。この処理は例えばエンジンキースイッチのオンにより開始され、繰り返し実行される。ステップS10では、切換スイッチ37aにより領域制限モードが選択されているか否かを判定する。ステップS10が肯定されるとステップS20に進み、各操作レバー31〜36の操作信号を読み込む。ステップS30では、角度検出器38〜41により検出されたブーム角α,アーム角β,バケット角γ,傾斜角θをそれぞれ読み込む。ステップS40では、検出された傾斜角θに基づき、以下のようにして領域設定処理で記憶された設定作業領域の直線式(Y=Y1)を補正する。   A region restriction process executed by the front control unit 30B will be described. FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of the area restriction process. This process is started, for example, when the engine key switch is turned on and is repeatedly executed. In step S10, it is determined whether or not the area restriction mode is selected by the changeover switch 37a. If step S10 is affirmed, the process proceeds to step S20, and the operation signals of the operation levers 31 to 36 are read. In step S30, the boom angle α, arm angle β, bucket angle γ, and inclination angle θ detected by the angle detectors 38 to 41 are read. In step S40, the linear equation (Y = Y1) of the setting work area stored in the area setting process is corrected based on the detected inclination angle θ as follows.

図6は、ステップS40の処理の詳細を示すフローチャートである。まずステップS41で、操作レバー31〜33の操作による操作信号の入力の有無を判定する。ステップS41で、操作信号の入力ありと判定されるとステップS42に進み、そのときの傾斜角θnをRAMに記憶する。操作信号が継続して入力されると、ステップS42の処理が所定時間(領域制限処理の周期)毎に繰り返され、RAMには複数の傾斜角θ1,θ2,・・・・,θnが記憶される。   FIG. 6 is a flowchart showing details of the process in step S40. First, in step S41, it is determined whether or not an operation signal is input by operating the operation levers 31 to 33. If it is determined in step S41 that an operation signal has been input, the process proceeds to step S42, and the tilt angle θn at that time is stored in the RAM. When the operation signal is continuously input, the process of step S42 is repeated every predetermined time (period of the area restriction process), and a plurality of inclination angles θ1, θ2,. The

ステップS43では、記憶された最新の傾斜角θnから前回の傾斜角θn-1を減算して傾斜角の偏差Δθ(=θn−θn-1)を演算し、この偏差ΔNを時間微分して傾斜角の変化の割合ΔN’を求めるとともに、ΔN’が所定値ΔNa以上か否かを判定する。所定値ΔNaは、車体20がジャッキアップしているか否かを判定するための閾値であり、傾斜地でショベルが停車している場合(ΔN’=0)と区別するため、少なくともΔNaは0より大きい値に設定されている。なお、傾斜角の偏差Δθを求める場合は、傾斜角検出器41からの信号θをフィルタ処理してノイズを除去することが好ましい。   In step S43, the previous tilt angle θn-1 is subtracted from the stored latest tilt angle θn to calculate the tilt angle deviation Δθ (= θn−θn-1), and the deviation ΔN is time-differentiated to obtain the tilt. A rate of change of corner ΔN ′ is obtained, and it is determined whether ΔN ′ is equal to or greater than a predetermined value ΔNa. The predetermined value ΔNa is a threshold value for determining whether or not the vehicle body 20 is jacked up. At least ΔNa is larger than 0 in order to distinguish it from the case where the excavator is stopped on a sloping ground (ΔN ′ = 0). Is set to a value. When obtaining the tilt angle deviation Δθ, it is preferable to remove the noise by filtering the signal θ from the tilt angle detector 41.

ステップS43でΔN’≧ΔNa、つまり車体20がジャッキアップしていると判定されるとステップS44に進む。ステップS44では、操作作業領域の直線式(Y=Y1)に所定値ΔY(例えば1cm)を加算し、直線式をY=Y1+ΔYに補正するとともに、この補正後の直線式(Y=Y1+ΔY)をRAMに記憶する。RAMには、領域設定処理(図4)で設定された補正前の直線式(Y=Y1)もそのまま記憶される。   If it is determined in step S43 that ΔN ′ ≧ ΔNa, that is, the vehicle body 20 is jacked up, the process proceeds to step S44. In step S44, a predetermined value ΔY (for example, 1 cm) is added to the linear equation (Y = Y1) of the operation work area, the linear equation is corrected to Y = Y1 + ΔY, and the corrected linear equation (Y = Y1 + ΔY) is also obtained. Store in RAM. The RAM also stores the linear expression (Y = Y1) before correction set in the area setting process (FIG. 4) as it is.

一方、ステップS41で操作信号の入力なしと判定されるとステップS45に進み、ステップS42と同様、傾斜角θを記憶する。そしてステップS46では、設定作業領域の直線式を補正前の値(Y=Y1)に戻す。ステップS43でΔN’<ΔNa、つまり車体がジャッキしていないと判定されたときもステップS46に進む。以上の処理が終了すると図5のステップS50に進む。   On the other hand, if it is determined in step S41 that no operation signal is input, the process proceeds to step S45, and the inclination angle θ is stored as in step S42. In step S46, the linear equation of the setting work area is returned to the value before correction (Y = Y1). If it is determined in step S43 that ΔN ′ <ΔNa, that is, the vehicle body is not jacked, the process proceeds to step S46. When the above process ends, the process proceeds to step S50 in FIG.

ステップS50では、角度検出器38〜41で検出したブーム角α,アーム角β,バケット角γおよび傾斜角θと、予め記憶されているフロント作業機10および車体20の各部寸法とに基づき、フロント作業機10の位置と姿勢の計算を行い、バケット先端部P1(図3)の位置(X,Y)を演算する。   In step S50, the front angle is determined based on the boom angle α, arm angle β, bucket angle γ, and inclination angle θ detected by the angle detectors 38 to 41 and the dimensions of the front work machine 10 and the vehicle body 20 stored in advance. The position and orientation of the work machine 10 are calculated, and the position (X, Y) of the bucket tip P1 (FIG. 3) is calculated.

ステップS60では、角度検出器39,40からの信号を時間微分してアーム12およびバケット13の回動による角速度ω2,ω3を求め、この角速度ω2,ω3からアームシリンダ15およびバケットシリンダ16の駆動速度を算出する。そして、この駆動速度とフロント作業機10の各部寸法を用いてバケット先端の速度ベクトルVを演算し、速度ベクトルの設定作業領域の境界に平行な方向のベクトル成分(X座標成分)Vxと垂直な方向のベクトル成分(Y座標成分)Vyを求める(図7参照)。   In step S60, signals from the angle detectors 39 and 40 are time-differentiated to obtain angular velocities ω2 and ω3 due to the rotation of the arm 12 and the bucket 13, and the driving speeds of the arm cylinder 15 and the bucket cylinder 16 are obtained from the angular velocities ω2 and ω3. Is calculated. Then, the speed vector V at the tip of the bucket is calculated using the drive speed and the dimensions of each part of the front work machine 10, and the vector vector (X-coordinate component) Vx in the direction parallel to the boundary of the speed vector setting work area is perpendicular. A direction vector component (Y coordinate component) Vy is obtained (see FIG. 7).

ステップS70では、バケット先端の位置が減速領域にあるか否かを判定する。減速領域は、図7に示すように設定作業領域の境界を基準とし、そこから上方に所定値Y1だけ離れた範囲に設定されている。所定値Y1は制御コントローラ30に予め記憶された値である。ステップS70が肯定されるとステップS80に進む。ステップS80では、減速制御としてアーム用操作レバー32の操作信号自体を減速するアーム減速処理(操作指令値を小さくする処理)と、バケット先端の速度ベクトルVの設定作業領域の境界に接近する方向のベクトル成分Vyを減じる処理(減速方向変換処理)とを行う。アーム減速処理では、例えばアーム用操作レバー32の操作信号に所定の係数c1(0<c1<)を乗じる。   In step S70, it is determined whether or not the position of the bucket tip is in the deceleration region. As shown in FIG. 7, the deceleration area is set in a range that is separated from the boundary of the set work area by a predetermined value Y1 upward. The predetermined value Y1 is a value stored in the controller 30 in advance. If step S70 is positive, the process proceeds to step S80. In step S80, arm deceleration processing (processing for reducing the operation command value) for decelerating the operation signal itself of the arm operation lever 32 as deceleration control, and a direction approaching the boundary of the setting work area for the speed vector V at the bucket tip. Processing to reduce the vector component Vy (deceleration direction conversion processing) is performed. In the arm deceleration process, for example, the operation signal of the arm operation lever 32 is multiplied by a predetermined coefficient c1 (0 <c1 <).

ステップS80の減速方向変換処理について説明する。制御ユニット30には予め図8に示すように設定作業領域の境界からバケット先端までの距離D1(絶対値)と減速ベクトル係数hとの関係が記憶されている。図8の特性は、距離D1が所定値Y1よりも大きいとき、つまり減速領域にないときはh=0であり、距離D1が所定値Y1よりも小さくなると、距離D1が減少するにしたがって減速ベクトル係数hが増大し、距離D1=0でh=1となる。   The deceleration direction conversion process in step S80 will be described. As shown in FIG. 8, the control unit 30 stores in advance the relationship between the distance D1 (absolute value) from the boundary of the set work area to the bucket tip and the deceleration vector coefficient h. The characteristic of FIG. 8 is that h = 0 when the distance D1 is larger than the predetermined value Y1, that is, not in the deceleration region, and when the distance D1 becomes smaller than the predetermined value Y1, the deceleration vector decreases as the distance D1 decreases. The coefficient h increases, and h = 1 when the distance D1 = 0.

ステップS80では、バケット先端の速度ベクトルVの設定作業領域の境界に接近する方向のベクトル成分、つまりXY座標系のY座標の成分Vyを減じるための減速ベクトルVRを求める。すなわち、図8の関係から設定作業領域の境界とバケット先端との距離D1に対応する減速ベクトル係数hを算出し、この減速ベクトル係数hを速度ベクトルVのY座標成分Vyに乗じ、さらに−1を乗じて減速ベクトルVR(=−hVy)を求める。このようにして求めた減速ベクトルVRを速度ベクトルVのY座標成分Vyに加算すると、距離D1が所定値y1より小さくなるに従い速度ベクトルVのY座標成分Vyの減少量が大きくなり、図7に示すように速度ベクトルVが速度ベクトルVaに補正される。   In step S80, a vector component in a direction approaching the boundary of the set work area of the velocity vector V at the bucket tip, that is, a deceleration vector VR for subtracting the Y-coordinate component Vy of the XY coordinate system is obtained. That is, the deceleration vector coefficient h corresponding to the distance D1 between the boundary of the set work area and the bucket tip is calculated from the relationship of FIG. 8, and this deceleration vector coefficient h is multiplied by the Y coordinate component Vy of the speed vector V, and further −1. To obtain a deceleration vector VR (= −hVy). When the deceleration vector VR thus obtained is added to the Y coordinate component Vy of the velocity vector V, the amount of decrease in the Y coordinate component Vy of the velocity vector V increases as the distance D1 becomes smaller than the predetermined value y1, and FIG. As shown, the velocity vector V is corrected to the velocity vector Va.

減速領域において、速度ベクトルVが速度ベクトルVaに補正されたときのバケット先端の軌跡の一例を図9に示す。速度ベクトルVが斜め下方に一定であるときは、その平行成分Vxは一定であり、垂直成分Vyはバケット先端が設定作業領域の境界に近づくに従い、つまり距離D1が小さくなるに従い減少する。したがって、バケット先端が設定作業領域の境界に近づくにつれてVaとVxとのなす角aが小さくなり、バケット先端の軌跡は設定作業領域の境界に沿った曲線形状となる。このとき、D1=0でh=1、VR=−Vyとなるので、設定作業領域の境界上での補正後の速度ベクトルVaは速度ベクトルVの平行成分Vxに一致する。   FIG. 9 shows an example of the locus of the bucket tip when the speed vector V is corrected to the speed vector Va in the deceleration region. When the velocity vector V is constant obliquely downward, the parallel component Vx is constant, and the vertical component Vy decreases as the bucket tip approaches the boundary of the setting work area, that is, as the distance D1 decreases. Accordingly, as the bucket tip approaches the boundary of the setting work area, the angle a formed by Va and Vx decreases, and the locus of the bucket tip has a curved shape along the boundary of the setting work area. At this time, since D1 = 0, h = 1, and VR = −Vy, the corrected velocity vector Va on the boundary of the set work area coincides with the parallel component Vx of the velocity vector V.

ステップS90では、方向制御弁51〜56に出力する制御信号を演算する。すなわち、ブーム用方向制御弁51に出力する制御信号として、減速ベクトルVRに対応する方向制御弁51の制御信号を演算する。具体的には、まず減速ベクトルVRに対応するブーム11の角速度の目標値を演算し、それにリンク変換を行い、ブーム角速度の目標値に相当するブーム11の操作信号を演算する。ここで、この操作信号を方向制御弁51に出力し、ブーム11を操作することは、減速ベクトルVRが得られるようにブーム上げを行うことであり、これは、図9に示したように減速ベクトルVRを速度ベクトルVの垂直方向のベクトル成分Vyに加算することに相当する。   In step S90, the control signal output to the direction control valves 51-56 is calculated. That is, the control signal of the direction control valve 51 corresponding to the deceleration vector VR is calculated as the control signal output to the boom direction control valve 51. Specifically, first, the target value of the angular velocity of the boom 11 corresponding to the deceleration vector VR is calculated, link conversion is performed on the target value, and the operation signal of the boom 11 corresponding to the target value of the boom angular velocity is calculated. Here, outputting this operation signal to the directional control valve 51 and operating the boom 11 means raising the boom so as to obtain the deceleration vector VR, which is the deceleration as shown in FIG. This corresponds to adding the vector VR to the vector component Vy in the vertical direction of the velocity vector V.

さらにステップS90では、アーム用方向制御弁52に出力する制御信号として、ステップS80のアーム減速処理に対応した操作信号を演算する。また、他の方向制御弁53〜56に出力する制御信号として、それぞれステップS20で入力した操作レバー33〜36の操作に対応した操作信号を演算する。ステップS100では、ステップS90で演算した制御信号を方向制御弁51〜56にそれぞれ出力する。   In step S90, an operation signal corresponding to the arm deceleration process in step S80 is calculated as a control signal to be output to the arm direction control valve 52. Further, as control signals output to the other directional control valves 53 to 56, operation signals corresponding to the operations of the operation levers 33 to 36 input in step S20 are calculated. In step S100, the control signals calculated in step S90 are output to the directional control valves 51 to 56, respectively.

一方、ステップS70が否定されるとステップS110に進み、バケット先端の位置が設定作業領域よりも下側(設定領域外)にあるか否か、つまり図7に示すように復元領域にあるか否かを判定する。ステップS110が肯定されるとステップS120に進む。ステップS120では、復元制御としてアーム用操作レバー32の操作信号自体を減速するアーム減速処理(操作指令値を小さくする処理)と、バケット先端の速度ベクトルVの設定作業領域の境界に接近する方向のベクトル成分Vyを設定作業領域の境界に向かう方向の成分に変換する処理(復元方向変換処理)とを行う。アーム減速処理では、例えばアーム用操作レバー32の操作信号に所定の係数c2(0<c1<)を乗じる。   On the other hand, if step S70 is negative, the process proceeds to step S110, and whether the position of the bucket tip is below the set work area (outside the set area), that is, whether it is in the restoration area as shown in FIG. Determine whether. If step S110 is positive, the process proceeds to step S120. In step S120, as a restoration control, an arm deceleration process for decelerating the operation signal itself of the arm operation lever 32 (a process for decreasing the operation command value) and a direction approaching the boundary of the setting work area of the speed vector V at the bucket tip. A process of converting the vector component Vy into a component in a direction toward the boundary of the setting work area (restoration direction conversion process) is performed. In the arm deceleration process, for example, the operation signal of the arm operation lever 32 is multiplied by a predetermined coefficient c2 (0 <c1 <).

ステップS120の復元方向変換処理について説明する。制御ユニット30には予め図10に示すように設定作業領域の境界からバケット先端までの距離D2(絶対値)と加算用復元ベクトルARとの関係が記憶されている。図10の特性は、原点を通る直線であり、距離D2が大きくなるに従い加算用復元ベクトルARが増加する。   The restoration direction conversion process in step S120 will be described. As shown in FIG. 10, the control unit 30 stores in advance the relationship between the distance D2 (absolute value) from the boundary of the set work area to the bucket tip and the addition restoration vector AR. The characteristic of FIG. 10 is a straight line passing through the origin, and the addition restoration vector AR increases as the distance D2 increases.

ステップS120では、まず速度ベクトルVの垂直方向成分Vyをキャンセルする値であるVyの逆方向ベクトルAyを求める。次に、図10の関係を用いて、設定作業領域の境界からバケット先端までの距離D2に対応した加算用復元ベクトルARを演算し、Vyの逆方向ベクトルAyと加算用復元ベクトルARとの和を復元ベクトルVR2(=Ay+AR)とする。このようにして求めた復元ベクトルVR2を速度ベクトルVのY座標成分Vyに加算すると、距離D2が小さくなるに従い垂直方向のベクトル成分Vyが小さくなり、速度ベクトルVが速度ベクトルVaに補正される。   In step S120, first, a reverse vector Ay of Vy, which is a value for canceling the vertical component Vy of the velocity vector V, is obtained. Next, using the relationship shown in FIG. 10, an addition restoration vector AR corresponding to the distance D2 from the boundary of the setting work area to the bucket tip is calculated, and the sum of the reverse direction vector Ay of Vy and the addition restoration vector AR is calculated. Is a restoration vector VR2 (= Ay + AR). When the restored vector VR2 thus obtained is added to the Y coordinate component Vy of the velocity vector V, the vertical vector component Vy decreases as the distance D2 decreases, and the velocity vector V is corrected to the velocity vector Va.

復元領域において、速度ベクトルVが速度ベクトルVaに補正されたときのバケット先端の軌跡の一例を図11に示す。速度ベクトルVが斜め下方に一定であるときは、その平行成分Vxは一定であり、垂直成分Vyはバケット先端が設定作業領域の境界に近づくに従い、つまり距離D2が小さくなるに従い減少する。したがって、バケット先端が設定作業領域の境界に近づくにつれてVaとVxとのなす角bが小さくなり、バケット先端の軌跡は設定作業領域の境界に沿った曲線形状となる。   FIG. 11 shows an example of the locus of the bucket tip when the velocity vector V is corrected to the velocity vector Va in the restoration region. When the velocity vector V is constant obliquely downward, the parallel component Vx is constant, and the vertical component Vy decreases as the bucket tip approaches the boundary of the setting work area, that is, as the distance D2 decreases. Therefore, as the bucket tip approaches the boundary of the setting work area, the angle b formed by Va and Vx decreases, and the locus of the bucket tip becomes a curved shape along the boundary of the setting work area.

ステップS130では、方向制御弁51〜56に出力する制御信号を演算する。すなわち、ブーム用方向制御弁51に出力する制御信号として、復元ベクトルVR2に対応する方向制御弁51の制御信号を演算する。具体的には、まず復元ベクトルVR2に対応するブーム11の角速度の目標値を演算し、それにリンク変換を行い、ブーム角速度の目標値に相当するブーム11の操作信号を演算する。ここで、この操作信号を方向制御弁51に出力し、ブーム11を操作することは、復元ベクトルVR2が得られるようにブーム上げを行うことであり、これは、図11に示したように復元ベクトルVR2(=Ay+AR)を速度ベクトルVの垂直方向のベクトル成分Vyに加算することに相当する。   In step S130, the control signal output to the direction control valves 51-56 is calculated. That is, the control signal of the direction control valve 51 corresponding to the restoration vector VR2 is calculated as the control signal output to the boom direction control valve 51. Specifically, first, the target value of the angular velocity of the boom 11 corresponding to the restoration vector VR2 is calculated, link conversion is performed thereon, and the operation signal of the boom 11 corresponding to the target value of the boom angular velocity is calculated. Here, outputting this operation signal to the direction control valve 51 and operating the boom 11 means raising the boom so as to obtain the restored vector VR2, which is restored as shown in FIG. This corresponds to adding the vector VR2 (= Ay + AR) to the vector component Vy in the vertical direction of the velocity vector V.

さらにステップS130では、アーム用方向制御弁52に出力する制御信号として、ステップS120のアーム減速処理に対応した操作信号を演算する。また、他の方向制御弁53〜56に出力する制御信号として、それぞれステップS20で入力した操作レバー33〜36の操作に対応した操作信号を演算する。ステップS100では、ステップS130で演算した制御信号を方向制御弁51〜56にそれぞれ出力する。   In step S130, an operation signal corresponding to the arm deceleration process in step S120 is calculated as a control signal to be output to the arm direction control valve 52. Further, as control signals output to the other directional control valves 53 to 56, operation signals corresponding to the operations of the operation levers 33 to 36 input in step S20 are calculated. In step S100, the control signals calculated in step S130 are output to the direction control valves 51 to 56, respectively.

ステップS110が否定されると、つまりバケット先端位置が設定作業領域から所定値Y1以上上方の制限領域外にあると判定されるとステップS140に進む。ステップS140では、方向制御弁51〜56に出力する制御信号として、それぞれステップS20で入力した操作レバー31〜36の操作に対応した操作信号を演算する。ステップS100では、ステップS140で演算した制御信号を方向制御弁51〜56にそれぞれ出力する。ステップS10で通常モードと判定されたときはステップS150に進み、各操作レバー31〜36の操作信号を読み込み、ステップS140で、この操作信号に対応した制御信号を演算する。   If step S110 is negative, that is, if it is determined that the bucket tip position is outside the restricted area above the set work area by a predetermined value Y1, the process proceeds to step S140. In step S140, operation signals corresponding to the operation of the operation levers 31 to 36 input in step S20 are calculated as control signals output to the direction control valves 51 to 56, respectively. In step S100, the control signals calculated in step S140 are output to the direction control valves 51 to 56, respectively. When it is determined in step S10 that the normal mode is selected, the process proceeds to step S150, the operation signals of the operation levers 31 to 36 are read, and a control signal corresponding to the operation signal is calculated in step S140.

本実施の形態に係るフロント制御装置の特徴的な動作を説明する。
深さ方向の作業領域に制限を設けて掘削作業を行う場合は、まず、操作レバー31〜36の操作により所望の領域制限位置までバケット先端部P1を移動する。その状態で設定スイッチ37bをオンすると、バケット先端のY座標Y1を直線式(Y=Y1)とした作業領域が設定される(ステップS4)。次いで、切換スイッチ37aの操作により領域制限モードを選択した状態で、操作レバー31〜33の操作によりフロント作業機10を駆動し、掘削作業を行う。
A characteristic operation of the front control apparatus according to the present embodiment will be described.
When excavation work is performed with a restriction on the work area in the depth direction, first, the bucket tip P1 is moved to a desired area restriction position by operating the operation levers 31 to 36. When the setting switch 37b is turned on in this state, a work area is set in which the Y coordinate Y1 of the bucket tip is a linear expression (Y = Y1) (step S4). Next, in a state in which the region restriction mode is selected by operating the changeover switch 37a, the front work machine 10 is driven by operating the operation levers 31 to 33 to perform excavation work.

バケット先端が減速領域より上方、すなわち制限領域外に位置すれば、減速制御および復元制御のいずれも行われず、方向制御弁51〜56にはそれぞれ操作レバー31〜36の操作に応じた制御信号が出力される(ステップS140)。この場合は操作レバー31〜36の操作量に応じてフロント作業機10が駆動する。   If the bucket tip is located above the deceleration region, that is, outside the restriction region, neither deceleration control nor restoration control is performed, and control signals corresponding to the operation of the operation levers 31 to 36 are respectively sent to the direction control valves 51 to 56. Is output (step S140). In this case, the front work machine 10 is driven according to the operation amount of the operation levers 31 to 36.

バケット先端が減速領域に入ると、バケット先端部P1に速度ベクトルVとバケット位置に応じた上向きの減速ベクトルVRが作用するようブーム用方向制御弁51にブーム上げの制御信号が出力される(ステップS80,ステップS90)。また、アーム用方向制御弁52にはアーム減速処理に対応した制御信号が出力される。これによりバケット先端が設定作業領域を超えないようにフロント作業機10の動作が制限され、バケット先端の軌跡は図9に示すようになる。このとき、バケット先端と設定作業領域との距離D1が近いほど、減速ベクトル係数hが大きいため(図8)、減速ベクトルVRが大きくなる。   When the bucket tip enters the deceleration region, a boom raising control signal is output to the boom direction control valve 51 so that the speed vector V and the upward deceleration vector VR corresponding to the bucket position act on the bucket tip P1 (step). S80, step S90). Further, a control signal corresponding to the arm deceleration process is output to the arm direction control valve 52. As a result, the operation of the front work machine 10 is restricted so that the bucket tip does not exceed the set work area, and the locus of the bucket tip is as shown in FIG. At this time, as the distance D1 between the bucket tip and the set work area is shorter, the deceleration vector coefficient h is larger (FIG. 8), so the deceleration vector VR is larger.

バケット先端が設定作業領域の下方の復元領域に入ると、バケット先端部P1に速度ベクトルVとバケット位置に応じた上向きの復元ベクトルVR2が作用するようブーム用方向制御弁51にブーム上げの制御信号が出力される(ステップS120,ステップS130)。また、アーム用方向制御弁52にはアーム減速処理に対応した制御信号が出力される。これによりバケット先端の速度ベクトルVの垂直方向成分がキャンセルされるとともに、バケット先端を設定作業領域に戻すような復元力が作用し、バケット先端が設定作業領域を超えないようにフロント作業機10の動作が制限される。その結果、バケット先端の軌跡は図11に示すようになる。   When the bucket tip enters the restoration area below the set work area, the boom raising control signal 51 is sent to the boom direction control valve 51 so that the speed vector V and the upward restoration vector VR2 corresponding to the bucket position act on the bucket tip P1. Is output (step S120, step S130). Further, a control signal corresponding to the arm deceleration process is output to the arm direction control valve 52. As a result, the vertical component of the velocity vector V at the bucket tip is canceled, and a restoring force that returns the bucket tip to the setting work area acts, so that the bucket work tip 10 does not exceed the setting work area. Operation is restricted. As a result, the locus of the bucket tip is as shown in FIG.

バケット先端が減速領域内にあるときに、車体がジャッキアップすると、設定作業領域の直線式(Y=Y1)に補正値ΔYが加算され(Y=Y1+ΔY)、見かけ上の設定作業領域が上方にシフトする(ステップS43)。これにより減速ベクトルVRが大きくなってジャッキアップを防止することができ、車体姿勢が安定した状態で掘削作業を行うことができる。この場合、ジャッキアップが継続している限り、補正値ΔYが繰り返し加算されるため減速ベクトルVRは徐々に大きくなり、ジャッキアップを速やかに防止できる。   If the vehicle body is jacked up while the bucket tip is in the deceleration area, the correction value ΔY is added to the linear equation (Y = Y1) of the setting work area (Y = Y1 + ΔY), and the apparent setting work area is upward. Shift (step S43). As a result, the deceleration vector VR becomes large and jack-up can be prevented, and excavation work can be performed while the vehicle body posture is stable. In this case, as long as the jack-up continues, the correction value ΔY is repeatedly added, so the deceleration vector VR gradually increases, and the jack-up can be prevented quickly.

バケット先端が設定作業領域に近づいた状態で車体がジャッキアップし、見かけ上の設定作業領域がバケット先端位置よりも上方にシフトすると、バケット先端には減速ベクトルVRよりも大きな上方への復元ベクトルVR2が作用するため、この場合もジャッキアップを速やかに防止できる。また、バケット先端が減速領域より上方にあるときに車体がジャッキアップすると、見かけ上の設定作業領域が上方にシフトしてバケット先端に減速ベクトルVRが作用するため、この場合もジャッキアップを速やかに防止できる。   When the vehicle body is jacked up with the bucket tip approaching the set work area, and the apparent set work area is shifted upward from the bucket tip position, the bucket restoration point VR2 is larger than the deceleration vector VR at the bucket tip. In this case, jack-up can be prevented promptly. If the vehicle body jacks up when the bucket tip is above the deceleration region, the apparent setting work region shifts upward and the deceleration vector VR acts on the bucket tip. Can be prevented.

本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
(1)アーム12,バケット13の実際の角速度を元にしてバケット先端の速度ベクトルVを演算し、この速度ベクトルVとバケット先端位置(X,Y)とに基づき減速ベクトルVRまたは復元ベクトルVR2を演算し、このベクトルVR,VR2を得るようにブーム11を制御した。これにより掘削時の負荷などによりアーム12およびバケット13が操作レバー32,33の操作指令値通りに動作しなくても、バケット先端が設定作業領域を超えないようにフロント作業機10の動作を制限することができる。また、バケット先端を設定作業領域に沿って移動させる掘削作業も容易に行うこともできる。
According to the present embodiment, the following operational effects can be achieved.
(1) The speed vector V of the bucket tip is calculated based on the actual angular velocity of the arm 12 and the bucket 13, and the deceleration vector VR or the restoration vector VR2 is calculated based on the speed vector V and the bucket tip position (X, Y). The boom 11 was controlled so as to obtain these vectors VR and VR2. Thereby, even if the arm 12 and the bucket 13 do not operate according to the operation command values of the operation levers 32 and 33 due to a load during excavation, the operation of the front work machine 10 is limited so that the bucket tip does not exceed the set work area. can do. Further, excavation work for moving the bucket tip along the set work area can be easily performed.

(2)操作レバー31〜33の操作による掘削作業時に車体20のジャッキアップの有無を判定し、ジャッキアップと判定されると設定作業領域の直線式(Y=Y1)を上方にシフトするようにした(ステップS44)。これによりバケット先端に作用する減速ベクトルVRが大きくなり、車体20のジャッキアップを防止できる。その結果、安定した姿勢で作業を行うことができる。
(3)ジャッキアップが継続して検出される場合には、補正値ΔYを加算し続けるので、掘削作業領域の上方へのシフト量が徐々に大きくなり、ジャッキアップを速やかに防止できる。
(4)設定作業領域を上方にシフトした後、ジャッキアップが検出されなくなると、設定作業領域を元に戻す(リセットする)ので、当初の設定作業領域に作業領域を制限しての作業に容易に復帰できる。
(5)車体20の傾斜角θの増加の割合ΔN’が所定値ΔNaを超えるとジャッキアップと判定するので、傾斜地(傾斜角θ>0)で車体20が停止したまま行う作業と区別し、ジャッキアップを精度よく検出できる。
(2) During excavation work by operating the operation levers 31 to 33, it is determined whether or not the vehicle body 20 is jacked up. If it is determined that the jack is up, the linear formula (Y = Y1) of the set work area is shifted upward. (Step S44). As a result, the deceleration vector VR acting on the bucket tip is increased, and jack-up of the vehicle body 20 can be prevented. As a result, the work can be performed in a stable posture.
(3) When jackup is continuously detected, the correction value ΔY is continuously added, so that the amount of shift upward in the excavation work area gradually increases, and jackup can be prevented quickly.
(4) After jacking up is no longer detected after shifting the setting work area upward, the setting work area is restored (reset), so it is easy to work with the work area limited to the original setting work area. You can return to
(5) When the rate of increase ΔN ′ of the inclination angle θ of the vehicle body 20 exceeds the predetermined value ΔNa, it is determined that jack-up occurs. Jackup can be detected accurately.

なお、上記実施の形態では、ジャッキアップ検出時に補正値として所定値ΔYを加算するようにしたが、所定値ΔYの値を種々の条件によって変更するようにしてもよい。例えば車体前方が上り勾配の傾斜地でジャッキアップしたときは、車体前方が下り勾配の傾斜地や平坦地でジャッキアップしたときよりも車体20の傾斜角θが大きくなる。そのため、車体前方が上り勾配の傾斜地でジャッキアップしたときは、所定値ΔYの大きさをより大きな値に設定してもよい。   In the above embodiment, the predetermined value ΔY is added as a correction value when jackup is detected. However, the value of the predetermined value ΔY may be changed according to various conditions. For example, when the front of the vehicle is jacked up on an inclined slope with an upward slope, the inclination angle θ of the vehicle body 20 becomes larger than when the forward of the vehicle is jacked up on an inclined ground with a downward slope or on a flat ground. Therefore, when the front of the vehicle body is jacked up on an uphill slope, the predetermined value ΔY may be set to a larger value.

また、上部旋回体22と下部走行体21がほぼ同一方向を向いているとき(旋回角が約0°または約180°)およびほぼ直角方向を向いているとき(旋回角が約90°または約270°)は、これ以外の旋回角(例えば45°)の場合よりも、ジャッキアップ時の下部走行体22の接地面積が大きい。ジャッキアップ時の接地面積が大きいときほど、ジャッキアップ時の車体姿勢が安定しているため、ジャッキアップ時の接地面積が大きい旋回角のときは所定値ΔYの大きさを小さくしてもよい。この場合、旋回角検出器により上部旋回体22の旋回角を検出すればよい。旋回検出手段としての旋回角検出器の構成はいかなるものでもよい。   Further, when the upper turning body 22 and the lower traveling body 21 are oriented in substantially the same direction (the turning angle is about 0 ° or about 180 °) and in the substantially right angle direction (the turning angle is about 90 ° or about 270 °) has a larger ground contact area of the lower traveling body 22 at the time of jack-up than other turning angles (for example, 45 °). The larger the contact area at jack-up, the more stable the vehicle body posture at jack-up is. Therefore, the predetermined value ΔY may be reduced when the turning angle has a large contact area at jack-up. In this case, the turning angle of the upper turning body 22 may be detected by a turning angle detector. Any configuration of the turning angle detector as the turning detection means may be used.

上記実施の形態では、操作部材としての操作レバー31〜33を電気レバーにより構成し、操作レバー31〜33の操作に応じてフロント作業機10の駆動指令を入力するようにしたが、油圧パイロット方式の操作レバーとしてもよい。したがって、油圧アクチュエータとしての油圧シリンダ14〜16への圧油の流れを制御する方向制御弁51〜53の構成も上述したものに限らない。角度検出器38〜40によりブーム角α,アーム角β,バケット角γを検出してバケット先端の位置、つまりフロント作業機10による掘削位置を検出するようにしたが、シリンダ14〜16のストロークを検出して掘削位置を検出してもよく、位置検出手段は上述したものに限らない。   In the above embodiment, the operation levers 31 to 33 as the operation members are constituted by electric levers, and a drive command for the front work machine 10 is input according to the operation of the operation levers 31 to 33. It is good also as an operation lever. Therefore, the configuration of the directional control valves 51 to 53 for controlling the flow of pressure oil to the hydraulic cylinders 14 to 16 as hydraulic actuators is not limited to that described above. The angle detectors 38 to 40 detect the boom angle α, arm angle β, and bucket angle γ to detect the position of the bucket tip, that is, the excavation position by the front work machine 10, but the strokes of the cylinders 14 to 16 are detected. The excavation position may be detected by detection, and the position detection means is not limited to that described above.

設定器37の操作によりY=Y1の直線式に作業領域を設定するようにしたが、直線式の態様はこれに限らず、例えばY=aX+b(a,bは定数)の直線式に作業領域を設定してもよい。この場合、例えば作業領域を設定するためにバケット13を任意の2カ所に移動して設定スイッチ37bをオンし、各位置でバケット13の先端位置(X,Y)をそれぞれ演算し、このバケット先端位置に基づき定数a,bを設定するようにしてもよい。また、設定スイッチ37bの操作の代わりに、作業領域の式を数値で直接入力するようにしてもよい。   Although the work area is set to a linear expression of Y = Y1 by the operation of the setting device 37, the mode of the linear expression is not limited to this, and the work area is, for example, a linear expression of Y = aX + b (a and b are constants). May be set. In this case, for example, in order to set the work area, the bucket 13 is moved to two arbitrary positions, the setting switch 37b is turned on, and the tip position (X, Y) of the bucket 13 is calculated at each position. The constants a and b may be set based on the position. Further, instead of operating the setting switch 37b, the formula of the work area may be directly input as a numerical value.

上記実施の形態では、フロント制御部30Bでの減速処理および復元処理によりブーム用方向制御弁51,アーム用方向制御弁52の駆動を制御したが、掘削位置が設定作業領域を超えないように油圧制御弁の駆動を制限するのであれば、制限手段の構成はこれに限らない。例えばバケット用方向制御弁53の動作を制限するようにしてもよい。上記実施の形態では、ジャッキアップ検出時に設定作業領域を所定値ΔYづつ上方に増加させることで、掘削作業領域の制限量を増加するようにしたが、ジャッキアップ抑制手段の構成はこれに限らない。例えばバケット先端のX座標の変化に応じて所定値ΔYを変更してもよい。   In the above embodiment, the driving of the boom direction control valve 51 and the arm direction control valve 52 is controlled by the deceleration process and the restoration process in the front control unit 30B. However, the hydraulic pressure is set so that the excavation position does not exceed the set work area. If the drive of the control valve is limited, the configuration of the limiting means is not limited to this. For example, the operation of the bucket direction control valve 53 may be limited. In the above embodiment, the limit amount of the excavation work area is increased by increasing the set work area by a predetermined value ΔY at the time of jackup detection, but the configuration of the jackup suppression means is not limited to this. . For example, the predetermined value ΔY may be changed according to a change in the X coordinate of the bucket tip.

上記実施の形態では、傾斜角検出手段としての傾斜角検出器41により車体の前後方向の傾斜角θを検出するとともに、傾斜角の増加の割合ΔN’が所定値ΔNa以上か否かを判定手段としての制御ユニット30で判定してジャッキアップを検出したが、ジャッキアップ検出手段の構成はこれに限らない。   In the above embodiment, the inclination angle detector 41 as the inclination angle detection means detects the inclination angle θ in the front-rear direction of the vehicle body, and determines whether the increase rate ΔN ′ of the inclination angle is equal to or greater than a predetermined value ΔNa. Although the control unit 30 determines that jackup is detected, the configuration of the jackup detection means is not limited to this.

上記実施の形態では、フロント作業機10がブーム11,アーム12,バケット13の3つのフロント部材を有する油圧ショベルに本発明を適用した場合について説明したが、ブーム11が第1ブームと第2ブームとからなる2ピース式あるいはオフセット式のフロント作業機を有する油圧ショベルにも本発明を適用してもよい。この場合は例えば車体20に最も近い第1ブームを上記実施の形態のブーム11として扱えばよい。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態のフロント制御装置に限定されない。   In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the hydraulic excavator in which the front work machine 10 has three front members, that is, the boom 11, the arm 12, and the bucket 13, is described, but the boom 11 has the first boom and the second boom. The present invention may also be applied to a hydraulic excavator having a two-piece type or offset type front working machine. In this case, for example, the first boom closest to the vehicle body 20 may be handled as the boom 11 of the above embodiment. That is, the present invention is not limited to the front control device of the embodiment as long as the features and functions of the present invention can be realized.

本発明の実施の形態に係るフロント制御装置が適用される油圧ショベルの一例を示す側面図。1 is a side view showing an example of a hydraulic excavator to which a front control device according to an embodiment of the present invention is applied. 本実施の形態に係るフロント制御装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the front control apparatus which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係るフロント制御装置の領域設定を説明するための図。The figure for demonstrating the area | region setting of the front control apparatus which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る領域設定処理の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the area | region setting process which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る領域制限処理の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the area | region limitation process which concerns on this Embodiment. 図5のステップS40の詳細を示す図。The figure which shows the detail of step S40 of FIG. 減速領域および復元領域における速度ベクトルの補正方法を示す図。The figure which shows the correction method of the velocity vector in a deceleration area | region and a decompression | restoration area | region. 減速領域のバケット先端から設定作業領域までの距離に対する減速ベクトルの関係を示す図。The figure which shows the relationship of the deceleration vector with respect to the distance from the bucket front-end | tip of a deceleration area | region to a setting work area | region. 減速制御におけるバケット先端の軌跡の一例を示す図。The figure which shows an example of the locus | trajectory of the bucket front end in deceleration control. 復元領域のバケット先端から設定作業領域までの距離に対する加算用復元ベクトルの関係の関係を示す図。The figure which shows the relationship of the relationship of the restoring vector for addition with respect to the distance from the bucket front-end | tip of a restoring area to a setting work area. 復元制御におけるバケット先端の軌跡の一例を示す図。The figure which shows an example of the locus | trajectory of the bucket front-end | tip in restoration control.

符号の説明Explanation of symbols

10 フロント作業機
14 ブームシリンダ
15 アームシリンダ
16 バケットシリンダ
20 車体
21 下部走行体
22 上部旋回体
30 制御ユニット
31〜33 操作レバー
51〜53 方向制御弁
37 設定器
38 ブーム角度検出器
39 アーム角度検出器
40 バケット角度検出器
41 傾斜角検出器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Front working machine 14 Boom cylinder 15 Arm cylinder 16 Bucket cylinder 20 Car body 21 Lower traveling body 22 Upper turning body 30 Control units 31-33 Operation levers 51-53 Direction control valve 37 Setting device 38 Boom angle detector 39 Arm angle detector 40 Bucket angle detector 41 Tilt angle detector

Claims (4)

走行体と、前記走行体に対して旋回可能な旋回体とを有する車体と、
前記車体に取り付けられ、上下方向に回動可能なブーム,アーム,バケットを有する多関節型のフロント作業機と、
前記フロント作業機を駆動する油圧アクチュエータと、
前記フロント作業機の駆動指令を入力する操作部材と、
前記操作部材の操作に応じて前記油圧アクチュエータへの駆動圧油の流れを制御する油圧制御弁と、
前記走行体に対する前記旋回体の旋回位置を検出する旋回検出手段と、
前記フロント作業機による掘削位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段により検出された掘削位置が前記フロント作業機の深さ方向の設定作業領域を超えないように前記油圧制御弁の駆動を制限する制限手段とを備えた油圧ショベルのフロント制御装置において、
前記車体のジャッキアップを検出するジャッキアップ検出手段と、
前記ジャッキアップ検出手段によりジャッキアップが検出されると、ジャッキアップを抑制するように前記制限手段による制限量を増加するジャッキアップ抑制手段とを備え
前記ジャッキアップ抑制手段は、前記旋回検出手段により検出された旋回位置に応じて前記制限手段による制限量の増加の程度を変更することを特徴とする油圧ショベルのフロント制御装置。
A vehicle body having a traveling body and a revolving body capable of turning with respect to the traveling body;
Attached to the vehicle body, and a front work device of articulated with pivotable boom in the vertical direction, the arm, the bucket,
A hydraulic actuator that drives the front work machine;
An operation member for inputting a drive command of the front work machine;
A hydraulic control valve for controlling the flow of driving pressure oil to the hydraulic actuator according to the operation of the operating member;
Turning detection means for detecting a turning position of the turning body relative to the traveling body;
Position detecting means for detecting an excavation position by the front work machine;
In a front control device for a hydraulic excavator, comprising: a restricting means for restricting driving of the hydraulic control valve so that an excavation position detected by the position detecting means does not exceed a set work area in a depth direction of the front work machine. ,
Jackup detection means for detecting jackup of the vehicle body;
When jackup is detected by the jackup detection means, the jackup suppression means for increasing the restriction amount by the restriction means so as to suppress jackup ,
The front control device of a hydraulic excavator, wherein the jack-up suppressing means changes the degree of increase of the restriction amount by the restriction means according to the turning position detected by the turning detection means .
請求項1に記載の油圧ショベルのフロント制御装置において、
前記ジャッキアップ抑制手段は、前記ジャッキアップが検出されると、前記設定作業領域を上方にシフトする補正を行うことを特徴とする油圧ショベルのフロント制御装置。
The front control apparatus of the hydraulic excavator according to claim 1,
The front control device for a hydraulic excavator, wherein the jackup suppression means performs a correction to shift the setting work area upward when the jackup is detected.
請求項2に記載の油圧ショベルのフロント制御装置において、
前記ジャッキアップ抑制手段は、前記設定作業領域を上方にシフトする補正を行った後、前記ジャッキアップ検出手段によりジャッキアップが検出されなくなると、前記設定作業領域の補正をリセットすることを特徴とする油圧ショベルのフロント制御装置。
The front control device for a hydraulic excavator according to claim 2,
The jackup suppression means resets the correction of the setting work area when jackup is no longer detected by the jackup detection means after performing the correction to shift the setting work area upward. Front control device of hydraulic excavator.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の油圧ショベルのフロント制御装置において、
前記ジャッキアップ検出手段は、
前記車体の前後方向の傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、
前記傾斜角検出手段により検出された傾斜角の増加の割合が所定値以上になると、ジャッキアップと判定する判定手段とを有することを特徴とする油圧ショベルのフロント制御装置。
In the front control apparatus of the hydraulic excavator according to any one of claims 1 to 3,
The jackup detection means includes:
An inclination angle detecting means for detecting an inclination angle of the vehicle body in the longitudinal direction;
A front control device for a hydraulic excavator, comprising: a determination unit that determines that jack-up occurs when a rate of increase in the tilt angle detected by the tilt angle detection unit is equal to or greater than a predetermined value.
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