JP5241690B2 - Work machine - Google Patents

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  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Description

本発明は、斜面、障害物乗り越え及び凹凸状路面などの不整地で使用される不整地対応の作業機械に係り、特に、上部ユニットとの鉛直距離を変更可能な4つ以上の走行ユニットを備えた作業機械に関する。   The present invention relates to a work machine for rough terrain used on rough terrain such as slopes, overcoming obstacles, and uneven road surfaces, and in particular, has four or more traveling units capable of changing the vertical distance from an upper unit. Related to working machines.

近年、地震等の災害復旧作業や林業作業などにおいては、下部走行体が車体の左右に備えられた2つの固定クローラからなる作業機械では進入が困難な現場に対応可能な作業機械への要望が大きくなっている。このような不整地現場への対応を考慮した作業機械としては、特許文献1に開示されたもの及び特許文献2に開示されたものが従来知られている。   In recent years, in disaster recovery work such as earthquakes and forestry work, there is a demand for a work machine that can cope with a site that is difficult to enter with a work machine consisting of two fixed crawlers with lower traveling bodies provided on the left and right of the vehicle body. It is getting bigger. Conventionally known work machines that take into account such rough terrain sites are those disclosed in Patent Literature 1 and those disclosed in Patent Literature 2.

特許文献1には、上部旋回体(上部ユニット)を旋回自在に搭載したシャシフレームの前後左右にそれぞれ伸縮アームを設け、これら各伸縮アームの下端部にクローラ装置又は走輪式走行装置(走行ユニット)を上下動可能に取り付けてなる不整地走行作業車両が開示されている。また、この特許文献1には、前記不整地走行作業車両の動作に関して、オペレータが路面の凹凸に応じて伸縮アームの伸縮を操作することによって、上部ユニットに備えられた運転室を水平に保ちながら路面を踏破していく技術が開示されている。   In Patent Document 1, telescopic arms are provided on the front, rear, left and right sides of a chassis frame on which an upper swing body (upper unit) is rotatably mounted, and a crawler device or a running wheel type travel device (travel unit) is provided at the lower end of each telescopic arm. ) Is mounted so that it can be moved up and down. Further, in Patent Document 1, regarding the operation of the rough terrain work vehicle, the operator operates the expansion and contraction of the telescopic arm according to the unevenness of the road surface, so that the cab provided in the upper unit is kept horizontal. A technique for overcoming road surfaces is disclosed.

一方、特許文献2には、車体の前後左右に4つの走行体(走行ユニット)を備えると共に、前側走行体及び後側走行体に作業機体(上部ユニット)を支持する屈曲可能な構成の左右の脚体を備え、これら左右の脚体の上端側に作業機体を回動可能に連結する股関節軸を設け、この股関節軸の軸芯回りに作業機体を回動することにより、作業機体の水平姿勢を維持する不整地用走行車両が開示されている。また、この特許文献2には、作業機体にピッチ・ロール角センサ及び角速度センサを備え、これら各センサの出力に応じて作業機体の姿勢を水平化する制御についても開示している。さらに、この特許文献2には、脚体駆動用の油圧アクチュエータの位置検出手段を備え、位置検出手段の出力信号に基づいて、アクチュエータの下限付近では、アクチュエータへの姿勢水平化制御指令を抑制する技術も開示されている。   On the other hand, Patent Document 2 includes four traveling bodies (traveling units) on the front, rear, left and right sides of the vehicle body, and the left and right of the bendable configuration for supporting the work machine body (upper unit) on the front traveling body and the rear traveling body. A leg joint is provided at the upper end of each of the left and right legs, and a hip joint shaft is provided for pivotally connecting the work machine body. By rotating the work machine body about the axis of the hip joint axis, the horizontal posture of the work machine body A traveling vehicle for rough terrain that maintains the above is disclosed. Also, this Patent Document 2 discloses a control in which a work machine body is provided with a pitch / roll angle sensor and an angular velocity sensor, and the posture of the work machine body is leveled according to the outputs of these sensors. Further, this Patent Document 2 includes a position detection unit for a hydraulic actuator for driving a leg, and suppresses an attitude leveling control command to the actuator near the lower limit of the actuator based on an output signal of the position detection unit. Technology is also disclosed.

特開2000−335457号公報JP 2000-335457 A 特開2008−213732号公報JP 2008-213732 A

ところで、特許文献1,2に開示されているような4つの走行ユニットを有する作業機械を実用化するためには、不整地走行時にも上部ユニットの傾斜角が所望の値に保ちやすいこと、走行ユニットが路面から浮き上がらないこと、走行ユニットを上下に駆動しても車高が変化或いは不必要に増加しないこと、という3つの課題をクリアする必要がある。   By the way, in order to put into practical use a working machine having four traveling units as disclosed in Patent Documents 1 and 2, it is easy to keep the inclination angle of the upper unit at a desired value even when traveling on rough terrain. It is necessary to clear three problems: the unit does not lift off the road surface, and the vehicle height does not change or increase unnecessarily even when the traveling unit is driven up and down.

即ち、上部ユニットが傾斜すると、オペレータがレバー操作等を行うための適正な姿勢を保ちにくくなる。また、走行ユニットが地面から浮き上がると、作業機械を急発進又は急停止したとき、或いは作業フロントを用いた掘削や上部ユニットの旋回動作などを行って車体の重心が移動したときに、浮いた走行ユニットの方向に上部ユニットが倒れ込みやすくなる。さらに、車高が高くなると、作業機械の重心が高くなって車体の安定性が低下するし、車高の変化が繰り返されると、視界が上下して路面等を視認しにくくなるので、車高を一定に保つためのレバー操作等が必要となる。その結果、搭乗するオペレータに不安感を与えたり、作業機械の操作性が悪くなって、オペレータの疲労感を増大させることになるからである。   That is, when the upper unit is inclined, it is difficult to maintain an appropriate posture for the operator to perform a lever operation or the like. Also, when the traveling unit is lifted off the ground, when the work machine is suddenly started or stopped, or when the center of gravity of the vehicle body is moved by excavating using the work front or turning the upper unit, etc. The upper unit tends to fall down in the direction of the unit. In addition, when the vehicle height increases, the center of gravity of the work machine increases and the stability of the vehicle body decreases.If the vehicle height changes repeatedly, the field of view rises and falls, making it difficult to see the road surface, etc. It is necessary to operate the lever to keep the constant. As a result, the operator who gets on the vehicle feels uneasy or the operability of the work machine deteriorates, increasing the operator's fatigue.

特許文献1に記載の発明は、走行ユニットを構成するクローラ装置又は走輪式走行装置がテレスコピックシリンダ式の伸縮アームに支承されており、上部旋回体の傾斜やクローラ装置等の浮きが生じた場合には、オペレータが路面形状に応じてレバー操作を行い、各伸縮アームのストロークを調整する必要があるので、煩雑なレバー操作が必要で、作業時間が長時間化しやすく、オペレータの身体的・精神的な負担が大きくなって、作業能率が低下しやすいという問題がある。なお、車高の課題に対する技術的対策については、触れられていない。   In the invention described in Patent Document 1, the crawler device or the running wheel type traveling device constituting the traveling unit is supported by a telescopic cylinder type telescopic arm, and the upper revolving body is inclined or the crawler device is lifted. In this case, the operator must operate the lever according to the road surface shape and adjust the stroke of each telescopic arm. There is a problem that the work burden increases and the work efficiency is likely to decrease. In addition, technical measures against the issue of vehicle height are not mentioned.

これに対して、特許文献2に記載の発明は、左右の前側走行部と、左右の後側走行部と、駆動源及び作業機を配置する作業機体と、前側走行部及び後側走行部に作業機体を支持する屈曲可能な構成の左右の脚体とを備えてなる不整地用走行車両において、左右の脚体の上端側に作業機体を回動可能に連結する股関節軸を備え、股関節軸の軸芯回りに作業機体を回動して水平姿勢に維持可能に構成してなるので、左右の脚体の動作に影響されることなく、地面(路面)に対する作業機体の水平化と浮き脚の抑制とを簡単に制御可能となる。しかしながら、特許文献2に記載の発明は、左右の走行部の高低差が特許文献1のものに比べて大きく取れず、しかも車高変化の課題に対してはオペレータの操作に委ねられたままであるので、この点に改善の余地がある。また、作業機体の傾斜角度の制御と浮き脚の抑制制御をするために11個の能動アクチュエータを必要とするため、構成が複雑であり、この点に関しても改善の余地がある。   On the other hand, the invention described in Patent Document 2 includes a left and right front traveling unit, a left and right rear traveling unit, a work machine body in which a drive source and a work implement are arranged, and a front traveling unit and a rear traveling unit. A travel vehicle for rough terrain comprising a bendable left and right leg that supports the work machine body, and has a hip joint shaft that rotatably connects the work machine body to the upper end sides of the left and right leg bodies. Since the work machine body can be rotated and maintained in a horizontal posture around the axis, the work machine body is leveled with respect to the ground (road surface) and the floating leg is not affected by the movement of the left and right legs. Can be easily controlled. However, in the invention described in Patent Document 2, the difference in height between the left and right traveling parts cannot be made larger than that in Patent Document 1, and the subject of the change in vehicle height is left to the operator's operation. So there is room for improvement in this regard. In addition, since 11 active actuators are required to control the tilt angle of the work machine body and to suppress the floating legs, the configuration is complicated, and there is room for improvement in this respect.

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成が簡単で、上部ユニットの傾斜角や車高を自動的に所望の状態とし、かつ走行ユニットの接地を自動的に保つことができる不整地対応の作業機械を提供することにある。   The present invention has been made in view of the actual situation of the prior art, and has an object of having a simple configuration, automatically setting the inclination angle and vehicle height of the upper unit to a desired state, and the travel unit. An object of the present invention is to provide a work machine for rough terrain that can automatically maintain ground contact.

前記課題を解決するために、本発明は、運転室及び作業フロントを備えた上部ユニットと、該上部ユニットに一端が連結され、所定の揺動角度内で揺動する4つ以上の脚ユニットと、これらの各脚ユニット毎に支承された少なくとも4つ以上の走行ユニットと、前記各脚ユニット及び前記各走行ユニットの駆動を制御するコントローラとを有する作業機械において、前記コントローラは、不整地を走行する際に、前記上部ユニットの傾斜角度が予め設定された目標傾斜角度に対して予め設定された閾値内に維持され、かつ前記各走行ユニットと不整地の路面との接地状態が維持されるように、前記各脚ユニットの揺動角度が前記所定の揺動角度を超えない範囲内で、前記各脚ユニットに脚上げ駆動又は脚下げ駆動のための駆動指令を出力することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention includes an upper unit having a driver's cab and a work front, and four or more leg units, one end of which is connected to the upper unit and swinging within a predetermined swing angle. The working machine having at least four or more traveling units supported for each leg unit and a controller for controlling the driving of each leg unit and each of the traveling units, the controller travels on rough terrain. In this case, the inclination angle of the upper unit is maintained within a preset threshold with respect to a preset target inclination angle, and the ground contact state between the traveling units and the rough road surface is maintained. In addition, within the range where the swing angle of each leg unit does not exceed the predetermined swing angle, a drive command for leg raising drive or leg lowering drive is output to each leg unit. And wherein the door.

かかる構成によると、コントローラによって各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動が自動的に制御され、上部ユニットの傾斜角度が予め設定された目標傾斜角度に対して予め設定された閾値内に維持されると共に、各走行ユニットと不整地の路面との接地状態が維持されるので、上部ユニットの傾斜及び各走行ユニットの浮きに起因する不都合の発生を未然に防止することができ、オペレータの不安感や操作性の悪さが解消される。また、上部ユニットの傾斜角度を目標傾斜角度内に維持するための特別な操作、及び各走行ユニットと不整地の路面との接地状態を維持するための特別な操作を行う必要がないので、作業機械の操作性が改善される。よって、作業機械の運転効率を高めることができて、作業時間の短縮化を図ることができ、オペレータの疲労を緩和することができる。   According to this configuration, the leg raising drive or leg lowering drive of each leg unit is automatically controlled by the controller, and the inclination angle of the upper unit is maintained within a preset threshold with respect to a preset target inclination angle. In addition, since the ground contact state between each traveling unit and the road surface of rough terrain is maintained, it is possible to prevent the occurrence of inconvenience due to the inclination of the upper unit and the floating of each traveling unit. And poor operability. In addition, there is no need to perform special operations for maintaining the inclination angle of the upper unit within the target inclination angle, and for maintaining the ground contact state between each traveling unit and the road surface of rough terrain. The operability of the machine is improved. Therefore, the operating efficiency of the work machine can be increased, the work time can be shortened, and the operator's fatigue can be reduced.

また本発明は、前記上部ユニットの傾斜角度を検出する上部ユニット傾斜角度検出手段を備え、前記コントローラは、前記上部ユニット傾斜角度検出手段により検出された前記上部ユニットの傾斜角度が前記目標傾斜角度から前記閾値内に維持され、かつ前記各走行ユニットと不整地の路面との接地状態が維持されるように、前記各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動をフィードバック制御することを特徴とする。   The present invention further includes an upper unit inclination angle detection means for detecting an inclination angle of the upper unit, and the controller is configured such that the inclination angle of the upper unit detected by the upper unit inclination angle detection means is determined from the target inclination angle. The leg raising drive or the leg lowering drive of each leg unit is feedback-controlled so that the ground contact state between each running unit and the rough road surface is maintained within the threshold value.

また本発明は、前記不整地の路面から前記各走行ユニットに作用する接地力を検出又は推定するための接地力検出手段を更に備え、前記コントローラは、前記各接地力検出手段により検出された前記各走行ユニットに作用する接地力が予め設定した第1の接地力閾値よりも強くなるように、前記各脚ユニットの脚下げ駆動を制御することを特徴とする。   The present invention further includes a grounding force detecting means for detecting or estimating a grounding force acting on each traveling unit from the road surface of the rough terrain, and the controller detects the grounding force detected by the grounding force detecting means. The leg lowering drive of each leg unit is controlled so that the grounding force acting on each traveling unit becomes stronger than a preset first grounding force threshold value.

かかる構成によると、各接地力検出手段により検出された各走行ユニットに作用する接地力が予め設定した第1の接地力閾値よりも強くなるように各脚ユニットの脚下げ駆動を制御するので、各走行ユニットが単に路面に接しているだけで、ほとんど接地力が作用していない状態になることを防止でき、各走行ユニットを確実に路面に押し付けることができる。よって、各走行ユニットの空転を抑制し、走行性能の向上を図ることができる。   According to such a configuration, the leg lowering drive of each leg unit is controlled so that the grounding force acting on each traveling unit detected by each grounding force detecting means is stronger than a preset first grounding force threshold. Since each traveling unit is simply in contact with the road surface, it can be prevented that the grounding force is hardly applied, and each traveling unit can be reliably pressed against the road surface. Therefore, idling of each traveling unit can be suppressed and traveling performance can be improved.

また本発明は、前記上部ユニットに対する前記各走行ユニットの鉛直距離を検出するための鉛直距離検出手段を更に備え、前記コントローラは、前記鉛直距離検出手段により検出され、前記各走行ユニットの鉛直距離のうちの最大値で定義される車高が、前記各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動を行い得る最小値となるように、前記各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動を制御することを特徴とする。   The present invention further includes a vertical distance detecting means for detecting a vertical distance of each traveling unit with respect to the upper unit, wherein the controller is detected by the vertical distance detecting means, and the vertical distance of each traveling unit is detected. Controlling the leg raising drive or leg lowering drive of each leg unit so that the vehicle height defined by the maximum value is the minimum value at which the leg raising drive or leg lowering drive of each leg unit can be performed. It is characterized by.

かかる構成によると、車高が各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動を行い得る最小値となるように各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動を制御するので、車高を低く保つことができ、車体の安定性を高めることができる。   According to this configuration, the vehicle height is kept low because the leg raising drive or leg lowering drive of each leg unit is controlled so that the vehicle height becomes the minimum value at which each leg unit can be raised or lowered. Can improve the stability of the vehicle body.

また本発明は、前記上部ユニットに対する前記各走行ユニットの鉛直距離を検出するための鉛直距離検出手段を更に備え、前記コントローラは、前記鉛直距離検出手段により検出され、前記各走行ユニットの鉛直距離のうちの最大値で定義される車高が、予め設定した目標車高になるように、前記各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動を制御することを特徴とする。   The present invention further includes a vertical distance detecting means for detecting a vertical distance of each traveling unit with respect to the upper unit, wherein the controller is detected by the vertical distance detecting means, and the vertical distance of each traveling unit is detected. The leg raising drive or leg lowering drive of each leg unit is controlled so that the vehicle height defined by the maximum value of the vehicle becomes a preset target vehicle height.

かかる構成によると、車高が予め設定した目標車高になるように各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動を制御するので、車高を走行又は作業に好適な一定高さに保つことができ、走行の安全性及び作業の効率化を図ることができる。   According to such a configuration, since the leg raising drive or leg lowering drive of each leg unit is controlled so that the vehicle height becomes a preset target vehicle height, the vehicle height can be maintained at a constant height suitable for traveling or work. It is possible to improve driving safety and work efficiency.

また本発明は、前記コントローラは、前記上部ユニット傾斜角度検出手段により検出された前記上部ユニットの傾斜角度と前記目標傾斜角度との偏差が予め設定した傾斜角度閾値以上となったとき、前記各走行ユニットに出力される走行速度指令を、前記偏差が前記傾斜角度閾値以下であるときよりも抑制することを特徴とする。   According to the present invention, when the deviation between the tilt angle of the upper unit detected by the upper unit tilt angle detecting means and the target tilt angle is equal to or greater than a preset tilt angle threshold, The traveling speed command output to the unit is suppressed more than when the deviation is equal to or less than the inclination angle threshold value.

かかる構成によると、上部ユニットの傾斜角度と目標傾斜角度との偏差が予め設定した傾斜角度閾値以上となったときに、各走行ユニットに出力される走行速度指令を抑制するので、作業機械が凹凸の大きい不整地を走行する場合にも、作業機械の走行速度に比例する単位時間当たりの上部ユニットの傾斜角度の変化量を小さくすることができ、上部ユニットの傾斜角度制御を容易化することができる。   According to such a configuration, when the deviation between the tilt angle of the upper unit and the target tilt angle is equal to or greater than a preset tilt angle threshold, the travel speed command output to each travel unit is suppressed, so that the work machine is uneven. Even when traveling on rough terrain, the amount of change in the tilt angle of the upper unit per unit time proportional to the travel speed of the work machine can be reduced, and the tilt angle control of the upper unit can be facilitated. it can.

また本発明は、前記コントローラは、前記各接地力検出手段により検出された前記各走行ユニットに作用する接地力のいずれかが予め設定した第2の接地力閾値以下となったとき、前記各走行ユニットに出力される走行速度指令を、前記各走行ユニットに作用する接地力のいずれもが前記第2の接地力閾値以上であるときよりも抑制することを特徴とする。   According to the present invention, when the controller detects that each of the traveling forces detected by the respective grounding force detection means is less than a second grounding force threshold value set in advance, the traveling force is applied to each traveling unit. The traveling speed command output to the unit is suppressed more than when the grounding force acting on each traveling unit is equal to or greater than the second grounding force threshold.

かかる構成によると、各走行ユニットに作用する接地力のいずれかが予め設定した第2の接地力閾値以下となったときに、各走行ユニットに出力される走行速度指令を抑制するので、作業機械が凹凸の大きい不整地を走行する場合にも、作業機械の走行速度に比例する単位時間当たりの各走行ユニット下の路面高さの変化量を小さくすることができ、各走行ユニットに作用する接地力の制御を容易化することができる。   According to such a configuration, when any of the grounding forces acting on each traveling unit becomes equal to or less than a preset second grounding force threshold, the traveling speed command output to each traveling unit is suppressed. Even when traveling on rough terrain with large unevenness, the amount of change in the road surface height under each traveling unit per unit time proportional to the traveling speed of the work machine can be reduced, and the grounding acting on each traveling unit can be reduced. Force control can be facilitated.

また本発明は、前記各走行ユニットの傾斜角度を検出する走行ユニット傾斜角度検出手段と、前記各走行ユニットの水平進行速度を検出又は推定する水平進行速度検出手段とを更に備え、前記コントローラは、前記走行ユニット傾斜角度検出手段により検出された前記走行ユニットの傾斜角度及び前記水平進行速度検出手段により検出された前記走行ユニットの水平進行速度から、前記上部ユニットの傾斜角度の単位時間当たりの変化量を推定し、この変化量をキャンセルするように前記各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動をフィードフォワード制御する。   The present invention further includes traveling unit inclination angle detecting means for detecting an inclination angle of each traveling unit, and horizontal traveling speed detecting means for detecting or estimating a horizontal traveling speed of each traveling unit, wherein the controller includes: The amount of change per unit time of the tilt angle of the upper unit from the tilt angle of the travel unit detected by the travel unit tilt angle detection means and the horizontal travel speed of the travel unit detected by the horizontal travel speed detection means And the leg raising drive or leg lowering drive of each leg unit is feedforward controlled so as to cancel the amount of change.

かかる構成によると、走行ユニットの傾斜角度及び走行ユニットの水平進行速度から上部ユニットの傾斜角度の単位時間当たりの変化量を推定し、この変化量をキャンセルするように各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動をフィードフォワード制御するので、前記上部ユニット傾斜角度検出手段に基づくフィードバック制御の際に起こる、上部ユニットの傾斜角度応答そのものや脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動に用いられる油圧アクチュエータの応答遅れに起因する上部ユニットの振動を予防することが可能になり、上部ユニットの傾斜角度制御を安定に行うことができる。   According to such a configuration, the amount of change per unit time of the inclination angle of the upper unit is estimated from the inclination angle of the traveling unit and the horizontal traveling speed of the traveling unit, and each leg unit is driven or lifted so as to cancel this amount of change. Since the leg lowering drive is feed-forward controlled, the tilt angle response itself of the upper unit that occurs during the feedback control based on the upper unit tilt angle detecting means, and the hydraulic actuator used for the leg raising drive or leg lowering drive of the leg unit. It becomes possible to prevent the vibration of the upper unit due to the response delay, and to control the inclination angle of the upper unit stably.

本発明によると、コントローラによって各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動が自動的に制御され、上部ユニットの傾斜角度が予め設定された目標傾斜角度に対して予め設定された閾値内に維持されると共に、各走行ユニットと不整地の路面との接地状態が維持されるので、上部ユニットの傾斜及び各走行ユニットの浮きに起因する不都合の発生を未然に防止することができる。また、上部ユニットの傾斜角度を目標傾斜角度に対して予め設定された閾値内に維持するための特別な操作、及び各走行ユニットと不整地の路面との接地状態を維持するための特別な操作を行う必要がないので、作業機械の操作性を改善することができる。さらに、上部ユニットの傾斜角度制御及び浮き脚抑制制御のためのアクチュエータとして、車体に備えられる走行ユニットの数と同数のアクチュエータを備えれば良いので、作業機械の構成を従来技術に比べて著しく簡略化することができる。   According to the present invention, the controller automatically controls the leg raising or leg lowering drive of each leg unit, and the inclination angle of the upper unit is maintained within a preset threshold with respect to a preset target inclination angle. In addition, since the ground contact state between each traveling unit and the road surface of rough terrain is maintained, it is possible to prevent the occurrence of inconvenience due to the inclination of the upper unit and the floating of each traveling unit. Also, a special operation for maintaining the inclination angle of the upper unit within a preset threshold with respect to the target inclination angle, and a special operation for maintaining the ground contact state between each traveling unit and the road surface of rough terrain. Therefore, the operability of the work machine can be improved. Furthermore, it is only necessary to provide as many actuators as the number of traveling units provided in the vehicle body as actuators for the upper unit inclination angle control and floating leg suppression control, so the construction of the work machine is significantly simplified compared to the prior art. Can be

実施形態に係る作業機械の全体構造を示す側面図である。It is a side view showing the whole work machine structure concerning an embodiment. 実施形態に係る作業機械のシステム構成を示す図である。It is a figure which shows the system configuration | structure of the working machine which concerns on embodiment. 実施形態に係る作業機械の上部傾斜角度制御のための各脚ユニットの駆動指令演算フローを示す図である。It is a figure which shows the drive command calculation flow of each leg unit for the upper inclination angle control of the working machine which concerns on embodiment. 実施形態に係る作業機械の脚駆動限界抑制演算における脚角度と脚駆動制限ゲインとの対応例を示す図である。It is a figure which shows the example of a response | compatibility with the leg angle and leg drive limitation gain in the leg drive limit suppression calculation of the working machine which concerns on embodiment. 上部角度制御が行われている作業機械の傾斜地を登坂する前の状態を示す側面図である。It is a side view which shows the state before climbing the slope of the working machine in which upper angle control is performed. 上部角度制御が行われている作業機械の前側走行ユニットが傾斜地にかかったときの状態を示す側面図である。It is a side view which shows a state when the front side traveling unit of the working machine in which the upper angle control is performed is applied to the sloping ground. 上部角度制御が行われている作業機械の傾斜地を登坂している状態を示す側面図である。It is a side view which shows the state which is climbing up the slope of the working machine in which upper angle control is performed. 上部角度制御が行われている作業機械が傾斜地を登坂し、前側走行ユニットが上段の平坦地にかかったときの状態を示す側面図である。It is a side view which shows a state when the working machine in which upper angle control is performed climbs the slope, and the front traveling unit is applied to the upper flat ground. 上部角度制御が行われている作業機械の傾斜地を登坂し終えたときの状態を示す側面図である。It is a side view which shows a state when climbing up the slope of the working machine in which upper angle control is performed. 実施形態に係る作業機械の上部傾斜角度制御のための各脚ユニットの駆動指令演算フローを示す図である。It is a figure which shows the drive command calculation flow of each leg unit for the upper inclination angle control of the working machine which concerns on embodiment. 実施形態に係る作業機械のクローラ接地制御におけるシリンダ推力と脚駆動指令との対応例を示す図である。It is a figure which shows the example of a response | compatibility with the cylinder thrust and leg drive command in the crawler grounding control of the working machine which concerns on embodiment. 実施形態に係る作業機械のクローラ接地制御におけるシリンダ推力と脚駆動制限ゲインとの対応例を示す図である。It is a figure which shows the example of a response | compatibility with the cylinder thrust and leg drive limitation gain in the crawler grounding control of the working machine which concerns on embodiment. クローラ接地制御が行われている作業機械の小障害物を乗り越え走行する前の状態を示す側面図である。It is a side view which shows the state before traveling over the small obstacle of the working machine in which crawler grounding control is performed. クローラ接地制御が行われている作業機械の左前側走行ユニットが小障害物に乗り上げたときの状態を示す側面図である。It is a side view which shows a state when the left front side travel unit of the working machine in which crawler grounding control is performed has got on a small obstacle. クローラ接地制御により、左前側走行ユニットが小障害物に乗り上げた作業機械の後側走行ユニットを路面に接地させたときの状態を示す側面図である。It is a side view showing a state when the rear traveling unit of the work machine on which the left front traveling unit rides on the small obstacle is grounded to the road surface by the crawler grounding control. 実施形態に係る作業機械の低車高姿勢制御のための各脚ユニットの駆動フローを示す図である。It is a figure which shows the drive flow of each leg unit for the low vehicle height attitude | position control of the working machine which concerns on embodiment. 低車高姿勢制御が行われている作業機械が傾斜地を登坂し、前側走行ユニットが上段の平坦地にかかったときの状態を示す側面図である。It is a side view showing a state when the work machine on which the low vehicle height attitude control is performed climbs an inclined ground and the front traveling unit is applied to an upper flat ground. 低車高姿勢制御が行われている作業機械が傾斜地を登坂し終えたときの状態を示す側面図である。It is a side view which shows a state when the work machine in which low vehicle height attitude | position control is performed has finished climbing the slope. 実施形態に係る作業機械の一定車高制御のための各脚ユニットの駆動フローを示す図である。It is a figure which shows the drive flow of each leg unit for the constant vehicle height control of the working machine which concerns on embodiment. 一定車高制御が行われている作業機械が傾斜地を登坂し終えたときの状態を示す側面図である。It is a side view which shows a state when the work machine in which constant vehicle height control is performed has finished climbing the slope. 実施形態に係る作業機械の走行速度抑制制御における上部傾斜角度と走行抑制ゲインとの対応例を示す図である。It is a figure which shows the example of a response | compatibility with the upper inclination angle and driving | running | working suppression gain in the traveling speed suppression control of the working machine which concerns on embodiment. 実施形態に係る作業機械の走行速度抑制制御における最小シリンダ推力と走行抑制ゲインとの対応例を示す図である。It is a figure which shows the example of a response | compatibility with the minimum cylinder thrust and traveling suppression gain in the traveling speed suppression control of the working machine which concerns on embodiment. 実施形態に係る作業機械の上部傾斜角度制御のための各脚ユニットの駆動フローを示す図である。It is a figure which shows the drive flow of each leg unit for the upper inclination angle control of the working machine which concerns on embodiment. 走行ユニットの傾斜角度と水平進行速度とに基づいて上部傾斜角度制御が行われている作業機械が傾斜地を登坂する状態を示す側面図である。It is a side view which shows the state in which the working machine in which upper inclination angle control is performed based on the inclination angle and horizontal advancing speed of a traveling unit climbs an inclined ground. 走行ユニットの傾斜角度と水平進行速度とに基づいて上部傾斜角度制御が行われている作業機械の左前側走行ユニットが小障害物に乗り上げたときの状態を示す側面図である。It is a side view which shows the state when the left front side traveling unit of the working machine in which the upper inclination angle control is performed based on the inclination angle and the horizontal traveling speed of the traveling unit ride on a small obstacle. 走行ユニットの傾斜角度と水平進行速度とに基づいて上部傾斜角度制御が行われている作業機械の左前側走行ユニットが小障害物に乗り越え終えたときの状態を示す側面図である。It is a side view which shows the state when the front left side traveling unit of the working machine in which the upper inclination angle control is performed based on the inclination angle and the horizontal traveling speed of the traveling unit finishes over the small obstacle. 走行ユニットの傾斜角度と水平進行速度とに基づいて上部傾斜角度制御が行われている作業機械の左後側走行ユニットが小障害物に乗り上げたときの状態を示す側面図である。It is a side view which shows a state when the left rear side traveling unit of the working machine in which the upper inclination angle control is performed based on the inclination angle and the horizontal traveling speed of the traveling unit ride on a small obstacle. 走行ユニットの傾斜角度と水平進行速度とに基づいて上部傾斜角度制御が行われている作業機械の左後走行ユニットが小障害物に乗り越え終えたときの状態を示す側面図である。It is a side view which shows the state when the left rear traveling unit of the work machine in which the upper inclination angle control is performed based on the inclination angle and the horizontal traveling speed of the traveling unit finishes over the small obstacle.

以下、本発明に係る作業機械の実施形態を、各項目毎に項を分けて図1〜図28を参照しながら説明する。   Hereinafter, an embodiment of a work machine according to the present invention will be described with reference to FIGS.

(作業機械の全体構造)
図1に示すように、本例の作業機械1は、下部走行体2と、下部走行体2上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体3と、上部旋回体3の前方部分に連結された作業フロントとから主に構成されている。上部旋回体3は、図示しない旋回モータによって駆動される。上部旋回体3には、運転室4が取り付けられると共に、その後方部分にカウンタウエイト8が設けられる。また、この上部旋回体3には、図2に示す、エンジン5、ポンプユニット7、上部用コントロールバルブ30が設けられる。本明細書においては、上部旋回体3、運転室4及びカウンタウエイト8を総称して上部ユニット228と称する。
(Overall structure of work machine)
As shown in FIG. 1, the work machine 1 of the present example is connected to a lower traveling body 2, an upper revolving body 3 that is turnably mounted on the lower traveling body 2, and a front portion of the upper revolving body 3. Mainly composed of a work front. The upper swing body 3 is driven by a swing motor (not shown). A driver's cab 4 is attached to the upper swing body 3 and a counterweight 8 is provided at a rear portion thereof. The upper swing body 3 is provided with an engine 5, a pump unit 7, and an upper control valve 30 shown in FIG. In the present specification, the upper swing body 3, the cab 4 and the counterweight 8 are collectively referred to as an upper unit 228.

作業フロントは、上部旋回体3の前部に設けられた支点40に一端が揺動自在に連結されたブーム10と、ブーム10の先端部に設けられた支点41に一端が揺動自在に連結されたアーム12と、アーム12の先端部に設けられた支点42に一端が揺動自在に連結されたバケット23とから構成される。アーム12とバケット23との間には、一端がアーム12に回動自在に連結されたリンク17と、一端がバケット23に回動自在に連結されたリンク16の他端を回動自在に連結してなる屈曲リンクが設けられる。ブーム10は、両端が上部旋回体3とブーム10とに連結されたブームシリンダ11により、上下方向に揺動される。アーム12は、両端がブーム10とアーム12とに連結されたアームシリンダ13により、上下方向に揺動される。また、バケット23は、両端がアーム12と屈曲リンクの連結テントに連結された作業具シリンダ15により、上下方向に揺動される。   The work front is pivotally connected at one end to a fulcrum 40 provided at one end of a fulcrum 40 provided at the front of the upper swing body 3 and at a fulcrum 41 provided at the tip of the boom 10. And a bucket 23 having one end pivotably connected to a fulcrum 42 provided at the tip of the arm 12. Between the arm 12 and the bucket 23, a link 17 having one end rotatably connected to the arm 12 and a link 16 having one end rotatably connected to the bucket 23 are rotatably connected. A bent link is provided. The boom 10 is swung in the vertical direction by a boom cylinder 11 having both ends connected to the upper swing body 3 and the boom 10. The arm 12 is swung in the vertical direction by an arm cylinder 13 having both ends connected to the boom 10 and the arm 12. The bucket 23 is swung in the vertical direction by a work tool cylinder 15 having both ends connected to a connecting tent of the arm 12 and the bending link.

下部走行体2のセンタフレーム201には、上部旋回体3の旋回角度を計測する旋回角度検出器231と、下部走行体2のピッチ軸及びロール軸まわりの傾斜角度を計測する2軸傾斜角度センサ226とが設けられている。また、その前後左右端部には、脚ユニット202a〜202dが設けられ、これらの各脚ユニット202a〜202dには、走行ユニットの一例としてクローラユニット229a〜229dが個別に取り付けられている。以下においては、左前部の脚ユニット202a及びこれに取り付けられたクローラユニット229aについてのみ説明を行うが、残り3つの脚ユニット202b〜202d及びクローラユニット229b〜229dについても同様に構成される。下部走行体2は、センタフレーム201と、脚ユニット202a〜202dと、クローラユニット229a〜229dとから構成される。なお、走行ユニットとしては、クローラユニットのほかに、走輪式走行装置(ホイールユニット)を備えることもできる。   The center frame 201 of the lower traveling body 2 includes a turning angle detector 231 that measures the turning angle of the upper turning body 3 and a biaxial inclination angle sensor that measures the inclination angle of the lower traveling body 2 around the pitch axis and the roll axis. 226. Further, leg units 202a to 202d are provided at the front, rear, left and right ends thereof, and crawler units 229a to 229d are individually attached to the leg units 202a to 202d as an example of a traveling unit. In the following, only the left front leg unit 202a and the crawler unit 229a attached thereto will be described, but the remaining three leg units 202b to 202d and crawler units 229b to 229d are configured similarly. The lower traveling body 2 includes a center frame 201, leg units 202a to 202d, and crawler units 229a to 229d. In addition to the crawler unit, the traveling unit may include a traveling wheel type traveling device (wheel unit).

左前の脚ユニット202aは、脚根元ブラケット203a、脚フレーム204a、脚先端ブラケット205a及びサイドフレーム207aから構成されている。脚根元ブラケット203aは、支点208aを介して下部走行体2のセンタフレーム201に、上下揺動自在に取り付けられる。なお、符号214aは脚根元ブラケット203aを上下揺動させる脚上下シリンダを示しており、この脚上下シリンダ214aは、センタフレーム201と脚根元ブラケット203aとに連結されている。また、符号230aは、前記センタフレーム201に対する前記脚フレーム204aの揺動回転角度で定義される脚角度を計測する脚角度センサを示している。   The left front leg unit 202a includes a leg base bracket 203a, a leg frame 204a, a leg tip bracket 205a, and a side frame 207a. The leg base bracket 203a is attached to the center frame 201 of the lower traveling body 2 through a fulcrum 208a so as to be swingable up and down. Reference numeral 214a denotes a leg vertical cylinder that swings the leg base bracket 203a up and down, and the leg vertical cylinder 214a is connected to the center frame 201 and the leg base bracket 203a. Reference numeral 230a denotes a leg angle sensor that measures a leg angle defined by the swing rotation angle of the leg frame 204a with respect to the center frame 201.

脚先端ブラケット205aには、支点213aを介して上下揺動自在にサイドフレーム207aが設けられる。脚先端ブラケット205aとサイドフレーム207aの間には、アクチュエータが設けられておらず、サイドフレーム207aは支点213aを中心に受動的に揺動する。なお、符号223aはサイドフレーム207aに取り付けられた1軸傾斜角度センサを示しており、この1軸傾斜角度センサ223aは、サイドフレーム207aのピッチ軸まわりの傾斜角度、すなわちクローラユニット229のピッチ軸まわりの傾斜角度を計測する。   The leg end bracket 205a is provided with a side frame 207a that can swing up and down via a fulcrum 213a. No actuator is provided between the leg tip bracket 205a and the side frame 207a, and the side frame 207a swings passively around the fulcrum 213a. Reference numeral 223a denotes a uniaxial inclination angle sensor attached to the side frame 207a. The uniaxial inclination angle sensor 223a is an inclination angle around the pitch axis of the side frame 207a, that is, around the pitch axis of the crawler unit 229. Measure the tilt angle.

クローラユニット229aは、サイドフレーム207aの前端側に回動自在に設けられたアイドラ217aと、サイドフレーム207aの下部に回動自在に設けられて下ローラ218aと、サイドフレーム207a上部に回動自在に設けられた上ローラ219aと、サイドフレーム207a後端側に設けられた駆動スプロケット220aと、これらの各部材に巻回された履帯222aとから構成される。このクローラユニット229aは、駆動スプロケット220aが図示しない走行用油圧モータ221aの動作によりサイドフレーム207aに対し回動することにより、履帯222aがサイドフレーム207aに対し周回動作し、作業機械1を走行させる。上述のように、サイドフレーム207aは支点213aを中心として受動的に揺動するように構成されており、クローラユニット229aはサイドフレーム207aに取り付けられているので、本実施形態に係るクローラユニット229a〜229dは、支点213aを支点として、路面の形状に応じて受動的に回動する。   The crawler unit 229a includes an idler 217a that is rotatably provided on the front end side of the side frame 207a, a lower roller 218a that is rotatably provided on the lower side of the side frame 207a, and a rotary that is rotatable on the upper side of the side frame 207a. The upper roller 219a is provided, the drive sprocket 220a is provided on the rear end side of the side frame 207a, and the crawler belt 222a wound around these members. In the crawler unit 229a, the crawler belt 222a rotates around the side frame 207a by causing the driving sprocket 220a to rotate with respect to the side frame 207a by the operation of the traveling hydraulic motor 221a (not shown), thereby causing the work machine 1 to travel. As described above, the side frame 207a is configured to passively swing about the fulcrum 213a, and the crawler unit 229a is attached to the side frame 207a. Therefore, the crawler units 229a to 229a according to the present embodiment. 229d passively rotates according to the shape of the road surface with the fulcrum 213a as a fulcrum.

(作業機械のシステム構成)
図2に示すように、本実施形態に係る作業機械の油圧システムは、エンジン5と、エンジン5によって駆動されるメインポンプ70及びパイロットポンプ71からなるポンプユニット7と、メインポンプ70の吐出管路に設けられた上部コントロールバルブ30と、上部コントロールバルブ30から分岐された各アクチュエータ油路39ごとに設けられた複数の上部アクチュエータ26と、上部コントロールバルブ30とアクチュエータ油路39の1つを介して接続された下部コントロールバルブ50と、上部コントロールバルブ30と下部コントロールバルブ50の間に設けられたセンタジョイント6と、下部コントロールバルブ50から分岐されたアクチュエータ油路59ごとに設けられた複数の下部走行体用アクチュエータ27とから構成されている。
(Work machine system configuration)
As shown in FIG. 2, the hydraulic system for a work machine according to the present embodiment includes an engine 5, a pump unit 7 including a main pump 70 and a pilot pump 71 driven by the engine 5, and a discharge pipe of the main pump 70. The upper control valve 30 provided in the upper control valve 30, the plurality of upper actuators 26 provided for each actuator oil passage 39 branched from the upper control valve 30, and one of the upper control valve 30 and the actuator oil passage 39. The lower control valve 50 connected, the center joint 6 provided between the upper control valve 30 and the lower control valve 50, and a plurality of lower runnings provided for each actuator oil passage 59 branched from the lower control valve 50. From the body actuator 27 It has been made.

下部走行体2のセンサ系は、センタフレーム201に対する上部旋回体3の旋回角度を計測する旋回角度検出器231と、アクチュエータ27における走行油圧モータ以外の各脚上下シリンダ214の駆動に伴って変化する各脚ユニット202のセンタフレーム201からみた脚角度を計測する脚角度センサ230と、複数のサイドフレーム207の傾斜角度を計測する複数の1軸傾斜角度センサ223と、下部走行体2のピッチ軸及びロール軸まわりの傾斜角度を計測する2軸傾斜角度センサ226と、下部走行体アクチュエータ27の負荷圧力を計測可能する圧力センサ93とから構成されている。   The sensor system of the lower traveling body 2 changes as the turning angle detector 231 that measures the turning angle of the upper turning body 3 with respect to the center frame 201 and the driving of each leg vertical cylinder 214 other than the traveling hydraulic motor in the actuator 27. A leg angle sensor 230 that measures the leg angle of each leg unit 202 viewed from the center frame 201, a plurality of one-axis tilt angle sensors 223 that measure the tilt angles of the plurality of side frames 207, and the pitch axis of the lower traveling body 2 The sensor includes a biaxial tilt angle sensor 226 that measures the tilt angle around the roll axis, and a pressure sensor 93 that can measure the load pressure of the lower traveling body actuator 27.

上部アクチュエータ26の操作系は、運転室4(図1参照)内に設けた上部アクチュエータ26用の操作装置80と、操作装置80の信号を基に電磁比例弁82を制御する電磁弁コントローラ85と、電磁弁コントローラ85からの出力電流を基に上部コントロールバルブ30の流量制御弁を操作する電磁比例弁82とから構成されている。   The operation system of the upper actuator 26 includes an operation device 80 for the upper actuator 26 provided in the cab 4 (see FIG. 1), and an electromagnetic valve controller 85 that controls the electromagnetic proportional valve 82 based on a signal from the operation device 80. The electromagnetic proportional controller 82 operates the flow control valve of the upper control valve 30 based on the output current from the electromagnetic valve controller 85.

下部走行体2の操作・制御系は、運転室4内に設けた下部走行体用の操作装置81と、操作装置81の信号を下部走行体2に設けた制御演算コントローラ92に伝達する通信コントローラ84と、通信コントローラ84と制御演算コントローラ92の間に設けられたスリップリング87と、後述する上部姿勢制御の演算を行う制御演算コントローラ92と、制御演算コントローラ92からの指令信号を基に電磁比例弁83を制御する電磁弁コントローラ86と、電磁弁コントローラ86からの出力電流を基に下部コントロールバルブ50の流量制御弁を操作する電磁比例弁83とから構成されている。   The operation / control system of the lower traveling body 2 includes an operating device 81 for the lower traveling body provided in the cab 4 and a communication controller that transmits a signal of the operating device 81 to a control arithmetic controller 92 provided in the lower traveling body 2. 84, a slip ring 87 provided between the communication controller 84 and the control arithmetic controller 92, a control arithmetic controller 92 for calculating upper attitude control described later, and an electromagnetic proportional based on a command signal from the control arithmetic controller 92 An electromagnetic valve controller 86 that controls the valve 83 and an electromagnetic proportional valve 83 that operates the flow control valve of the lower control valve 50 based on the output current from the electromagnetic valve controller 86 are configured.

センタジョイント6とスリップリング87は、上部旋回体3と下部走行体2の接続部分に設けられており、上部旋回体3が下部走行体2に対し360度以上回転した場合にも、圧油と電気信号を下部走行体2に伝達することが可能な構成となっている。   The center joint 6 and the slip ring 87 are provided at a connection portion between the upper swing body 3 and the lower traveling body 2. Even when the upper swing body 3 rotates 360 degrees or more with respect to the lower traveling body 2, An electric signal can be transmitted to the lower traveling body 2.

なお、上記構成ではセンタフレーム201に2軸傾斜角度センサ226を設置しているが、上部旋回部3に2軸傾斜角度センサ226を設置しても良い。また、上部旋回体3の2軸傾斜角度計測結果については、上部旋回体3の旋回角度を計測する旋回角度検出器231に基づき、前記センタフレーム201に2軸傾斜角度センサ226を設置して得られる計測結果と等化になるよう変換して、後述の上部傾斜角度制御の演算に用いても良い。   In the above configuration, the biaxial tilt angle sensor 226 is installed in the center frame 201, but the biaxial tilt angle sensor 226 may be installed in the upper turning unit 3. The biaxial tilt angle measurement result of the upper swing body 3 is obtained by installing the biaxial tilt angle sensor 226 on the center frame 201 based on the swing angle detector 231 that measures the swing angle of the upper swing body 3. It may be converted to be equalized with the measurement result to be used and used for calculation of the upper inclination angle control described later.

(上部傾斜角度制御)
以下、実施形態に係る作業機械の上部傾斜角度制御を、図3〜図9を参照しながら説明する。ここでロール角ψは、図6において、水平面に対する、センタフレーム201の進行方向の軸回りの傾きを表し、進行方向に向かって右回りを正、左回りを負とする。ピッチ角φは、水平面に対し、センタフレーム201の進行方向の軸と鉛直方向の軸の両方に直交する軸に対する傾きを表し、図6に示すように、紙面から見て左回りを正、右回りを負とする。なお、ピッチ角φ、ロール角ψは、センタフレーム201を基準に表し、上部旋回体3が旋回しても変化しないものとする。
(Upper tilt angle control)
Hereinafter, the upper inclination angle control of the work machine according to the embodiment will be described with reference to FIGS. Here, in FIG. 6, the roll angle ψ represents an inclination about the axis of the traveling direction of the center frame 201 with respect to the horizontal plane, and the clockwise direction toward the traveling direction is positive and the counterclockwise direction is negative. The pitch angle φ represents the inclination with respect to the horizontal plane with respect to the axis orthogonal to both the axis of the center frame 201 and the axis of the vertical direction. As shown in FIG. Negative around. Note that the pitch angle φ and the roll angle ψ are expressed with reference to the center frame 201, and do not change even when the upper swing body 3 turns.

図3は、上部傾斜角度制御のために制御演算コントローラ92にて行われる脚ユニット202への駆動指令の演算手順を示すフローチャートである。制御演算コントローラ92を起動(ステップS301)した後、ステップS302にて、2軸傾斜角度センサ226からピッチ軸傾斜角度φ及びロール軸傾斜角度ψを、脚角度センサ230から各脚の角度(図5のθLF Leg参照)を取得する。次いで、ステップS303にて、各脚についての後述する上部傾斜角度制御指令演算が行われ、脚ユニット202への駆動指令SFB (ベクトル)が生成される。さらに、ステップS304にて、後述する脚駆動限界抑制演算が行われ、駆動指令SFBがSLeg(ベクトル)に更新される。この脚駆動指令SLegは、図2の電磁弁コントローラ86から電磁比例弁83に出力され、下部コントロールバルブ50を経て脚上下シリンダ214の駆動を制御する。以下、ステップS305に移行し、ステップS302からステップS304までの動作を繰り返す。 FIG. 3 is a flowchart showing a calculation procedure of a drive command to the leg unit 202 performed by the control calculation controller 92 for the upper inclination angle control. After starting the control arithmetic controller 92 (step S301), in step S302, the pitch axis inclination angle φ and the roll axis inclination angle ψ from the biaxial inclination angle sensor 226 and the angle of each leg from the leg angle sensor 230 (FIG. 5). Of θ LF Leg ). Next, in step S303, a later-described upper inclination angle control command calculation for each leg is performed, and a drive command S FB (vector) for the leg unit 202 is generated. Further, in step S304, a leg drive limit suppression calculation described later is performed, and the drive command S FB is updated to S Leg (vector). The leg drive command S Leg is output from the electromagnetic valve controller 86 of FIG. 2 to the electromagnetic proportional valve 83 and controls the driving of the leg vertical cylinder 214 via the lower control valve 50. Thereafter, the process proceeds to step S305, and the operations from step S302 to step S304 are repeated.

ステップS303の上部傾斜角度制御指令演算は、上部傾斜角度を制御するための各脚ユニット202a〜202dへの駆動指令を、下記の式(1a)、(1b)、(1c)で演算する。

Figure 0005241690
In the upper tilt angle control command calculation in step S303, the drive commands to the leg units 202a to 202d for controlling the upper tilt angle are calculated by the following equations (1a), (1b), and (1c).
Figure 0005241690

ここで、式(1a)のφref、ψrefは、それぞれ上部ユニット228の目標ピッチ傾斜角度とロール傾斜角度である。また、式(1b)及び式(1c)の添字LF、LR、RF、RRは、順に、左前、左後、右前、右後の脚ユニット202a〜202dに関連付けられている。また、式(1c)のKFB(行列)の各成分は、各脚上下シリンダ214a〜214dに対するピッチ傾斜角度偏差(φ-φref)とロール傾斜角度偏差(ψ-ψref)に対するゲインであり、正値を設定する。 Here, φ ref and ψ ref in the formula (1a) are a target pitch inclination angle and a roll inclination angle of the upper unit 228, respectively. Further, the subscripts LF, LR, RF, and RR in the expressions (1b) and (1c) are sequentially associated with the left front, left rear, right front, and right rear leg units 202a to 202d, respectively. Furthermore, each component of K FB of formula (1c) (matrix), the pitch angle of inclination deviation for each leg vertical cylinder 214a~214d (φ-φ ref) that there is a gain for the roll tilt angle error (ψ-ψ ref) Set a positive value.

式(1b)の各成分は、正値の場合は各クローラユニット229a〜229dと上部ユニット228の鉛直方向の間隔を広げる脚下げ動作、負値の場合は各クローラユニット229a〜229dと上部ユニット228の鉛直方向の間隔を狭める脚上げ動作に対応する。また、式(1b)の各成分について、その絶対値が大きな値ほど各クローラユニット229a〜229dの目標駆動速度が速くなるものとする。ここで数式では表さないが、式(1a)〜(1c)で得られたSFBは、実際に各脚ユニット202a〜202dを駆動したときの駆動速度が前記目標駆動速度と一致するように再変換され、ステップS304に送られる。この変換は、予め実機にて、様々な上部ユニットの傾斜角度や走行指令状態における、様々な脚上げ・脚下げ指令パターンのもとで得られた脚上げ・脚下げの駆動速度実験値をデータベース化したものを参照しても良い。以後、この変換された指令値をSFBと表記する。 Each component of the formula (1b) is a leg lowering operation that widens the vertical interval between the crawler units 229a to 229d and the upper unit 228 when the value is positive, and each crawler unit 229a to 229d and the upper unit 228 when the value is negative. Corresponds to a leg-lifting action that narrows the vertical interval between Further, it is assumed that the target driving speed of each of the crawler units 229a to 229d is increased as the absolute value of each component of the formula (1b) is larger. Although not represented here by the equation, S FB obtained by the formula (1a) ~ (1c), as the driving speed when driving the actual leg unit 202a~202d coincides with the target drive velocity It is converted again and sent to step S304. This conversion is based on a database of experimentally measured driving speeds for leg raising and leg lowering obtained under various leg raising and leg lowering command patterns for various upper unit tilt angles and running command conditions. You may refer to the converted version. Hereinafter, the converted command value is expressed as S FB .

なお、KFBの各成分は、作業機械1の油圧系と機構系の応答特性を考慮して設定するものであり、これも実験的に調整しても良い。また、KFBの各成分は、上部ユニット228の傾斜角度、脚角度と脚上下シリンダ214との幾何学的対応等を考慮して、例えば傾斜角度の偏差が小さめな場合には特に小さく、傾斜角度の偏差が大きい場合には特に大きい指令とするなど、脚角度、ピッチ角φ、ロール角ψに応じた変数として設定しても良い。また、KFBの各成分は、 傾斜角度の偏差がオペレータにとって感知できない程度の小さな値の範囲において、不感帯を設けてもよい。またKFBの各成分は、 傾斜角度の偏差の大きさが、オペレータが不安を感じるに足る大きさの偏差のやや小さめな値にて、各脚ユニット202a〜202dへの駆動指令が最大値をとるように設定しても良く、それ以上の大きさの偏差に対しては、各脚ユニット202a〜202dへの駆動指令が最大値のままサチレーションするように設定しても良い。 Each component of K FB is set in consideration of the response characteristics of the hydraulic system and the mechanical system of the work machine 1 and may be adjusted experimentally. Further, each component of K FB is particularly small when the deviation of the tilt angle is small in consideration of the tilt angle of the upper unit 228, the geometric correspondence between the leg angle and the leg vertical cylinder 214, etc. If the deviation of the angle is large, a particularly large command may be used. For example, the command may be set as a variable according to the leg angle, pitch angle φ, and roll angle ψ. Further, each component of K FB may be provided with a dead band in a range of small values such that the tilt angle deviation is not perceivable by the operator. In addition, each component of K FB has a maximum value of drive command to each of the leg units 202a to 202d with a slightly smaller value of the deviation of the inclination angle that is sufficient for the operator to feel uneasy. It may be set so that the deviation is larger, or it may be set so that the drive command to each of the leg units 202a to 202d is saturated with the maximum value.

ステップS304の脚駆動限界抑制演算では、ステップS303の脚駆動指令で脚上下シリンダ214a〜214dに油を送った場合に、脚ユニット202a〜202dが駆動限界に達したり、駆動限界状態で動かずにシリンダ負荷圧や吐出圧が急激に上昇してしまう状態を回避するための脚駆動指令の抑制演算を行う。   In the leg drive limit suppression calculation of step S304, when oil is sent to the leg upper and lower cylinders 214a to 214d by the leg drive command of step S303, the leg units 202a to 202d reach the drive limit or do not move in the drive limit state. A leg drive command suppression calculation is performed to avoid a situation in which the cylinder load pressure or the discharge pressure suddenly increases.

具体的には、下記の数2に示すように、ステップS303にて求められた駆動指令値s* FB(スカラー)と脚角度センサ230の検出結果θ* Leg (スカラー)に応じて、図4又は図5 のように決定される脚駆動指令制限ゲインKLeg (s* FB, θ* Leg) (スカラー)を、ステップS303で演算される各脚ユニット202a〜202dの駆動指令値s* FBに掛け合わせることによって、式(2)の脚駆動指令値S* Leg (スカラー)を演算する。 Specifically, as shown in Equation 2 below, according to the drive command value s * FB (scalar) obtained in step S303 and the detection result θ * Leg (scalar) of the leg angle sensor 230, FIG. Alternatively, the leg drive command limit gain K Leg (s * FB , θ * Leg ) (scalar) determined as shown in FIG. 5 is used as the drive command value s * FB for each leg unit 202a to 202d calculated in step S303. By multiplying, the leg drive command value S * Leg (scalar) of equation (2) is calculated.

* Leg=KLeg (S* FB, θ* Leg)×S* FB・・・式(2)
これにより、脚ユニット202が駆動限界に達するような脚駆動指令を抑制し、脚ユニット202が駆動限界に達することを予防することができる。
S * Leg = K Leg (S * FB , θ * Leg ) x S * FB Equation (2)
Thereby, it is possible to suppress a leg drive command that causes the leg unit 202 to reach the drive limit, and to prevent the leg unit 202 from reaching the drive limit.

ここで、図4(a),(b)を用いて、脚駆動指令制限ゲインKLeg (S* FB, θ* Leg)を説明する。ステップS303で求められた駆動指令値S* FBが0又は正値である場合、即ち、脚下げ指令の場合、脚駆動指令制限ゲインKLeg (S* FB, θ* Leg)は、脚下げ限界角度θLD1からθLD2までの脚角度の場合は0を取り、θLD2からθLD3に向かっては徐々にゲインを高めていき、θLD3から脚上げ限界角度θLU3までは1を取るように設定しておく。一方、駆動指令値S* FBが負値、即ち、脚上げ指令の場合、脚駆動指令制限ゲインKLeg (S* FB, θ* Leg)は、脚上げ限界角度θLU3からθLU2までの脚角度の場合は0を取り、θLU2からθLU1に向かっては徐々にゲインを高めていき、θLU1から脚下げ限界角度θLD1までは1を取るように設定しておく。このように駆動指令値S* FBと脚角度センサ230の検出結果θに応じて脚駆動指令制限ゲインKLeg (S* FB* Leg)を設定することにより、ステップS303での駆動限界が近い脚上げ・脚下げ駆動指令を抑制又は遮断することによって、脚ユニット202a〜202dが駆動限界に達することを予防する。 Here, the leg drive command limit gain K Leg (S * FB , θ * Leg ) will be described with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b). When the drive command value S * FB obtained in step S303 is 0 or a positive value, that is, in the case of a leg lowering command, the leg driving command limit gain K Leg (S * FB , θ * Leg ) is the leg lowering limit. In the case of the leg angle from the angle θ LD1 to θ LD2 , take 0, gradually increase the gain from θ LD2 to θ LD3 , and take 1 from θ LD3 to the leg raising limit angle θ LU3 Set it. On the other hand, if the drive command value S * FB is a negative value, that is, a leg lift command, the leg drive command limit gain K Leg (S * FB , θ * Leg ) is the leg lift limit angle θ LU3 to θ LU2. In the case of the angle, 0 is set, the gain is gradually increased from θ LU2 to θ LU1 , and 1 is set from θ LU1 to the leg lowering limit angle θ LD1 . In this way, by setting the leg drive command limit gain K Leg (S * FB , θ * Leg ) in accordance with the drive command value S * FB and the detection result θ of the leg angle sensor 230, the drive limit in step S303 is reduced. The leg units 202a to 202d are prevented from reaching the driving limit by suppressing or blocking the close leg raising / lowering driving command.

なお、上述のθLD2・θLU2は、それぞれ駆動指令値S* FBが最大値をとってもθLD1・θLU3に達しない範囲で、θLD1・θLU3に近い値に設定する。また、上述の脚下げ時のθLD2からθLD3 の間のゲイン、及び脚上げ時のθLU2からθLU1の間のゲインの設定は、脚ユニット202a〜202dが駆動限界角度近くで滑らかに停止する効果を図っている。ここでθLD3・θLU1はそれぞれ、上記の効果が得られる範囲で、θLD2・θLU2に近い値に設定する。これにより、脚ユニット202a〜202dが駆動限界角度で急に止まった場合に発生する構造物の振動や負荷する衝撃力を抑制することを図る。 The above-described θ LD2 and θ LU2 are set to values close to θ LD1 and θ LU3 within a range in which the drive command value S * FB does not reach θ LD1 and θ LU3 even if the drive command value S * FB takes the maximum value. In addition, the gain between θ LD2 and θ LD3 when the legs are lowered and the gain between θ LU2 and θ LU1 when the legs are raised are set so that the leg units 202a to 202d stop smoothly when the drive unit is close to the drive limit angle. The effect to do. Here, θ LD3 and θ LU1 are set to values close to θ LD2 and θ LU2 in a range where the above-described effect can be obtained. Thereby, it is aimed to suppress the vibration of the structure and the impact force applied when the leg units 202a to 202d stop suddenly at the drive limit angle.

次に、図5〜図9を用いて、本実施形態による作業機械1が、水平路面501aから斜面501bを通って上段の水平路面501cまで登坂前進する様子を説明する。なお、以降の制御では全て目標傾斜角度を水平、即ち、φref=ψref=0度とする。また、図5のθLF Legのように脚角度を取ったとき、上述の脚上げ限界角度θLU3を0度、 脚下げ限界角度θLD1を60度とする。 Next, a state where the work machine 1 according to the present embodiment moves uphill from the horizontal road surface 501a through the slope 501b to the upper horizontal road surface 501c will be described with reference to FIGS. In the subsequent control, the target inclination angle is set to be horizontal, that is, φ ref = ψ ref = 0 degrees. Further, when the leg angle is taken as in θ LF Leg in FIG. 5, the above-mentioned leg raising limit angle θ LU3 is set to 0 degree, and the leg lowering limit angle θ LD1 is set to 60 degrees.

図6に示すように、前側のクローラユニット229a,229bが斜面501bに乗り上げることにより、上部ユニット228に傾斜が生じた場合、制御演算コントローラ92は、図3のフローチャートに従い、2軸傾斜角度センサ226から取得されるピッチ軸傾斜角度φに基づいて、脚ユニット駆動指令SFBを計算する(ステップS303)。このとき、前脚の駆動指令SLF FBとSRF FBは負値、即ち脚上げ指令となり、後脚の駆動指令SRF FBとSRR FBは正値、即ち脚下げ指令となる。ここで、図6の状況では、前脚及び後脚の脚角度が、それぞれ駆動方向に関するθLU2とθLD2に対して脚角度の余裕があるので、図3のステップS304における各脚ユニット202a〜202dに対する駆動指令S* LegはステップS303で求められたS* FBと等しくなる。この駆動指令に基づく電磁比例弁83及び下部コントロールバルブ50での所定の演算・動作を経て、前左右脚上下シリンダ214a,214bが脚上げ動作を、後左右脚上下シリンダ214c,214dが脚下げ動作を行う。即ち、上部ユニット228をピッチ軸傾斜角度φの大きさに応じて図7の紙面左回り方向(反時計方向)に回転させ、ピッチφの大きさをキャンセルして上部ユニット228を略水平状態になるように制御する。これにより、ピッチ軸傾斜角度φを徐々に減らしながら登坂し、図7に示すように、上部ユニット228の傾斜を略水平に戻した状態で、登坂することが可能となる。但し、図6の状態から図7の状態に移行する過程において、前脚角度がθLD2に達し、ステップS304の演算により前脚ユニット202に対する駆動指令SLF FBとsRF FBが0となった場合には、後脚のみで上部傾斜角度制御を行う状況が発生する。 As shown in FIG. 6, when the crawler units 229a and 229b on the front side get on the slope 501b and the upper unit 228 is inclined, the control arithmetic controller 92 follows the flowchart of FIG. The leg unit drive command SFB is calculated based on the pitch axis inclination angle φ obtained from (Step S303). At this time, the front leg driving commands S LF FB and S RF FB are negative values, that is, leg raising commands, and the rear leg driving commands S RF FB and S RR FB are positive values, that is, leg lowering commands. Here, in the situation of FIG. 6, since the leg angles of the front legs and the rear legs have a margin of the leg angles with respect to θ LU2 and θ LD2 with respect to the driving direction, the leg units 202a to 202d in step S304 of FIG. drive command S * Leg is equal to S * FB calculated in step S303 for. Through predetermined calculations and operations in the electromagnetic proportional valve 83 and the lower control valve 50 based on this drive command, the front left and right leg up / down cylinders 214a, 214b perform a leg raising operation, and the rear left / right leg up / down cylinders 214c, 214d perform a leg lowering operation. I do. That is, the upper unit 228 is rotated in the counterclockwise direction (counterclockwise) in FIG. 7 according to the pitch axis inclination angle φ, and the size of the pitch φ is canceled to bring the upper unit 228 into a substantially horizontal state. Control to be. As a result, it is possible to climb while gradually decreasing the pitch axis inclination angle φ, and as shown in FIG. 7, it is possible to climb while the inclination of the upper unit 228 is returned to substantially horizontal. However, in the process of shifting from the state of FIG. 6 to the state of FIG. 7, when the front leg angle reaches θ LD2 and the drive commands S LF FB and s RF FB to the front leg unit 202 become 0 by the calculation of step S304. In such a situation, the upper inclination angle control is performed only by the rear leg.

斜面501bから上段の水平路面501cに移行する過程では、 図8に示すように、上部ユニット228が、図6の場合とは逆方向にピッチ傾斜した状態となるが、図3のステップS303にて前脚に脚下げ指令、後脚に脚上げ指令を演算しており、かつ全ての脚ユニット202a〜202dには脚角度に余裕があるため、この駆動指令をそのまま続行して各脚ユニット202a〜202dの駆動を制御することにより、図9に示すように、上部ユニット228を略水平状態に戻して走行することが可能となる。   In the process of moving from the slope 501b to the upper horizontal road surface 501c, as shown in FIG. 8, the upper unit 228 is in a state of being pitch-inclined in the opposite direction to that in FIG. 6, but in step S303 in FIG. Since the leg lowering command is calculated for the front leg and the leg raising command is calculated for the rear leg, and all the leg units 202a to 202d have a sufficient leg angle, this drive command is continued as it is and each leg unit 202a to 202d is continued. As shown in FIG. 9, it is possible to drive the upper unit 228 by returning it to a substantially horizontal state.

以上のように、本実施形態に係る作業機械は、脚角度センサ230及び2軸傾斜角度センサ226の出力に応じて各上下脚シリンダ214a〜214dを制御することにより、作業機械1の上部ユニット228を自動的に目標傾斜角度にすることができる。   As described above, the work machine according to the present embodiment controls the upper and lower leg cylinders 214a to 214d in accordance with the outputs of the leg angle sensor 230 and the biaxial tilt angle sensor 226, whereby the upper unit 228 of the work machine 1 is controlled. Can be automatically set to the target inclination angle.

(クローラ接地制御)
以下、路面からのクローラの浮き上がりを防止するためのクローラ接地制御を、図10〜図15を参照しながら説明する。
(Crawler grounding control)
Hereinafter, the crawler grounding control for preventing the crawler from lifting from the road surface will be described with reference to FIGS.

図10は、クローラ接地制御のために制御演算コントローラ92にて行われる脚ユニット202a〜202dへの駆動指令の演算手順を示すフローチャートである。図10から明らかなように、本例においては、図3に示したと同様の上部傾斜角度制御のための脚ユニット202a〜202dへの駆動指令の演算(ステップS601〜S603)の後に、クローラ接地制御のための脚ユニット202a〜202dへの駆動指令の演算(ステップS604)が行われる。   FIG. 10 is a flowchart showing a calculation procedure of a drive command to the leg units 202a to 202d performed by the control calculation controller 92 for crawler grounding control. As is apparent from FIG. 10, in this example, the crawler grounding control is performed after the calculation of the drive commands to the leg units 202a to 202d (steps S601 to S603) for the upper inclination angle control similar to that shown in FIG. Calculation of drive commands to the leg units 202a to 202d for the purpose (step S604) is performed.

ステップS604では、ステップS603にて求められた脚駆動指令値と次に説明する各脚ユニット202a〜202dのシリンダ推力より、 各クローラユニット229a〜229dの接地を促す駆動指令演算を行う。本実施形態では、クローラ接地制御を行うために必要な不整地路面から各クローラユニット229a〜229dへ作用する接地力を間接的に検出する手段として、各脚ユニット202a〜202dを駆動する各脚上下シリンダ214a〜214dの負荷圧力を計測する油圧センサ92により取得されるボトム圧Pb*とロッド圧Pr*より、次の式(3)によって算出される各脚上下シリンダ214a〜214dのシリンダ推力F*を用いる。 In step S604, a drive command calculation that prompts grounding of each of the crawler units 229a to 229d is performed based on the leg drive command value obtained in step S603 and the cylinder thrust of each of the leg units 202a to 202d described below. In the present embodiment, as means for indirectly detecting the grounding force acting on the crawler units 229a to 229d from the rough road surface necessary for performing the crawler grounding control, the upper and lower sides of the legs that drive the leg units 202a to 202d are used. From the bottom pressure Pb * and the rod pressure Pr * acquired by the hydraulic sensor 92 that measures the load pressure of the cylinders 214a to 214d, the cylinder thrust F * of each leg upper and lower cylinders 214a to 214d calculated by the following equation (3) : Is used.

*=Pb*×Sb−Pr*×Sr・・・式(3)
なお、式(3)中のSb,Srは、それぞれボトム側とロッド側の受圧面積であり、図1に示した通り、ロッド側がセンタフレーム201に、ボトム側が脚根元ブラケット203に揺動自由に取り付けられている。このとき、シリンダ推力F*は、正値の場合は脚が接地状態、負値の場合は脚の浮き状態に対応する。
F * = Pb * × Sb−Pr * × Sr (3)
In the equation (3), Sb and Sr are the pressure receiving areas on the bottom side and the rod side, respectively, and as shown in FIG. 1, the rod side is swingable to the center frame 201 and the bottom side is swingable to the leg base bracket 203. It is attached. At this time, the cylinder thrust F * corresponds to a grounded state when the value is positive and to a floating state when the value is negative.

ステップS604において、制御演算コントローラ92は、シリンダ推力F*に応じて決定される図11のクローラ接地のための駆動指令値S* UD(スカラー)と、シリンダ推力F*とステップS603で求められた駆動指令値s* FBに応じて図12及び図13のように決定される脚駆動指令制限ゲインKc (F*、s* FB) (スカラー)をステップS603で求められた駆動指令値s* FBに掛け合わせた脚駆動指令とを足し合わせることによって、式(4)の脚駆動指令Sc(スカラー)を演算する。 In step S604, the control operation controller 92, a drive command value for the crawler grounding of FIG. 11 which is determined in accordance with the cylinder thrust F * S * UD (scalar), obtained by the cylinder thrust F * and step S603 determined the leg drive command as shown in FIGS. 12 and 13 in response to the driving command value s * FB limiter gain K c (F *, s * FB) drive command value obtained in step S603 (the scalar) s * By adding the leg drive command multiplied by FB , the leg drive command S c (scalar) of Equation (4) is calculated.

c=S* UD+Kc (F*、S* FB)×S* FB・・・式(4)
図11は、シリンダ推力F*に応じたクローラ接地のための脚下げ指令S* UDを示す図である。この図から明らかなように、本例の作業機械は、各脚ユニット202a〜202dについて、シリンダ推力F*が設定値Ft以下のときは、不整地路面からクローラへ作用する接地力が弱いと判断して、シリンダ推力F*の低下に従って設定値Fdまで徐々に脚下げ指令S* UDを大きくしていく。これにより、路面から浮き気味又は浮いた状態のクローラを接地状態に回復させることができる。
S c = S * UD + K c (F * , S * FB ) × S * FB (Formula 4)
FIG. 11 is a diagram showing a leg lowering command S * UD for crawler contact according to the cylinder thrust F * . As is apparent from this figure, the work machine of this example determines that the ground contact force acting on the crawler from the rough road surface is weak when the cylinder thrust F * is less than the set value Ft for each of the leg units 202a to 202d. As the cylinder thrust F * decreases, the leg lowering command S * UD is gradually increased to the set value Fd. As a result, the crawler that floats or floats from the road surface can be restored to the ground contact state.

次に、図12のシリンダ推力F*と図11のステップS603にて求められる脚駆動指令値S* FBに応じて決定される脚駆動指令制限ゲインKc (F*、S* FB)について説明する。 Next, the leg thrust command limit gain K c (F * , S * FB ) determined according to the cylinder thrust F * in FIG. 12 and the leg drive command value S * FB obtained in step S603 in FIG. 11 will be described. To do.

脚駆動指令値S* FBが0又は正値の場合、即ち脚下げ指令の場合は、脚駆動指令制限ゲインKc (F*、S* FB)をシリンダ推力Fに関わらず常に1とする。一方、脚駆動指令値S* FBが負値、即ち脚上げ指令の場合、脚駆動指令制限ゲインKc (F*、S* FB)は、シリンダ推力F*がFt=<F*<=Ft+αの範囲にあるときは0に、Ft+α<F*<Fuの範囲にあるときはシリンダ推力F*の増大化に応じてゲインを徐々に高めていく。つまり、シリンダ推力F*がFtに近い脚ユニット202に対する上部傾斜角度制御指令演算による脚上げ指令を抑制する。これにより、制御の切り替え点Ftにおいてシリンダ推力F*がハンチングを起こし、クローラ接地制御と上部傾斜角度制御の制御切り替えのチャタリングが発生してしまうことを抑制することができる。 When the leg drive command value S * FB is 0 or a positive value, that is, in the case of a leg lowering command, the leg drive command limit gain K c (F * , S * FB ) is always 1 regardless of the cylinder thrust F. On the other hand, when the leg drive command value S * FB is a negative value, that is, a leg lift command, the leg drive command limit gain K c (F * , S * FB ) is such that the cylinder thrust F * is Ft = <F * <= Ft + α. The gain is gradually increased as the cylinder thrust F * increases in the range of 0, while in the range of Ft + α <F * <Fu. That is, the leg raising command by the upper inclination angle control command calculation for the leg unit 202 whose cylinder thrust F * is close to Ft is suppressed. Accordingly, it is possible to suppress the occurrence of hunting by the cylinder thrust F * at the control switching point Ft and the occurrence of chattering of control switching between the crawler grounding control and the upper inclination angle control.

ここで、図11におけるFd、及びFtからFdの間の脚下げ指令S* UDと、 図12(b)におけるα値、Fu、及びFt+αからFuの間の脚駆動指令制限ゲインKc (F*、S* FB)は、クローラ浮きが多発せず、かつシリンダ推力のハンチングが発生しないように設定することとする。またFtの設定は, 駆動指令値S* UDによってクローラ接地状態が保たれる範囲で小さい値に設定する。この設定は、シリンダ推力がFtを下回っても駆動指令値S* UDによってクローラ接地が保たれ、かつシリンダ推力F*が比較的小さな場合でも上部傾斜角度制御における脚上げ動作を実行されるようにして、上部傾斜角度制御の効果が阻害されないように配慮した設定方法となる。 Here, Fd in FIG. 11, and a leg lowering command S * UD between Fd from Ft, FIG 12 alpha value in (b), Fu, and Ft + leg drive command limit gain of between α Fu K c (F * , S * FB ) shall be set so that crawler float does not occur frequently and hunting of cylinder thrust does not occur. The Ft is set to a small value within a range where the crawler grounding state is maintained by the drive command value S * UD . This setting is such that even if the cylinder thrust falls below Ft, the crawler grounding is maintained by the drive command value S * UD , and even when the cylinder thrust F * is relatively small, the leg raising operation in the upper inclination angle control is executed. Thus, the setting method takes into consideration that the effect of the upper inclination angle control is not hindered.

次に、図13〜図15を用いて、クローラ接地制御が行われている作業機械1のクローラユニット229aが、水平路面801aを移動中に、水平路面801aから突き出した小障害物801bに乗り上げたときの様子を説明する。ここで、作業機械1の重心は前方にあり、かつクローラユニット229a内のスプロケット220aと履帯222aの間にはガタがあり、上部ユニット228には、ロール傾斜も発生するとする。   Next, using FIG. 13 to FIG. 15, the crawler unit 229a of the work machine 1 for which the crawler grounding control is performed climbs on the small obstacle 801b protruding from the horizontal road surface 801a while moving on the horizontal road surface 801a. I will explain the situation. Here, it is assumed that the center of gravity of the work machine 1 is forward, there is a backlash between the sprocket 220a and the crawler belt 222a in the crawler unit 229a, and the upper unit 228 also has a roll inclination.

左前クローラ229aが小障害物801bに乗り上げはじめると、作業機械1は紙面の奥側に向かってロール傾斜する。このとき、作業機械1は、右前後脚についてはともに脚下げ動作を、左前後脚についてはともに脚上げ動作を行う。したがって、上部傾斜角度制御は行うが、クローラ接地制御を行わない場合には、上部ユニット228の傾斜角度は略水平となるものの、図14のように、左後クローラ229cが浮いた状態となる。   When the left front crawler 229a starts to ride on the small obstacle 801b, the work machine 1 rolls toward the back side of the paper surface. At this time, the work machine 1 performs a leg lowering operation for both the right front and rear legs and a leg raising operation for both the left front and rear legs. Therefore, when the upper inclination angle control is performed but the crawler grounding control is not performed, the inclination angle of the upper unit 228 is substantially horizontal, but the left rear crawler 229c is in a floating state as shown in FIG.

これに対して、クローラ接地制御を行った場合には、左前クローラ229aが障害物801bに乗り上がったとき、左後脚ユニット202cのシリンダ推力F*がF*<Ftの状態に陥るため、図10のステップS604では、図11のようにシリンダ推力の弱化に応じた脚下げ指令がなされ、左後クローラ229cを接地状態に回復させる。また、シリンダ推力F*がFt以上に回復した場合には、ステップS604において、ステップS603にて求められた脚上げ指令を受け取るが、シリンダ推力F*がFu未満の場合は、図12のゲインKc (F*、S* FB)と式(4)によってこの脚上げ指令が抑制されるため、ステップS603にて求められた指令によって、左後クローラ229cが能動的に浮き状態に陥ってしまうことを抑制する。以上の動作より、図15に示すように、上部傾斜角度を略水平に保ちつつ、各クローラユニット229a〜229dの浮きを抑制し、接地状態を維持しながら、障害物801bを乗り越えていくことが可能となる。 On the other hand, when the crawler grounding control is performed, when the left front crawler 229a gets on the obstacle 801b, the cylinder thrust F * of the left rear leg unit 202c falls into a state of F * <Ft. In step S604 of FIG. 10, a leg lowering command corresponding to the weakening of the cylinder thrust is issued as shown in FIG. 11, and the left rear crawler 229c is restored to the ground contact state. Further, when the cylinder thrust F * is recovered to Ft or more, in step S604, the leg raising command obtained in step S603 is received, but when the cylinder thrust F * is less than Fu, the gain K in FIG. c (F * , S * FB ) and the formula (4) suppress this leg raising command, so that the left rear crawler 229c actively falls into the floating state by the command obtained in step S603. Suppress. From the above operation, as shown in FIG. 15, the crawler units 229a to 229d are prevented from floating while maintaining the upper inclination angle substantially horizontal, and the obstacle 801b can be overcome while maintaining the ground contact state. It becomes possible.

以上のように、図10に示した上部傾斜角度制御及びクローラ接地制御を行うことにより、上部ユニット228の傾斜角度と、圧力センサ99に基づき間接的に計測される路面からの接地力に基づいて、各クローラユニット229a〜229dを接地状態に保ちながら、上部ユニット228の傾斜角度を自動的に略水平にすることができる。   As described above, by performing the upper inclination angle control and the crawler grounding control shown in FIG. 10, based on the inclination angle of the upper unit 228 and the ground contact force from the road surface indirectly measured based on the pressure sensor 99. The inclination angle of the upper unit 228 can be automatically made substantially horizontal while keeping the crawler units 229a to 229d in a grounded state.

(低車高制御)
次に、車高を低く保つために行われる低車高制御を、図16及び図17を参照しながら説明する。
(Low vehicle height control)
Next, low vehicle height control performed to keep the vehicle height low will be described with reference to FIGS. 16 and 17.

図16は、低車高制御のために制御演算コントローラ92にて行われる脚ユニット202a〜202dへの駆動指令の演算手順を示すフローチャートである。図16から明らかなように、本例においては、図3に示したと同様の上部傾斜角度制御のための脚ユニット202a〜202dへの駆動指令の演算(ステップS901〜S903)、及び図10に示したと同様のクローラ接地制御のための脚ユニット202a〜202dへの駆動指令の演算(ステップS904〜S905)の後に、低車高制御のための脚ユニット202a〜202dへの駆動指令の演算(ステップS906〜S908)が行われる。   FIG. 16 is a flowchart showing a calculation procedure of drive commands to the leg units 202a to 202d performed by the control calculation controller 92 for low vehicle height control. As is clear from FIG. 16, in this example, the calculation of the drive command to the leg units 202a to 202d for the upper inclination angle control similar to that shown in FIG. 3 (steps S901 to S903), and FIG. After the calculation of the drive command to the leg units 202a to 202d for the crawler grounding control (steps S904 to S905), the calculation of the drive command to the leg units 202a to 202d for the low vehicle height control (step S906). To S908).

図3に示した上部傾斜角度制御及び図10に示したクローラ接地制御を用いると、作業機械1が図5〜図8に示す傾斜地や図13〜図15に示す小障害物を乗り越える際、上部ユニット228が略水平に保たれるものの、車高は不定となり、車高がどんどん高くなってしまう状況が発生し得る。例えば、上部傾斜角度制御のみによるときは、図5と図9との比較から明らかなように、登坂前にはHaであった車高が、登坂後にはHeとなっており、車高がHe−Haだけ高くなる。これは、作業機械が図6の状態から図7の状態まで登坂する間において、前脚が駆動限界脚角度より先には脚上げされないため、後脚のみを脚下げして車高が増加してしまうのに対して、図8に至った段階では、前脚と後脚の両方を駆動しており、このときの後脚の脚上げ量が図6の状態から図7の状態に至る間における脚下げ量よりも少ないことに起因する。このように、不整地走行時に上部傾斜角度制御に伴って車高が増加すると、作業機械1の重心を高め、作業機械全体を不安定化させる。また、オペレータに不安感・違和感を与えると共に、車高を低くするためのレバー操作が必要となって、作業性が悪くなる。   When the upper inclination angle control shown in FIG. 3 and the crawler contact control shown in FIG. 10 are used, when the work machine 1 gets over the inclined ground shown in FIGS. 5 to 8 and the small obstacle shown in FIGS. Although the unit 228 is kept substantially horizontal, the vehicle height becomes indefinite and a situation may occur in which the vehicle height becomes higher and higher. For example, when only the upper inclination angle control is performed, as is clear from a comparison between FIG. 5 and FIG. 9, the vehicle height that was Ha before climbing is He, and the vehicle height is He after climbing. -Ha increases. This is because when the work machine climbs from the state shown in FIG. 6 to the state shown in FIG. 7, the front leg is not lifted before the drive limit leg angle, so that only the rear leg is lowered to increase the vehicle height. On the other hand, at the stage of reaching FIG. 8, both the front leg and the rear leg are driven, and the leg raising amount of the rear leg at this time is between the state of FIG. 6 and the state of FIG. This is due to being less than the amount of lowering. In this way, when the vehicle height increases with the upper inclination angle control during rough terrain traveling, the center of gravity of the work machine 1 is increased and the entire work machine is destabilized. In addition, the operator feels uneasy / uncomfortable, and a lever operation for lowering the vehicle height is required, resulting in poor workability.

低車高制御は、このような不都合の発生を未然に防止するためのものであり、車高を上部傾斜角度制御のために最低限必要となる高さに留めるように、上部ユニット228に対する各クローラユニット229a〜229dの鉛直距離を、脚角度センサ230を用いて間接的に取得し、図16に示すフローチャートに従って、4つの脚ユニット202a〜202dのうちの脚上げ指令脚を脚下げ指令脚より優先して駆動することにより、上部傾斜角度制御を行う。   The low vehicle height control is for preventing the occurrence of such inconvenience, and each of the upper units 228 is controlled so as to keep the vehicle height at a minimum required for the upper inclination angle control. The vertical distances of the crawler units 229a to 229d are obtained indirectly using the leg angle sensor 230, and the leg raising command leg of the four leg units 202a to 202d is selected from the leg lowering command leg according to the flowchart shown in FIG. By driving with priority, the upper inclination angle control is performed.

以下、図16に示した低車高制御のための脚ユニット202a〜202dへの駆動指令の演算(ステップS906〜S908)について説明する。まず、ステップS906で、脚上げ指令脚があるか否かについて判定し、ひとつでも脚上げ指令脚があると判定された場合には、ステップS907に進み、ステップS903で求められた上部傾斜角度制御のための脚ユニット202a〜202dへの駆動指令による脚上げ指令脚の駆動を行った後、ステップS908に進んで、ステップS904で求められたクローラ接地制御のための脚ユニット202a〜202dへの駆動指令による脚下げ指令脚の駆動を行う。ステップS906で、脚上げ指令脚がないと判定された場合には、ステップS909に進み、ステップS903で求められた上部傾斜角度制御のための脚ユニット202a〜202dへの駆動指令による脚下げ指令脚の駆動と、ステップS904で求められたクローラ接地制御のための脚ユニット202a〜202dへの駆動指令による脚下げ指令脚の駆動とを行う。   Hereinafter, the calculation of the drive command to the leg units 202a to 202d for the low vehicle height control shown in FIG. 16 (steps S906 to S908) will be described. First, in step S906, it is determined whether or not there is a leg raising command leg. If it is determined that there is any leg raising command leg, the process proceeds to step S907, and the upper inclination angle control obtained in step S903 is determined. After the leg raising command leg is driven by the drive command to the leg units 202a to 202d for driving, the process proceeds to step S908 to drive the leg units 202a to 202d for the crawler grounding control obtained in step S904. The leg lowering command leg is driven by the command. If it is determined in step S906 that there is no leg raising command leg, the process proceeds to step S909, and the leg lowering command leg based on the drive command to the leg units 202a to 202d for the upper inclination angle control obtained in step S903. And the leg lowering command leg driving by the driving command to the leg units 202a to 202d for the crawler grounding control obtained in step S904.

図6に示すように、作業機械1の前側クローラユニット229a,229bが斜面501bに乗り上げて、上部ユニット228がピッチ傾斜したときには、図16のフローチャートに従い、上述のクローラ接地制御と同様に、ステップS903で各脚ユニット202a〜202dに対する上部傾斜角度制御指令演算を行う。これにより、図5〜図7までの過程では、各クローラユニット229a〜229dは常に接地状態が保たれ、ステップS903で求められた指令値はステップS904をそのまま通過し、ステップS905に進む。ステップS905の演算で前脚に脚上げの駆動余裕脚角度がある場合には、脚上げ指令が出力され、ステップS906,ステップS907と進み、前脚の脚上げ動作のみで上部姿勢を水平化する。前脚が駆動限界に到達した場合は、ステップS905にて脚上げ指令が完全に抑制されるため、ステップS906からステップS908へと進み、後脚の姿勢制御による脚下げ動作のみで上部ユニット228を略水平にする。以上の動作によって、図7で示す斜面501bの走行中において、上部ユニット228を略水平に保つことが可能となる。   As shown in FIG. 6, when the front crawler units 229a and 229b of the work machine 1 ride on the slope 501b and the upper unit 228 is pitch-inclined, according to the flowchart of FIG. The upper inclination angle control command calculation is performed for each leg unit 202a to 202d. Accordingly, in the process from FIG. 5 to FIG. 7, the crawler units 229a to 229d are always kept in the grounded state, and the command value obtained in step S903 passes through step S904 as it is and proceeds to step S905. If the front leg has a leg allowance for raising the leg in the calculation of step S905, a leg raising command is output, and the process proceeds to step S906 and step S907, and the upper posture is leveled only by the leg raising operation of the front leg. If the front leg has reached the drive limit, the leg raising command is completely suppressed in step S905, and thus the process proceeds from step S906 to step S908, and the upper unit 228 is omitted only by the leg lowering operation based on the posture control of the rear leg. Make it horizontal. With the above operation, the upper unit 228 can be kept substantially horizontal during the traveling of the slope 501b shown in FIG.

斜面501bから水平面501cに移動する際には、 図17に示すように、上部ユニット228が図6とは逆方向にピッチ傾斜した状態となる。このときには、ステップS903にて前脚に脚下げ指令、後脚に脚上げ指令が演算される。また、このときには、全てのクローラユニット229a〜229dが接地し、かつ駆動余裕脚角度があるので、ステップS903の駆動指令はそのままステップS904及びステップS905を経て、ステップS906に進む。ステップS906では、後脚が脚上げ指令されているため、ステップS907に進み、後脚のみ脚上げして上部ユニット228の水平化を行う。ここで、水平路面501cで上部ユニット228を水平化するためには、後脚は前脚の脚角度と同じ脚角度になるまで脚上げを行う。よって、図18に示すように、作業機体1は水平路面501cに至ったとき、最低車高で上部ユニット228を略水平とすることができる。   When moving from the inclined surface 501b to the horizontal surface 501c, as shown in FIG. 17, the upper unit 228 is in a state of being pitch inclined in the direction opposite to that in FIG. At this time, in step S903, a leg lowering command for the front leg and a leg raising command for the rear leg are calculated. At this time, since all the crawler units 229a to 229d are grounded and there is a drive margin leg angle, the drive command of step S903 proceeds directly to step S906 through step S904 and step S905. In step S906, since the rear leg is instructed to raise the leg, the process proceeds to step S907, where only the rear leg is raised and the upper unit 228 is leveled. Here, in order to level the upper unit 228 on the horizontal road surface 501c, the rear leg is raised until the leg angle is the same as the leg angle of the front leg. Therefore, as shown in FIG. 18, when the work machine body 1 reaches the horizontal road surface 501c, the upper unit 228 can be made substantially horizontal at the minimum vehicle height.

このように、上述の低車高制御を行うと、作業機械1は、不整地走行時において、上部傾斜角度制御指令値のうち、脚上げ指令脚を優先駆動することにより、不整地走行中の車高を上部傾斜角度制御のために最低限必要となる高さに留めながら、上部ユニット228の姿勢を自動的に略水平にすることが可能となる。これにより、作業機械1の重心を低く抑え安定化させるとともに、オペレータの不安感を抑えることが可能となる。   As described above, when the above-described low vehicle height control is performed, the work machine 1 is traveling on rough terrain by driving the leg raising command leg preferentially among the upper inclination angle control command values during rough terrain traveling. It is possible to automatically make the posture of the upper unit 228 substantially horizontal while keeping the vehicle height at a minimum required for the upper inclination angle control. As a result, the center of gravity of the work machine 1 can be kept low and stabilized, and the operator's anxiety can be suppressed.

なお、上記の最低車高は脚ユニット202の駆動限界角度で決定されるものであるが、センタフレーム201の底面が不整地路面に接触しないに足る最低限の高さを最低車高としたい場合は、この車高に対応する脚角度を考慮して、図4(b)のθLU1、θLU2、θLU3を設定しても良い。また、クローラ接地制御のための圧力センサの検出が正確に得られるように、各脚上下シリンダ214の脚上げ側のストロークエンドに達さない最低限の脚角度より、θLU1、θLU2、θLU3を設定しても良い。 The above-mentioned minimum vehicle height is determined by the drive limit angle of the leg unit 202. However, when the minimum vehicle height is sufficient to prevent the bottom surface of the center frame 201 from coming into contact with the rough road surface. In consideration of the leg angle corresponding to the vehicle height, θ LU1 , θ LU2 , θ LU3 in FIG. 4B may be set. Further, in order to accurately detect the pressure sensor for crawler contact control, from the minimum leg angle that does not reach the stroke end on the leg raising side of each leg vertical cylinder 214, θ LU1 , θ LU2 , θ LU3 may be set.

(一定車高制御)
次に、車高を一定に保つために行われる一定車高制御を、図19〜図20を参照しながら説明する。
(Constant height control)
Next, constant vehicle height control performed to keep the vehicle height constant will be described with reference to FIGS.

上述の低車高制御によると、図6と図18との比較から分かるように、不整地乗越え後の車高は乗り越え前に比べて低下する。しかし、オペレータの操作感の観点からは、不整地乗り越えごとに車高調整のためのレバー操作を行わなくてはならず、煩雑である。   According to the low vehicle height control described above, as can be seen from the comparison between FIG. 6 and FIG. 18, the vehicle height after riding over rough terrain is lower than before riding over. However, from the viewpoint of the operator's feeling of operation, a lever operation for adjusting the vehicle height must be performed every time the rider gets over rough terrain, which is complicated.

一定車高制御は、このようなレバー操作の煩雑さを解消するもので、不整地乗り越え前後の車高をできるだけ一定に保つように、上部ユニット228に対する各クローラユニット229a〜229dの鉛直距離の検出を間接的に脚角度センサ230で取得して、図19に示すフローチャートに従った制御を行う。なお、オペレータは、不整地走行前に、予め所望の車高を設定できるものとする。この車高の設定は、視界の調整や、障害物を乗り越える際に運転室が上下動しないために、脚の上げ下げ方向ともに駆動余裕脚角度を持たせる観点などから行われる。ここでは、オペレータにより設定された車高を設定車高と称し、このとき幾何学的に対応する脚角度を設定脚角度と称する。なお、この幾何的に対応する4つの脚角度が一致しない場合は、設定脚角度は、例えば最も脚上げされた脚ユニットの脚角度や、各脚角度の平均値として、全脚ユニット202a〜202dについて共通の値として設定する。   The constant vehicle height control eliminates the complexity of lever operation, and detects the vertical distance of each of the crawler units 229a to 229d with respect to the upper unit 228 so as to keep the vehicle height before and after riding over rough terrain as constant as possible. Is indirectly acquired by the leg angle sensor 230, and control according to the flowchart shown in FIG. 19 is performed. It is assumed that the operator can set a desired vehicle height in advance before traveling on rough terrain. This vehicle height is set from the viewpoint of adjusting the field of view and providing a driving margin leg angle in both the direction of raising and lowering the legs so that the cab does not move up and down when overcoming obstacles. Here, the vehicle height set by the operator is referred to as a set vehicle height, and at this time, the leg angle corresponding geometrically is referred to as the set leg angle. When the four leg angles corresponding geometrically do not match, the set leg angle is, for example, the leg angle of the leg unit with the most leg lifted or the average value of the leg angles. Set as a common value for.

図19は、一定車高制御のために制御演算コントローラ92にて行われる脚ユニット202a〜202dへの駆動指令の演算手順を示すフローチャートである。図19から明らかなように、本例においては、図3に示したと同様の上部傾斜角度制御のための脚ユニット202a〜202dへの駆動指令の演算(ステップS1101〜S1103)、及び図10に示したと同様のクローラ接地制御のための脚ユニット202a〜202dへの駆動指令の演算(ステップS1104〜S1105)の後に、一定車高制御のための脚ユニット202a〜202dへの駆動指令の演算(ステップS1106〜S1113)が行われる。   FIG. 19 is a flowchart showing a calculation procedure of drive commands to the leg units 202a to 202d performed by the control calculation controller 92 for constant vehicle height control. As is clear from FIG. 19, in this example, the calculation of the drive command to the leg units 202a to 202d for the upper inclination angle control similar to that shown in FIG. 3 (steps S1101 to S1103), and FIG. After the calculation of the drive command to the leg units 202a to 202d for crawler grounding control (steps S1104 to S1105), the calculation of the drive command to the leg units 202a to 202d for constant vehicle height control (step S1106) To S1113).

ステップS1106では、ステップS1103の上部傾斜角度制御指令演算によって脚上げ指令がなされた1つ又は複数の脚ユニット202について、ひとつでも、設定脚角度まで脚上げ方向に駆動余裕脚角度がある場合には、ステップS1107からステップS1113に進み、それぞれステップS1103よる脚上げ指令脚と、ステップS1104による脚下げ指令脚を駆動する。これに対して、ステップS1106で該当する脚上げ指令脚がなかった場合には、ステップS1108に進み、1つでも設定脚角度まで脚下げ方向に駆動余裕脚角度がある場合は、ステップS1109からステップS1113に進み、それぞれステップS1103よる脚下げ指令脚と、ステップS1104による脚下げ指令脚を駆動する。さらに、ステップS1108で該当する脚下げ脚がなかった場合は、ステップS1110に進み、1つでも脚上げ指令脚があるならば、ステップS1111からステップS1113に進み、それぞれステップS1103による脚上げ指令脚とステップS1104による脚下げ指令脚を駆動する。ステップS1110で該当する脚上げ指令脚がなかった場合には、ステップS1112に進み、全ての脚下げ指令脚を駆動することとする。   In step S1106, if one or more leg units 202 for which the leg raising command is issued by the upper inclination angle control command calculation in step S1103, even if there is a drive margin leg angle in the leg raising direction up to the set leg angle, The process proceeds from step S1107 to step S1113, and the leg raising command leg in step S1103 and the leg lowering command leg in step S1104 are driven. On the other hand, if there is no corresponding leg raising command leg in step S1106, the process proceeds to step S1108, and if there is a drive margin leg angle in the leg lowering direction up to even one set leg angle, the process proceeds from step S1109 to step S1109. Proceeding to step S1113, the leg lowering command leg in step S1103 and the leg lowering command leg in step S1104 are driven. Further, if there is no corresponding leg lowering leg in step S1108, the process proceeds to step S1110, and if there is any leg raising command leg, the process proceeds from step S1111 to step S1113, and the leg raising command leg in step S1103 is set respectively. The leg lowering command leg in step S1104 is driven. If there is no corresponding leg raising command leg in step S1110, the process proceeds to step S1112 to drive all leg lowering command legs.

一定車高制御を行った作業機械1が、下段の水平路面501aから斜面501bを経て上段の水平路面501cまで登坂前進する様子を、図5乃至図7、及び図17及び図20を用いて説明する。なお、本例においては、図5に示す車高Haを設定車高とし、図5に示す脚角度θLF Legを設定脚角度とする。 The state in which the work machine 1 that has performed constant vehicle height control advances uphill from the lower horizontal road surface 501a to the upper horizontal road surface 501c through the slope 501b will be described with reference to FIGS. 5 to 7, FIG. 17, and FIG. To do. In this example, the vehicle height Ha shown in FIG. 5 is set as the set vehicle height, and the leg angle θ LF Leg shown in FIG. 5 is set as the set leg angle.

図6に示すように、作業機械1の前側クローラユニット229a,229bが斜面501bに乗り上げて、上部ユニット228がピッチ傾斜すると、図19のフローチャートに従い、上述のクローラ接地制御と同様に、ステップS1103で各脚ユニット202a〜202dへの上部傾斜角度制御指令演算を行う。このとき、各クローラユニット229a〜229dは常に接地状態が保たれ、ステップS1103の指令値はそのままステップS1106まで進む。ここで図6の状況では、ステップS1103では前脚に脚上げ指令、後脚に脚下げ指令が演算されるが、共に設定脚角度までの駆動余裕脚角度はないため、ステップS1106及びステップS1107に該当せず、ステップS1110に進む。前脚には脚上げ駆動余裕があるまでステップS1105まで脚上げ指令が出力されるため、この間にステップS1110からステップS1111に進み、前脚の脚上げ動作のみで上部ユニット228を水平化する。前脚が駆動限界に到達した場合は、ステップS1105にて脚上げ指令が完全に抑制されるため、ステップS1110からステップS1112に進み、後脚の姿勢制御による脚下げ動作のみで上部ユニット228を水平化する。以上の動作によって、図7で示すように斜面501b上の走行中、上部ユニット228を略水平に保つことが可能となる。   As shown in FIG. 6, when the front crawler units 229a and 229b of the work machine 1 ride on the inclined surface 501b and the upper unit 228 is pitch inclined, according to the flowchart of FIG. Upper tilt angle control command calculation is performed for each leg unit 202a to 202d. At this time, the crawler units 229a to 229d are always kept in a grounded state, and the command value in step S1103 proceeds directly to step S1106. In the situation of FIG. 6, in step S1103, a leg raising command is calculated for the front leg and a leg lowering command is calculated for the rear leg. However, since there is no driving margin leg angle up to the set leg angle, it corresponds to step S1106 and step S1107. Without proceeding to step S1110. Since the leg raising command is output until step S1105 until the leg has a leg raising drive margin, the process proceeds from step S1110 to step S1111 and the upper unit 228 is leveled only by the leg raising operation of the front leg. When the front leg reaches the drive limit, the leg raising command is completely suppressed in step S1105, so the process proceeds from step S1110 to step S1112, and the upper unit 228 is leveled only by the leg lowering operation by the posture control of the rear leg. To do. With the above operation, the upper unit 228 can be kept substantially horizontal during traveling on the slope 501b as shown in FIG.

作業機械1が斜面501bから水平面501cに移り変わろうとすると、 図17に示すように、上部ユニット228が図7とは逆方向にピッチ傾斜した状態となる。このとき、ステップS1103にて前脚に脚下げ指令、後脚に脚上げ指令が演算される。また、このときには、全てのクローラユニット229a〜229dが接地し、かつ脚駆動余裕脚角度があるので、ステップS1103の駆動指令はそのままステップS1104及びステップS1105を経て、ステップS1106に進む。このとき、後脚は設定脚角度まで脚上げ駆動余裕脚角度があるため、ステップS1106からステップS1107に進み、設定脚角度に達するまで後脚のみの脚上げで上部ユニット228を水平化する。次いで、後脚が設定脚角度に到達した場合は、ステップS1103の駆動指令はステップS1108まで進むが、このとき前脚は設定脚角度まで脚下げ余裕角度があるため、ステップS1108からステップS1109に進み、上部ユニット228が略水平となるまで脚下げ指令脚を駆動する。ここで、図5に示す下段の水平路面501aにおける後脚の脚角度と図20に示す上段の水平路面501cにおける後脚の脚角度はともに設定脚角度であるため、作業機械1は上段の水平路面501c上で略水平となった際には前脚の脚角度も設定脚角度となる。すなわち、501bの斜面を登る前後の車高が一致することとなる。   When the work machine 1 tries to move from the inclined surface 501b to the horizontal surface 501c, as shown in FIG. 17, the upper unit 228 is in a state of being pitch inclined in the direction opposite to that in FIG. At this time, in step S1103, a leg lowering command for the front leg and a leg raising command for the rear leg are calculated. At this time, since all the crawler units 229a to 229d are grounded and there is a leg drive margin leg angle, the drive command in step S1103 proceeds directly to step S1104 and step S1105, and then proceeds to step S1106. At this time, since the rear leg has a leg raising drive margin leg angle to the set leg angle, the process proceeds from step S1106 to step S1107, and the upper unit 228 is leveled by raising the rear leg only until the set leg angle is reached. Next, when the rear leg reaches the set leg angle, the drive command in step S1103 proceeds to step S1108. At this time, the front leg has a leg lowering margin angle up to the set leg angle, so the process proceeds from step S1108 to step S1109. The leg lowering command leg is driven until the upper unit 228 becomes substantially horizontal. Here, the leg angle of the rear leg on the lower horizontal road surface 501a shown in FIG. 5 and the leg angle of the rear leg on the upper horizontal road surface 501c shown in FIG. When it becomes substantially horizontal on the road surface 501c, the leg angle of the front leg also becomes the set leg angle. That is, the vehicle heights before and after climbing the slope of 501b coincide.

以上のように作業機械1を一定車高制御すると、不整地走行時において、上部傾斜角度制御指令演算のうち、主に設定脚角度になる向きの脚ユニット202を優先駆動することにより、不整地走行中の車高をできるだけ設定車高に近い値に留めながら、上部ユニット228を自動的に略水平化し、かつ不整地走行前後の車高を一致させることが可能となる。また、水平路面上の設定車高時においてセンタフレーム201より低い凸な障害物を乗り越える際には、運転室が上下動することもなく、オペレータにとって自然な乗り越えが可能となる。これにより、オペレータが車高変化に違和感を与えることを予防し、車高調整のために必要であったレバー操作を省くことも可能となる。なお、一定車高制御後、上部ユニットが略水平にあるにも関わらず、車高が設定車高に対して誤差を含むことがあり得る。この場合には、実際の車高と設定車高が合うように、各脚ユニットに対して車高を調整するように、車高の誤差量に基づく補正制御を行っても良い。   As described above, when the work machine 1 is controlled at a constant vehicle height, during the rough terrain traveling, the leg unit 202 mainly oriented in the direction of the set leg angle in the upper inclination angle control command calculation is preferentially driven, so that the rough terrain is controlled. It is possible to automatically level the upper unit 228 and keep the vehicle height before and after traveling on rough terrain while keeping the vehicle height during traveling as close to the set vehicle height as possible. Further, when overcoming a convex obstacle lower than the center frame 201 at the set vehicle height on the horizontal road surface, the operator's cab can be overcome naturally without moving up and down the cab. As a result, it is possible to prevent the operator from feeling uncomfortable with the change in the vehicle height and to omit the lever operation necessary for adjusting the vehicle height. Note that after the constant vehicle height control, the vehicle height may include an error with respect to the set vehicle height even though the upper unit is substantially horizontal. In this case, correction control based on the amount of error in the vehicle height may be performed so that the vehicle height is adjusted for each leg unit so that the actual vehicle height matches the set vehicle height.

なお、低車高制御及び一定車高制御における各脚ユニット202a〜202dの駆動について、例えばステップS906のように完全に脚上げ指令のある脚がなくなるまで脚下げがなされない分岐とすると、上部傾斜角度制御の効果が弱まったり、急な制御の切り替えによって車体が振動してしまうと言った課題が想定される。そこで、例えばステップS906やステップS1110の場合、この分岐条件緩和して、4つの脚ユニット202a〜202dのうち最大の脚上げ指令値が一定値を下回った場合は、当該脚上げ指令脚の他に、脚下げ脚についても弱めに駆動しはじめることとしても良い。また、一定車高制御においては、同様の理由よりステップS1107の処理の後、ステップS1113ではなくステップS1108に進むように設定しても良い。これにより、上部傾斜角度制御の効果が弱まることなく、スムーズに駆動脚の移行もなされる効果が期待される。加えて、低車高制御と一定車高制御は、オペレータが移動時、その時々でどちらの制御モードで良いか選べるようにしておいても良い。   When the leg units 202a to 202d are driven in the low vehicle height control and the constant vehicle height control, for example, as shown in step S906, if the leg is not lowered until there is no leg raising command, the upper slope Problems such as the effect of the angle control being weakened or the vehicle body vibrating due to sudden control switching are assumed. Therefore, for example, in the case of step S906 or step S1110, when this branch condition is relaxed and the maximum leg raising command value of the four leg units 202a to 202d falls below a certain value, in addition to the leg raising command leg, It is also possible to start driving the leg-lowering leg weakly. In the constant vehicle height control, for the same reason, after step S1107, it may be set to proceed to step S1108 instead of step S1113. Thereby, the effect of smoothly shifting the driving leg is expected without weakening the effect of the upper inclination angle control. In addition, the low vehicle height control and the constant vehicle height control may allow the operator to select which control mode is appropriate at the time of movement.

(上部傾斜角度制御促進のための走行速度抑制制御)
次に、上部傾斜角度制御促進のための走行速度抑制制御を、図21を参照しながら説明する。
(Travel speed control to promote upper tilt angle control)
Next, the traveling speed suppression control for promoting the upper inclination angle control will be described with reference to FIG.

上述の各作業機械1の制御において、進行方向に対する不整地路面の凹凸が大きい場合、各クローラユニット229a〜229dの路面高低差の単位時間当たりの増加量も大きくなり、上部ユニット228の単位時間あたりの傾斜角度も大きくなる。このとき、上述の上部傾斜角度制御による単位時間あたりの上部傾斜角度のキャンセル量と比較して、前記不整地起伏による単位時間あたりの上部傾斜角度の変化量が定常的に大きくなると、上部傾斜角度は単調増加してしまう。上部傾斜角度制御促進のための走行速度抑制制御は、 この課題を解決するもので、上部傾斜角度の絶対値が一定値を上回ると、現況の走行速度を抑制して、不整地起伏による単位時間あたりの上部傾斜角度の増加量を減らし、相対的に上部傾斜角度制御による単位時間あたりの上部傾斜角度のキャンセル量を大きくすることによって、上部傾斜角度(と目標角度との偏差)を小さく保つことを促進させる走行速度抑制制御を行う。   In the control of each work machine 1 described above, when the unevenness of the rough road surface with respect to the traveling direction is large, the increase amount per unit time of the road surface height difference of each of the crawler units 229a to 229d increases, and the unit time of the upper unit 228 increases. The inclination angle becomes larger. At this time, when the amount of change in the upper inclination angle per unit time due to the uneven terrain is steadily larger than the amount of cancellation of the upper inclination angle per unit time by the above upper inclination angle control, the upper inclination angle Will increase monotonically. Travel speed suppression control to promote upper tilt angle control solves this problem.If the absolute value of the upper tilt angle exceeds a certain value, the current travel speed is suppressed and the unit time due to rough terrain undulations. Keeping the upper inclination angle (and the deviation from the target angle) small by reducing the increase in the upper inclination angle per unit and relatively increasing the cancellation amount of the upper inclination angle per unit time by controlling the upper inclination angle The running speed suppression control that promotes is performed.

具体的には、制御演算コントローラ92にて演算される走行モータ駆動指令Sr(ベクトル)を、下記の式(5)に示すように、オペレータの走行に関するレバー操作より演算される走行指令So(ベクトル)と、2軸傾斜角度センサ226より得られる上部傾斜角度の大きさに応じて値が小さくなる走行抑制ゲインKg r (φ,ψ) (スカラー)を掛け合わせることによって、演算し、上部傾斜角度(φ,ψ)の大きさに応じて走行速度を抑制する。 Specifically, the travel motor drive command S r (vector) calculated by the control operation controller 92 is converted into a travel command S o calculated by lever operation related to the travel of the operator as shown in the following equation (5). (Vector) is multiplied by a travel suppression gain K g r (φ, ψ) (scalar) that decreases in accordance with the magnitude of the upper inclination angle obtained from the biaxial inclination angle sensor 226, and is calculated, The traveling speed is suppressed according to the magnitude of the upper inclination angle (φ, ψ).

r=Kg r (φ,ψ)×So・・・式(5)
図21(a),(b),(c)は、上部傾斜角度{φ,ψ}と走行抑制ゲインKg r (φ,ψ)との対応例を示したものである。例えば、図21(a)では、φとψの2乗和の平方根の値に対して、図中の許容限界値まではゲインを1に、限界値以上の場合はゲインを0にする。これにより、上部傾斜角度の増大に伴って許容限界値を超えるまではオペレータの意図する走行指令値のまま走行し、許容値を超えると停車してただちに上部傾斜角度をキャンセルする。これにより、上部傾斜角度を一定値内に収めることが可能となる。
S r = K g r (φ, ψ) × S o Formula (5)
21A, 21B, and 21C show examples of correspondence between the upper inclination angle {φ, ψ} and the travel suppression gain K g r (φ, ψ). For example, in FIG. 21A, with respect to the square root value of the square sum of φ and ψ, the gain is set to 1 up to the allowable limit value in the figure, and the gain is set to 0 when the value is equal to or greater than the limit value. As a result, the vehicle travels with the travel command value intended by the operator until the upper limit angle is exceeded as the upper tilt angle increases, and when the upper limit angle is exceeded, the vehicle stops and immediately cancels the upper tilt angle. This makes it possible to keep the upper inclination angle within a certain value.

但し、図21(a)だと、許容限界値付近で走行指令のチャタリングが発生する場合がある。そこで、図21(b)のように、許容限界値より小さな抑制開始値を設け、ゲインをこの抑制開始値から許容限界値まで徐々に小さくなるように設定しても良い。このとき、上部傾斜角度が大きくなって走行抑制がかかりはじめると、オペレータの走行レバー操作に対する作業機械1の応答性は低下するが、上部傾斜角度を一定値以内に収め、かつ走行指令のチャタリングを抑制すること可能となる。   However, in FIG. 21A, there is a case where chattering of the travel command occurs near the allowable limit value. Accordingly, as shown in FIG. 21B, a suppression start value smaller than the allowable limit value may be provided, and the gain may be set so as to gradually decrease from the suppression start value to the allowable limit value. At this time, if the upper inclination angle becomes larger and travel suppression starts, the responsiveness of the work machine 1 to the operator's operation of the travel lever is reduced, but the upper inclination angle is kept within a certain value and chattering of the travel command is performed. It becomes possible to suppress.

ここで、図21(a),(b)の設定だと、許容限界値以上に対応する上部傾斜角度を超えると走行指令は完全に抑制される。しかし、オペレータは、上部ユニット228の傾斜角度が大きい状態でも走行を続けたい場合がある。そこで図21(c)のように、速度抑制ゲインKg r (φ,ψ)の設定について、許容限界値以上においても走行抑制ゲインを0より大きな値に設定しても良い。 Here, with the settings shown in FIGS. 21A and 21B, when the upper inclination angle corresponding to the allowable limit value or more is exceeded, the travel command is completely suppressed. However, the operator may want to continue traveling even when the inclination angle of the upper unit 228 is large. Therefore, as shown in FIG. 21 (c), the travel suppression gain may be set to a value larger than 0 even when the speed suppression gain K g r (φ, ψ) is set to the allowable limit value or more.

また、上記の走行抑制ゲインは、上部傾斜角度情報に加え、各脚ユニット202a〜202dの駆動余裕脚角度より算出される上部傾斜角度の余裕キャンセル量に基づき演算されても良い。例えば、前記余裕キャンセル量が0に近づいた状態では、図21(a),(b),(c)の走行抑制ゲインをさらに小さめに設定する。さらには、図21(a),(b),(c)に例示される上記速度抑制ゲインKg r (φ,ψ)の設定について、オペレータが自由に切り替えるようにしておいても良い。 In addition to the upper inclination angle information, the travel suppression gain may be calculated based on a margin cancellation amount of the upper inclination angle calculated from the drive margin leg angle of each leg unit 202a to 202d. For example, when the margin cancellation amount approaches 0, the travel suppression gains shown in FIGS. 21A, 21B, and 21C are set smaller. Furthermore, the operator may freely switch the setting of the speed suppression gain K g r (φ, ψ) exemplified in FIGS. 21 (a), (b), and (c).

(クローラ接地制御促進のための走行速度抑制制御)
次に、クローラ接地制御促進のための走行速度抑制制御を、図22を参照しながら説明する。
(Travel speed suppression control to promote crawler contact control)
Next, traveling speed suppression control for promoting crawler contact control will be described with reference to FIG.

進行方向に対する不整地路面の凹凸が大きい場合には、各クローラユニット229a〜229d下の路面高さの単位時間当たりの変化量も大きくなる。このため、各脚角度とクローラ下の路面高さとの幾何的条件によって発生するクローラ浮きの兆候(シリンダ推力の低下)に対して、クローラ接地制御が間に合わず、クローラ浮きが多発しやすくなる。 クローラ接地制御促進のための走行速度抑制制御は、この課題を解決するもので、各脚上下シリンダ214の推力F*のなかの最小値が一定値を下回ると、走行速度抑制制御により現況の走行速度を抑制することで、前記各クローラ下の路面高さの単位時間当たりの変化量を減らし、相対的に前記クローラ接地制御の効果を大きくすることによって、各クローラユニット229の接地状態の維持を促進させる。 When the unevenness of the rough road surface with respect to the traveling direction is large, the amount of change per unit time of the road surface height under each of the crawler units 229a to 229d also increases. For this reason, the crawler grounding control is not in time for the crawler floating sign (decrease in the cylinder thrust) caused by the geometrical condition of each leg angle and the road surface height under the crawler, and the crawler floating tends to occur frequently. The traveling speed suppression control for promoting the crawler contact control solves this problem. When the minimum value of the thrust F * of each leg upper and lower cylinders 214 falls below a certain value, the current traveling speed is controlled by the traveling speed suppression control. By suppressing the speed, the amount of change per unit time in the road surface height under each crawler is reduced, and the effect of the crawler grounding control is relatively increased, thereby maintaining the grounding state of each crawler unit 229. Promote.

具体的には、上述の式(5)を下記の式(6)に変更する。   Specifically, the above formula (5) is changed to the following formula (6).

r=Kc r (min(F*))×Kg r (φ,ψ)×So・・・式(6)
ここで、min(F*)とは、同時刻における4つの脚ユニット202のシリンダ推力F*のなかの最小値を示す。
S r = K c r (min (F *)) × K g r (φ, ψ) × So ··· formula (6)
Here, min (F * ) indicates the minimum value among the cylinder thrusts F * of the four leg units 202 at the same time.

速度抑制ゲインKc r (min(F*))(スカラー)とmin(F*)の対応例を図22に示す。シリンダ推力の弱化に従って、クローラ接地制御はFtより開始されるが、このFtよりさらに小さな値を設定し、この値から速度抑制ゲインをFdに向かって徐々に小さくするように設定する。 The corresponding example of the speed reduction gain K c r (min (F * )) ( scalar) and min (F *) shown in FIG. 22. As the cylinder thrust is weakened, the crawler contact control is started from Ft. A value smaller than this Ft is set, and from this value, the speed suppression gain is set to gradually decrease toward Fd.

このクローラ接地制御促進のための走行速度抑制制御によれば、クローラ浮きの兆候を最小シリンダ推力によって検出し、走行速度を抑制して各クローラ下の路面高さの単位時間当たりの変化量を低減させて、相対的にクローラ接地制御の効果を促進させることが可能となる。   According to the travel speed suppression control for promoting the crawler contact control, the crawler lift sign is detected by the minimum cylinder thrust, and the travel speed is suppressed to reduce the amount of change per unit time of the road surface under each crawler. Thus, it is possible to relatively promote the effect of the crawler grounding control.

なお、これまで述べてきた各制御において、そもそも走行指令が大きいと、走行モータに油圧パワーが相対的に多く配分されるなどして、脚駆動指令に関わらず実際の脚駆動量が大きく低下してしまう場合がある。そこで、走行中でも十分な脚駆動を確保するため、上記各制御を行う場合には、最初から走行指令の最大値を抑制することとしても良い。また、走行状態を考慮せずに上記各制御を行った場合、例えば走行状態から停止したとき、それまで走行モータに流れていた油が急激に脚上下シリンダ214aに流れるため、脚ユニット202a〜202dの駆動が急激に速くなり、上部ユニットの振動が発生してしまうことがある。そこで、数1に関連して上述したように、脚駆動指令は、予め実機試験にてデータベース化しておいた走行指令値の大きさに対応する各脚ユニット202a〜202dの駆動速度に基づき補正され、各制御は走行・停止状態に関わらず各脚駆動がスムーズになされるようにされている。   In each control described so far, if the travel command is large in the first place, the actual leg drive amount is greatly reduced regardless of the leg drive command, for example, by distributing a relatively large amount of hydraulic power to the travel motor. May end up. Therefore, in order to ensure sufficient leg driving even during traveling, the maximum value of the traveling command may be suppressed from the beginning when each of the above controls is performed. Further, when each of the above controls is performed without considering the traveling state, for example, when the vehicle is stopped from the traveling state, the oil that has been flowing to the traveling motor suddenly flows to the leg vertical cylinder 214a, so that the leg units 202a to 202d. May suddenly become faster and the upper unit may vibrate. Therefore, as described above in connection with Equation 1, the leg drive command is corrected based on the drive speed of each leg unit 202a to 202d corresponding to the magnitude of the travel command value that has been databased in advance in the actual machine test. In each control, each leg is driven smoothly regardless of the running / stopped state.

(クローラユニットの傾斜角度と水平進行速度とに基づく上部傾斜角度制御)
次に、クローラユニットの傾斜角度と水平進行速度とに基づく上部傾斜角度制御を、図23〜図28を参照しながら説明する。
(Upper tilt angle control based on crawler unit tilt angle and horizontal travel speed)
Next, the upper inclination angle control based on the inclination angle of the crawler unit and the horizontal traveling speed will be described with reference to FIGS.

上述したクローラ接地制御以降の各上部傾斜角度制御は、制御対象である上部傾斜角度とその目標値との偏差そのものを利用したフィードバック制御である。以後、この制御を上部傾斜角度フィードバック制御と称する。この制御によると、不整地路面の起伏や各脚ユニット202a〜202dの脚角度に応じて必ず上部傾斜角度の偏差が生じてしまう。上述したように、作業機械1は油圧回路によって駆動されているが、制御対象である油圧アクチュエータの応答性は概して低い。そのため、上部傾斜角度フィードバック制御中の作業機械1の不整地走行では、この制御遅れに起因した上部ユニット228の不必要な振動・挙動が発生する可能性があり、オペレータに不安感や不快感を与えかねない。クローラユニットの傾斜角度と水平進行速度とに基づく上部傾斜角度制御は、この課題を解決するもので、不整地路面の起伏に脚ユニット202が乗り上げる際、クローラユニット229a〜229dが路面起伏に応じて倣うことにより、上部ユニット228の傾斜に先行してクローラユニット229a〜229dが傾斜するメカニズムに着目した上部傾斜角度制御を行い、上述した制御遅れを緩和し、上部ユニット228の不必要な振動・挙動を抑制して、上部傾斜角度を目標の値に保持する。さらに、脚角度の駆動限界角度に達しない範囲では、車高一定制御についても、ほぼ同様に実現される。   Each upper inclination angle control after the crawler grounding control described above is feedback control using a deviation itself between the upper inclination angle to be controlled and its target value. Hereinafter, this control is referred to as upper inclination angle feedback control. According to this control, the deviation of the upper inclination angle always occurs in accordance with the undulation of the rough road surface and the leg angles of the leg units 202a to 202d. As described above, the work machine 1 is driven by the hydraulic circuit, but the response of the hydraulic actuator that is the control target is generally low. Therefore, when the work machine 1 is traveling on rough terrain during the upper inclination angle feedback control, unnecessary vibration and behavior of the upper unit 228 may occur due to this control delay, which may cause anxiety and discomfort to the operator. I could give it. The upper inclination angle control based on the inclination angle and the horizontal traveling speed of the crawler unit solves this problem. When the leg unit 202 rides on the uneven road surface, the crawler units 229a to 229d respond to the road surface unevenness. By following the above, the upper tilt angle control is performed by paying attention to the mechanism by which the crawler units 229a to 229d tilt prior to the tilt of the upper unit 228, the control delay described above is alleviated, and unnecessary vibration / behavior of the upper unit 228 is achieved. And the upper inclination angle is maintained at the target value. Furthermore, within the range where the leg angle drive limit angle is not reached, the vehicle height constant control is realized in substantially the same manner.

具体的には、各クローラユニット229a〜229dのサイドフレーム207に取りつけた1軸傾斜角度センサ223により検出される各クローラユニット229a〜229dの傾斜角度と、左右の各クローラユニット229a〜229dの水平進行速度とに基づいて、現在時刻から前記上部傾斜角度の単位時間当たりの変化量を推定し、この変化量を前もってキャンセルするように脚ユニット202a〜202dを駆動する。以後、この制御方法を、クローラ接地制御以降の各上部傾斜角度制御と区別するため、上部傾斜角度フィードフォワード制御と称することとする。   Specifically, the inclination angle of each of the crawler units 229a to 229d detected by the uniaxial inclination angle sensor 223 attached to the side frame 207 of each of the crawler units 229a to 229d, and the horizontal progression of each of the left and right crawler units 229a to 229d. Based on the speed, a change amount per unit time of the upper inclination angle is estimated from the current time, and the leg units 202a to 202d are driven so as to cancel the change amount in advance. Hereinafter, this control method is referred to as upper inclination angle feedforward control in order to distinguish it from each upper inclination angle control after the crawler grounding control.

図23に示す上部傾斜角度フィードフォワード制御ロジック1500は、進行方向に対して左右対称な不整地と、水平路面上の障害物又はくぼみの上を左右のうち片側のみで乗越えていく状況に対応する上部傾斜角度フィードフォワード制御ロジックであり、制御演算コントローラ92にて各制御周期ごとに実行される。   The upper inclination angle feedforward control logic 1500 shown in FIG. 23 corresponds to a situation in which the terrain is symmetrical with respect to the traveling direction and the obstacle or the depression on the horizontal road surface is climbed over only one of the left and right sides. It is an upper inclination angle feedforward control logic, and is executed by the control arithmetic controller 92 for each control cycle.

システムが起動されると(ステップS1501)、まずステップS1502にて所定のセンサ情報とオペレータからの操作情報を取得する。ステップS1503では、本制御ロジックの対象とする進行方向に対して左右対称な不整地の走行、又は水平路面上の障害物又はくぼみの上を左右のうち片側のみで乗越えていく状況であるかを判定する。ここで、左右対称な不整地での走行判定は、前2脚のクローラユニット229a,229bの傾斜角度、後2脚のクローラユニット229c、229dの傾斜角度、前2脚の前記脚角度、後2脚の前記脚角度について、それぞれおおよそ等しい値を取っており、かつオペレータの走行操作指令が左右同一であるかを判断する。また、左右片側の路面が同一な水平路面であるかの判定は、左側の前後のクローラユニット229a,229cの傾斜角度と、脚角度がそれぞれおおよそ等しい値を取っているか、右側の前後のクローラユニット229b,229dの傾斜角度と、脚角度がそれぞれおおよそ等しい値を取っているかで判断する。この対象とする路面走行であると判定した場合はステップS1504へ、そうでない場合はステップS1509に進む。ステップS1504では、左右の前方のクローラユニット229a,229bの傾斜角度のうち、少なくとも1つ以上が略水平であった場合はステップS1505に、そうでない場合はステップS1508に進む。ステップS1505では、左右の前方の前記脚角度について、1つでも前期設定脚角度におおよそ等しい値を取っている場合はステップS1506に、そうでない場合はステップS1508に進む。ステップS1506では、左右の後方の前記クローラユニット229c,229dの傾斜角度が、2つとも略水平ならばステップS1508に、そうでない場合はステップS1507へ進む。ステップS1507は後述の当該脚駆動制御、ステップS1508では前脚駆動制御を行い、ステップS1509に進む。ステップS1509では、次の制御周期に戻る。   When the system is activated (step S1501), first, predetermined sensor information and operation information from the operator are acquired in step S1502. In step S1503, it is determined whether the vehicle is traveling on rough terrain that is bilaterally symmetric with respect to the traveling direction that is the target of this control logic, or that it is over the obstacle or indentation on the horizontal road surface on one side of the left and right. judge. Here, the traveling determination on the symmetric rough terrain includes the inclination angle of the front two crawler units 229a and 229b, the inclination angle of the rear two crawler units 229c and 229d, the leg angle of the front two legs, and the rear two. It is determined whether the leg angles of the legs are approximately equal to each other, and whether the operator's traveling operation commands are the same on the left and right. Further, whether the left and right side road surfaces are the same horizontal road surface is determined by whether the left and right crawler units 229a and 229c have substantially the same inclination angle and leg angle, or the right and left crawler units. Judgment is made based on whether the inclination angle of 229b and 229d and the leg angle are approximately equal. If it is determined that the road surface is the target, the process proceeds to step S1504. Otherwise, the process proceeds to step S1509. In step S1504, if at least one of the inclination angles of the left and right front crawler units 229a and 229b is substantially horizontal, the process proceeds to step S1505, and if not, the process proceeds to step S1508. In step S1505, if at least one of the left and right front leg angles has a value approximately equal to the previous leg angle, the process proceeds to step S1506. Otherwise, the process proceeds to step S1508. In step S1506, if both the left and right rear crawler units 229c and 229d are substantially horizontal, the process proceeds to step S1508, and if not, the process proceeds to step S1507. In step S1507, the leg drive control described later is performed. In step S1508, front leg drive control is performed, and the process proceeds to step S1509. In step S1509, the process returns to the next control cycle.

ステップS1507の脚駆動制御について説明する。制御演算コントローラ92は、ステップS1502にて取得するセンサ情報より、各クローラユニット229a〜229dの後述する水平進行速度VL、Rの検出又は推定と、各クローラユニット229a〜229dの傾斜角度θLF P、θLR P、θRF P、θRR Pを検出する。なおθPの符号は図5におけるピッチ角度φと同じ向きである。このとき各脚の単位時間当たりの鉛直方向に対する変位量Δh*を式(7a)〜(7d)によって推定する。 The leg drive control in step S1507 will be described. Based on the sensor information acquired in step S1502, the control arithmetic controller 92 detects or estimates later-described horizontal traveling speeds V L and V R of each of the crawler units 229a to 229d, and the inclination angle θ LF of each of the crawler units 229a to 229d. P, θ LR P, θ RF P, to detect the theta RR P. The sign of θ P is in the same direction as the pitch angle φ in FIG. At this time, the displacement amount Δh * of each leg with respect to the vertical direction per unit time is estimated by equations (7a) to (7d).

ΔhLF=VL×(tanθLF P) …式(7a)
ΔhLR=VL×(tanθLR P) …式(7b)
ΔhRF=VR×(tanθRF P) …式(7c)
ΔhRR=VR×(tanθRR P) …式(7d)
この変位量を用いて、以下のように脚を駆動する。左前脚を例に取ると、左前脚の左前脚上下シリンダ214のストローク速度を左前脚ユニット202aの支点213(図1に示すサイドフレーム受動軸)が、単位時間当たりΔhLF変位するのに対応した速度となるように、制御演算コントローラ92は電磁弁コントローラ86(及びエンジン5)に信号を送信し、左前脚上下シリンダ214aを制御する。なお、ΔhLFが正値の場合は脚上げ動作、負値の場合は脚下げ動作となる。換言すると、水平面に対する鉛直方向の単位時間当たりの左前クローラユニット229aと左後クローラユニット229cの相対変位量が式(7a)に示すΔhLFとなるように、前脚上下シリンダ214のストロークを制御することとなる。その他の脚ユニット202b〜202dについても、同様に駆動することとする。以上の動作より、各クローラユニット229a〜229d下の路面の単位時間あたりの変位量をキャンセルするように、各脚ユニット202a〜202dを駆動することによって、上部傾斜角度を目標値に保持する。
Δh LF = V L × (tan θ LF P ) Equation (7a)
Δh LR = V L × (tan θ LR P ) (7b)
Δh RF = V R × (tan θ RF P ) Equation (7c)
Δh RR = V R × (tan θ RR P ) (7d)
Using this amount of displacement, the leg is driven as follows. Taking the left front leg as an example, the stroke speed of the left front leg up / down cylinder 214 of the left front leg corresponds to the displacement of the fulcrum 213 (the side frame passive axis shown in FIG. 1) Δh LF per unit time of the left front leg unit 202a. The control arithmetic controller 92 transmits a signal to the solenoid valve controller 86 (and the engine 5) to control the left front leg upper / lower cylinder 214a so that the speed is reached. When Δh LF is a positive value, a leg raising operation is performed, and when Δh LF is a negative value, a leg lowering operation is performed. In other words, the stroke of the front leg vertical cylinder 214 is controlled so that the relative displacement amount of the left front crawler unit 229a and the left rear crawler unit 229c per unit time in the vertical direction with respect to the horizontal plane becomes Δh LF shown in the equation (7a). It becomes. The other leg units 202b to 202d are driven in the same manner. From the above operation, the upper inclination angle is maintained at the target value by driving the leg units 202a to 202d so as to cancel the displacement amount per unit time of the road surface under the crawler units 229a to 229d.

ステップS1508の前脚駆動制御について説明する。前脚駆動制御は、上述した後脚に関する変位量ΔhLR、ΔhRRについても、前脚の駆動によってキャンセルすることを目的としたものである。例として左前脚について述べると、左前後脚の単位時間当たりの鉛直方向に対する相対変位量ΔhLを次の式(8)によって推定する。 The front leg drive control in step S1508 will be described. The front leg drive control is intended to cancel the displacement amounts Δh LR and Δh RR relating to the rear leg described above by driving the front legs. When the left front leg is described as an example, the relative displacement amount Δh L of the left front and rear legs with respect to the vertical direction per unit time is estimated by the following equation (8).

ΔhL=ΔhLF−ΔhLR =VL×(tanθLF P−tanθLR P)…式(8)
この変位量を用いて、前記と同様に以下のように脚を駆動する。左前脚上下シリンダ214aのストローク速度を左前脚ユニット202aの支点213(図1に示すサイドフレーム受動軸)が、単位時間当たりΔh変位するのに対応した速度になるように、制御演算コントローラ92は電磁弁コントローラ86(及びエンジン5)に信号を送信し、左前脚上下シリンダ214aを制御する。換言すると、水平面に対する鉛直方向の単位時間当たりの左前クローラユニット229aの相対変位量が式(8)に示すΔhとなるように、前脚上下シリンダ214のストロークを制御することとなる。 なお、右前脚の駆動についても同様に行うこととする。
Δh L = Δh LF −Δh LR = V L × (tan θ LF P −tan θ LR P ) (8)
Using this amount of displacement, the legs are driven as described above as described above. The control arithmetic controller 92 adjusts the stroke speed of the left front leg vertical cylinder 214a so that the fulcrum 213 (the side frame passive axis shown in FIG. 1) of the left front leg unit 202a is displaced by Δh L per unit time. A signal is transmitted to the solenoid valve controller 86 (and the engine 5) to control the left front leg vertical cylinder 214a. In other words, the stroke of the front leg upper / lower cylinder 214 is controlled so that the relative displacement of the left front crawler unit 229a per unit time in the vertical direction with respect to the horizontal plane becomes Δh L shown in Expression (8). The driving of the right front leg is performed in the same manner.

以上の動作より、各クローラユニット229a〜229d下の路面の単位時間あたりの変位量をキャンセルするように、左右前脚ユニット202a,202bを駆動することによって、上部傾斜角度を目標値に保持する。   With the above operation, the upper inclination angle is maintained at the target value by driving the left and right front leg units 202a and 202b so as to cancel the displacement amount per unit time of the road surface below each of the crawler units 229a to 229d.

なお、各クローラユニット229a〜229dの水平進行速度VL、Rの検出又は推定については、エンジン5の回転角速度又はエンジン5の回転角速度指令値、低速・高速モード情報、走行モータの低速・高速情報、レバー指令値などに応じた、水平路面での走行速度を予め計測してデータベース化したものより、現状の走行速度を推定し、トラックフレームの傾斜角度より水平速度を推測しても良い。また、走行モータの負荷圧を圧力センサで計測し、走行モータの油流量を推定するか、走行モータへの直接流量センサを取り付け、走行モータへの流量を取得する事により、走行モータの回転角速度を求め、走行速度を推定しても良い。 For the detection or estimation of the horizontal traveling speeds V L and V R of each of the crawler units 229a to 229d, the rotational angular speed of the engine 5 or the rotational angular speed command value of the engine 5, the low speed / high speed mode information, the low speed / high speed of the traveling motor The current traveling speed may be estimated from a database obtained by previously measuring the traveling speed on the horizontal road surface according to information, lever command value, etc., and the horizontal speed may be estimated from the inclination angle of the track frame. Also, by measuring the load pressure of the travel motor with a pressure sensor and estimating the oil flow rate of the travel motor or attaching a direct flow sensor to the travel motor and acquiring the flow rate to the travel motor, the rotational angular speed of the travel motor And the traveling speed may be estimated.

このクローラユニットの傾斜角度と水平進行速度とに基づく上部傾斜角度制御を行った作業機械1が、下段の水平路面501aから斜面501bを経て上段の水平路面501cまで登坂前進する様子を、図23及び図24を参照しながら説明する。なお、下段の水平路面501a上に全てのクローラユニット229a〜229dがあり、かつ上部傾斜角度が略水平な状態において、前記設定車高を設定する。このときの脚角度を設定脚角度とする。   FIG. 23 shows a state in which the work machine 1 that has performed the upper inclination angle control based on the inclination angle and the horizontal traveling speed of the crawler unit advances uphill from the lower horizontal road surface 501a to the upper horizontal road surface 501c through the inclined surface 501b. This will be described with reference to FIG. The set vehicle height is set when all the crawler units 229a to 229d are on the lower horizontal road surface 501a and the upper inclination angle is substantially horizontal. The leg angle at this time is set as the set leg angle.

図24(a)は、作業機械1が水平路面501aから斜面501bに登坂し始めている状況を示している。前左右クローラユニット229a,229bが水平路面501aから斜面501bにさしかかり始めてから、後左右クローラユニット229c,229dが完全に斜面501bに乗り上げた状態になるまでは、各クローラユニット229a〜229dは各脚ユニット202a〜202dの各支点213(サイドフレーム受動軸)を回転中心に斜面501bの形状にならって一様に傾斜し始める。このとき前後のクローラユニット229は、それぞれ左右に対称に傾斜するから、上部傾斜角度フィードフォワード制御ロジック1500のステップS1501→1502→1503→1504→1508と進み、前脚駆動制御を行うことによって、前脚を脚上げしながら、上部傾斜角度を略水平に保って走行する。   FIG. 24A shows a situation in which the work machine 1 starts to climb from the horizontal road surface 501a to the slope 501b. The crawler units 229a to 229d are each leg units until the front left and right crawler units 229c and 229d completely ride on the slope 501b after the front left and right crawler units 229a and 229b start to reach the slope 501b from the horizontal road surface 501a. The fulcrum 213 (side frame passive axis) 202a to 202d starts to be inclined uniformly in accordance with the shape of the inclined surface 501b around the rotation center. At this time, since the front and rear crawler units 229 are inclined symmetrically to the left and right, the process proceeds in steps S1501 → 1502 → 1503 → 1504 → 1508 of the upper inclination angle feedforward control logic 1500, and the front leg is controlled by performing the front leg drive control. While raising the legs, keep the upper inclination angle approximately horizontal.

さらに走行すると、図24(b)のように作業機械1の全てのクローラユニット229a〜229dが斜面501bに完全に乗り上げる状況となる。このとき、上部傾斜角度フィードフォワード制御ロジック1500は、先ほどと同様にステップS1501→1502→1503→1504→1508と進むが、前後クローラユニット229の傾斜角度が等しいため、ステップS1508の前脚駆動制御は式(8)により前脚を駆動しない。よって、各脚角度を保ったまま前進することになり、上部傾斜角度は略水平に保たれることとなる。   When the vehicle further travels, all the crawler units 229a to 229d of the work machine 1 are completely on the slope 501b as shown in FIG. At this time, the upper inclination angle feedforward control logic 1500 proceeds in the same manner as before, step S1501 → 1502 → 1503 → 1504 → 1508, but since the inclination angles of the front and rear crawler units 229 are equal, the front leg drive control in step S1508 is expressed by the equation The front leg is not driven by (8). Therefore, it will move forward while maintaining each leg angle, and the upper inclination angle will be kept substantially horizontal.

さらに前進すると、図24(c)のように作業機械1が斜面501bを登り終える状況となる。このとき、前左右クローラユニット229a,229bが水平路面501cに乗り上げ始めると、前左右クローラユニット229a,229bの傾斜角度が減少し始め、水平にもどる。このとき、上部傾斜角度フィードフォワード制御ロジック1500は、ステップS1501→1502→1503→1504→1508のフローをたどり、前脚駆動制御によって今度は前脚を脚下げすることによって、上部傾斜角度を略水平に保って走行する。   When the vehicle further moves forward, the work machine 1 finishes climbing the slope 501b as shown in FIG. At this time, when the front left and right crawler units 229a and 229b start to ride on the horizontal road surface 501c, the inclination angle of the front left and right crawler units 229a and 229b starts to decrease and returns to the horizontal. At this time, the upper inclination angle feedforward control logic 1500 follows the flow of steps S1501 → 1502 → 1503 → 1504 → 1508, and this time the front leg is lowered by the front leg drive control, thereby maintaining the upper inclination angle substantially horizontal. And run.

さらに作業機械1が前進し続けると、前左右クローラユニット229a,229bの傾斜角度は水平な一方で、後左右クローラユニット229c,229dが水平路面501cに乗り上げ始め、後左右クローラユニット229c,229dの傾斜角度が減少し始め、水平に収束していく。このとき、左右前脚角度がまだ設定脚角度に戻っていないため(図24(c)に示すように、左前サイドフレーム207aは水平に戻っているが、左前脚ユニット202aは設定脚角度よりも小さい角度となっている。)、上部傾斜角度フィードフォワード制御ロジック1500は、ステップS1501→1502→1503→1504→1505→1508のフローをたどり、前脚駆動制御によって前脚を脚下げすることによって、上部傾斜角度を略水平に保って走行する。なお、後左右クローラユニット229c,229dの傾斜角度が水平になったとき、前左右脚角度が設定脚角度に戻ることとなる。   When the work machine 1 continues to move forward, the front left and right crawler units 229a and 229b are horizontal, while the rear left and right crawler units 229c and 229d start to ride on the horizontal road surface 501c, and the rear left and right crawler units 229c and 229d are inclined. The angle starts to decrease and converges horizontally. At this time, since the left and right front leg angles have not yet returned to the set leg angle (as shown in FIG. 24C), the left front side frame 207a is returned to the horizontal, but the left front leg unit 202a is smaller than the set leg angle. The upper inclination angle feedforward control logic 1500 follows the flow of steps S1501 → 1502 → 1503 → 1504 → 1505 → 1508, and lowers the front leg by the front leg drive control, thereby the upper inclination angle. Keep the vehicle almost horizontal. When the inclination angles of the rear left and right crawler units 229c and 229d become horizontal, the front left and right leg angles return to the set leg angle.

この後、全クローラユニット229a〜229dが上段の水平路面501cに至ると、クローラユニット229a〜229dの傾斜角度は全て略水平となるため、上部傾斜角度フィードフォワード制御ロジック1500は、ステップS1501→1502→1503→1504→1505→1506→1508のフローをたどるが、ステップS1508の前脚駆動制御では式(8)により実際には脚ユニット202を駆動しないため、各脚角度を現状に保ったまま、上部傾斜角度を略水平に保ち、かつ設定車高の状態で前進することとなる。なお、以上の説明では進行方向に対し左右対称な不整地での動作例として斜面登坂の例を挙げたが、他の左右対称な不整地でも同様な動作を行う。   Thereafter, when all the crawler units 229a to 229d reach the upper horizontal road surface 501c, all the inclination angles of the crawler units 229a to 229d become substantially horizontal. Therefore, the upper inclination angle feedforward control logic 1500 performs steps S1501 → 1502 → 1503-> 1504-> 1505-> 1506-> 1508, but the front leg drive control in step S1508 does not actually drive the leg unit 202 according to equation (8). The vehicle will move forward with the angle kept substantially horizontal and at the set vehicle height. In the above description, an example of slope climbing has been given as an example of operation on rough terrain that is symmetrical with respect to the traveling direction, but the same operation is performed on other symmetric rough terrain.

次に、クローラユニットの傾斜角度と水平進行速度とに基づく上部傾斜角度制御を行った作業機械1が、上部傾斜角度と車高を一定に保ちながら、水平路面801a上の障害物801bを左側のクローラユニット229a,229cのみで乗越えていく様子を、図24、図25〜図28を参照しながら説明する。   Next, the work machine 1 that has performed the upper inclination angle control based on the inclination angle of the crawler unit and the horizontal traveling speed keeps the obstacle 801b on the horizontal road surface 801a on the left side while keeping the upper inclination angle and the vehicle height constant. A state where only the crawler units 229a and 229c get over will be described with reference to FIGS. 24 and 25 to 28. FIG.

図25は、作業機械1が水平路面801aを前進中に、左前クローラユニット229aが障害物801bに乗り上げはじめた状況を示している。さらに、図26は、作業機械1が図25の状態からやや前進し、障害物801bが左前クローラユニット229aの後方に位置している状況を示している。これらの場合、上部傾斜角度フィードフォワード制御ロジック1500は、ステップS1501→1502→1503→1504→1505→1506→1508のフローをたどり、1509にて次制御周期に1501に戻る。   FIG. 25 shows a situation where the left front crawler unit 229a starts to ride on the obstacle 801b while the work machine 1 moves forward on the horizontal road surface 801a. Further, FIG. 26 shows a situation in which the work machine 1 moves slightly forward from the state of FIG. 25 and the obstacle 801b is located behind the left front crawler unit 229a. In these cases, the upper inclination angle feedforward control logic 1500 follows the flow of steps S1501 → 1502 → 1503 → 1504 → 1505 → 1506 → 1508, and returns to 1501 in the next control cycle in 1509.

このとき、ステップS1508の前脚駆動制御は、図25の場合であると式(8)は左前脚クローラユニット229aの前記変化量のみとなり、これに対応した脚上げ動作を行う。図26の場合も同様に式(8)にて左前脚クローラユニット229aの前記変化量のみを計算して、これに対応した脚下げを行う。これにより、上部傾斜角度は略水平に保たれ、車高も設定車高と変わらないこととなる。   At this time, if the front leg drive control in step S1508 is in the case of FIG. 25, Expression (8) becomes only the change amount of the left front leg crawler unit 229a, and the leg raising operation corresponding to this is performed. Similarly in the case of FIG. 26, only the change amount of the left front leg crawler unit 229a is calculated by the equation (8), and the corresponding leg is lowered. As a result, the upper inclination angle is kept substantially horizontal, and the vehicle height does not change from the set vehicle height.

図27及び図28は、左前クローラユニット229aが障害物801bを乗り越えて左前クローラユニット229aの傾斜角度が水平となり、かつ左後クローラユニット229cが障害物801bを乗り越え中の状況を示している。この場合、上部傾斜角度フィードフォワード制御ロジック1500は、ステップS1501→1502→1503→1504→1505→1506→1507のフローをたどり、次制御周期にステップS1501に戻る。   27 and 28 show a situation where the left front crawler unit 229a gets over the obstacle 801b, the inclination angle of the left front crawler unit 229a becomes horizontal, and the left rear crawler unit 229c gets over the obstacle 801b. In this case, the upper inclination angle feedforward control logic 1500 follows the flow of steps S1501 → 1502 → 1503 → 1504 → 1505 → 1506 → 1507, and returns to step S1501 in the next control cycle.

このとき、ステップS1507の当該脚駆動制御では、図27の場合、式(7c)のΔhLRは正値より、ΔhLRに応じて脚上げを行う。また図28の場合は、式(7c)のΔhLRは負値となり、ΔhLRに応じた脚下げ動作を行う。なお、左後クローラユニット229cが完全に障害物801bを通り越して水平路面801aに戻った際、左後脚角度が設定脚角度に戻ることとなる。これにより、上部傾斜角度は略水平に保たれ、車高も設定車高と変わらないこととなる。 At this time, in the leg drive control in step S1507, in the case of FIG. 27, Δh LR in equation (7c) is raised from a positive value according to Δh LR . In the case of FIG. 28, Δh LR in equation (7c) is a negative value, and a leg lowering operation is performed according to Δh LR . When the left rear crawler unit 229c completely passes the obstacle 801b and returns to the horizontal road surface 801a, the left rear leg angle returns to the set leg angle. As a result, the upper inclination angle is kept substantially horizontal, and the vehicle height does not change from the set vehicle height.

なお、以上の説明では、水平路面上の凸な障害物の片側乗越えの動作を示したが、片側だけ凹なへこみ上を走行する状況においても、上部傾斜角度を一定に保ち、かつ水平路面から運転室4の高さまでを一定に保つことが可能である。ただし、このときは上述した車高の定義からだと、一定車高にはならない。   In the above description, the operation of one side of a convex obstacle on the horizontal road surface is shown.However, even in a situation where the vehicle runs on a concave indentation on only one side, the upper inclination angle is kept constant and The height of the cab 4 can be kept constant. However, at this time, the vehicle height does not become constant from the above definition of vehicle height.

また、ステップS1507の当該脚駆動制御1507とステップS1508の前脚駆動制御において、制御対象となる脚ユニット202の駆動余裕脚角度がなくなった場合、その脚ユニット202が本来キャンセルすべきであった前記変化量分を、残りの脚ユニット202の駆動によってカバーするように、式(7a)〜(7d)及び式(8)の値を補正する。また、本上部傾斜角度フィードフォワード制御においても、上部傾斜角度が目標角度から偏差が生じてしまう場合に備え、上述の上部傾斜角度フィードバック制御を併用することもできる。   Further, in the leg drive control 1507 in step S1507 and the front leg drive control in step S1508, when the drive margin leg angle of the leg unit 202 to be controlled is lost, the change that the leg unit 202 should originally cancel is described above. The values of Expressions (7a) to (7d) and Expression (8) are corrected so that the amount is covered by driving the remaining leg units 202. Also in the upper inclination angle feedforward control, the upper inclination angle feedback control described above can be used in combination in case the upper inclination angle deviates from the target angle.

なお、前記実施形態においては、走行ユニットとしてクローラユニット229a〜229dを用いた場合を例にとって説明したが、走輪式走行装置を用いた場合にも適用することができる。また、前記実施形態においては、4つのクローラユニット229a〜229dを備えた場合を例にとって説明したが、4つ以上のクローラユニットを備えた場合にも応用することができる。   In the embodiment, the case where the crawler units 229a to 229d are used as the traveling units has been described as an example. However, the present invention can also be applied to the case where a running wheel type traveling device is used. In the above embodiment, the case where the four crawler units 229a to 229d are provided has been described as an example, but the present invention can be applied to the case where four or more crawler units are provided.

1:作業機械、2:下部走行体、3:上部旋回体、4:運転室、5:エンジン、6:センタジョイント、7:ポンプユニット、8:カウンタウエイト、10:ブーム、11:ブームシリンダ、12:アーム、13:アームシリンダ、15:作業具シリンダ、16:リンク、17:リンク、23:バケット、30:上部コントロールバルブ、40:支点、41:支点、42:支点、50:下部コントロールバルブ、80:操作装置(上部旋回体用)、81:操作装置(下部走行体用)、82:電磁比例弁(上部旋回体用)、83:電磁比例弁(下部走行体用)、84:通信用コントローラ、85:電磁弁コントローラ(上部旋回体用)、86:電磁弁コントローラ(下部走行体用)、87:スリップリング、92:制御演算コントローラ、201:センタフレーム、202a、202b、202c、202d:脚ユニット、203a:脚根元ブラケット、204a:脚フレーム、205a:脚先端ブラケット、207a:サイドフレーム、208a:支点(センタフレーム−脚根元ブラケット)、213a:支点(サイドフレーム受動軸)、214a:脚上下シリンダ、217a:アイドラ、218a:下ローラ、219a:上ローラ、220a:駆動スプロケット、222a:履帯、223a:1軸傾斜角度センサ、226:2軸傾斜角度センサ、228:上部ユニット、229a:クローラユニット、229c:クローラユニット、230a:脚角度センサ、231:旋回角度検出器、300:上部傾斜角度制御のために行われる脚ユニット202への駆動指令演算フローチャート、303:上部傾斜角度制御指令演算、304:脚駆動限界抑制演算、501a:水平路面、501b:斜面、501c:水平路面、600:上部傾斜角度制御とクローラ接地制御における各脚ユニットの駆動指令演算フローチャート、603:上部傾斜角度制御指令演算、604:クローラ接地制御指令演算、605:脚駆動限界抑制演算、801a:水平路面503、801b:小障害物、900:低車高フローチャート、1100:一定車高フローチャート、1500:上部傾斜角度フィードフォワード制御ロジック。   1: work machine, 2: lower traveling body, 3: upper turning body, 4: cab, 5: engine, 6: center joint, 7: pump unit, 8: counterweight, 10: boom, 11: boom cylinder, 12: arm, 13: arm cylinder, 15: work tool cylinder, 16: link, 17: link, 23: bucket, 30: upper control valve, 40: fulcrum, 41: fulcrum, 42: fulcrum, 50: lower control valve , 80: operating device (for upper rotating body), 81: operating device (for lower traveling body), 82: electromagnetic proportional valve (for upper rotating body), 83: electromagnetic proportional valve (for lower traveling body), 84: communication 85: Solenoid valve controller (for upper swing body), 86: Solenoid valve controller (for lower traveling body), 87: Slip ring, 92: Control arithmetic controller, 20 : Center frame, 202a, 202b, 202c, 202d: leg unit, 203a: leg base bracket, 204a: leg frame, 205a: leg tip bracket, 207a: side frame, 208a: fulcrum (center frame-base bracket), 213a : Fulcrum (side frame passive shaft), 214a: leg vertical cylinder, 217a: idler, 218a: lower roller, 219a: upper roller, 220a: drive sprocket, 222a: crawler belt, 223a: 1-axis tilt angle sensor, 226: 2-axis Tilt angle sensor, 228: upper unit, 229a: crawler unit, 229c: crawler unit, 230a: leg angle sensor, 231: turning angle detector, 300: drive command to leg unit 202 performed for upper tilt angle control Calculation flowchart 303: Upper inclination angle control command calculation, 304: Leg drive limit suppression calculation, 501a: Horizontal road surface, 501b: Slope, 501c: Horizontal road surface, 600: Drive command calculation flowchart of each leg unit in upper inclination angle control and crawler grounding control 603: Upper inclination angle control command calculation, 604: Crawler contact control command calculation, 605: Leg drive limit suppression calculation, 801a: Horizontal road surface 503, 801b: Small obstacle, 900: Low vehicle height flowchart, 1100: Constant vehicle height Flowchart 1500: Upper tilt angle feedforward control logic.

Claims (8)

運転室及び作業フロントを備えた上部ユニットと、該上部ユニットに一端が連結され、所定の揺動角度内で揺動する4つ以上の脚ユニットと、これらの各脚ユニット毎に支承された少なくとも4つ以上の走行ユニットと、前記各脚ユニット及び前記各走行ユニットの駆動を制御するコントローラとを有する作業機械において、
前記コントローラは、不整地を走行する際に、前記上部ユニットの傾斜角度が予め設定された目標傾斜角度に対して予め設定された閾値内に維持され、かつ前記各走行ユニットと不整地の路面との接地状態が維持されるように、前記各脚ユニットの揺動角度が前記所定の揺動角度を超えない範囲内で、前記各脚ユニットに脚上げ駆動又は脚下げ駆動のための駆動指令を出力することを特徴とする作業機械。
An upper unit having a driver's cab and a work front; four or more leg units, one end of which is connected to the upper unit and swinging within a predetermined swing angle; and at least each leg unit supported In a work machine having four or more traveling units and a controller that controls driving of each leg unit and each traveling unit,
When the controller travels on rough terrain, the tilt angle of the upper unit is maintained within a preset threshold with respect to a preset target tilt angle, and each of the travel units and the road surface of the rough terrain In order to maintain the ground contact state, the leg unit is given a drive command for leg raising drive or leg lowering drive within a range in which the swing angle of each leg unit does not exceed the predetermined swing angle. A work machine characterized by output.
前記上部ユニットの傾斜角度を検出する上部ユニット傾斜角度検出手段を備え、前記コントローラは、前記上部ユニット傾斜角度検出手段により検出された前記上部ユニットの傾斜角度が前記目標傾斜角度に対して前記閾値内に維持され、かつ前記各走行ユニットと不整地の路面との接地状態が維持されるように、前記各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動をフィードバック制御することを特徴とする請求項1記載の作業機械。   And an upper unit inclination angle detecting means for detecting an inclination angle of the upper unit, wherein the controller has an inclination angle of the upper unit detected by the upper unit inclination angle detecting means within the threshold with respect to the target inclination angle. 2. The leg raising drive or the leg lowering drive of each leg unit is feedback-controlled so that the ground contact state between the running unit and the rough road surface is maintained. Working machine. 前記不整地の路面から前記各走行ユニットに作用する接地力を検出又は推定するための接地力検出手段を更に備え、前記コントローラは、前記各接地力検出手段により検出された前記各走行ユニットに作用する接地力が予め設定した第1の接地力閾値よりも強くなるように、前記各脚ユニットの脚下げ駆動を制御することを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれか1項に記載の作業機械。   It further comprises a contact force detecting means for detecting or estimating a contact force acting on each traveling unit from the road surface of the rough terrain, and the controller acts on each traveling unit detected by each contact force detecting means. The leg lowering drive of each leg unit is controlled so that the grounding force to be applied is stronger than a first grounding force threshold value set in advance. Working machine. 前記上部ユニットに対する前記各走行ユニットの鉛直距離を検出するための鉛直距離検出手段を更に備え、前記コントローラは、前記鉛直距離検出手段により検出され、前記各走行ユニットの鉛直距離のうちの最大値で定義される車高が、前記上部ユニットの傾斜角度が前記目標傾斜角度に対して前記閾値内に維持され、かつ前記各走行ユニットと不整地の路面との接地状態が維持される範囲で最小となるように、前記各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動を制御することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の作業機械。   Vertical distance detection means for detecting the vertical distance of each travel unit relative to the upper unit is further provided, and the controller is detected by the vertical distance detection means, and is a maximum value of the vertical distances of the travel units. The defined vehicle height is the minimum within a range in which the inclination angle of the upper unit is maintained within the threshold with respect to the target inclination angle, and the ground contact state between the traveling units and the road surface of rough terrain is maintained. The work machine according to any one of claims 1 to 3, wherein a leg raising drive or a leg lowering drive of each leg unit is controlled. 前記上部ユニットに対する前記各走行ユニットの鉛直距離を検出するための鉛直距離検出手段を更に備え、前記コントローラは、前記鉛直距離検出手段により検出され、前記各走行ユニットの鉛直距離のうちの最大値で定義される車高が、予め設定した目標車高になるように、前記各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動を制御することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の作業機械。   Vertical distance detection means for detecting the vertical distance of each travel unit relative to the upper unit is further provided, and the controller is detected by the vertical distance detection means, and is a maximum value of the vertical distances of the travel units. The leg raising drive or leg lowering drive of each leg unit is controlled so that a defined vehicle height becomes a preset target vehicle height. The working machine described in. 前記コントローラは、前記上部ユニット傾斜角度検出手段により検出された前記上部ユニットの傾斜角度と前記目標傾斜角度との偏差が予め設定した傾斜角度閾値以上となったとき、前記各走行ユニットに出力される走行速度指令を、前記偏差が前記傾斜角度閾値以下であるときよりも抑制することを特徴とする請求項2乃至請求項5のいずれか1項に記載の作業機械。   The controller is output to each traveling unit when a deviation between the inclination angle of the upper unit detected by the upper unit inclination angle detecting means and the target inclination angle is equal to or larger than a preset inclination angle threshold. The work machine according to any one of claims 2 to 5, wherein a travel speed command is suppressed more than when the deviation is equal to or less than the inclination angle threshold value. 前記コントローラは、前記各接地力検出手段により検出された前記各走行ユニットに作用する接地力のいずれかが予め設定した第2の接地力閾値以下となったとき、前記各走行ユニットに出力される走行速度指令を、前記各走行ユニットに作用する接地力のいずれもが前記第2の接地力閾値以上であるときよりも抑制することを特徴とする請求項3乃至請求項5のいずれか1項に記載の作業機械。   The controller outputs to each traveling unit when any of the grounding forces acting on each traveling unit detected by the respective grounding force detecting means becomes equal to or less than a second grounding force threshold value set in advance. 6. The driving speed command is suppressed more than when the grounding force acting on each of the traveling units is greater than or equal to the second grounding force threshold value. 6. The working machine described in. 前記各走行ユニットの傾斜角度を検出する走行ユニット傾斜角度検出手段と、前記各走行ユニットの水平進行速度を検出又は推定する水平進行速度検出手段とを更に備え、前記コントローラは、前記走行ユニット傾斜角度検出手段により検出された前記走行ユニットの傾斜角度及び前記水平進行速度検出手段により検出された前記走行ユニットの水平進行速度から、前記各走行ユニットの単位時間当たりの鉛直方向の各変化量を推定し、この変化量をキャンセルするように前記各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動をフィードフォワード制御することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の作業機械。   Traveling unit inclination angle detecting means for detecting an inclination angle of each traveling unit; and horizontal traveling speed detecting means for detecting or estimating a horizontal traveling speed of each traveling unit; and the controller further comprising: From the inclination angle of the traveling unit detected by the detecting means and the horizontal traveling speed of the traveling unit detected by the horizontal traveling speed detecting means, the amount of change in the vertical direction per unit time of each traveling unit is estimated. The work machine according to any one of claims 1 to 7, wherein the leg raising drive or the leg lowering drive of each leg unit is feedforward controlled so as to cancel the amount of change.
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