JP5823321B2 - Construction machine control equipment - Google Patents
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Description
本発明は、吊り具が設けられるバケットを備える建設機械の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a construction machine including a bucket provided with a hanging tool.
従来から、バケットがキャブに干渉する危険性がある場合に、リモコン弁のパイロット出力圧をタンク圧に切り換えて(減圧弁を作動させて)キャブとバケットとの干渉を防止する干渉防止装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, when there is a risk that the bucket may interfere with the cab, an interference prevention device that prevents the interference between the cab and the bucket by switching the pilot output pressure of the remote control valve to the tank pressure (by operating the pressure reducing valve) is known. (For example, refer to Patent Document 1).
ところで、吊り具が設けられるバケットを備える建設機械においては、吊り作業時に、吊り具の位置によっては、吊り具がバケットと干渉する危険性が生じ、又は、アームシリンダボトム保持圧がゼロになると吊り荷が落下する危険性が生じうる。 By the way, in a construction machine equipped with a bucket provided with a lifting tool, depending on the position of the lifting tool, there is a risk that the lifting tool may interfere with the bucket, or when the arm cylinder bottom holding pressure becomes zero. There may be a risk of the load falling.
そこで、本発明は、かかる危険性を適切に回避することができる建設機械の制御装置の提供を目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a construction machine control device that can appropriately avoid such a risk.
上記目的を達成するため、本発明の一局面によれば、吊り具が設けられるバケットを備える建設機械の制御装置であって、
吊り具がバケットと干渉する危険性のある所定の第1領域内に吊り具が位置することを検出又は予測した場合に、ブーム上げ動作を規制する第1制御、及び、アームシリンダボトム保持圧発生領域、且つ、吊り具が建設機械の上部旋回体に干渉するに至らない領域であって、アームシリンダボトム保持圧がゼロになると吊り荷が落下する危険性のある所定の第2領域内に吊り具が位置することを検出又は予測した場合に、アーム閉じ動作を規制する第2制御、のうちの少なくともいずれか一方の制御を実行することを特徴とする、建設機械の制御装置が提供される。
In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, there is provided a control device for a construction machine including a bucket provided with a hanging tool,
First control for restricting boom raising operation and generation of arm cylinder bottom holding pressure when it is detected or predicted that the lifting tool is located in a predetermined first area where there is a risk that the lifting tool may interfere with the bucket region, and is an area in which the hanging member does not reach to interfere with the upper rotating body of the construction machine, hanging in the second region of the predetermined at risk of the suspended load and the arm cylinder bottom holding pressure becomes zero falls Provided is a control device for a construction machine, which executes at least one of the second control for restricting the arm closing operation when it is detected or predicted that the tool is positioned. .
本発明によれば、吊り具がバケットと干渉する危険性等を適切に回避することができる建設機械の制御装置が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control apparatus of the construction machine which can avoid appropriately the danger etc. with which a suspender interferes with a bucket is obtained.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る建設機械1の構成例を示す図である。図1において、建設機械1は、クローラ式の下部走行体2の上に、旋回機構を介して、上部旋回体3をX軸周りに旋回自在に搭載している。また、上部旋回体3は、前方中央部に、ブーム4、アーム5及びバケット6、並びに、これらをそれぞれ駆動する油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ7、アームシリンダ8及びバケットシリンダ9から構成される掘削アタッチメントを備える。尚、建設機械1の制御方法は、ネガコン制御やポジコン、ロードセンシング等、任意であってよい。バケット6には、吊り作業用のフック70(図1では図示せず、図4参照)が設けられる。フック70は、バケットリンクに収納されており、使用時にバケットリンクから引き出される。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a
図2は、建設機械の制御装置10を含む建設機械の要部構成を示すシステム構成図である。
FIG. 2 is a system configuration diagram showing the main configuration of the construction machine including the construction
制御装置10は、例えばマイクロコンピューターにより構成される。制御装置10は、任意のハードウェア、ソフトウェア、ハームウェア及びこれらの任意の組み合わせで実現されてもよい。
The
制御装置10には、警報装置12、吊りモードスイッチ14、アーム角度センサ16及びブーム角度センサ18が接続される。
An alarm device 12, a suspension mode switch 14, an
警報装置12は、制御装置10からの指令を受けて、警報を出力する。警報装置12は、スピーカーであってもよい。但し、警報は、音声に代えて又は加えて、映像や振動等により生成されてもよい。
The alarm device 12 receives an instruction from the
吊りモードスイッチ14は、吊りモード(クレーンモード)を選択する際にユーザによりオンされるスイッチである。吊りモードスイッチ14は、モード切換スイッチの一部であってもよい。また、吊りモードスイッチ14に代えて、フック70に荷重を計測するセンサ等を設けて、フック70が使用位置にあるときに荷重が吊られていることを検出した場合に自動的に吊りモードに切り換える制御を用いてもよいし、バケットシリンダ9の伸長状態を検出するセンサ等を設けて、フック70が使用位置にあるときにバケットシリンダ9が最大伸長位置(バケット閉じ最大姿勢)にあることを検出した場合に自動的に吊りモードに切り換える制御を用いてもよい。
The suspension mode switch 14 is a switch that is turned on by the user when the suspension mode (crane mode) is selected. The suspension mode switch 14 may be a part of a mode change switch. Further, in place of the suspension mode switch 14, a sensor or the like for measuring the load is provided on the
アーム角度センサ16は、ブーム4に対するアーム5の角度(回転角度)を検出する。ブーム角度センサ18は、上部旋回体3(キャブ)に対するブーム4の角度(回転角度)を検出する。
The
ブームシリンダ7は、ブーム用方向切換弁42を介してポンプ(図示せず)が接続される。ポンプは、例えばエンジンに直結され、エンジンの回転により駆動される。ポンプは、電動機により駆動されてもよい。ポンプは、吐出量が可変であってもよい。ブーム用方向切換弁42は、ブーム用操作レバー48の操作に応じて動作される。例えば、ブーム用操作レバー48がブーム下げ方向に操作されると、その操作量に応じたパイロット圧が油路47aを介してブーム用方向切換弁42のパイロットポート42bに印加され、ブーム用方向切換弁42のスプール位置が変化する(図示の例では右側に移動する)。これにより、ブームシリンダ7のロッド側にポンプからの圧油が導入され、ブーム下げ動作が実現される。また、ブーム用操作レバー48がブーム上げ方向に操作されると、その操作量に応じたパイロット圧が油路47bを介してブーム用方向切換弁42のパイロットポート42aに印加され、ブーム用方向切換弁42のスプール位置が変化する(図示の例では左側に移動する)。これにより、ブームシリンダ7のボトム側にポンプからの圧油が導入され、ブーム上げ動作が実現される。
The boom cylinder 7 is connected to a pump (not shown) via a boom
油路47bには、ブーム上げ電磁弁46が設けられる。ブーム上げ電磁弁46は、常態では、図2に示すように、開いている。ブーム上げ電磁弁46は、制御装置10により制御される。制御装置10から減圧信号(ブーム上げ停止指令)を受けると、ブーム上げ電磁弁46は切り替わり、ブーム用方向切換弁42のパイロットポート42aがタンクに連通する状態が形成される。この状態では、ブーム用方向切換弁42のパイロットポート42aに印加されるパイロット圧が低下する。即ち、ブーム上げ方向のパイロット圧が減圧される。これにより、ブーム上げ動作が抑制される。
A boom raising
アームシリンダ8は、アーム用方向切換弁52を介してポンプ(図示せず)が接続される。ポンプは、例えばエンジンに直結され、エンジンの回転により駆動される。ポンプは、電動機により駆動されてもよい。ポンプは、吐出量が可変であってもよい。ポンプは、ブームシリンダ7の駆動用のポンプと同一であってもよいし、別であってもよい。アーム用方向切換弁52は、アーム用操作レバー58の操作に応じて動作される。例えば、アーム用操作レバー58がアーム開き方向に操作されると、その操作量に応じたパイロット圧が油路57aを介してアーム用方向切換弁52のパイロットポート52bに印加され、アーム用方向切換弁52のスプール位置が変化する(図示の例では右側に移動する)。これにより、アームシリンダ8のロッド側にポンプからの圧油が導入され、アーム開き動作が実現される。また、アーム用操作レバー58がアーム閉じ方向に操作されると、その操作量に応じたパイロット圧が油路57bを介してアーム用方向切換弁52のパイロットポート52aに印加され、アーム用方向切換弁52のスプール位置が変化する(図示の例では左側に移動する)。これにより、アームシリンダ8のボトム側にポンプからの圧油が導入され、アーム閉じ動作が実現される。
The arm cylinder 8 is connected to a pump (not shown) via an arm direction switching valve 52. The pump is directly connected to the engine, for example, and is driven by the rotation of the engine. The pump may be driven by an electric motor. The pump may have a variable discharge amount. The pump may be the same as or different from the pump for driving the boom cylinder 7. The arm direction switching valve 52 is operated in accordance with the operation of the arm operation lever 58. For example, when the arm operation lever 58 is operated in the arm opening direction, a pilot pressure corresponding to the operation amount is applied to the
油路57bには、アーム閉じ電磁弁56が設けられる。アーム閉じ電磁弁56は、常態では、図2に示すように、開いている。アーム閉じ電磁弁56は、制御装置10により制御される。制御装置10から減圧信号(アーム閉じ停止指令)を受けると、アーム閉じ電磁弁56は切り替わり、アーム用方向切換弁52のパイロットポート52aがタンクに連通する状態が形成される。この状態では、アーム用方向切換弁52のパイロットポート52aに印加されるパイロット圧が低下する。即ち、アーム閉じ方向のパイロット圧が減圧される。これにより、アーム閉じ動作が抑制される。
An arm closing
図3は、制御装置10により実現される主要処理の一例の流れを示すフローチャートである。図4は、図3の説明図であり、所定の作業姿勢に対応するフック70の位置領域を概略的に示す図である。図3に示す処理ルーチンは、吊りモード時に起動されて、吊りモード時に所定周期毎に繰り返し実行されてよい。吊りモードであるか否かは、吊りモードスイッチ14のオン/オフ状態に基づいて判断されてよい。また、吊り荷重の検出やバケットシリンダの伸長状態の検出により自動的に吊りモードに切り換えられる制御を用いる場合には、その制御により吊りモードに切り換えられたか否かに基づいて判断されてもよい。
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of an example of main processing realized by the
ステップ300では、アーム角度センサ16及びブーム角度センサ18からの各出力信号に基づいて、建設機械1の作業姿勢が演算される。建設機械1の作業姿勢は、例えばフック70の位置(高さ、半径)で表されてよい。
In
ステップ302では、上記ステップ300での演算結果に基づいて、現在の作業姿勢が、フック70がバケット6に干渉する可能性の高い吊具干渉姿勢であるか否かが判定される。吊具干渉姿勢は、図4にて符合80で示す領域(吊具干渉領域)内にフック70が位置する姿勢に対応する。吊具干渉姿勢(吊具干渉領域)は、予め試験又は計算により算出することができる。従って、吊具干渉領域は、マップとして予め用意されてもよい。吊具干渉領域は、所定のマージン分だけ、実際にフック70がバケット6に干渉する領域よりも大きく設定されてもよい。現在の作業姿勢が吊具干渉姿勢である場合は、ステップ304に進み、それ以外の場合(現在の作業姿勢が吊具干渉姿勢でない場合)は、ステップ306に進む。
In step 302, based on the calculation result in
ステップ304では、ブーム上げ停止指令が生成される。これを受けて、ブーム上げ電磁弁46の位置が常態位置(中立位置)から切り替わり、ブーム用方向切換弁42のパイロットポート42aがタンクに連通する状態が形成される。この状態では、ブーム用方向切換弁42のパイロットポート42aに印加されるパイロット圧が低下する。これにより、ブーム上げ動作が抑制されるので、フック70がバケット6に干渉するのを防止することができる。尚、ステップ304では、ブーム上げ停止指令と共に、好ましくは、警報指令が生成される。これを受けて、警報装置12は、警報を出力する。警報は、単なる警報音(ブザー)であってもよいし、メッセージを伴うものであってもよい。これにより、作業者は、現在の作業姿勢(ブーム上げ操作)が不適切であることを瞬時に把握することができる。ステップ304の処理が終了すると、ステップ308に進む。
In
ステップ306では、ブーム上げ停止指令が解除される。尚、ブーム上げ停止指令が現在出力中でない場合(前回の処理周期でブーム上げ停止指令が出されていない場合)は、そのまま、ステップ308に進んでよい。 In step 306, the boom raising stop command is canceled. If the boom raising stop command is not currently being output (when the boom raising stop command is not issued in the previous processing cycle), the process may proceed to step 308 as it is.
ステップ308では、上記ステップ300での演算結果に基づいて、現在の作業姿勢が、アームシリンダボトム保持圧発生姿勢であって、アームシリンダボトム保持圧がゼロになると吊り荷が落下する危険性のある姿勢(以下、単に「アームシリンダボトム保持圧発生姿勢」という)であるか否かが判定される。尚、アームシリンダボトム保持圧がゼロになる事態は、フェール(油路を構成するホースの欠陥等)に起因して生じる。この場合、アーム5は、重力に従って開き方向に動き、吊り荷が落下する危険性がある。アームシリンダボトム保持圧発生姿勢は、図4にて符合82で示す領域(アームシリンダボトム保持圧発生領域)内にフック70が位置する姿勢に対応する。アームシリンダボトム保持圧発生姿勢(アームシリンダボトム保持圧発生領域)は、予め試験又は計算により算出することができる。従って、アームシリンダボトム保持圧発生領域は、マップとして予め用意されてもよい。アームシリンダボトム保持圧発生領域は、所定のマージン分だけ、実際にアームシリンダボトム保持圧が発生し且つアームシリンダボトム保持圧がゼロになると吊り荷が落下する危険性がある領域よりも大きく設定されてもよい。現在の作業姿勢がアームシリンダボトム保持圧発生姿勢である場合は、ステップ310に進み、それ以外の場合(現在の作業姿勢がアームシリンダボトム保持圧発生姿勢でない場合)は、ステップ312に進む。
In step 308, based on the calculation result in
ステップ310では、アーム閉じ停止指令が生成される。これを受けて、アーム閉じ電磁弁56の位置が常態位置(中立位置)から切り替わり、アーム用方向切換弁52のパイロットポート52aがタンクに連通する状態が形成される。この状態では、アーム用方向切換弁52のパイロットポート52aに印加されるパイロット圧が低下する。これにより、アーム閉じ動作が抑制されるので、フック70がアームシリンダボトム保持圧発生領域に入るのを防止することができる。尚、ステップ310では、アーム閉じ停止指令と共に、好ましくは、警報指令が生成される。これを受けて、警報装置12は、警報を出力する。警報は、単なる警報音(ブザー)であってもよいし、メッセージを伴うものであってもよい。これにより、作業者は、現在の作業姿勢(アーム閉じ操作)が不適切であることを瞬時に把握することができる。ステップ310の処理が終了すると、ステップ314に進む。
In
ステップ312では、アーム閉じ停止指令が解除される。尚、アーム閉じ停止指令が現在出力中でない場合(前回の処理周期でアーム閉じ停止指令が出されていない場合)は、そのまま、ステップ314に進んでよい。
In
ステップ314では、干渉防止制御が実行される。干渉防止制御とは、バケット6がキャブ(上部旋回体3の一部)に干渉する危険性があるか否かを判定し、バケット6がキャブに干渉する危険性があると判定した場合に、ブーム上げ電磁弁46及びアーム閉じ電磁弁56を作動してブーム上げ動作及びアームの閉じ動作を規制する制御である。バケット6がキャブに干渉する危険性があるか否かは、上記ステップ300での演算結果(アーム角度センサ16及びブーム角度センサ18からの情報)に基づいて判断されてもよい。或いは、バケット6がキャブに干渉する危険性があるか否かは、アーム角度センサ16及びブーム角度センサ18からの情報に代えて又は加えて、上部旋回体3に設けられてよい近接センサからの情報を利用して判断されてもよい。ステップ314の処理が終了すると、今回周期の処理ルーチンは終了し、次回周期の処理のためにステップ300に戻る。
In
このように図3に示す処理によれば、演算された現在の作業姿勢が吊具干渉姿勢である場合に、ブーム上げ動作が抑制されるので、ブーム上げ動作が継続されてフック70がバケット6に干渉するのを防止することができる。また、演算された現在の作業姿勢がアームシリンダボトム保持圧発生姿勢である場合に、アーム閉じ動作が抑制されるので、作業姿勢がアームシリンダボトム保持圧発生姿勢にならないようにすることができる。
As described above, according to the processing shown in FIG. 3, when the calculated current working posture is the hanger interference posture, the boom raising operation is suppressed, so that the boom raising operation is continued and the
また、図3に示す処理によれば、ブーム上げ動作の抑制及びアーム閉じ動作の抑制は、干渉防止制御で使用される構成(ブーム上げ電磁弁46及びアーム閉じ電磁弁56)を利用して実現されるので、干渉防止制御を行う構成に対して追加の構成を必要とせずに実現することができる。
In addition, according to the processing shown in FIG. 3, suppression of the boom raising operation and suppression of the arm closing operation are realized using a configuration (boom raising
また、図3に示す処理によれば、ブーム上げ動作の抑制及びアーム閉じ動作の抑制のための各制御とは別に(独立して)、干渉防止制御が実行されるので、相対的に優先度の高い干渉防止制御を阻害せずに、ブーム上げ動作の抑制及びアーム閉じ動作の抑制を実現することができる。 In addition, according to the processing shown in FIG. 3, the interference prevention control is executed separately (independently) from the control for suppressing the boom raising operation and the arm closing operation, and therefore, the relative priority is relatively high. Therefore, the boom raising operation and the arm closing operation can be suppressed without hindering the high interference prevention control.
尚、図3に示す処理では、吊具干渉領域内にフック70が位置することが検出された場合に、ブーム上げ動作の抑制が実現されているが、これに代えて又は加えて、現時点から所定時間内に吊具干渉領域内にフック70が位置することが予測された場合に、その時点からブーム上げ動作を抑制してもよい。この予測は、例えばアーム角度センサ16及びブーム角度センサ18からの各出力信号に基づく姿勢の変化履歴に基づいて実現されてもよい。
In the process shown in FIG. 3, the boom raising operation is suppressed when it is detected that the
また、同様に、図3に示す処理では、アームシリンダボトム保持圧発生領域内にフック70が位置することが検出された場合に、アーム閉じ動作の抑制が実現されているが、これに代えて又は加えて、現時点から所定時間内にアームシリンダボトム保持圧発生領域内にフック70が位置することが予測された場合に、その時点からアーム閉じ動作を抑制してもよい。この予測は、例えばアーム角度センサ16及びブーム角度センサ18からの各出力信号に基づく姿勢の変化履歴に基づいて実現されてもよい。
Similarly, in the process shown in FIG. 3, when it is detected that the
また、図3に示す処理では、アームシリンダボトム保持圧発生領域内にフック70が位置するか否かは、アーム角度センサ16及びブーム角度センサ18からの情報に基づいて判定されているが、アームシリンダボトム圧センサ54を備える場合は、アーム角度センサ16及びブーム角度センサ18からの情報に代えて又は加えて、アームシリンダボトム圧センサ54からの情報に基づいて、同判定を実現してもよい。例えば、アームシリンダボトム圧センサ54により検出されたアームシリンダボトム圧センサが所定圧以上である場合に、アームシリンダボトム保持圧発生領域内にフック70が位置すると判定することとしてもよい。
Further, in the processing shown in FIG. 3, whether or not the
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.
例えば、上述した実施例では、ブーム上げ動作の抑制のための制御と、アーム閉じ動作の抑制のための制御の双方を実行しているが、いずれか一方のみを実現する構成であってもよい。 For example, in the above-described embodiment, both the control for suppressing the boom raising operation and the control for suppressing the arm closing operation are executed. However, only one of the controls may be realized. .
また、上述した実施例では、ブーム上げ動作の抑制のための制御と、アーム閉じ動作の抑制のための制御は、干渉防止制御と共に実行されているが、干渉防止制御は、省略されてもよい。即ち、干渉防止制御を行わない構成であってもよい。 In the above-described embodiment, the control for suppressing the boom raising operation and the control for suppressing the arm closing operation are performed together with the interference prevention control, but the interference prevention control may be omitted. . That is, a configuration in which interference prevention control is not performed may be used.
また、上述した実施例では、ブーム用方向切換弁42及びアーム用方向切換弁52は、パイロット切換弁であったが、電磁切換弁であってもよい。この場合、制御装置10は、ブーム用操作レバー48の操作量(操作方向を含む)を電気的に検出し、操作量に応じてブーム用方向切換弁42を制御する。また、同様に、制御装置10は、アーム用操作レバー58の操作量(操作方向を含む)を電気的に検出し、操作量に応じてアーム用方向切換弁52を制御する。尚、操作量を電気的に検出する方法は、パイロット圧を圧力センサで検出する方法であってもよいし、レバー角度を検出する方法であってもよい。制御装置10は、吊具干渉領域内にフック70が位置することが検出された場合に、その際に得られるブーム用操作レバー48の操作量の検出値をゼロに補正して、ブーム用方向切換弁42を制御すればよい。同様に、制御装置10は、アームシリンダボトム保持圧発生領域内にフック70が位置することが検出された場合に、その際に得られるアーム用操作レバー58の操作量の検出値をゼロに補正して、アーム用方向切換弁52を制御すればよい。尚、かかる構成においては、ブーム上げ電磁弁46及びアーム閉じ電磁弁56は不要である。
In the above-described embodiment, the boom
1 建設機械
2 下部走行体
3 上部旋回体
4 ブーム
5 アーム
6 バケット
7 ブームシリンダ
8 アームシリンダ
9 バケットシリンダ
10 制御装置
12 警報装置
14 吊りモードスイッチ
16 アーム角度センサ
18 ブーム角度センサ
42 ブーム用方向切換弁
46 ブーム上げ電磁弁
47a,47b 油路
48 ブーム用操作レバー
52 アーム用方向切換弁
54 アームシリンダボトム圧センサ
56 アーム閉じ電磁弁
57a,57b 油路
58 アーム用操作レバー
70 フック
DESCRIPTION OF
Claims (4)
吊り具がバケットと干渉する危険性のある所定の第1領域内に吊り具が位置することを検出又は予測した場合に、ブーム上げ動作を規制する第1制御、及び、アームシリンダボトム保持圧発生領域、且つ、吊り具が建設機械の上部旋回体に干渉するに至らない領域であって、アームシリンダボトム保持圧がゼロになると吊り荷が落下する危険性のある所定の第2領域内に吊り具が位置することを検出又は予測した場合に、アーム閉じ動作を規制する第2制御、のうちの少なくともいずれか一方の制御を実行することを特徴とする、建設機械の制御装置。 A control device for a construction machine including a bucket provided with a hanging tool,
First control for restricting boom raising operation and generation of arm cylinder bottom holding pressure when it is detected or predicted that the lifting tool is located in a predetermined first area where there is a risk that the lifting tool may interfere with the bucket region, and is an area in which the hanging member does not reach to interfere with the upper rotating body of the construction machine, hanging in the second region of the predetermined at risk of the suspended load and the arm cylinder bottom holding pressure becomes zero falls A control device for a construction machine that executes at least one of the second control for restricting the arm closing operation when detecting or predicting the position of the tool.
前記第1制御及び前記第2制御は、前記減圧弁を作動して実現される、請求項1に記載の建設機械の制御装置。 When there is a risk that the bucket may interfere with the cab, the pressure reducing valve is operated to perform the interference prevention control that regulates the boom raising operation and the arm closing operation,
The control device for a construction machine according to claim 1, wherein the first control and the second control are realized by operating the pressure reducing valve.
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