JP7114248B2 - construction machinery - Google Patents
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Description
本開示は、建設機械に関する。 The present disclosure relates to construction equipment.
従来から、ショベルなどの建設機械の作業中に、建設機械の上部旋回体と周囲の障害物とが衝突する事故が発生しており、安全性の向上が求められている。例えば特許文献1には、超音波センサなどの感知センサを上部旋回体に配置し、感知センサの感知エリア内に人又は障害物が入った場合に、これを感知して上部旋回体の旋回を停止、あるいは旋回速度を制限する構成が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there have been accidents in which an upper revolving body of a construction machine collides with surrounding obstacles during operation of a construction machine such as a shovel, and an improvement in safety has been demanded. For example, in Patent Document 1, a detection sensor such as an ultrasonic sensor is arranged on the upper revolving body. Arrangements are disclosed for stopping or limiting turning speed.
しかし、従来の建設機械では、安全性と作業性両立にさらなる改善の余地があった。 However, conventional construction machines have room for further improvement in terms of both safety and workability.
本開示は、安全性と作業性とを両立できる建設機械を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a construction machine capable of achieving both safety and workability.
実施形態の一観点に係る建設機械は、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、当該建設機械の周囲の障害物の位置または形状に関する障害物情報を取得する障害物取得部と、前記上部旋回体及び前記下部走行体の駆動制御を行うコントローラと、を備え、前記障害物に接近する方向である第1方向に動く当該建設機械を停止させるときの前記上部旋回体の外形の第1の部位と前記障害物との間の第1の隙間の第1の大きさと、前記障害物に接近する方向であり、前記第1方向とは異なる第2方向に動く当該建設機械を停止させるときの前記上部旋回体の前記外形の第2の部位と前記障害物との間の第2の隙間の第2の大きさと、が設定されており、前記コントローラは、前記上部旋回体の旋回によって前記上部旋回体と前記障害物とが近接する旋回接近の際に、前記第1の隙間の前記第1の大きさまたは前記第2の隙間の前記第2の大きさを確保するように旋回を停止させるよう構成され、前記第1の部位は、当該建設機械が前記第1方向に動く際に前記障害物に最も接近する位置にある前記上部旋回体の部位であり、前記第2の部位は、当該建設機械が前記第2方向に動く際に前記障害物に最も接近する位置にある前記上部旋回体の部位であり、前記コントローラは、前記障害物情報と、前記上部旋回体の前記外形に関する情報とに基づいて、前記第1の隙間が前記第1の大きさより大きい位置から前記第1方向に動いて前記第1の大きさになったときに、或いは、前記第2の隙間が前記第2の大きさより大きい位置から前記第2方向に動いて前記第2の大きさになったときに、前記上部旋回体の動作を停止する。
A construction machine according to an aspect of an embodiment includes a lower traveling body, an upper revolving body rotatably mounted on the lower traveling body, and obstacle information relating to the position or shape of obstacles around the construction machine. and a controller for driving and controlling the upper rotating body and the lower traveling body, and when stopping the construction machine moving in the first direction, which is the direction to approach the obstacle. A first size of a first gap between a first portion of the outer shape of the upper rotating body and the obstacle, and a second direction different from the first direction, which is a direction in which the obstacle is approached. a second size of a second gap between the second part of the outer shape of the upper swing structure and the obstacle when stopping the construction machine moving to the above, and the controller comprises: , when the upper rotating body and the obstacle approach each other due to the rotation of the upper rotating body, the first size of the first gap or the second size of the second gap is set. The first portion is a portion of the upper rotating body that is closest to the obstacle when the construction machine moves in the first direction. wherein the second portion is a portion of the upper rotating body that is closest to the obstacle when the construction machine moves in the second direction, and the controller comprises the obstacle information; when the first gap moves in the first direction from a position larger than the first size and becomes the first size based on the information about the outer shape of the upper swing body ; or When the second gap moves in the second direction from a position larger than the second size to reach the second size, the upper rotating body stops operating.
本開示によれば、安全性と作業性とを両立できる建設機械を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a construction machine capable of achieving both safety and workability.
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。 Embodiments will be described below with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same constituent elements in each drawing are denoted by the same reference numerals as much as possible, and overlapping descriptions are omitted.
[ショベルの概要]
最初に、図1を参照して、実施形態に係るショベル100の概要について説明する。図1は、実施形態に係る建設機械の一例であるショベル100の側面図である。
[Overview of Excavator]
First, with reference to Drawing 1, an outline of
本実施形態に係るショベル100は、下部走行体1と、旋回機構2を介して旋回可能に下部走行体1に搭載される上部旋回体3と、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、オペレータが搭乗するキャビン10と、を備える。
An
下部走行体1は、例えば、左右1対のクローラを含み、それぞれのクローラが走行油圧モータ1A,1B(図2等参照)で油圧駆動されることにより、ショベル100を走行させる。
The lower traveling body 1 includes, for example, a pair of left and right crawlers, and the respective crawlers are hydraulically driven by traveling
上部旋回体3は、後述する旋回油圧モータ21(図2参照)等で駆動されることにより、下部走行体1に対して旋回する。
The upper revolving
ブーム4は、上部旋回体3の前部中央に俯仰可能に枢着され、ブーム4の先端には、アーム5が上下回動可能に枢着され、アーム5の先端には、バケット6が上下回動可能に枢着される。ブーム4、アーム5、及びバケット6は、それぞれ、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によりそれぞれ油圧駆動される。
The boom 4 is pivotally attached to the center of the front portion of the upper rotating
キャビン10は、オペレータが搭乗する操縦室であり、上部旋回体3の前部左側に搭載される。
The
[ショベルの基本構成]
次に、図2を参照して、図1のショベル100の構成を詳細に説明する。図2は、図1のショベル100の駆動系を中心とする構成の一例を示すブロック図である。なお、図2において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太い実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細い実線でそれぞれ示される。
[Basic configuration of excavator]
Next, with reference to FIG. 2, the configuration of the
本実施形態に係るショベル100の油圧駆動系は、エンジン11と、メインポンプ14と、コントロールバルブ17を含む。また、本実施形態に係る油圧駆動系は、上述の如く、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6のそれぞれを油圧駆動する走行油圧モータ1A,1B、旋回油圧モータ21、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を含む。
The hydraulic drive system of the
エンジン11は、ショベル100の駆動力源であり、例えば、上部旋回体3の後部に搭載される。エンジン11は、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。エンジン11の出力軸には、メインポンプ14及びパイロットポンプ15が接続される。
The
メインポンプ14は、例えば、上部旋回体3の後部に搭載され、高圧油圧ライン16を通じてコントロールバルブ17に作動油を供給する。メインポンプ14は、上述の如く、エンジン11により駆動される。メインポンプ14は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、レギュレータにより斜板の角度(傾転角)が制御されることにより、ピストンのストローク長を調整し、吐出流量(吐出圧)を制御することができる。
The
コントロールバルブ17は、例えば、上部旋回体3の中央部に搭載され、オペレータによる操作装置26の操作に応じて、油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。走行油圧モータ1A(右用),1B(左用)、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、旋回油圧モータ21等は、高圧油圧ラインを介してコントロールバルブ17に接続される。コントロールバルブ17は、メインポンプ14とそれぞれの油圧アクチュエータとの間に設けられ、メインポンプ14からそれぞれの油圧アクチュエータに供給される作動油の流量と流れる方向を制御する複数の油圧制御弁を含むバルブユニットである。
The
本実施形態に係るショベル100の操作系は、パイロットポンプ15、操作装置26、圧力センサ29等を含む。
The operating system of the
パイロットポンプ15は、例えば、上部旋回体3の後部に搭載され、パイロットライン25を介してメカニカルブレーキ23及び操作装置26にパイロット圧を供給する。パイロットポンプ15は、例えば、固定容量式油圧ポンプであり、上述の如く、エンジン11により駆動される。
The
操作装置26は、レバー装置26A,26Bと、ペダル装置26Cを含む。操作装置26は、キャビン10の操縦席付近に設けられ、オペレータが各動作要素(下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、バケット6等)の操作を行う操作手段である。換言すれば、操作装置26は、各動作要素を駆動するそれぞれの油圧アクチュエータ(走行油圧モータ1A,1B、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、旋回油圧モータ21)等の操作を行う操作手段である。操作装置26(レバー装置26A,26B、及びペダル装置26C)は、油圧ライン27を介して、コントロールバルブ17に接続される。これにより、コントロールバルブ17には、操作装置26における下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の操作状態に応じたパイロット信号(パイロット圧)が入力される。そのため、コントロールバルブ17は、操作装置26における操作状態に応じて、各油圧アクチュエータを駆動することができる。また、操作装置26は、油圧ライン28を介して圧力センサ29に接続される。
The
レバー装置26A,26Bは、それぞれ、キャビン10内の操縦席に着座したオペレータから見て、左側及び右側に配置され、それぞれの操作レバーが中立状態(オペレータによる操作入力が無い状態)を基準にして前後方向及び左右方向に傾倒可能に構成される。これにより、レバー装置26Aにおける操作レバーの前後方向の傾倒、及び左右方向の傾倒、並びに、レバー装置26Bにおける操作レバーの前後方向の傾倒、及び左右方向の傾倒のそれぞれに対して、上部旋回体3(旋回油圧モータ21)、ブーム4(ブームシリンダ7)、アーム5(アームシリンダ8)、及びバケット6(バケットシリンダ9)の何れかを操作対象として任意に設定されうる。
The
また、ペダル装置26Cは、下部走行体1(走行油圧モータ1A,1B)を操作対象とし、キャビン10内の操縦席に着座したオペレータから見て、前方のフロアに配置され、その操作ペダルは、オペレータにより踏み込み可能に構成される。
The
圧力センサ29は、上述の如く、油圧ライン28を介して操作装置26と接続され、操作装置26の二次側のパイロット圧、即ち、操作装置26における各動作要素の操作状態に対応するパイロット圧を検出する。圧力センサ29は、コントローラ30に接続され、操作装置26における下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の操作状態に応じた圧力信号(圧力検出値)がコントローラ30に入力される。これにより、コントローラ30は、ショベルの下部走行体1、上部旋回体3、及びアタッチメントの操作状態を把握することができる。
The
本実施形態に係るショベル100の制御系は、コントローラ30、位置センサ31、外部サーバ34、入力部35等を含む。
A control system of the
コントローラ30は、ショベル100における駆動制御を行う主たる制御装置である。コントローラ30は、任意のハードウェア、ソフトウェア、或いはそれらの組み合わせにより実現されてよい。コントローラ30は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、補助記憶装置、I/O(Input-Output interface)等を含むマイクロコンピュータを中心に構成されてよく、ROMや補助記憶装置等に格納される各種プログラムをCPU上で実行することにより各種駆動制御が実現される。
The
本実施形態では、コントローラ30は、上部旋回体3がショベル100周囲の障害物Aに近接したときに、上部旋回体3と障害物Aとの間に所定の隙間df,drを確保して、上部旋回体3を停止させる。例えば、上部旋回体3の旋回によって上部旋回体3と障害物Aとが近接する旋回接近の場合は、所定の隙間df,drを確保するように旋回を停止させる。より詳細には、コントローラ30は、上部旋回体3と、ショベル100周囲の障害物Aとの間に最低限の隙間df,drができるよう(図3参照)、上部旋回体3の旋回範囲を設定して、旋回動作中の上部旋回体3と障害物Aとの衝突を防止する。
In this embodiment, the
位置センサ31は、ショベル100の現在位置に関する情報を取得する検出手段である。位置センサ31には、例えばGPS(Global Positioning System)を適用できる。GPSは、GPS衛星から発信される電波をGPS受信機で受け取り、受信者が自身の現在位置を知るシステムであり、本実施形態では、ショベル100の現在位置を測定するために用いる。
The
各種センサ32は、ショベル100の各種状態やショベル100の周辺の各種状態を検出する既知の検出手段である。各種センサ32には、上部旋回体3とブーム4との連結点におけるブーム4の基準面に対する角度(ブーム角度)、ブーム4とアーム5との間の相対的な角度(アーム角度)、及び、アーム5とバケット6との間の相対的な角度(バケット角度)を検出する角度センサが含まれうる。また、各種センサ32には、油圧アクチュエータ内の油圧状態、具体的には、油圧シリンダのロッド側油室及びボトム側油室の圧力を検出する圧力センサ等が含まれうる。また、各種センサ32には、下部走行体1、上部旋回体3、及びアタッチメントのそれぞれの動作状態を検出するセンサ、例えば、加速度センサ、角加速度センサ、及び三軸加速度、及び三軸角加速度を出力可能な三軸慣性センサ(IMU:Inertial Measurement Unit)等が含まれうる。また、各種センサ32には、ショベル100の周辺の地形や障害物等との相対位置関係を検出する距離センサや画像センサ等が含まれうる。
The
表示装置33は、各種情報を表示するための装置であり、例えば、ショベルの運転室に設置される液晶ディスプレイである。表示装置33は、コントローラ30からの制御信号に応じて各種情報を表示する。本実施形態では、表示装置33は、周囲に障害物Aがあるときに、上部旋回体3の旋回範囲の情報を乗員に報知することができる。
The
外部サーバ34は、ショベル100の外部に設置されているサーバであり、例えばICTサーバである。外部サーバ34は、無線通信等によりショベル100に情報を出力する。本実施形態では、外部サーバ34は、地図データベースなどショベル100の作業領域の地形や建物に関するデータベースを備え、ショベル100の周辺の障害物情報を出力する。
The
入力部35は、オペレータ(乗員)の操作入力を受け付けるインタフェースである。
The
[上部旋回体3と障害物Aとの衝突防止制御]
コントローラ30は、例えば、上記の上部旋回体3と障害物Aとの衝突防止制御に関する機能を実現するための機能部として、旋回中心取得部301と、障害物取得部302と、旋回範囲設定部303と、旋回制御部304と、を含む。
[Collision prevention control between upper revolving
The
旋回中心取得部301は、上部旋回体3の旋回中心Oの位置情報を取得する。旋回中心取得部301は、例えば位置センサ31により測定された位置情報を旋回中心Oの位置情報として取得することができる。なお、旋回中心取得部301は、位置センサ31以外の手法により旋回中心Oの位置情報を取得してもよい。例えば、ショベル100の作業領域の基準位置からの移動距離や移動方向を積算して現在位置を算出してもよい。
The turning
障害物取得部302は、ショベル100の周囲の障害物Aに関する障害物情報を取得する。障害物情報とは、対象の障害物Aの三次元形状や位置などの情報を含む。障害物取得部302は、例えば外部サーバ34のデータベースなどから現在のショベル100がいる位置の周辺の障害物情報を取得できる。なお、障害物取得部302は、レーザファインダなどを用いて障害物Aとの距離を測定してもよいし、ドローンによる地形情報を取得してもよい。
The
旋回範囲設定部303は、上部旋回体3の旋回中心Oの位置情報と、ショベル100の周囲の障害物Aに関する障害物情報とに基づき、上部旋回体3の旋回範囲を設定する。旋回範囲設定部303は、上部旋回体3が旋回したときに上部旋回体3と障害物Aとの間に最低限の隙間df,drを確保するよう、上部旋回体3の旋回範囲を設定する。ここで、隙間dfとは、上部旋回体3の前方端部と障害物Aとの間の最低隙間を表し、隙間drとは、上部旋回体3の後方端部と障害物Aとの間の最低隙間を表す。
The turning
この旋回範囲の設定手法の一例について図3、図4を参照して説明する。図3は、本実施形態による上部旋回体の旋回範囲の設定手法の一例を示す図である。図3では、障害物Aとしてショベル100側に凸となる障害物を例示している。
An example of a method for setting the turning range will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. FIG. 3 is a diagram showing an example of a method for setting the turning range of the upper turning body according to this embodiment. In FIG. 3, an obstacle that is convex toward the
まず、上部旋回体3の前方端部(前部の2つの角部)の旋回半径R1と、後方端部(後部の2つの角部)の旋回半径R2を算出する。例えば、旋回中心取得部301により取得された旋回中心Oの位置情報と、当該ショベル100の機種情報等から、上部旋回体3の四方端部の座標を算出し、これらの算出した四方端部の座標を基準に旋回半径R1,R2を求める。または、機種ごとにあらかじめ定められた旋回半径の情報を取得し、旋回中心Oの位置情報を用いて旋回半径R1、R2の座標を算出してもよい。
First, the turning radius R1 of the front end (two front corners) and the turning radius R2 of the rear end (two rear corners) of the
旋回範囲設定部303は、次に、算出した上部旋回体3の旋回半径R1,R2の座標データと、障害物取得部302により取得された障害物Aの情報とを比較して、最低隙間df,drの演算を行う。旋回範囲設定部303は、上部旋回体3と障害物Aとの位置関係を把握し、上部旋回体3の前方端部を障害物A側に接近するように旋回したとき(図3の例では反時計回り)に、端部位置P1と障害物Aとの距離が最低隙間dfとなる旋回位置を、上部旋回体3のフロント部接触防止の接触限界L1とする。また、上部旋回体3の後方端部を障害物A側に接近するように旋回したとき(図3の例では時計回り)に、端部位置P2と障害物Aとの距離が最低隙間drとなる旋回位置を、上部旋回体3のリア部接触防止の接触限界L2とする。
The turning
そして、これらの接触限界L1,L2により区分される障害物A側の領域を旋回不可区間Xとして設定する。これにより、旋回不可区間Xを除く区間が上部旋回体3の旋回範囲として設定される。
Then, an area on the side of the obstacle A divided by these contact limits L1 and L2 is set as a turn-impossible section X. As shown in FIG. As a result, the section excluding the section X that cannot be turned is set as the turning range of the
図4は、本実施形態による上部旋回体の旋回範囲の設定手法の他の例を示す図である。図4では、障害物Aとしてショベル100の進行方向に対して平行な面をもつ障害物を例示している。
FIG. 4 is a diagram showing another example of the method of setting the turning range of the upper turning body according to this embodiment. FIG. 4 exemplifies an obstacle A having a surface parallel to the traveling direction of the
旋回範囲設定部303は、まず、上部旋回体3の前方端部の旋回半径R1と、後方端部の旋回半径R2を算出する。例えば、旋回中心取得部301により取得された旋回中心Oの位置情報と、当該ショベル100の機種情報等から、上部旋回体3の四方端部の座標を算出し、これらの算出した四方端部の座標を基準に旋回半径R1,R2を求める。または、機種ごとにあらかじめ定められた旋回半径の情報を取得し、旋回中心Oの位置情報を用いて旋回半径R1、R2の座標を算出してもよい。
The turning
旋回範囲設定部303は、次に、算出した上部旋回体3の旋回半径R1,R2の座標データと、障害物取得部302により取得された障害物Aの情報とを比較して、最低隙間df,drの演算を行う。旋回範囲設定部303は、上部旋回体3と障害物Aとの位置関係を把握し、上部旋回体3の前方端部を障害物A側に接近するように旋回したとき(図4の例では反時計回り)に、端部位置P1と障害物Aとの距離が最低隙間dfとなる旋回位置を、上部旋回体3のフロント部接触防止の接触限界L1とする。また、上部旋回体3の後方端部を障害物A側に接近するように旋回したとき(図4の例では時計回り)に、端部位置P2と障害物Aとの距離が最低隙間drとなる旋回位置を、上部旋回体3のリア部接触防止の接触限界L2とする。
The turning
そして、これらの接触限界L1,L2により区分される障害物A側の領域を旋回不可区間Xとして設定する。これにより、旋回不可区間Xを除く区間が上部旋回体3の旋回範囲として設定される。
Then, an area on the side of the obstacle A divided by these contact limits L1 and L2 is set as a turn-impossible section X. As shown in FIG. As a result, the section excluding the section X that cannot be turned is set as the turning range of the
ここで図3と図4とを比較すると、障害物Aが平坦な形状よりも凸形状のほうが、旋回不可区間Xが小さくなり、上部旋回体3の旋回範囲が大きくなる。
3 and 4, when the obstacle A has a convex shape, the turning-impossible section X becomes smaller and the turning range of the
なお、旋回範囲設定部303は、図3、図4に示すように、旋回不可区間Xから所定の旋回角度の範囲を速度制限区間V1、V2として設定してもよい。速度制限区間V1は、接触限界L1から障害物Aと反対側(図3、図4では時計回り方向)に所定角度までの範囲である。速度制限区間V2は、接触限界L2から障害物Aと反対側(図3、図4では反時計回り方向)に所定角度までの範囲である。
As shown in FIGS. 3 and 4, the turning
旋回制御部304は、上部旋回体3の旋回動作を制御する。旋回制御部304は、旋回範囲設定部303により旋回範囲が設定されているときは、この旋回範囲内で動作を制御する。例えば、操作装置26により入力された旋回操作が旋回範囲を超えるものである場合には、旋回範囲の境界(すなわち接触限界L1またはL2)で旋回油圧モータ21を停止させて、上部旋回体3の旋回動作を停止させる。これにより、上部旋回体3は障害物Aと最低限の隙間df,drを確保しつつ停止する。
The turning
図5は、上部旋回体3が障害物Aまで最接近して停止している状態の一例を示す図である。図5では、図3に例示した障害物Aに対して、上部旋回体3の前方端部を障害物A側に接近するように旋回した場合を例示している。図5に示すように、上部旋回体3は、障害物Aと最も近い部分(図5の例では前方端部)が障害物Aと最低限の隙間dfを確保するように旋回を停止することができる。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a state in which the upper
また、旋回範囲設定部303により速度制限区間V1、V2が設定されている場合には、旋回制御部304は、速度制限区間V1、V2では障害物Aへの接近速度を制限することができる。例えば、速度制限区間V1、V2に入ると旋回油圧モータ21を制御して旋回速度を徐々に低くする、または、速度制限区間V1、V2では旋回速度を所定の低速に切り替えることなどにより、接近速度を制限できる。
Further, when the speed limit sections V1 and V2 are set by the turning
また、ショベル100の周囲に障害物Aがあり、旋回範囲設定部303により上部旋回体3の旋回範囲に制約が設定されたときには、コントローラ30は表示装置33を介して、障害物Aの情報や、上部旋回体3の旋回範囲の情報を乗員に報知してもよい。
Further, when there is an obstacle A around the
図6は、障害物Aが車両の場合の上部旋回体の旋回範囲の設定手法の例を示す図である。図3~図5では、障害物Aとして建物等の壁を例示したが、障害物Aは他の物体も含まれ、例えば図6に示すように、トラックなどの他の車両が障害物となる場合もある。このように障害物Aが車両の場合も、図3~図5を参照して説明した手法を適用して、図3~図5の例と同様に上部旋回体3の旋回範囲を設定できる。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a technique for setting the turning range of the upper turning body when the obstacle A is a vehicle. In FIGS. 3 to 5, a wall such as a building is exemplified as the obstacle A, but the obstacle A also includes other objects. For example, as shown in FIG. 6, another vehicle such as a truck becomes an obstacle. In some cases. Thus, even when the obstacle A is a vehicle, the turning range of the
次に、本実施形態に係るショベル100の作用効果を説明する。本実施形態のショベル100は、下部走行体1と、下部走行体1に旋回可能に搭載される上部旋回体3と、ショベル100の周囲の障害物に関する障害物情報を取得する障害物取得部302と、を備え、上部旋回体3が障害物Aに近接したときに、上部旋回体3と障害物Aとの間に所定の隙間df,drを確保して停止する。上部旋回体3の旋回によって上部旋回体3と障害物Aとが近接する旋回接近の場合は、所定の隙間df,drを確保するように旋回を停止させる。
Next, the effects of the
この構成により、障害物Aが近くにあり、且つ作業員がショベル100の周囲で作業しなければならない場面で、障害物Aとショベル100との衝突を回避でき、また、作業員が障害物Aとショベル100との間に挟まれるのを防止できるので、安全性を向上できる。この結果、作業員がショベルの周囲で作業を継続しつつ、ショベルを動作させることができ、本実施形態のショベル100は安全性と作業性を両立できる。
With this configuration, when the obstacle A is nearby and the worker must work around the
本実施形態のショベル100は、下部走行体1と、下部走行体1に旋回可能に搭載される上部旋回体3と、上部旋回体3の旋回中心Oの位置情報を取得する旋回中心取得部301と、ショベル100の周囲の障害物Aに関する障害物情報を取得する障害物取得部302と、旋回中心Oの位置情報と障害物Aの障害物情報に基づき、上部旋回体3が旋回したときに上部旋回体3と障害物Aとの間に最低限の隙間df,drを確保するよう、上部旋回体3の旋回範囲を設定する旋回範囲設定部303と、を備える。
The
この構成により、上部旋回体3と障害物Aとの間に最低限の隙間df,drを確保しつつ上部旋回体3を旋回させることが可能となり、上部旋回体3と障害物Aとの衝突を確実に回避できる。また、上部旋回体3と障害物Aで確保する隙間df,drを人や物が充分に入るサイズでとれば、上部旋回体3が接触限界L1,L2まで旋回しても、上部旋回体3と障害物Aとの間に人や物が挟まる事態を防止できる。また、障害物Aとの衝突防止を目的として、上部旋回体3の全方位をセンサでカバーしようとすると、複数のセンサが必要となるなど構成が複雑になるが、本実施形態では専用のセンサ類を設置しなくても、上部旋回体3と障害物Aとの位置関係を精度良く算出できる。この結果、簡易な構成で上部旋回体3と障害物Aとの衝突を回避できる。
With this configuration, it is possible to rotate the upper
また、本実施形態のショベル100において、旋回範囲設定部303は、上部旋回体3が旋回したときに上部旋回体3と障害物Aとの間に最低限の隙間df,drを確保できない旋回不可区間Xを設定し、旋回不可区間Xから所定の旋回角度の範囲を速度制限区間V1,V2として設定する。言い換えると、上部旋回体3が障害物Aに近接したときに、上部旋回体3と障害物Aとの間が所定の隙間df,drとなる直前の区間では、接近速度を制限する。
In addition, in the
この構成により、上部旋回体3が接触限界L1またはL2に接近したときには、必ず速度制限区間V1またはV2を通過して減速するので、接触限界L1,L2にて上部旋回体3の旋回動作をより確実に停止させることができる。
With this configuration, when the upper
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. Design modifications to these specific examples 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 specific example described above and its arrangement, conditions, shape, etc. are not limited to those illustrated and can be changed as appropriate. As long as there is no technical contradiction, the combination of the elements included in the specific examples described above can be changed as appropriate.
上記実施形態では、建設機械の一例としてショベルを例示したが、旋回体を有するものであれば、リフティングマグネット、グラップル、破砕機等を備えた他の建設機械や、作業機械、特に旋回体、或いは、走行体、或いは作業アタッチメントを備えた作業機械にも適用可能である。 In the above embodiments, an excavator was exemplified as an example of a construction machine. , a running body, or a work machine provided with a work attachment.
上記実施形態では、上部旋回体3と障害物Aとの間の最低限の隙間df,drを所与の固定値としたが、所定の隙間df,drの大きさを変更して調整可能な調整部を備える構成としてもよい。調整部は、例えば入力部35に設けられている。入力部35は、例えば表示装置33の一部を構成してもよく、表示装置33とは別に設けてもよい。図7に、入力部35と表示装置33とを組み合わせた表示モニターの一例を示す。例えば図7に示すように、表示装置33の画面の一部に矢印状の入力部35を設け、また、画面上に隙間設定値のレベルゲージ36を表示してもよい。この場合、入力部35による増減の操作入力に応じて、レベルゲージ36が増減され、隙間df,drの設定値が増減される。
In the above embodiment, the minimum gaps df and dr between the upper
上部旋回体3と障害物Aとの間の所定の隙間df,drは、例えば50cm、70cm、90cm、100cmとして設定可能である。調整部を備える場合には、これらの複数の設置値から適宜選択してもよい。
Predetermined gaps df and dr between the upper
上記実施形態では、上部旋回体3が障害物Aに近接するケースとして、上部旋回体3の旋回によって上部旋回体3と障害物Aとが近接する旋回接近を例示したが、上記実施形態の構成は他のケースにも適用できる。例えば、下部走行体1の走行によって上部旋回体3と障害物Aとが近接する走行接近の場合は、所定の隙間df,drを確保するように下部走行体1の走行を停止させればよい。同様に、上部旋回体3に搭載されるアタッチメントの動作によって上部旋回体3と障害物Aとが近接するアタッチメント接近の場合は、所定の隙間df,drを確保するようにアタッチメントを停止させればよい。
In the above embodiment, as a case in which the upper revolving
上記実施形態では、上部旋回体3の旋回中心Oの位置情報に基づいて、所定の隙間df,drが確保されるようにショベル100の動作を停止する構成を例示したが、この代わりに、アタッチメントの位置情報に基づいて隙間df,drが確保されるように停止する構成でもよい。
In the above-described embodiment, based on the position information of the turning center O of the
障害物を検知或いは障害物の場所や座標を取得する方法としては、旋回体3やアタッチメントに設けられた検出手段として、障害物A或いは物体の存在を検出するためのセンサを採用することもできる。この構成によれば、障害物Aの情報を取得するための通信を不要とするため、通信が不便な山奥等でも安全性を向上させることができる。
As a method of detecting an obstacle or obtaining the location and coordinates of an obstacle, a sensor for detecting the existence of an obstacle A or an object can be employed as the detection means provided in the revolving
また、ショベル100の周囲で作業員が作業をしていると判断できる条件として、例えば、旋回体3やアタッチメントに設けられた作業員(言い換えると人)を検出するためセンサを用いて、作業員等が周囲に存在しているとコントローラ30が判断してもよい。この構成によれば、人が存在する場合、存在しない場合で場合分けして、障害物Aとショベル100との間に隙間df,drを確保して停止させる制御を実施させるか実施させないか選択することができる。
Further, as a condition for determining that a worker is working around the
また、旋回体3やアタッチメントに設けられた特定しないセンサの出力に基づいて、コントローラ30が立体物(所定の高さを有する物体等)を検出することや、立体物と作業員(人)とを区別するようにしてもよい。この構成によれば、障害物Aに加えて、障害物Aと区別可能に作業員を検知することができる。
In addition, based on the outputs of unspecified sensors provided on the revolving
オペレータの入力装置(例えば入力部35などのインタフェース)を介して、例えば、周囲で作業員が作業する場合の安全モードのような設定を行うことで、所定隙間df,drを介して停止するような本制御が機能し、同様に入力装置を介して解除できるようにしてもよい。この構成によれば、人を検知する装置に依存せずに、オペレータの意思で実施させるか判断できるため、装置構成をシンプルにできるとともに、確実に障害物Aとショベル100との間に所定隙間df,drを確保して停止させることができる。
Via the operator's input device (for example, an interface such as the input unit 35), for example, by setting a safety mode when workers are working in the surroundings, it is possible to stop through the predetermined gaps df and dr. This control may function and be deactivated via an input device as well. According to this configuration, since it is possible to determine whether or not to carry out the operation at the operator's will without depending on the apparatus for detecting people, the apparatus configuration can be simplified, and the predetermined gap between the obstacle A and the
100 ショベル(建設機械)
1 下部走行体
3 上部旋回体
30 コントローラ
301 旋回中心取得部
302 障害物取得部
303 旋回範囲設定部
O 旋回中心
A 障害物
df,dr 上部旋回体と障害物との間の最低限の隙間
X 旋回不可区間
V1,V2 速度制限区間
100 excavator (construction machine)
1 lower traveling
Claims (4)
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
当該建設機械の周囲の障害物の位置または形状に関する障害物情報を取得する障害物取得部と、
前記上部旋回体及び前記下部走行体の駆動制御を行うコントローラと、
を備え、
前記障害物に接近する方向である第1方向に動く当該建設機械を停止させるときの前記上部旋回体の外形の第1の部位と前記障害物との間の第1の隙間の第1の大きさと、前記障害物に接近する方向であり、前記第1方向とは異なる第2方向に動く当該建設機械を停止させるときの前記上部旋回体の前記外形の第2の部位と前記障害物との間の第2の隙間の第2の大きさと、が設定されており、
前記コントローラは、前記上部旋回体の旋回によって前記上部旋回体と前記障害物とが近接する旋回接近の際に、前記第1の隙間の前記第1の大きさまたは前記第2の隙間の前記第2の大きさを確保するように旋回を停止させるよう構成され、
前記第1の部位は、当該建設機械が前記第1方向に動く際に前記障害物に最も接近する位置にある前記上部旋回体の部位であり、
前記第2の部位は、当該建設機械が前記第2方向に動く際に前記障害物に最も接近する位置にある前記上部旋回体の部位であり、
前記コントローラは、前記障害物情報と、前記上部旋回体の前記外形に関する情報とに基づいて、前記第1の隙間が前記第1の大きさより大きい位置から前記第1方向に動いて前記第1の大きさになったときに、或いは、前記第2の隙間が前記第2の大きさより大きい位置から前記第2方向に動いて前記第2の大きさになったときに、前記上部旋回体の動作を停止する、
建設機械。 construction machinery,
a lower running body;
an upper rotating body rotatably mounted on the lower traveling body;
an obstacle acquisition unit that acquires obstacle information relating to the position or shape of obstacles around the construction machine;
a controller that drives and controls the upper revolving body and the lower traveling body;
with
A first clearance of a first gap between a first portion of the outer shape of the upper rotating body and the obstacle when stopping the construction machine moving in a first direction that is a direction approaching the obstacle A second portion of the outer shape of the upper rotating body when stopping the construction machine moving in a second direction different from the first direction, which is a direction to approach the obstacle, and the obstacle. and a second size of a second gap between
The controller controls the first size of the first gap or the first size of the second gap when the upper swing body and the obstacle approach each other due to the swing of the upper swing body. configured to stop the rotation to ensure the magnitude of 2;
the first portion is a portion of the upper rotating body that is closest to the obstacle when the construction machine moves in the first direction;
the second portion is a portion of the upper rotating body that is closest to the obstacle when the construction machine moves in the second direction;
The controller moves in the first direction from a position where the first gap is larger than the first size based on the obstacle information and the information on the outer shape of the upper rotating body . or when the second gap moves in the second direction from a position larger than the second size to reach the second size . to stop the
construction machinery.
請求項1に記載の建設機械。 An adjustment unit that can be adjusted by changing the first size of the first gap or the second size of the second gap,
The construction machine according to claim 1.
請求項1または2に記載の建設機械。 based on the positional information of the center of rotation of the upper rotating body, the upper rotating body is stopped so that the first size of the first gap or the second size of the second gap is ensured;
The construction machine according to claim 1 or 2 .
請求項1~3のいずれか1項に記載の建設機械。 The controller determines that, when the upper rotating body approaches the obstacle, the distance between the upper rotating body and the obstacle is the first size of the first gap or the second gap. limiting approach velocity before reaching a second magnitude,
The construction machine according to any one of claims 1-3 .
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