JP7491787B2 - CONTROL SYSTEM AND CONTROL METHOD FOR CONTROLLING A CONSTRUCTION MACHINE - Google Patents
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Description
本開示は、作業機械の制御システムおよび作業機械の制御方法に関する。 This disclosure relates to a work machine control system and a work machine control method.
油圧ショベルなどの作業機械が橋梁の下などの「高さ方向の動きが制約されるような場所」で基礎工事などに用いられることがある。その場合、作業機を高さ方向の上側に動作させると橋梁の下面に干渉するおそれがある。このため作業機械のオペレータは慎重に作業機を動作させる必要がある。 Hydraulic excavators and other work machines are sometimes used for foundation work in places where vertical movement is restricted, such as under bridges. In such cases, if the work machine is operated vertically upwards, it may interfere with the underside of the bridge. For this reason, the operator of the work machine must operate the work machine carefully.
作業機械が上空の障害物に干渉しないようにするために、作業機械のオペレータは自ら目視確認を行いながら作業機を操作する。また作業機械の周囲にいる作業者の誘導、注意喚起などをうけることによってオペレータは作業機を操作する。 To ensure that the work machine does not interfere with obstacles in the air, the operator of the work machine operates the machine while visually checking for any obstacles. The operator also operates the machine while receiving guidance and warnings from workers around the machine.
作業機の作業範囲を制限する技術は、たとえば特開平9-177115号公報(特許文献1)に開示されている。特許文献1では、第2フロント部材(アーム)上に第1モニターポイントが設定される。この第1モニターポイントが第2侵入禁止領域に侵入する直前で、第1フロント部材(ブーム)が停止し、かつ第2フロント部材が動けるように操作手段の操作信号が補正される。これにより操作性を極力低下させることなく、フロント装置と障害物との接触が防止されると特許文献1には記載されている。
Technology for limiting the working range of a work machine is disclosed, for example, in JP 09-177115 A (Patent Document 1). In
しかしながら特許文献1では、第2フロント部材の姿勢によっては、第2フロント部材の一部が侵入禁止領域に侵入する場合が生じる。この場合、第2フロント部材が障害物と干渉するおそれがある。
However, in
本開示の目的は、作業機が障害物と干渉することを抑制できる作業機械の制御システムおよび作業機械の制御方法を提供することである。 The objective of the present disclosure is to provide a work machine control system and a work machine control method that can prevent the work machine from interfering with an obstacle.
本開示の作業機械の制御システムは、車両本体と、第1リンク部と、第2リンク部と、第1アクチュエータと、第2アクチュエータと、コントローラとを備える。第1リンク部は、車両本体に回動可能に接続される。第2リンク部は、第1点および第2点を有し、第1リンク部に回動可能に接続される。第1アクチュエータは、車両本体に対して第1リンク部を回動させる。第2アクチュエータは、第1リンク部に対して第2リンク部を回動させる。コントローラは、第1点の第1高さ位置と第2点の第2高さ位置とを算出し、算出された第1高さ位置および第2高さ位置の一方が制限高さに達したと判断した場合に第1アクチュエータおよび第2アクチュエータの少なくとも一方の動作を制限する動作制限信号を出力する。 The control system for the work machine disclosed herein includes a vehicle body, a first link unit, a second link unit, a first actuator, a second actuator, and a controller. The first link unit is rotatably connected to the vehicle body. The second link unit has a first point and a second point, and is rotatably connected to the first link unit. The first actuator rotates the first link unit relative to the vehicle body. The second actuator rotates the second link unit relative to the first link unit. The controller calculates a first height position of the first point and a second height position of the second point, and outputs an operation restriction signal that restricts the operation of at least one of the first actuator and the second actuator when it is determined that one of the calculated first height position and second height position has reached a restricted height.
本開示の作業機械の制御方法は、車両本体と、第1リンク部と、第2リンク部と、第1アクチュエータと、第2アクチュエータとを備える作業機械の制御方法である。第1リンク部は、車両本体に回動可能に接続される。第2リンク部は、第1点および第2点を有し、第1リンク部に回動可能に接続される。第1アクチュエータは、車両本体に対して第1リンク部を回動させる。第2アクチュエータは、第1リンク部に対して第2リンク部を回動させる。本開示の作業機械の制御方法は、以下のステップを備える。 The control method for a work machine of the present disclosure is a control method for a work machine that includes a vehicle body, a first link unit, a second link unit, a first actuator, and a second actuator. The first link unit is rotatably connected to the vehicle body. The second link unit has a first point and a second point, and is rotatably connected to the first link unit. The first actuator rotates the first link unit relative to the vehicle body. The second actuator rotates the second link unit relative to the first link unit. The control method for a work machine of the present disclosure includes the following steps.
第1点の第1高さ位置と第2点の第2高さ位置とが算出される。算出された第1高さ位置および第2高さ位置の一方が制限高さに達したか否かが判断される。算出された第1高さ位置および第2高さ位置の一方が制限高さに達したと判断した場合に第1アクチュエータおよび第2アクチュエータの少なくとも一方の動作が制限される。 A first height position of the first point and a second height position of the second point are calculated. It is determined whether or not one of the calculated first height position and second height position has reached a restricted height. When it is determined that one of the calculated first height position and second height position has reached the restricted height, the operation of at least one of the first actuator and the second actuator is restricted.
本開示によれば、作業機が障害物と干渉することを抑制できる作業機械の制御システムおよび作業機械の制御方法を実現することができる。 This disclosure makes it possible to realize a work machine control system and a work machine control method that can prevent the work machine from interfering with an obstacle.
以下、本開示の実施の形態について図に基づいて説明する。
明細書および図面において、同一の構成要素または対応する構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明を繰り返さない。また、図面では、説明の便宜上、構成を省略または簡略化している場合もある。また、各実施の形態と変形例との少なくとも一部は、互いに任意に組み合わされてもよい。
Hereinafter, an embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
In the specification and drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations are not repeated. In addition, in the drawings, configurations may be omitted or simplified for the convenience of explanation. In addition, at least some of the embodiments and modifications may be combined with each other in any combination.
本開示は、油圧ショベル以外に、第1リンク、第2リンクおよび作業具を有する作業機械であれば適用可能である。以下の説明において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」とは、運転室2a内の運転席2bに着座したオペレータを基準とした方向である。
This disclosure is applicable to any work machine having a first link, a second link, and a work implement, other than hydraulic excavators. In the following description, "up," "down," "front," "rear," "left," and "right" refer to directions based on the operator seated in the driver's
(実施形態1)
まず実施形態1における作業機械100として、セパレートブーム型の作業機3を有する作業機械100を例に挙げて説明する。
(Embodiment 1)
First, as a
<作業機械100の構成>
図1は、本開示の一実施形態における作業機械の構成を概略的に示す側面図である。図1に示されるように、本実施形態の作業機械100は、走行体1と、旋回体2と、作業機3とを主に有する。走行体1と旋回体2とにより車両本体が構成されている。
<Configuration of
Fig. 1 is a side view showing a schematic configuration of a work machine according to an embodiment of the present disclosure. As shown in Fig. 1, a
走行体1は左右一対の履帯装置1aを有する。この左右一対の履帯装置1aの各々は履帯を有する。左右一対の履帯が回転駆動されることにより作業機械100が自走する。
The running
旋回体2は走行体1に対して旋回自在に設置されている。この旋回体2は、運転室(キャブ)2aと、運転席2bと、エンジンルーム2cと、カウンタウェイト2dとを主に有する。運転室2aは、旋回体2のたとえば前方左側(車両前側)に配置されている。運転席2bは、オペレータが着座するためのものであり、運転室2aの内部空間に配置されている。
The
エンジンルーム2cおよびカウンタウェイト2dの各々は、運転室2aに対して旋回体2の後方側(車両後側)に配置されている。エンジンルーム2cは、エンジンユニット(エンジン、排気処理構造体など)を収納している。エンジンルーム2cの上方はエンジンフードにより覆われている。カウンタウェイト2dは、エンジンルーム2cの後方に配置されている。
The
作業機3は、旋回体2の前方側であって運転室2aのたとえば右側にて軸支されている。作業機3は、ブーム3a(第1リンク部)と、アーム3b(第2リンク部)と、作業具3cと、作業具リンク3dとを有する。作業機3は、ブームシリンダ4aと、アームシリンダ4b(第2アクチュエータ)と、作業具シリンダ4c(第3アクチュエータ)とをさらに有する。
The working
ブーム3aは、たとえばセパレートブームの構成を有し、第1ブーム3aa(基端リンク部)と、第2ブーム3ab(接続リンク部)とを有する。またブームシリンダ4aは、第1ブームシリンダ4aa(第1アクチュエータ)と、第2ブームシリンダ4ab(第4アクチュエータ)とを有する。
The
ブーム3aは、車両本体(走行体1および旋回体2)に回動可能に接続されている。具体的には第1ブーム3aaの基端部は、ブームフートピン5aを支点として旋回体2に回動可能に接続されている。また第2ブーム3abの基端部は、第1ブームトップピン5dにより第1ブーム3aaの先端部に回動可能に接続されている。
The
アーム3bは、ブーム3aに回動可能に接続されている。具体的にはアーム3bの基端部は、第2ブームトップピン5bにより第2ブーム3abの先端部に回動可能に接続されている。作業具3cは、アームトップピン5cによりアーム3bの先端部に回動可能に接続されている。
The
ブーム3aは、ブームシリンダ4aにより車両本体に対して駆動可能である。この駆動により、第1ブーム3aaは、ブームフートピン5aを支点として旋回体2に対して上下方向に回動可能である。また、この駆動により、第2ブーム3abは、第1ブームトップピン5dを支点として上下方向に回動可能である。
The
具体的には第1ブーム3aaは、第1ブームシリンダ4aaにより車両本体に対して駆動可能である。第1ブームシリンダ4aaが伸び動作をすると、第1ブーム3aaの先端部がブームフートピン5aを支点として上方へ駆動する。また第1ブームシリンダ4aaが縮み動作をすると、第1ブーム3aaの先端部がブームフートピン5aを支点として下方へ駆動する。
Specifically, the first boom 3aa can be driven relative to the vehicle body by the first boom cylinder 4aa. When the first boom cylinder 4aa extends, the tip of the first boom 3aa is driven upward with the
第1ブームシリンダ4aaは、車両本体に回動可能に接続された一方端と、第1ブーム3aaに回動可能に接続された他方端とを有する。 The first boom cylinder 4aa has one end rotatably connected to the vehicle body and the other end rotatably connected to the first boom 3aa.
また第2ブーム3abは、第2ブームシリンダ4abにより第1ブーム3aaに対して駆動可能である。第2ブームシリンダ4abが伸び動作をすると、第2ブーム3abの先端部が第1ブームトップピン5dを支点としてダンプ方向(上方)へ駆動する。また第2ブームシリンダ4abが縮み動作をすると、第2ブーム3abの先端部が第1ブームトップピン5dを支点として掘削方向(下方)へ駆動する。
The second boom 3ab can be driven relative to the first boom 3aa by the second boom cylinder 4ab. When the second boom cylinder 4ab extends, the tip of the second boom 3ab is driven in the dumping direction (upward) with the first
第2ブームシリンダ4abの一方端は、接続点4a1で第1ブーム3aaに回動可能に接続されている。第2ブームシリンダ4abの他方端は、接続点4a2で第2ブーム3abに回動可能に接続されている。接続点4a1は、第1ブーム3aaの下面側に位置する。第1ブーム3aaの下面側とは、ブームフートピン5aと第1ブームトップピン5dとを繋ぐ仮想の直線L1に対して第1ブーム3aaの動作における下げ方向側を意味する。接続点4a2は、第2ブーム3abの下面側に位置する。第2ブーム3abの下面側とは、第1ブームトップピン5dと第2ブームトップピン5bとを繋ぐ仮想の直線L2に対して第2ブーム3abの掘削方向側を意味する。
One end of the second boom cylinder 4ab is rotatably connected to the first boom 3ab at a connection point 4a1. The other end of the second boom cylinder 4ab is rotatably connected to the second boom 3ab at a connection point 4a2. The connection point 4a1 is located on the underside of the first boom 3ab. The underside of the first boom 3ab means the lowering direction side of the operation of the first boom 3ab with respect to the imaginary straight line L1 connecting the
アーム3bは、アームシリンダ4bによりブーム3aに対して駆動可能である。この駆動により、アーム3bは、第2ブームトップピン5bを支点としてブーム3aに対して上下方向あるいは前後方向に回動可能である。アームシリンダ4bが縮み動作をすると、アーム3bの先端部が第2ブームトップピン5bを中心にダンプ方向(上方)へ駆動する。またアームシリンダ4bが伸び動作をすると、アーム3bの先端部が第2ブームトップピン5bを支点として掘削方向(下方)へ駆動する。
The
アームシリンダ4bの一方端は、接続点4b1で第2ブーム3abに回動可能に接続されている。アームシリンダ4bの他方端は、接続点4b2(第1点)でアーム3bに回動可能に接続されている。接続点4b1は、第2ブーム3abの上面側に位置する。第2ブーム3abの上面側とは、直線L2に対して第2ブーム3abのダンプ側を意味する。接続点4b2は、アーム3bの上面側に位置する。アーム3bの上面側とは、第2ブームトップピン5bとアームトップピン5cとを繋ぐ仮想の直線L3に対してアーム3bのダンプ側を意味する。
One end of the
作業具3cは、たとえば大割機であるが、これに限定されず、他のアタッチメントとして、バケット、ブレーカ、小割機、オーガスクリュ、グラップルなどであってもよい。作業具3cは、作業具シリンダ4cによりアーム3bに対して駆動可能である。この駆動により作業具3cは、アームトップピン5cを支点としてアーム3bに対して上下方向あるいは前後方向に回動可能である。作業具シリンダ4cが縮み動作をすると、作業具3cの先端部がアームトップピン5cを支点としてダンプ方向へ駆動する。また作業具シリンダ4cが伸び動作をすると、作業具3cの先端部がアームトップピン5cを中心に掘削方向へ駆動する。
The working
作業具シリンダ4cの一方端は、接続点4c1(第2点)でアーム3bに回動可能に接続されている。作業具シリンダ4cの他方端は、作業具シリンダトップピン4c2を介在して作業具リンク3dに回動可能に接続されている。接続点4c1および作業具シリンダトップピン4c2の各々は、アーム3bの上面側に位置する。
One end of the
作業具リンク3dは、第1部材3daと、第2部材3dbとを有する。第1部材3daの一方端と第2部材3dbの一方端とは作業具シリンダトップピン4c2を介在して相対回転可能に連結されており、作業具シリンダ4cの他方端に接続されている。第1部材3daの他方端は、アーム3bに回動可能に接続されている。第2部材3dbの他方端は、作業具3cに回動可能に接続されている。
The
作業機械100は、作業機3の姿勢を検出するための姿勢検出センサを有する。姿勢検出センサは、たとえばストロークセンサ、ポテンショメータ、IMU(Inertial Measurement Unit)、撮像装置などである。
The
姿勢検出センサとしてストロークセンサが用いられる場合、第1ブームシリンダ4aa、第2ブームシリンダ4ab、アームシリンダ4bおよび作業具シリンダ4cの各々にストロークセンサが取り付けられる。ストロークセンサにより各シリンダのストローク量を検出することができる。
When a stroke sensor is used as the posture detection sensor, a stroke sensor is attached to each of the first boom cylinder 4aa, the second boom cylinder 4ab, the
姿勢検出センサとしてポテンショメータが用いられる場合、ブームフートピン5a、第1ブームトップピン5d、第2ブームトップピン5bおよびアームトップピン5cの各々の付近にポテンショメータが取り付けられる。各ポテンショメータにより、車両本体に対する第1ブーム3aaの回転角度、第1ブーム3aaに対する第2ブーム3abの回転角度、第2ブーム3abに対するアーム3bの回転角度、アーム3bに対する作業具3cの回転角度の各々を検出することができる。
When a potentiometer is used as the attitude detection sensor, a potentiometer is attached near each of the
姿勢検出センサとしてIMUが用いられる場合、第1ブーム3aa、第2ブーム3ab、アーム3bおよび作業具3cの各々にIMUが取り付けられる。IMUの各々は、3軸の角度(または角速度)と加速度とを検出する。IMUにより検出された3軸の角度(または角速度)と加速度とにより、第1ブーム3aa、第2ブーム3ab、アーム3bおよび作業具3cの各々の姿勢を検出することができる。
When an IMU is used as the attitude detection sensor, an IMU is attached to each of the first boom 3aa, the second boom 3ab, the
姿勢検出センサとして撮像装置が用いられる場合、撮像装置により、第1ブーム3aa、第2ブーム3ab、アーム3bおよび作業具3cの状態が撮像される。撮像装置により撮像された撮像情報から、第1ブーム3aa、第2ブーム3ab、アーム3bおよび作業具3cの各々の姿勢を検出することができる。
When an imaging device is used as the posture detection sensor, the imaging device captures images of the states of the first boom 3aa, the second boom 3ab, the
なお、作業機械100は、作業機3としてブーム3aやアーム3bの姿勢を検出するための姿勢検出センサは備えるものの、作業具3cの姿勢を検出するための姿勢検出センサを備えないものであってもよい。
The
<作業機械100のシステムの概略構成>
次に、作業機械100のシステムの概略構成について図2を用いて説明する。
<Schematic configuration of the system of the
Next, a schematic configuration of the system of the
図2は、図1に示す作業機械100のシステムの概略構成を示すブロック図である。図2に示されるように、制御システム200は、操作装置11と、メインポンプ12と、圧力センサ14と、EPC(Electromagnetic Proportional Control)弁15と、方向制御弁16と、入力装置17と、警告出力部18と、姿勢検出センサ20と、リンク部材30と、油圧シリンダ40と、コントローラ50とを含んでいる。詳細は後述するが、油圧シリンダ40は、ブームシリンダ4a、アームシリンダ4b、作業具シリンダ4cのいずれかを含む。詳細は後述するが、リンク部材30は、ブーム3a、アーム3b、作業具3cのいずれかを含む。
Figure 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the system of the
操作装置11は、運転室2a(図1)内に配置されている。オペレータにより操作装置11が操作される。操作装置11は、作業機3(図1)を駆動するオペレータの操作を受け付ける。本例においては、操作装置11は、たとえばパイロット油圧方式の操作装置である。操作装置11は、電気式の操作装置であってもよい。その場合、操作装置11の操作に応じた電気信号がコントローラ50に送信され、コントローラ50が、受信した操作信号に応じて方向制御弁等を制御するものであってもよい。
The operating
操作装置11は、第1操作レバー11Rと、第2操作レバー11Lとを有する。第1操作レバー11Rは、たとえば運転席2b(図1)の右側に配置されている。第2操作レバー11Lは、たとえば運転席2bの左側に配置されている。
The operating
第1操作レバー11Rおよび第2操作レバー11Lでは、前後左右の動作が2軸の動作に対応している。第1操作レバー11Rの前後動作および左右動作と、第2操作レバー11Lの前後動作および左右動作とには、たとえば第1ブーム3aa、旋回体2、アーム3bおよび作業具3cのそれぞれの操作が割り当てられている。なお、操作装置11としての足ペダル(図示省略)が運転席2bの前方に設けられ、足ペダルが第2ブーム3abの操作に割り当てられている。
The forward/backward/leftward/rightward movements of the
メインポンプ12は、操作装置11を通じて方向制御弁16へ油を供給する。これにより方向制御弁16が作動する。方向制御弁16を作動するためにメインポンプ12から操作装置11を通じて方向制御弁16に供給される油はパイロット油と称される。また、パイロット油の圧力はパイロット油圧(PPC圧力)とも称される。
The
メインポンプ12は、方向制御弁16を通じて油圧シリンダ40に油を供給する。油圧シリンダ40を作動するためにメインポンプ12から油圧シリンダ40に供給される油は作動油と称される。
The
パイロット油で作動する方向制御弁16により、油圧シリンダ40へ供給される作動油の供給量(圧力)が調整される。方向制御弁16は、第1油圧室および第2油圧室に供給される油によって作動する。
The
作動油およびパイロット油は、同一の油圧ポンプ(メインポンプ12)から送出されてもよい。たとえば、油圧ポンプから送出された作動油の一部が減圧弁で減圧され、その減圧された作動油がパイロット油として使用されてもよい。また、作動油を送出する油圧ポンプ(メイン油圧ポンプ)と、パイロット油を送出する油圧ポンプ(パイロット油圧ポンプ)とが別の油圧ポンプでもよい。 The hydraulic oil and pilot oil may be delivered from the same hydraulic pump (main pump 12). For example, a portion of the hydraulic oil delivered from the hydraulic pump may be depressurized by a pressure reducing valve, and the depressurized hydraulic oil may be used as the pilot oil. Also, the hydraulic pump that delivers the hydraulic oil (main hydraulic pump) and the hydraulic pump that delivers the pilot oil (pilot hydraulic pump) may be different hydraulic pumps.
メインポンプ12から操作装置11に供給されたパイロット油は、操作装置11の操作量に基づいてパイロット油圧を調整される。
The pilot oil pressure supplied from the
パイロット油路19には、圧力センサ14が配置されている。圧力センサ14は、パイロット油圧を検出する。圧力センサ14の検出結果は、コントローラ50へ出力される。
A
EPC弁15は、コントローラ50からの制御信号に基づいて作動する。EPC弁15が作動することにより、パイロット油圧が制御され、方向制御弁16の作動が制御される。方向制御弁16の作動が制御されることにより、油圧シリンダ40に供給される作動油の供給量が調整され、リンク部材30が作動する。
The
リンク部材30は、第1ブーム3aa、第2ブーム3ab、アーム3bおよび作業具3cのいずれかである。また油圧シリンダ40は、第1ブームシリンダ4aa、第2ブームシリンダ4ab、アームシリンダ4bおよび作業具シリンダ4cのいずれかである。
The
リンク部材30の作動による姿勢の変化は、姿勢検出センサ20により検出される。姿勢検出センサ20は、上述したように、たとえばストロークセンサ、ポテンショメータ、IMU、撮像装置などである。姿勢検出センサ20の検出結果は、コントローラ50へ出力される。
The change in posture caused by the operation of the
姿勢検出センサ20、リンク部材30、油圧シリンダ40、方向制御弁16、圧力センサ13、14およびEPC弁15は、1組のリンク部動作制御ユニット60を構成する。第1ブーム3aa、第2ブーム3ab、アーム3bおよび作業具3cの各々について、1組のリンク部動作制御ユニット60が設けられている。EPC弁15は、第1ブーム3aaを動かすための第1ブーム上げEPC弁15aを含む。EPC弁15は、第2ブーム3abを動かすための第2ブームダンプEPC弁15bを含む。EPC弁15は、アームダンプEPC弁15cとアーム掘削EPC弁15dとを含む。なお、作業具3cのみ、1組のリンク部動作制御ユニット60が設けられていなくてもよい。
The
リンク部材30が第1ブーム3aaである場合、第1ブームシリンダ4aaが油圧シリンダ40として第1ブーム3aaと同じリンク部動作制御ユニット60に含まれる。リンク部材30が第2ブーム3abである場合、第2ブームシリンダ4abが油圧シリンダ40として第2ブーム3abと同じリンク部動作制御ユニット60に含まれる。リンク部材30がアーム3bである場合、アームシリンダ4bが油圧シリンダ40としてアーム3bと同じリンク部動作制御ユニット60に含まれる。リンク部材30が作業具3cである場合、作業具シリンダ4cが油圧シリンダ40として作業具3cと同じリンク部動作制御ユニット60に含まれる。
When the
入力装置17は、オペレータによって操作される装置であり、操作ボタンを含む。入力装置17は、画面上の表示を押すことで機器を操作可能なタッチパネルであってもよい。入力装置17は、コントローラ50に接続されている。入力装置17は、オペレータの操作を受けて指令信号を生成し、生成された指令信号をコントローラ50へ出力する。入力装置17は、運転室2aの内部に配置されていてもよく、また運転室2aの外部に配置されていてもよい。
The
警告出力部18は、たとえばブザーのように警告音を発するものであってもよい。また警告出力部18は、たとえばLED(Light Emitting Diode)、ディスプレイ、警告灯などのように発光、表示、点滅などを実行するものであってもよい。警告出力部18は、コントローラ50からの信号を受けて、上記警告音および警告表示の少なくとも一方を出力する。警告出力部18は、運転室2aの内部に配置されていてもよく、また運転室2aの外部に配置されていてもよい。
The
<コントローラ50の機能ブロックの構成>
次に、図2に示されるコントローラ50の機能ブロックの構成について図3および図4を用いて説明する。
<Configuration of Functional Blocks of
Next, the configuration of functional blocks of the
図3は、図2に示すコントローラ内の機能ブロックを示す図である。図4は、図1に示す作業機械における作業機の各部の寸法と角度を説明するための図である。図3に示されるように、コントローラ50は、姿勢検出部50aと、距離算出部50bと、最大高さ位置判定部50cと、作業機駆動制御部50dと、警告制御部50eと、記憶部50fとを有する。記憶部50fは、コントローラ50とは別に設けられていてもよい。コントローラ50は、制限高さ設定部50gをさらに有していてもよい。
Figure 3 is a diagram showing functional blocks in the controller shown in Figure 2. Figure 4 is a diagram for explaining the dimensions and angles of each part of the working machine in the work machine shown in Figure 1. As shown in Figure 3, the
姿勢検出部50aは、姿勢検出センサ20の検出信号を取得する。姿勢検出センサ20の検出信号は、ストロークセンサにより検出されたシリンダのストローク量、ポテンショメータにより検出された回転角度、IMUにより検出された姿勢情報、撮像装置により撮像された撮像情報のいずれかである。
The
姿勢検出部50aは、姿勢検出センサ20の検出信号に基づいて、図4に示される第1ブーム3aaの角度BMangと、第2ブーム3abの角度MDangと、アーム3bの角度TPangとの角度情報を取得する。
The
角度BMangは、直線L1と鉛直線VLとがなす角度である。鉛直線VLは、グランドラインGLに対して垂直な線である。角度MDangは、直線L1と直線L2とがなす角度である。角度TPangは、直線L2と直線L3とがなす角度である。 Angle BMang is the angle between line L1 and vertical line VL. The vertical line VL is a line perpendicular to the ground line GL. Angle MDang is the angle between line L1 and line L2. Angle TPang is the angle between line L2 and line L3.
図3に示されるように、姿勢検出部50aは、記憶部50fから作業機3の各部の寸法情報(寸法A3、RWA、RWC、Rca、Rcb、Rcc:図4)、角度情報(角度Kca、Kcb、Kcc:図4)、ブームフートピン5aの位置情報(高さY1:図4)などを取得する。
As shown in FIG. 3, the
図4に示されるように、ブームフートピン5aは、旋回体2の旋回中心位置PからX軸の方向に所定距離X1離れた位置にある。以下、各ピンの位置や各接続点を始点あるいは終点とする長さは、各ピンまたは各接続点の円形断面の中心点からの距離であるとして説明する。また、各ピンや各接続点の座標も、各ピンまたは各接続点の円形断面の中心点の座標であるとして説明する。
As shown in FIG. 4, the
図4に示されるように、寸法A3は、第1ブーム3aaの側面視における長さであり、ブームフートピン5aと第1ブームトップピン5dとの間の距離である。寸法RWAは、第2ブーム3abの側面視における長さであり、第1ブームトップピン5dと第2ブームトップピン5bとの間の距離である。寸法RWCは、アーム3bの側面視における長さであり、第2ブームトップピン5bとアームトップピン5cとの間の距離である。
As shown in FIG. 4, dimension A3 is the length of the first boom 3aa in a side view and is the distance between the
寸法Rcaは、接続点4b1と第1ブームトップピン5dとの間の側面視における距離である。寸法Rcbは、接続点4b2と第2ブームトップピン5bとの間の側面視における距離である。寸法Rccは、接続点4c1と第2ブームトップピン5bとの間の側面視における距離である。
The dimension Rca is the distance between the connection point 4b1 and the first
高さY1は、ブームフートピン5aのグランドラインGLからの側面視における高さである。なお本明細書において側面視とは、図1に示されるように旋回体2を前方に向けた状態で運転席2bに着座したオペレータを基準にした時の左右方向から作業機械100を見る視点を意味する。
Height Y1 is the height of the
図4に示されるように、角度Kcaは、直線L2と第1ブームトップピン5dから接続点4b1へ延びる仮想の直線Laとのなす角度である。角度Kcbは、直線L3と第2ブームトップピン5bから接続点4b2へ延びる仮想の直線Lbとのなす角度である。角度Kccは、直線L3と第2ブームトップピン5bから接続点4c1へ延びる仮想の直線Lcとのなす角度である。
As shown in FIG. 4, angle Kca is the angle between line L2 and imaginary line La extending from the first
図3に示されるように、姿勢検出部50aは、上記で取得した寸法情報、角度情報、位置情報などに基づいて、作業機3の各点の座標を算出する。
As shown in FIG. 3, the
姿勢検出部50aにより算出される作業機3の各点の座標は、たとえば図4に示される接続点4b1、4b2、4c1、第2ブームトップピン5b、アームトップピン5c、第1ブームトップピン5dの各々のXY座標を含む。XY座標におけるX軸およびY軸のそれぞれは、図1に示されるように運転席2bに着座したオペレータを基準にした時の前後方向および高さ方向である。
The coordinates of each point of the
図4に示されるように、第1ブームトップピン5dの座標(Xb,Yb)は、Xb=A3×cos(fwkb)と、Yb=A3×sin(fwkb)とにより算出される。ここで角度fwkbは、水平線HLと直線L1とのなす角度である。
As shown in FIG. 4, the coordinates (Xb, Yb) of the first
第2ブームトップピン5bの座標(Xa,Ya)は、Xa=Xb+RWA×cos(fwka)と、Ya=Yb-RWA×sin(fwka)とにより算出される。ここで角度fwkaは、水平線HLと直線L2とのなす角度である。
The coordinates (Xa, Ya) of the second
アームトップピン5cの座標(Xc,Yc)は、Xc=Xa+RWC×cos(fwkc)と、Yc=Ya-RWC×sin(fwkc)とにより算出される。ここで角度fwkcは、水平線HLと直線L3とのなす角度である。
The coordinates (Xc, Yc) of the
接続点4b1の座標(Xca,Yca)は、Xca=Xb+Rca×cos(fca)と、Yca=Yb-Rca×sin(fca)とにより算出される。ここで角度fcaは、水平線HLと直線Laとのなす角度であり、fca=fwka-Kcaにより算出される。 The coordinates (Xca, Yca) of connection point 4b1 are calculated by Xca = Xb + Rca x cos(fca) and Yca = Yb - Rca x sin(fca). Here, angle fca is the angle between horizontal line HL and straight line La, and is calculated by fca = fwka - Kca.
接続点4b2の座標(Xcb,Ycb)は、Xcb=Xa+Rcb×cos(fcb)と、Ycb=Ya-Rcb×sin(fcb)とにより算出される。ここで角度fcbは、水平線HLと直線Lbとのなす角度であり、fcb=fwkc-Kcbにより算出される。 The coordinates (Xcb, Ycb) of connection point 4b2 are calculated by Xcb = Xa + Rcb x cos(fcb) and Ycb = Ya - Rcb x sin(fcb). Here, angle fcb is the angle between horizontal line HL and straight line Lb, and is calculated by fcb = fwkc - Kcb.
接続点4c1の座標(Xcc,Ycc)は、Xcc=Xa+Rcc×cos(fcc)と、Ycc=Ya-Rcc×sin(fcc)とにより算出される。ここで角度fccは、水平線HLと直線Lcとのなす角度であり、fcc=fwkc-Kccにより算出される。 The coordinates (Xcc, Ycc) of connection point 4c1 are calculated as follows: Xcc = Xa + Rcc x cos(fcc) and Ycc = Ya - Rcc x sin(fcc). Here, angle fcc is the angle between horizontal line HL and straight line Lc, and is calculated as fcc = fwkc - Kcc.
上記により算出された各座標のY軸方向の位置はブームフートピン5aのY軸方向の位置を基準にしている。各座標のY軸方向の位置をグランドラインGLを基準にする場合には、各座標のY軸方向の位置にグランドラインGLからブームフートピン5aの高さY1が加算されればよい。
The Y-axis position of each coordinate calculated as above is based on the Y-axis position of the
図3に示されるように、姿勢検出部50aは、算出した各点4b1、4b2、4c1、5b、5c、5dの座標を表す信号を距離算出部50bへ出力する。これにより距離算出部50bは、姿勢検出部50aが算出した各点の座標を取得する。また距離算出部50bは、記憶部50fに記憶された制限高さH1、H2を記憶部50fから取得する。距離算出部50bは、姿勢検出部50aから取得した各点の座標と記憶部50fから取得した制限高さH1、H2(図1)とに基づいて、各点の座標における制限高さH1、H2までの距離を算出する。各点のY軸方向の位置(Y座標)と制限高さH1との距離、あるいは、各点のY座標と制限高さH2との距離を算出する。
As shown in FIG. 3, the
制限高さH1、H2は、図1に示されるように、作業機械100の上方に設定される。制限高さH1は、減速領域と停止領域との境界高さである。また制限高さH2は、通常領域と減速領域との境界高さである。減速領域は通常領域の上方に設定され、停止領域は減速領域の上方に設定されている。
The limit heights H1 and H2 are set above the
ここで制限高さH1は、作業機3の最大高さが制限高さH1に達したときに(減速領域から停止領域に達したときに)作業機3の最大高さが制限高さH1を超えないように作業機3の一部の動作を停止させる高さである。また制限高さH2は、作業機3の最大高さが制限高さH2に達し(通常領域から減速領域に達し)かつ作業機3の最大高さが制限高さH2を超えるような動作をするときには作業機3の一部の動作を減速させる高さである。
Here, the limit height H1 is a height at which the operation of part of the
図3に示されるように、距離算出部50bは、各点4b1、4b2、4c1、5b、5c、5dにおいて算出した制限高さH1、H2までの距離を表す信号を最大高さ位置判定部50cへ出力する。最大高さ位置判定部50cは、各点における制限高さH1、H2までの距離に基づいて、各点のうち最大高さに位置する点(以下、「最大高さ位置」と称する)と、その最大高さとを決定する。最大高さ位置判定部50cは、決定した最大高さ位置と最大高さとに基づいて、作業機3の最大高さ位置が通常領域、減速領域および停止領域のいずれに位置するかを判定する。
As shown in FIG. 3, the
最大高さ位置判定部50cは、判定結果を表す信号を作業機駆動制御部50dおよび警告制御部50eの各々に出力する。警告制御部50eは、取得した判定結果に基づいて警告出力部18の動作を制御する。警告出力部18がLEDである場合、警告出力部18は警告制御部50eにより以下のように制御される。
The maximum height
作業機3における最大高さ位置が減速領域から停止領域に達したときには、警告出力部18はたとえば点灯するように制御される。また作業機3における最大高さ位置が減速領域内に位置するときには、警告出力部18はたとえば点滅するように制御される。また作業機3における最大高さ位置が通常領域内に位置するときには、警告出力部18はたとえば消灯するように制御される。
When the maximum height position of the working
また警告出力部18がブザーである場合、警告出力部18は警告制御部50eにより以下のように制御される。
When the
作業機3における最大高さ位置が減速領域から停止領域に達したときには、警告出力部18はたとえば連続音を発するように制御される。また作業機3における最大高さ位置が減速領域内に位置するときには、警告出力部18はたとえば断続音を発するように制御される。また作業機3における最大高さ位置が通常領域内に位置するときには、警告出力部18はたとえばOFFとなるように制御される。
When the maximum height position of the working
なお警告出力部18は、LEDとブザーとの両方を有していてもよい。
作業機駆動制御部50dは、最大高さ位置判定部50cから取得した判定結果に基づいて作業機3の動作を制限する動作制限信号を出力する。具体的には作業機駆動制御部50dは、最大高さ位置判定部50cから取得した判定結果に基づいて第1ブーム上げEPC弁15a、第2ブームダンプEPC弁15b、アームダンプEPC弁15cおよびアーム掘削EPC弁15dの各々の動作を制限する動作制限信号を出力する。
The
Work machine
動作制限信号は、第1ブームシリンダ4aa、第2ブームシリンダ4abおよびアームシリンダ4bの各々の駆動を減速または停止させるよう制御する信号である。
The operation restriction signal is a signal that controls the drive of each of the first boom cylinder 4aa, the second boom cylinder 4ab, and the
作業機駆動制御部50dは、作業機3の最大高さ位置が通常領域に位置するとの判定結果を受けた場合、作業機3が操作装置11の操作量に応じた動作をするように、第1ブーム上げEPC弁15a、第2ブームダンプEPC弁15b、アームダンプEPC弁15cおよびアーム掘削EPC弁15dの各々を制御する。この場合、作業機駆動制御部50dは、第1ブーム上げEPC弁15a、第2ブームダンプEPC弁15b、アームダンプEPC弁15cおよびアーム掘削EPC弁15dの全てが最大出力となるように制御する。
When the work machine
また作業機駆動制御部50dは、作業機3の最大高さ位置が停止領域に位置するとの判定結果を受けた場合、作業機3の一部の動作を停止させるように、第1ブーム上げEPC弁15a、第2ブームダンプEPC弁15b、アームダンプEPC弁15cおよびアーム掘削EPC弁15dの各々を制御する。この場合、作業機駆動制御部50dは、第1ブーム上げEPC弁15a、第2ブームダンプEPC弁15b、アームダンプEPC弁15cおよびアーム掘削EPC弁15dのいずれかの流路を閉じることにより停止制御をする。
When the work machine
また作業機駆動制御部50dは、作業機3の最大高さ位置が減速領域に位置するとの判定結果を受けた場合、作業機3の一部の動作を減速させるように、第1ブーム上げEPC弁15a、第2ブームダンプEPC弁15b、アームダンプEPC弁15cおよびアーム掘削EPC弁15dの各々を制御する。この場合、作業機駆動制御部50dは、第1ブーム上げEPC弁15a、第2ブームダンプEPC弁15b、アームダンプEPC弁15cおよびアーム掘削EPC弁15dのいずれかの流路を絞ることにより減速制御をする。
When the work machine
上記のようにコントローラ50は、図3に示されるように、姿勢検出部50aにて、接続点4b1、4b2、4c1、第2ブームトップピン5b、アームトップピン5cおよび第1ブームトップピン5dの各々の高さ位置(Y軸方向の位置)を算出する。コントローラ50は、最大高さ位置判定部50cにて、算出された高さ位置のいずれかが制限高さH1、H2に達したか否かを判定する。コントローラ50は、算出された高さ位置のいずれかが制限高さH1、H2に達したと最大高さ位置判定部50cが判定した場合、作業機駆動制御部50dにて、第1ブームシリンダ4aa、第2ブームシリンダ4ab、アームシリンダ4bのいずれかの動作を制限する動作制限信号を出力する。
As described above, the
なお制限高さH1は、たとえば図3に示される入力装置17を用いてオペレータが制限高さH1の数値を入力することにより記憶部50fに記憶される。また記憶部50fに記憶された制限高さH1の値は、オペレータが入力装置17の「+」ボタンまたは「-」ボタンを操作することにより増減され変更されてもよい。
The limit height H1 is stored in the
また作業機3が上空の障害物に干渉しない最大高さとなる姿勢(所定の姿勢)にされた状態でオペレータが入力装置17を操作(たとえば操作ボタンを長押しなど)することにより、その姿勢における最大高さ位置の高さの値が制限高さH1に設定されてもよい。この場合、入力装置17は、オペレータの操作を受けて指令信号を生成し、生成された指令信号をコントローラ50の制限高さ設定部50gへ出力する。制限高さ設定部50gは、入力装置17からの指令信号を受けて最大高さ位置判定部50cから作業機3の最大高さ位置の情報を取得し、その最大高さ位置の高さを制限高さH1に設定する。制限高さ設定部50gにより設定された制限高さH1の信号が記憶部50fへ出力される。これにより記憶部50fに制限高さH1が記憶される。
In addition, when the
制限高さH2は、制限高さH1から所定高さを減ずることにより設定され、記憶部50fに記憶される。
The limit height H2 is set by subtracting a predetermined height from the limit height H1, and is stored in the
<作業機械100の制御方法>
次に、本実施形態における作業機械の制御方法について図3、図5~図10を用いて説明する。
<Control method of the
Next, a control method for the work machine in this embodiment will be described with reference to FIG. 3 and FIG. 5 to FIG.
図5は、本開示の実施形態1における作業機械の制御方法を示すフロー図である。図6~図10は、作業機の各部が作業機の最大高さ位置となる場合の作業機械の動作制御を説明するための図である。
Figure 5 is a flow diagram showing a control method for a work machine in
図3および図5に示されるように、本実施形態では、コントローラ50の姿勢検出部50aが、姿勢検出センサ20により検出された情報を取得する。姿勢検出部50aは、姿勢検出センサ20から取得した情報に基づいて作業機3の各部の角度情報(角度BMang、MDang、TPang)を取得する(ステップS1)。姿勢検出部50aは、その角度情報と、作業機3の各部の寸法、角度とに基づいて、接続点4b1、4b2、4c1、第2ブームトップピン5b、アームトップピン5cおよび第1ブームトップピン5dの各点の座標を算出する(ステップS2)。この後、コントローラ50の距離算出部50bは、各点4b1、4b2、4c1、5b、5c、5dにおける制限高さH1、H2までの距離を算出する(ステップS3)。
3 and 5, in this embodiment, the
この後、コントローラ50の最大高さ位置判定部50cは、各点4b1、4b2、4c1、5b、5c、5dのうち最大高さとなる点(最大高さ位置)と制限高さとの距離に基づいて、最大高さ位置が通常領域、減速領域、停止領域のいずれの領域に位置するかを判定する(ステップS4)。最大高さ位置判定部50cにより最大高さ位置が通常領域に位置すると判定された場合、コントローラ50の作業機駆動制御部50dは、第1ブーム上げEPC弁15a、第2ブームダンプEPC弁15b、アームダンプEPC弁15cおよびアーム掘削EPC弁15dの全てを最大出力とするように制御する(ステップS5)。
Then, the maximum height
また最大高さ位置判定部50cにより最大高さ位置が減速領域または停止領域に位置すると判定された場合、作業機駆動制御部50dは、第1ブーム3aa、第2ブーム3abおよびアーム3bのいずれかの動作を制限(減速または停止)するように制御する(ステップS6)。
If the maximum height
上記における停止制御と減速制御とは具体的には以下のように行われる。
図6に示されるように、アームトップピン5cが作業機3の最大高さ位置となり減速領域から停止領域に達した場合、第1ブーム3aaの上げ動作、第2ブーム3abのダンプ動作およびアーム3bのダンプ動作の各々が停止される。具体的には第1ブームシリンダ4aaの伸び動作、第2ブームシリンダ4abの伸び動作およびアームシリンダ4bの縮み動作が停止される。
The above-mentioned stop control and deceleration control are specifically performed as follows.
6, when the
一方、アームトップピン5cが作業機3の最大高さ位置となり減速領域から停止領域に達した場合でも、アーム3bの掘削動作については操作装置11(図2)の操作量に応じた動作が可能である。具体的にはアームシリンダ4bの伸び動作は操作装置11の操作量に応じて実行される。
On the other hand, even when the
ただしアーム3bの掘削動作であってもアームトップピン5c、接続点4c1および接続点4b2のいずれかが減速領域内に位置する場合には、アーム3bの掘削動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。具体的にはアームシリンダ4bの伸び動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。
However, even during the excavation operation of the
またアーム3bの掘削動作により接続点4c1または接続点4b2が減速領域から停止領域に達した場合にはアーム3bの掘削動作は停止される。具体的にはアームシリンダ4bの伸び動作が停止される。
When the excavation operation of the
またアームトップピン5cが作業機3の最大高さ位置となり通常領域から減速領域に達した場合、第1ブーム3aaの上げ動作、第2ブーム3abのダンプ動作およびアーム3bのダンプ動作の各々が操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。具体的には第1ブームシリンダ4aaの伸び動作、第2ブームシリンダ4abの伸び動作およびアームシリンダ4bの縮み動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。
In addition, when the
一方、アームトップピン5cが作業機3の最大高さ位置となり通常領域から減速領域に達した場合でも、アーム3bの掘削動作については操作装置11の操作量に応じた動作が可能である。具体的にはアームシリンダ4bの伸び動作は操作装置11の操作量に応じて実行される。
On the other hand, even when the
ただしアーム3bの掘削動作により接続点4c1または接続点4b2が通常領域から減速領域に達した場合にはアーム3bの掘削動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。具体的にはアームシリンダ4bの伸び動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。
However, when the excavation operation of the
図7に示されるように、接続点4c1が作業機3の最大高さ位置となり減速領域から停止領域に達した場合、第1ブーム3aaの上げ動作、第2ブーム3abのダンプ動作およびアーム3bのダンプ動作の各々が停止される。具体的には第1ブームシリンダ4aaの伸び動作、第2ブームシリンダ4abの伸び動作およびアームシリンダ4bの縮み動作が停止される。
As shown in FIG. 7, when the connection point 4c1 reaches the maximum height position of the
一方、接続点4c1が作業機3の最大高さ位置となり減速領域から停止領域に達した場合でも、アーム3bの掘削動作については操作装置11の操作量に応じた動作が可能である。具体的にはアームシリンダ4bの伸び動作は操作装置11の操作量に応じて実行される。
On the other hand, even if the connection point 4c1 is at the maximum height position of the
ただしアーム3bの掘削動作であっても接続点4b2のX軸方向の位置と第2ブームトップピン5bのX軸方向の位置とを比較したときに、接続点4b2が第2ブームトップピン5bよりも後側(図7に示すような状態)にある場合であって、接続点4c1、接続点4b2およびアームトップピン5cのいずれかが減速領域内に位置する場合には、アーム3bの掘削動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。具体的にはアームシリンダ4bの伸び動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。
However, even during the excavation operation of the
なお、アーム3bの掘削動作の際に接続点4b2が減速領域内に位置する場合であっても、接続点4b2のX軸方向の位置と第2ブームトップピン5bのX軸方向の位置とを比較したときに接続点4b2が第2ブームトップピン5bよりも前側にあるときには、アーム3bの掘削動作によって接続点4b2は下方に移動するため、アーム3bの掘削動作は減速されない。つまり、アーム3bの姿勢が、アーム3bの掘削動作によって接続点4b2が高くなるような姿勢にならないのであれば、作業機3に不要な動作制限をかけないようにする。
Even if the connection point 4b2 is located within the deceleration region during the excavation operation of the
またアーム3bの掘削動作により接続点4b2が減速領域から停止領域に達した場合にはアーム3bの掘削動作は停止される。具体的にはアームシリンダ4bの伸び動作が停止される。
When the excavation operation of the
また接続点4c1が作業機3の最大高さ位置となり通常領域から減速領域に達した場合、第1ブーム3aaの上げ動作、第2ブーム3abのダンプ動作およびアーム3bのダンプ動作の各々が操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。具体的には第1ブームシリンダ4aaの伸び動作、第2ブームシリンダ4abの伸び動作およびアームシリンダ4bの縮み動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。
In addition, when the connection point 4c1 reaches the maximum height position of the
一方、接続点4c1が作業機3の最大高さ位置となり通常領域から減速領域に達した場合でも、アーム3bの掘削動作については操作装置11の操作量に応じた動作が可能である。具体的にはアームシリンダ4bの伸び動作は操作装置11の操作量に応じて実行される。
On the other hand, even if the connection point 4c1 becomes the maximum height position of the working
ただしアーム3bの掘削動作により接続点4b2が通常領域から減速領域に達した場合にはアーム3bの掘削動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。具体的にはアームシリンダ4bの伸び動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。
However, when the excavation operation of the
図8に示されるように、接続点4b2が作業機3の最大高さ位置となり減速領域から停止領域に達した場合、第1ブーム3aaの上げ動作、第2ブーム3abのダンプ動作およびアーム3bの掘削動作の各々が停止される。具体的には第1ブームシリンダ4aaの伸び動作、第2ブームシリンダ4abの伸び動作およびアームシリンダ4bの伸び動作が停止される。
As shown in FIG. 8, when the connection point 4b2 reaches the maximum height position of the
一方、接続点4b2が作業機3の最大高さ位置となり減速領域から停止領域に達した場合でも、アーム3bのダンプ動作については操作装置11の操作量に応じた動作が可能である。具体的にはアームシリンダ4bの縮み動作は操作装置11の操作量に応じて実行される。
On the other hand, even if the connection point 4b2 reaches the maximum height position of the
ただしアーム3bのダンプ動作であっても接続点4b2、接続点4c1およびアームトップピン5cのいずれかが減速領域内に位置する場合には、アーム3bのダンプ動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。具体的にはアームシリンダ4bの縮み動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。
However, even during the dumping operation of the
また接続点4b2が作業機3の最大高さ位置となり通常領域から減速領域に達した場合、第1ブーム3aaの上げ動作、第2ブーム3abのダンプ動作およびアーム3bの掘削動作の各々が操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。具体的には第1ブームシリンダ4aaの伸び動作、第2ブームシリンダ4abの伸び動作およびアームシリンダ4bの伸び動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。
In addition, when the connection point 4b2 reaches the maximum height position of the
一方、接続点4b2が作業機3の最大高さ位置となり通常領域から減速領域に達した場合でも、アーム3bのダンプ動作については操作装置11の操作量に応じた動作が可能である。具体的にはアームシリンダ4bの縮み動作は操作装置11の操作量に応じて実行される。
On the other hand, even if the connection point 4b2 is at the maximum height position of the
ただしアーム3bのダンプ動作により接続点4c1が通常領域から減速領域に達した場合にはアーム3bのダンプ動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。具体的にはアームシリンダ4bの縮み動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。
However, when the connection point 4c1 reaches the deceleration region from the normal region due to the dumping operation of the
図9に示されるように、接続点4b1が作業機3の最大高さ位置となり減速領域から停止領域に達した場合、第1ブーム3aaの上げ動作および第2ブーム3abのダンプ動作の各々が停止される。具体的には第1ブームシリンダ4aaの伸び動作および第2ブームシリンダ4abの伸び動作が停止される。
As shown in FIG. 9, when the connection point 4b1 reaches the maximum height position of the
一方、接続点4b1が作業機3の最大高さ位置となり減速領域から停止領域に達した場合でも、アーム3bの掘削動作およびダンプ動作については操作装置11(図2)の操作量に応じた動作が可能である。具体的にはアームシリンダ4bの伸び動作および縮み動作は操作装置11の操作量に応じて実行される。
On the other hand, even if the connection point 4b1 is at the maximum height position of the
ただしアームトップピン5c、接続点4c1および接続点4b2のいずれかが減速領域内に位置する場合には、アーム3bのダンプ動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。具体的にはアームシリンダ4bの縮み動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。
However, when any of the
またアーム3bの掘削動作であっても接続点4b2のX軸方向の位置と第2ブームトップピン5bのX軸方向の位置とを比較したときに、接続点4b2が第2ブームトップピン5bよりも後側(図9に示すような状態)にある場合であって、アームトップピン5c、接続点4c1および接続点4b2のいずれかが減速領域内に位置する場合には、アーム3bの掘削動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。具体的にはアームシリンダ4bの伸び動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。
Even in the case of the excavation operation of the
なお、アーム3bの掘削動作の際に接続点4b2が減速領域内に位置する場合であっても、接続点4b2のX軸方向の位置と第2ブームトップピン5bのX軸方向の位置とを比較したときに接続点4b2が第2ブームトップピン5bよりも前側にあるときには、アーム3bの掘削動作によって接続点4b2は下方に移動するため、アーム3bの掘削動作は減速されない。つまり、アーム3bの姿勢が、アーム3bの掘削動作によって接続点4b2が高くなるような姿勢にならないのであれば、作業機3に不要な動作制限をかけないようにする。
Even if the connection point 4b2 is located within the deceleration region during the excavation operation of the
またアーム3bの掘削動作およびダンプ動作により接続点4c1または接続点4b2が減速領域から停止領域に達した場合にはアーム3bの掘削動作およびダンプ動作は停止される。具体的にはアームシリンダ4bの伸び動作および縮み動作が停止される。
In addition, when the excavation and dumping operations of the
また接続点4b1が作業機3の最大高さ位置となり通常領域から減速領域に達した場合、第1ブーム3aaの上げ動作および第2ブーム3abのダンプ動作の各々が操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。具体的には第1ブームシリンダ4aaの伸び動作および第2ブームシリンダ4abの伸び動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。
In addition, when the connection point 4b1 reaches the maximum height position of the
一方、接続点4b1が作業機3の最大高さ位置となり通常領域から減速領域に達した場合でも、アーム3bの掘削動作およびダンプ動作については操作装置11の操作量に応じた動作が可能である。具体的にはアームシリンダ4bの伸び動作および縮み動作は操作装置11の操作量に応じて実行される。
On the other hand, even if the connection point 4b1 is at the maximum height position of the
ただしアーム3bのダンプ動作または掘削動作により接続点4c1または接続点4b2が通常領域から減速領域に達した場合にはアーム3bのダンプ動作または掘削動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。具体的にはアームシリンダ4bの伸び動作および縮み動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。
However, when the connection point 4c1 or the connection point 4b2 reaches the deceleration region from the normal region due to the dumping or excavation operation of the
図10に示されるように、第1ブームトップピン5dが作業機3の最大高さ位置となり減速領域から停止領域に達した場合、第1ブーム3aaの上げ動作が停止される。具体的には第1ブームシリンダ4aaの伸び動作が停止される。
As shown in FIG. 10, when the first
一方、第2ブーム3abのダンプ動作、アーム3bのダンプ動作については操作装置11の操作量に応じた動作が可能である。具体的には第2ブームシリンダ4abの伸び動作、アームシリンダ4bの縮み動作は操作装置11の操作量に応じて実行される。
On the other hand, the dumping operation of the second boom 3ab and the dumping operation of the
またアーム3bの掘削動作において接続点4b2のX軸方向の位置と第2ブームトップピン5bのX軸方向の位置とを比較したときに、接続点4b2が第2ブームトップピン5bよりも後側(図10に示すような状態)にある場合であって、アームトップピン5c、接続点4c1および接続点4b2のいずれかが減速領域内に位置する場合には、アーム3bの掘削動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。具体的にはアームシリンダ4bの伸び動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。
In addition, when comparing the X-axis position of connection point 4b2 and the X-axis position of second
なお、アーム3bの掘削動作の際に接続点4b2が減速領域内に位置する場合であっても、接続点4b2のX軸方向の位置と第2ブームトップピン5bのX軸方向の位置とを比較したときに接続点4b2が第2ブームトップピン5bよりも前側にあるときには、アーム3bの掘削動作によって接続点4b2は下方に移動するため、アーム3bの掘削動作は減速されない。つまり、アーム3bの姿勢が、アーム3bの掘削動作によって接続点4b2が高くなるような姿勢にならないのであれば、作業機3に不要な動作制限をかけないようにする。
Even if the connection point 4b2 is located within the deceleration region during the excavation operation of the
また第2ブーム3abのダンプ動作により接続点4b1が減速領域から停止領域に達した場合には第2ブーム3abのダンプ動作は停止される。具体的には第2ブームシリンダ4abの伸び動作が停止される。 When the connection point 4b1 reaches the stop region from the deceleration region due to the dumping operation of the second boom 3ab, the dumping operation of the second boom 3ab is stopped. Specifically, the extension operation of the second boom cylinder 4ab is stopped.
また第1ブームトップピン5dが作業機3の最大高さ位置となり通常領域から減速領域に達した場合、第1ブーム3aaの上げ動作が操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。具体的には第1ブームシリンダ4aaの伸び動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。
In addition, when the first
一方、第2ブーム3abのダンプ動作、アーム3bの掘削動作およびダンプ動作については操作装置11の操作量に応じた動作が可能である。具体的には第2ブームシリンダ4abの伸び動作、アームシリンダ4bの伸び動作および縮み動作は操作装置11の操作量に応じて実行される。
On the other hand, the dumping operation of the second boom 3ab and the excavation and dumping operations of the
ただし第2ブーム3abのダンプ動作により接続点4b1が通常領域から減速領域に達した場合には、第2ブーム3abのダンプ動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。具体的には第2ブームシリンダ4abの伸び動作は操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。
However, when the connection point 4b1 reaches the deceleration region from the normal region due to the dumping operation of the second boom 3ab, the dumping operation of the second boom 3ab is decelerated below the operating speed corresponding to the amount of operation of the
上記のように図7に示されるように、コントローラ50は、接続点4c1が制限高さH1またはH2に達し、他の点(接続点4b1、4b2、第2ブームトップピン5b、アームトップピン5cおよび第1ブームトップピン5d)が接続点4c1より低い位置にあると判断した場合、第1ブームシリンダ4aaの伸び動作、第2ブームシリンダ4abの伸び動作、さらには、所定の条件が成立している場合、アームシリンダ4bの縮み動作とについて動作を制限(停止または減速)する動作制限信号を出力する。
As shown in FIG. 7, when the
また図8に示されるように、コントローラ50は、接続点4b2が制限高さH1またはH2に達し、他の点(接続点4c1、4b1、第2ブームトップピン5b、アームトップピン5cおよび第1ブームトップピン5d)が接続点4b2より低い位置にあると判断した場合、第1ブームシリンダ4aaの伸び動作、第2ブームシリンダ4abの伸び動作、さらには、所定の条件が成立している場合、アームシリンダ4bの伸び動作とについて動作を制限(停止または減速)する動作制限信号を出力する。
Also, as shown in FIG. 8, when the
<作用効果>
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
<Action and effect>
Next, the effects of this embodiment will be described.
本実施形態においては図3に示されるように、コントローラ50は、アーム3bの上面側に位置する接続点4b2、4c1の高さ位置のいずれかが制限高さH1、H2に達したと判定した場合、油圧シリンダ4aa、4ab、4bのいずれかの動作を制限する動作制限信号を出力する。このようにアーム3bの2つの接続点4b2、4c1の高さ位置に基づいて油圧シリンダ4aa、4ab、4bの動作を制限するため、アーム3bの姿勢が変化しても、作業機3が上方の障害物と干渉することを抑制することが可能となる。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, when the
なお2つの接続点4b2、4c1の各々は、アーム3bとブーム3a(第2ブーム3ab)との接続部(第2ブームトップピン5b)とは異なる点である。
Note that each of the two connection points 4b2, 4c1 is a different point from the connection part (second
また本実施形態では図8に示されるように、コントローラ50は、接続点4b2が作業機3の最大高さ位置となり制限高さH1またはH2に達したと判断した場合、第1ブームシリンダ4aaの伸び動作、第2ブームシリンダ4abの伸び動作、所定の条件が成立している場合、アームシリンダ4bの伸び動作とについて動作を制限する。これにより作業機3が上方の障害物と干渉することを抑制することが可能となる。
In addition, in this embodiment, as shown in FIG. 8, when the
また本実施形態では図7に示されるように、コントローラ50は、接続点4c1が作業機3の最大高さ位置となり制限高さH1またはH2に達したと判断した場合、第1ブームシリンダ4aaの伸び動作、第2ブームシリンダ4abの伸び動作、所定の条件が成立している場合、アームシリンダ4bの縮み動作とについて動作を制限する。これにより作業機3が上方の障害物と干渉することを抑制することが可能となる。
In addition, in this embodiment, as shown in FIG. 7, when the
また本実施形態では図7および図8に示されるように、コントローラ50の作業機駆動制御部50dが出力する動作制限信号は、油圧シリンダ4aa、4ab、4bの各々の駆動を減速または停止させるよう制御する信号である。これにより接続点4b2、4c1の高さ位置のいずれかが制限高さH1、H2に達した場合、作業機3の一部の駆動が停止または減速される。このため、作業機3が上方の障害物と干渉することを抑制することが可能となる。
In this embodiment, as shown in Figures 7 and 8, the operation restriction signal output by the work machine
仮に作業機3の最大高さ位置が停止領域に達したときに、作業機3の動作が減速することなく急激に停止すると、作業機3の先端に取り付けられた作業具3cの動きが不安定になったり、オペレータが慌てるおそれがある。
If the operation of the
そこで本実施形態においては図1に示されるように、作業機3の最大高さ位置が停止領域に達する前に減速領域に侵入するように減速領域が設定されている。この減速領域においては、作業機3の動作速度が操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。これにより作業機3が急激に停止することによる作業具の不安定な動きが抑制できるとともに、オペレータを慌てさせることもない。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the deceleration area is set so that the maximum height position of the work implement 3 enters the deceleration area before it reaches the stop area. In this deceleration area, the operating speed of the work implement 3 is slowed down below the operating speed corresponding to the amount of operation of the operating
また本実施形態では図7および図8に示されるように、コントローラ50が動作制限信号を出力した場合、警告出力部18は警告情報を発する。これによりオペレータなどは、作業機3が上空の障害物に干渉しそうな状態であることを知ることができる。
In addition, in this embodiment, as shown in Figures 7 and 8, when the
また本実施形態では図3に示されるように、作業機3が所定の姿勢にある状態でオペレータが入力装置17を操作することにより、制限高さ設定部50gが作業機3の所定の姿勢に基づいて制限高さH1、H2を設定してもよい。これにより上空の障害物の高さを測定することなく、制限高さH1、H2を簡易に設定することが可能となる。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the operator may operate the
また本実施形態では図1に示されるように、接続点4b1、4b2、4c1、第2ブームトップピン5b、アームトップピン5cおよび第1ブームトップピン5dの6点(複数点)で作業機3の高さを監視している。これにより作業機3と上空の障害物との干渉を適切に回避することができる。
In addition, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the height of the
また本実施形態では図6~図10に示されるように、作業機3の最大高さ位置が停止領域に達しても、作業機3の最大高さ位置が停止領域を超えないような作業機3の動作を限定して許容する。これにより作業機3が上空の障害物と干渉することを避けながらも、作業機3の動作を実行することが可能となる。
In addition, in this embodiment, as shown in Figures 6 to 10, even if the maximum height position of the
(実施形態2)
次に、実施形態2における作業機械100Aとして、ブームが1つのみの作業機3を有する作業機械100Aを例に挙げて図11を用いて説明する。
(Embodiment 2)
Next, a
図11は、本開示の実施形態2における作業機械の構成を概略的に示す図である。図11に示されるように、本実施形態の作業機械100Aは、走行体1と、旋回体2と、作業機3とを主に有する。作業機3は、ブーム3a(第1リンク部)と、アーム3b(第2リンク部)と、作業具3cと、作業具リンク3dとを有する。作業機3は、ブームシリンダ4a(第1アクチュエータ)と、アームシリンダ4b(第2アクチュエータ)と、作業具シリンダ4c(第3アクチュエータ)とをさらに有する。
Figure 11 is a diagram showing a schematic configuration of a work machine in
ブーム3aは、単一のブームよりなっており複数のブームに分離していない。ブーム3aは、ブームフートピン5aにより車両本体(走行体1および旋回体2)に回動可能に接続されている。アーム3bは、第2ブームトップピン5bによりブーム3aの先端部に回動可能に接続されている。作業具3cは、アームトップピン5cによりアーム3bの先端部に回動可能に接続されている。
The
ブーム3aは、ブームシリンダ4aにより車両本体に対して駆動可能である。アーム3bは、アームシリンダ4bによりブーム3aに対して駆動可能である。アームシリンダ4bの一方端は、接続点4b1でブーム3aに回動可能に接続されている。アームシリンダ4bの他方端は、接続点4b2(第1点)でアーム3bに回動可能に接続されている。
The
接続点4b1は、ブーム3aの上面側に位置する。ブーム3aの上面側とは、ブームフートピン5aとブームトップピン5bとを繋ぐ仮想の直線L2aに対してブーム3aのダンプ側を意味する。接続点4b2は、アーム3bの上面側に位置する。アーム3bの上面側とは、ブームトップピン5bとアームトップピン5cとを繋ぐ仮想の直線L3に対してアーム3bのダンプ側を意味する。
The connection point 4b1 is located on the top side of the
作業具3cは、作業具シリンダ4cによりアーム3bに対して駆動可能である。作業具シリンダ4cの一方端は、接続点4c1(第2点)でアーム3bに回動可能に接続されている。作業具シリンダ4cの他方端は、作業具シリンダトップピン4c2で作業具リンク3dに回動可能に接続されている。接続点4c1および作業具シリンダトップピン4c2の各々は、アーム3bの上面側に位置する。
The working
作業具3cは、たとえばバケットである。
なお上記以外の本実施形態の構成は実施形態1の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
The work implement 3c is, for example, a bucket.
Other than the above, the configuration of this embodiment is almost the same as that of the first embodiment, so the same elements are given the same reference numerals and the description thereof will not be repeated.
本実施形態における動作制限の制御に関して、本実施形態における接続点4b1、4b2、4c1、ブームトップピン5bおよびアームトップピン5cのそれぞれは、図1に示す実施形態1における接続点4b1、4b2、4c1、第2ブームトップピン5bおよびアームトップピン5cに対応する。
Regarding the control of the motion restrictions in this embodiment, the connection points 4b1, 4b2, 4c1, the
図5に示されるように、本実施形態では実施形態1と同様に、姿勢検出センサ20により検出された姿勢情報に基づいて作業機3の各部の角度情報が取得される(ステップS1)。その角度情報などに基づいて、接続点4b1、4b2、4c1、ブームトップピン5bおよびアームトップピン5cの各点の座標が算出される(ステップS2)。この後、各点4b1、4b2、4c1、5b、5cにおける制限高さH1、H2までの距離が算出される(ステップS3)。
As shown in FIG. 5, in this embodiment, similar to the first embodiment, angle information of each part of the
この後、各点4b1、4b2、4c1、5b、5cのうち最大高さとなる点(最大高さ位置)と制限高さとの距離に基づいて、最大高さ位置が通常領域、減速領域、停止領域のいずれの領域に位置するかが判定される(ステップS4)。最大高さ位置が通常領域に位置する場合には、ブームEPC弁およびアームEPC弁の全てが最大出力となるように制御される(ステップS5)。また最大高さ位置が減速領域または停止領域に位置する場合には、ブーム3aおよびアーム3bのいずれかの動作が制限(減速または停止)されるよう制御される(ステップS6)。
After this, it is determined whether the maximum height position is located in the normal region, the deceleration region, or the stop region based on the distance between the limit height and the point (maximum height position) that is the maximum height among points 4b1, 4b2, 4c1, 5b, and 5c (step S4). If the maximum height position is located in the normal region, all of the boom EPC valves and arm EPC valves are controlled to have maximum output (step S5). If the maximum height position is located in the deceleration region or the stop region, the movement of either the
具体的には本実施形態におけるアームトップピン5cが作業機3の最大高さ位置となる場合には、図6に示すように作業機3の動作制限が行われる。また本実施形態における接続点4c1が作業機3の最大高さ位置となる場合には、図7に示すように作業機3の動作制限が行われる。また本実施形態における接続点4b2が作業機3の最大高さ位置となる場合には、図8に示すように作業機3の動作制限が行われる。また本実施形態における接続点4b1が作業機3の最大高さ位置となる場合には、図9に示すように作業機3の動作制限が行われる。
Specifically, when the
本実施形態においても、コントローラ50は、アーム3bの上面側に位置する接続点4b2、4c1の高さ位置のいずれかが制限高さH1、H2に達したと判定した場合、油圧シリンダ4aa、4ab、4bのいずれかの動作を制限する動作制限信号を出力する。このため実施形態1と同様、アーム3bの姿勢が変化しても、作業機3と上方の障害物との干渉を抑制することが可能となる。
In this embodiment, too, when the
(実施形態3)
次に、実施形態3における作業機械として、図1に示された作業機械100からアーム3bが省略されたアームレスかつセパレートブームの作業機を有する作業機械について図1を用いて説明する。
(Embodiment 3)
Next, as a work machine in a third embodiment, a work machine having an armless, separate boom work implement obtained by omitting the
図1に示されるように、本実施形態においてはアームが省略されるため、第2ブーム3abの先端に作業具3cが回動可能に接続される。またアームシリンダ4bの他方端が作業具リンク3dを介在して作業具3cに接続される。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, the arm is omitted, so the work implement 3c is rotatably connected to the tip of the second boom 3ab. The other end of the
なお上記以外の本実施形態の構成は実施形態1の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
Other than the above, the configuration of this embodiment is almost the same as the configuration of
図5に示されるように、本実施形態における作業機械100の制御方法では、実施形態1と同様に、姿勢検出センサ20により検出された姿勢情報に基づいて作業機3の各部の角度情報が取得される(ステップS1)。その角度情報などに基づいて、接続点4b1、第2ブームトップピン5bおよび第1ブームトップピン5dの各点の座標が算出される(ステップS2)。この後、各点4b1、5b、5cにおける制限高さH1、H2までの距離が算出される(ステップS3)。
As shown in FIG. 5, in the control method for the
この後、各点4b1、5b、5cのうち最大高さ位置と制限高さとの距離に基づいて、最大高さ位置が通常領域、減速領域、停止領域のいずれの領域に位置するかが判定される(ステップS4)。最大高さ位置が通常領域に位置する場合には、第1ブームEPC弁および第2ブームEPC弁の全てが最大出力となるように制御される(ステップS5)。また最大高さ位置が減速領域または停止領域に位置する場合には、第1ブーム3aaおよび第2ブーム3abのいずれかの動作が制限(減速または停止)されるよう制御される(ステップS6)。 After this, it is determined whether the maximum height position is located in the normal region, the deceleration region, or the stop region based on the distance between the maximum height position and the restricted height at each of points 4b1, 5b, and 5c (step S4). If the maximum height position is located in the normal region, the first boom EPC valve and the second boom EPC valve are all controlled to have maximum output (step S5). If the maximum height position is located in the deceleration region or the stop region, the operation of either the first boom 3aa or the second boom 3ab is controlled to be restricted (decelerated or stopped) (step S6).
具体的には、第2ブームトップピン5bが作業機3の最大高さ位置となり減速領域から停止領域に達した場合、第1ブーム3aaの上げ動作および第2ブーム3abのダンプ動作の各々が停止される。一方、第2ブームトップピン5bが作業機3の最大高さ位置となり減速領域から停止領域に達した場合でも、第2ブーム3abの掘削動作については操作装置11の操作量に応じた動作が可能である。
Specifically, when the second
また第2ブームトップピン5bが作業機3の最大高さ位置となり通常領域から減速領域に達した場合、第1ブーム3aaの上げ動作および第2ブーム3abのダンプ動作の各々が操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。一方、第2ブームトップピン5bが作業機3の最大高さ位置となり通常領域から減速領域に達した場合でも、第2ブーム3abの掘削動作については操作装置11の操作量に応じた動作が可能である。
In addition, when the second
また接続点4b1が作業機3の最大高さ位置となり減速領域から停止領域に達した場合、第1ブーム3aaの上げ動作および第2ブーム3abのダンプ動作の各々が停止される。一方、接続点4b1が作業機3の最大高さ位置となり減速領域から停止領域に達した場合でも、第2ブーム3abの掘削動作については操作装置11(図2)の操作量に応じた動作が可能である。
When the connection point 4b1 reaches the maximum height position of the
また接続点4b1が作業機3の最大高さ位置となり通常領域から減速領域に達した場合、第1ブーム3aaの上げ動作および第2ブーム3abのダンプ動作の各々が操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。一方、接続点4b1が作業機3の最大高さ位置となり通常領域から減速領域に達した場合でも、第2ブーム3abの掘削動作については操作装置11(図2)の操作量に応じた動作が可能である。
When the connection point 4b1 becomes the maximum height position of the
また第1ブームトップピン5dが作業機3の最大高さ位置となり減速領域から停止領域に達した場合、第1ブーム3aaの上げ動作および第2ブーム3abのダンプ動作の各々が停止される。一方、第1ブームトップピン5dが作業機3の最大高さ位置となり減速領域から停止領域に達した場合でも、第2ブーム3abの掘削動作については操作装置11の操作量に応じた動作が可能である。
When the first
また第1ブームトップピン5dが作業機3の最大高さ位置となり通常領域から減速領域に達した場合、第1ブーム3aaの上げ動作および第2ブーム3abのダンプ動作の各々が操作装置11の操作量に応じた動作速度よりも減速される。一方、第1ブームトップピン5dが作業機3の最大高さ位置となり通常領域から減速領域に達した場合でも、第2ブーム3abの掘削動作については操作装置11の操作量に応じた動作が可能である。
In addition, when the first
本実施の形態においては、第2ブームトップピン5bおよび接続点4b1を含む第2ブーム3abの複数の箇所の高さ位置のいずれかが制限高さH1、H2に達したと判定された場合、油圧シリンダ4aa、4abのいずれかの動作が制限される。このため第2ブーム3abの姿勢が変化しても、作業機3と上方の障害物との干渉を抑制することが可能となる。
In this embodiment, when it is determined that any of the height positions of multiple points of the second boom 3ab, including the second
(その他)
上記実施形態1~3においては、作業機3の動作制限がEPC弁15の制御により行われているが、PPCロックによる作業機3の停止により行われてもよい。以下、そのことについて図12を用いて説明する。
(others)
In the above first to third embodiments, the operation of the
図12は、PPCロックによる作業機3の停止制御を行なう場合における図2のコントローラ内の機能ブロックとPPCロックレバーとを示す図である。図12に示されるように、作業機3の最大高さ位置が停止領域に達した場合、PPCロックにより作業機3が停止制御されてもよい。そのことを以下に説明する。
Figure 12 is a diagram showing the function blocks in the controller of Figure 2 and the PPC lock lever when the
図11に示すような作業機械100Aにおいては、運転室2aの運転席2b(図1)に着座したオペレータが第1操作レバー11Rおよび第2操作レバー11L(図2)を操作することによって、ブーム3a、アーム3bおよび作業具3cが動作する。この際、ブーム3a、アーム3bおよび作業具3cがオペレータの意に反して動作しないように、運転室2a内にはPPCロックレバー63(図12)が設けられている。
In a
図12に示されるように、PPCロックレバー63はロック位置とフリー位置との間で切替動作する。PPCロックレバー63がロック位置に切替操作された場合、ロックスイッチ64は、PPCロックレバー63がロック位置に操作されたことを示すロック検出信号を出力する。ポンプコントローラ65はロックスイッチ64から送信されたロック検出信号を受信すると、PPC停止リレー61を通じてPPCロック弁62を閉じるよう制御する。これによりブーム3a、アーム3bおよび作業具3cの各々の動作を停止させることができる。
As shown in FIG. 12, the
一方、PPCロックレバー63がフリー位置に操作された場合、ロックスイッチ64はPPCロックレバー63がフリー位置に操作されたことを示すフリー検出信号を出力する。ポンプコントローラ65はロックスイッチ64から送信されたフリー検出信号を受信すると、PPC停止リレー61を通じてPPCロック弁62を開くよう制御する。これによりブーム3a、アーム3bおよび作業具3cの各々を操作装置11で自在に操作することができる。
On the other hand, when the
作業機3の最大高さが制限高さH1(停止領域)に達した場合、コントローラ50の作業機駆動制御部50dが、PPC停止リレー61にブーム3a、アーム3bおよび作業具3cの各々の動作を停止する信号を出力する。これにより作業機3の最大高さ位置が停止領域に達した場合、PPCロックにより作業機3を停止制御することができる。
When the maximum height of the
このように作業機3が制限高さH1に達したときにPPCロックにより作業機3の動作を停止することにより、作業機3の動作制限のためにEPC弁を制御する場合よりも簡易な構成で動作制限を実現することができる。またこの場合、作業機3の一部が停止前に減速されない。このため作業機3が急激に停止することにより衝撃が生じる場合も考えられる。しかしながら作業機3の最大高さ位置が減速領域に入った時点で警告出力部18でオペレータに警告することにより、作業機3の急激な停止による衝撃を避けることが可能である。
In this way, by stopping the operation of the
図2および図3に示されるコントローラ50は、たとえばプロセッサであり、CPU(Central Processing Unit)であってもよい。コントローラ50は、作業機械100、100Aに搭載されていてもよく、作業機械100、100Aの外部に離れて配置されていてもよい。コントローラ50が作業機械100の外部に離れて配置されている場合、コントローラ50は、姿勢検出センサ20、圧力センサ14、EPC弁15、入力装置17、警告出力部18などと無線により接続されていてもよい。
The
また作業機械100、100Aは遠隔操作されてもよい。この場合、作業機械100、100Aの遠隔地に、操作レバーを含む操作装置が配置される。作業機械100、100Aは、遠隔地に配置された操作装置から出力された操作指令を無線で受信することにより操作される。
The
図1、図4および図11に示される油圧シリンダ4a、4aa、4ab、4b、4cの各々は、油圧シリンダのボトム側とトップ側とが図に示された状態とは逆向きに装着されていてもよい。
Each of the
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and should not be considered limiting. The scope of the present invention is indicated by the claims, not by the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
1 走行体、1a 履帯装置、2 旋回体、2a 運転室、2b 運転席、2c エンジンルーム、2d カウンタウェイト、3 作業機、3a ブーム、3aa 第1ブーム、3ab 第2ブーム、3b アーム、3c 作業具、3d 作業具リンク、3da 第1部材、3db 第2部材、4a1,4a2,4b1,4b2,4c1 接続点、4a ブームシリンダ、4aa 第1ブームシリンダ、4ab 第2ブームシリンダ、4b アームシリンダ、4c 作業具シリンダ、4c2 作業具シリンダトップピン、5a ブームフートピン、5b 第2ブームトップピン、5b ブームトップピン、5c アームトップピン、5d 第1ブームトップピン、11 操作装置、11L 第2操作レバー、11R 第1操作レバー、12 メインポンプ、14 圧力センサ、15,15a,15b,15c,15d EPC弁、16 方向制御弁、17 入力装置、18 警告出力部、19 パイロット油路、20 姿勢検出センサ、30 リンク部材、40 油圧シリンダ、50 コントローラ、50a 姿勢検出部、50b 距離算出部、50c 最大高さ位置判定部、50d 作業機駆動制御部、50e 警告制御部、50f 記憶部、50g 制限高さ設定部、60 リンク部動作制御ユニット、61 停止リレー、62 ロック弁、63 ロックレバー、64 ロックスイッチ、65 ポンプコントローラ、100,100A 作業機械、200 制御システム、A3,RWA,RWC,Rca,Rcb,Rcc 寸法、BMang,Kca,Kcb,Kcc,MDang,TPang,fca,fcb,fcc,fwka,fwkc 角度、GL グランドライン、HL 水平線、L1,L2,L2a,L3,La,Lb,Lc 直線。 1 Traveling body, 1a Track device, 2 Swivel body, 2a Cab, 2b Cab, 2c Engine room, 2d Counterweight, 3 Work machine, 3a Boom, 3aa First boom, 3ab Second boom, 3b Arm, 3c Work tool, 3d Work tool link, 3da First member, 3db Second member, 4a1, 4a2, 4b1, 4b2, 4c1 Connection point, 4a Boom cylinder, 4aa First boom cylinder, 4ab Second boom cylinder, 4b Arm cylinder, 4c Work tool cylinder, 4c2 Work tool cylinder top pin, 5a Boom foot pin, 5b Second boom top pin, 5b Boom top pin, 5c Arm top pin, 5d First boom top pin, 11 Operation device, 11L Second operation lever, 11R First operation lever, 12 Main pump, 14 Pressure sensor, 15, 15a, 15b, 15c, 15d EPC valve, 16 directional control valve, 17 input device, 18 warning output unit, 19 pilot oil passage, 20 attitude detection sensor, 30 link member, 40 hydraulic cylinder, 50 controller, 50a attitude detection unit, 50b distance calculation unit, 50c maximum height position determination unit, 50d work machine drive control unit, 50e warning control unit, 50f memory unit, 50g limit height setting unit, 60 link operation control unit, 61 stop relay, 62 lock valve, 63 lock lever, 64 lock switch, 65 pump controller, 100, 100A work machine, 200 control system, A3, RWA, RWC, Rca, Rcb, Rcc Dimensions, BMang, Kca, Kcb, Kcc, MDang, TPang, fca, fcb, fcc, fwka, fwkc angles, GL ground line, HL horizontal line, L1, L2, L2a, L3, La, Lb, Lc straight lines.
Claims (9)
前記車両本体に回動可能に接続される第1リンク部と、
第1点および第2点を有し、前記第1リンク部に回動可能に接続される第2リンク部と、
前記車両本体に対して前記第1リンク部を回動させる第1アクチュエータと、
前記第1リンク部に対して前記第2リンク部を回動させる第2アクチュエータと、
前記第1点の第1高さ位置と前記第2点の第2高さ位置とを算出し、算出された前記第1高さ位置および前記第2高さ位置の一方が制限高さに達したと判断した場合に前記第1アクチュエータおよび前記第2アクチュエータの少なくとも一方の動作を制限する動作制限信号を出力するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記第1点が前記制限高さに達し、前記第2点が前記第1点より低い位置にあると判断した場合、前記第1アクチュエータの伸び動作と前記第2アクチュエータの伸び動作とについて動作を制限する前記動作制限信号を出力する、作業機械の制御システム。 A vehicle body,
A first link portion rotatably connected to the vehicle body;
a second link portion having a first point and a second point and pivotably connected to the first link portion;
A first actuator that rotates the first link portion relative to the vehicle body;
a second actuator configured to rotate the second link portion relative to the first link portion;
a controller that calculates a first height position of the first point and a second height position of the second point, and outputs an operation limiting signal that limits an operation of at least one of the first actuator and the second actuator when it is determined that one of the calculated first height position and the calculated second height position has reached a limit height ;
A work machine control system, wherein the controller outputs the operation limiting signal that limits the extension operation of the first actuator and the extension operation of the second actuator when it determines that the first point has reached the limiting height and the second point is at a position lower than the first point.
前記車両本体に回動可能に接続される第1リンク部と、
第1点および第2点を有し、前記第1リンク部に回動可能に接続される第2リンク部と、
前記車両本体に対して前記第1リンク部を回動させる第1アクチュエータと、
前記第1リンク部に対して前記第2リンク部を回動させる第2アクチュエータと、
前記第1点の第1高さ位置と前記第2点の第2高さ位置とを算出し、算出された前記第1高さ位置および前記第2高さ位置の一方が制限高さに達したと判断した場合に前記第1アクチュエータおよび前記第2アクチュエータの少なくとも一方の動作を制限する動作制限信号を出力するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記第2点が前記制限高さに達し、前記第1点が前記第2点より低い位置にあると判断した場合、前記第1アクチュエータの伸び動作と前記第2アクチュエータの縮み動作とについて動作を制限する前記動作制限信号を出力する、作業機械の制御システム。 A vehicle body,
A first link portion rotatably connected to the vehicle body;
a second link portion having a first point and a second point and pivotably connected to the first link portion;
A first actuator that rotates the first link portion relative to the vehicle body;
a second actuator configured to rotate the second link portion relative to the first link portion;
a controller that calculates a first height position of the first point and a second height position of the second point, and outputs an operation limiting signal that limits an operation of at least one of the first actuator and the second actuator when it is determined that one of the calculated first height position and the calculated second height position has reached a limit height;
A work machine control system, wherein the controller outputs the operation limiting signal that limits the extension operation of the first actuator and the contraction operation of the second actuator when it determines that the second point has reached the limiting height and that the first point is at a position lower than the second point.
前記第2リンク部に対して前記作業具を回動させる第3アクチュエータと、をさらに備え、
前記第1点は、前記第2リンク部の上面側に位置し、かつ前記第2アクチュエータが前記第2リンク部に接続される点であり、
前記第2点は、前記第2リンク部の上面側に位置し、かつ前記第3アクチュエータが前記第2リンク部に接続される点である、請求項1または請求項2に記載の作業機械の制御システム。 A working tool rotatably connected to the second link portion;
A third actuator that rotates the working tool relative to the second link portion,
the first point is located on an upper surface side of the second link portion, and is a point at which the second actuator is connected to the second link portion;
3. The control system for a work machine according to claim 1, wherein the second point is located on an upper surface side of the second link portion and is a point at which the third actuator is connected to the second link portion.
前記接続リンク部と前記基端リンク部との双方に接続され、前記接続リンク部を前記基端リンク部に対して回動させる第4アクチュエータをさらに備える、請求項1から請求項5のいずれかに記載の作業機械の制御システム。 the first link portion has a base end link portion connected to the vehicle body and a connection link portion connected to both the base end link portion and the second link portion,
6. A work machine control system according to claim 1 , further comprising a fourth actuator connected to both the connection link portion and the base end link portion, for rotating the connection link portion relative to the base end link portion.
前記コントローラは、前記第1リンク部、前記第2リンク部を含む作業機が所定の姿勢にある状態で、前記入力装置から前記指令信号を受けることにより、前記所定の姿勢における前記第1高さ位置および前記第2高さ位置の一方を前記制限高さに設定する、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の作業機械の制御システム。 An input device that receives an operation from an operator and outputs a command signal to the controller,
7. A work machine control system according to claim 1, wherein the controller sets one of the first height position and the second height position in a predetermined posture to the limit height by receiving the command signal from the input device when the work machine including the first link unit and the second link unit is in the predetermined posture.
前記車両本体に回動可能に接続される第1リンク部と、
第1点および第2点を有し、前記第1リンク部に回動可能に接続される第2リンク部と、
前記車両本体に対して前記第1リンク部を回動させる第1アクチュエータと、
前記第1リンク部に対して前記第2リンク部を回動させる第2アクチュエータと、を備える作業機械の制御方法であって、
前記第1点の第1高さ位置と前記第2点の第2高さ位置とを算出するステップと、
算出された前記第1高さ位置および前記第2高さ位置の一方が制限高さに達したか否かを判断するステップと、
算出された前記第1高さ位置および前記第2高さ位置の一方が前記制限高さに達したと判断した場合に前記第1アクチュエータおよび前記第2アクチュエータの少なくとも一方の動作を制限するステップと、を備え、
前記第1アクチュエータおよび前記第2アクチュエータの少なくとも一方の動作を制限する前記ステップにおいて、前記第1点が前記制限高さに達し、前記第2点が前記第1点より低い位置にあると判断した場合、前記第1アクチュエータの伸び動作と前記第2アクチュエータの伸び動作とについて動作を制限する、作業機械の制御方法。 A vehicle body,
A first link portion rotatably connected to the vehicle body;
a second link portion having a first point and a second point and pivotably connected to the first link portion;
A first actuator that rotates the first link portion relative to the vehicle body;
A control method for a work machine including a second actuator that rotates the second link portion relative to the first link portion,
calculating a first height position of the first point and a second height position of the second point;
determining whether or not one of the calculated first height position and the calculated second height position has reached a limit height;
and limiting the operation of at least one of the first actuator and the second actuator when it is determined that one of the calculated first height position and the calculated second height position has reached the limit height ,
A method for controlling a work machine, comprising: limiting the operation of at least one of the first actuator and the second actuator, when it is determined that the first point has reached the limited height and the second point is at a position lower than the first point; and limiting the operation of the extension operation of the first actuator and the extension operation of the second actuator .
前記車両本体に回動可能に接続される第1リンク部と、A first link portion rotatably connected to the vehicle body;
第1点および第2点を有し、前記第1リンク部に回動可能に接続される第2リンク部と、a second link portion having a first point and a second point and pivotably connected to the first link portion;
前記車両本体に対して前記第1リンク部を回動させる第1アクチュエータと、A first actuator that rotates the first link portion relative to the vehicle body;
前記第1リンク部に対して前記第2リンク部を回動させる第2アクチュエータと、を備える作業機械の制御方法であって、A control method for a work machine including a second actuator that rotates the second link portion relative to the first link portion,
前記第1点の第1高さ位置と前記第2点の第2高さ位置とを算出するステップと、calculating a first height position of the first point and a second height position of the second point;
算出された前記第1高さ位置および前記第2高さ位置の一方が制限高さに達したか否かを判断するステップと、determining whether or not one of the calculated first height position and the calculated second height position has reached a limit height;
算出された前記第1高さ位置および前記第2高さ位置の一方が前記制限高さに達したと判断した場合に前記第1アクチュエータおよび前記第2アクチュエータの少なくとも一方の動作を制限するステップと、を備え、and limiting the operation of at least one of the first actuator and the second actuator when it is determined that one of the calculated first height position and the calculated second height position has reached the limit height,
前記第1アクチュエータおよび前記第2アクチュエータの少なくとも一方の動作を制限する前記ステップにおいて、前記第2点が前記制限高さに達し、前記第1点が前記第2点より低い位置にあると判断した場合、前記第1アクチュエータの伸び動作と前記第2アクチュエータの縮み動作とについて動作を制限する、作業機械の制御方法。A method for controlling a work machine, comprising: limiting the operation of at least one of the first actuator and the second actuator, when it is determined that the second point has reached the restricted height and the first point is at a position lower than the second point, limiting the extension operation of the first actuator and the contraction operation of the second actuator.
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