JP7420619B2 - excavator - Google Patents

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JP7420619B2 JP2020059316A JP2020059316A JP7420619B2 JP 7420619 B2 JP7420619 B2 JP 7420619B2 JP 2020059316 A JP2020059316 A JP 2020059316A JP 2020059316 A JP2020059316 A JP 2020059316A JP 7420619 B2 JP7420619 B2 JP 7420619B2
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本開示は、ショベルに関する。 The present disclosure relates to excavators.

アタッチメントに吊荷を吊り上げるためのフックを有するショベルが知られている。 2. Description of the Related Art Excavators are known that have an attachment that has a hook for lifting a suspended load.

特許文献1には、アタッチメントにフックを装着し、ブーム角度とアーム角度の検出器を設けるとともに、ブームシリンダのボトム圧とロッド圧の検出器を設け、前記ブーム角度とアーム角度の検出値並びにブームシリンダのボトム圧とロッド圧の検出値からフックの吊荷重を演算するコントローラを備えたクレーン仕様の油圧ショベルに於いて、アーム操作用またはブーム操作用若しくは双方のリモコン弁に並列して電磁比例弁を配設し、クレーン仕様スイッチと自動指令スイッチの信号を前記コントローラへ入力するとともに、双方のスイッチ信号がオンのときは、ブーム角度とアーム角度の検出値に基づいてフックの位置を演算し、該フックが常に同一鉛直線上で昇降するように、前記コントローラから前記電磁比例弁へ駆動信号を出力するように構成されたことを特徴とするクレーン仕様の油圧ショベルに於ける自動垂直吊り装置が開示されている。 In Patent Document 1, a hook is attached to an attachment, a boom angle and arm angle detector is provided, and a boom cylinder bottom pressure and rod pressure detector is provided, and the detected values of the boom angle and arm angle as well as the boom In a crane-spec hydraulic excavator equipped with a controller that calculates the hanging load of the hook from the detected values of cylinder bottom pressure and rod pressure, an electromagnetic proportional valve is installed in parallel with the remote control valve for arm operation, boom operation, or both. and input signals from the crane specification switch and automatic command switch to the controller, and when both switch signals are on, calculate the hook position based on the detected values of the boom angle and arm angle, Disclosed is an automatic vertical lifting device for a hydraulic excavator with crane specifications, characterized in that the controller is configured to output a drive signal to the electromagnetic proportional valve so that the hook always moves up and down on the same vertical line. has been done.

特開2000-226862号公報Japanese Patent Application Publication No. 2000-226862

ところで、フックで吊荷を吊り上げる作業において、吊荷が地切りする際に吊荷の揺れが発生するおそれがある。 By the way, in the work of hoisting a suspended load with a hook, there is a possibility that the suspended load may shake when the suspended load breaks off the ground.

そこで、上記課題に鑑み、好適に吊荷を吊り上げるショベルを提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a shovel that can suitably lift a suspended load.

上記目的を達成するため、本発明の一実施形態では、吊荷を吊り下げるフックを有するアタッチメントと、振動による前記吊荷の重心位置の変化を検出する吊荷振動検出部と、前記アタッチメントを制御する制御部と、を備え、前記吊荷振動検出部は、前記吊荷の重心位置の振幅、前記吊荷の振動の周期、及び、前記吊荷の振動の角度を検出し、前記制御部は、前記アタッチメントを制御して、前記吊荷が地切りする際の前記吊荷の揺れに対し、前記吊荷振動検出部が検出した前記吊荷の重心位置の振幅、前記吊荷の振動の周期、及び、前記吊荷の振動の角度に基づいて、前記吊荷を制振制御するように、前記アタッチメントを制御する
In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention includes an attachment having a hook for suspending a suspended load, a suspended load vibration detection unit that detects a change in the center of gravity position of the suspended load due to vibration, and a suspended load vibration detection unit that controls the attachment. the suspended load vibration detection unit detects the amplitude of the center of gravity position of the suspended load, the period of vibration of the suspended load, and the angle of vibration of the suspended load; , controlling the attachment to determine the amplitude of the center of gravity position of the suspended load detected by the suspended load vibration detection unit and the period of vibration of the suspended load with respect to the shaking of the suspended load when the suspended load cuts off the ground; , and controlling the attachment to control vibration of the suspended load based on the angle of vibration of the suspended load.

上述の実施形態によれば、好適に吊荷を吊り上げるショベルを提供することができる。 According to the above-described embodiment, it is possible to provide a shovel that can suitably lift a suspended load.

本実施形態に係る掘削機としてのショベルの側面図である。FIG. 1 is a side view of a shovel as an excavator according to the present embodiment. 本実施形態に係るショベルの構成の一例を概略的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the configuration of a shovel according to the present embodiment. 本実施形態に係るショベルの油圧システムの構成の一例を概略的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the configuration of a hydraulic system of an excavator according to the present embodiment. 本実施形態に係るショベルの油圧システムのうちの操作系に関する構成部分の一例を概略的に示す図である。1 is a diagram schematically showing an example of a component related to an operation system of the excavator hydraulic system according to the present embodiment. 本実施形態に係るショベルのうちの土砂荷重検出機能に関する構成部分の一例を概略的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of a component related to an earth and sand load detection function of the excavator according to the present embodiment. ショベルのアタッチメントにおける土砂重量の算出に関するパラメータを説明する模式図。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating parameters related to calculation of soil weight in an excavator attachment. バケットに作用する力の関係を説明する部分拡大図である。FIG. 3 is a partially enlarged view illustrating the relationship of forces acting on the bucket. 第1重量算出部の処理を説明するブロック線図である。It is a block diagram explaining the processing of the 1st weight calculation part. 本実施形態の制振制御を説明する概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating vibration damping control according to the present embodiment. フックの位置と吊荷の重心位置との関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the position of the hook and the center of gravity position of the suspended load.

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings.

[ショベルの概要]
最初に、図1を参照して、本実施形態に係るショベル100の概要について説明する。
[Excavator overview]
First, an overview of the shovel 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 1.

図1は、本実施形態に係る掘削機としてのショベル100の側面図である。 FIG. 1 is a side view of a shovel 100 as an excavator according to the present embodiment.

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を介して旋回自在に下部走行体1に搭載される上部旋回体3と、アタッチメント(作業機)を構成するブーム4、アーム5、及び、バケット6と、キャビン10を備える。 The excavator 100 according to the present embodiment includes a lower traveling body 1, an upper rotating body 3 that is rotatably mounted on the lower traveling body 1 via a rotating mechanism 2, a boom 4, and an arm that constitute an attachment (work machine). 5, a bucket 6, and a cabin 10.

下部走行体1は、左右一対のクローラが走行油圧モータ1L,1R(後述する図2参照)でそれぞれ油圧駆動されることにより、ショベル100を走行させる。つまり、一対の走行油圧モータ1L,1R(走行モータの一例)は、被駆動部としての下部走行体1(クローラ)を駆動する。 The lower traveling body 1 causes the excavator 100 to travel by hydraulically driving a pair of right and left crawlers by travel hydraulic motors 1L and 1R (see FIG. 2, which will be described later). That is, the pair of traveling hydraulic motors 1L and 1R (an example of traveling motors) drive the lower traveling body 1 (crawler) as a driven part.

上部旋回体3は、旋回油圧モータ2A(後述する図2参照)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。つまり、旋回油圧モータ2Aは、被駆動部としての上部旋回体3を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体3の向きを変化させることができる。 The upper rotating body 3 rotates relative to the lower traveling body 1 by being driven by a swing hydraulic motor 2A (see FIG. 2, which will be described later). That is, the swing hydraulic motor 2A is a swing drive unit that drives the rotating upper structure 3 as a driven part, and can change the direction of the rotating upper structure 3.

尚、上部旋回体3は、旋回油圧モータ2Aの代わりに、電動機(以下、「旋回用電動機」)により電気駆動されてもよい。つまり、旋回用電動機は、旋回油圧モータ2Aと同様、被駆動部としての上部旋回体3を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体3の向きを変化させることができる。 Note that the upper revolving body 3 may be electrically driven by an electric motor (hereinafter referred to as a "swing motor") instead of the swing hydraulic motor 2A. That is, like the swing hydraulic motor 2A, the swing electric motor is a swing drive unit that drives the upper revolving structure 3 as a driven part, and can change the direction of the upper revolving structure 3.

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、エンドアタッチメントとしてのバケット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 front center of the upper revolving structure 3 so that it can be lifted up and down, and an arm 5 is pivotally attached to the tip of the boom 4 so that it can be moved up and down. A bucket 6 is pivotally mounted so as to be movable up and down. The boom 4, the arm 5, and the bucket 6 are each hydraulically driven by a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, and a bucket cylinder 9 as hydraulic actuators.

尚、バケット6は、エンドアタッチメントの一例であり、アーム5の先端には、作業内容等に応じて、バケット6の代わりに、他のエンドアタッチメント、例えば、法面用バケット、浚渫用バケット、ブレーカ等が取り付けられてもよい。 Note that the bucket 6 is an example of an end attachment, and depending on the work content, other end attachments may be attached to the tip of the arm 5, such as a bucket for slopes, a bucket for dredging, or a breaker, instead of the bucket 6. etc. may be attached.

バケットシリンダ9のロッド側端部とバケット6とは、バケットリンク6aによって連結されている。具体的には、バケットリンク6aの上端側は、バケットシリンダトップピン6bを介してバケットシリンダ9のロッド側端部及びアームリンク6cに回動可能に連結されている。バケットリンク6aの下端側は、バケットピン6dを介してバケット6の後面にあるブラケットに回動可能に連結されている。また、バケットリンク6aには、クレーン作業用のフック6eが収納可能に且つ回動可能に取り付けられている。 The rod side end of the bucket cylinder 9 and the bucket 6 are connected by a bucket link 6a. Specifically, the upper end of the bucket link 6a is rotatably connected to the rod side end of the bucket cylinder 9 and the arm link 6c via a bucket cylinder top pin 6b. The lower end side of the bucket link 6a is rotatably connected to a bracket on the rear surface of the bucket 6 via a bucket pin 6d. Further, a hook 6e for crane work is attached to the bucket link 6a so that it can be stored and rotated.

フック6eは、掘削作業時には、主にバケットリンク6aで構成されるフック収納部6fに収納される。バケット6の動作を妨げることがないようにするためである。一方、クレーン作業時にはフック収納部6fからその先端が突出するように構成されている。 During excavation work, the hook 6e is stored in a hook storage section 6f mainly composed of a bucket link 6a. This is to prevent the operation of the bucket 6 from being hindered. On the other hand, during crane work, the tip thereof is configured to protrude from the hook storage portion 6f.

また、フック収納部6fには、フック6eの収納状態を検出する検出装置(図示せず)が設けられていてもよい。例えば、検出装置は、フック収納部6f内にフック6eが存在する場合に導通状態となり、フック収納部6f内にフック6eが存在しない場合に遮断状態となるスイッチであり、フック6eが収納されるフック収納部6fに設けられている。なお、検出装置の検出信号は、後述するコントローラ30に取り込まれる。 Further, the hook storage section 6f may be provided with a detection device (not shown) that detects the storage state of the hook 6e. For example, the detection device is a switch that is in a conductive state when the hook 6e is present in the hook storage portion 6f, and is in a disconnected state when the hook 6e is not present in the hook storage portion 6f, and is in a disconnected state when the hook 6e is stored in the hook storage portion 6f. It is provided in the hook storage section 6f. Note that the detection signal of the detection device is taken into a controller 30, which will be described later.

キャビン10は、オペレータが搭乗する運転室であり、上部旋回体3の前部左側に搭載される。 The cabin 10 is a driver's room in which an operator rides, and is mounted on the front left side of the upper revolving structure 3.

[ショベルの構成]
次に、図1に加えて、図2を参照して、本実施形態に係るショベル100の具体的な構成について説明する。
[Shovel configuration]
Next, with reference to FIG. 2 in addition to FIG. 1, a specific configuration of the shovel 100 according to the present embodiment will be described.

図2は、本実施形態に係るショベル100の構成の一例を概略的に示す図である。 FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the shovel 100 according to the present embodiment.

尚、図2において、機械的動力系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系は、それぞれ、二重線、実線、破線、及び点線で示されている。 In FIG. 2, the mechanical power system, hydraulic oil line, pilot line, and electric control system are shown by double lines, solid lines, broken lines, and dotted lines, respectively.

本実施形態に係るショベル100の駆動系は、エンジン11と、レギュレータ13と、メインポンプ14と、コントロールバルブ17を含む。また、本実施形態に係るショベル100の油圧駆動系は、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1L,1R、旋回油圧モータ2A、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等の油圧アクチュエータを含む。 The drive system of the excavator 100 according to the present embodiment includes an engine 11, a regulator 13, a main pump 14, and a control valve 17. Further, as described above, the hydraulic drive system of the excavator 100 according to the present embodiment includes traveling hydraulic motors 1L and 1R that hydraulically drive the lower traveling body 1, the upper rotating body 3, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6, respectively. , a swing hydraulic motor 2A, a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, a bucket cylinder 9, and other hydraulic actuators.

エンジン11は、油圧駆動系におけるメイン動力源であり、例えば、上部旋回体3の後部に搭載される。具体的には、エンジン11は、後述するコントローラ30による直接或いは間接的な制御下で、予め設定される目標回転数で一定回転し、メインポンプ14及びパイロットポンプ15を駆動する。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。 The engine 11 is a main power source in the hydraulic drive system, and is mounted, for example, at the rear of the revolving upper structure 3. Specifically, the engine 11 rotates at a constant speed at a preset target rotation speed under direct or indirect control by a controller 30, which will be described later, and drives the main pump 14 and the pilot pump 15. The engine 11 is, for example, a diesel engine that uses light oil as fuel.

レギュレータ13は、メインポンプ14の吐出量を制御する。例えば、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14の斜板の角度(傾転角)を調節する。レギュレータ13は、例えば、後述の如く、レギュレータ13L,13Rを含む。 The regulator 13 controls the discharge amount of the main pump 14. For example, the regulator 13 adjusts the angle (tilting angle) of the swash plate of the main pump 14 in response to a control command from the controller 30. The regulator 13 includes, for example, regulators 13L and 13R, as described later.

メインポンプ14は、例えば、エンジン11と同様、上部旋回体3の後部に搭載され、高圧油圧ライン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、上述の如く、コントローラ30による制御下で、レギュレータ13により斜板の傾転角が調節されることでピストンのストローク長が調整され、吐出流量(吐出圧)が制御される。メインポンプ14は、例えば、後述の如く、メインポンプ14L,14Rを含む。 The main pump 14 is, for example, mounted at the rear of the upper revolving structure 3 like the engine 11, and supplies hydraulic oil to the control valve 17 through a high-pressure hydraulic line. The main pump 14 is driven by the engine 11 as described above. The main pump 14 is, for example, a variable displacement hydraulic pump, and as described above, under the control of the controller 30, the stroke length of the piston is adjusted by adjusting the tilt angle of the swash plate by the regulator 13, and the stroke length of the piston is adjusted. The flow rate (discharge pressure) is controlled. The main pump 14 includes, for example, main pumps 14L and 14R, as described below.

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に対する操作に応じて、油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。コントロールバルブ17は、上述の如く、高圧油圧ラインを介してメインポンプ14と接続され、メインポンプ14から供給される作動油を、操作装置26の操作状態に応じて、油圧アクチュエータ(走行油圧モータ1L,1R、旋回油圧モータ2A、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)に選択的に供給する。具体的には、コントロールバルブ17は、メインポンプ14から油圧アクチュエータのそれぞれに供給される作動油の流量と流れる方向を制御する制御弁171~176を含む。より具体的には、制御弁171は、走行油圧モータ1Lに対応し、制御弁172は、走行油圧モータ1Rに対応し、制御弁173は、旋回油圧モータ2Aに対応する。また、制御弁174は、バケットシリンダ9に対応し、制御弁175は、ブームシリンダ7に対応し、制御弁176は、アームシリンダ8に対応する。また、制御弁175は、例えば、後述の如く、制御弁175L,175Rを含み、制御弁176は、例えば、後述の如く、制御弁176L,176Rを含む。制御弁171~176の詳細は、後述する。 The control valve 17 is, for example, a hydraulic control device that is mounted in the center of the revolving upper structure 3 and controls the hydraulic drive system in accordance with the operation of the operating device 26 by an operator. As described above, the control valve 17 is connected to the main pump 14 via a high-pressure hydraulic line, and controls the hydraulic oil supplied from the main pump 14 to the hydraulic actuator (travel hydraulic motor 1L) according to the operating state of the operating device 26. , 1R, swing hydraulic motor 2A, boom cylinder 7, arm cylinder 8, and bucket cylinder 9). Specifically, the control valve 17 includes control valves 171 to 176 that control the flow rate and flow direction of the hydraulic oil supplied from the main pump 14 to each of the hydraulic actuators. More specifically, the control valve 171 corresponds to the travel hydraulic motor 1L, the control valve 172 corresponds to the travel hydraulic motor 1R, and the control valve 173 corresponds to the swing hydraulic motor 2A. Further, the control valve 174 corresponds to the bucket cylinder 9, the control valve 175 corresponds to the boom cylinder 7, and the control valve 176 corresponds to the arm cylinder 8. Further, the control valve 175 includes, for example, control valves 175L and 175R as described later, and the control valve 176 includes, for example, control valves 176L and 176R as described later. Details of the control valves 171 to 176 will be described later.

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と、操作装置26を含む。また、ショベル100の操作系は、後述するコントローラ30によるマシンコントロール機能に関する構成として、シャトル弁32を含む。 The operating system of the excavator 100 according to this embodiment includes a pilot pump 15 and an operating device 26. Further, the operation system of the excavator 100 includes a shuttle valve 32 as a configuration related to a machine control function by a controller 30, which will be described later.

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、パイロットラインを介して操作装置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 pilot pump 15 is mounted, for example, on the rear part of the revolving upper structure 3, and supplies pilot pressure to the operating device 26 via a pilot line. The pilot pump 15 is, for example, a fixed capacity hydraulic pump, and is driven by the engine 11 as described above.

操作装置26は、キャビン10の操縦席付近に設けられ、オペレータが各種動作要素(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)の操作を行うための操作入力手段である。換言すれば、操作装置26は、オペレータがそれぞれの動作要素を駆動する油圧アクチュエータ(即ち、走行油圧モータ1L,1R、旋回油圧モータ2A、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等)の操作を行うための操作入力手段である。操作装置26は、その二次側のパイロットラインを通じて直接的に、或いは、二次側のパイロットラインに設けられる後述のシャトル弁32を介して間接的に、コントロールバルブ17にそれぞれ接続される。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圧が入力されうる。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、それぞれの油圧アクチュエータを駆動することができる。操作装置26は、例えば、アーム5(アームシリンダ8)を操作するレバー装置を含む。また、操作装置26は、例えば、ブーム4(ブームシリンダ7)、バケット6(バケットシリンダ9)、上部旋回体3(旋回油圧モータ2A)のそれぞれを操作するレバー装置26A~26Cを含む(図4参照)。また、操作装置26は、例えば、下部走行体1の左右一対のクローラ(走行油圧モータ1L,1R)のそれぞれを操作するレバー装置やペダル装置を含む。 The operating device 26 is provided near the cockpit of the cabin 10, and is an operation input means for the operator to operate various operating elements (lower traveling structure 1, upper rotating structure 3, boom 4, arm 5, bucket 6, etc.). It is. In other words, the operating device 26 allows the operator to operate the hydraulic actuators (i.e., travel hydraulic motors 1L, 1R, swing hydraulic motor 2A, boom cylinder 7, arm cylinder 8, bucket cylinder 9, etc.) that drive the respective operating elements. This is an operation input means for performing. The operating device 26 is connected to the control valve 17 directly through a pilot line on the secondary side thereof, or indirectly through a shuttle valve 32, which will be described later, provided in the pilot line on the secondary side. As a result, pilot pressure can be input to the control valve 17 according to the operating states of the lower traveling body 1, the upper rotating body 3, the boom 4, the arm 5, the bucket 6, etc. in the operating device 26. Therefore, the control valve 17 can drive each hydraulic actuator according to the operating state of the operating device 26. The operating device 26 includes, for example, a lever device that operates the arm 5 (arm cylinder 8). Further, the operating device 26 includes, for example, lever devices 26A to 26C that operate each of the boom 4 (boom cylinder 7), bucket 6 (bucket cylinder 9), and upper swing structure 3 (swing hydraulic motor 2A) (FIG. 4). reference). Further, the operating device 26 includes, for example, a lever device and a pedal device that operate each of the left and right pair of crawlers (traveling hydraulic motors 1L, 1R) of the lower traveling body 1.

シャトル弁32は、2つの入口ポートと1つの出口ポートを有し、2つの入口ポートに入力されたパイロット圧のうちの高い方のパイロット圧を有する作動油を出口ポートに出力させる。シャトル弁32は、2つの入口ポートのうちの一方が操作装置26に接続され、他方が比例弁31に接続される。シャトル弁32の出口ポートは、パイロットラインを通じて、コントロールバルブ17内の対応する制御弁のパイロットポートに接続されている(詳細は、図4参照)。そのため、シャトル弁32は、操作装置26が生成するパイロット圧と比例弁31が生成するパイロット圧のうちの高い方を、対応する制御弁のパイロットポートに作用させることができる。つまり、後述するコントローラ30は、操作装置26から出力される二次側のパイロット圧よりも高いパイロット圧を比例弁31から出力させることにより、オペレータによる操作装置26の操作に依らず、対応する制御弁を制御し、各種動作要素の動作を制御することができる。シャトル弁32は、例えば、後述の如く、シャトル弁32AL,32AR,32BL,32BR,32CL,32CRを含む。 The shuttle valve 32 has two inlet ports and one outlet port, and outputs hydraulic fluid having a higher pilot pressure of the pilot pressures input to the two inlet ports to the outlet port. The shuttle valve 32 has two inlet ports, one of which is connected to the operating device 26 and the other of which is connected to the proportional valve 31 . The outlet port of shuttle valve 32 is connected through a pilot line to the pilot port of a corresponding control valve in control valve 17 (see FIG. 4 for details). Therefore, the shuttle valve 32 can cause the higher of the pilot pressure generated by the operating device 26 and the pilot pressure generated by the proportional valve 31 to act on the pilot port of the corresponding control valve. In other words, the controller 30, which will be described later, outputs a pilot pressure higher than the secondary side pilot pressure output from the operating device 26 from the proportional valve 31, so that the controller 30 can perform corresponding control regardless of the operation of the operating device 26 by the operator. The valves can be controlled and the operation of various operating elements can be controlled. The shuttle valve 32 includes, for example, shuttle valves 32AL, 32AR, 32BL, 32BR, 32CL, and 32CR, as described below.

尚、操作装置26(左操作レバー、右操作レバー、左走行レバー、及び右走行レバー)は、パイロット圧を出力する油圧パイロット式ではなく、電気信号を出力する電気式であってもよい。この場合、操作装置26からの電気信号は、コントローラ30に入力され、コントローラ30は、入力される電気信号に応じて、コントロールバルブ17内の各制御弁171~176を制御することにより、操作装置26に対する操作内容に応じた、各種油圧アクチュエータの動作を実現する。例えば、コントロールバルブ17内の制御弁171~176は、コントローラ30からの指令により駆動する電磁ソレノイド式スプール弁であってよい。また、例えば、パイロットポンプ15と各制御弁171~176のパイロットポートとの間には、コントローラ30からの電気信号に応じて動作する電磁弁が配置されてもよい。この場合、電気式の操作装置26を用いた手動操作が行われると、コントローラ30は、その操作量(例えば、レバー操作量)に対応する電気信号によって、当該電磁弁を制御しパイロット圧を増減させることで、操作装置26に対する操作内容に合わせて、各制御弁171~176を動作させることができる。 Note that the operating devices 26 (left operating lever, right operating lever, left running lever, and right running lever) may be of an electric type that outputs an electric signal instead of a hydraulic pilot type that outputs a pilot pressure. In this case, the electrical signal from the operating device 26 is input to the controller 30, and the controller 30 controls each of the control valves 171 to 176 in the control valve 17 according to the input electrical signal. The operation of various hydraulic actuators is realized according to the operation contents for 26. For example, the control valves 171 to 176 in the control valve 17 may be electromagnetic solenoid spool valves driven by commands from the controller 30. Furthermore, for example, a solenoid valve that operates in response to an electrical signal from the controller 30 may be arranged between the pilot pump 15 and the pilot port of each of the control valves 171 to 176. In this case, when a manual operation is performed using the electric operating device 26, the controller 30 controls the solenoid valve to increase or decrease the pilot pressure using an electric signal corresponding to the amount of operation (for example, the amount of lever operation). By doing so, each of the control valves 171 to 176 can be operated in accordance with the operation content of the operating device 26.

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と、吐出圧センサ28と、操作圧センサ29と、比例弁31と、表示装置40と、入力装置42と、音声出力装置43と、記憶装置47と、ブーム角度センサS1と、アーム角度センサS2と、バケット角度センサS3と、機体傾斜センサS4と、旋回状態センサS5と、撮像装置S6と、測位装置P1と、通信装置T1を含む。 The control system of the excavator 100 according to the present embodiment includes a controller 30, a discharge pressure sensor 28, an operation pressure sensor 29, a proportional valve 31, a display device 40, an input device 42, an audio output device 43, and a memory. It includes a device 47, a boom angle sensor S1, an arm angle sensor S2, a bucket angle sensor S3, a body tilt sensor S4, a turning state sensor S5, an imaging device S6, a positioning device P1, and a communication device T1.

コントローラ30(制御装置の一例)は、例えば、キャビン10内に設けられ、ショベル100の駆動制御を行う。コントローラ30は、その機能が任意のハードウェア、ソフトウェア、或いは、その組み合わせにより実現されてよい。例えば、コントローラ30は、CPU(Central Processing Unit)と、ROM(Read Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)と、不揮発性の補助記憶装置と、各種入出力インターフェース等を含むマイクロコンピュータを中心に構成される。コントローラ30は、例えば、ROMや不揮発性の補助記憶装置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機能を実現する。 The controller 30 (an example of a control device) is provided in the cabin 10, for example, and controls the drive of the excavator 100. The functions of the controller 30 may be realized by arbitrary hardware, software, or a combination thereof. For example, the controller 30 is mainly a microcomputer that includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a non-volatile auxiliary storage device, various input/output interfaces, etc. configured. The controller 30 realizes various functions by, for example, executing various programs stored in a ROM or a nonvolatile auxiliary storage device on the CPU.

例えば、コントローラ30は、オペレータ等の所定操作により予め設定される作業モード等に基づき、目標回転数を設定し、エンジン11を一定回転させる駆動制御を行う。 For example, the controller 30 sets a target rotation speed based on a work mode or the like that is preset by a predetermined operation by an operator or the like, and performs drive control to rotate the engine 11 at a constant rate.

また、例えば、コントローラ30は、必要に応じてレギュレータ13に対して制御指令を出力し、メインポンプ14の吐出量を変化させる。 Further, for example, the controller 30 outputs a control command to the regulator 13 as necessary to change the discharge amount of the main pump 14.

また、例えば、コントローラ30は、例えば、オペレータによる操作装置26を通じたショベル100の手動操作をガイド(案内)するマシンガイダンス機能に関する制御を行う。また、コントローラ30は、例えば、オペレータによる操作装置26を通じたショベル100の手動操作を自動的に支援するマシンコントロール機能に関する制御を行う。つまり、コントローラ30は、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する機能部として、マシンガイダンス部50を含む。また、コントローラ30は、後述する土砂荷重処理部60を含む。 Further, for example, the controller 30 performs control related to a machine guidance function that guides manual operation of the shovel 100 by an operator using the operating device 26, for example. Further, the controller 30 controls, for example, a machine control function that automatically supports manual operation of the shovel 100 by an operator through the operating device 26. That is, the controller 30 includes the machine guidance section 50 as a functional section related to the machine guidance function and the machine control function. Further, the controller 30 includes an earth and sand load processing section 60, which will be described later.

尚、コントローラ30の機能の一部は、他のコントローラ(制御装置)により実現されてもよい。即ち、コントローラ30の機能は、複数のコントローラにより分散される態様で実現されてもよい。例えば、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能は、専用のコントローラ(制御装置)により実現されてもよい。 Note that some of the functions of the controller 30 may be realized by another controller (control device). That is, the functions of the controller 30 may be realized in a distributed manner by a plurality of controllers. For example, the machine guidance function and the machine control function may be realized by a dedicated controller (control device).

吐出圧センサ28は、メインポンプ14の吐出圧を検出する。吐出圧センサ28により検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。吐出圧センサ28は、例えば、後述の如く、吐出圧センサ28L,28Rを含む。 The discharge pressure sensor 28 detects the discharge pressure of the main pump 14. A detection signal corresponding to the discharge pressure detected by the discharge pressure sensor 28 is taken into the controller 30. The discharge pressure sensor 28 includes, for example, discharge pressure sensors 28L and 28R, as described later.

操作圧センサ29は、上述の如く、操作装置26の二次側のパイロット圧、即ち、操作装置26におけるそれぞれの動作要素(即ち、油圧アクチュエータ)に関する操作状態(例えば、操作方向や操作量等の操作内容)に対応するパイロット圧を検出する。操作圧センサ29による操作装置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等の操作状態に対応するパイロット圧の検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。操作圧センサ29は、例えば、後述の如く、操作圧センサ29A~29Cを含む。 As described above, the operating pressure sensor 29 measures the pilot pressure on the secondary side of the operating device 26, that is, the operating state (for example, operating direction, operating amount, etc.) regarding each operating element (i.e., hydraulic actuator) in the operating device 26. Detects the pilot pressure corresponding to the operation content). Detection signals of pilot pressures corresponding to operating states of the lower traveling body 1 , the upper rotating body 3 , the boom 4 , the arm 5 , the bucket 6 , etc. in the operating device 26 by the operating pressure sensor 29 are taken into the controller 30 . The operating pressure sensor 29 includes, for example, operating pressure sensors 29A to 29C, as described later.

尚、操作圧センサ29の代わりに、操作装置26におけるそれぞれの動作要素に関する操作状態を検出可能な他のセンサ、例えば、レバー装置26A~26C等の操作量(傾倒量)や傾倒方向を検出可能なエンコーダやポテンショメータ等が設けられてもよい。 Note that instead of the operating pressure sensor 29, other sensors capable of detecting the operating state of each operating element in the operating device 26, such as the operating amount (tilting amount) and tilting direction of the lever devices 26A to 26C, etc., may be used. An encoder, potentiometer, etc. may be provided.

比例弁31は、パイロットポンプ15とシャトル弁32とを接続するパイロットラインに設けられ、その流路面積(作動油が通流可能な断面積)を変更できるように構成される。比例弁31は、コントローラ30から入力される制御指令に応じて動作する。これにより、コントローラ30は、オペレータにより操作装置26(具体的には、レバー装置26A~26C)が操作されていない場合であっても、パイロットポンプ15から吐出される作動油を、比例弁31及びシャトル弁32を介し、コントロールバルブ17内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。比例弁31は、例えば、後述の如く、比例弁31AL,31AR,31BL,31BR,31CL,31CRを含む。 The proportional valve 31 is provided in a pilot line connecting the pilot pump 15 and the shuttle valve 32, and is configured to be able to change its flow path area (cross-sectional area through which hydraulic oil can flow). The proportional valve 31 operates according to a control command input from the controller 30. Thereby, the controller 30 controls the hydraulic fluid discharged from the pilot pump 15 to the proportional valve 31 and Via the shuttle valve 32, the pilot port of the corresponding control valve in the control valve 17 can be supplied. The proportional valve 31 includes, for example, proportional valves 31AL, 31AR, 31BL, 31BR, 31CL, and 31CR, as described later.

表示装置40は、キャビン10内の着座したオペレータから視認し易い場所に設けられ、コントローラ30による制御下で、各種情報画像を表示する。表示装置40は、CAN(Controller Area Network)等の車載通信ネットワークを介してコントローラ30に接続されていてもよいし、一対一の専用線を介してコントローラ30に接続されていてもよい。 The display device 40 is provided in a location within the cabin 10 that is easily visible to a seated operator, and displays various information images under the control of the controller 30. The display device 40 may be connected to the controller 30 via an in-vehicle communication network such as a CAN (Controller Area Network), or may be connected to the controller 30 via a one-to-one dedicated line.

入力装置42は、キャビン10内の着座したオペレータから手が届く範囲に設けられ、オペレータによる各種操作入力を受け付け、操作入力に応じた信号をコントローラ30に出力する。入力装置42は、各種情報画像を表示する表示装置のディスプレイに実装されるタッチパネル、レバー装置26A~26Cのレバー部の先端に設けられるノブスイッチ、表示装置40の周囲に設置されるボタンスイッチ、レバー、トグル、回転ダイヤル等を含む。入力装置42に対する操作内容に対応する信号は、コントローラ30に取り込まれる。 The input device 42 is provided within the reach of an operator seated in the cabin 10, receives various operational inputs from the operator, and outputs signals corresponding to the operational inputs to the controller 30. The input device 42 includes a touch panel mounted on the display of a display device that displays various information images, a knob switch provided at the tip of the lever part of the lever devices 26A to 26C, a button switch installed around the display device 40, and a lever. , toggles, rotary dials, etc. A signal corresponding to the operation content on the input device 42 is taken into the controller 30.

また、入力装置42は、モード切替スイッチ42aを有する。モード切替スイッチ42aは、ショベル100の作業モードを切り替えるためのスイッチである。作業モードは、ショベル100による作業の種別を意味し、例えば、クレーンモード、通常モード等を含む。なお、モード切替スイッチ42aは、表示装置40の画面上に配置されるタッチパネル上のソフトウェアスイッチであってもよく、表示装置40の周辺に設置されたハードウェアスイッチであってもよく、キャビン10内の別の位置に設置されたスイッチであってもよい。 The input device 42 also includes a mode changeover switch 42a. The mode changeover switch 42a is a switch for changing over the working mode of the excavator 100. The work mode means the type of work performed by the excavator 100, and includes, for example, a crane mode, a normal mode, and the like. Note that the mode changeover switch 42a may be a software switch on a touch panel arranged on the screen of the display device 40, a hardware switch installed around the display device 40, or a switch inside the cabin 10. It may also be a switch installed in another position.

音声出力装置43は、例えば、キャビン10内に設けられ、コントローラ30と接続され、コントローラ30による制御下で、音声を出力する。音声出力装置43は、例えば、スピーカやブザー等である。音声出力装置43は、コントローラ30からの音声出力指令に応じて各種情報を音声出力する。 The audio output device 43 is provided in the cabin 10, for example, is connected to the controller 30, and outputs audio under the control of the controller 30. The audio output device 43 is, for example, a speaker, a buzzer, or the like. The audio output device 43 outputs various information as audio in response to an audio output command from the controller 30.

記憶装置47は、例えば、キャビン10内に設けられ、コントローラ30による制御下で、各種情報を記憶する。記憶装置47は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体である。記憶装置47は、ショベル100の動作中に各種機器が出力する情報を記憶してもよく、ショベル100の動作が開始される前に各種機器を介して取得する情報を記憶してもよい。記憶装置47は、例えば、通信装置T1等を介して取得される、或いは、入力装置42等を通じて設定される目標施工面に関するデータを記憶していてもよい。当該目標施工面は、ショベル100のオペレータにより設定(保存)されてもよいし、施工管理者等により設定されてもよい。 The storage device 47 is provided within the cabin 10, for example, and stores various information under the control of the controller 30. The storage device 47 is, for example, a nonvolatile storage medium such as a semiconductor memory. The storage device 47 may store information output by various devices while the shovel 100 is in operation, or may store information acquired via the various devices before the shovel 100 starts operating. The storage device 47 may store, for example, data regarding the target construction surface acquired via the communication device T1 or the like or set via the input device 42 or the like. The target construction surface may be set (saved) by the operator of the excavator 100, or may be set by a construction manager or the like.

ブーム角度センサS1は、ブーム4に取り付けられ、ブーム4の上部旋回体3に対する俯仰角度(以下、「ブーム角度」)、例えば、側面視において、上部旋回体3の旋回平面に対してブーム4の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。ブーム角度センサS1は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、6軸センサ、IMU(Inertial Measurement Unit:慣性計測装置)等を含んでよい。また、ブーム角度センサS1は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、ブーム角度に対応する油圧シリンダ(ブームシリンダ7)のストローク量を検出するシリンダセンサ等を含んでもよい。以下、アーム角度センサS2、バケット角度センサS3についても同様である。ブーム角度センサS1によるブーム角度に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。 The boom angle sensor S1 is attached to the boom 4, and measures the elevation angle (hereinafter referred to as "boom angle") of the boom 4 with respect to the revolving upper structure 3, for example, the angle of elevation of the boom 4 with respect to the rotation plane of the revolving upper structure 3 in a side view. Detect the angle formed by the straight line connecting the supporting points at both ends. The boom angle sensor S1 may include, for example, a rotary encoder, an acceleration sensor, a 6-axis sensor, an IMU (Inertial Measurement Unit), and the like. The boom angle sensor S1 may also include a potentiometer using a variable resistor, a cylinder sensor that detects the stroke amount of the hydraulic cylinder (boom cylinder 7) corresponding to the boom angle, and the like. The same applies to the arm angle sensor S2 and the bucket angle sensor S3 below. A detection signal corresponding to the boom angle by the boom angle sensor S1 is taken into the controller 30.

アーム角度センサS2は、アーム5に取り付けられ、アーム5のブーム4に対する回動角度(以下、「アーム角度」)、例えば、側面視において、ブーム4の両端の支点を結ぶ直線に対してアーム5の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。アーム角度センサS2によるアーム角度に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。 The arm angle sensor S2 is attached to the arm 5, and measures the rotation angle of the arm 5 with respect to the boom 4 (hereinafter referred to as "arm angle"), for example, when viewed from the side, the arm angle sensor S2 Detect the angle formed by the straight line connecting the supporting points at both ends. A detection signal corresponding to the arm angle by the arm angle sensor S2 is taken into the controller 30.

バケット角度センサS3は、バケット6に取り付けられ、バケット6のアーム5に対する回動角度(以下、「バケット角度」)、例えば、側面視において、アーム5の両端の支点を結ぶ直線に対してバケット6の支点と先端(刃先)とを結ぶ直線が成す角度を検出する。バケット角度センサS3によるバケット角度に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。 The bucket angle sensor S3 is attached to the bucket 6, and measures the rotation angle of the bucket 6 with respect to the arm 5 (hereinafter referred to as "bucket angle"), for example, when viewed from the side, the bucket angle sensor S3 measures the rotation angle of the bucket 6 with respect to the arm 5. Detects the angle formed by the straight line connecting the fulcrum and the tip (cutting edge). A detection signal corresponding to the bucket angle by the bucket angle sensor S3 is taken into the controller 30.

機体傾斜センサS4は、水平面に対する機体(上部旋回体3或いは下部走行体1)の傾斜状態を検出する。機体傾斜センサS4は、例えば、上部旋回体3に取り付けられ、ショベル100(即ち、上部旋回体3)の前後方向及び左右方向の2軸回りの傾斜角度(以下、「前後傾斜角」及び「左右傾斜角」)を検出する。機体傾斜センサS4は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、6軸センサ、IMU等を含んでよい。機体傾斜センサS4による傾斜角度(前後傾斜角及び左右傾斜角)に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。 The body inclination sensor S4 detects the inclination state of the body (upper rotating body 3 or lower traveling body 1) with respect to a horizontal plane. The body inclination sensor S4 is, for example, attached to the revolving upper structure 3, and is configured to measure the inclination angle (hereinafter referred to as "front-rear inclination angle" and "left-right Detect the angle of inclination). The body tilt sensor S4 may include, for example, a rotary encoder, an acceleration sensor, a 6-axis sensor, an IMU, etc. A detection signal corresponding to the inclination angle (the longitudinal inclination angle and the left-right inclination angle) by the aircraft inclination sensor S4 is taken into the controller 30.

旋回状態センサS5は、上部旋回体3の旋回状態に関する検出情報を出力する。旋回状態センサS5は、例えば、上部旋回体3の旋回角速度及び旋回角度を検出する。旋回状態センサS5は、例えば、ジャイロセンサ、レゾルバ、ロータリエンコーダ等を含んでよい。旋回状態センサS5による上部旋回体3の旋回角度や旋回角速度に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。 The turning state sensor S5 outputs detection information regarding the turning state of the upper revolving structure 3. The turning state sensor S5 detects, for example, the turning angular velocity and turning angle of the upper rotating body 3. The turning state sensor S5 may include, for example, a gyro sensor, a resolver, a rotary encoder, and the like. Detection signals corresponding to the turning angle and turning angular velocity of the upper rotating structure 3 by the turning state sensor S5 are taken into the controller 30.

空間認識装置としての撮像装置S6は、ショベル100の周辺を撮像する。撮像装置S6は、ショベル100の前方を撮像するカメラS6F、ショベル100の左方を撮像するカメラS6L、ショベル100の右方を撮像するカメラS6R、及び、ショベル100の後方を撮像するカメラS6Bを含む。 An imaging device S6 serving as a space recognition device images the surroundings of the excavator 100. The imaging device S6 includes a camera S6F that images the front of the shovel 100, a camera S6L that images the left side of the shovel 100, a camera S6R that images the right side of the shovel 100, and a camera S6B that images the rear side of the shovel 100. .

カメラS6Fは、例えば、キャビン10の天井、即ち、キャビン10の内部に取り付けられている。また、カメラS6Fは、キャビン10の屋根、ブーム4の側面等、キャビン10の外部に取り付けられていてもよい。カメラS6Lは、上部旋回体3の上面左端に取り付けられ、カメラS6Rは、上部旋回体3の上面右端に取り付けられ、カメラS6Bは、上部旋回体3の上面後端に取り付けられている。 The camera S6F is attached to the ceiling of the cabin 10, that is, inside the cabin 10, for example. Moreover, the camera S6F may be attached to the outside of the cabin 10, such as the roof of the cabin 10 or the side of the boom 4. The camera S6L is attached to the left end of the upper surface of the revolving upper structure 3, the camera S6R is attached to the right end of the upper surface of the revolving upper structure 3, and the camera S6B is attached to the rear end of the upper surface of the revolving upper structure 3.

撮像装置S6(カメラS6F,S6B,S6L,S6R)は、それぞれ、例えば、非常に広い画角を有する単眼の広角カメラである。また、撮像装置S6は、ステレオカメラや距離画像カメラ等であってもよい。撮像装置S6による撮像画像は、表示装置40を介してコントローラ30に取り込まれる。 The imaging devices S6 (cameras S6F, S6B, S6L, and S6R) are each, for example, a monocular wide-angle camera having a very wide angle of view. Further, the imaging device S6 may be a stereo camera, a distance image camera, or the like. An image captured by the imaging device S6 is taken into the controller 30 via the display device 40.

空間認識装置としての撮像装置S6は、物体検知装置として機能してもよい。この場合、撮像装置S6は、ショベル100の周囲に存在する物体を検知してよい。検知対象の物体には、例えば、人、動物、車両、建設機械、建造物、穴等が含まれうる。また、撮像装置S6は、撮像装置S6又はショベル100から認識された物体までの距離を算出してもよい。物体検知装置としての撮像装置S6には、例えば、ステレオカメラ、距離画像センサ等が含まれうる。そして、空間認識装置は、例えば、CCDやCMOS等の撮像素子を有する単眼カメラであり、撮像した画像を表示装置40に出力する。また、空間認識装置は、空間認識装置又はショベル100から認識された物体までの距離を算出するように構成されていてもよい。また、撮像装置S6に加えて、空間認識装置として、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、LIDAR、赤外線センサ等の他の物体検知装置が設けられてもよい。空間認識装置80としてミリ波レーダ、超音波センサ、又はレーザレーダ等を利用する場合には、多数の信号(レーザ光等)を物体に発信し、その反射信号を受信することで、反射信号から物体の距離及び方向を検出してもよい。 The imaging device S6 as a space recognition device may function as an object detection device. In this case, the imaging device S6 may detect objects existing around the excavator 100. Objects to be detected may include, for example, people, animals, vehicles, construction machines, buildings, holes, and the like. Further, the imaging device S6 may calculate the distance from the imaging device S6 or the shovel 100 to the recognized object. The imaging device S6 as an object detection device may include, for example, a stereo camera, a distance image sensor, and the like. The space recognition device is, for example, a monocular camera having an image sensor such as a CCD or CMOS, and outputs the captured image to the display device 40. Further, the space recognition device may be configured to calculate the distance from the space recognition device or shovel 100 to the recognized object. Further, in addition to the imaging device S6, other object detection devices such as an ultrasonic sensor, a millimeter wave radar, a LIDAR, an infrared sensor, etc. may be provided as a space recognition device. When using a millimeter wave radar, ultrasonic sensor, laser radar, etc. as the space recognition device 80, by transmitting a large number of signals (laser light, etc.) to an object and receiving the reflected signals, The distance and direction of objects may also be detected.

尚、撮像装置S6は、直接、コントローラ30と通信可能に接続されてもよい。 Note that the imaging device S6 may be directly communicably connected to the controller 30.

ブームシリンダ7にはブームロッド圧センサS7R及びブームボトム圧センサS7Bが取り付けられている。アームシリンダ8にはアームロッド圧センサS8R及びアームボトム圧センサS8Bが取り付けられている。バケットシリンダ9にはバケットロッド圧センサS9R及びバケットボトム圧センサS9Bが取り付けられている。ブームロッド圧センサS7R、ブームボトム圧センサS7B、アームロッド圧センサS8R、アームボトム圧センサS8B、バケットロッド圧センサS9R及びバケットボトム圧センサS9Bは、集合的に「シリンダ圧センサ」とも称される。 A boom rod pressure sensor S7R and a boom bottom pressure sensor S7B are attached to the boom cylinder 7. An arm rod pressure sensor S8R and an arm bottom pressure sensor S8B are attached to the arm cylinder 8. A bucket rod pressure sensor S9R and a bucket bottom pressure sensor S9B are attached to the bucket cylinder 9. Boom rod pressure sensor S7R, boom bottom pressure sensor S7B, arm rod pressure sensor S8R, arm bottom pressure sensor S8B, bucket rod pressure sensor S9R, and bucket bottom pressure sensor S9B are also collectively referred to as "cylinder pressure sensors."

ブームロッド圧センサS7Rはブームシリンダ7のロッド側油室の圧力(以下、「ブームロッド圧」とする。)を検出し、ブームボトム圧センサS7Bはブームシリンダ7のボトム側油室の圧力(以下、「ブームボトム圧」とする。)を検出する。アームロッド圧センサS8Rはアームシリンダ8のロッド側油室の圧力(以下、「アームロッド圧」とする。)を検出し、アームボトム圧センサS8Bはアームシリンダ8のボトム側油室の圧力(以下、「アームボトム圧」とする。)を検出する。バケットロッド圧センサS9Rはバケットシリンダ9のロッド側油室の圧力(以下、「バケットロッド圧」とする。)を検出し、バケットボトム圧センサS9Bはバケットシリンダ9のボトム側油室の圧力(以下、「バケットボトム圧」とする。)を検出する。 The boom rod pressure sensor S7R detects the pressure in the rod side oil chamber of the boom cylinder 7 (hereinafter referred to as "boom rod pressure"), and the boom bottom pressure sensor S7B detects the pressure in the bottom side oil chamber of the boom cylinder 7 (hereinafter referred to as "boom rod pressure"). , "boom bottom pressure"). The arm rod pressure sensor S8R detects the pressure in the rod side oil chamber of the arm cylinder 8 (hereinafter referred to as "arm rod pressure"), and the arm bottom pressure sensor S8B detects the pressure in the bottom side oil chamber of the arm cylinder 8 (hereinafter referred to as "arm rod pressure"). , "arm bottom pressure") is detected. The bucket rod pressure sensor S9R detects the pressure in the rod side oil chamber of the bucket cylinder 9 (hereinafter referred to as "bucket rod pressure"), and the bucket bottom pressure sensor S9B detects the pressure in the bottom side oil chamber of the bucket cylinder 9 (hereinafter referred to as "bucket rod pressure"). , "bucket bottom pressure").

測位装置P1は、上部旋回体3の位置及び向きを測定する。測位装置P1は、例えば、GNSS(Global Navigation Satellite System)コンパスであり、上部旋回体3の位置及び向きを検出し、上部旋回体3の位置及び向きに対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。また、測位装置P1の機能のうちの上部旋回体3の向きを検出する機能は、上部旋回体3に取り付けられた方位センサにより代替されてもよい。 The positioning device P1 measures the position and orientation of the upper revolving body 3. The positioning device P1 is, for example, a GNSS (Global Navigation Satellite System) compass, detects the position and orientation of the upper revolving body 3, and a detection signal corresponding to the position and orientation of the upper revolving body 3 is taken into the controller 30. . Further, among the functions of the positioning device P1, the function of detecting the orientation of the upper revolving structure 3 may be replaced by an orientation sensor attached to the upper revolving structure 3.

通信装置T1は、基地局を末端とする移動体通信網、衛星通信網、インターネット網等を含む所定のネットワークを通じて外部機器と通信を行う。通信装置T1は、例えば、LTE(Long Term Evolution)、4G(4th Generation)、5G(5th Generation)等の移動体通信規格に対応する移動体通信モジュールや、衛星通信網に接続するための衛星通信モジュール等である。 The communication device T1 communicates with an external device through a predetermined network including a mobile communication network, a satellite communication network, an Internet network, etc., which terminate at a base station. The communication device T1 is, for example, a mobile communication module compatible with mobile communication standards such as LTE (Long Term Evolution), 4G (4th Generation), and 5G (5th Generation), or a satellite communication module for connecting to a satellite communication network. modules, etc.

マシンガイダンス部50は、例えば、マシンガイダンス機能に関するショベル100の制御を実行する。マシンガイダンス部50は、例えば、目標施工面とアタッチメントの先端部、具体的には、エンドアタッチメントの作業部位との距離等の作業情報を、表示装置40や音声出力装置43等を通じて、オペレータに伝える。目標施工面に関するデータは、例えば、上述の如く、記憶装置47に予め記憶されている。目標施工面に関するデータは、例えば、基準座標系で表現されている。基準座標系は、例えば、世界測地系である。世界測地系は、地球の重心に原点をおき、X軸をグリニッジ子午線と赤道との交点の方向に、Y軸を東経90度の方向に、そして、Z軸を北極の方向にとる三次元直交XYZ座標系である。オペレータは、施工現場の任意の点を基準点と定め、入力装置42を通じて、基準点との相対的な位置関係により目標施工面を設定してよい。バケット6の作業部位は、例えば、バケット6の爪先、バケット6の背面等である。また、エンドアタッチメントとして、バケット6の代わりに、例えば、ブレーカが採用される場合、ブレーカの先端部が作業部位に相当する。マシンガイダンス部50は、表示装置40、音声出力装置43等を通じて、作業情報をオペレータに通知し、オペレータによる操作装置26を通じたショベル100の操作をガイドする。 The machine guidance unit 50 controls the excavator 100 regarding, for example, a machine guidance function. The machine guidance unit 50 conveys work information such as the distance between the target construction surface and the tip of the attachment, specifically, the work area of the end attachment, to the operator through the display device 40, the audio output device 43, etc. . Data regarding the target construction surface is stored in advance in the storage device 47, for example, as described above. Data regarding the target construction surface is expressed, for example, in a reference coordinate system. The reference coordinate system is, for example, the world geodetic system. The world geodetic system is a three-dimensional orthogonal system with its origin at the center of gravity of the Earth, the X-axis pointing toward the intersection of the Greenwich meridian and the equator, the Y-axis pointing toward 90 degrees East longitude, and the Z-axis pointing toward the North Pole. It is an XYZ coordinate system. The operator may set an arbitrary point on the construction site as a reference point, and use the input device 42 to set the target construction surface based on the relative positional relationship with the reference point. The working parts of the bucket 6 are, for example, the toe of the bucket 6, the back surface of the bucket 6, and the like. Further, when a breaker is employed as the end attachment instead of the bucket 6, for example, the tip of the breaker corresponds to the work part. The machine guidance unit 50 notifies the operator of work information through the display device 40, the audio output device 43, etc., and guides the operator in operating the shovel 100 through the operating device 26.

また、マシンガイダンス部50は、例えば、マシンコントロール機能に関するショベル100の制御を実行する。マシンガイダンス部50は、例えば、オペレータが手動で掘削操作を行っているときに、目標施工面とバケット6の先端位置とが一致するように、ブーム4、アーム5、及び、バケット6の少なくとも一つを自動的に動作させてもよい。 Further, the machine guidance unit 50 executes control of the excavator 100 regarding, for example, a machine control function. For example, the machine guidance unit 50 controls at least one of the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 so that the target construction surface and the tip position of the bucket 6 match when an operator manually performs an excavation operation. One may be operated automatically.

マシンガイダンス部50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、機体傾斜センサS4、旋回状態センサS5、撮像装置S6、測位装置P1、通信装置T1及び入力装置42等から情報を取得する。そして、マシンガイダンス部50は、例えば、取得した情報に基づき、バケット6と目標施工面との間の距離を算出し、音声出力装置43からの音声及び表示装置40に表示される画像により、バケット6と目標施工面との間の距離の程度をオペレータに通知したり、アタッチメントの先端部(具体的には、バケット6の爪先や背面等の作業部位)が目標施工面に一致するように、アタッチメントの動作を自動的に制御したりする。マシンガイダンス部50は、当該マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する詳細な機能構成として、位置算出部51と、距離算出部52と、情報伝達部53と、自動制御部54と、旋回角度算出部55と、相対角度算出部56と、を含む。 The machine guidance unit 50 receives information from the boom angle sensor S1, arm angle sensor S2, bucket angle sensor S3, body tilt sensor S4, turning state sensor S5, imaging device S6, positioning device P1, communication device T1, input device 42, etc. get. Then, the machine guidance unit 50 calculates the distance between the bucket 6 and the target construction surface based on the acquired information, and calculates the distance between the bucket 6 and the target construction surface using the audio from the audio output device 43 and the image displayed on the display device 40. 6 and the target construction surface, and so that the tip of the attachment (specifically, the work area such as the toe or back of the bucket 6) matches the target construction surface. Automatically control the movement of attachments. The machine guidance section 50 includes a position calculation section 51, a distance calculation section 52, an information transmission section 53, an automatic control section 54, and a turning angle calculation section 55 as detailed functional configurations regarding the machine guidance function and machine control function. and a relative angle calculation unit 56.

位置算出部51は、所定の測位対象の位置を算出する。例えば、位置算出部51は、アタッチメントの先端部、具体的には、バケット6の爪先や背面等の作業部位の基準座標系における座標点を算出する。具体的には、位置算出部51は、ブーム4、アーム5、及びバケット6のそれぞれの俯仰角度(ブーム角度、アーム角度、及びバケット角度)からバケット6の作業部位の座標点を算出する。 The position calculation unit 51 calculates the position of a predetermined positioning target. For example, the position calculation unit 51 calculates a coordinate point in the reference coordinate system of the tip of the attachment, specifically, a working part such as the toe or back of the bucket 6. Specifically, the position calculation unit 51 calculates the coordinate point of the work area of the bucket 6 from the elevation angles (boom angle, arm angle, and bucket angle) of each of the boom 4, arm 5, and bucket 6.

距離算出部52は、2つの測位対象間の距離を算出する。例えば、距離算出部52は、アタッチメントの先端部、具体的には、バケット6爪先や背面等の作業部位と目標施工面との間の距離を算出する。また、距離算出部52は、バケット6の作業部位としての背面と目標施工面との間の角度(相対角度)を算出してもよい。 The distance calculation unit 52 calculates the distance between two positioning targets. For example, the distance calculation unit 52 calculates the distance between the tip of the attachment, specifically, the work site such as the toe or back of the bucket 6 and the target construction surface. Further, the distance calculation unit 52 may calculate the angle (relative angle) between the back surface of the bucket 6 as a work site and the target construction surface.

情報伝達部53は、表示装置40や音声出力装置43等の所定の通知手段を通じて、各種情報をショベル100のオペレータに伝達(通知)する。情報伝達部53は、距離算出部52により算出された各種距離等の大きさ(程度)をショベル100のオペレータに通知する。例えば、表示装置40による視覚情報及び音声出力装置43による聴覚情報の少なくとも一方を用いて、バケット6の先端部と目標施工面との間の距離(の大きさ)をオペレータに伝える。また、情報伝達部53は、表示装置40による視覚情報及び音声出力装置43による聴覚情報の少なくとも一方を用いて、バケット6の作業部位としての背面と目標施工面との間の相対角度(の大きさ)をオペレータに伝えてもよい。 The information transmission unit 53 transmits (notifies) various information to the operator of the excavator 100 through predetermined notification means such as the display device 40 and the audio output device 43. The information transmission unit 53 notifies the operator of the excavator 100 of the magnitudes (degrees) of various distances etc. calculated by the distance calculation unit 52. For example, the distance (size) between the tip of the bucket 6 and the target construction surface is communicated to the operator using at least one of visual information from the display device 40 and auditory information from the audio output device 43. The information transmitting unit 53 also uses at least one of the visual information from the display device 40 and the auditory information from the audio output device 43 to determine the relative angle between the back surface of the bucket 6 as a work area and the target construction surface. ) may be communicated to the operator.

具体的には、情報伝達部53は、音声出力装置43による断続音を用いて、バケット6の作業部位と目標施工面との間の距離(例えば、鉛直距離)の大きさをオペレータに伝える。この場合、情報伝達部53は、鉛直距離が小さくなるほど、断続音の間隔を短くし、鉛直距離が大きくなるほど、断続音の感覚を長くしてよい。また、情報伝達部53は、連続音を用いてもよく、音の高低、強弱等を変化させながら、鉛直距離の大きさの違いを表すようにしてもよい。また、情報伝達部53は、バケット6の先端部が目標施工面よりも低い位置になった、つまり、目標施工面を超えてしまった場合、音声出力装置43を通じて警報を発してもよい。当該警報は、例えば、断続音より顕著に大きい連続音である。 Specifically, the information transmission unit 53 uses intermittent sounds from the audio output device 43 to inform the operator of the distance (for example, vertical distance) between the work area of the bucket 6 and the target construction surface. In this case, the information transmission unit 53 may shorten the interval between the intermittent sounds as the vertical distance becomes smaller, and lengthen the sensation of the intermittent sound as the vertical distance becomes larger. Further, the information transmission section 53 may use continuous sound, or may change the pitch, strength, etc. of the sound to represent the difference in the vertical distance. Further, the information transmission unit 53 may issue an alarm through the audio output device 43 when the tip of the bucket 6 is lower than the target construction surface, that is, exceeds the target construction surface. The alarm is, for example, a continuous sound that is significantly louder than an intermittent sound.

また、情報伝達部53は、アタッチメントの先端部、具体的には、バケット6の作業部位と目標施工面との間の距離の大きさやバケット6の背面と目標施工面との間の相対角度の大きさ等を作業情報として表示装置40に表示させてもよい。表示装置40は、コントローラ30による制御下で、例えば、撮像装置S6から受信した画像データと共に、情報伝達部53から受信した作業情報を表示する。情報伝達部53は、例えば、アナログメータの画像やバーグラフインジケータの画像等を用いて、鉛直距離の大きさをオペレータに伝えるようにしてもよい。 The information transmission unit 53 also transmits information about the tip of the attachment, specifically, the distance between the working part of the bucket 6 and the target construction surface, and the relative angle between the back surface of the bucket 6 and the target construction surface. The size and the like may be displayed on the display device 40 as work information. Under the control of the controller 30, the display device 40 displays, for example, the image data received from the imaging device S6 as well as the work information received from the information transmission unit 53. The information transmitting unit 53 may transmit the magnitude of the vertical distance to the operator using, for example, an image of an analog meter, an image of a bar graph indicator, or the like.

自動制御部54は、アクチュエータを自動的に動作させることでオペレータによる操作装置26を通じたショベル100の手動操作を自動的に支援する。具体的には、自動制御部54は、後述の如く、複数の油圧アクチュエータ(具体的には、旋回油圧モータ2A、ブームシリンダ7、及びバケットシリンダ9)に対応する制御弁(具体的には、制御弁173、制御弁175L,175R、及び制御弁174)に作用するパイロット圧を個別に且つ自動的に調整することができる。これにより、自動制御部54は、それぞれの油圧アクチュエータを自動的に動作させることができる。自動制御部54によるマシンコントロール機能に関する制御は、例えば、入力装置42に含まれる所定のスイッチが押下された場合に実行されてよい。当該所定のスイッチは、例えば、マシンコントロールスイッチ(以下、「MC(Machine Control)スイッチ」)であり、ノブスイッチとして操作装置26(例えば、アーム5の操作に対応するレバー装置)のオペレータによる把持部の先端に配置されていてもよい。以下、MCスイッチが押下されている場合に、マシンコントロール機能が有効である前提で説明を進める。 The automatic control unit 54 automatically supports manual operation of the shovel 100 by the operator through the operating device 26 by automatically operating the actuator. Specifically, as will be described later, the automatic control unit 54 controls control valves (specifically, The pilot pressure acting on control valve 173, control valves 175L, 175R, and control valve 174) can be adjusted individually and automatically. Thereby, the automatic control unit 54 can automatically operate each hydraulic actuator. Control regarding the machine control function by the automatic control unit 54 may be executed, for example, when a predetermined switch included in the input device 42 is pressed. The predetermined switch is, for example, a machine control switch (hereinafter referred to as "MC (Machine Control) switch"), and is a knob switch that is gripped by the operator of the operating device 26 (for example, a lever device corresponding to the operation of the arm 5). may be placed at the tip of the The following description will proceed on the assumption that the machine control function is enabled when the MC switch is pressed.

例えば、自動制御部54は、MCスイッチ等が押下されている場合、掘削作業や整形作業を支援するために、アームシリンダ8の動作に合わせて、ブームシリンダ7及びバケットシリンダ9の少なくとも一方を自動的に伸縮させる。具体的には、自動制御部54は、オペレータが手動でアーム5の閉じ操作(以下、「アーム閉じ操作」)を行っている場合に、目標施工面とバケット6の爪先や背面等の作業部位の位置とが一致するようにブームシリンダ7及びバケットシリンダ9の少なくとも一方を自動的に伸縮させる。この場合、オペレータは、例えば、アーム5の操作に対応するレバー装置をアーム閉じ操作するだけで、バケット6の爪先等を目標施工面に一致させながら、アーム5を閉じることができる。 For example, when the MC switch or the like is pressed down, the automatic control unit 54 automatically controls at least one of the boom cylinder 7 and the bucket cylinder 9 in accordance with the operation of the arm cylinder 8 in order to support excavation work or shaping work. to expand and contract. Specifically, when the operator manually closes the arm 5 (hereinafter referred to as "arm closing operation"), the automatic control unit 54 controls the target construction surface and the work area such as the toe or back of the bucket 6. At least one of the boom cylinder 7 and the bucket cylinder 9 is automatically expanded and contracted so that the positions of the boom cylinder 7 and the bucket cylinder 9 coincide with each other. In this case, the operator can close the arm 5 while aligning the toe of the bucket 6 with the target construction surface, for example, by simply operating a lever device corresponding to the operation of the arm 5 to close the arm.

また、自動制御部54は、MCスイッチ等が押下されている場合、上部旋回体3を目標施工面に正対させるために旋回油圧モータ2A(アクチュエータの一例)を自動的に回転させてもよい。以下、コントローラ30(自動制御部54)による上部旋回体3を目標施工面に正対させる制御を「正対制御」と称する。これにより、オペレータ等は、所定のスイッチを押下するだけで、或いは、当該スイッチが押下された状態で、旋回操作に対応する後述のレバー装置26Cを操作するだけで、上部旋回体3を目標施工面に正対させることができる。また、オペレータは、MCスイッチを押下するだけで、上部旋回体3を目標施工面に正対させ且つ上述の目標施工面の掘削作業等に関するマシンコントロール機能を開始させることができる。 Furthermore, when the MC switch or the like is pressed, the automatic control unit 54 may automatically rotate the swing hydraulic motor 2A (an example of an actuator) in order to bring the upper swing structure 3 directly toward the target construction surface. . Hereinafter, the control performed by the controller 30 (automatic control unit 54) to cause the upper revolving structure 3 to face the target construction surface will be referred to as "face-to-face control." As a result, the operator or the like can perform the target construction on the upper rotating structure 3 by simply pressing a predetermined switch, or by simply operating a lever device 26C, which will be described later, that corresponds to a swing operation while the switch is pressed. It can be placed directly against the surface. Furthermore, by simply pressing the MC switch, the operator can cause the upper revolving body 3 to directly face the target construction surface and start the machine control function related to the above-mentioned excavation work on the target construction surface.

例えば、ショベル100の上部旋回体3が目標施工面に正対している状態は、アタッチメントの動作に従い、アタッチメントの先端部(例えば、バケット6の作業部位としての爪先や背面等)を目標施工面(上り法面)の傾斜方向に沿って移動させることが可能な状態である。具体的には、ショベル100の上部旋回体3が目標施工面に正対している状態は、ショベル100の旋回平面に鉛直なアタッチメントの稼動面(アタッチメント稼動面)が、円筒体に対応する目標施工面の法線を含む状態(換言すれば、当該法線に沿う状態)である。 For example, when the upper revolving body 3 of the excavator 100 is directly facing the target construction surface, the tip of the attachment (for example, the toe or back surface of the bucket 6 as a working part) is moved toward the target construction surface ( It is in a state where it can be moved along the inclination direction of the uphill slope. Specifically, when the upper rotating body 3 of the excavator 100 is directly facing the target construction surface, the operating surface of the attachment (attachment operating surface) perpendicular to the rotation plane of the shovel 100 is in the target construction corresponding to the cylindrical body. This is a state including the normal line of the surface (in other words, a state along the normal line).

ショベル100のアタッチメント稼動面が円筒体に対応する目標施工面の法線を含む状態にない場合、アタッチメントの先端部は、目標施工面を傾斜方向に移動させることができない。そのため、結果として、ショベル100は、目標施工面を適切に施工できない。これに対して、自動制御部54は、自動的に旋回油圧モータ2Aを回転させることで、上部旋回体3を正対させることができる。これにより、ショベル100は、目標施工面を適切に施工することができる。 If the attachment operating surface of the shovel 100 is not in a state that includes the normal to the target construction surface corresponding to the cylinder, the tip of the attachment cannot move the target construction surface in the inclined direction. Therefore, as a result, the shovel 100 cannot properly perform construction on the target construction surface. On the other hand, the automatic control unit 54 can cause the upper rotating structure 3 to face directly by automatically rotating the swing hydraulic motor 2A. Thereby, the shovel 100 can appropriately perform construction on the target construction surface.

自動制御部54は、正対制御において、例えば、バケット6の爪先の左端の座標点と目標施工面との間の左端鉛直距離(以下、単に「左端鉛直距離」)と、バケット6の爪先の右端の座標点と目標施工面との間の右端鉛直距離(以下、単に「右端鉛直距離」)とが等しくなった場合に、ショベルが目標施工面に正対していると判断する。また、自動制御部54は、左端鉛直距離と右端鉛直距離とが等しくなった場合(即ち、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差がゼロになった場合)ではなく、その差が所定値以下になった場合に、ショベル100が目標施工面に正対していると判断してもよい。 In the direct facing control, the automatic control unit 54 calculates, for example, the left end vertical distance between the left end coordinate point of the toe of the bucket 6 and the target construction surface (hereinafter simply referred to as the "left end vertical distance"), and the left end coordinate point of the toe of the bucket 6. When the right end vertical distance between the right end coordinate point and the target construction surface (hereinafter simply referred to as "right end vertical distance") becomes equal, it is determined that the excavator is directly facing the target construction surface. In addition, the automatic control unit 54 controls the automatic control unit 54 not when the left end vertical distance and the right end vertical distance become equal (that is, when the difference between the left end vertical distance and the right end vertical distance becomes zero), but when the difference is less than a predetermined value. , it may be determined that the shovel 100 is directly facing the target construction surface.

また、自動制御部54は、正対制御において、例えば、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差に基づき、旋回油圧モータ2Aを動作させてもよい。具体的には、MCスイッチ等の所定のスイッチが押下された状態で旋回操作に対応するレバー装置26Cが操作されると、上部旋回体3を目標施工面に正対させる方向にレバー装置26Cが操作されたか否かを判断する。例えば、バケット6の爪先と目標施工面(上り法面)との間の鉛直距離が大きくなる方向にレバー装置26Cが操作された場合、自動制御部54は、正対制御を実行しない。一方で、バケット6の爪先と目標施工面(上り法面)との間の鉛直距離が小さくなる方向に旋回操作レバーが操作された場合、自動制御部54は、正対制御を実行する。その結果、自動制御部54は、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差が小さくなるように旋回油圧モータ2Aを動作させることができる。その後、自動制御部54は、その差が所定値以下或いはゼロになると、旋回油圧モータ2Aを停止させる。また、自動制御部54は、その差が所定値以下或いはゼロとなる旋回角度を目標角度として設定し、その目標角度と現在の旋回角度(具体的には、旋回状態センサS5の検出信号に基づく検出値)との角度差がゼロになるように、旋回油圧モータ2Aの動作制御を行ってもよい。この場合、旋回角度は、例えば、基準方向に対する上部旋回体3の前後軸の角度である。 Furthermore, in the front facing control, the automatic control unit 54 may operate the swing hydraulic motor 2A based on the difference between the left end vertical distance and the right end vertical distance, for example. Specifically, when the lever device 26C corresponding to the swing operation is operated with a predetermined switch such as the MC switch being pressed down, the lever device 26C moves in the direction of directly facing the upper rotating structure 3 to the target construction surface. Determine whether or not it has been manipulated. For example, when the lever device 26C is operated in a direction that increases the vertical distance between the toe of the bucket 6 and the target construction surface (uphill surface), the automatic control unit 54 does not perform the direct facing control. On the other hand, when the swing operation lever is operated in a direction that reduces the vertical distance between the toe of the bucket 6 and the target construction surface (uphill surface), the automatic control unit 54 executes the facing control. As a result, the automatic control unit 54 can operate the swing hydraulic motor 2A so that the difference between the left end vertical distance and the right end vertical distance becomes smaller. Thereafter, when the difference is less than a predetermined value or becomes zero, the automatic control unit 54 stops the swing hydraulic motor 2A. The automatic control unit 54 also sets a turning angle at which the difference is less than a predetermined value or zero as a target angle, and sets the target angle and the current turning angle (specifically, based on the detection signal of the turning state sensor S5). The operation of the swing hydraulic motor 2A may be controlled so that the angular difference from the detected value becomes zero. In this case, the turning angle is, for example, the angle of the longitudinal axis of the upper revolving structure 3 with respect to the reference direction.

尚、上述の如く、旋回油圧モータ2Aの代わりに、旋回用電動機がショベル100に搭載される場合、自動制御部54は、旋回用電動機(アクチュエータの一例)を制御対象として、正対制御を行う。 Note that, as described above, when a swing electric motor is mounted on the excavator 100 instead of the swing hydraulic motor 2A, the automatic control unit 54 performs direct control with the swing electric motor (an example of an actuator) as a control target. .

旋回角度算出部55は、上部旋回体3の旋回角度を算出する。これにより、コントローラ30は、上部旋回体3の現在の向きを特定することができる。旋回角度算出部55は、例えば、測位装置P1に含まれるGNSSコンパスの出力信号に基づき、基準方向に対する上部旋回体3の前後軸の角度を旋回角度として算出する。また、旋回角度算出部55は、旋回状態センサS5の検出信号に基づき、旋回角度を算出してもよい。また、施工現場に基準点が設定されている場合、旋回角度算出部55は、旋回軸から基準点を見た方向を基準方向としてもよい。 The turning angle calculation unit 55 calculates the turning angle of the upper rotating body 3. Thereby, the controller 30 can specify the current orientation of the revolving upper structure 3. The turning angle calculation unit 55 calculates the angle of the longitudinal axis of the upper rotating body 3 with respect to the reference direction as the turning angle, for example, based on the output signal of the GNSS compass included in the positioning device P1. Further, the turning angle calculating section 55 may calculate the turning angle based on the detection signal of the turning state sensor S5. Further, if a reference point is set at the construction site, the turning angle calculation unit 55 may set the direction in which the reference point is viewed from the turning axis as the reference direction.

旋回角度は、基準方向に対するアタッチメント稼動面が延びる方向を示す。アタッチメント稼動面は、例えば、アタッチメントを縦断する仮想平面であり、旋回平面に垂直となるように配置される。旋回平面は、例えば、旋回軸に垂直な旋回フレームの底面を含む仮想平面である。コントローラ30(マシンガイダンス部50)は、例えば、アタッチメント稼動面が目標施工面の法線を含んでいると判断した場合に、上部旋回体3が目標施工面に正対していると判断する。 The rotation angle indicates the direction in which the attachment operating surface extends with respect to the reference direction. The attachment operating plane is, for example, a virtual plane that traverses the attachment, and is arranged perpendicular to the turning plane. The rotation plane is, for example, a virtual plane that includes the bottom surface of the rotation frame perpendicular to the rotation axis. For example, when the controller 30 (machine guidance unit 50) determines that the attachment operating surface includes the normal to the target construction surface, the controller 30 (machine guidance unit 50) determines that the upper rotating structure 3 is directly facing the target construction surface.

相対角度算出部56は、上部旋回体3を目標施工面に正対させるために必要な旋回角度(相対角度)を算出する。相対角度は、例えば、上部旋回体3を目標施工面に正対させたときの上部旋回体3の前後軸の方向と、上部旋回体3の前後軸の現在の方向との間に形成される相対的な角度である。相対角度算出部56は、例えば、記憶装置47に記憶されている目標施工面に関するデータと、旋回角度算出部55により算出された旋回角度とに基づき、相対角度を算出する。 The relative angle calculating unit 56 calculates a turning angle (relative angle) necessary for causing the upper revolving structure 3 to directly face the target construction surface. The relative angle is, for example, formed between the direction of the longitudinal axis of the upper revolving body 3 when the upper revolving body 3 is directly opposed to the target construction surface and the current direction of the longitudinal axis of the upper revolving body 3. It is a relative angle. The relative angle calculation section 56 calculates the relative angle based on, for example, the data regarding the target construction surface stored in the storage device 47 and the turning angle calculated by the turning angle calculation section 55.

自動制御部54は、MCスイッチ等の所定のスイッチが押下された状態で旋回操作に対応するレバー装置26Cが操作されると、上部旋回体3を目標施工面に正対させる方向に旋回操作されたか否かを判断する。自動制御部54は、上部旋回体3を目標施工面に正対させる方向に旋回操作されたと判断した場合、相対角度算出部56により算出された相対角度を目標角度として設定する。そして、自動制御部54は、レバー装置26Cが操作された後の旋回角度の変化が目標角度に達した場合、上部旋回体3が目標施工面に正対したと判断し、旋回油圧モータ2Aの動きを停止させてよい。これにより、自動制御部54は、図2に示す構成を前提として、上部旋回体3を目標施工面に正対させることができる。上記正対制御の実施例では目標施工面に対する正対制御の事例を示したが、これに限られることはない。例えば、仮置きの土砂をダンプトラックに積み込む際の掬い取り動作においても、目標体積に相当する目標掘削軌道を生成し、目標掘削軌道に対してアタッチメントが向かい合うように旋回動作の正対制御をおこなってもよい。この場合、掬い取り動作の都度、目標掘削軌道は変更される。このため、ダンプトラックへの排土後は、新たに変更された目標掘削軌道に対して正対制御される。 When the lever device 26C corresponding to the swing operation is operated while a predetermined switch such as the MC switch is pressed, the automatic control unit 54 rotates the upper rotating structure 3 in a direction to directly face the target construction surface. Determine whether or not. When the automatic control unit 54 determines that the upper rotating body 3 has been rotated in a direction to directly face the target construction surface, the automatic control unit 54 sets the relative angle calculated by the relative angle calculation unit 56 as the target angle. Then, when the change in the swing angle after the lever device 26C is operated reaches the target angle, the automatic control unit 54 determines that the upper swing structure 3 is directly facing the target construction surface, and turns the swing hydraulic motor 2A. You can stop the movement. Thereby, the automatic control unit 54 can cause the upper revolving structure 3 to face the target construction surface based on the configuration shown in FIG. 2 . Although the above-mentioned embodiment of direct facing control shows an example of direct facing control for the target construction surface, the present invention is not limited to this. For example, in the scooping operation when loading temporarily stored earth and sand into a dump truck, a target excavation trajectory corresponding to the target volume is generated, and the turning operation is directly controlled so that the attachment faces the target excavation trajectory. You can. In this case, the target excavation trajectory is changed each time a scooping operation is performed. Therefore, after discharging the earth to the dump truck, the control is performed to directly face the newly changed target excavation trajectory.

また、旋回油圧モータ2Aは、第1ポート2A1及び第2ポート2A2を有している。油圧センサ21は、旋回油圧モータ2Aの第1ポート2A1の作動油の圧力を検出する。油圧センサ22は、旋回油圧モータ2Aの第2ポート2A2の作動油の圧力を検出する。油圧センサ21,22により検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。 Moreover, the swing hydraulic motor 2A has a first port 2A1 and a second port 2A2. The oil pressure sensor 21 detects the pressure of the hydraulic oil in the first port 2A1 of the swing hydraulic motor 2A. The oil pressure sensor 22 detects the pressure of the hydraulic oil at the second port 2A2 of the swing hydraulic motor 2A. Detection signals corresponding to the discharge pressures detected by the oil pressure sensors 21 and 22 are taken into the controller 30.

また、第1ポート2A1は、リリーフ弁23を介して作動油タンクと接続される。リリーフ弁23は、第1ポート2A1側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、第1ポート2A1側の作動油を作動油タンクに排出する。同様に、第2ポート2A2は、リリーフ弁24を介して作動油タンクと接続される。リリーフ弁24は、第2ポート2A2側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、第2ポート2A2側の作動油を作動油タンクに排出する。 Further, the first port 2A1 is connected to a hydraulic oil tank via a relief valve 23. The relief valve 23 opens when the pressure on the first port 2A1 side reaches a predetermined relief pressure, and discharges the hydraulic oil on the first port 2A1 side to the hydraulic oil tank. Similarly, the second port 2A2 is connected to the hydraulic oil tank via the relief valve 24. The relief valve 24 opens when the pressure on the second port 2A2 side reaches a predetermined relief pressure, and discharges the hydraulic oil on the second port 2A2 side to the hydraulic oil tank.

[ショベルの油圧システム]
次に、図3を参照して、本実施形態に係るショベル100の油圧システムについて説明する。
[Excavator hydraulic system]
Next, with reference to FIG. 3, the hydraulic system of the excavator 100 according to the present embodiment will be described.

図3は、本実施形態に係るショベル100の油圧システムの構成の一例を概略的に示す図である。 FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the hydraulic system of the excavator 100 according to the present embodiment.

尚、図3において、機械的動力系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系は、図2等の場合と同様、それぞれ、二重線、実線、破線、及び点線で示されている。 In FIG. 3, the mechanical power system, hydraulic oil line, pilot line, and electric control system are shown by double lines, solid lines, broken lines, and dotted lines, respectively, as in FIG. 2 and the like.

当該油圧回路により実現される油圧システムは、エンジン11により駆動されるメインポンプ14L,14Rのそれぞれから、センタバイパス油路C1L,C1R、パラレル油路C2L,C2Rを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。 The hydraulic system realized by the hydraulic circuit circulates hydraulic oil from each of the main pumps 14L and 14R driven by the engine 11 to the hydraulic oil tank via the center bypass oil passages C1L and C1R and the parallel oil passages C2L and C2R. let

センタバイパス油路C1Lは、メインポンプ14Lを起点として、コントロールバルブ17内に配置される制御弁171,173,175L,176Lを順に通過し、作動油タンクに至る。 The center bypass oil passage C1L starts from the main pump 14L, passes through control valves 171, 173, 175L, and 176L arranged in the control valve 17 in order, and reaches the hydraulic oil tank.

センタバイパス油路C1Rは、メインポンプ14Rを起点として、コントロールバルブ17内に配置される制御弁172,174,175R,176Rを順に通過し、作動油タンクに至る。 The center bypass oil passage C1R starts from the main pump 14R, passes through control valves 172, 174, 175R, and 176R arranged in the control valve 17 in order, and reaches the hydraulic oil tank.

制御弁171は、メインポンプ14Lから吐出される作動油を走行油圧モータ1Lへ供給し、且つ、走行油圧モータ1Lが吐出する作動油を作動油タンクに排出させるスプール弁である。 The control valve 171 is a spool valve that supplies the hydraulic oil discharged from the main pump 14L to the travel hydraulic motor 1L, and discharges the hydraulic oil discharged by the travel hydraulic motor 1L to a hydraulic oil tank.

制御弁172は、メインポンプ14Rから吐出される作動油を走行油圧モータ1Rへ供給し、且つ、走行油圧モータ1Rが吐出する作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。 The control valve 172 is a spool valve that supplies the hydraulic oil discharged from the main pump 14R to the travel hydraulic motor 1R, and discharges the hydraulic oil discharged by the travel hydraulic motor 1R to the hydraulic oil tank.

制御弁173は、メインポンプ14Lから吐出される作動油を旋回油圧モータ2Aへ供給し、且つ、旋回油圧モータ2Aが吐出する作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。 The control valve 173 is a spool valve that supplies the hydraulic oil discharged from the main pump 14L to the hydraulic swing motor 2A and discharges the hydraulic oil discharged by the hydraulic swing motor 2A to the hydraulic oil tank.

制御弁174は、メインポンプ14Rから吐出され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へ排出させるスプール弁である。 The control valve 174 is a spool valve that supplies the hydraulic oil discharged from the main pump 14R to the bucket cylinder 9 and discharges the hydraulic oil in the bucket cylinder 9 to the hydraulic oil tank.

制御弁175L,175Rは、それぞれ、メインポンプ14L,14R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へ排出させるスプール弁である。 The control valves 175L and 175R are spool valves that respectively supply the hydraulic oil discharged by the main pumps 14L and 14R to the boom cylinder 7 and discharge the hydraulic oil in the boom cylinder 7 to the hydraulic oil tank.

制御弁176L,176Rは、メインポンプ14L,14R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へ排出させる。 The control valves 176L, 176R supply the hydraulic oil discharged by the main pumps 14L, 14R to the arm cylinder 8, and discharge the hydraulic oil in the arm cylinder 8 to the hydraulic oil tank.

制御弁171,172,173,174,175L,175R,176L,176Rは、それぞれ、パイロットポートに作用するパイロット圧に応じて、油圧アクチュエータに給排される作動油の流量を調整したり、流れる方向を切り換えたりする。 The control valves 171, 172, 173, 174, 175L, 175R, 176L, and 176R respectively adjust the flow rate of hydraulic oil supplied to and discharged from the hydraulic actuator, and control the flow direction according to the pilot pressure acting on the pilot port. or switch between them.

パラレル油路C2Lは、センタバイパス油路C1Lと並列的に、制御弁171,173,175L,176Lにメインポンプ14Lの作動油を供給する。具体的には、パラレル油路C2Lは、制御弁171の上流側でセンタバイパス油路C1Lから分岐し、制御弁171,173,175L,176Rのそれぞれに並列してメインポンプ14Lの作動油を供給可能に構成される。これにより、パラレル油路C2Lは、制御弁171,173,175Lの何れかによってセンタバイパス油路C1Lを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。 The parallel oil passage C2L supplies hydraulic oil of the main pump 14L to the control valves 171, 173, 175L, and 176L in parallel with the center bypass oil passage C1L. Specifically, the parallel oil passage C2L branches from the center bypass oil passage C1L on the upstream side of the control valve 171, and supplies hydraulic oil for the main pump 14L in parallel to each of the control valves 171, 173, 175L, and 176R. configured as possible. As a result, when the flow of hydraulic oil through the center bypass oil passage C1L is restricted or blocked by any of the control valves 171, 173, and 175L, the parallel oil passage C2L supplies hydraulic oil to the downstream control valve. can.

パラレル油路C2Rは、センタバイパス油路C1Rと並列的に、制御弁172,174,175R,176Rにメインポンプ14Rの作動油を供給する。具体的には、パラレル油路C2Rは、制御弁172の上流側でセンタバイパス油路C1Rから分岐し、制御弁172,174,175R,176Rのそれぞれに並列してメインポンプ14Rの作動油を供給可能に構成される。パラレル油路C2Rは、制御弁172,174,175Rの何れかによってセンタバイパス油路C1Rを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。 The parallel oil passage C2R supplies hydraulic oil of the main pump 14R to the control valves 172, 174, 175R, and 176R in parallel with the center bypass oil passage C1R. Specifically, the parallel oil passage C2R branches from the center bypass oil passage C1R on the upstream side of the control valve 172, and supplies hydraulic oil for the main pump 14R in parallel to each of the control valves 172, 174, 175R, and 176R. configured as possible. The parallel oil passage C2R can supply hydraulic oil to a downstream control valve when the flow of hydraulic oil passing through the center bypass oil passage C1R is restricted or blocked by any one of the control valves 172, 174, and 175R.

レギュレータ13L,13Rは、それぞれ、コントローラ30による制御下で、メインポンプ14L,14Rの斜板の傾転角を調節することによって、メインポンプ14L,14Rの吐出量を調節する。 The regulators 13L and 13R adjust the discharge amounts of the main pumps 14L and 14R by adjusting the tilt angles of the swash plates of the main pumps 14L and 14R, respectively, under the control of the controller 30.

吐出圧センサ28Lは、メインポンプ14Lの吐出圧を検出し、検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。吐出圧センサ28Rについても同様である。これにより、コントローラ30は、メインポンプ14L,14Rの吐出圧に応じて、レギュレータ13L,13Rを制御することができる。 The discharge pressure sensor 28L detects the discharge pressure of the main pump 14L, and a detection signal corresponding to the detected discharge pressure is taken into the controller 30. The same applies to the discharge pressure sensor 28R. Thereby, the controller 30 can control the regulators 13L, 13R according to the discharge pressures of the main pumps 14L, 14R.

センタバイパス油路C1L,C1Rには、最も下流にある制御弁176L,176Rのそれぞれと作動油タンクとの間には、ネガティブコントロール絞り(以下、「ネガコン絞り」)18L,18Rが設けられる。これにより、メインポンプ14L,14Rにより吐出された作動油の流れは、ネガコン絞り18L,18Rで制限される。そして、ネガコン絞り18L,18Rは、レギュレータ13L,13Rを制御するための制御圧(以下、「ネガコン圧」)を発生させる。 In the center bypass oil passages C1L and C1R, negative control throttles (hereinafter referred to as "negative control throttles") 18L and 18R are provided between the most downstream control valves 176L and 176R, respectively, and the hydraulic oil tank. As a result, the flow of hydraulic oil discharged by the main pumps 14L, 14R is restricted by the negative control throttles 18L, 18R. The negative control apertures 18L and 18R generate a control pressure (hereinafter referred to as "negative control pressure") for controlling the regulators 13L and 13R.

ネガコン圧センサ19L,19Rは、ネガコン圧を検出し、検出されたネガコン圧に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。 The negative control pressure sensors 19L and 19R detect negative control pressure, and a detection signal corresponding to the detected negative control pressure is taken into the controller 30.

コントローラ30は、吐出圧センサ28L,28Rにより検出されるメインポンプ14L,14Rの吐出圧に応じて、レギュレータ13L,13Rを制御し、メインポンプ14L,14Rの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ30は、メインポンプ14Lの吐出圧の増大に応じて、レギュレータ13Lを制御し、メインポンプ14Lの斜板傾転角を調節することにより、吐出量を減少させてよい。レギュレータ13Rについても同様である。これにより、コントローラ30は、吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ14L,14Rの吸収馬力がエンジン11の出力馬力を超えないように、メインポンプ14L,14Rの全馬力制御を行うことができる。 The controller 30 may control the regulators 13L, 13R to adjust the discharge amount of the main pumps 14L, 14R according to the discharge pressures of the main pumps 14L, 14R detected by the discharge pressure sensors 28L, 28R. For example, the controller 30 may reduce the discharge amount by controlling the regulator 13L and adjusting the swash plate tilt angle of the main pump 14L in response to an increase in the discharge pressure of the main pump 14L. The same applies to the regulator 13R. Thereby, the controller 30 controls the total horsepower of the main pumps 14L, 14R so that the absorption horsepower of the main pumps 14L, 14R, which is expressed as the product of the discharge pressure and the discharge amount, does not exceed the output horsepower of the engine 11. be able to.

また、コントローラ30は、ネガコン圧センサ19L,19Rにより検出されるネガコン圧に応じて、レギュレータ13L,13Rを制御することにより、メインポンプ14L,14Rの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ30は、ネガコン圧が大きいほどメインポンプ14L,14Rの吐出量を減少させ、ネガコン圧が小さいほどメインポンプ14L,14Rの吐出量を増大させる。 Further, the controller 30 may adjust the discharge amount of the main pumps 14L, 14R by controlling the regulators 13L, 13R according to the negative control pressure detected by the negative control pressure sensors 19L, 19R. For example, the controller 30 decreases the discharge amount of the main pumps 14L, 14R as the negative control pressure increases, and increases the discharge amount of the main pumps 14L, 14R as the negative control pressure decreases.

具体的には、ショベル100における油圧アクチュエータが何れも操作されていない待機状態(図3に示す状態)の場合、メインポンプ14L,14Rから吐出される作動油は、センタバイパス油路C1L,C1Rを通ってネガコン絞り18L,18Rに至る。そして、メインポンプ14L,14Rから吐出される作動油の流れは、ネガコン絞り18L,18Rの上流で発生するネガコン圧を増大させる。その結果、コントローラ30は、メインポンプ14L,14Rの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油がセンタバイパス油路C1L,C1Rを通過する際の圧力損失(ポンピングロス)を抑制する。 Specifically, when the excavator 100 is in a standby state (the state shown in FIG. 3) in which none of the hydraulic actuators are operated, the hydraulic fluid discharged from the main pumps 14L and 14R flows through the center bypass oil passages C1L and C1R. It passes through to negative control apertures 18L and 18R. The flow of hydraulic oil discharged from the main pumps 14L, 14R increases the negative control pressure generated upstream of the negative control throttles 18L, 18R. As a result, the controller 30 reduces the discharge amount of the main pumps 14L, 14R to the minimum allowable discharge amount, and suppresses pressure loss (pumping loss) when the discharged hydraulic oil passes through the center bypass oil passages C1L, C1R. .

一方、何れかの油圧アクチュエータが操作装置26を通じて操作された場合、メインポンプ14L,14Rから吐出される作動油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、メインポンプ14L,14Rから吐出される作動油の流れは、ネガコン絞り18L,18Rに至る量を減少或いは消失させ、ネガコン絞り18L,18Rの上流で発生するネガコン圧を低下させる。その結果、コントローラ30は、メインポンプ14L,14Rの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な作動油を循環させ、操作対象の油圧アクチュエータを確実に駆動させることができる。 On the other hand, when any of the hydraulic actuators is operated through the operating device 26, the hydraulic fluid discharged from the main pumps 14L, 14R is transferred to the hydraulic actuator to be operated via the control valve corresponding to the hydraulic actuator to be operated. Flow into. The flow of hydraulic oil discharged from the main pumps 14L, 14R reduces or disappears in the amount reaching the negative control throttles 18L, 18R, thereby reducing the negative control pressure generated upstream of the negative control throttles 18L, 18R. As a result, the controller 30 can increase the discharge amount of the main pumps 14L, 14R, circulate sufficient hydraulic oil to the hydraulic actuator to be operated, and reliably drive the hydraulic actuator to be operated.

[ショベルのマシンコントロール機能に関する構成の詳細]
次に、図4を参照して、ショベル100のマシンコントロール機能に関する構成の詳細について説明する。
[Configuration details regarding excavator machine control functions]
Next, details of the configuration regarding the machine control function of the excavator 100 will be described with reference to FIG. 4.

図4は、本実施形態に係るショベル100の油圧システムのうちの操作系に関する構成部分の一例を概略的に示す図である。具体的には、図4(A)は、ブームシリンダ7を油圧制御する制御弁175L,175Rにパイロット圧を作用させるパイロット回路の一例を示す図である。また、図4(B)は、バケットシリンダ9を油圧制御する制御弁174にパイロット圧を作用させるパイロット回路の一例を示す図である。また、図4(C)は、旋回油圧モータ2Aを油圧制御する制御弁173にパイロット圧を作用させるパイロット回路の一例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of a component related to an operation system of the hydraulic system of the excavator 100 according to the present embodiment. Specifically, FIG. 4(A) is a diagram showing an example of a pilot circuit that applies pilot pressure to control valves 175L and 175R that hydraulically control the boom cylinder 7. Moreover, FIG. 4(B) is a diagram showing an example of a pilot circuit that applies pilot pressure to the control valve 174 that hydraulically controls the bucket cylinder 9. Moreover, FIG. 4(C) is a diagram showing an example of a pilot circuit that applies pilot pressure to the control valve 173 that hydraulically controls the swing hydraulic motor 2A.

また、例えば、図4(A)に示すように、レバー装置26Aは、オペレータ等がブーム4に対応するブームシリンダ7を操作するために用いられる。レバー装置26Aは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、その操作内容に応じたパイロット圧を二次側に出力する。 Further, for example, as shown in FIG. 4(A), the lever device 26A is used by an operator or the like to operate the boom cylinder 7 corresponding to the boom 4. The lever device 26A uses hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to output pilot pressure to the secondary side according to the operation content.

シャトル弁32ALは、二つの入口ポートが、それぞれ、ブーム4の上げ方向の操作(以下、「ブーム上げ操作」)に対応するレバー装置26Aの二次側のパイロットラインと、比例弁31ALの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁175Lの右側のパイロットポート及び制御弁175Rの左側のパイロットポートに接続される。 The shuttle valve 32AL has two inlet ports connected to the pilot line on the secondary side of the lever device 26A, which corresponds to the operation in the raising direction of the boom 4 (hereinafter referred to as "boom raising operation"), and the secondary side of the proportional valve 31AL. The outlet port is connected to the right pilot port of control valve 175L and the left pilot port of control valve 175R.

シャトル弁32ARは、二つの入口ポートが、それぞれ、ブーム4の下げ方向の操作(以下、「ブーム下げ操作」)に対応するレバー装置26Aの二次側のパイロットラインと、比例弁31ARの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁175Rの右側のパイロットポートに接続される。 The shuttle valve 32AR has two inlet ports connected to the pilot line on the secondary side of the lever device 26A, which corresponds to the operation in the lowering direction of the boom 4 (hereinafter referred to as "boom lowering operation"), and the secondary side of the proportional valve 31AR. The outlet port is connected to the right pilot port of the control valve 175R.

つまり、レバー装置26Aは、シャトル弁32AL,32ARを介して、操作内容(例えば、操作方向及び操作量)に応じたパイロット圧を制御弁175L,175Rのパイロットポートに作用させる。具体的には、レバー装置26Aは、ブーム上げ操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁32ALの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁32ALを介して、制御弁175Lの右側のパイロットポートと制御弁175Rの左側のパイロットポートに作用させる。また、レバー装置26Aは、ブーム下げ操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁32ARの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁32ARを介して、制御弁175Rの右側のパイロットポートに作用させる。 In other words, the lever device 26A applies pilot pressure depending on the operation details (eg, operation direction and operation amount) to the pilot ports of the control valves 175L and 175R via the shuttle valves 32AL and 32AR. Specifically, when the boom is operated to raise the boom, the lever device 26A outputs pilot pressure according to the operation amount to one inlet port of the shuttle valve 32AL, and the right side of the control valve 175L via the shuttle valve 32AL. and the left pilot port of the control valve 175R. In addition, when the boom is lowered, the lever device 26A outputs pilot pressure according to the amount of operation to one inlet port of the shuttle valve 32AR, and transmits the pilot pressure to the right pilot port of the control valve 175R via the shuttle valve 32AR. to act on.

比例弁31ALは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁31ALは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、コントローラ30から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁32ALの他方の入口ポートに出力する。これにより、比例弁31ALは、シャトル弁32ALを介して、制御弁175Lの右側のパイロットポート及び制御弁175Rの左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。 The proportional valve 31AL operates according to a control current input from the controller 30. Specifically, the proportional valve 31AL uses hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to output a pilot pressure corresponding to the control current input from the controller 30 to the other inlet port of the shuttle valve 32AL. Thereby, the proportional valve 31AL can adjust the pilot pressure acting on the right pilot port of the control valve 175L and the left pilot port of the control valve 175R via the shuttle valve 32AL.

比例弁31ARは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁31ARは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、コントローラ30から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁32ARの他方の入口ポートに出力する。これにより、比例弁31ARは、シャトル弁32ARを介して、制御弁175Rの右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。 The proportional valve 31AR operates according to a control current input from the controller 30. Specifically, proportional valve 31AR uses hydraulic oil discharged from pilot pump 15 to output pilot pressure according to the control current input from controller 30 to the other inlet port of shuttle valve 32AR. Thereby, the proportional valve 31AR can adjust the pilot pressure acting on the right pilot port of the control valve 175R via the shuttle valve 32AR.

つまり、比例弁31AL,31ARは、レバー装置26Aの操作状態に依らず、制御弁175L、175Rを任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。 In other words, the proportional valves 31AL and 31AR can adjust the pilot pressure output to the secondary side so that the control valves 175L and 175R can be stopped at any valve position regardless of the operating state of the lever device 26A.

比例弁33ALは、比例弁31ALと同様に、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁33ALは、操作装置26とシャトル弁32ALとを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁33ALは、コントローラ30が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ30は、操作者による操作装置26の操作とは無関係に、操作装置26が吐出する作動油の圧力を減圧した上で、シャトル弁32ALを介し、コントロールバルブ17内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。 The proportional valve 33AL functions as a machine control control valve similarly to the proportional valve 31AL. The proportional valve 33AL is arranged in a conduit connecting the operating device 26 and the shuttle valve 32AL, and is configured to be able to change the flow area of the conduit. In this embodiment, the proportional valve 33AL operates according to a control command output by the controller 30. Therefore, regardless of the operation of the operating device 26 by the operator, the controller 30 reduces the pressure of the hydraulic fluid discharged by the operating device 26, and then connects the corresponding control valve in the control valve 17 via the shuttle valve 32AL. can be supplied to the pilot port.

同様に、比例弁33ARは、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁33ARは、操作装置26とシャトル弁32ARとを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁33ARは、コントローラ30が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ30は、操作者による操作装置26の操作とは無関係に、操作装置26が吐出する作動油の圧力を減圧した上で、シャトル弁32ARを介し、コントロールバルブ17内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。 Similarly, the proportional valve 33AR functions as a control valve for machine control. The proportional valve 33AR is arranged in a conduit connecting the operating device 26 and the shuttle valve 32AR, and is configured to be able to change the flow area of the conduit. In this embodiment, the proportional valve 33AR operates according to a control command output by the controller 30. Therefore, regardless of the operation of the operating device 26 by the operator, the controller 30 reduces the pressure of the hydraulic fluid discharged by the operating device 26, and then connects the corresponding control valve in the control valve 17 via the shuttle valve 32AR. can be supplied to the pilot port.

操作圧センサ29Aは、オペレータによるレバー装置26Aに対する操作内容を圧力(操作圧)の形で検出し、検出された圧力に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。これにより、コントローラ30は、レバー装置26Aに対する操作内容を把握できる。 The operating pressure sensor 29A detects the content of the operator's operation on the lever device 26A in the form of pressure (operating pressure), and a detection signal corresponding to the detected pressure is taken into the controller 30. Thereby, the controller 30 can grasp the details of the operation on the lever device 26A.

コントローラ30は、オペレータによるレバー装置26Aに対するブーム上げ操作とは無関係に、パイロットポンプ15から吐出される作動油を、比例弁31AL及びシャトル弁32ALを介して、制御弁175Lの右側のパイロットポート及び制御弁175Rの左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ30は、オペレータによるレバー装置26Aに対するブーム下げ操作とは無関係に、パイロットポンプ15から吐出される作動油を、比例弁31AR及びシャトル弁32ARを介して、制御弁175Rの右側のパイロットポートに供給できる。即ち、コントローラ30は、ブーム4の上げ下げの動作を自動制御することができる。また、コントローラ30は、特定の操作装置26に対する操作が行われている場合であっても、その特定の操作装置26に対応する油圧アクチュエータの動作を強制的に停止させることができる。 The controller 30 directs the hydraulic fluid discharged from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175L and the control valve 175L via the proportional valve 31AL and the shuttle valve 32AL, regardless of the operator's boom raising operation on the lever device 26A. It can be fed to the left pilot port of valve 175R. The controller 30 also directs the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175R via the proportional valve 31AR and the shuttle valve 32AR, regardless of the boom lowering operation of the lever device 26A by the operator. can be supplied to That is, the controller 30 can automatically control the raising and lowering operations of the boom 4. Further, even if a specific operating device 26 is being operated, the controller 30 can forcibly stop the operation of the hydraulic actuator corresponding to that specific operating device 26.

比例弁33ALは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15からレバー装置26A、比例弁33AL、及びシャトル弁32ALを介して制御弁175Lの右側パイロットポート及び制御弁175Rの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を減圧する。比例弁33ARは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15からレバー装置26A、比例弁33AR、及びシャトル弁32ARを介して制御弁175Rの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を減圧する。比例弁33AL、33ARは、制御弁175L、175Rを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。 The proportional valve 33AL operates according to a control command (current command) output by the controller 30. Then, the pilot pressure caused by the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175L and the left pilot port of the control valve 175R via the lever device 26A, the proportional valve 33AL, and the shuttle valve 32AL is reduced. The proportional valve 33AR operates according to a control command (current command) output by the controller 30. Then, the pilot pressure caused by the hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175R via the lever device 26A, the proportional valve 33AR, and the shuttle valve 32AR is reduced. The pilot pressures of the proportional valves 33AL and 33AR can be adjusted so that the control valves 175L and 175R can be stopped at arbitrary valve positions.

この構成により、コントローラ30は、操作者によるブーム上げ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、制御弁175の上げ側のパイロットポート(制御弁175Lの左側パイロットポート及び制御弁175Rの右側パイロットポート)に作用するパイロット圧を減圧し、ブーム4の閉じ動作を強制的に停止させることができる。操作者によるブーム下げ操作が行われているときにブーム4の下げ動作を強制的に停止させる場合についても同様である。 With this configuration, even when the operator is performing a boom raising operation, the controller 30 can control the raising side pilot port of the control valve 175 (the left pilot port of the control valve 175L and the control valve The closing operation of the boom 4 can be forcibly stopped by reducing the pilot pressure acting on the right pilot port of 175R. The same applies to the case where the lowering operation of the boom 4 is forcibly stopped when the operator is performing the boom lowering operation.

或いは、コントローラ30は、操作者によるブーム上げ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、比例弁31ARを制御し、制御弁175の上げ側のパイロットポートの反対側にある、制御弁175の下げ側のパイロットポート(制御弁175Rの右側パイロットポート)に作用するパイロット圧を増大させ、制御弁175を強制的に中立位置に戻すことで、ブーム4の上げ動作を強制的に停止させてもよい。この場合、比例弁33ALは省略されてもよい。操作者によるブーム下げ操作が行われている場合にブーム4の下げ動作を強制的に停止させる場合についても同様である。 Alternatively, the controller 30 controls the proportional valve 31AR as necessary even when the operator is performing a boom raising operation, and controls the proportional valve 31AR on the opposite side of the raising side pilot port of the control valve 175. By increasing the pilot pressure acting on the lowering side pilot port of the control valve 175 (the right pilot port of the control valve 175R) and forcibly returning the control valve 175 to the neutral position, the boom 4 is forced to move upward. It may be stopped. In this case, the proportional valve 33AL may be omitted. The same applies to the case where the lowering operation of the boom 4 is forcibly stopped when the operator is performing a boom lowering operation.

図4(B)に示すように、レバー装置26Bは、オペレータ等がバケット6に対応するバケットシリンダ9を操作するために用いられる。レバー装置26Bは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、その操作内容に応じたパイロット圧を二次側に出力する。 As shown in FIG. 4(B), the lever device 26B is used by an operator or the like to operate the bucket cylinder 9 corresponding to the bucket 6. The lever device 26B uses the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to output pilot pressure to the secondary side according to the operation content.

シャトル弁32BLは、二つの入口ポートが、それぞれ、バケット6の閉じ方向の操作(以下、「バケット閉じ操作」)に対応するレバー装置26Bの二次側のパイロットラインと、比例弁31BLの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁174の左側のパイロットポートに接続される。 The shuttle valve 32BL has two inlet ports connected to the pilot line on the secondary side of the lever device 26B, which corresponds to the operation in the closing direction of the bucket 6 (hereinafter referred to as "bucket closing operation"), and the secondary side of the proportional valve 31BL. The outlet port is connected to the left pilot port of the control valve 174.

シャトル弁32BRは、二つの入口ポートが、それぞれ、バケット6の開き方向の操作(以下、「バケット開き操作」)に対応するレバー装置26Bの二次側のパイロットラインと、比例弁31BRの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁174の右側のパイロットポートに接続される。 The shuttle valve 32BR has two inlet ports connected to the pilot line on the secondary side of the lever device 26B, which corresponds to the operation in the opening direction of the bucket 6 (hereinafter referred to as "bucket opening operation"), and the secondary side of the proportional valve 31BR. The outlet port is connected to the right pilot port of the control valve 174.

つまり、レバー装置26Bは、シャトル弁32BL,32BRを介して、操作内容に応じたパイロット圧を制御弁174のパイロットポートに作用させる。具体的には、レバー装置26Bは、バケット閉じ操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁32BLの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁32BLを介して、制御弁174の左側のパイロットポートに作用させる。また、レバー装置26Bは、バケット開き操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁32BRの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁32BRを介して、制御弁174の右側のパイロットポートに作用させる。 That is, the lever device 26B applies pilot pressure depending on the operation content to the pilot port of the control valve 174 via the shuttle valves 32BL and 32BR. Specifically, when the bucket is operated to close, the lever device 26B outputs a pilot pressure corresponding to the operation amount to one inlet port of the shuttle valve 32BL, and the left side of the control valve 174 via the shuttle valve 32BL. act on the pilot port. Furthermore, when the bucket is operated to open, the lever device 26B outputs pilot pressure according to the operation amount to one inlet port of the shuttle valve 32BR, and outputs the pilot pressure to the right pilot port of the control valve 174 via the shuttle valve 32BR. to act on.

比例弁31BLは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁31BLは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、コントローラ30から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁32BLの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁31BLは、シャトル弁32BLを介して、制御弁174の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。 The proportional valve 31BL operates according to a control current input from the controller 30. Specifically, the proportional valve 31BL uses hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to output pilot pressure according to the control current input from the controller 30 to the other pilot port of the shuttle valve 32BL. Thereby, the proportional valve 31BL can adjust the pilot pressure acting on the left pilot port of the control valve 174 via the shuttle valve 32BL.

比例弁31BRは、コントローラ30が出力する制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁31BRは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、コントローラ30から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁32BRの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁31BRは、シャトル弁32BRを介して、制御弁174の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。 The proportional valve 31BR operates according to the control current output by the controller 30. Specifically, the proportional valve 31BR uses hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to output pilot pressure according to the control current input from the controller 30 to the other pilot port of the shuttle valve 32BR. Thereby, the proportional valve 31BR can adjust the pilot pressure acting on the right pilot port of the control valve 174 via the shuttle valve 32BR.

つまり、比例弁31BL,31BRは、レバー装置26Bの操作状態に依らず、制御弁174を任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。 In other words, the proportional valves 31BL and 31BR can adjust the pilot pressure output to the secondary side so that the control valve 174 can be stopped at any valve position, regardless of the operating state of the lever device 26B.

比例弁33BLは、比例弁31BLと同様に、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁33BLは、操作装置26とシャトル弁32BLとを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁33BLは、コントローラ30が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ30は、操作者による操作装置26の操作とは無関係に、操作装置26が吐出する作動油の圧力を減圧した上で、シャトル弁32BLを介し、コントロールバルブ17内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。 The proportional valve 33BL functions as a machine control control valve similarly to the proportional valve 31BL. The proportional valve 33BL is arranged in a conduit connecting the operating device 26 and the shuttle valve 32BL, and is configured to be able to change the flow area of the conduit. In this embodiment, the proportional valve 33BL operates according to a control command output by the controller 30. Therefore, regardless of the operation of the operating device 26 by the operator, the controller 30 reduces the pressure of the hydraulic fluid discharged by the operating device 26, and then connects the corresponding control valve in the control valve 17 via the shuttle valve 32BL. can be supplied to the pilot port.

同様に、比例弁33BRは、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁33BRは、操作装置26とシャトル弁32BRとを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁33BRは、コントローラ30が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ30は、操作者による操作装置26の操作とは無関係に、操作装置26が吐出する作動油の圧力を減圧した上で、シャトル弁32BRを介し、コントロールバルブ17内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。 Similarly, the proportional valve 33BR functions as a control valve for machine control. The proportional valve 33BR is arranged in a conduit connecting the operating device 26 and the shuttle valve 32BR, and is configured to be able to change the flow area of the conduit. In this embodiment, the proportional valve 33BR operates according to a control command output by the controller 30. Therefore, regardless of the operation of the operating device 26 by the operator, the controller 30 reduces the pressure of the hydraulic fluid discharged by the operating device 26, and then connects the corresponding control valve in the control valve 17 via the shuttle valve 32BR. can be supplied to the pilot port.

操作圧センサ29Bは、オペレータによるレバー装置26Bに対する操作内容を圧力(操作圧)の形で検出し、検出された圧力に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。これにより、コントローラ30は、レバー装置26Bの操作内容を把握できる。 The operating pressure sensor 29B detects the content of the operator's operation on the lever device 26B in the form of pressure (operating pressure), and a detection signal corresponding to the detected pressure is taken into the controller 30. Thereby, the controller 30 can grasp the operation details of the lever device 26B.

コントローラ30は、オペレータによるレバー装置26Bに対するバケット閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ15から吐出される作動油を、比例弁31BL及びシャトル弁32BLを介して、制御弁174の左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ30は、オペレータによるレバー装置26Bに対するバケット開き操作とは無関係に、パイロットポンプ15から吐出される作動油を、比例弁31BR及びシャトル弁32BRを介して、制御弁174の右側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ30は、バケット6の開閉動作を自動制御することができる。また、コントローラ30は、特定の操作装置26に対する操作が行われている場合であっても、その特定の操作装置26に対応する油圧アクチュエータの動作を強制的に停止させることができる。 The controller 30 supplies the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31BL and the shuttle valve 32BL, regardless of the operator's bucket closing operation on the lever device 26B. can be done. Further, the controller 30 directs the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the pilot port on the right side of the control valve 174 via the proportional valve 31BR and the shuttle valve 32BR, regardless of the operator's bucket opening operation on the lever device 26B. can be supplied to That is, the controller 30 can automatically control the opening and closing operations of the bucket 6. Furthermore, even if a specific operating device 26 is being operated, the controller 30 can forcibly stop the operation of the hydraulic actuator corresponding to that specific operating device 26.

なお、操作者によるバケット閉じ操作又はバケット開き操作が行われている場合にバケット6の動作を強制的に停止させる比例弁33BL,33BRの操作は、操作者によるブーム上げ操作又はブーム下げ操作が行われている場合にブーム4の動作を強制的に停止させる比例弁33AL,33ARの操作と同様であり、重複する説明を省略する。 Note that the proportional valves 33BL and 33BR that forcibly stop the operation of the bucket 6 when the operator is performing a bucket closing operation or a bucket opening operation are performed when the boom raising operation or boom lowering operation is performed by the operator. This is the same as the operation of the proportional valves 33AL and 33AR, which forcibly stop the operation of the boom 4 when the boom 4 is closed, and a redundant explanation will be omitted.

また、例えば、図4(C)に示すように、レバー装置26Cは、オペレータ等が上部旋回体3(旋回機構2)に対応する旋回油圧モータ2Aを操作するために用いられる。レバー装置26Cは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、その操作内容に応じたパイロット圧を二次側に出力する。 Further, for example, as shown in FIG. 4(C), the lever device 26C is used by an operator or the like to operate the swing hydraulic motor 2A corresponding to the upper swing structure 3 (swing mechanism 2). The lever device 26C uses hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to output pilot pressure to the secondary side according to the operation content.

シャトル弁32CLは、二つの入口ポートが、それぞれ、上部旋回体3の左方向の旋回操作(以下、「左旋回操作」)に対応するレバー装置26Cの二次側のパイロットラインと、比例弁31CLの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁173の左側のパイロットポートに接続される。 The shuttle valve 32CL has two inlet ports connected to a pilot line on the secondary side of a lever device 26C corresponding to a leftward turning operation (hereinafter referred to as "left turning operation") of the upper rotating body 3, and a proportional valve 31CL. The outlet port is connected to the pilot port on the left side of the control valve 173.

シャトル弁32CRは、二つの入口ポートが、それぞれ、上部旋回体3の右方向の旋回操作(以下、「右旋回操作」)に対応するレバー装置26Cの二次側のパイロットラインと、比例弁31CRの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁173の右側のパイロットポートに接続される。 The shuttle valve 32CR has two inlet ports connected to a pilot line on the secondary side of a lever device 26C corresponding to a rightward rotation operation (hereinafter referred to as "right rotation operation") of the upper rotating body 3, and a proportional valve. 31CR, and its outlet port is connected to the right pilot port of the control valve 173.

つまり、レバー装置26Cは、シャトル弁32CL,32CRを介して、左右方向への操作内容に応じたパイロット圧を制御弁173のパイロットポートに作用させる。具体的には、レバー装置26Cは、左旋回操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁32CLの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁32CLを介して、制御弁173の左側のパイロットポートに作用させる。また、レバー装置26Cは、右旋回操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁32CRの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁32CRを介して、制御弁173の右側のパイロットポートに作用させる。 That is, the lever device 26C applies pilot pressure to the pilot port of the control valve 173 via the shuttle valves 32CL and 32CR in accordance with the content of the operation in the left and right direction. Specifically, when the lever device 26C is operated to turn left, the lever device 26C outputs pilot pressure according to the operation amount to one inlet port of the shuttle valve 32CL, and the left side of the control valve 173 via the shuttle valve 32CL. act on the pilot port. Furthermore, when the lever device 26C is operated to turn to the right, the lever device 26C outputs pilot pressure according to the amount of operation to one inlet port of the shuttle valve 32CR, and the right pilot Act on the port.

比例弁31CLは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁31CLは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、コントローラ30から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁32CLの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁31CLは、シャトル弁32CLを介して、制御弁173の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。 The proportional valve 31CL operates according to a control current input from the controller 30. Specifically, the proportional valve 31CL uses hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to output pilot pressure according to the control current input from the controller 30 to the other pilot port of the shuttle valve 32CL. Thereby, the proportional valve 31CL can adjust the pilot pressure acting on the left pilot port of the control valve 173 via the shuttle valve 32CL.

比例弁31CRは、コントローラ30が出力する制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁31CRは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、コントローラ30から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁32CRの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁31CRは、シャトル弁32CRを介して、制御弁173の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。 The proportional valve 31CR operates according to the control current output by the controller 30. Specifically, proportional valve 31CR uses hydraulic oil discharged from pilot pump 15 to output pilot pressure according to the control current input from controller 30 to the other pilot port of shuttle valve 32CR. Thereby, the proportional valve 31CR can adjust the pilot pressure acting on the right pilot port of the control valve 173 via the shuttle valve 32CR.

つまり、比例弁31CL,31CRは、レバー装置26Cの操作状態に依らず、制御弁173を任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。 In other words, the proportional valves 31CL and 31CR can adjust the pilot pressure output to the secondary side so that the control valve 173 can be stopped at any valve position regardless of the operating state of the lever device 26C.

比例弁33CLは、比例弁31CLと同様に、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁33CLは、操作装置26とシャトル弁32CLとを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁33CLは、コントローラ30が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ30は、操作者による操作装置26の操作とは無関係に、操作装置26が吐出する作動油の圧力を減圧した上で、シャトル弁32CLを介し、コントロールバルブ17内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。 The proportional valve 33CL functions as a control valve for machine control similarly to the proportional valve 31CL. The proportional valve 33CL is arranged in a conduit connecting the operating device 26 and the shuttle valve 32CL, and is configured to be able to change the flow area of the conduit. In this embodiment, the proportional valve 33CL operates according to a control command output by the controller 30. Therefore, regardless of the operation of the operating device 26 by the operator, the controller 30 reduces the pressure of the hydraulic fluid discharged by the operating device 26, and then connects the corresponding control valve in the control valve 17 via the shuttle valve 32CL. can be supplied to the pilot port.

同様に、比例弁33CRは、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁33CRは、操作装置26とシャトル弁32CRとを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁33CRは、コントローラ30が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ30は、操作者による操作装置26の操作とは無関係に、操作装置26が吐出する作動油の圧力を減圧した上で、シャトル弁32CRを介し、コントロールバルブ17内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。 Similarly, the proportional valve 33CR functions as a control valve for machine control. The proportional valve 33CR is arranged in a conduit connecting the operating device 26 and the shuttle valve 32CR, and is configured to be able to change the flow area of the conduit. In this embodiment, the proportional valve 33CR operates according to a control command output by the controller 30. Therefore, regardless of the operation of the operating device 26 by the operator, the controller 30 reduces the pressure of the hydraulic fluid discharged by the operating device 26 and then sends the pressure to the corresponding control valve in the control valve 17 via the shuttle valve 32CR. can be supplied to the pilot port.

操作圧センサ29Cは、オペレータによるレバー装置26Cに対する操作状態を圧力として検出し、検出された圧力に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。これにより、コントローラ30は、レバー装置26Cに対する左右方向への操作内容を把握できる。 The operating pressure sensor 29C detects the operating state of the lever device 26C by the operator as pressure, and a detection signal corresponding to the detected pressure is taken into the controller 30. Thereby, the controller 30 can grasp the operation details of the lever device 26C in the left and right directions.

コントローラ30は、オペレータによるレバー装置26Cに対する左旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ15から吐出される作動油を、比例弁31CL及びシャトル弁32CLを介して、制御弁173の左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ30は、オペレータによるレバー装置26Cに対する右旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ15から吐出される作動油を、比例弁31CR及びシャトル弁32CRを介して、制御弁173の右側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ30は、上部旋回体3の左右方向への旋回動作を自動制御することができる。また、コントローラ30は、特定の操作装置26に対する操作が行われている場合であっても、その特定の操作装置26に対応する油圧アクチュエータの動作を強制的に停止させることができる。 The controller 30 supplies the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31CL and the shuttle valve 32CL, regardless of the operator's left turning operation on the lever device 26C. can be done. The controller 30 also directs the hydraulic fluid discharged from the pilot pump 15 to the right pilot of the control valve 173 through the proportional valve 31CR and the shuttle valve 32CR, regardless of the operator's right-hand rotation operation on the lever device 26C. It can be fed to a port. That is, the controller 30 can automatically control the turning operation of the upper revolving structure 3 in the left-right direction. Further, even if a specific operating device 26 is being operated, the controller 30 can forcibly stop the operation of the hydraulic actuator corresponding to that specific operating device 26.

なお、操作者による旋回操作が行われている場合に上部旋回体3の動作を強制的に停止させる比例弁33CL,33CRの操作は、操作者によるブーム上げ操作又はブーム下げ操作が行われている場合にブーム4の動作を強制的に停止させる比例弁33AL,33ARの操作と同様であり、重複する説明を省略する。 Note that the proportional valves 33CL and 33CR, which forcefully stop the operation of the upper rotating body 3 when the operator is performing a swinging operation, are operated by the operator to raise the boom or lower the boom. This is similar to the operation of the proportional valves 33AL and 33AR, which forcibly stop the operation of the boom 4 in the event of an accident, and a duplicate explanation will be omitted.

尚、ショベル100は、更に、アーム5を自動的に開閉させる構成、及び、下部走行体1を自動的に前進・後進させる構成を備えていてもよい。この場合、油圧システムのうち、アームシリンダ8の操作系に関する構成部分、走行油圧モータ1Lの操作系に関する構成部分、及び、走行油圧モータ1Rの操作に関する構成部分は、ブームシリンダ7の操作系に関する構成部分等(図4(A)~(C))と同様に構成されてよい。 Note that the excavator 100 may further include a configuration that automatically opens and closes the arm 5 and a configuration that automatically moves the lower traveling body 1 forward and backward. In this case, in the hydraulic system, the components related to the operation system of the arm cylinder 8, the components related to the operation system of the travel hydraulic motor 1L, and the components related to the operation of the travel hydraulic motor 1R are the components related to the operation system of the boom cylinder 7. The structure may be similar to that of the other parts (FIGS. 4(A) to 4(C)).

[ショベルの土砂荷重検出機能に関する構成の詳細]
次に、図5を参照して、本実施形態に係るショベル100の土砂荷重検出機能に関する構成の詳細について説明する。図5は、本実施形態に係るショベル100のうちの土砂荷重検出機能に関する構成部分の一例を概略的に示す図である。
[Configuration details regarding the excavator's earth and sand load detection function]
Next, with reference to FIG. 5, details of the configuration of the earth and sand load detection function of the excavator 100 according to the present embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of a component related to the earth and sand load detection function of the excavator 100 according to the present embodiment.

図3で前述したように、コントローラ30は、バケット6で掘削した土砂の荷重を検出する機能に関する機能部として、土砂荷重処理部60を含む。 As described above with reference to FIG. 3, the controller 30 includes the earth and sand load processing unit 60 as a functional unit related to the function of detecting the load of earth and sand excavated by the bucket 6.

土砂荷重処理部60は、積載物重量算出部61と、最大積載量検出部62と、加算積載量算出部63と、残積載量算出部64と、積載物重心算出部65と、を有する。 The earth and sand load processing section 60 includes a loaded object weight calculation section 61, a maximum loaded amount detection section 62, an additional loaded amount calculation section 63, a remaining loaded amount calculation section 64, and a loaded object gravity center calculation section 65.

ここで、本実施形態に係るショベル100によるダンプトラックへの土砂(積載物)の積み込み作業の動作の一例について説明する。 Here, an example of the operation of loading earth and sand (loaded material) onto a dump truck by the shovel 100 according to the present embodiment will be described.

まず、ショベル100は、掘削位置において、アタッチメントを制御してバケット6により土砂を掘削する(掘削動作)。次に、ショベル100は、上部旋回体3を旋回させ、バケット6を掘削位置から放土位置へと移動する(旋回動作)。放土位置の下方には、ダンプトラックの荷台が配置されている。次に、ショベル100は、放土位置において、アタッチメントを制御してバケット6内の土砂を放土することにより、バケット6内の土砂をダンプトラックの荷台へと積み込む(放土動作)。次に、ショベル100は、上部旋回体3を旋回させ、バケット6を放土位置から掘削位置へと移動する(旋回動作)。これらの動作を繰り返すことにより、ショベル100は、掘削した土砂をダンプトラックの荷台へと積み込む。 First, the shovel 100 excavates earth and sand using the bucket 6 by controlling the attachment at the excavation position (excavation operation). Next, the excavator 100 rotates the upper revolving body 3 and moves the bucket 6 from the excavation position to the earth releasing position (swinging operation). A dump truck bed is located below the soil release position. Next, at the earth dumping position, the shovel 100 controls the attachment to dump the earth and sand in the bucket 6, thereby loading the earth and sand in the bucket 6 onto the bed of the dump truck (earth dumping operation). Next, the shovel 100 rotates the upper revolving body 3 and moves the bucket 6 from the earth dumping position to the excavation position (swinging operation). By repeating these operations, the shovel 100 loads the excavated earth and sand onto the bed of the dump truck.

積載物重量算出部61は、バケット6内の土砂(積載物)の重量を算出する。積載物重量算出部61は、第1重量算出部611と、第2重量算出部612と、第3重量算出部613と、切替判断部614と、を有している。 The loaded object weight calculation unit 61 calculates the weight of the earth and sand (loaded object) in the bucket 6. The loaded object weight calculation section 61 includes a first weight calculation section 611 , a second weight calculation section 612 , a third weight calculation section 613 , and a switching determination section 614 .

第1重量算出部611~第3重量算出部613は、いずれもバケット6内の土砂(積載物)の重量を算出するものである。一方、第1重量算出部611~第3重量算出部613は、土砂重量の検出方法が異なっている。また、第1重量算出部611~第3重量算出部613は、ショベル100の動作における土砂重量の検出タイミングが異なっている。第1重量算出部611は、ブームシリンダ7の推力に基づいて、土砂重量を算出する。第2重量算出部612は、上部旋回体3の旋回時の推力に基づいて、土砂重量を算出する。第3重量算出部613は、バケットシリンダ9の推力に基づいて、土砂重量を算出する。なお、第1重量算出部611~第3重量算出部613における土砂重量の算出方法は、後述する。 The first weight calculation unit 611 to the third weight calculation unit 613 all calculate the weight of the earth and sand (loaded object) in the bucket 6. On the other hand, the first weight calculating section 611 to the third weight calculating section 613 have different methods of detecting the weight of earth and sand. Furthermore, the first to third weight calculation units 611 to 613 have different timings of detecting the weight of earth and sand during the operation of the shovel 100. The first weight calculation unit 611 calculates the earth and sand weight based on the thrust of the boom cylinder 7. The second weight calculation unit 612 calculates the weight of earth and sand based on the thrust of the upper rotating structure 3 during turning. The third weight calculation unit 613 calculates the earth and sand weight based on the thrust of the bucket cylinder 9. Note that the method of calculating the earth and sand weight in the first to third weight calculating sections 611 to 613 will be described later.

切替判断部614は、土砂重量を検出するタイミングに係るモードを切り替える。即ち、切替判断部614は、積載物重量算出部61が出力する土砂重量を、第1重量算出部611~第3重量算出部613で算出された土砂重量のうち、いずれを用いるかを判断して切り替える。 The switching determination unit 614 switches the mode related to the timing of detecting the earth and sand weight. That is, the switching determination unit 614 determines which of the earth and sand weights calculated by the first weight calculation unit 611 to the third weight calculation unit 613 should be used as the earth and sand weight output by the loaded object weight calculation unit 61. to switch.

なお、積載物重量算出部61は、第1重量算出部611~第3重量算出部613の全てが、それぞれ土砂重量の算出を常時行っており、切替判断部614がモードを切り替えることにより、各重量算出部611~613で算出した土砂重量のうち、いずれかを積載物重量算出部61が出力する土砂重量とする構成であってもよい。 In addition, in the loaded object weight calculation section 61, all of the first weight calculation section 611 to the third weight calculation section 613 are constantly calculating the respective earth and sand weights, and the switching judgment section 614 switches the mode. The structure may be such that one of the earth and sand weights calculated by the weight calculation units 611 to 613 is used as the earth and sand weight output by the load weight calculation unit 61.

また、積載物重量算出部61は、切替判断部614がモードを切り替えることにより、土砂重量を算出する重量算出部を切り替える、即ち、第1重量算出部611~第3重量算出部613のうち、いずれか1つの重量算出部の処理を機能させるとともに、他の重量算出部の処理を停止させる構成であってもよい。また、第1重量算出部611は切替判断部614の判断によらずに常時土砂重量の算出を行っており、第2重量算出部612、第3重量算出部613は切替判断部614において選択された時のみ土砂重量を算出する構成であってもよい。 In addition, the load weight calculation unit 61 switches the weight calculation unit that calculates the earth and sand weight by the switching determination unit 614 switching the mode, that is, among the first weight calculation unit 611 to the third weight calculation unit 613, The configuration may be such that the processing of any one weight calculation section is made to function while the processing of the other weight calculation sections is stopped. Further, the first weight calculation unit 611 constantly calculates the weight of earth and sand without depending on the judgment of the switching judgment unit 614, and the second weight calculation unit 612 and the third weight calculation unit 613 are selected by the switching judgment unit 614. The structure may be such that the earth and sand weight is calculated only when the soil weight is calculated.

最大積載量検出部62は、土砂を積載する対象のダンプトラックの最大積載量を検出する。例えば、最大積載量検出部62は、撮像装置S6で撮像された画像に基づいて、土砂を積載する対象のダンプトラックを特定する。次に、最大積載量検出部62は、特定されたダンプトラックの画像に基づいて、ダンプトラックの最大積載量を検出する。例えば、最大積載量検出部62は、特定されたダンプトラックの画像に基づいて、ダンプトラックの車種(サイズ等)を判定する。最大積載量検出部62は、車種と最大積載量とを対応付けしたテーブルを有しており、画像から判定した車種及びテーブルに基づいて、ダンプトラックの最大積載量を求める。なお、入力装置42によってダンプトラックの最大積載量、車種等が入力され、最大積載量検出部62は、入力装置42の入力情報に基づいて、ダンプトラックの最大積載量を求めてもよい。 The maximum loading amount detection unit 62 detects the maximum loading amount of a dump truck to be loaded with earth and sand. For example, the maximum loading amount detection unit 62 identifies a dump truck to be loaded with earth and sand based on an image captured by the imaging device S6. Next, the maximum loading amount detection unit 62 detects the maximum loading amount of the dump truck based on the identified image of the dump truck. For example, the maximum load detection unit 62 determines the vehicle type (size, etc.) of the dump truck based on the image of the specified dump truck. The maximum loading amount detection unit 62 has a table that associates vehicle types with maximum loading amounts, and calculates the maximum loading amount of the dump truck based on the vehicle type and table determined from the image. Note that the maximum loading capacity, vehicle type, etc. of the dump truck may be input through the input device 42, and the maximum loading amount detection section 62 may calculate the maximum loading capacity of the dump truck based on the input information from the input device 42.

加算積載量算出部63は、ダンプトラックに積載された土砂重量を算出する。即ち、バケット6内の土砂がダンプトラックの荷台に放土されるごとに、加算積載量算出部63は、積載物重量算出部61で算出されたバケット6内の土砂重量を加算して、ダンプトラックの荷台に積載された土砂重量の合計である加算積載量(合計重量)を算出する。なお、土砂を積載する対象のダンプトラックが新しいダンプトラックとなった場合には、加算積載量はリセットされる。 The additional loading amount calculation unit 63 calculates the weight of earth and sand loaded on the dump truck. That is, each time the earth and sand in the bucket 6 is dumped onto the bed of a dump truck, the additional load amount calculation unit 63 adds the weight of earth and sand in the bucket 6 calculated by the load weight calculation unit 61, and The additional loading amount (total weight), which is the total weight of earth and sand loaded on the truck bed, is calculated. Note that when the target dump truck for loading earth and sand becomes a new dump truck, the additional loading amount is reset.

残積載量算出部64は、最大積載量検出部62で検出したダンプトラックの最大積載量と、加算積載量算出部63で算出した現在の加算積載量との差を残積載量として算出する。残積載量とは、ダンプトラックに積載可能な土砂の残りの重量である。 The remaining load amount calculation section 64 calculates the difference between the maximum load amount of the dump truck detected by the maximum load amount detection section 62 and the current additional load amount calculated by the additional load amount calculation section 63 as the remaining load amount. The remaining load is the remaining weight of earth and sand that can be loaded on the dump truck.

積載物重心算出部65は、バケット6内の土砂(積載物)の重心を算出する。例えば、積載物重心算出部65は、バケット6の爪先位置と土砂重心との位置関係を既知のものとして、ブーム角度センサS1と、アーム角度センサS2と、バケット角度センサS3等の値に基づいて、土砂重心を算出してもよい。なお、算出方法はこれに限られるものではなく、種々の方法を用いることができる。 The loaded object gravity center calculation unit 65 calculates the gravity center of the earth and sand (loaded object) in the bucket 6. For example, the load center of gravity calculation unit 65 assumes that the positional relationship between the toe position of the bucket 6 and the center of gravity of the earth and sand is known, and calculates the position based on the values of the boom angle sensor S1, arm angle sensor S2, bucket angle sensor S3, etc. , the center of gravity of the sediment may be calculated. Note that the calculation method is not limited to this, and various methods can be used.

表示装置40には、積載物重量算出部61で算出されたバケット6内の土砂重量、最大積載量検出部62で検出されたダンプトラックの最大積載量、加算積載量算出部63で算出されたダンプトラックの加算積載量(荷台に積載された土砂重量の合計)、残積載量算出部64で算出されたダンプトラックの残積載量(積載可能な土砂の残りの重量)が表示されてもよい。 The display device 40 displays the earth and sand weight in the bucket 6 calculated by the load weight calculation unit 61, the maximum load of the dump truck detected by the maximum load detection unit 62, and the weight calculated by the additional load calculation unit 63. The additional loading capacity of the dump truck (the total weight of the earth and sand loaded on the loading platform) and the remaining loading capacity of the dump truck (the remaining weight of the earth and sand that can be loaded) calculated by the remaining loading capacity calculation unit 64 may be displayed. .

なお、加算積載量が最大積載量を超えた場合、表示装置40に警告が出るように構成されていてもよい。また、算出されたバケット6内の土砂重量が残積載量を超える場合、表示装置40に警告が出るように構成されていてもよい。なお、警告は、表示装置40に表示される場合に限られず、音声出力装置43による音声出力であってもよい。これにより、ダンプトラックの最大積載量を超えて土砂が積載されることを防止することができる。 Note that the display device 40 may be configured to issue a warning when the additional loading amount exceeds the maximum loading amount. Furthermore, if the calculated weight of earth and sand in the bucket 6 exceeds the remaining loading capacity, the display device 40 may be configured to issue a warning. Note that the warning is not limited to being displayed on the display device 40, and may be an audio output from the audio output device 43. This can prevent earth and sand from being loaded in excess of the maximum loading capacity of the dump truck.

[第1重量算出部611における土砂重量算出方法]
次に、図5を参照しつつ、図6を用いて、本実施形態に係るショベル100の第1重量算出部611におけるバケット6内の土砂(積載物)の重量を算出する方法について説明する。
[Sediment weight calculation method in first weight calculation unit 611]
Next, a method for calculating the weight of the earth and sand (loaded object) in the bucket 6 in the first weight calculation unit 611 of the excavator 100 according to the present embodiment will be described using FIG. 6 with reference to FIG. 5 .

図6は、ショベル100のアタッチメントにおける土砂重量の算出に関するパラメータを説明する模式図である。図6(a)はショベル100を示し、図6(b)はバケット6付近を示す。なお、以下の説明において、後述するピンP1とバケット重心G3及び土砂重心Gsが水平線L1上に配置されているものとして説明する。 FIG. 6 is a schematic diagram illustrating parameters related to calculating the earth and sand weight in the attachment of the shovel 100. 6(a) shows the excavator 100, and FIG. 6(b) shows the vicinity of the bucket 6. In addition, in the following description, it is demonstrated that the pin P1 mentioned later, the bucket gravity center G3, and the earth and sand gravity center Gs are arrange|positioned on the horizontal line L1.

ここで、上部旋回体3とブーム4を連結するピンをP1とする。上部旋回体3とブームシリンダ7を連結するピンをP2とする。ブーム4とブームシリンダ7を連結するピンをP3とする。ブーム4とアームシリンダ8を連結するピンをP4とする。アーム5とアームシリンダ8を連結するピンをP5とする。ブーム4とアーム5を連結するピンをP6とする。アーム5とバケット6を連結するピンをP7とする。また、ブーム4の重心をG1とする。アーム5の重心をG2とする。バケット6の重心をG3とする。バケット6に積載された土砂(積載物)の重心をGsとする。基準線L2は、ピンP7を通りバケット6の開口面と平行な線とする。また、ピンP1とブーム4の重心G4との距離をD1とする。ピンP1とアーム5の重心G5との距離をD2とする。ピンP1とバケット6の重心G6との距離をD3とする。ピンP1と土砂の重心Gsとの距離をDsとする。ピンP2とピンP3を結ぶ直線と、ピンP1との距離をDcとする。また、ブームシリンダ7のシリンダ圧の検出値をFbとする。また、ブーム重量のうち、ピンP1とブーム重心G1を結ぶ直線に対して垂直方向の垂直成分をW1aとする。アーム重量のうち、ピンP1とアーム重心G2を結ぶ直線に対して垂直方向の垂直成分をW2aとする。バケット6の重量をW6とし、バケット6に積載された土砂(積載物)の重量をWsとする。 Here, the pin connecting the upper revolving structure 3 and the boom 4 is designated as P1. The pin connecting the upper revolving structure 3 and the boom cylinder 7 is designated as P2. The pin that connects the boom 4 and the boom cylinder 7 is designated as P3. A pin connecting the boom 4 and the arm cylinder 8 is designated as P4. A pin connecting arm 5 and arm cylinder 8 is designated as P5. The pin that connects the boom 4 and the arm 5 is designated as P6. The pin connecting the arm 5 and the bucket 6 is designated P7. Furthermore, the center of gravity of the boom 4 is assumed to be G1. Let the center of gravity of arm 5 be G2. Let G3 be the center of gravity of the bucket 6. Let Gs be the center of gravity of the earth and sand (loaded material) loaded in the bucket 6. The reference line L2 is a line that passes through the pin P7 and is parallel to the opening surface of the bucket 6. Further, the distance between the pin P1 and the center of gravity G4 of the boom 4 is assumed to be D1. Let D2 be the distance between pin P1 and center of gravity G5 of arm 5. Let D3 be the distance between the pin P1 and the center of gravity G6 of the bucket 6. Let Ds be the distance between the pin P1 and the center of gravity Gs of the earth and sand. Let Dc be the distance between the straight line connecting pins P2 and P3 and pin P1. Further, the detected value of the cylinder pressure of the boom cylinder 7 is assumed to be Fb. Further, the vertical component of the boom weight in the direction perpendicular to the straight line connecting the pin P1 and the boom center of gravity G1 is defined as W1a. Of the arm weight, the vertical component in the direction perpendicular to the straight line connecting the pin P1 and the arm center of gravity G2 is defined as W2a. Let W6 be the weight of the bucket 6, and let Ws be the weight of the earth and sand (loaded material) loaded in the bucket 6.

図6(a)に示すように、ピンP7の位置は、ブーム角度及びアーム角度により算出される。即ち、ピンP7の位置は、ブーム角度センサS1及びアーム角度センサS2の検出値に基づいて算出することができる。 As shown in FIG. 6(a), the position of pin P7 is calculated from the boom angle and arm angle. That is, the position of pin P7 can be calculated based on the detected values of boom angle sensor S1 and arm angle sensor S2.

また、図6(b)に示すように、ピンP7とバケット重心G3との位置関係(バケット6の基準線L2と、ピンP7とバケット重心G3を結ぶ直線との角度θ4。ピンP7とバケット重心G3との距離D4。)は、規定値である。また、ピンP7と土砂重心Gsとの位置関係(バケット6の基準線L2と、ピンP7と土砂重心Gsを結ぶ直線との角度θ5。ピンP7と土砂重心Gsとの距離D5。)は、例えば、実験的に予め求めてコントローラ30に記憶させておく。即ち、バケット角度センサS3に基づいて、土砂重心Gsとバケット重心G3を推定することができる。 Further, as shown in FIG. 6(b), the positional relationship between pin P7 and bucket center of gravity G3 (angle θ4 between reference line L2 of bucket 6 and a straight line connecting pin P7 and bucket center of gravity G3; pin P7 and bucket center of gravity The distance D4 from G3) is a specified value. Further, the positional relationship between the pin P7 and the center of gravity Gs of the earth and sand (angle θ5 between the reference line L2 of the bucket 6 and the straight line connecting the pin P7 and the center of gravity Gs of the earth and sand; the distance D5 between the pin P7 and the center of gravity Gs of the earth and sand) is, for example, , is experimentally determined in advance and stored in the controller 30. That is, the earth and sand gravity center Gs and the bucket gravity center G3 can be estimated based on the bucket angle sensor S3.

即ち、積載物重心算出部65は、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の検出値に基づいて、土砂重心Gsを推定することができる。 That is, the loaded object gravity center calculation unit 65 can estimate the earth and sand gravity center Gs based on the detected values of the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, and the bucket angle sensor S3.

次に、ピンP1回りの各モーメントとブームシリンダ7との釣り合いの式は、以下の式(1)で表すことができる。 Next, the equation of balance between each moment around the pin P1 and the boom cylinder 7 can be expressed by the following equation (1).

WsDs+W1aD1+W2aD2+W3D3=FbDc ・・・(1) WsDs+W1aD1+W2aD2+W3D3=FbDc...(1)

式(1)を土砂重量Wsについて展開すると、以下の式(2)で表すことができる。 When formula (1) is expanded for the soil weight Ws, it can be expressed as the following formula (2).

Ws=(FbDc-(W1aD1+W2aD2+W3D3))/Ds ・・・(2) Ws=(FbDc-(W1aD1+W2aD2+W3D3))/Ds...(2)

ここで、ブームシリンダ7のシリンダ圧の検出値Fbは、ブームロッド圧センサS7R、ブームボトム圧センサS7Bにより算出される。距離Dc、垂直成分の重量W1aは、ブーム角度センサS1により算出される。垂直成分の重量W2a、距離D2は、ブーム角度センサS1及びアーム角度センサS2により算出される。距離D1、重量W3は既知の値である。また、土砂重心Gsとバケット重心G3を推定したことにより、距離Ds、距離D3も推定される。 Here, the detected value Fb of the cylinder pressure of the boom cylinder 7 is calculated by the boom rod pressure sensor S7R and the boom bottom pressure sensor S7B. The distance Dc and the vertical component weight W1a are calculated by the boom angle sensor S1. The vertical component weight W2a and distance D2 are calculated by the boom angle sensor S1 and the arm angle sensor S2. The distance D1 and the weight W3 are known values. Further, by estimating the sediment gravity center Gs and the bucket gravity center G3, the distance Ds and the distance D3 are also estimated.

よって、土砂重量Wsは、ブームシリンダ7のシリンダ圧の検出値(ブームロッド圧センサS7R、ブームボトム圧センサS7Bの検出値)、ブーム角度(ブーム角度センサS1の検出値)及びアーム角度(アーム角度センサS2の検出値)に基づいて算出することができる。これにより、積載物重量算出部61は、積載物重心算出部65で推定した土砂重心Gsに基づいて土砂重量Wsを算出することができる。 Therefore, the earth and sand weight Ws is determined by the detected value of the cylinder pressure of the boom cylinder 7 (the detected value of the boom rod pressure sensor S7R and the boom bottom pressure sensor S7B), the boom angle (the detected value of the boom angle sensor S1), and the arm angle (the detected value of the boom angle sensor S1). It can be calculated based on the detection value of sensor S2). Thereby, the loaded object weight calculation section 61 can calculate the earth and sand weight Ws based on the earth and sand gravity center Gs estimated by the loaded object gravity center calculation section 65.

なお、ショベル100が規定動作時であるか否かは、バケットシリンダ9のパイロットの検出値に基づいて、アタッチメントの姿勢を推定し、判定することができる。 Note that whether or not the excavator 100 is in the specified operation can be determined by estimating the attitude of the attachment based on the detection value of the pilot of the bucket cylinder 9.

なお、規定動作時におけるバケット6の姿勢は水平であるものとみなして、土砂重心を推定し、土砂重量を算出するものとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、前方を撮像するカメラS6Fでバケット6を撮像し、その画像に基づいて、バケット6の姿勢を推定してもよい。また、カメラS6Fでバケット6を撮像し、その画像に基づいて、バケット6の姿勢が水平であると判定した場合に土砂重心の推定、土砂荷重の算出を行ってもよい。ここで、クレーンモードによりクレーン作業を行う場合には、土砂重心として吊荷の重心を求める必要がある。この場合、通常、フック6eは連結ピン9dに配置されているため、土砂(積載物)の重心をGsは連結ピン9dの位置として、吊荷の重量を算出できる。また、クレーン作業中はバケット6は閉じた状態であるため、バケット6の重心Geはバケット6が閉じた状態での重心に基づき、吊荷の重量は算出される。 Although the description has been made assuming that the attitude of the bucket 6 during the specified operation is horizontal, the center of gravity of the earth and sand is estimated, and the weight of the earth and sand is calculated, the present invention is not limited to this. For example, the bucket 6 may be imaged by a camera S6F that images the front, and the attitude of the bucket 6 may be estimated based on the image. Alternatively, the bucket 6 may be imaged by the camera S6F, and based on the image, when it is determined that the attitude of the bucket 6 is horizontal, the center of gravity of the earth and sand may be estimated and the earth and sand load may be calculated. Here, when performing crane work in crane mode, it is necessary to find the center of gravity of the suspended load as the center of gravity of earth and sand. In this case, since the hook 6e is usually arranged on the connecting pin 9d, the weight of the suspended load can be calculated by setting the center of gravity of the earth and sand (loaded object) Gs as the position of the connecting pin 9d. Furthermore, since the bucket 6 is in a closed state during crane work, the weight of the suspended load is calculated based on the center of gravity Ge of the bucket 6 when the bucket 6 is closed.

[第2重量算出部612における土砂重量算出方法]
次に、本実施形態に係るショベル100の第2重量算出部612におけるバケット6内の土砂(積載物)の重量を算出する方法について説明する。
[Sediment weight calculation method in second weight calculation unit 612]
Next, a method of calculating the weight of the earth and sand (loaded object) in the bucket 6 in the second weight calculating section 612 of the excavator 100 according to the present embodiment will be described.

ここで、上部旋回体3を旋回させる際の旋回トルクτの運動方程式は、以下の式(3)で表すことができる。なお、アタッチメント角θは、ブーム角度、アーム角度、バケット角度を含む。 Here, the equation of motion of the turning torque τ when turning the upper rotating structure 3 can be expressed by the following equation (3). Note that the attachment angle θ includes a boom angle, an arm angle, and a bucket angle.

Figure 0007420619000001
Figure 0007420619000001

また、バケット6内に土砂がない場合(空荷の場合)における上部旋回体3を旋回させる際の旋回トルクτ0の運動方程式は、以下の式(4)で表すことができる。 Furthermore, the equation of motion of the turning torque τ0 when turning the upper rotating structure 3 when there is no earth and sand in the bucket 6 (in the case of an empty load) can be expressed by the following equation (4).

Figure 0007420619000002
Figure 0007420619000002

また、バケット6内に土砂がある場合における上部旋回体3を旋回させる際の旋回トルクτwの運動方程式は、以下の式(5)で表すことができる。 Further, the equation of motion of the turning torque τw when turning the upper rotating body 3 when there is earth and sand in the bucket 6 can be expressed by the following equation (5).

Figure 0007420619000003
Figure 0007420619000003

ここで、式(4)及び式(5)より、土砂がある場合の旋回トルクτwと土砂がない場合の旋回トルクτ0との差Δτは、以下の式(6)で表すことができる。 Here, from equations (4) and (5), the difference Δτ between the turning torque τw when there is earth and sand and the turning torque τ0 when there is no earth and sand can be expressed by the following equation (6).

Figure 0007420619000004
Figure 0007420619000004

ここで、式(6)における積載物重量M以外のパラメータは、既知あるいは計測可能であるため、積載物重量Mを算出することが可能である。 Here, since the parameters other than the loaded object weight M in equation (6) are known or measurable, the loaded object weight M can be calculated.

即ち、第2重量算出部612は、上部旋回体3の旋回動作において、上部旋回体3の旋回駆動力を取得する。ここで、上部旋回体3の旋回駆動力は、旋回油圧モータ2Aの一方のポートと他方のポートとの圧力差、即ち、油圧センサ21,22で検出した油圧の差から得られる。 That is, the second weight calculation unit 612 acquires the turning driving force of the rotating upper structure 3 during the turning operation of the rotating upper structure 3. Here, the swing driving force of the upper swing structure 3 is obtained from the pressure difference between one port and the other port of the swing hydraulic motor 2A, that is, the difference in oil pressure detected by the oil pressure sensors 21 and 22.

また、第2重量算出部612は、姿勢センサによりアタッチメントの姿勢を取得する。例えば、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により、アタッチメント角(ブーム角度、アーム角度、バケット角度)を取得する。また、機体傾斜センサS4により、機体の傾斜角度を取得してもよい。また、第2重量算出部612は、旋回状態センサS5により、上部旋回体3の旋回角速度及び旋回角度を取得する。 Further, the second weight calculation unit 612 acquires the posture of the attachment using a posture sensor. For example, the attachment angle (boom angle, arm angle, bucket angle) is acquired by the boom angle sensor S1, arm angle sensor S2, and bucket angle sensor S3. Further, the inclination angle of the aircraft body may be acquired by the aircraft inclination sensor S4. Further, the second weight calculation unit 612 obtains the turning angular velocity and turning angle of the upper rotating body 3 using the turning state sensor S5.

また、第2重量算出部612は、事前にテーブルを有している。テーブルには、アタッチメントの姿勢と、旋回駆動力と、に対応して、積載物重量Mが対応付けされている。 Further, the second weight calculation unit 612 has a table in advance. A load weight M is associated with the table in correspondence with the attitude of the attachment and the swing driving force.

これにより、第2重量算出部612は、旋回駆動力、姿勢センサの情報、テーブルに基づいて、積載物重量Mを算出することができる。 Thereby, the second weight calculation unit 612 can calculate the weight M of the loaded object based on the swing driving force, information from the attitude sensor, and the table.

また、第2重量算出部612は、旋回駆動力により旋回イナーシャを求め、求めた旋回イナーシャに基づいて、積載物重量Mを算出してもよい。 Further, the second weight calculation unit 612 may calculate the turning inertia using the turning driving force, and calculate the loaded object weight M based on the obtained turning inertia.

ここで、バケット6内に土砂がない場合の旋回イナーシャは、アタッチメントの姿勢及び既知の情報(各部の重心位置、重量等)により求めることができる。また、バケット6内に土砂を有する場合の旋回イナーシャは、旋回トルクから計算することができる。 Here, the turning inertia when there is no earth and sand in the bucket 6 can be determined from the attitude of the attachment and known information (center of gravity position, weight, etc. of each part). Moreover, the turning inertia when there is earth and sand in the bucket 6 can be calculated from the turning torque.

土砂がない場合の旋回イナーシャから土砂がある場合の旋回イナーシャへの増加量は、バケット6内の土砂重量に基づくものである。よって、土砂がない場合の旋回イナーシャと土砂を有する場合の旋回イナーシャへとを対比して、積載物重量Mを算出することができる。換言すれば、これらの旋回イナーシャの差分に基づいて、積載物重量Mを算出することができる。 The amount of increase in the turning inertia when there is no earth and sand to the turning inertia when there is earth and sand is based on the weight of earth and sand in the bucket 6. Therefore, the weight M of the loaded object can be calculated by comparing the turning inertia when there is no earth and sand and the turning inertia when there is earth and sand. In other words, the weight M of the loaded object can be calculated based on the difference between these turning inertias.

ここで、旋回駆動力には、慣性モーメント、旋回遠心力の影響が含まれている。このため、第2重量算出部612における土砂重量の算出方法は、積載物の重量を計算する際に複雑な補償を必要とせず、積載物重量Mを直接求めることができる。 Here, the swing driving force includes the influence of the moment of inertia and the swing centrifugal force. Therefore, the method of calculating the earth and sand weight in the second weight calculation unit 612 does not require complicated compensation when calculating the weight of the loaded object, and can directly determine the weight M of the loaded object.

なお、ショベル100が上部旋回体3が旋回する場合を例に説明したが、これに限られるものではない。例えば、上部旋回体3が旋回するとともに、アタッチメントが旋回方向以外の方向に速度成分を持つ場合、アタッチメントの速度を考慮して積載物重量Mを求めてもよい。例えば、バケット6が上部旋回体3の回転軸よりも遠ざかるまたは近づく方向に移動する、バケット6が上部旋回体3の回転軸に沿った上方向または下方向に移動する場合、バケット6の速度を考慮して積載物重量Mを求めてもよい。 In addition, although the excavator 100 has been described using an example in which the upper revolving body 3 rotates, the present invention is not limited to this. For example, when the upper revolving body 3 rotates and the attachment has a velocity component in a direction other than the rotation direction, the weight M of the loaded object may be determined by taking the velocity of the attachment into consideration. For example, when the bucket 6 moves in a direction away from or closer to the rotation axis of the upper revolving structure 3, or in an upward or downward direction along the rotation axis of the upper revolving structure 3, the speed of the bucket 6 is The weight M of the loaded object may be calculated taking this into account.

[第3重量算出部613における土砂重量算出方法]
次に、図5を参照しつつ、図7を用いて、本実施形態に係るショベル100の第3重量算出部613におけるバケット6内の土砂(積載物)の重量を算出する方法について説明する。
[Sediment weight calculation method in third weight calculation unit 613]
Next, a method for calculating the weight of earth and sand (loaded object) in the bucket 6 in the third weight calculation unit 613 of the excavator 100 according to the present embodiment will be described using FIG. 7 with reference to FIG. 5 .

図7は、バケット6に作用する力の関係を説明する部分拡大図である。また、図7(A)は、バケット6内の土砂の形状が第1の形状(基準形状)である場合を示す。図7(B)は、バケット6内の土砂の形状が第2の形状(土砂重量測定時の形状の一例)である場合を示す。 FIG. 7 is a partially enlarged view illustrating the relationship of forces acting on the bucket 6. Moreover, FIG. 7(A) shows a case where the shape of the earth and sand in the bucket 6 is the first shape (standard shape). FIG. 7(B) shows a case where the shape of the earth and sand in the bucket 6 is the second shape (an example of the shape when measuring the weight of earth and sand).

図7(A)に示すように、バケットシリンダ9の後端側は、連結ピン9aによりアーム5の後端付近と連結されている。バケットシリンダ9の先端側は、連結ピン9bにより2つのリンク91,92の一端同士と連結されている。リンク91は、一端側が連結ピン9bによりバケットシリンダ9の先端側と連結され、他端側が連結ピン9cによりアーム5の先端付近と連結されている。リンク92は、一端側が連結ピン9bによりバケットシリンダ9の先端側と連結され、他端側が連結ピン9dによりバケット6の基端付近と連結されている。 As shown in FIG. 7(A), the rear end side of the bucket cylinder 9 is connected to the vicinity of the rear end of the arm 5 by a connecting pin 9a. The tip side of the bucket cylinder 9 is connected to one ends of two links 91 and 92 by a connecting pin 9b. One end of the link 91 is connected to the tip of the bucket cylinder 9 by a connecting pin 9b, and the other end is connected to the vicinity of the tip of the arm 5 by a connecting pin 9c. One end of the link 92 is connected to the distal end of the bucket cylinder 9 by a connecting pin 9b, and the other end is connected to the vicinity of the proximal end of the bucket 6 by a connecting pin 9d.

また、図7(A)に示すように、L1は、バケット6の重心Geと、バケット支持軸6bの中心との水平距離とする。L2は、バケット6内の土砂Lの重心Glと、バケット支持軸6bの中心との水平距離とする。L3は、連結ピン9aの中心及び連結ピン9bの中心を通る線分(バケットシリンダ9の中心軸)と、連結ピン9cの中心と、の距離とする。L4は、連結ピン9bの中心及び連結ピン9dの中心を通る線分(リンク92の中心軸)と、連結ピン9cの中心と、の距離とする。L5は、連結ピン9bの中心及び連結ピン9dの中心を通る線分(リンク92の中心軸)と、バケット支持軸6bの中心と、の距離とする。 Further, as shown in FIG. 7(A), L1 is the horizontal distance between the center of gravity Ge of the bucket 6 and the center of the bucket support shaft 6b. L2 is the horizontal distance between the center of gravity Gl of the earth and sand L in the bucket 6 and the center of the bucket support shaft 6b. L3 is the distance between a line segment passing through the center of the connecting pin 9a and the center of the connecting pin 9b (the central axis of the bucket cylinder 9) and the center of the connecting pin 9c. L4 is the distance between a line segment passing through the center of the connecting pin 9b and the center of the connecting pin 9d (the central axis of the link 92) and the center of the connecting pin 9c. L5 is the distance between a line segment passing through the center of the connecting pin 9b and the center of the connecting pin 9d (the central axis of the link 92) and the center of the bucket support shaft 6b.

ショベル100のバケット6を、アーム5の傾斜角によらず所定の積荷保持姿勢、例えば、バケット先端6aがバケット支持軸6bと同じ高さになるような所定の水平姿勢に維持した場合、バケット支持軸6bの回りには、バケット6側の重量によるモーメントMと、バケット6を積荷保持姿勢に維持するバケットシリンダ9の反力Fによるモーメントとが働く。バケット6はこの状態で釣合っているから、釣合い条件により、両モーメントは向きが反対で大きさが等しくなる。 When the bucket 6 of the excavator 100 is maintained in a predetermined load holding posture regardless of the inclination angle of the arm 5, for example, in a predetermined horizontal posture such that the bucket tip 6a is at the same height as the bucket support shaft 6b, the bucket support A moment M due to the weight of the bucket 6 and a moment due to the reaction force F of the bucket cylinder 9 that maintains the bucket 6 in the load holding attitude act around the shaft 6b. Since the bucket 6 is balanced in this state, the two moments are opposite in direction and equal in magnitude due to the balance condition.

バケット6側の重量によるモーメントMは、バケット6の自重WeによるモーメントMeと、土砂Lの重量WlによるモーメントMlと、に分けられるから、以下の式(7)で表すことができる。 The moment M due to the weight of the bucket 6 side is divided into a moment Me due to the weight We of the bucket 6, and a moment Ml due to the weight Wl of the earth and sand L, so it can be expressed by the following equation (7).

M=Me+Ml …(7) M=Me+Ml...(7)

次に、バケット6を積荷保持姿勢に維持するバケットシリンダ9の反力Fによるモーメントについて説明する。まず、バケットシリンダ9の反力Fがリンク91の連結ピン9cの中心回りに与えるモーメントをmcとすると、以下の式(8-1)で表すことができる。 Next, the moment due to the reaction force F of the bucket cylinder 9 that maintains the bucket 6 in the load holding posture will be explained. First, if the moment given by the reaction force F of the bucket cylinder 9 around the center of the connecting pin 9c of the link 91 is mc, it can be expressed by the following equation (8-1).

mc=F・L3 …(8-1) mc=F・L3...(8-1)

一方、リンク91とリンク92は連結ピン9bの中心で回転自在に連結されており、リンク92の連結ピン9bから連結ピン9dの向きに働く反力をfbdとすると、連結ピン9cの中心回りのモーメントmcとの釣り合いから、以下の式(8-2)で表すことができる。 On the other hand, the link 91 and the link 92 are rotatably connected at the center of the connecting pin 9b, and if the reaction force acting from the connecting pin 9b of the link 92 in the direction of the connecting pin 9d is fbd, then the reaction force around the center of the connecting pin 9c is From the balance with the moment mc, it can be expressed by the following equation (8-2).

fbd・L4=mc …(8-2) fbd・L4=mc...(8-2)

更に、バケット支持軸6bの中心回りでは、連結ピン9dの中心に働く反力fcdとバケット6のモーメントMが釣り合うので、以下の式(8-3)で表すことができる。 Furthermore, around the center of the bucket support shaft 6b, the reaction force fcd acting on the center of the connecting pin 9d and the moment M of the bucket 6 are balanced, so it can be expressed by the following equation (8-3).

fcd・L5=M …(8-3) fcd・L5=M…(8-3)

式(8-1)から式(8-3)を整理すると、釣合の式は、以下の式(8)で表すことができる。 When formulas (8-1) to (8-3) are rearranged, the balance formula can be expressed as the following formula (8).

F・L3・L5/L4=M …(8) F・L3・L5/L4=M…(8)

ここで、バケット6を所定の積荷保持姿勢に保った場合、バケット支持軸6bの位置に対する連結ピン9a~9dの位置は、姿勢センサ(例えば、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、機体傾斜センサS4、旋回状態センサS5)により一意的に求めることができ、距離L3,L4,L5を求めることができる。 Here, when the bucket 6 is maintained in a predetermined load holding posture, the positions of the connecting pins 9a to 9d relative to the position of the bucket support shaft 6b are determined by the posture sensor (for example, boom angle sensor S1, arm angle sensor S2, bucket angle sensor S3, body tilt sensor S4, and turning state sensor S5), and the distances L3, L4, and L5 can be determined.

また、バケットシリンダ9の圧力センサ(例えば、バケットロッド圧センサS9R、バケットボトム圧センサS9)に基づいて検出した負荷圧をPとし、バケットシリンダ9のピストンの受圧面積をSとすると、バケットシリンダ9の反力Fは、以下の式(9)で表すことができる。 Further, if the load pressure detected based on the pressure sensor (for example, bucket rod pressure sensor S9R, bucket bottom pressure sensor S9) of the bucket cylinder 9 is P, and the pressure receiving area of the piston of the bucket cylinder 9 is S, then the bucket cylinder 9 The reaction force F can be expressed by the following equation (9).

F=P×S …(9) F=P×S…(9)

以上の様に、姿勢センサ及びバケットシリンダ9の圧力センサの検出値に基づいて、式(8),(9)により、バケットシリンダ9の反力Fによるモーメントを求めることができる。 As described above, based on the detected values of the attitude sensor and the pressure sensor of the bucket cylinder 9, the moment due to the reaction force F of the bucket cylinder 9 can be determined using equations (8) and (9).

一方、バケット6の自重WeによるモーメントMeは、以下の式(10)で表すことができる。また、土砂Lの重量WlによるモーメントMlは、以下の式(11)で表すことができる。 On the other hand, the moment Me due to the weight We of the bucket 6 can be expressed by the following equation (10). Further, the moment Ml due to the weight Wl of the earth and sand L can be expressed by the following equation (11).

Me=We×L1 …(10)
Ml=Wl×L2 …(11)
Me=We×L1…(10)
Ml=Wl×L2…(11)

なお、バケット6を所定の積荷保持姿勢に保った場合、姿勢センサにより距離L1を求めることができる。なお、距離L2は、例えば、実験的に予め求めてコントローラ30に記憶させておく。また、後述する積載物重心算出部65で算出される土砂の重心に基づいて距離L2を求めてもよい。 Note that when the bucket 6 is maintained in a predetermined load holding posture, the distance L1 can be determined by the posture sensor. Note that the distance L2 is, for example, experimentally determined in advance and stored in the controller 30. Alternatively, the distance L2 may be calculated based on the center of gravity of the earth and sand calculated by a loaded object center of gravity calculation unit 65, which will be described later.

以上の様に、姿勢センサ及びバケットシリンダ9の圧力センサの検出値に基づいて、式(7)から(11)により、土砂Lの重量Wlを求めることができる。なお、バケットシリンダ9の圧力に基づいて土砂重量を求める場合を例に説明したが、これに限られるものではない。例えば、姿勢センサ及びブームシリンダ7の圧力センサの検出値に基づいて、土砂Lの重量Wlを求めてもよい。また、姿勢センサ及びアームシリンダ8の圧力センサの検出値に基づいて、土砂Lの重量Wlを求めてもよい。なお、これらの場合の関係式は同様に求めればよく、説明を省略する。 As described above, based on the detected values of the attitude sensor and the pressure sensor of the bucket cylinder 9, the weight Wl of the earth and sand L can be determined using equations (7) to (11). In addition, although the case where the earth and sand weight is calculated|required based on the pressure of the bucket cylinder 9 was demonstrated as an example, it is not limited to this. For example, the weight Wl of the earth and sand L may be determined based on the detected values of the attitude sensor and the pressure sensor of the boom cylinder 7. Furthermore, the weight Wl of the earth and sand L may be determined based on the detected values of the posture sensor and the pressure sensor of the arm cylinder 8. Incidentally, the relational expressions in these cases may be obtained in the same manner, and the explanation thereof will be omitted.

[土砂重量算出方法]
次に、図8を用いて、ブームシリンダ7の推力に基づいて、土砂重量を算出する第1重量算出部611におけるバケット6内の土砂(積載物)の重量を算出する方法について説明する。
[Sediment weight calculation method]
Next, a method for calculating the weight of the earth and sand (loaded object) in the bucket 6 in the first weight calculation unit 611 that calculates the earth and sand weight based on the thrust of the boom cylinder 7 will be explained using FIG. 8 .

図8は、第1重量算出部611の処理を説明するブロック線図である。第1重量算出部611は、トルク算出部71と、慣性力算出部72と、遠心力算出部73と、静止時トルク算出部74と、重量換算部75と、を有している。 FIG. 8 is a block diagram illustrating the processing of the first weight calculation unit 611. The first weight calculation section 611 includes a torque calculation section 71 , an inertial force calculation section 72 , a centrifugal force calculation section 73 , a static torque calculation section 74 , and a weight conversion section 75 .

トルク算出部71は、ブーム4のフートピン回りのトルク(検出トルク)を算出する。ブームシリンダ7の作動油の圧力(ブームロッド圧センサS7R、ブームボトム圧センサS7B)に基づいて算出される。 The torque calculation unit 71 calculates the torque around the foot pin of the boom 4 (detected torque). It is calculated based on the pressure of hydraulic oil in the boom cylinder 7 (boom rod pressure sensor S7R, boom bottom pressure sensor S7B).

慣性力算出部72は、慣性力によるブーム4のフートピン回りのトルク(慣性項トルク)を算出する。慣性項トルクは、ブーム4のフートピン周りの角加速度とブーム4の慣性モーメントに基づいて算出される。ブーム4のフートピン周りの角加速度や慣性モーメントは姿勢センサの出力に基づいて算出される。 The inertia force calculation unit 72 calculates the torque (inertia term torque) around the foot pin of the boom 4 due to the inertia force. The inertia term torque is calculated based on the angular acceleration of the boom 4 around the foot pin and the inertia moment of the boom 4. The angular acceleration and moment of inertia around the foot pin of the boom 4 are calculated based on the output of the attitude sensor.

遠心力算出部73は、コリオリ及び遠心力によるブーム4のフートピン回りのトルク(遠心項トルク)を算出する。遠心項トルクは、ブーム4のフートピン周りの角速度とブーム4の重量に基づいて算出される。ブーム4のフートピン周りの角速度は姿勢センサの出力に基づいて算出される。ブーム4の重量は既知である。 The centrifugal force calculation unit 73 calculates the torque (centrifugal term torque) around the foot pin of the boom 4 due to Coriolis and centrifugal force. The centrifugal torque is calculated based on the angular velocity of the boom 4 around the foot pin and the weight of the boom 4. The angular velocity of the boom 4 around the foot pin is calculated based on the output of the attitude sensor. The weight of boom 4 is known.

静止時トルク算出部74は、トルク算出部71の検出トルク、慣性力算出部72の慣性項トルク、遠心力算出部73の遠心項トルクに基づいて、アタッチメント静止時におけるブーム4のフートピン回りのトルクである静止トルクτWを算出する。ここで、ブーム4のフートピン回りのトルクの式を式(12)に示す。なお、式(12)の左辺のτは検出トルクを示し、右辺の第1項は慣性項トルクを示し、右辺の第2項は遠心項トルクを示し、右辺の第3項は静止トルクτWを示す。 The stationary torque calculation unit 74 calculates the torque around the foot pin of the boom 4 when the attachment is stationary, based on the detected torque of the torque calculation unit 71, the inertial term torque of the inertia force calculation unit 72, and the centrifugal term torque of the centrifugal force calculation unit 73. The static torque τW is calculated. Here, the equation for the torque around the foot pin of the boom 4 is shown in equation (12). Note that τ on the left side of equation (12) indicates the detected torque, the first term on the right side indicates the inertial term torque, the second term on the right side indicates the centrifugal term torque, and the third term on the right side indicates the static torque τW. show.

Figure 0007420619000005
Figure 0007420619000005

式(12)に示すように、検出トルクτから慣性項トルク及び遠心項トルクを減算することにより、静止トルクτWを算出することができる。これにより、本実施形態では、ブーム等のピン周りの回動動作により生じる影響を補償することができる。 As shown in equation (12), the static torque τW can be calculated by subtracting the inertial term torque and the centrifugal term torque from the detected torque τ. Thereby, in this embodiment, it is possible to compensate for the influence caused by the rotational movement of the boom or the like around the pin.

重量換算部75は、静止トルクτWに基づいて、土砂重量Wlを算出する。土砂重量W1は、例えば、静止トルクτWからバケット6に土砂が積載されていないときのトルクを引いたトルクを、ブーム4のフートピンから土砂重心までの水平距離で割ることで算出することができる。 The weight conversion unit 75 calculates the earth and sand weight Wl based on the static torque τW. The earth and sand weight W1 can be calculated, for example, by subtracting the torque when no earth and sand is loaded in the bucket 6 from the static torque τW, and dividing the torque by the horizontal distance from the foot pin of the boom 4 to the center of gravity of the earth and sand.

このように、第1重量算出部611は、ブーム4の動作時における慣性項、遠心項を補償して、土砂重量を算出することができる。なお、説明は省略するが、第3重量算出部613においても同様に、バケット6の動作時における慣性項、遠心項を補償して、土砂重量を算出してもよい。ここで、クレーンモードによりクレーン作業を行う場合には、土砂重心として吊荷の重心を求める必要がある。この場合、通常、フック6eは連結ピン9dに配置されているため、土砂(積載物)の重心をGsは連結ピン9dの位置として、吊荷の重量を算出できる。また、クレーン作業中はバケット6は閉じた状態であるため、バケット6の重心Geはバケット6が閉じた状態での重心に基づき、吊荷の重量は算出される。 In this way, the first weight calculation unit 611 can calculate the earth and sand weight by compensating for the inertial term and the centrifugal term during the operation of the boom 4. Although the description will be omitted, the third weight calculation unit 613 may similarly calculate the earth and sand weight by compensating for the inertial term and the centrifugal term during the operation of the bucket 6. Here, when performing crane work in crane mode, it is necessary to find the center of gravity of the suspended load as the center of gravity of earth and sand. In this case, since the hook 6e is usually arranged on the connecting pin 9d, the weight of the suspended load can be calculated by setting the center of gravity of the earth and sand (loaded object) Gs as the position of the connecting pin 9d. Furthermore, since the bucket 6 is in a closed state during crane work, the weight of the suspended load is calculated based on the center of gravity Ge of the bucket 6 when the bucket 6 is closed.

[クレーンモードの制振制御]
本実施形態に係るショベル100は、作業モードとして、フック6eで吊荷800を吊り上げるクレーンモードを有している。
[Vibration control in crane mode]
The excavator 100 according to the present embodiment has a crane mode in which a suspended load 800 is lifted with the hook 6e as a working mode.

例えば、オペレータがモード切替スイッチ42aを操作することによってクレーンモードに移行する。クレーンモードでは、エンジン11の回転数を所定の回転数とする。具体的には、クレーンモードでは、掘削作業を行う通常モードにおけるエンジン11の回転数よりも低い回転数に設定される。また、バケット6の開き動作が制限される。例えば、コントローラ30は、比例弁33BR(図4(B)参照)を閉じることにより、レバー装置26Bをバケット6の開き側に操作しても、パイロット圧が制御弁174に到達しないようになっている。 For example, the operator shifts to the crane mode by operating the mode changeover switch 42a. In the crane mode, the rotation speed of the engine 11 is set to a predetermined rotation speed. Specifically, in the crane mode, the rotation speed of the engine 11 is set to be lower than the rotation speed of the engine 11 in the normal mode in which excavation work is performed. Further, the opening operation of the bucket 6 is restricted. For example, the controller 30 closes the proportional valve 33BR (see FIG. 4(B)) so that even if the lever device 26B is operated to open the bucket 6, the pilot pressure does not reach the control valve 174. There is.

コントローラ30は、吊荷800の振動を検出する吊荷振動検出部を有する。換言すれば、吊荷振動検出部は、吊荷800の重心位置の変化を検出する。また、吊荷振動検出部は、吊荷800の重心位置の変化の情報として、吊荷800の振動周期や振れ角等を算出する。ここで、吊荷800が揺れていると不安定である。このため、ブーム上げ動作により持ち上げ動作を継続してしまうと吊荷800が崩れるおそれがある。 The controller 30 has a suspended load vibration detection section that detects vibrations of the suspended load 800. In other words, the suspended load vibration detection section detects a change in the center of gravity position of the suspended load 800. Further, the suspended load vibration detection unit calculates the vibration period, swing angle, etc. of the suspended load 800 as information on the change in the center of gravity position of the suspended load 800. Here, if the hanging load 800 is shaking, it is unstable. Therefore, if the lifting operation is continued by the boom raising operation, there is a risk that the suspended load 800 will collapse.

図9は、本実施形態の制振制御を説明する概念図であり、図9(a)は吊荷の振動を示す概念図であり、図9(b)は本実施形態の制振制御による動作を示す概念図である。なお、キャビン10から遠ざかる方向をx方向として説明する。また、吊荷800の重心位置を黒丸で図示している。図10は、フック6eの位置と吊荷800の重心位置との関係を示すグラフであり、図10(a)は吊荷800が振動する例であり、図10(b)は本実施形態の制振制御ににおける例である。なお、図10において、吊荷800の重心位置(x方向)を実線で示し、フック6eの位置(x方向)を破線で示している。 FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating the vibration damping control of this embodiment, FIG. 9(a) is a conceptual diagram showing the vibration of a suspended load, and FIG. It is a conceptual diagram showing operation. In addition, the direction away from the cabin 10 will be described as the x direction. Moreover, the center of gravity position of the suspended load 800 is illustrated by a black circle. FIG. 10 is a graph showing the relationship between the position of the hook 6e and the position of the center of gravity of the suspended load 800. FIG. 10(a) is an example in which the suspended load 800 vibrates, and FIG. This is an example of vibration damping control. In addition, in FIG. 10, the center of gravity position (x direction) of the hanging load 800 is shown by a solid line, and the position (x direction) of the hook 6e is shown by a broken line.

フック6eの位置を静止させている場合、吊荷800の振動は、図10(a)に示すように自由振動となる。このため、図9(a)に示すように、吊荷800は、位置800aと位置800bとの間を揺動する。 When the position of the hook 6e is kept stationary, the vibration of the suspended load 800 becomes free vibration as shown in FIG. 10(a). Therefore, as shown in FIG. 9(a), the hanging load 800 swings between the position 800a and the position 800b.

ここで、吊荷800が、位置800aに向かって(換言すれば、キャビン10から遠ざかる方向に)動けば、ブーム4のフートピン回りのトルクは増える。また、吊荷800が、位置800bに向かって(換言すれば、キャビン10に近づく方向に)動けば、ブーム4のフートピン回りのトルクは減る。吊荷振動検出部は、例えば、ブームロッド圧センサS7R及びブームボトム圧センサS7Bの検出値に基づいて、ブーム4のフートピン回りのトルクを算出し、算出したトルクの変化に基づいて、吊荷800の重心位置の変化を検出する。 Here, if the suspended load 800 moves toward the position 800a (in other words, in the direction away from the cabin 10), the torque around the foot pin of the boom 4 increases. Further, if the suspended load 800 moves toward the position 800b (in other words, toward the cabin 10), the torque around the foot pin of the boom 4 decreases. The suspended load vibration detection unit calculates the torque around the foot pin of the boom 4 based on the detected values of the boom rod pressure sensor S7R and the boom bottom pressure sensor S7B, and detects the suspended load 800 based on the change in the calculated torque. Detects changes in the center of gravity position.

例えば、吊荷振動検出部は、ブーム4のフートピン回りのトルクの振動の周期に基づいて、吊荷800の振動の周期Tを取得する。また、吊荷振動検出部は、吊荷800の振動の周期Tに基づいて、フック6eから吊荷800の重心までの長さを算出する。 For example, the suspended load vibration detection unit obtains the vibration period T 0 of the suspended load 800 based on the vibration period of the torque around the foot pin of the boom 4 . Further, the suspended load vibration detection unit calculates the length from the hook 6e to the center of gravity of the suspended load 800 based on the vibration period T0 of the suspended load 800.

また、トルクの振動の中央値(例えば、平均値)に基づいて、吊荷800が振動していない場合のトルク(静止トルク)を取得することができる。ここで、土砂荷重処理部60は、クレーンモードにおいても、掘削動作(通常モード)の場合と同様に吊荷の重量を算出することができる。ここでは、土砂荷重処理部60は、吊荷800の重心がフック6eの直下にあるものとして、静止トルクに基づいて、吊荷800の重量を算出することができる。 Further, based on the median value (for example, average value) of torque vibration, the torque when the suspended load 800 is not vibrating (static torque) can be acquired. Here, the earth and sand load processing section 60 can calculate the weight of the suspended load in the crane mode as well as in the case of the excavation operation (normal mode). Here, the earth and sand load processing unit 60 can calculate the weight of the suspended load 800 based on the static torque assuming that the center of gravity of the suspended load 800 is directly below the hook 6e.

また、土砂荷重処理部60は、算出した吊荷800の重量と、ブーム4のフートピン回りのトルクとに基づいて、吊荷800の重心位置を算出することができる。即ち、吊荷振動検出部は、吊荷800の振動の振幅Xを算出することができる。また、吊荷振動検出部は、吊荷800の重心位置と、フック6eから吊荷800の重心までの長さと、に基づいて、吊荷800の振動の角度を算出することができる。 Further, the earth and sand load processing section 60 can calculate the center of gravity position of the suspended load 800 based on the calculated weight of the suspended load 800 and the torque around the foot pin of the boom 4. That is, the suspended load vibration detection unit can calculate the amplitude X 0 of the vibration of the suspended load 800. Further, the suspended load vibration detection unit can calculate the angle of vibration of the suspended load 800 based on the position of the center of gravity of the suspended load 800 and the length from the hook 6e to the center of gravity of the suspended load 800.

なお、吊荷振動検出部による吊荷の重心位置の変化を検出する方法はこれに限られるものではない。吊荷振動検出部は、カメラS6Fで撮像したバケット6及び吊荷800の画像に基づいて、吊荷800の重心位置の変化を検出してもよい。 Note that the method of detecting a change in the center of gravity position of a suspended load by the suspended load vibration detection section is not limited to this. The suspended load vibration detection unit may detect a change in the center of gravity position of the suspended load 800 based on the image of the bucket 6 and the suspended load 800 captured by the camera S6F.

コントローラ30は、吊荷振動検出部が検出した吊荷800の重心位置の変化(振幅X、周期T、振動の角度)に基づいて、アタッチメント(ブーム4、アーム5)を制振制御する。具体的には、図9(b)に示すように、吊荷800の振幅が最大となるタイミングで吊荷800の重心の真上にフック6eが移動するようにアタッチメント(ブーム4、アーム5)を制御する。これにより、図10(b)に示すように、吊荷800の振動を小さくすることができる。 The controller 30 performs vibration damping control on the attachments (boom 4, arm 5) based on the change in the center of gravity position of the suspended load 800 (amplitude X 0 , period T 0 , angle of vibration) detected by the suspended load vibration detection unit. . Specifically, as shown in FIG. 9(b), the attachments (boom 4, arm 5) are moved so that the hook 6e moves directly above the center of gravity of the suspended load 800 at the timing when the amplitude of the suspended load 800 becomes maximum. control. Thereby, as shown in FIG. 10(b), the vibration of the hanging load 800 can be reduced.

なお、制振制御におけるアタッチメントの制御は、アーム5の動作(図9(b)に示す例においては、アーム5の開き動作)によって行ってもよい。アーム5を動作させることにより、フック6eを吊荷800の重心の真上に移動させることができる。 Note that the attachment control in the damping control may be performed by the movement of the arm 5 (in the example shown in FIG. 9(b), the opening movement of the arm 5). By operating the arm 5, the hook 6e can be moved directly above the center of gravity of the hanging load 800.

また、制振制御におけるアタッチメントの制御は、アーム5及びブーム4の動作(図9(b)に示す例においては、アーム5の開き動作とブーム4の下げ動作)によって行ってもよい。アーム5及びブーム4を動作させることにより、フック6eを吊荷800の重心の真上に移動させるとともに、フック6eを水平に移動させることができる。吊荷800の振動の振幅が所定範囲内に収まると、その時のアタッチメントの姿勢に基づいて吊荷800の重心を算出し、吊荷800を算出してもよい。この場合、揺れの影響が軽減されるため、正確に吊荷800の重量を算出することができる。また、吊荷800の揺れを早く収めることができるので、早く重量算出を行うことができる。 Further, the attachment control in vibration damping control may be performed by the operation of the arm 5 and the boom 4 (in the example shown in FIG. 9(b), the opening operation of the arm 5 and the lowering operation of the boom 4). By operating the arm 5 and the boom 4, the hook 6e can be moved directly above the center of gravity of the hanging load 800, and the hook 6e can be moved horizontally. When the amplitude of the vibration of the suspended load 800 falls within a predetermined range, the center of gravity of the suspended load 800 may be calculated based on the attitude of the attachment at that time, and the suspended load 800 may be calculated. In this case, since the influence of shaking is reduced, the weight of the hanging load 800 can be calculated accurately. Furthermore, since the shaking of the suspended load 800 can be quickly contained, the weight can be calculated quickly.

以上、本実施形態に係るショベル100によれば、クレーンモードにおいて、吊荷800の振動を抑制することができる。また、本実施形態に係るショベル100によれば、吊荷800に振動を検知するためのセンサ等をもうけることなく、吊荷800の振動を抑制することができる。 As described above, according to the excavator 100 according to the present embodiment, vibration of the suspended load 800 can be suppressed in the crane mode. Further, according to the shovel 100 according to the present embodiment, the vibration of the suspended load 800 can be suppressed without providing a sensor or the like for detecting vibration to the suspended load 800.

以上、ショベル100の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。 Although the embodiments of the shovel 100 have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, etc., and various modifications and improvements can be made within the scope of the gist of the present invention as described in the claims. is possible.

空間認識装置(撮像装置S6)によりショベル100の周囲における所定範囲内において人が検知されている場合、レバー装置が操作されても、コントローラ30は、吊荷800を上げる動作(ブーム4の上げ動作等)が開始されないようにしてもよい。 If a person is detected within a predetermined range around the excavator 100 by the space recognition device (imaging device S6), the controller 30 performs an operation to raise the suspended load 800 (a lifting operation of the boom 4) even if the lever device is operated. etc.) may be prevented from starting.

また、コントローラ30は、フック6eで吊り上げられた吊荷800の揺れを検知する吊荷振動検出部を有していてもよい。吊荷振動検出部は、例えば、ブームロッド圧センサS7R及びブームボトム圧センサS7Bの検出値に基づいて、吊荷800の揺れを検知してもよい。また、例えば、空間認識装置(撮像装置S6)によって、吊荷800の揺れを検知してもよい。 Further, the controller 30 may include a suspended load vibration detection unit that detects the shaking of the suspended load 800 lifted by the hook 6e. The suspended load vibration detection unit may detect the shaking of the suspended load 800, for example, based on the detected values of the boom rod pressure sensor S7R and the boom bottom pressure sensor S7B. Further, for example, the shaking of the hanging load 800 may be detected by a space recognition device (imaging device S6).

また、吊荷800が揺れている際、吊荷800の揺れを止めるために作業者が吊荷800の周囲に立ち入ることがある。コントローラ30は、吊荷800の揺れが測定されている最中に、空間認識装置(撮像装置S6)によりショベル100(または吊荷)の周囲における所定範囲内において人が検知されている場合、作業者やオペレータに警報などの注意喚起を報知する構成であってもよい。 Further, when the suspended load 800 is shaking, a worker may enter around the suspended load 800 in order to stop the suspended load 800 from shaking. If a person is detected within a predetermined range around the excavator 100 (or the suspended load) by the space recognition device (imaging device S6) while the shaking of the suspended load 800 is being measured, the controller 30 determines whether the work It may also be configured to notify the person or operator of a warning or other alert.

100 ショベル
1 下部走行体
2 旋回機構
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)
6e フック
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
30 コントローラ(制御装置)
40 表示装置
42 入力装置
42a モード切替スイッチ
43 音声出力装置
47 記憶装置
60 土砂荷重処理部(重量検出部)
S1 ブーム角度センサ
S2 アーム角度センサ
S3 バケット角度センサ
S4 機体傾斜センサ
S5 旋回状態センサ
S6 撮像装置
100 Shovel 1 Lower traveling body 2 Swing mechanism 3 Upper rotating body 4 Boom (attachment)
5 Arm (attachment)
6 Bucket (attachment)
6e Hook 7 Boom cylinder 8 Arm cylinder 9 Bucket cylinder 30 Controller (control device)
40 Display device 42 Input device 42a Mode changeover switch 43 Audio output device 47 Storage device 60 Sediment load processing section (weight detection section)
S1 Boom angle sensor S2 Arm angle sensor S3 Bucket angle sensor S4 Aircraft tilt sensor S5 Turning state sensor S6 Imaging device

Claims (6)

吊荷を吊り下げるフックを有するアタッチメントと、
振動による前記吊荷の重心位置の変化を検出する吊荷振動検出部と、
前記アタッチメントを制御する制御部と、を備え、
前記吊荷振動検出部は、
前記吊荷の重心位置の振幅、前記吊荷の振動の周期、及び、前記吊荷の振動の角度を検出し、
前記制御部は、
前記アタッチメントを制御して、前記吊荷が地切りする際の前記吊荷の揺れに対し、前記吊荷振動検出部が検出した前記吊荷の重心位置の振幅、前記吊荷の振動の周期、及び、前記吊荷の振動の角度に基づいて、前記吊荷を制振制御するように、前記アタッチメントを制御する、ショベル。
An attachment having a hook for hanging a suspended load;
a suspended load vibration detection unit that detects a change in the center of gravity position of the suspended load due to vibration;
A control unit that controls the attachment,
The suspended load vibration detection section is
detecting the amplitude of the center of gravity position of the suspended load, the period of vibration of the suspended load, and the angle of vibration of the suspended load;
The control unit includes:
By controlling the attachment, the amplitude of the center of gravity position of the suspended load detected by the suspended load vibration detection unit, the period of vibration of the suspended load, with respect to the shaking of the suspended load when the suspended load cuts off the ground, and an excavator that controls the attachment to perform vibration damping control on the suspended load based on the angle of vibration of the suspended load.
前記アタッチメントは、ブームを有し、
前記ショベルは、
前記ブームを駆動するブームシリンダと、
前記ブームシリンダの作動油の圧力に基づいて、前記ブームのフートピン回りのトルクを算出するトルク算出部と、
前記吊荷の重量を検出する重量検出部と、をさらに備え、
前記重量検出部は、
前記ブームのフートピン回りのトルクの振動の中央値に基づいて、前記吊荷の静止トルクを取得し、
前記吊荷の静止トルクに基づいて、前記吊荷の重量を算出し、
前記吊荷振動検出部は、
前記ブームのフートピン回りのトルクの振動の周期に基づいて、前記吊荷の振動の周期を取得し、
前記吊荷の振動の周期に基づいて、前記フックから前記吊荷の重心までの長さを算出し、
前記吊荷の重量と前記ブームのフートピン回りのトルクに基づいて、前記吊荷の重心位置を算出し、
前記吊荷の重心位置から前記吊荷の重心位置の振幅を算出し、
前記吊荷の重心位置と前記フックから前記吊荷の重心までの長さに基づいて、前記吊荷の振動の角度を算出する、
請求項1に記載のショベル。
the attachment has a boom;
The shovel is
a boom cylinder that drives the boom;
a torque calculation unit that calculates torque around the foot pin of the boom based on the pressure of hydraulic oil in the boom cylinder;
further comprising a weight detection unit that detects the weight of the suspended load ,
The weight detection section is
obtaining a static torque of the suspended load based on a median value of torque vibrations around the foot pin of the boom;
Calculating the weight of the suspended load based on the static torque of the suspended load,
The suspended load vibration detection section is
Obtaining the period of vibration of the suspended load based on the period of vibration of torque around the foot pin of the boom,
Calculating the length from the hook to the center of gravity of the suspended load based on the period of vibration of the suspended load,
Calculating the center of gravity position of the suspended load based on the weight of the suspended load and the torque around the foot pin of the boom,
Calculating the amplitude of the center of gravity position of the hanging load from the center of gravity position of the hanging load,
Calculating the angle of vibration of the suspended load based on the position of the center of gravity of the suspended load and the length from the hook to the center of gravity of the suspended load;
The excavator according to claim 1.
前記制御部は、
前記フックが前記吊荷の重心位置の上に位置するように、前記アタッチメントを制御する、
請求項1または請求項2に記載のショベル。
The control unit includes:
controlling the attachment so that the hook is located above the center of gravity of the suspended load;
The excavator according to claim 1 or claim 2 .
前記制御部は、
前記吊荷の振幅が最大となるタイミングで、前記フックが前記吊荷の重心位置の上に位置するように、前記アタッチメントを制御する、
請求項に記載のショベル。
The control unit includes:
controlling the attachment so that the hook is located above the center of gravity of the suspended load at a timing when the amplitude of the suspended load is maximum;
The excavator according to claim 3 .
前記アタッチメントは、少なくともアームを有し、
前記制御部は、前記フックが前記吊荷の重心位置の上に位置するように、前記アームを制御する、
請求項または請求項に記載のショベル。
The attachment has at least an arm,
The control unit controls the arm so that the hook is located above the center of gravity of the suspended load.
The excavator according to claim 3 or 4 .
前記アタッチメントは、少なくともブーム及びアームを有し、
前記制御部は、前記フックが水平に移動して前記吊荷の重心位置の上に位置するように、前記ブーム及び前記アームを制御する、
請求項または請求項に記載のショベル。
The attachment has at least a boom and an arm,
The control unit controls the boom and the arm so that the hook moves horizontally and is located above the center of gravity of the suspended load.
The excavator according to claim 3 or 4 .
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