JP7062445B2 - Excavator - Google Patents
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Description
本発明は、ショベルに関する。 The present invention relates to a shovel.
ショベルの掘削作業では、掘削開始から、掘削動作、持上げ旋回動作、排土動作、及び戻り旋回動作を経て、次の掘削開始に至るまでの動作が、一連の流れとなる（例えば特許文献１）。 In the excavation work of the excavator, the operation from the start of excavation to the start of the next excavation through the excavation operation, the lifting operation, the soil removal operation, and the return turning operation becomes a series of flows (for example, Patent Document 1). ..
本開示は、掘削作業の操作性を向上できるショベルを提供することを目的とする。 It is an object of the present disclosure to provide a shovel capable of improving the operability of excavation work.
実施形態の一観点に係るショベルは、走行体と、前記走行体に旋回可能に搭載された旋回体と、前記旋回体に搭載されたブーム、前記ブームに連結されたアーム、前記アームに連結されたバケット、を含むアタッチメントと、前記アタッチメントの駆動源であるエンジンと、前記アタッチメントを制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記バケットの操作レバーの操作入力に基づいて前記バケットの操作情報を取得し、前記コントローラは、前記バケットが前記走行体より低い位置にあると判定し、且つ、前記バケットの前記操作レバーの前記操作入力がフル操作領域にあると判定した場合に、前記エンジンの回転数を上昇させる。
The excavator according to one aspect of the embodiment is connected to a traveling body, a swivel body rotatably mounted on the traveling body, a boom mounted on the swivel body, an arm connected to the boom, and the arm. The bucket includes an attachment, an engine that is a drive source of the attachment, and a controller that controls the attachment, and the controller obtains operation information of the bucket based on an operation input of an operation lever of the bucket. When the controller determines that the bucket is at a position lower than the traveling body and determines that the operation input of the operation lever of the bucket is in the full operation region, the engine rotates. Increase the number .
本開示によれば、掘削作業の操作性を向上できるショベルを提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a shovel capable of improving the operability of excavation work.
以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same components are designated by the same reference numerals as possible in the drawings, and duplicate description is omitted.
［ショベルの全体構成］
図１は、本発明の実施形態に係る油圧ショベルを示す側面図である。
[Overall composition of excavator]
FIG. 1 is a side view showing a hydraulic excavator according to an embodiment of the present invention.
油圧ショベルは、クローラ式の下部走行体１の上に、旋回機構２を介して、上部旋回体３を旋回自在に搭載する。
The hydraulic excavator mounts the upper swivel body 3 on the crawler type lower traveling body 1 via the
上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられている。ブーム４、アーム５及びバケット６によりフロント作業機としてのアタッチメントが構成される。また、ブーム４、アーム５、バケット６は、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、バケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。
A boom 4 is attached to the upper swing body 3. An
上部旋回体３には、キャビン１０が設けられ、且つエンジン等の動力源が搭載される。ここで、図１ではエンドアタッチメントとしてのバケット６を示したが、バケット６は、リフティングマグネット、プレーカ、フォーク等で置き換えられてもよい。
The upper swing body 3 is provided with a
ブーム４は、上部旋回体３に対して上下に回動可能に支持されている。そして、連結点としての回動支持部（関節）には、フロント作業機姿勢検出部としてのブーム角度センサＳ１が取り付けられている。ブーム角度センサＳ１は、ブーム４の傾き角度であるブーム角度α（ブーム４を最も下降させた状態からの上昇角度）を検出できる。ブーム４を最も上昇させた状態が、ブーム角度αの最大値となる。 The boom 4 is rotatably supported up and down with respect to the upper swing body 3. A boom angle sensor S1 as a front working machine posture detecting unit is attached to a rotation support portion (joint) as a connecting point. The boom angle sensor S1 can detect the boom angle α (the rising angle from the state where the boom 4 is most lowered), which is the tilt angle of the boom 4. The state in which the boom 4 is raised most is the maximum value of the boom angle α.
アーム５は、ブーム４に対して回動可能に支持されている。そして、連結点としての回動支持部（関節）には、フロント作業機姿勢検出部としてのアーム角度センサＳ２が取り付けられている。アーム角度センサＳ２は、アーム５の傾き角度であるアーム角度β（アーム５を最も閉じた状態からの開き角度）を検出できる。アーム５を最も開いた状態が、アーム角度βの最大値となる。
The
バケット６は、アーム５に対して回動可能に支持されている。そして、連結点としての回動支持部（関節）には、フロント作業機姿勢検出部としてのバケット角度センサＳ３が取り付けられている。バケット角度センサＳ３は、バケット６の傾き角度であるバケット角度θ（バケット６を最も閉じた状態からの開き角度）を検出できる。バケット６を最も開いた状態が、バケット角度θの最大値となる。
The
ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ、連結ピン回りの回動角度を検出するロータリエンコーダ、加速度センサ、ジャイロセンサ等であってもよい。加速度センサとジャイロセンサの組み合わせであってもよい。操作レバーの操作量を検出する装置であってもよい。このように、フロント作業機姿勢検出部の検出値に基づいて、ブーム４の姿勢（角度）とアーム５の姿勢（角度）を含む「フロント作業機の姿勢」が把握される。また、「フロント作業機の姿勢」は、バケット６の位置や姿勢（角度）を含んでいてもよい。フロント作業機姿勢検出部はカメラであってもよい。カメラは、例えば、フロント作業機（アタッチメント）を撮影することができるように、上部旋回体３の前部に取り付けられている。カメラは、ショベルの周囲を飛行する飛行体に取り付けられたカメラであってもよく、作業現場に設置された建造物等に取り付けられたカメラであってもよい。そして、フロント作業機姿勢検出部は、撮影した画像におけるバケット６の画像の位置の変化、アーム５の画像の位置の変化等を検出し、フロント作業機の姿勢を検出する。
The boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, and the bucket angle sensor S3 are a potentiometer using a variable resistor, a stroke sensor that detects the stroke amount of the corresponding hydraulic cylinder, and a rotary encoder that detects the rotation angle around the connecting pin. , Acceleration sensor, gyro sensor and the like. It may be a combination of an acceleration sensor and a gyro sensor. It may be a device that detects the operation amount of the operation lever. In this way, the "posture of the front work machine" including the posture (angle) of the boom 4 and the posture (angle) of the
［駆動系の構成］
次に、図２を参照して、図１のショベルの駆動系の構成について説明する。図２は、図１のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。図２中、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気制御系をそれぞれ二重線、実線、破線、及び点線で示している。
[Drivetrain configuration]
Next, the configuration of the drive system of the excavator of FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the drive system of the excavator of FIG. In FIG. 2, the mechanical power system, the high-pressure hydraulic line, the pilot line, and the electric control system are shown by double lines, solid lines, broken lines, and dotted lines, respectively.
図２に示されるように、ショベルの駆動系は、主に、エンジン１１、レギュレータ１３、メインポンプ１２、パイロットポンプ１４、コントロールバルブ１５、操作装置１６、吐出圧センサ１８、操作圧センサ１７、コントローラ３０、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３等を含む。
As shown in FIG. 2, the drive system of the excavator mainly includes an
エンジン１１は、ショベルの駆動源である。本実施形態では、エンジン１１は、例えば所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。また、エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１２及びパイロットポンプ１４の入力軸に連結されている。
The
メインポンプ１２は、高圧油圧ラインを介して作動油をコントロールバルブ１５に供給する。本実施形態では、メインポンプ１２は、斜板式可変容量型油圧ポンプである。
The
レギュレータ１３は、メインポンプ１２の吐出量を制御する。本実施形態では、レギュレータ１３は、コントローラ３０からの制御指令に応じてメインポンプ１２の斜板傾転角を調節することによってメインポンプ１２の吐出量を制御する。
The
パイロットポンプ１４は、パイロットラインを介して操作装置１６を含む各種油圧制御機器に作動油を供給する。本実施形態では、パイロットポンプ１４は、固定容量型油圧ポンプである。
The
コントロールバルブ１５は、ショベルにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。コントロールバルブ１５は、流量制御弁１５１～１５８を含む。コントロールバルブ１５は、流量制御弁１５１～１５８を通じ、メインポンプ１２が吐出する作動油を１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できる。流量制御弁１５１～１５８は、メインポンプ１２から油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び油圧アクチュエータから作動油タンクに流れる作動油の流量を制御する。油圧アクチュエータは、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、左側走行用油圧モータ２０Ｌ、右側走行用油圧モータ２０Ｒ、及び旋回用油圧モータ２１を含む。
The
操作装置１６は、操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置である。本実施形態では、操作装置１６は、パイロットラインを介して、パイロットポンプ１４が吐出する作動油を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する制御弁のパイロットポートに供給する。パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力（パイロット圧）は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置１６のレバー又はペダル（図示せず。）の操作方向及び操作量に応じた圧力である。
The operating
吐出圧センサ１８は、メインポンプ１２の吐出圧を検出する。本実施形態では、吐出圧センサ１８は、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
The
操作圧センサ１７は、操作装置１６を用いた操作者の操作内容を検出する。本実施形態では、操作圧センサ１７は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置１６のレバー又はペダルの操作方向及び操作量を圧力（操作圧）の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作装置１６の操作内容は、操作圧センサ以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。
The operating
［油圧システムの構成］
図３は、本実施形態に係る油圧ショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図であり、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気駆動・制御系を、それぞれ二重線、実線、破線、及び点線で示す。
[Hydraulic system configuration]
FIG. 3 is a schematic view showing a configuration example of a hydraulic system mounted on the hydraulic excavator according to the present embodiment, and the mechanical power system, the high-pressure hydraulic line, the pilot line, and the electric drive / control system are duplicated. Shown by lines, solid lines, broken lines, and dotted lines.
本実施形態において、油圧システムは、エンジン１１によって駆動される油圧ポンプとしてのメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒから、センターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒのそれぞれを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒは、図２のメインポンプ１２に対応する。
In the present embodiment, the hydraulic system circulates hydraulic oil from the
センターバイパス管路４０Ｌは、コントロールバルブ１５内に配置された流量制御弁１５１、１５３、１５５及び１５７を連通する高圧油圧ラインであり、センターバイパス管路４０Ｒは、コントロールバルブ１５内に配置された流量制御弁１５０、１５２、１５４、１５６及び１５８を連通する高圧油圧ラインである。
The
流量制御弁１５３、１５４は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給し、且つ、ブームシリンダ７内の作動油を作動油タンクヘ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
The
流量制御弁１５５、１５６は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクヘ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
The flow
流量制御弁１５７は、メインポンプ１２Ｌが吐出する作動油を旋回用油圧モータ２１で循環させるために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
The flow
流量制御弁１５８は、メインポンプ１２Ｒが吐出する作動油をバケットシリンダ９へ供給し、且つ、バケットシリンダ９内の作動油を作動油タンクヘ排出するためのスプール弁である。
The flow
流量制御弁１５１は、メインポンプ１２Ｌが吐出する作動油を左側走行用油圧モータ２０Ｌで循環させるために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。流量制御弁１５２は、メインポンプ１２Ｒが吐出する作動油を右側走行用油圧モータ２０Ｒで循環させるために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
The flow
レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧に応じてメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの斜板傾転角を調節することによって（全馬力制御によって）、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を制御する。レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、図２のレギュレータ１３に対応する。具体的には、パイロットポンプ１４とレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒとを繋ぐ管路には減圧弁５０Ｌ、５０Ｒが設けられている。減圧弁５０Ｌ、５０Ｒはレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに作用する制御圧をシフトさせてメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの斜板傾転角を調節する。減圧弁５０Ｌ、５０Ｒは、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧が所定値以上となった場合にメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を減少させ、吐出圧と吐出量との積で表されるポンプ馬力がエンジン１１の馬力を超えないようにする。減圧弁５０Ｌ、５０Ｒは、電磁比例弁で構成されてもよい。
The
アーム操作レバー１６Ａは、アーム５の開閉を操作するための操作装置２６の一例である。アーム操作レバー１６Ａは、パイロットポンプ１４が吐出する作動油を利用して、レバー操作量に応じた制御圧を流量制御弁１５５の左右何れかのパイロットボートに導入させる。操作量によっては、流量制御弁１５６の左側のパイロットボートに制御圧を導入させる。
The
圧力センサ１７Ａは、操作圧センサ１７の一例であり、アーム操作レバー１６Ａに対する操作者の操作内容を圧力の形で検出し、検出した値を制御部としてのコントローラ３０に対して出力する。操作内容は、例えば、レバー操作方向及びレバー操作量（レバー操作角度）である。
The
左右走行レバー（又はペダル）、ブーム操作レバー、バケット操作レバー及び旋回操作レバー（何れも図示せず）はそれぞれ、下部走行体１の走行、ブーム４の上げ下げ、バケット６の開閉、及び、上部旋回体３の旋回を操作するための操作装置２６の一例である。これらの操作装置２６は、アーム操作レバー１６Ａと同様、パイロットポンプ１４が吐出する作動油を利用して、レバー操作量（又はペダル操作量）に応じた制御圧を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する流量制御弁の左右何れかのパイロットボートに導入させる。また、これらの操作装置のそれぞれに対する操作者の操作内容は、圧力センサ１７Ａと同様の対応する圧力センサによって圧力の形で検出され、検出値がコントローラ３０に対して出力される。
The left and right traveling levers (or pedals), boom operating levers, bucket operating levers, and turning operating levers (none of which are shown) are used to travel the lower traveling body 1, raise and lower the boom 4, open and close the
吐出圧センサ１８ｂ，１８ｂは、吐出圧センサ１８の一例であり、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
The
ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３は、ブーム角度α、アーム角度β、バケット角度θを検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
The boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, and the bucket angle sensor S3 detect the boom angle α, the arm angle β, and the bucket angle θ, and output the detected values to the
コントローラ３０は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、圧力センサ１７Ａ、ブームシリンダ圧センサ１８ａ、吐出圧センサ１８ｂ、ネガコン圧を検出する圧力センサ（図示せず）等の出力を受信し、適宜にエンジン１１、レギュレータ１３Ｒ、１３Ｌ等に対して制御信号を出力する。
The
これにより、コントローラ３０は、例えば、ブーム４の姿勢又はアーム５の姿勢に応じてレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに対し制御信号を出力する。レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、制御信号に応じてメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量を変更し、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ馬力を制御する。
As a result, the
［掘削・掘り込み動作］
次に、図４を参照しながら浅掘り掘削・積込み動作等の「通常の掘削・積込み動作」について説明する。なお以下の説明では「通常の掘削・積込み動作」を単に「掘削作業」とも表記する場合がある。図４は、掘削作業の手順を示す図である。
[Excavation / digging operation]
Next, "normal excavation / loading operation" such as shallow excavation / loading operation will be described with reference to FIG. In the following explanation, "normal excavation / loading operation" may be simply referred to as "excavation work". FIG. 4 is a diagram showing a procedure of excavation work.
図４（Ａ）～図４（Ｄ）は、掘削動作が行われている状態を示す。掘削動作はさらに、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）の掘削動作前半と、図４（Ｃ）及び図４（Ｄ）の掘削動作後半とに分けられる。 4 (A) to 4 (D) show a state in which the excavation operation is being performed. The excavation operation is further divided into the first half of the excavation operation of FIGS. 4 (A) and 4 (B) and the latter half of the excavation operation of FIGS. 4 (C) and 4 (D).
図４（Ａ）に示すように、アタッチメントの作業領域Ｎにエンドアタッチメント（バケット６）が入るときに、コントローラ３０は、通常の掘削動作が行われていると判定する。そして、オペレータはバケット６の先端が掘削対象に関して所望の高さ位置に来るにように位置決めし、図４（Ｂ）に示すようにアーム５を開いた状態からアーム５が地面に対して略垂直になる角度（約９０度）まで閉じる。この動作により、ある程度の深さの土が掘削され、アーム５が地表面に略垂直になるまでに、領域Ｄにおける掘削対象がかき寄せられる。以上の動作を掘削動作前半と称し、この動作区間を掘削動作前半区間と称する。
As shown in FIG. 4A, when the end attachment (bucket 6) enters the work area N of the attachment, the
図４（Ｃ）に示すように、オペレータはアーム５を更に閉じて、領域Ｄαにおける掘削対象をバケット６により更にかき寄せる。そして、バケット６を上線が略水平となるまで（約９０度）閉じて、かき集めた掘削土をバケット６内に収納し、ブーム４を上げてバケット６を図４（Ｄ）に示す位置まで上げる。図４（Ｄ）に示すブーム４の角度を「αＴＨ２」と表記する。以上の動作を掘削動作後半と称し、この動作区間を掘削動作後半区間と称する。掘削動作後半区間は高いポンプ馬力を必要とする。図４（Ｃ）の動作は、アーム５とバケット６との複合動作であってよい。このように、コントローラ３０は、フロント作業機の姿勢に基づき、動作区間が掘削動作前半区間から掘削動作後半区間に変化したと判定する。また、フロント作業機の姿勢検出としてアーム５の操作量を用い、動作区間の変化を判断してもよい。この場合、アーム操作量を最大にした状態の継続時間に基づいて掘削動作前半区間からブーム上げ掘削動作後半区間への変化を判断する。
As shown in FIG. 4C, the operator further closes the
次に、オペレータは、バケット６の上線を略水平にした状態で、図４（Ｅ）に示すようにバケット６の底部が地面から所望の高さとなるまでブーム４を上げる。所望の高さは例えばダンプの高さ以上の高さである。ブーム角度αが第１闇値αＴＨ１以上になると、コントローラ３０は、動作区間が掘削動作区間からブーム上げ旋回動作区間に変化したと判定する。オペレータは、これに続いて、あるいは同時に、上部旋回体３を矢印ＡＲ３で示すように旋回させ、排土する位置までバケット６を移動させる。
Next, the operator raises the boom 4 until the bottom of the
オペレータは、ブーム上げ旋回動作を完了させると、次に、図４（Ｆ）に示すようにアーム５及びバケット６を開いて、バケット６内の土を排出する。このダンプ動作では、バケット６のみを開いて排土してもよい。
When the operator completes the boom raising and turning operation, the operator then opens the
オペレータは、ダンプ動作を完了させると、次に、図４（Ｇ）に示すように、上部旋回体３を矢印ＡＲ４で示すように旋回させ、バケット６を掘削位置の真上に移動させる。このとき、旋回と同時にブーム４を下げてバケット６を掘削対象から所望の高さのところまで下降させる。その後、オペレータは、図４（Ａ）に示すようにバケット６を所望の高さまで下降させ、再び掘削動作を行う。
After completing the dump operation, the operator then turns the upper swivel body 3 as shown by the arrow AR4 and moves the
オペレータは、「掘削動作前半」、「掘削動作後半」「ブーム上げ旋回動作」、「ダンプ動作」、及び「ブーム下げ旋回動作」で構成されるサイクルを繰り返しながら、「通常の掘削・積込み動作」を進めていく。このように、本実施形態では、作業領域Ｎ内において、フロント作業機の姿勢に応じて油圧ポンプのポンプ馬力が制御される。 The operator repeats the cycle consisting of "first half of excavation operation", "second half of excavation operation", "boom up turning operation", "dump operation", and "boom down turning operation", and "normal excavation / loading operation". I will proceed. As described above, in the present embodiment, the pump horsepower of the hydraulic pump is controlled according to the posture of the front working machine in the working area N.
［掘削作業中のポンプ流量増加制御］
特に本実施形態では、コントローラ３０は、掘削作業中にエンジン回転数Ｎｅを上昇させる。これにより、一時的にポンプ流量を高め、バケット６の動作速度を速める。より詳細には、コントローラ３０は、図４の（Ｃ）、（Ｄ）に示した掘削動作後半、すなわち主にバケット閉じ動作が行われる期間に、ポンプ流量を増大させる流量増加制御を行い、バケット閉じ動作を早く完了するようにする。コントローラ３０は、バケット閉じ操作において、操作レバーの操作入力がフル操作領域（フルレバー）にあるとき（バケット閉じフル操作中）に上記の流量増加制御を実行することができる。
[Pump flow rate increase control during excavation work]
In particular, in the present embodiment, the
図５は、流量増加制御に関するコントローラ３０の機能ブロック図である。図５に示すように、コントローラ３０は、上記の流量増加制御に関して以下の機能ブロックで表現できる。コントローラ３０は、エンジン回転数目標値生成部３１と、操作判定部３２と、バケット位置算出部３３と、エンジン回転数上昇判定部３４と、エンジン回転数目標値補正部３５と、を含む。
FIG. 5 is a functional block diagram of the
エンジン回転数目標値生成部３１は、基準となるエンジン回転数目標値Ｎｅｄを生成する。たとえばスロットルボリュームなどの各種情報に基づき目標値Ｎｅｄを生成する。 The engine rotation speed target value generation unit 31 generates a reference engine rotation speed target value Ned. For example, the target value Ned is generated based on various information such as throttle volume.
操作判定部３２は、バケット閉じ操作がほぼフルで行われている状態（以下では「バケット閉じフル操作」とも表記する）を判定する。操作判定部３２は、例えばバケット閉じパイロット圧に基づきバケット閉じフル操作の有無を判定できる。
The
ここで図６を参照してバケット閉じフル操作について説明する。図６はバケット閉じフル操作を説明する概念図であり、操作レバーの操作量に応じて各シリンダに流れ込む流量の変化を概念的に示している。図６では、フルレバー区間が規定されている。第１閾値Ｃ１を超えるとフルレバーと判断してよい。第２閾値Ｃ２を超えてもフルレバーと判断してよい。第２閾値Ｃ２は、操作量の変化で流量が変化する最大の位置であり、それ以降は操作量の遊びである。 Here, the bucket closing full operation will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a bucket closing full operation, and conceptually shows a change in the flow rate flowing into each cylinder according to the operation amount of the operation lever. In FIG. 6, the full lever section is defined. If it exceeds the first threshold value C1, it may be determined that the lever is full. Even if the second threshold value C2 is exceeded, it may be determined that the lever is full. The second threshold value C2 is the maximum position where the flow rate changes with the change of the manipulated variable, and thereafter, it is the play of the manipulated variable.
本実施形態のバケット閉じフル操作とは、バケット閉じ操作においてバケットシリンダ９への供給流量が最大となる操作量の区間と定義できる。図６の例では、フルレバー区間のときにバケット閉じフル操作が行われていると判定できる。 The bucket closing full operation of the present embodiment can be defined as an operation amount section in which the supply flow rate to the bucket cylinder 9 is maximized in the bucket closing operation. In the example of FIG. 6, it can be determined that the bucket closing full operation is performed in the full lever section.
図５に戻り、バケット位置算出部３３は、バケット６が地面より下にあることを判定する。バケット位置算出部３３は、ブーム角度α、アーム角度β、車体傾斜角（傾斜情報）などに基づきバケット位置を算出できる。車体傾斜角は、例えばショベルに設置される傾斜センサ等により取得できる。
Returning to FIG. 5, the bucket
なお、ショベルの掘削作業としては、掘削地点が平らで、車体が傾斜している場面も想定できる。この場合に、車体傾斜角を考慮することによって、下部走行体１とバケット６との位置関係を判定して、バケット先端が掘削位置にあるか、即ち掘削しているかの判定を精度良くできる。言い換えると、地面が傾斜している場合には、バケットが掘削しているかどうかを判断する基準を、地面が平坦な場合と異ならせることができる。
As for the excavation work of the excavator, it can be assumed that the excavation point is flat and the vehicle body is tilted. In this case, by considering the vehicle body inclination angle, the positional relationship between the lower traveling body 1 and the
エンジン回転数上昇判定部３４は、バケット６が地面より下にあり、かつ、バケット閉じフル操作が行われている場合に、エンジン回転数Ｎｅを上昇させるよう判定する。また、エンジン回転数上昇判定部３４は、バケット閉じ操作が行われているときに、掘削動作中と判定できる。
The engine speed
エンジン回転数目標値補正部３５は、エンジン回転数目標値生成部３１で生成したエンジン回転数目標値に、エンジン回転数上昇判定部３４で判定した上昇分を加算し、最終的なエンジン回転数目標値Ｎｅｄとする。
The engine rotation speed target
図７は、本実施形態における掘削動作の推移を示すタイムチャートである。図７の横軸は時間を表し、縦軸は、エンジン回転数（エンジン回転数目標値Ｎｅｄ、実エンジン回転数Ｎｅ）、バケット操作指令Ｃを表す。 FIG. 7 is a time chart showing the transition of the excavation operation in the present embodiment. The horizontal axis of FIG. 7 represents time, and the vertical axis represents the engine speed (engine speed target value Ned, actual engine speed Ne) and the bucket operation command C.
まず時刻ｔ１にて、掘削動作が開始される。エンジン回転数目標値生成部３１と、バケット位置算出部は３３、逐次、エンジン回転数目標値とバケット位置とを算出する。
First, the excavation operation is started at time t1. The engine rotation speed target value generation unit 31 and the bucket
時刻ｔ２において、バケット操作指令Ｃが最大値となり、バケット閉じフル操作となる。バケット操作指令Ｃは時刻ｔ５まで最大値が維持されているので、バケット閉じフル操作も時刻ｔ５まで維持されることになる。したがって、時刻ｔ２～ｔ５のこの期間中は、操作判定部３２は、バケット閉じ操作がほぼフルで行われていることを判定する。
At time t2, the bucket operation command C becomes the maximum value, and the bucket is closed and the full operation is performed. Since the maximum value of the bucket operation command C is maintained until the time t5, the bucket closing full operation is also maintained until the time t5. Therefore, during this period from time t2 to t5, the
バケット閉じフル操作の開始後に所定時間経過した時刻ｔ３において、エンジン回転数目標値が最大値となる。これにより、エンジン回転数上昇判定部３４は、目標値上昇の条件を満たしていると判定する。エンジン回転数目標値補正部３５は、エンジン回転数上昇判定部３４の判定結果に基づき、エンジン回転数目標値生成部３１のエンジン回転数目標値Ｎｅｄに上昇分を加算して、エンジン回転数目標値Ｎｅｄを補正して出力する。エンジン回転数目標値Ｎｅｄが補正される期間は、図７に示す時刻ｔ３～ｔ５の期間、すなわち、掘削動作後半の期間である。
At time t3, when a predetermined time has elapsed after the start of the bucket closing full operation, the engine speed target value becomes the maximum value. As a result, the engine speed
時刻ｔ４～ｔ５では、掘削動作後半に遷移し、主にバケット閉じ動作のみが実行される。この区間では、主にバケットシリンダ９のみが動作する。 At times t4 to t5, the transition occurs in the latter half of the excavation operation, and mainly only the bucket closing operation is executed. In this section, mainly only the bucket cylinder 9 operates.
時刻ｔ４～ｔ５の区間では、上述のようにエンジン回転数目標値Ｎｅｄが嵩上げされているので、実エンジン回転数Ｎｅも嵩上げされる。すなわち本実施形態の流量増加制御が実施される。 In the section from time t4 to t5, since the engine speed target value Ned is raised as described above, the actual engine speed Ne is also raised. That is, the flow rate increase control of this embodiment is carried out.
時刻ｔ５にてバケット閉じ動作が終了し、掘削動作が終了して、図４（Ｅ）に示す持ち上げ旋回動作に遷移する。エンジン回転数上昇判定部３４は、時刻ｔ６以降は目標値上昇の条件を満たしていないと判定するので、エンジン回転数目標値は上昇分が上乗せされない。時刻ｔ６にて持ち上げ旋回が終了する。
At time t5, the bucket closing operation ends, the excavation operation ends, and the transition to the lifting and turning operation shown in FIG. 4 (E) occurs. Since the engine rotation speed
図７に示すように、掘削動作及び持上げ旋回動作において、エンジン回転数目標値Ｎｅｄは、時刻ｔ１～ｔ３、ｔ５以降の通常値と、時刻ｔ３～ｔ５のバケット閉じフル操作時の、通常値から嵩上げされた増大値との２種類が設定されている。 As shown in FIG. 7, in the excavation operation and the lift turning operation, the engine speed target value Ned is from the normal value after the time t1 to t3 and t5 and the normal value at the time of the bucket closing full operation at the time t3 to t5. Two types are set, one is a raised value and the other is a raised value.
次に、本実施形態に係るショベルの作用・効果を説明する。本実施形態のショベルは、下部走行体１と、下部走行体１に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、上部旋回体３に搭載されたアタッチメントとしてのブーム４、アーム５及びバケット６と、アタッチメントの駆動源であるエンジン１１と、アタッチメントを制御するコントローラ３０と、を備え、コントローラ３０は、掘削中にエンジンの回転数Ｎｅを上昇させる。コントローラ３０は、例えば、バケット６の位置情報、バケット６の操作情報に基づいて、エンジンの回転数Ｎｅを上昇させる。
Next, the action / effect of the excavator according to the present embodiment will be described. The excavator of the present embodiment includes a lower traveling body 1, an upper swivel body 3 mounted on the lower traveling body 1 so as to be swivel, and a boom 4, an
従来のショベルの掘削作業では、掘削動作の後半には、土砂を掬い上げる（巻き込む）ために、「バケット閉じ」動作が主となる。掘削動作から持上げ旋回動作へ移行する際に、バケット閉じ動作が完了するのを待つ状態が発生し、一連の動作としてスムーズな動きとならない場合がある。これに対して本実施形態のショベルでは、掘削中の制御対象の動作がバケット閉じ動作の場合、コントローラ３０は、図４の（Ｃ）、（Ｄ）に示した掘削動作後半、すなわち主にバケット閉じ動作が行われる期間に、エンジン回転数Ｎｅの増大に伴ってバケットシリンダ９へのポンプ流量を増大させて、バケット６の動作速度を早め、バケット閉じ動作を早く完了するようにする。これにより、ショベルの掘削作業において、掘削動作の後半に実施されるバケット閉じ動作を迅速に行うことができ、掘削動作と持上げ旋回動作との遷移をスムーズにできる。この結果、掘削作業が一連の動作としてスムーズな動きとなり、操作性が向上する。
In the conventional excavation work of the excavator, in the latter half of the excavation operation, the "bucket closing" operation is mainly performed in order to scoop up (engage) the earth and sand. When shifting from the excavation operation to the lifting turning operation, a state of waiting for the bucket closing operation to be completed may occur, and the movement may not be smooth as a series of operations. On the other hand, in the excavator of the present embodiment, when the operation of the controlled object during excavation is the bucket closing operation, the
コントローラ３０は、オペレータがバケット閉じフル操作を行っているとき、エンジン１１の回転数を上昇させる。この構成により、特にオペレータが迅速にバケット閉じ動作を行いたい場合に、動作速度を高めることができるので、操作性をさらに向上できる。
The
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。 The present embodiment has been described above with reference to specific examples. However, the present disclosure is not limited to these specific examples. These specific examples with appropriate design changes by those skilled in the art are also included in the scope of the present disclosure as long as they have the features of the present disclosure. Each element included in each of the above-mentioned specific examples, its arrangement, conditions, a shape, and the like are not limited to those exemplified, and can be appropriately changed. The combinations of the elements included in each of the above-mentioned specific examples can be appropriately changed as long as there is no technical contradiction.
上記実施形態では、コントローラ３０は、バケット閉じ操作に対応するバケット操作レバーの入力があるときに掘削動作中と判断したが、掘削動作の判断手法は他の手法でもよい。例えば、アーム引き操作を実行しているときに掘削動作中と判断してもよいし、その他の所定のアタッチメントの操作レバーの操作入力に基づいて掘削動作中と判断してもよい。バケット６の位置またはアーム５の先端の位置に基づいて、掘削中か否かを判断してもよいし、さらに、下部走行体１の位置情報を加味して掘削中か否かを判断してもよい。この場合、バケット６の位置またはアーム５の先端の位置が下部走行体１の位置より下のときに掘削中と判断できる。または、コントローラ３０は、メインポンプ１２Ｌ，１２Ｒの吐出圧力、アームシリンダ８の油圧、バケットシリンダ９の油圧に基づいて掘削中か判断してもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、コントローラ３０のエンジン回転数上昇判定部３４が、エンジン回転数目標値上昇の条件を満たしていると判定したとき（図７の時刻ｔ３）にエンジン回転数目標値Ｎｅｄに上昇分を追加して流量増加制御を行い、その後に目標値上昇の条件を満たさなくなったと判定したとき（図７の時刻ｔ５）に流量増加制御を終了してエンジン回転数目標値Ｎｅｄを元に戻す構成を例示したが、エンジン回転数目標値Ｎｅｄを元に戻すタイミングは他の条件が成立した場合でもよい。例えば、コントローラ３０は、エンジン１１の回転数Ｎｅを上昇させた後、あらかじめ定めた所定期間が経過すると回転数Ｎｅを元に戻す構成としてもよいし、操作レバーがバケット閉じフル操作の領域から外れると回転数Ｎｅを元に戻す構成でもよいし、油圧ポンプの吐出圧が低下すると回転数Ｎｅを元に戻す構成でもよいし、バケット６の引き込み角度が最大値に近くなるなど所定角度を超えた場合に回転数Ｎｅを元に戻す構成でもよいし、アタッチメントのバケット６以外の他の要素の操作が入ったら回転数Ｎｅを元に戻す構成としてもよい。
In the above embodiment, when the engine speed
また本実施形態のポンプ流量増加制御は、バケット以外のアタッチメント要素の動作を早める制御にも適用できる。例えば図４の（Ａ），（Ｂ）に示す掘削動作前半において、アームの動作を早める制御に適用してもよいし、図４の（Ｅ）に示すブーム上げ旋回動作区間において、ブーム上げ動作の速度や上部旋回体３の旋回速度を上げる制御に適用してもよい。 Further, the pump flow rate increase control of the present embodiment can be applied to the control of accelerating the operation of the attachment element other than the bucket. For example, it may be applied to the control for accelerating the movement of the arm in the first half of the excavation operation shown in FIGS. 4A and 4B, or the boom raising operation in the boom raising turning operation section shown in FIG. 4E. It may be applied to the control for increasing the speed of the upper swirl body 3 and the swivel speed of the upper swivel body 3.
また、上記実施形態では、バケット操作レバーの操作が略フル操作に対応するときに、掘削中と判断して、エンジン１１の回転数目標値Ｎｅｄを嵩上する構成を例示したが、バケット閉じ動作の速度を速めることができれば他の手法でもよい。例えば、メインポンプ１２Ｌ，１２Ｒの斜板傾転角を調節することによってメインポンプ１２Ｌ，１２Ｒの吐出量を直接制御してもよい。または、油圧系にメインポンプ１２Ｌ，１２Ｒとは別の独立したポンプやアキュムレータを設け、これらの要素からのバケットシリンダへの供給流量を増加させることもできる。または、油圧系に電動モータで流量を増加させるポンプがある場合には、アシストモータでメインの油圧ポンプにトルクを加算することによって、ポンプ流量を増加することもできる。
Further, in the above embodiment, when the operation of the bucket operation lever corresponds to the substantially full operation, it is determined that excavation is in progress, and the configuration in which the rotation speed target value Ned of the
また、上記実施形態では、アタッチメントを油圧駆動する構成を例示したが、アタッチメントを油圧以外で制御する構成でもよい。 Further, in the above embodiment, the configuration in which the attachment is hydraulically driven is exemplified, but the configuration in which the attachment is controlled by other than hydraulic pressure may be used.
１ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ ブーム（アタッチメント）
５ アーム（アタッチメント）
６ バケット（アタッチメント）
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
１１ エンジン
１２Ｌ，１２Ｒ メインポンプ（油圧ポンプ）
３０ コントローラ
1 Lower running body 3 Upper turning body 4 Boom (attachment)
5 arm (attachment)
6 bucket (attachment)
7
30 controller
Claims (2)
前記走行体に旋回可能に搭載された旋回体と、
前記旋回体に搭載されたブーム、前記ブームに連結されたアーム、前記アームに連結されたバケット、を含むアタッチメントと、
前記アタッチメントの駆動源であるエンジンと、
前記アタッチメントを制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記バケットの操作レバーの操作入力に基づいて前記バケットの操作情報を取得し、
前記バケットが前記走行体より低い位置にあると判定し、且つ、前記バケットの前記操作レバーの前記操作入力がフル操作領域にあると判定した場合に、前記エンジンの回転数を上昇させる、
ショベル。 With the running body,
A swivel body mounted on the traveling body so as to be swivel,
An attachment including a boom mounted on the swivel body, an arm connected to the boom, and a bucket connected to the arm.
The engine that is the drive source of the attachment and
A controller for controlling the attachment is provided.
The controller
The operation information of the bucket is acquired based on the operation input of the operation lever of the bucket, and the operation information of the bucket is acquired.
When it is determined that the bucket is at a position lower than the traveling body and the operation input of the operation lever of the bucket is in the full operation region, the rotation speed of the engine is increased.
Excavator.
前記走行体に旋回可能に搭載された旋回体と、
前記旋回体に搭載されたアタッチメントと、
前記アタッチメントの駆動源であるエンジンと、
前記アタッチメントを制御するコントローラと、を備え、
前記アタッチメントがブーム、アーム、及びバケットを含み、
前記コントローラは、前記バケットの位置または前記アームの先端の位置が前記走行体の位置より下にあると判断したとき、かつ、前記バケットの閉じ操作に対応するバケット操作レバーの入力があり、前記バケット操作レバーの操作が略フル操作に対応するとき、前記エンジンの回転数を上昇させ、
前記アタッチメントを駆動するための油圧を供給する複数の油圧ポンプを備え、
前記バケットは、前記複数の油圧ポンプのうち所定の１つの油圧ポンプのみで駆動される、
ショベル。 With the running body,
A swivel body mounted on the traveling body so as to be swivel,
The attachment mounted on the swivel body and
The engine that is the drive source of the attachment and
A controller for controlling the attachment is provided .
The attachment includes a boom, an arm, and a bucket.
When the controller determines that the position of the bucket or the position of the tip of the arm is lower than the position of the traveling body, and there is an input of the bucket operation lever corresponding to the closing operation of the bucket, the bucket has an input. When the operation of the operation lever corresponds to almost full operation, the rotation speed of the engine is increased.
It is equipped with a plurality of hydraulic pumps that supply hydraulic pressure to drive the attachment.
The bucket is driven by only one predetermined hydraulic pump among the plurality of hydraulic pumps.
Excavator.
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