JP7102372B2 - Working machine - Google Patents

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本発明は、バックホー等の作業機に関する。 The present invention relates to a working machine such as a backhoe.

従来、特許文献1に開示された作業機が知られている。
特許文献1に開示された作業機は、掘削深さを制限することができる作業深さ制限装置を備えている。作業深さ制限装置は、ブーム、アーム、作業工具等から構成される作業装置が所定深さに到達したときに作業装置の駆動を停止することにより、作業装置が通信線、電力線、ガス管、水道管等の埋設物に接触することを防止する。
Conventionally, a working machine disclosed in Patent Document 1 is known.
The working machine disclosed in Patent Document 1 includes a working depth limiting device capable of limiting the excavation depth. The work depth limiting device stops driving the work device when the work device composed of a boom, an arm, a work tool, etc. reaches a predetermined depth, so that the work device can be used as a communication line, a power line, a gas pipe, or the like. Prevent contact with buried objects such as water pipes.

特開平6-81376号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-81376

しかしながら、上記した作業深さ制限装置を備えた作業機では、掘削作業とは異なる作業(例えば転圧作業等)をしている場合にも作業深さに制限がかかる場合があり、作業効率を低下させるという問題があった。
本発明は、このような従来技術に鑑みて、深さ制限機能が要求される作業時にのみ作業深さを制限することができる作業機を提供するものである。
However, in the work machine equipped with the above-mentioned work depth limiting device, the work depth may be limited even when the work is different from the excavation work (for example, rolling work), and the work efficiency is improved. There was a problem of lowering it.
In view of such a prior art, the present invention provides a working machine capable of limiting the working depth only at the time of working in which the depth limiting function is required.

本発明の一態様に係る作業機は、機体と、前記機体に取り付けられ且つ上下方向に揺動可能な揺動体と、前記揺動体の先端に姿勢変更可能に取り付けられたバケットと、前記バケットの高さを検知する高さ検知装置と、前記バケットの姿勢を検知する姿勢検知装置と、前記バケットによる掘削の目標深さを設定する設定部と、前記高さ検知装置により検知されたバケットの高さが前記目標深さに対応する高さに達し且つ前記姿勢検知装置により検知されたバケットの姿勢が掘削姿勢にあるときに、前記バケットの下降動作を制限する制御装置と、を備え、前記姿勢検知装置は、前記揺動体と前記バケットの角度を検知する角度センサを有し、前記制御装置は、前記角度センサにて検知された角度が所定角度を超えるときにバケットが掘削姿勢にあると判断するThe working machine according to one aspect of the present invention includes a machine body, a rocking body attached to the machine body and swingable in the vertical direction, a bucket attached to the tip of the rocking body so as to be able to change its posture, and the bucket. A height detection device that detects the height, an attitude detection device that detects the posture of the bucket, a setting unit that sets a target depth for excavation by the bucket, and a bucket height detected by the height detection device. The posture includes a control device that limits the lowering motion of the bucket when the height reaches the height corresponding to the target depth and the posture of the bucket detected by the posture detecting device is in the excavation posture . The detection device has an angle sensor that detects the angle between the rocking body and the bucket, and the control device determines that the bucket is in the excavation posture when the angle detected by the angle sensor exceeds a predetermined angle. To do .

上記作業機によれば、バケットの高さと姿勢に基づいて作業深さを制限することができるため、深さ制限機能が要求される作業時にのみ作業深さを制限することが可能である。 According to the above-mentioned working machine, since the working depth can be limited based on the height and posture of the bucket, it is possible to limit the working depth only at the time when the depth limiting function is required.

掘削深さ制限システムを示す図である。It is a figure which shows the excavation depth limiting system. バケットが掘削姿勢であるか否かの判断基準を示す側面図であって、(a)は第1実施形態、(b)は第2実施形態、(c)は第3実施形態、(d)は第4実施形態を示す。It is a side view which shows the judgment criterion whether a bucket is excavation posture, (a) is a 1st embodiment, (b) is a 2nd embodiment, (c) is a 3rd embodiment, (d). Indicates a fourth embodiment. 掘削深さ制限システムの処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing operation of the excavation depth limiting system. 作業機の平面図である。It is a plan view of a working machine. 作業機の側面図である。It is a side view of a working machine.

(作業機の全体構成)
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図4、図5は、本発明に係る作業機1の一実施形態を示している。本実施形態では、作業機1として、旋回作業機であるバックホーが例示されている。
作業機1は、機体(旋回台)2と、キャノピ3と、走行装置4と、作業装置5とを備えている。機体2上には、運転席6が設けられている。
(Overall configuration of working machine)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
4 and 5 show an embodiment of the working machine 1 according to the present invention. In the present embodiment, the backhoe, which is a turning work machine, is exemplified as the work machine 1.
The working machine 1 includes a machine body (swivel table) 2, a canopy 3, a traveling device 4, and a working device 5. A driver's seat 6 is provided on the machine body 2.

以下、機体2上に設けられた運転席6に着座した運転者(オペレータ)の前側(図5の左側)を前方、運転者の後側(図5の右側)を後方、運転者の左側(図5の手前側)を左方、運転者の右側(図5の奥側)を右方として説明する。
機体2は、走行装置4のフレーム上に、上下方向に延伸する旋回軸心(縦軸)回りに左
右に旋回自在に支持されている。機体2は、旋回基板17とウエイト22とを有している。旋回基板17は、旋回ベアリングに連結されており、油圧モータの駆動により縦軸回りに旋回する。ウエイト22は、機体2の後部に設けられている。
Hereinafter, the front side (left side in FIG. 5) of the driver (operator) seated in the driver's seat 6 provided on the aircraft 2 is the front, the rear side of the driver (right side in FIG. 5) is the rear, and the left side of the driver (the left side of the driver). The front side of FIG. 5) will be described as the left side, and the driver's right side (back side of FIG. 5) will be described as the right side.
The machine body 2 is supported on the frame of the traveling device 4 so as to be able to turn left and right around a turning axis (vertical axis) extending in the vertical direction. The machine body 2 has a swivel board 17 and a weight 22. The swivel board 17 is connected to a swivel bearing and swivels around the vertical axis by being driven by a hydraulic motor. The weight 22 is provided at the rear of the machine body 2.

走行装置4は、クローラ式の走行装置である。走行装置4は、機体2の右側と左側の下方に夫々設けられている。走行装置4は、油圧モータによって駆動される。走行装置4の前部にはドーザ装置10が設けられている。ドーザ装置10は、ドーザシリンダ30により上下方向に揺動する。
機体2の前部には、支持ブラケット7が設けられている。支持ブラケット7には、スイングブラケット8が装着されている。スイングブラケット8は、支持ブラケット7に対して縦方向の軸心回りに揺動可能に支持されている。スイングブラケット8の揺動は、機体2に取り付けられたスイングシリンダ9の伸縮により行われる。
The traveling device 4 is a crawler type traveling device. The traveling device 4 is provided on the lower right side and the lower side of the left side of the machine body 2, respectively. The traveling device 4 is driven by a hydraulic motor. A dozer device 10 is provided at the front of the traveling device 4. The dozer device 10 swings in the vertical direction by the dozer cylinder 30.
A support bracket 7 is provided on the front portion of the machine body 2. A swing bracket 8 is attached to the support bracket 7. The swing bracket 8 is swingably supported around the axis in the vertical direction with respect to the support bracket 7. The swing of the swing bracket 8 is performed by the expansion and contraction of the swing cylinder 9 attached to the machine body 2.

図5に示すように、作業装置5は、揺動体とバケット13とを有している。本実施形態では、揺動体は、ブーム11とアーム12とを有している。揺動体であるアーム12の先端にバケット13が姿勢変更可能に取り付けられている。
バケット13の基端にはブラケット18が設けられている。バケット13は、ブラケット18を介してアーム12の先端に取り付けられている。バケット13は、側壁131と底壁132とバケット爪133とを有している。側壁131は、左側壁と右側壁とを含む。底壁132は、左側壁と右側壁とを連結している。バケット爪133は、バケット13の先端に設けられている。底壁132の外面である底面は、湾曲部132aと平面部132bとを有している。湾曲部132aは、バケット13の開口と反対側に向けて膨出している。湾曲部132aは、ブラケット18側に設けられている。平面部132bは、バケット爪133側に設けられている。湾曲部132aと平面部132bとは連続している。
As shown in FIG. 5, the working device 5 has a rocking body and a bucket 13. In this embodiment, the rocking body has a boom 11 and an arm 12. A bucket 13 is attached to the tip of the arm 12 which is a rocking body so that the posture can be changed.
A bracket 18 is provided at the base end of the bucket 13. The bucket 13 is attached to the tip of the arm 12 via the bracket 18. The bucket 13 has a side wall 131, a bottom wall 132, and a bucket claw 133. The side wall 131 includes a left side wall and a right side wall. The bottom wall 132 connects the left side wall and the right side wall. The bucket claw 133 is provided at the tip of the bucket 13. The bottom surface, which is the outer surface of the bottom wall 132, has a curved portion 132a and a flat surface portion 132b. The curved portion 132a bulges toward the side opposite to the opening of the bucket 13. The curved portion 132a is provided on the bracket 18 side. The flat surface portion 132b is provided on the bucket claw 133 side. The curved portion 132a and the flat surface portion 132b are continuous.

さらに作業装置5は、ブーム11、アーム12及びバケット13の駆動機構(油圧アクチュエータ等)として、ブームシリンダ14、アームシリンダ15及びバケットシリンダ16を有している。ブームシリンダ14、アームシリンダ15、バケットシリンダ16、スイングシリンダ9及びドーザシリンダ30は、油圧シリンダにより構成されている。
ブーム11の基端部は、スイングブラケット8に対して第1横軸31回りに揺動可能に枢支されている。アーム12の基端部は、ブーム11の先端部に対して第2横軸32回りに揺動可能に枢支されている。バケット13の基端部は、アーム12の先端部に対して第3横軸(枢軸)33回りに揺動可能に枢支されている。ブーム11は、ブームシリンダ14の伸縮により上下に揺動する。アーム12は、アームシリンダ15の伸縮により上下に揺動する。バケット13は、バケットシリンダ16の伸縮によりスクイ・ダンプ動作する。
Further, the working device 5 has a boom cylinder 14, an arm cylinder 15, and a bucket cylinder 16 as drive mechanisms (hydraulic actuators and the like) for the boom 11, the arm 12, and the bucket 13. The boom cylinder 14, arm cylinder 15, bucket cylinder 16, swing cylinder 9, and dozer cylinder 30 are composed of hydraulic cylinders.
The base end portion of the boom 11 is pivotally supported with respect to the swing bracket 8 so as to be swingable around the first horizontal axis 31. The base end portion of the arm 12 is pivotally supported with respect to the tip end portion of the boom 11 so as to be swingable around the second horizontal axis 32. The base end portion of the bucket 13 is pivotally supported around the third horizontal axis (axis axis) 33 with respect to the tip end portion of the arm 12. The boom 11 swings up and down due to the expansion and contraction of the boom cylinder 14. The arm 12 swings up and down due to the expansion and contraction of the arm cylinder 15. The bucket 13 operates as a squeeze dump by expanding and contracting the bucket cylinder 16.

機体2の右部には、機体2の旋回、走行装置4の駆動、作業装置5の駆動等を行うための油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御するコントロールバルブ28等が搭載されている。機体2の後部には、原動機23、油圧ポンプ27等が搭載されている。原動機23は、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の内燃機関、あるいは電動モータ等である。原動機23は、内燃機関と電動モータとの両方を有するハイブリッド型であってもよい。 On the right side of the machine body 2, a control valve 28 or the like for controlling the supply of hydraulic oil to the hydraulic actuator for turning the machine body 2, driving the traveling device 4, driving the working device 5, and the like is mounted. A prime mover 23, a hydraulic pump 27, and the like are mounted on the rear portion of the machine body 2. The prime mover 23 is an internal combustion engine such as a diesel engine or a gasoline engine, an electric motor, or the like. The prime mover 23 may be a hybrid type having both an internal combustion engine and an electric motor.

機体2上部には、キャノピ3が搭載されている。キャノピ3は、運転席6を保護する運転席保護装置である。運転席保護装置としてキャノピ3に代えてキャビンを搭載してもよい。
運転席7の周囲には、機体2を旋回操作する旋回レバー、走行装置4を操作する走行レバー、作業装置5を操作する操作レバー(いずれも図示略)等を含む操作機器29が設けられている。
(掘削深さ制限システム)
作業機1は、作業装置5による掘削の深さを制限するための掘削深さ制限システム40を備えている。
A canopy 3 is mounted on the upper part of the machine body 2. The canopy 3 is a driver's seat protection device that protects the driver's seat 6. A cabin may be mounted instead of the canopy 3 as a driver's seat protection device.
Around the driver's seat 7, an operating device 29 including a swivel lever for swiveling the machine body 2, a traveling lever for operating the traveling device 4, an operating lever for operating the working device 5 (all not shown), and the like are provided. There is.
(Excavation depth limiting system)
The working machine 1 is provided with an excavation depth limiting system 40 for limiting the excavation depth by the working device 5.

図1に示すように、掘削深さ制限システム40は、高さ検知装置41、姿勢検知装置42、設定部43、制御装置44、報知装置45を備えている。
(高さ検知装置)
高さ検知装置41は、バケット13の所定部分の高さを検知する装置である。
高さ検知装置41は、バケット13の所定部分の高さとして、例えば、バケット13の枢軸33の高さを検知する。以下、この高さ検知装置41を「第1実施形態の高さ検知装置41」と称する。
As shown in FIG. 1, the excavation depth limiting system 40 includes a height detection device 41, a posture detection device 42, a setting unit 43, a control device 44, and a notification device 45.
(Height detector)
The height detection device 41 is a device that detects the height of a predetermined portion of the bucket 13.
The height detecting device 41 detects, for example, the height of the pivot 33 of the bucket 13 as the height of a predetermined portion of the bucket 13. Hereinafter, this height detection device 41 will be referred to as "the height detection device 41 of the first embodiment".

第1実施形態の高さ検知装置41は、ブーム11やアーム12等に取り付けられたポテンショメータと、ポテンショメータの検知値に基づいてバケット13の高さを算出する演算装置とを有している。
第1実施形態の高さ検知装置41が有するポテンショメータは、ブーム11の基端部と機体2のスイングブラケット8との間の第1横軸31回りにおける回転角度(スイングブラケット8に対するブーム11の回転角度)を検知するポテンショメータと、ブーム11の先端部とアーム12の基端部との間の第2横軸32回りにおける回転角度(ブーム11に対するアーム12の回転角度)を検知するポテンショメータを含む。
The height detection device 41 of the first embodiment includes a potentiometer attached to a boom 11 or an arm 12, and an arithmetic unit that calculates the height of the bucket 13 based on the detection value of the potentiometer.
The potentiometer included in the height detection device 41 of the first embodiment has a rotation angle (rotation of the boom 11 with respect to the swing bracket 8) around the first horizontal axis 31 between the base end portion of the boom 11 and the swing bracket 8 of the machine body 2. Includes a potentiometer that detects the angle) and a potentiometer that detects the rotation angle (rotation angle of the arm 12 with respect to the boom 11) around the second horizontal axis 32 between the tip end portion of the boom 11 and the base end portion of the arm 12.

第1実施形態の高さ検知装置41は、ポテンショメータが検知した回転角度(スイングブラケット8に対するブーム11の回転角度及びブーム11に対するアーム12の回転角度)と、既知の値であるブーム11の長さ(第1横軸31から第2横軸33までの距離)、アーム12の長さ(第2横軸32から第3横軸33までの距離)、第1横軸31と走行装置4の底面との距離(高さ)に基づき、バケット13の所定部分の高さとして、バケット13の枢軸23の高さを算出する。 In the height detecting device 41 of the first embodiment, the rotation angle detected by the potential meter (the rotation angle of the boom 11 with respect to the swing bracket 8 and the rotation angle of the arm 12 with respect to the boom 11) and the length of the boom 11 which is a known value. (Distance from the first horizontal axis 31 to the second horizontal axis 33), the length of the arm 12 (distance from the second horizontal axis 32 to the third horizontal axis 33), the bottom surface of the first horizontal axis 31 and the traveling device 4. Based on the distance (height) from the bucket 13, the height of the pivot 23 of the bucket 13 is calculated as the height of the predetermined portion of the bucket 13.

また、高さ検知装置41は、バケット13の所定部分の高さとして、バケット13の先端13aの高さを検知するものであってもよい。以下、この高さ検知装置41を「第2実施形態の高さ検知装置41」と称する。バケット13の先端13aとは、枢軸33から最も離れたバケット13の端部であり、具体的にはバケット爪133の先端である。
第2実施形態の高さ検知装置41は、アーム12の先端部とバケット13の基端部との間の第3横軸(枢軸)33回りにおける回転角度(アーム12に対するバケット13の回転角度)を検知するポテンショメータ(後述する角度センサ42a)と、バケット13の枢軸33の位置(枢軸位置)を検知する検知具とを有している。
Further, the height detecting device 41 may detect the height of the tip 13a of the bucket 13 as the height of a predetermined portion of the bucket 13. Hereinafter, this height detection device 41 will be referred to as "the height detection device 41 of the second embodiment". The tip 13a of the bucket 13 is the end of the bucket 13 farthest from the pivot 33, specifically the tip of the bucket claw 133.
The height detection device 41 of the second embodiment has a rotation angle (rotation angle of the bucket 13 with respect to the arm 12) around a third horizontal axis (axis) 33 between the tip end portion of the arm 12 and the base end portion of the bucket 13. It has a potentiometer (angle sensor 42a described later) for detecting the above, and a detector for detecting the position (axial position) of the pivot 33 of the bucket 13.

「枢軸位置」とは、バケット13の枢軸33の高さ(上下位置)と、当該枢軸33の前後位置(機体2(厳密には第1横軸31)から枢軸33までの水平距離)とを含む位置である。枢軸33の高さ(上下位置)は、上述した方法により算出することができる。枢軸33の前後位置は、スイングブラケット8に対するブーム11の回転角度、及び、ブーム11に対するアーム12の回転角度と、ブーム11の長さ及びアーム12の長さに基づいて算出することができる。 The "axial position" refers to the height (vertical position) of the pivot 33 of the bucket 13 and the front-rear position of the pivot 33 (horizontal distance from the machine body 2 (strictly speaking, the first horizontal axis 31) to the pivot 33). It is a position to include. The height (vertical position) of the pivot 33 can be calculated by the method described above. The front-back position of the pivot 33 can be calculated based on the rotation angle of the boom 11 with respect to the swing bracket 8, the rotation angle of the arm 12 with respect to the boom 11, and the length of the boom 11 and the length of the arm 12.

第2実施形態の高さ検知装置41は、バケット13の枢軸位置と、アーム12に対するバケット13の枢軸33回りの回転角度と、バケット13の形状データに基づいて、バケット13の先端13aの高さを検知する。なお、上記のバケット13の形状データには、少なくともバケット13における枢軸33から先端13aまでの距離が含まれる。好ましくは、バケット13の形状データは、バケット13全体の3次元形状データである。バケット13の形状データは、高さ検知装置41、姿勢検知装置42又は制御装置44に設けられる記憶部に記憶される。 The height detection device 41 of the second embodiment is based on the pivot position of the bucket 13, the rotation angle around the pivot 33 of the bucket 13 with respect to the arm 12, and the shape data of the bucket 13, and the height of the tip 13a of the bucket 13. Is detected. The shape data of the bucket 13 includes at least the distance from the pivot 33 to the tip 13a in the bucket 13. Preferably, the shape data of the bucket 13 is the three-dimensional shape data of the entire bucket 13. The shape data of the bucket 13 is stored in a storage unit provided in the height detection device 41, the posture detection device 42, or the control device 44.

また、第2実施形態の高さ検知装置41の変更例として、高さ検知装置41は、バケット13の所定部分の高さとしてバケット13の姿勢を考慮してバケット13の最も低い部位の高さを検知する構成としてもよい。この場合、高さ検知装置41は、上述した第1実施形態の高さ検知装置41がバケット13の枢軸33の高さを算出するために使用した値に加えて、上記枢軸位置と、アーム12に対するバケット13の枢軸33回りの回転角度と、バケット13の形状データとに基づいて、バケット13の最も低い部位の高さを検知する。 Further, as a modification of the height detection device 41 of the second embodiment, the height detection device 41 considers the posture of the bucket 13 as the height of a predetermined portion of the bucket 13, and the height of the lowest portion of the bucket 13. It may be configured to detect. In this case, the height detection device 41 includes the pivot position and the arm 12 in addition to the values used by the height detection device 41 of the first embodiment described above to calculate the height of the pivot 33 of the bucket 13. The height of the lowest portion of the bucket 13 is detected based on the rotation angle of the bucket 13 around the axis 33 and the shape data of the bucket 13.

また、上述した高さ検知装置41はポテンショメータを用いる構成のものであるが、ポテンショメータを用いる構成に代えて或いは加えて、例えば、ロータリエンコーダを用いる構成、ブーム11やアーム12或いはバケット13に取り付けた振動ジャイロ等の角度
センサを用いる構成、カメラ等にて撮像した画像を解析することによりバケット13の高さを検知する構成等を採用してもよい。
(姿勢検知装置)
姿勢検知装置42は、バケット13の姿勢を検知する装置である。
Further, the height detection device 41 described above has a configuration using a potentiometer, but instead of or in addition to a configuration using a potentiometer, for example, a configuration using a rotary encoder, attached to a boom 11, an arm 12, or a bucket 13. A configuration using an angle sensor such as a vibration gyro, a configuration in which the height of the bucket 13 is detected by analyzing an image captured by a camera or the like may be adopted.
(Posture detection device)
The posture detection device 42 is a device that detects the posture of the bucket 13.

姿勢検知装置42は、揺動体であるブーム11及びアーム12や、バケット13に取り付けられたポテンショメータと、ポテンショメータの検知値に基づいてバケット13の姿勢を算出する演算装置とを有している。
姿勢検知装置42が有するポテンショメータは、ブーム11の基端部と機体2のスイングブラケット8との間の第1横軸31回りにおける回転角度(スイングブラケット8に対するブーム11の回転角度)を検知するポテンショメータと、ブーム11の先端部とアーム12の基端部との間の第2横軸32回りにおける回転角度(ブーム11に対するアーム12の回転角度)を検知するポテンショメータと、アーム12の先端部とバケット13の基端部との間の第3横軸(枢軸)33回りにおける回転角度(アーム12に対するバケット13の回転角度)を検知するポテンショメータを含む。これらのポテンショメータは、高さ検知装置41が有するポテンショメータと兼用することができるが、高さ検知装置41が有するポテンショメータと別に設けてもよい。
The posture detection device 42 includes a boom 11 and an arm 12, which are rocking bodies, a potentiometer attached to the bucket 13, and an arithmetic unit that calculates the posture of the bucket 13 based on the detection value of the potentiometer.
The potential meter included in the attitude detection device 42 is a potential meter that detects the rotation angle (rotation angle of the boom 11 with respect to the swing bracket 8) around the first horizontal axis 31 between the base end portion of the boom 11 and the swing bracket 8 of the machine body 2. And a potentiometer that detects the rotation angle (rotation angle of the arm 12 with respect to the boom 11) around the second horizontal axis 32 between the tip end of the boom 11 and the base end of the arm 12, the tip of the arm 12 and the bucket. A potentiometer for detecting a rotation angle (rotation angle of the bucket 13 with respect to the arm 12) around a third horizontal axis (axial axis) 33 with the base end portion of 13 is included. These potentiometers can also be used as the potentiometer included in the height detecting device 41, but may be provided separately from the potentiometer included in the height detecting device 41.

以下、姿勢検知装置42の4つの実施形態(第1~第4実施形態)について説明する。
第1実施形態の姿勢検知装置42は、バケット13の姿勢として、バケット13の先端13aの位置と、バケット13の姿勢変更の動作支点となる枢軸33の位置(枢軸位置)とを検知する(図2(a)参照)。
バケット13の先端13aの位置は、バケット13の先端13aの高さ(上下位置)だけでなく、当該先端13aの前後位置(機体2(厳密には第1横軸31)から先端13aまでの水平距離)も含む。バケット13の先端13aの高さは、第2実施形態の高さ検知装置41により算出することができる。先端13aの前後位置は、スイングブラケット8に対するブーム11の回転角度、ブーム11に対するアーム12の回転角度、及び、アーム12に対するバケット13の回転角度と、ブーム11の長さ、アーム12の長さ、バケット13の形状データ(バケット13の枢軸33から先端13aまでの距離を含む)、及び、第1横軸31と作業機1の走行装置4の底面との距離に基づいて算出することができる。
Hereinafter, four embodiments (first to fourth embodiments) of the posture detecting device 42 will be described.
The posture detecting device 42 of the first embodiment detects the position of the tip 13a of the bucket 13 and the position of the pivot 33 (the pivot position) which is the operation fulcrum of changing the posture of the bucket 13 as the posture of the bucket 13 (FIG. 2 (a)).
The position of the tip 13a of the bucket 13 is not only the height (vertical position) of the tip 13a of the bucket 13, but also the horizontal position from the front-rear position of the tip 13a (strictly speaking, the first horizontal axis 31 to the tip 13a). Distance) is also included. The height of the tip 13a of the bucket 13 can be calculated by the height detecting device 41 of the second embodiment. The front-rear position of the tip 13a is the rotation angle of the boom 11 with respect to the swing bracket 8, the rotation angle of the arm 12 with respect to the boom 11, the rotation angle of the bucket 13 with respect to the arm 12, the length of the boom 11, and the length of the arm 12. It can be calculated based on the shape data of the bucket 13 (including the distance from the pivot 33 of the bucket 13 to the tip 13a) and the distance between the first horizontal axis 31 and the bottom surface of the traveling device 4 of the working machine 1.

枢軸位置は、第2実施形態の高さ検知装置41により算出することができる。
第2実施形態の姿勢検知装置42は、バケット13の姿勢として、揺動体(アーム12)とバケット13の角度αを検知する(図2(b)参照)。第2実施形態の姿勢検知装置42は、揺動体(アーム12)とバケット13の角度αを検知する角度センサ42aを有する。この角度センサ42aは、上述した第2実施形態の高さ検知装置41が有するポテンショメータを用いることができる。
The pivot position can be calculated by the height detection device 41 of the second embodiment.
The posture detecting device 42 of the second embodiment detects the angle α between the rocking body (arm 12) and the bucket 13 as the posture of the bucket 13 (see FIG. 2B). The posture detecting device 42 of the second embodiment has an angle sensor 42a that detects an angle α between the rocking body (arm 12) and the bucket 13. As the angle sensor 42a, the potentiometer included in the height detection device 41 of the second embodiment described above can be used.

第3実施形態の姿勢検知装置42は、バケット13の姿勢として、バケット13の湾曲部132aの頂点13bの位置とバケット13の姿勢変更の動作支点となる枢軸33の位置とを検知する(図2(c)参照)。尚、湾曲部132aの頂点13bは、バケット13の開口と反対側に最も膨出した点である。
湾曲部132aの頂点13bの位置は、頂点13bの高さ(上下位置)だけでなく、当該頂点13bの前後位置(機体2(厳密には第1横軸31)から頂点13bまでの水平距離)も含む。頂点13bの上下位置及び前後位置は、スイングブラケット8に対するブーム11の回転角度、ブーム11に対するアーム12の回転角度、及び、アーム12に対するバケット13の回転角度と、ブーム11の長さ、アーム12の長さ、バケット13の形状データ(バケット13の枢軸33から頂点13bまでの距離を含む)、及び、第1横軸31と作業機1の走行装置4の底面との距離に基づいて算出することができる。
The posture detection device 42 of the third embodiment detects the position of the apex 13b of the curved portion 132a of the bucket 13 and the position of the pivot 33 which is the operation fulcrum of the posture change of the bucket 13 as the posture of the bucket 13 (FIG. 2). See (c)). The apex 13b of the curved portion 132a is the point most bulging on the side opposite to the opening of the bucket 13.
The position of the apex 13b of the curved portion 132a is not only the height (vertical position) of the apex 13b but also the front-back position of the apex 13b (horizontal distance from the machine body 2 (strictly speaking, the first horizontal axis 31) to the apex 13b). Also includes. The vertical and front-back positions of the apex 13b are the rotation angle of the boom 11 with respect to the swing bracket 8, the rotation angle of the arm 12 with respect to the boom 11, the rotation angle of the bucket 13 with respect to the arm 12, the length of the boom 11, and the arm 12. Calculated based on the length, the shape data of the bucket 13 (including the distance from the pivot 33 of the bucket 13 to the apex 13b), and the distance between the first horizontal axis 31 and the bottom surface of the traveling device 4 of the working machine 1. Can be done.

第4実施形態の姿勢検知装置42は、バケット13の姿勢として、バケット13の底面132の平面部132bの向きを検知する。言い換えれば、姿勢検知装置42は、平面部132bの水平方向に対する傾斜の向き(角度)を検知する。姿勢検知装置42は、少なくとも平面部132bが前方に向かうにつれて下方に移行する向きにあるか否かを検知す
る。平面部132bの向きは、スイングブラケット8に対するブーム11の回転角度、ブーム11に対するアーム12の回転角度、アーム12に対するバケット13の回転角度、バケット13の形状データに基づいて算出することができる。
The posture detecting device 42 of the fourth embodiment detects the direction of the flat surface portion 132b of the bottom surface 132 of the bucket 13 as the posture of the bucket 13. In other words, the posture detecting device 42 detects the direction (angle) of the inclination of the flat surface portion 132b with respect to the horizontal direction. The posture detecting device 42 detects whether or not at least the flat surface portion 132b is in the direction of moving downward as it goes forward. The orientation of the flat surface portion 132b can be calculated based on the rotation angle of the boom 11 with respect to the swing bracket 8, the rotation angle of the arm 12 with respect to the boom 11, the rotation angle of the bucket 13 with respect to the arm 12, and the shape data of the bucket 13.

上述した第1~第4実施形態の姿勢検知装置42はポテンショメータを用いる構成のものであるが、ポテンショメータを用いる構成に代えて或いは加えて、例えば、ロータリエンコーダを用いる構成、ブーム11やアーム12或いはバケット13に取り付けた振動ジャイロ等の角度センサを用いる構成、カメラ等にて撮像した画像を解析することにより、バケット13の姿勢を検知する構成等を採用してもよい。
(設定部)
設定部43は、バケット13による掘削の目標深さを設定する。
The attitude detection device 42 of the first to fourth embodiments described above has a configuration using a potentiometer, but instead of or in addition to a configuration using a potentiometer, for example, a configuration using a rotary encoder, a boom 11 or an arm 12, or A configuration using an angle sensor such as a vibration gyro attached to the bucket 13, a configuration for detecting the posture of the bucket 13 by analyzing an image captured by a camera or the like may be adopted.
(Setting part)
The setting unit 43 sets the target depth for excavation by the bucket 13.

目標深さは、例えば、掘削予定地の過去の施工データ(施工図面等)に基づいて設定することができる。過去の施工データは、例えば、埋設物(水道管、ガス管、電線、通信線等)の深さである。この場合、埋設物に到達しない深さが目標深さとして設定される。目標深さの設定は、掘削作業の開始前に行うことが好ましいが、掘削作業の途中で行ってもよい。例えば、埋設物が地表面より2m以深の深さにあることが事前に分かっている場合、地表面から1m程度の深さまで掘削した時点で目標深さを設定してもよい。 The target depth can be set, for example, based on the past construction data (construction drawings, etc.) of the planned excavation site. Past construction data is, for example, the depth of buried objects (water pipes, gas pipes, electric wires, communication lines, etc.). In this case, the depth that does not reach the buried object is set as the target depth. The target depth is preferably set before the start of the excavation work, but may be set during the excavation work. For example, if it is known in advance that the buried object is at a depth of 2 m or more from the ground surface, the target depth may be set when excavating to a depth of about 1 m from the ground surface.

図4に示すように、設定部43は、例えば、運転席6の周辺の操作機器29に配置されている。設定部43は、例えば、タッチパネル、回転ダイヤル、押しボタン等の入力装置から構成される。なお、目標深さの設定は、オペレータが設定部43を介して目標深さの数値を入力するようにしてもよく、オペレータが作業装置5を操作して設定したい深さまでバケット13を移動させた状態で設定部43を操作する(例えば、押しボタンを押す)ことにより、その時点のバケット13の深さを目標深さとして設定するようにしてもよい。
(報知装置)
報知装置45は、報知音を発生可能な装置である。
As shown in FIG. 4, the setting unit 43 is arranged, for example, in the operating device 29 around the driver's seat 6. The setting unit 43 is composed of, for example, an input device such as a touch panel, a rotary dial, and a push button. The target depth may be set by the operator inputting a numerical value of the target depth via the setting unit 43, and the operator operates the work device 5 to move the bucket 13 to the desired depth. By operating the setting unit 43 (for example, pressing a push button) in the state, the depth of the bucket 13 at that time may be set as the target depth.
(Notification device)
The notification device 45 is a device capable of generating a notification sound.

報知装置45は、作業機1の運転者に対して高さ検知装置41により検知されたバケット13の高さが目標深さに対応する高さに達したことを報知音により報知する。上記の目標深さに対応する高さは、例えば、高さ検知装置41によるバケット13の高さ検知部分とバケット13の先端とのバケット13を揺動させたときの相対位置を考慮し、バケット13の揺動範囲が目標深さに達する高さに設定される。 The notification device 45 notifies the driver of the work machine 1 by a notification sound that the height of the bucket 13 detected by the height detection device 41 has reached the height corresponding to the target depth. The height corresponding to the above target depth is determined by considering, for example, the relative position of the height detection portion of the bucket 13 by the height detection device 41 and the tip of the bucket 13 when the bucket 13 is swung. The swing range of 13 is set to a height that reaches the target depth.

報知装置45は、報知音を発生させる装置と、光により警告を行う回転灯等の発光装置やディスプレイ等に警告の表示を行う表示装置等とを組み合わせた装置であってもよい。(制御装置)
制御装置44は、高さ検知装置41により検知されたバケット13の高さが目標深さに対応する高さに達し、且つ、姿勢検知装置42により検知されたバケット13の姿勢が掘削姿勢にあるときに、バケット13の下降動作を制限する制御を実行する装置である。バケット13の下降動作とは、バケット13の高さが下がる動作である。具体的には、ブーム11の下げ動作とアーム12のカキ動作・ダンプ動作を含み、バケット13のカキ動作・ダンプ動作は含まない。
The notification device 45 may be a device that combines a device that generates a notification sound, a light emitting device such as a rotating lamp that gives a warning by light, a display device that displays a warning on a display, or the like. (Control device)
In the control device 44, the height of the bucket 13 detected by the height detection device 41 reaches a height corresponding to the target depth, and the posture of the bucket 13 detected by the posture detection device 42 is in the excavation posture. Occasionally, it is a device that executes control that limits the descending operation of the bucket 13. The lowering operation of the bucket 13 is an operation of lowering the height of the bucket 13. Specifically, it includes the lowering operation of the boom 11 and the oystering / dumping operation of the arm 12, but does not include the oystering / dumping operation of the bucket 13.

制御装置44は、CPUと記憶部とを備えたコンピュータから構成される。制御装置44は、例えば、作業機1に搭載されたECU(Electronic Control Unit)である。上述したバケット13の形状データや設定部43により設定された掘削の目標深さは、制御装置44の記憶部、或いは制御装置44により読み出し可能な他の記憶部に記憶される。
制御装置44は、高さ検知装置41や姿勢検知装置42からの検知信号を受けてバケット13が掘削姿勢にあるか否かを判断する。
The control device 44 includes a computer including a CPU and a storage unit. The control device 44 is, for example, an ECU (Electronic Control Unit) mounted on the working machine 1. The shape data of the bucket 13 and the target depth of excavation set by the setting unit 43 described above are stored in the storage unit of the control device 44 or another storage unit readable by the control device 44.
The control device 44 receives a detection signal from the height detection device 41 and the posture detection device 42, and determines whether or not the bucket 13 is in the excavation posture.

制御装置44は、姿勢検知装置42が第1実施形態の姿勢検知装置である場合、バケット13の先端13aが枢軸33よりも前方に位置するとき(図2(a1)参照)、バケット13が掘削姿勢にあると判断する。また、制御装置44は、バケット13の先端13aが、枢軸33と前後方向に同じ位置か又は後方に位置するとき(図2(a2)参照)、バケット13が掘削姿勢にない(非掘削姿勢である)と判断する。 In the control device 44, when the posture detecting device 42 is the posture detecting device of the first embodiment, when the tip 13a of the bucket 13 is located in front of the pivot 33 (see FIG. 2A1), the bucket 13 is excavated. Judge that you are in a posture. Further, in the control device 44, when the tip 13a of the bucket 13 is located at the same position as or behind the pivot 33 in the front-rear direction (see FIG. 2A2), the bucket 13 is not in the excavation posture (in the non-excavation posture). There is).

制御装置44は、姿勢検知装置42が第2実施形態の姿勢検知装置である場合、制御装置44は、角度センサ42aにて検知された角度αが所定角度(例えば90°)を超えるとき(図2(b1)参照)、バケット13が掘削姿勢にあると判断する。また、制御装置44は、角度センサ42aにて検知された角度αが所定角度以下であるとき(図2(b2)参照)、バケット13が掘削姿勢にない(非掘削姿勢である)と判断する。 In the control device 44, when the posture detection device 42 is the posture detection device of the second embodiment, the control device 44 determines when the angle α detected by the angle sensor 42a exceeds a predetermined angle (for example, 90 °) (FIG. FIG. 2 (b1)), it is determined that the bucket 13 is in the excavation posture. Further, when the angle α detected by the angle sensor 42a is equal to or less than a predetermined angle (see FIG. 2B2), the control device 44 determines that the bucket 13 is not in the excavation posture (non-excavation posture). ..

制御装置44は、姿勢検知装置42が第3実施形態の姿勢検知装置である場合、バケット13の底面の湾曲部132aの頂点13bが枢軸33よりも上方に位置するとき(図2(c1)参照)、バケット13が掘削姿勢にあると判断する。また、制御装置44は、バケット13の底面の湾曲部132aの頂点13bが枢軸33と上下方向に同じ位置か又は下方に位置するとき(図2(c2)参照)、バケット13が掘削姿勢にない(非掘削姿勢である)と判断する。 In the control device 44, when the posture detection device 42 is the posture detection device of the third embodiment, when the apex 13b of the curved portion 132a on the bottom surface of the bucket 13 is located above the pivot 33 (see FIG. 2 (c1)). ), It is determined that the bucket 13 is in the excavation posture. Further, in the control device 44, when the apex 13b of the curved portion 132a on the bottom surface of the bucket 13 is located at the same position or below the pivot 33 in the vertical direction (see FIG. 2 (c2)), the bucket 13 is not in the excavation posture. Judged as (non-excavation posture).

制御装置44は、姿勢検知装置42が第4実施形態の姿勢検知装置である場合、制御装置44は、バケット13の底面132の平面部132bが前方に向かうにつれて下方に移行する向き(後傾姿勢)にあるとき(図2(d1)参照)、バケット13が掘削姿勢にあると判断する。また、制御装置44は、平面部132bが前方に向かうにつれて上方に移行する向き(前傾姿勢)にあるとき、言い換えれば、平面部132bが水平よりカキの方向にあるとき(図2(d2)参照)、バケット13が掘削姿勢にない(非掘削姿勢である)と判断する。 When the posture detecting device 42 is the posture detecting device of the fourth embodiment, the control device 44 has a direction in which the flat surface portion 132b of the bottom surface 132 of the bucket 13 shifts downward as the flat surface portion 132b of the bottom surface 132 moves forward (backward tilting posture). ) (See FIG. 2 (d1)), it is determined that the bucket 13 is in the excavation posture. Further, the control device 44 is in a direction (forward leaning posture) in which the flat surface portion 132b moves upward as it goes forward, in other words, when the flat surface portion 132b is in the direction of the oyster from the horizontal (FIG. 2 (d2)). (See), it is determined that the bucket 13 is not in the excavation posture (it is in the non-excavation posture).

制御装置44は、高さ検知装置41により検知されたバケット13の高さが設定部43により設定された目標深さに対応する高さに達し、且つ、バケット13が掘削姿勢にあると判断したとき、バケット13の下降動作を制限する。このとき、バケット13の下降動作以外の動作(例えば、ブーム11の上げ動作等)は制限されない。
バケット13の下降動作の制限方法は、バケット13の下降を直ちに停止させる方法(第1の制限方法)であってもよいし、バケット13の下降速度を徐々に遅くしてから目標深さに対応する高さに達するまでに停止させる方法(第2の制限方法)であってもよい。
The control device 44 determines that the height of the bucket 13 detected by the height detecting device 41 reaches a height corresponding to the target depth set by the setting unit 43, and the bucket 13 is in the excavation posture. At that time, the lowering operation of the bucket 13 is restricted. At this time, operations other than the lowering operation of the bucket 13 (for example, the raising operation of the boom 11) are not restricted.
The method of limiting the descent operation of the bucket 13 may be a method of immediately stopping the descent of the bucket 13 (first limiting method), or gradually slowing down the descent speed of the bucket 13 and then corresponding to the target depth. It may be a method of stopping until the height reaches the desired height (second limiting method).

制御装置44は、第1の制限方法を採る場合、高さ検知装置41により検知されたバケット13の高さが目標深さに対応する高さに達し、且つ、姿勢検知装置42により検知されたバケット13の姿勢が掘削姿勢にあると判断した場合、バケット13の下降動作を制御するコントロールバルブ28のストップバルブをオフ状態とすることにより、直ちにバケット13の下降動作を停止する。 When the first limiting method is adopted, the control device 44 reaches the height corresponding to the target depth of the bucket 13 detected by the height detecting device 41, and is detected by the attitude detecting device 42. When it is determined that the posture of the bucket 13 is in the excavation posture, the lowering operation of the bucket 13 is immediately stopped by turning off the stop valve of the control valve 28 that controls the lowering operation of the bucket 13.

制御装置44は、第2の制限方法を採る場合、高さ検知装置41により検知されたバケット13の高さが目標深さに対応する高さに達し、且つ、姿勢検知装置42により検知されたバケット13の姿勢が掘削姿勢にあると判断した場合、バケット13の下降動作を制御するコントロールバルブ28の比例バルブを絞っていく(作動油の供給量を減少していく)ことにより、バケット13の下降速度を徐々に遅くしてから目標深さに対応する高さに達するまでに停止させる。この場合、バケット13の下降が緩やかに停止するため、運転者が操作時に受ける違和感を低減することができる。 When the second limiting method is adopted, the control device 44 reaches the height corresponding to the target depth of the bucket 13 detected by the height detecting device 41, and is detected by the attitude detecting device 42. When it is determined that the posture of the bucket 13 is in the excavation posture, the proportional valve of the control valve 28 that controls the descending operation of the bucket 13 is throttled (the supply amount of hydraulic oil is reduced), so that the bucket 13 Gradually slow down the descent speed and then stop until it reaches the height corresponding to the target depth. In this case, since the lowering of the bucket 13 is gradually stopped, it is possible to reduce the discomfort that the driver receives during operation.

制御装置44は、バケット13の下降動作が制限された後、高さ検知装置41により検知されたバケット13の高さが予め設定された高さ(解除高さ)より高くなったとき(ブーム11の上げ動作等により、バケット13を解除高さより上昇させたとき)に制限を解除する。解除高さは、制御装置44の記憶部、或いは制御装置44により読み出し可能な他の記憶部に記憶される。解除高さは、目標深さと同じであってもよいし、目標深さよりも上方の高さであってもよい。制限が解除されることによって、バケット13の下降動作を含むブーム11、アーム12及びバケット13の全ての動作(ブーム11の下げ動作及び上げ動作、アーム12の下げ動作及び上げ動作、バケット13のダンプ動作及びカキ(スクイ)動作)が可能となる。 When the height of the bucket 13 detected by the height detecting device 41 becomes higher than the preset height (release height) after the lowering operation of the bucket 13 is restricted, the control device 44 (boom 11). When the bucket 13 is raised above the release height by raising the bucket 13 or the like), the restriction is released. The release height is stored in the storage unit of the control device 44 or another storage unit readable by the control device 44. The release height may be the same as the target depth or may be a height above the target depth. By releasing the restriction, all operations of the boom 11, arm 12, and bucket 13 including the lowering operation of the bucket 13 (lowering and raising operations of the boom 11, lowering and raising operations of the arm 12, and dumping of the bucket 13). Operation and oyster (squeeze) operation) are possible.

上述したように、制御装置44は、高さ検知装置41により検知されたバケット13の高さが目標深さに対応する高さに達し、且つ、姿勢検知装置42により検知されたバケット13の姿勢が掘削姿勢にあるときに、バケット13の下降動作を制限する。これにより、バケット13により目標深さを越えた掘削作業が進められることを防止できる。そのた
め、経験の浅い運転者であっても埋設物を傷付けることなく掘削作業を行うことが可能となる。
As described above, in the control device 44, the height of the bucket 13 detected by the height detecting device 41 reaches the height corresponding to the target depth, and the posture of the bucket 13 detected by the posture detecting device 42 is reached. Limits the descending motion of the bucket 13 when is in the excavation position. As a result, it is possible to prevent the bucket 13 from proceeding with excavation work exceeding the target depth. Therefore, even an inexperienced driver can perform excavation work without damaging the buried object.

一方、制御装置44は、バケット13が掘削姿勢にない(非掘削姿勢にある)と判断したときは、バケット13の高さが目標深さに対応する高さに達してもバケット13の下降動作を制限しない。バケット13の高さが目標深さに対応する高さに達しているが、バケット13が掘削姿勢にない(非掘削姿勢にある)とき、バケット13は掘削以外の作業(非掘削作業)を行っている場合が多い。非掘削作業は、例えば、転圧、固め、均し、土寄せ等の作業である。 On the other hand, when the control device 44 determines that the bucket 13 is not in the excavation posture (in the non-excavation posture), the control device 44 lowers the bucket 13 even if the height of the bucket 13 reaches the height corresponding to the target depth. Does not limit. When the height of the bucket 13 has reached the height corresponding to the target depth, but the bucket 13 is not in the excavation posture (in the non-excavation posture), the bucket 13 performs work other than excavation (non-excavation work). In many cases. The non-excavation work is, for example, work such as rolling, hardening, leveling, and soil gathering.

制御装置44が、バケット13が掘削姿勢にないと判断したときはバケット13の高さが目標深さに対応する高さに達してもバケット13の下降動作を制限しないことにより、非掘削作業を行っているときにはバケット13の下降動作が制限されず、非掘削作業を効率良く円滑に実行することができる。
また、制御装置44は、高さ検知装置41により検知されたバケット13の高さが目標深さに対応する高さに達し、且つ、姿勢検知装置42により検知されたバケット13の姿勢が掘削姿勢にあるときに、報知装置45を作動して報知音を発生させる。これにより、作業機1の運転者は、バケット13の高さが目標深さに対応する高さに達したことを明確に把握することができる。そのため、運転者は、速やかにバケット13を上昇させる操作を行ってバケット13の下降動作の制限を解除することができる。
When the control device 44 determines that the bucket 13 is not in the excavation posture, the non-excavation work is performed by not limiting the lowering operation of the bucket 13 even if the height of the bucket 13 reaches the height corresponding to the target depth. When doing so, the lowering operation of the bucket 13 is not restricted, and the non-excavation work can be efficiently and smoothly executed.
Further, in the control device 44, the height of the bucket 13 detected by the height detection device 41 reaches a height corresponding to the target depth, and the posture of the bucket 13 detected by the posture detection device 42 is the excavation posture. At that time, the notification device 45 is activated to generate a notification sound. As a result, the driver of the working machine 1 can clearly grasp that the height of the bucket 13 has reached the height corresponding to the target depth. Therefore, the driver can quickly perform an operation of raising the bucket 13 to release the restriction on the lowering operation of the bucket 13.

作業機1は、制御装置44による掘削深さ制限機能のオン状態とオフ状態とを切り換える切り換え装置を備えていてもよい。この場合、制御装置44は、切り換え装置の切り換えによってオン状態となることにより掘削深さ制限制御を開始する。また、制御装置44は、原動機23の駆動に伴って掘削深さ制限制御を開始する構成であってもよい。
(掘削深さ制限システムの動作)
図3は、掘削深さ制限システム40の処理動作を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理動作は、第1実施形態~第4実施形態の掘削深さ制限システム40に共通である。
The work machine 1 may include a switching device for switching between an on state and an off state of the excavation depth limiting function by the control device 44. In this case, the control device 44 starts the excavation depth limitation control by turning on by switching the switching device. Further, the control device 44 may be configured to start the excavation depth limiting control with the driving of the prime mover 23.
(Operation of excavation depth limiting system)
FIG. 3 is a flowchart showing the processing operation of the excavation depth limiting system 40. The processing operation shown in this flowchart is common to the excavation depth limiting system 40 of the first to fourth embodiments.

まず、原動機23の駆動或いは制御装置44のオン状態への切り換えによって、制御装置44による制御の実行が開始される(S1)。
高さ検知装置41及び姿勢検知装置42は、スイングブラケット8に対するブーム11の回転角度、ブーム11に対するアーム12の回転角度、及び、アーム12に対するバケット13の回転角度と、ブーム11の長さ、アーム12の長さ、バケット13の形状データ、及び、第1横軸31と作業機1の走行装置4の底面との距離に基づいて、バケット13の高さやバケット13の姿勢を算出する(S2)。
First, the execution of control by the control device 44 is started by driving the prime mover 23 or switching the control device 44 to the on state (S1).
The height detection device 41 and the attitude detection device 42 include the rotation angle of the boom 11 with respect to the swing bracket 8, the rotation angle of the arm 12 with respect to the boom 11, the rotation angle of the bucket 13 with respect to the arm 12, the length of the boom 11, and the arm. The height of the bucket 13 and the posture of the bucket 13 are calculated based on the length of the bucket 13, the shape data of the bucket 13, and the distance between the first horizontal axis 31 and the bottom surface of the traveling device 4 of the working machine 1 (S2). ..

制御装置44は、高さ検知装置41により検知されたバケット13の高さが設定部43により設定された目標深さに対応する高さに達したとき、姿勢検知装置42により検知されたバケット13の姿勢が掘削姿勢にあるか否かを判断し(S3)、掘削姿勢にあると判断した場合(S3、Yes)、バケット13の下降動作を制限する(S4)。また、バケット13の高さが目標深さに対応する高さに達したことを報知音により報知する。 When the height of the bucket 13 detected by the height detecting device 41 reaches the height corresponding to the target depth set by the setting unit 43, the control device 44 detects the bucket 13 by the posture detecting device 42. It is determined whether or not the posture of is in the excavation posture (S3), and when it is determined that the posture is in the excavation posture (S3, Yes), the descending operation of the bucket 13 is restricted (S4). Further, the notification sound notifies that the height of the bucket 13 has reached the height corresponding to the target depth.

一方、制御装置44は、高さ検知装置41により検知されたバケット13の高さが目標深さに対応する高さに達しているが、姿勢検知装置42により検知されたバケット13の姿勢が掘削姿勢にないと判断した場合(S3、No)、バケット13の下降動作を制限しない(S5)。
また、制御装置44は、姿勢検知装置42により検知されたバケット13の姿勢が掘削姿勢にあると判断したが、高さ検知装置41により検知されたバケット13の高さが目標深さに対応する高さに達していない場合(S3、No)も、バケット13の下降動作を制限しない(S5)。
On the other hand, in the control device 44, the height of the bucket 13 detected by the height detecting device 41 has reached the height corresponding to the target depth, but the posture of the bucket 13 detected by the posture detecting device 42 is excavated. When it is determined that the vehicle is not in the posture (S3, No), the lowering operation of the bucket 13 is not restricted (S5).
Further, the control device 44 determines that the posture of the bucket 13 detected by the posture detection device 42 is in the excavation posture, but the height of the bucket 13 detected by the height detection device 41 corresponds to the target depth. Even when the height is not reached (S3, No), the lowering operation of the bucket 13 is not restricted (S5).

また、制御装置44は、高さ検知装置41により検知されたバケット13の高さが目標深さに対応する高さに達しておらず、姿勢検知装置42により検知されたバケット13の姿勢が掘削姿勢にないと判断した場合(S3、No)も、制御装置44は、バケット13の下降動作を制限しない(S5)。
また、図示していないが、上記S4の後、運転者がブーム11の上げ動作をすることにより、高さ検知装置41により検知されたバケット13の高さが解除高さに達した場合、制御装置44はバケット13の下降動作の制限を解除する。
Further, in the control device 44, the height of the bucket 13 detected by the height detecting device 41 does not reach the height corresponding to the target depth, and the posture of the bucket 13 detected by the posture detecting device 42 is excavated. Even when it is determined that the vehicle is not in the posture (S3, No), the control device 44 does not limit the lowering operation of the bucket 13 (S5).
Further, although not shown, when the height of the bucket 13 detected by the height detection device 41 reaches the release height by the driver raising the boom 11 after S4, control is performed. The device 44 releases the restriction on the lowering operation of the bucket 13.

上記S4、S5のいずれかのステップに制御処理が移行した後、あるいはS4に続いてバケット13の下降動作の制限が解除された後、制御装置44は、制御を終了する指令の有無を判定する(S6)。制御の終了指令を受信していない場合(S6、No)、上記S2に戻って制御を続行する(S2)。一方、制御の終了指令を受信した場合(S6、Yes)、制御装置44は制御を終了する。
(変更例)
上記実施形態では、高さ検知装置41及び姿勢検知装置42がポテンショメータの検知値に基づいてバケット13の高さや姿勢を算出する演算装置を備えている構成について説明したが、制御装置44がポテンショメータの検知値に基づいてバケット13の高さや姿勢を算出する演算装置を備えている構成としてもよい。
After the control process shifts to any of the steps S4 and S5, or after the restriction on the lowering operation of the bucket 13 is lifted following S4, the control device 44 determines whether or not there is a command to end the control. (S6). If the control end command has not been received (S6, No), the process returns to S2 to continue the control (S2). On the other hand, when the control end command is received (S6, Yes), the control device 44 ends the control.
(Change example)
In the above embodiment, the configuration in which the height detection device 41 and the posture detection device 42 include an arithmetic unit that calculates the height and posture of the bucket 13 based on the detection value of the potentiometer has been described, but the control device 44 is the potentiometer. It may be configured to include an arithmetic unit that calculates the height and posture of the bucket 13 based on the detected value.

また、上記実施形態では、制御装置44の記憶部が掘削の目標深さを記憶する構成について説明したが、設定部43が掘削の目標深さを記憶する記憶部を有する構成としてもよい。
以上、本発明について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
Further, in the above embodiment, the configuration in which the storage unit of the control device 44 stores the target depth of excavation has been described, but the setting unit 43 may have a storage unit for storing the target depth of excavation.
Although the present invention has been described above, it should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

1 作業機
2 機体
11 揺動体(ブーム)
12 揺動体(アーム)
13 バケット
13a バケットの先端
13b バケットの底面の湾曲部の頂点
132b バケットの底面の平面部
33 バケットの枢軸
41 高さ検知装置
42 姿勢検知装置
42a 角度センサ
43 設定部
44 制御装置
45 報知装置
1 Working machine 2 Machine 11 Swinging body (boom)
12 Swinging body (arm)
13 Bucket 13a The tip of the bucket 13b The apex of the curved part of the bottom of the bucket 132b The flat part of the bottom of the bucket 33 The pivot of the bucket 41 Height detection device 42 Attitude detection device 42a Angle sensor 43 Setting unit 44 Control device 45 Notification device

Claims (6)

機体と、
前記機体に取り付けられ且つ上下方向に揺動可能な揺動体と、
前記揺動体の先端に姿勢変更可能に取り付けられたバケットと、
前記バケットの高さを検知する高さ検知装置と、
前記バケットの姿勢を検知する姿勢検知装置と、
前記バケットによる掘削の目標深さを設定する設定部と、
前記高さ検知装置により検知されたバケットの高さが前記目標深さに対応する高さに達し且つ前記姿勢検知装置により検知されたバケットの姿勢が掘削姿勢にあるときに、前記バケットの下降動作を制限する制御装置と、
を備え
前記姿勢検知装置は、前記バケットの先端の位置と、前記バケットの姿勢変更の動作支点となる枢軸の位置とを検知し、
前記制御装置は、前記バケットの先端が前記枢軸よりも前方に位置するときにバケットが掘削姿勢にあると判断する作業機。
With the aircraft
A rocking body that is attached to the machine and can swing in the vertical direction,
A bucket attached to the tip of the rocking body so that its posture can be changed,
A height detection device that detects the height of the bucket, and
An attitude detection device that detects the attitude of the bucket, and
A setting unit that sets the target depth for excavation by the bucket,
When the height of the bucket detected by the height detection device reaches the height corresponding to the target depth and the posture of the bucket detected by the posture detection device is in the excavation posture, the bucket descends. With a control device that limits
Equipped with
The posture detecting device detects the position of the tip of the bucket and the position of the pivot axis which is the operation fulcrum for changing the posture of the bucket.
The control device is a working machine that determines that the bucket is in the excavation posture when the tip of the bucket is located in front of the pivot .
機体と、
前記機体に取り付けられ且つ上下方向に揺動可能な揺動体と、
前記揺動体の先端に姿勢変更可能に取り付けられたバケットと、
前記バケットの高さを検知する高さ検知装置と、
前記バケットの姿勢を検知する姿勢検知装置と、
前記バケットによる掘削の目標深さを設定する設定部と、
前記高さ検知装置により検知されたバケットの高さが前記目標深さに対応する高さに達し且つ前記姿勢検知装置により検知されたバケットの姿勢が掘削姿勢にあるときに、前記バケットの下降動作を制限する制御装置と、
を備え
前記姿勢検知装置は、前記揺動体と前記バケットの角度を検知する角度センサを有し、
前記制御装置は、前記角度センサにて検知された角度が所定角度を超えるときにバケットが掘削姿勢にあると判断する作業機。
With the aircraft
A rocking body that is attached to the machine and can swing in the vertical direction,
A bucket attached to the tip of the rocking body so that its posture can be changed,
A height detection device that detects the height of the bucket, and
An attitude detection device that detects the attitude of the bucket, and
A setting unit that sets the target depth for excavation by the bucket,
When the height of the bucket detected by the height detection device reaches the height corresponding to the target depth and the posture of the bucket detected by the posture detection device is in the excavation posture, the bucket descends. With a control device that limits
Equipped with
The posture detecting device has an angle sensor that detects an angle between the rocking body and the bucket.
The control device is a working machine that determines that the bucket is in the excavation posture when the angle detected by the angle sensor exceeds a predetermined angle .
機体と、
前記機体に取り付けられ且つ上下方向に揺動可能な揺動体と、
前記揺動体の先端に姿勢変更可能に取り付けられたバケットと、
前記バケットの高さを検知する高さ検知装置と、
前記バケットの姿勢を検知する姿勢検知装置と、
前記バケットによる掘削の目標深さを設定する設定部と、
前記高さ検知装置により検知されたバケットの高さが前記目標深さに対応する高さに達し且つ前記姿勢検知装置により検知されたバケットの姿勢が掘削姿勢にあるときに、前記バケットの下降動作を制限する制御装置と、
を備え
前記姿勢検知装置は、前記バケットの底面の湾曲部の頂点の位置と、前記バケットの姿勢変更の動作支点となる枢軸の位置とを検知し、
前記制御装置は、前記湾曲部の頂点が前記枢軸よりも上方に位置するときにバケットが掘削姿勢にあると判断する作業機。
With the aircraft
A rocking body that is attached to the machine and can swing in the vertical direction,
A bucket attached to the tip of the rocking body so that its posture can be changed,
A height detection device that detects the height of the bucket, and
An attitude detection device that detects the attitude of the bucket, and
A setting unit that sets the target depth for excavation by the bucket,
When the height of the bucket detected by the height detection device reaches the height corresponding to the target depth and the posture of the bucket detected by the posture detection device is in the excavation posture, the bucket descends. With a control device that limits
Equipped with
The posture detecting device detects the position of the apex of the curved portion on the bottom surface of the bucket and the position of the pivot axis which is the operation fulcrum of the posture change of the bucket.
The control device is a working machine that determines that the bucket is in the excavation posture when the apex of the curved portion is located above the pivot .
機体と、
前記機体に取り付けられ且つ上下方向に揺動可能な揺動体と、
前記揺動体の先端に姿勢変更可能に取り付けられたバケットと、
前記バケットの高さを検知する高さ検知装置と、
前記バケットの姿勢を検知する姿勢検知装置と、
前記バケットによる掘削の目標深さを設定する設定部と、
前記高さ検知装置により検知されたバケットの高さが前記目標深さに対応する高さに達し且つ前記姿勢検知装置により検知されたバケットの姿勢が掘削姿勢にあるときに、前記バケットの下降動作を制限する制御装置と、
を備え
前記姿勢検知装置は、前記バケットの底面の平面部の向きを検知し、
前記制御装置は、前記平面部が前方に向かうにつれて下方に移行する向きにあるときにバケットが掘削姿勢にあると判断する作業機。
With the aircraft
A rocking body that is attached to the machine and can swing in the vertical direction,
A bucket attached to the tip of the rocking body so that its posture can be changed,
A height detection device that detects the height of the bucket, and
An attitude detection device that detects the attitude of the bucket, and
A setting unit that sets the target depth for excavation by the bucket,
When the height of the bucket detected by the height detection device reaches the height corresponding to the target depth and the posture of the bucket detected by the posture detection device is in the excavation posture, the bucket descends. With a control device that limits
Equipped with
The posture detecting device detects the direction of the flat surface portion of the bottom surface of the bucket, and detects the orientation of the flat surface portion.
The control device is a working machine that determines that the bucket is in the excavation posture when the flat surface portion is in the direction of moving downward as it goes forward .
前記制御装置は、前記バケットの下降動作が制限された後、前記高さ検知装置により検知されたバケットの高さが前記目標深さより高くなったときに前記制限を解除する請求項1~のいずれか1項に記載の作業機。 The control device cancels the restriction when the height of the bucket detected by the height detection device becomes higher than the target depth after the lowering operation of the bucket is restricted. The working machine according to any one of the items. 報知音を発生可能な報知装置を備え、
前記制御装置は、前記高さ検知装置により検知されたバケットの高さが前記目標深さに対応する高さに達し且つ前記姿勢検知装置により検知されたバケットの姿勢が掘削姿勢にあるときに、前記報知装置を作動して報知音を発生させる請求項1~のいずれか1項に記載の作業機。
Equipped with a notification device that can generate notification sounds
The control device is used when the height of the bucket detected by the height detecting device reaches a height corresponding to the target depth and the posture of the bucket detected by the posture detecting device is in the excavation posture. The working machine according to any one of claims 1 to 5 , wherein the notification device is operated to generate a notification sound.
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