JP4959532B2 - Excavator - Google Patents
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Description
本発明は掘削作業機(油圧ショベル)に係わり、特に作業効率の向上を図ることができる掘削作業機に関する。 The present invention relates to an excavation work machine (hydraulic excavator), and more particularly to an excavation work machine capable of improving work efficiency.
掘削作業機(油圧ショベル)は、下部走行体と、下部走行体上に旋回可能に設けた上部旋回体と、この上部旋回体に俯仰可能に設けられたフロント作業装置を備えている。フロント作業装置はブームとアームとバケットから構成され、このブーム、アーム、バケットはそれぞれブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダにより駆動される。このような掘削作業機は、ブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダの油圧シリンダを直線状に伸縮させることにより、ブーム、アーム、バケットをそれぞれ回動させて、掘削作業を行なう。 The excavation work machine (hydraulic excavator) includes a lower traveling body, an upper revolving body that is turnable on the lower traveling body, and a front working device that is provided on the upper revolving body so as to be lifted and lowered. The front working device is composed of a boom, an arm, and a bucket, and the boom, arm, and bucket are driven by a boom cylinder, an arm cylinder, and a bucket cylinder, respectively. Such excavation work machines perform excavation work by rotating the boom, arm, and bucket respectively by linearly expanding and contracting the hydraulic cylinders of the boom cylinder, arm cylinder, and bucket cylinder.
このような掘削作業機において、アームクラウド操作時の最大掘削力を増大させるものとして、例えば特許文献1〜3記載のものがある。
In such excavation work machines, examples of increasing the maximum excavation force during arm cloud operation include those described in
特許文献1記載の掘削作業機は、上記基本構成と、アームの一端部に旋回自在に装着されるとともに、アームシリンダの一端に連結されるベルクランクと、ベルクランクとアームとの間に介在され、ベルクランクを旋回作動させることにより、ベルクランクのアームシリンダとの連結部とアームの他端との間の長さを変化させる、ベルクランクシリンダとを備え、ベルクランクシリンダを伸長作動させることにより、アームの回動中心とアームシリンダとの垂直距離を増加させ、アームクラウド操作時の最大掘削力を増加させるものである。
The excavation work machine described in
特許文献2記載の掘削作業機は、上記基本構成と、アームシリンダのロッド端とピンの間に介在された油圧シリンダを備え、アームは、アームの上部先端に設けられ、アームシリンダのロッド端がスライド可能に連結するための長穴を有しており、油圧シリンダを伸長させることによりアームシリンダのロッド端を長穴に沿ってスライドさせ、アームの回動中心とアームシリンダとの垂直距離を増加させ、アームクラウド操作時の最大掘削力を増加させるものである。
The excavation work machine described in
特許文献3記載の掘削作業機は、上記基本構成のうちアームシリンダとして取付け角度が異なる2本のアームシリンダを備え、アームクラウド操作時の掘削開始時の掘削力を増大させるものである。
The excavation work machine described in
しかしながら、上記従来技術には次のような問題がある。 However, the above prior art has the following problems.
掘削作業機では、直線状に伸縮する油圧シリンダでブーム、アーム、バケットを回動させている。そのためバケット先端で出せる力(掘削力)は、その時のフロント作業装置の姿勢によって異なりブームに対するアームの回動支点とアームを回動させるアームシリンダまでの垂直距離が最大となったときに最大の掘削力が得られる。そしてアームシリンダを縮めた状態から伸ばしながらアームクラウド方向に操作してバケットで掘削する作業を想定した場合、アームシリンダが最小収縮位置にあるときの姿勢から掘削力が最大となる姿勢までの間は、掘削の抵抗が増すとともに、アームの回動支点とアームのシリンダの垂直距離が大きくなり掘削力が大きくなるが、掘削力が最大となる姿勢からアームシリンダが最大伸長位置となる姿勢までの間は、掘削の抵抗が増大するが、掘削力は徐々に小さくなる。そのため、掘削力が最大となる姿勢からアームシリンダが最大伸長位置となる姿勢までの間は、作業効率および燃料消費が悪化するという問題がある。 In an excavation work machine, a boom, an arm, and a bucket are rotated by a hydraulic cylinder that expands and contracts linearly. Therefore, the force that can be generated at the bucket tip (excavation force) differs depending on the attitude of the front working device at that time, and the maximum excavation is achieved when the vertical distance between the pivot point of the arm relative to the boom and the arm cylinder that rotates the arm is maximum Power is obtained. And assuming the work of excavating with the bucket by operating in the arm cloud direction while extending from the contracted state of the arm cylinder, from the posture when the arm cylinder is in the minimum contraction position to the posture where the excavation force is maximum As the excavation resistance increases, the vertical distance between the pivot point of the arm and the cylinder of the arm increases and the excavation force increases, but from the position where the excavation force becomes maximum to the position where the arm cylinder reaches the maximum extension position. The drilling resistance increases, but the drilling force gradually decreases. Therefore, there is a problem that work efficiency and fuel consumption are deteriorated from a posture where the excavation force becomes maximum to a posture where the arm cylinder reaches the maximum extension position.
上記特許文献1〜3記載の従来技術ではアームクラウド操作時の最大掘削力を増加させる機構を付加しているため、作業効率低下の問題は解決できる。しかし、そのために特別な機構を採用しており、構造が複雑となり製作コストも高価となる。また、燃料を消費することに変わりはなく、燃料消費悪化の問題は解決できない。
In the conventional techniques described in
本発明の目的は、アームをアームクラウド方向に操作して行う掘削作業における作業効率を向上させ、かつ燃料消費の悪化を防止することができ、しかも構造が簡素で製作コストが安価である掘削作業機の掘削作業支援装置を提供することである。 An object of the present invention is to improve work efficiency in excavation work performed by operating an arm in the direction of the arm cloud, prevent deterioration of fuel consumption, and have a simple structure and low manufacturing cost. It is to provide a machine excavation work support device.
(1)上記目的を達成するために、本発明は、下部走行体と、この下部走行体上に旋回可能に設けた上部旋回体と、この上部旋回体に俯仰可能に設けられブーム、アーム、バケットからなる多関節型のフロント作業装置と、前記ブーム、アーム、バケットをそれぞれ駆動するブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダとを備えた掘削作業機の掘削作業支援装置において、前記ブームに対する前記アームの位置関係を検出する検出手段と、前記アームがアームクラウド方向に操作されたときの作業負荷を検出する作業負荷検出手段と、前記検出手段により検出された位置関係と前記作業負荷検出手段により検出された作業負荷とに基づいて、前記アームが前記ブームに対して掘削力が最大となる位置関係にありかつ前記作業負荷が設定値以上であることをオペレータに知らせる報知手段とを備えたものとする。 (1) In order to achieve the above object, the present invention provides a lower traveling body, an upper revolving body that is turnable on the lower traveling body, a boom, an arm, An excavation work support device for an excavation work machine comprising an articulated front work device comprising a bucket and a boom cylinder, an arm cylinder, and a bucket cylinder that respectively drive the boom, arm, and bucket. Detection means for detecting a positional relationship, workload detection means for detecting a workload when the arm is operated in the arm cloud direction, positional relationship detected by the detection means and the workload detection means was based on the work load, the positional relationship near Li Kui said workload set drilling power is maximized said arm relative to the boom And that a notification means for notifying the Der Rukoto more value to the operator.
このように位置関係の検出手段と作業負荷検出手段と報知手段とを設け、アームがブームに対して掘削力が最大となる位置関係にありかつ作業負荷が設定値以上であることをオペレータに知らせることにより、アームをアームクラウド方向に操作して行う掘削作業において、オペレータは、アームがブームに対して掘削力が最大となる位置関係になるとそのことを認識し、作業効率および燃料消費が悪化する範囲での掘削を極力避け、それ以外の範囲で掘削をするよう操作を調整する。これにより作業効率を向上させかつ、燃料消費の悪化を防止することができる。
一方、アームがアームダンプ方向に操作されたときや、アームがアームクラウド方向に操作されたときでも軽負荷作業時は、作業負荷検出手段により検出された作業負荷が設定値以上にならず報知手段は作動しないため、オペレータは、不必要に報知手段が作動することによる煩わしさを感じることなく、快適に作業を行なうことができる。
Such a detecting means of the positional relationship between the work load detecting means and the notifying means is provided, the arms of the Der Rukoto positional relationship near Li Kui workload set value or more drilling force is maximized relative to the boom operator In the excavation work performed by operating the arm in the direction of the arm cloud, the operator recognizes that the arm is in a positional relationship where the excavation force is maximum with respect to the boom, and the work efficiency and fuel consumption are reduced. Adjust the operation to avoid excavation in the worse range as much as possible and excavate in other areas. Thereby, work efficiency can be improved and deterioration of fuel consumption can be prevented.
On the other hand, when the arm is operated in the arm dump direction or when the arm is operated in the arm cloud direction, the work load detected by the work load detecting means does not exceed the set value when the light load work is performed. Therefore, the operator can comfortably work without feeling the inconvenience caused by the unnecessary operation of the notification means.
また、掘削作業支援装置は位置関係の検出手段と作業負荷検出手段と報知手段とから構成され、複雑な機構を必要としないので、構造が簡素で製作コストを安価にできる。 Further, the excavation work support device is composed of a positional relationship detection means, a work load detection means, and a notification means, and does not require a complicated mechanism. Therefore, the structure is simple and the manufacturing cost can be reduced.
(2)上記(1)において、好ましくは、前記報知手段は、前記アームが前記ブームに対して掘削力が最大となる角度とその前後の微少角度を含む所定の角度範囲内にありかつ前記作業負荷が設定値以上であるときに報知信号を出力する。 (2) Oite above (1), preferably, the notification means, Ri near within a predetermined angular range including the angle of excavation force is maximum and a small angle before and after the arm relative to the boom and wherein the workload outputs a notification signal to the set value or more der Rutoki.
これにより報知手段は、アームがブームに対して掘削力が最大となる位置関係にあることを的確にオペレータに知らせることができる。 Thereby, the notifying means can accurately notify the operator that the arm is in a positional relationship where the excavation force is maximum with respect to the boom.
(3)上記(1)において、好ましくは、前記報知手段は、前記アームが前記ブームに対して掘削力が最大となる角度を始点又は終点とする所定の角度範囲内にありかつ前記作業負荷が設定値以上であるときに報知信号を出力する。
(3) Oite above (1), preferably, the notification means, the predetermined angular range near Li Kui the drilling force is the starting point or ending point angle that maximizes the arm relative to the boom workload outputs a notification signal to the set value or more der Rutoki.
これによっても報知手段は、アームがブームに対して掘削力が最大となる位置関係にあることを的確にオペレータに知らせることができる。 Also by this, the notification means can accurately notify the operator that the arm is in a positional relationship with which the excavation force is maximized with respect to the boom.
本発明によれば、アームをアームクラウド方向に操作して行なう掘削作業における作業効率を向上させ、かつ燃料消費の悪化を防止することができ、しかも構造が簡素で製作コストを安価にできる。 According to the present invention, it is possible to improve work efficiency in excavation work performed by operating the arm in the arm cloud direction, to prevent deterioration of fuel consumption, and to simplify the structure and reduce the manufacturing cost.
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
〜構成〜
図1は本発明の一実施の形態(第1の実施形態)に係わる掘削作業支援装置を備えた掘削作業機(油圧ショベル)を掘削作業支援装置とともに示す図である。
~Constitution~
FIG. 1 is a view showing an excavation work machine (hydraulic excavator) provided with an excavation work support device according to an embodiment (first embodiment) of the present invention together with the excavation work support device.
図1において、本実施の形態に係わる掘削作業支援装置を備えた掘削作業機は、下部走行体101と、この下部走行体101上に旋回可能に設けた上部旋回体102と、この上部旋回体に俯仰可能に設けられ、ブーム106、アーム107、バケット108からなる多関節型のフロント作業装置103とを備えている。上部旋回体102には運転室(キャビン)104が設けられている。ブーム106、アーム107、バケット108はそれぞれブームシリンダ109、アームシリンダ110、バケットシリンダ111により駆動される。
In FIG. 1, an excavation work machine including the excavation work support device according to the present embodiment includes a lower traveling
図2は図1で示した掘削作業機に搭載される油圧システムを掘削作業支援装置とともに示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a hydraulic system mounted on the excavation work machine shown in FIG. 1 together with the excavation work support device.
図2において、掘削作業機の油圧システムは、油圧ポンプ2と、複数の方向切換弁31〜33と、上記のブームシリンダ109、アームシリンダ110、バケットシリンダ111とを有し、油圧ポンプ2はエンジン1により駆動され、ブームシリンダ109、アームシリンダ110、バケットシリンダ111は油圧ポンプ2から供給される圧油により駆動され、複数の方向切換弁31〜33は油圧ポンプ2からブームシリンダ109、アームシリンダ110、バケットシリンダ111にそれぞれ供給される圧油の方向と流量を制御する。
In FIG. 2, the hydraulic system for the excavator includes a
また、掘削作業機の油圧システムは、エンジン1により駆動されるパイロットポンプ3と、パイロットポンプ3から供給される圧油を元圧として方向切換弁31〜33を操作するための制御パイロット圧a〜fを生成するリモコン弁41〜43とを有し、パイロットポンプ3の吐出圧はパイロットリリーフ弁44によって一定に保たれている。リモコン弁41〜43は、運転室104の左右に設けられた左右のコントロールレバー46,47によりそれぞれ操作される。
Further, the hydraulic system of the excavating work machine includes a
コントロールレバー46はブームおよびバケット用であり、コントロールレバー46がブーム上げ方向に操作されるとリモコン弁41は制御パイロット圧aを生成し、この制御パイロット圧aが方向切換弁31の受圧部31aに導かれ、方向切換弁31は中立位置Iから図示右側の作動位置IIに切り換わる。これにより油圧ポンプ2からの圧油は方向切換弁31を介してブームシリンダ109のボトム側に流入し、ブームシリンダ109が伸長して、ブーム106はブーム上げ方向(図1に示すA方向)に回動する。
The
コントロールレバー46がブーム下げ方向に操作されるとリモコン弁41は制御パイロット圧bを生成し、この制御パイロット圧bが方向切換弁31の受圧部31bに導かれ、方向切換弁31は中立位置Iから図示左側の作動位置IIIに切り換わる。これにより油圧ポンプ2からの圧油は方向切換弁31を介してブームシリンダ109のロッド側に流入し、ブームシリンダ109が収縮して、ブーム106はブーム下げ方向(図1に示すB方向)に回動する。
When the
コントロールレバー46がバケットクラウド方向に操作されるとリモコン弁43は制御パイロット圧eを生成し、この制御パイロット圧eが方向切換弁33の受圧部33aに導かれ、方向切換弁33は中立位置Iから図示右側の作動位置IIに切り換わる。これにより油圧ポンプ2からの圧油は方向切換弁33を介してバケットシリンダ111のボトム側に流入し、バケットシリンダ111が伸長して、バケット108はバケットクラウド方向(図1に示すE方向)に回動する。
When the
コントロールレバー46がバケットダンプ方向に操作されるとリモコン弁43は制御パイロット圧fを生成し、この制御パイロット圧fが方向切換弁33の受圧部33bに導かれ、方向切換弁33は中立位置Iから図示左側の作動位置IIIに切り換わる。これにより油圧ポンプ2からの圧油は方向切換弁33を介してバケットシリンダ111のロッド側に流入し、バケットシリンダ111が収縮して、バケット108はバケットダンプ方向(図1に示すF方向)に回動する。
When the
コントロールレバー47はアーム用および旋回用であり、コントロールレバー47がアームクラウド方向に操作されるとリモコン弁42は制御パイロット圧cを生成し、この制御パイロット圧cが方向切換弁32の受圧部32aに導かれ、方向切換弁32は中立位置Iから図示右側の作動位置IIに切り換わる。これにより油圧ポンプ2からの圧油は方向切換弁32を介してアームシリンダ110のボトム側に流入し、アームシリンダ110が伸長して、アーム107はアームクラウド方向(図1に示すC方向)に回動する。
The
コントロールレバー47がアームダンプ方向に操作されるとリモコン弁42は制御パイロット圧dを生成し、この制御パイロット圧dが方向切換弁32の受圧部32bに導かれ、方向切換弁32は中立位置Iから図示左側の作動位置IIIに切り換わる。これにより油圧ポンプ2からの圧油は方向切換弁32を介してアームシリンダ110のロッド側に流入し、アームシリンダ110が収縮して、アーム107はアームダンプ方向(図1に示すD方向)に回動する。
When the
掘削作業機の油圧システムには下部走行体101を駆動する走行モータや上部旋回体102を下部走行体101に対して旋回させる旋回モータ等のその他の油圧アクチュエータとそれらを制御する方向切換弁が備えられているが、図2に示す油圧システムではそれらの図示を省略している。
The hydraulic system of the excavating work machine includes other hydraulic actuators such as a traveling motor that drives the
本実施の形態に係わる掘削作業支援装置は以上のような掘削作業機に備えられるものであり、図1および図2においてその全体に符号10を付して示している。この掘削作業支援装置10は、ブーム106に対するアーム107の角度(アーム角度)を検出する角度センサ11と、アームシリンダ110のボトム側の圧力を検出する圧力センサ12と、角度センサ11および圧力センサ12の検出信号を入力して所定の演算処理を行なうコントローラ13と、コントローラ13からの出力信号により点灯するランプ14とを備えている。
The excavation work support apparatus according to the present embodiment is provided in the excavation work machine as described above, and is indicated by the
角度センサ11は、図1に示すように、ブーム106とアーム107との回動支点112に取付けられたポテンションメータであり、アーム角度に応じた位置信号(角度信号)を出力する。コントローラ13はその位置信号に基づいてアーム角度を演算する。
As shown in FIG. 1, the
圧力センサ12は、図2に示すように、方向切換弁32のアクチュエータポートとアームシリンダ110のボトム側のポートとを接続するアクチュエータラインに接続されている。コントローラ13はその検出信号に基づいてアームシリンダ110のボトム側の圧力を演算する。
As shown in FIG. 2, the
図3は、角度センサ11の検出信号を用いて演算されるアーム角度の概念およびランプ14の点灯範囲を示す作用説明図である。
FIG. 3 is an operation explanatory diagram showing the concept of the arm angle calculated using the detection signal of the
図3において、アーム107はブーム106に対して位置Aと位置Cとの間で回動する。位置Aはアーム107をブーム106に対して最大にダンプ方向に回動させ、ブーム106に対するアーム107の角度が最大となる位置であり、アームシリンダ110の最小収縮位置(最小ストローク位置)に対応する。位置Cはアーム107をブーム106に対して最も近づくようクラウド方向に回動させブーム106に対するアーム107の角度が最小となる位置であり、アームシリンダ110の最大伸長位置(最大ストローク位置)に対応する。アーム107が位置Aにあるとき、角度センサ11は検出信号として最小の位置信号(角度信号)を出力し、アーム107が位置Cにあるとき、角度センサ11は検出信号として最大の位置信号(角度信号)を出力する。
In FIG. 3, the
コントローラ13は角度センサ11の位置信号を入力し、その位置信号に基づいて位置Aを基準としてアーム角度αを計算する。アーム角度αは、アーム107が位置Aにあるときは最小αminであり、アーム107がクラウド方向に回動するにしたがって増加し、アーム107が位置Cに回動されたとき最大αmaxとなる。図3中、α1はアーム107がブーム106に対して掘削力が最大となる角度(最大掘削力角度)である。
The
図4はコントローラ13の処理内容を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing the processing contents of the
図4において、コントローラ13は、角度センサ11からの検出信号と圧力センサ12からの検出信号を入力する(ステップS1)。次いでコントローラ13は、角度センサ11の検出信号に基づいて計算したアーム角度αが最大掘削力角度α1を中心としてその前後の微少角度±α0°の範囲内にあるかどうか、すなわちα1−α0°<α<α1+α0°であるかどうかを判定する(ステップS2)。微少角度α0°はアーム角度αが最大掘削力角度α1近傍にあるかどうかを判断するためのものであり、例えば5°程度に設定されている。
In FIG. 4, the
図5は、アーム角度αが最大掘削力角度α1となるときのアーム107とアームシリンダ110との位置関係の詳細を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing details of the positional relationship between the
アーム107はブーム106に回動支点112においてピン結合されており、アームシリンダ110のロッド先端部はアーム107に回動支点120においてピン結合されている。アームシリンダ110が最小収縮位置から最大伸長位置へと伸長するにしたがって、アームシリンダ110のロッド先端部とアーム107との回動支点120は図示の位置Aから位置Bへ、さらに位置Cへと移動する。
The
バケット108先端で出すことのできる力(掘削力)はそのときのフロント作業装置103の姿勢によって異なり、図5の位置Bに示すように、アーム107とブーム106との回動支点112とアームシリンダ110までの垂直距離Lが最大になったときに最大の掘削力が得られる。最大掘削力角度α1はこのときのアーム角度である。
The force (excavation force) that can be exerted at the tip of the
図4に戻り、ステップS2において判定が否定されると(α1−α0°<α<α1+α0°ではないと判定されると)、ランプ14を消灯する(ステップS4)。すなわち、今までランプ14が点灯していた場合はランプ14へ出力していたの点灯信号を停止し、既にランプ14が消灯している場合はその状態を維持する。一方、ステップS2において判定が肯定されると(α1−α0°<α<α1+α0°であると判定されると)、圧力センサ12の検出信号から得たアームシリンダ110のボトム側の圧力Pが所定の値P0より高いかどうかを判定する(ステップS3)。ここでアームシリンダ110のボトム側の圧力Pの所定の値P0は、アームクラウド方向に操作しバケット111により土砂を掘削する掘削作業中であるかどうかを判定するための値であり、値P0として掘削作業中の平均的な掘削圧力を基準としてそれよりも低めの値に設定されている。そしてステップS3の判定が否定されると(P>P0でないと判定されると)ランプ14を消灯し(ステップS4)、ステップS3の判定が肯定されると(P>P0であると判定されると)ランプ14に点灯信号を出力し、ランプ14を点灯する(ステップS5)。
Returning to FIG. 4, when the determination is negative in step S2 (when it is determined that α1−α0 ° <α <α1 + α0 °), the
以上において、角度センサ11は、ブーム106に対するアーム107の位置関係を検出する検出手段を構成し、コントローラ13およびランプ14は、角度センサ11により検出された位置関係に基づいて、アーム107がブーム106に対して掘削力が最大となる位置関係にあることをオペレータに知らせる報知手段を構成する。
In the above, the
また、圧力センサ12は、アーム107がアームクラウド方向に操作されたときのアームシリンダ110のボトム側負荷圧を検出する作業負荷検出手段を構成し、上記コントローラ13およびランプ14が構成する報知手段は、角度センサ11により検出された位置関係と圧力センサ12により検出された作業負荷とに基づいて、アーム107がブーム106に対して掘削力が最大となる位置関係にありかつ作業負荷が設定値以上であることをオペレータに知らせる。
The
〜動作〜
次に本実施の形態の動作を説明する。
~ Operation ~
Next, the operation of the present embodiment will be described.
オペレータが掘削作業を意図してアーム用のコントロールレバー47をアームクラウド方向に操作すると、アームシリンダ110が伸長して、アーム107はアームクラウド方向に回動する。アーム107がアームクラウド方向に回動するにしたがって、図3に示す位置Aを基準としたアーム角度αは増加し、コントローラ13は、角度センサ11の位置信号に基づいてそのアーム角度αを演算する。また、このとき、コントローラ13は、圧力センサ12の検出信号を入力し、アームシリンダ110のボトム側の圧力(負荷圧P)を演算する。
When the operator operates the
アーム107がアームクラウド方向に回動するとき、アーム角度αが最大掘削力角度α1近傍に達する前は、コントローラ13はα1−α0°<α<α1+α0°ではないと判定し、図4のステップS2の判定を否定し、ランプ14を消灯し続ける(S1→S2→S4)。アーム角度αが最大掘削力角度α1近傍まで増加すると、コントローラ13はα1−α0°<α<α1+α0°であると判定し、ステップS2の判定を肯定する。また、このとき、バケット108の先端が土砂に当たった掘削状態にあるとすると、アームシリンダ110のボトム側に大きな負荷圧が発生するため、コントローラ13はP>P0であると判定して、さらにステップS3の判定を肯定し、ランプ14を点灯させる(S1→S2→S3→S5)。
When the
一般に、アームシリンダ110を縮めた状態から伸ばしながらバケット108で掘削する作業を想定した場合、図3の位置Aから位置Bまでの間は、掘削の抵抗が増すとともに、アームの回動支点112とアームのシリンダ110の垂直距離Lが大きくなり、掘削力が大きくなる。一方、位置Bから位置Cまでの間は、掘削の抵抗が増大するが、掘削力は徐々に小さくなる。そのため、位置Bから位置Cまでの間は、作業効率および燃料消費が悪化する。
In general, when an operation of excavating with the
オペレータは、ランプ14が点灯するとアーム107が最大掘削力角度α1(アーム107がブーム108に対して掘削力が最大となる位置関係)にあることを認識し、作業効率および燃料消費が悪化する位置Bから位置Cまでの範囲での掘削を極力避け、それ以外の範囲で掘削をするよう操作を調整する。これにより作業効率を向上させかつ、燃料消費の悪化を防止することができる。
The operator recognizes that when the
掘削作業後、オペレータがバケット108内の土砂をダンプトラックに積み込む放土作業を意図してアーム用のコントロールレバー47をアームダンプ方向に操作するときは、アームシリンダ110が収縮して、アーム107はアームダンプ方向に回動し、アーム角度αは減少する。しかし、このときはアーム角度αが最大掘削力角度α1近傍になっても、アームシリンダ110のボトム側に大きな負荷圧は発生せず、P<P0であるため、コントローラ13はステップS3の判定を否定し、ランプ14を消灯し続ける(S1→S2→S3→S4)。これによりオペレータは、不必要にランプ14が点灯することによる煩わしさを感じることとなく、快適に作業を行なうことができる。
オペレータが均し作業など軽負荷となる作業を意図してアーム用のコントロールレバー47をアームクラウド方向に操作した場合も、アーム107はアームクラウド方向に回動し、アーム角度αは増加するが、アーム角度αが最大掘削力角度α1近傍になっても、アームシリンダ110のボトム側に大きな負荷圧は発生せず、P<P0であるため、コントローラ13はステップS3の判定を否定し、ランプ14を消灯し続ける(S1→S2→S3→S4)。これによりオペレータは、不必要にランプ14が点灯することによる煩わしさを感じることとなく、快適に作業を行なうことができる。
After the excavation work, when the operator operates the
Even when the operator operates the
〜効果〜
以上のように本実施の形態においては、アーム107がアームクラウド方向に操作される掘削作業において、アーム角度αが最大掘削力角度α1の近傍にあるときに、ランプ14を点灯させてアーム107がブーム108に対して掘削力が最大となる位置関係にあることをオペレータに知らせるため、オペレータはランプ14の点灯により掘削力が最大となる位置関係にあることを認識し、作業効率および燃料消費が悪化する範囲での掘削を極力避け、それ以外の範囲で掘削をするよう操作を調整するようになり、これにより作業効率を向上させかつ、燃料消費の悪化を防止することができる。
~effect~
As described above, in the present embodiment, in the excavation work in which the
また、アーム107がブーム106に対して掘削力が最大となる位置関係にありかつ圧力センサ12の検出圧力Pが設定値P0以上であるときに、ランプ14を点灯させてアーム107がブーム108に対して掘削力が最大となる位置関係にあることをオペレータに知らせるため、アーム107がアームダンプ方向に操作されたときや、アーム107がアームクラウド方向に操作されたときでも軽負荷作業時は、ランプ14は点灯せず、これによりオペレータは、不必要にランプ14が点灯による煩わしさを感じることとなく、快適に作業を行なうことができる。
Further, when the
さらに、掘削作業支援装置10は、角度センサ11と圧力センサ12とコントローラ13とランプ14とから構成され、複雑な機構を必要としないので、構造が簡素であり、製作コストを安価にできる。
Further, the excavation
〜その他の実施の形態〜
本発明の第2の実施の形態を図6および図7を用いて説明する。図6は、本実施の形態におけるアーム角度の概念およびランプ14の点灯範囲を示す作用説明図であり、図7は本実施の形態におけるコントローラの処理内容を示すフローチャートである。図中、図3および図4に示したものと同等なものは同じ符号を付している。
~ Other embodiments ~
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is an operation explanatory diagram showing the concept of the arm angle and the lighting range of the
第1の実施の形態では、図3に示したように、アーム107がブーム108に対して掘削力が最大となる位置関係にあることをオペレータに知らせるのに、アーム107がブーム108に対して掘削力が最大となる角度である最大掘削力角度α1とその前後の微少角度±α0°を含む所定の角度範囲内にあるときに、ランプ14を点灯するようにした。本実施の形態はその点の変形例を示すものである。すなわち、本実施の形態では、図6に示すように、アーム107がブーム108に対して掘削力が最大となる角度である最大掘削力角度α1を終点とするアーム角度αmin〜α1の角度範囲にアーム角度αがあるとき、ランプ14を点灯するようにする。この場合コントローラは、図7に示すように、ステップS2Aにおいて、アーム角度αが最大掘削力角度α1以下かどうかを判定すればよい。
In the first embodiment, as shown in FIG. 3, the
このように構成した本実施の形態においても、ランプ14の消灯によりアーム107がブーム108に対して掘削力が最大となる位置関係にあることをオペレータに知らせることができ、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
Also in the present embodiment configured as described above, it is possible to notify the operator that the
本発明の第3の実施の形態を図8および図9を用いて説明する。図8は、本実施の形態におけるアーム角度の概念およびランプ14の点灯範囲を示す作用説明図であり、図9は本実施の形態におけるコントローラの処理内容を示すフローチャートである。図中、図3および図4に示したものと同等なものは同じ符号を付している。本実施の形態はランプ14を点灯させる範囲についてのさらに他の変形例を示すものである。すなわち、本実施の形態では、図8に示すように、アーム107がブーム108に対して掘削力が最大となる角度である最大掘削力角度α1を始点とするアーム角度α1〜αmaxの角度範囲にアーム角度αがあるとき、ランプ14を点灯するようにする。この場合コントローラは、図9に示すように、ステップS2Bにおいて、アーム角度αが最大掘削力角度α1以上かどうかを判定すればよい。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is an operation explanatory diagram showing the concept of the arm angle and the lighting range of the
このように構成した本実施の形態においても、ランプ14の点灯によりアーム107がブーム108に対して掘削力が最大となる位置関係にあることをオペレータに知らせることができ、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
Also in the present embodiment configured as described above, the lighting of the
以上に本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に制限されず、本発明の精神の範囲内で種々の変形が可能である。 Although several embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications are possible within the spirit of the present invention.
例えば、上記実施の形態では、報知手段の報知端末として、コントローラ13からの出力信号により点灯するランプ14を用いたが、コントローラ13からの出力信号により奏鳴するブザーを用いてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the
また、上述した実施の形態では、ブーム106に対するアーム107の位置関係を検出する検出手段として、ブーム106とアーム107との回動支点112に角度センサ11を取付け、ブーム106に対するアーム107の角度(アーム角度α)を検出したが、ブーム106に対するアーム107の位置関係を検出できるのであれば他の角度や変位を検出してもよい。
In the above-described embodiment, as a detecting means for detecting the positional relationship of the
例えば、アーム107を駆動するアームシリンダ110の基端はブーム106の背部に回動支点113にて回動可能に取り付けられており、この回動支点113回りのブーム106に対するアームシリンダ110の回動角度はアーム角度αと連動して変化する。したがって回動支点113に角度センサを取り付け、ブーム106に対するアームシリンダ110の回動角度を検出してもよい。また、アームシリンダ110にストロークセンサを取り付け、アームシリンダ110のストローク長を検出してもよい。さらに、ブーム106あるいはアーム107に距離センサや近接スイッチを設け、ブーム106とアーム107間の距離を検出してもよい。
For example, the base end of the
また、アーム107がアームクラウド方向に操作されたときの作業負荷を検出する作業負荷検出手段として、アームシリンダ110のボトム側の圧力を検出する圧力センサ12を用いたが、油圧ポンプ2の吐出圧を検出する圧力センサであってもよい。
Further, the
以上のような変形例においても、上記第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 Also in the modified example as described above, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
1 エンジン
2 油圧ポンプ
3 パイロットポンプ
10 掘削作業支援装置
11 角度センサ
12 圧力センサ
13,13A,13B コントローラ
14 ランプ
31〜33 方向切換弁
41〜43 リモコン弁
44 パイロットリリーフ弁
46,47 コントロールレバー
101 下部走行体
102 上部旋回体
103 フロント作業装置
104 運転室
106 ブーム
107 アーム
108 バケット
109 ブームシリンダ
110 アームシリンダ
111 バケットシリンダ
112 回動支点
113 回動支点
120 回動支点
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ブームに対する前記アームの位置関係を検出する検出手段と、
前記アームがアームクラウド方向に操作されたときの作業負荷を検出する作業負荷検出手段と、
前記検出手段により検出された位置関係と前記作業負荷検出手段により検出された作業負荷とに基づいて、前記アームが前記ブームに対して掘削力が最大となる位置関係にありかつ前記作業負荷が設定値以上であることをオペレータに知らせる報知手段とを備えたことを特徴とする掘削作業機の掘削作業支援装置。 A lower traveling body, an upper revolving body provided on the lower traveling body so as to be able to swivel, an articulated front working device comprising a boom, an arm, and a bucket provided so as to be able to be lifted and lowered on the upper revolving body; In an excavation work support device for an excavation work machine provided with a boom cylinder, an arm cylinder, and a bucket cylinder that respectively drive an arm and a bucket,
Detecting means for detecting a positional relationship of the arm with respect to the boom;
Workload detection means for detecting a workload when the arm is operated in the arm cloud direction;
Based on the workload and detected by the work load detecting means and the detected positional relationship by said detecting means, said arm positional relationship near Li Kui said workload digging force becomes maximum with respect to the boom drilling operation support apparatus of the excavation work machine, characterized in that the set value or more der Rukoto was a notification means for notifying the operator.
前記報知手段は、前記アームが前記ブームに対して掘削力が最大となる角度とその前後の微少角度を含む所定の角度範囲内にありかつ前記作業負荷が設定値以上であるときに報知信号を出力することを特徴とする掘削作業機の掘削作業支援装置。 In excavation work support apparatus of claim 1 Symbol mounting drilling work machine,
The notification means, before Symbol arm a predetermined angle range near Li Kui the workload more than the set value der Rutoki drilling forces including the small angle between before and after the angle of maximum relative to the boom An excavation work support device for an excavation work machine, characterized by outputting a notification signal.
前記報知手段は、前記アームが前記ブームに対して掘削力が最大となる角度を始点又は終点とする所定の角度範囲内にありかつ前記作業負荷が設定値以上であるときに報知信号を出力することを特徴とする掘削作業機の掘削作業支援装置。 In excavation work support apparatus of claim 1 Symbol mounting drilling work machine,
The notification means, before Symbol arm a predetermined angle range near Li Kui said workload broadcast signal above the set value der Rutoki drilling force is starting or ending point angle that maximizes to the boom Excavation work support device for excavation work machine, characterized in that
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