JPWO2019182128A1 - ショベル - Google Patents
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Abstract
Description
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載されるブーム、アーム、及び、エンドアタッチメントを含むアタッチメントと、
前記ブームを駆動するブームシリンダと、
アタッチメントの操作に応じて動作する第1の油圧機構部と、
前記ブームシリンダのボトム側油室と前記第1の油圧機構部との間の油路に設けられ、前記ブームの下げ操作が行われない場合に、閉じている第2の油圧機構部と、
制御装置とを備え、
前記制御装置は、ショベルの状況に応じて、前記第2の油圧機構部の閉じている状態を解除すると共に、その解除具合を、前記ブームの下げ方向の移動速度が所定基準以下になるように制御する、
ショベルが提供される。
まず、図1を参照して、ショベル100の概要について説明する。
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の基本構成について説明する。
本実施形態に係る油圧駆動系は、上述の如く、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及び、バケット6等の被駆動要素のそれぞれを油圧駆動する走行油圧モータ1A,1B、旋回油圧モータ21、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及び、バケットシリンダ9を含む。以下、走行油圧モータ1A,1B、旋回油圧モータ21、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及び、バケットシリンダ9の一部又は全部を便宜的に「油圧アクチュエータ」と称する場合がある。また、本実施形態に係るショベル100の油圧駆動系は、エンジン11と、メインポンプ14と、コントロールバルブ17と、作動油保持回路40を含む。
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と、圧力センサ29を含む。
次に、図3〜図5を参照して、ボトムリリーフ制御の対象となるショベル100の不安定動作について説明する。
図3(図3A〜図3F)は、ボトムリリーフ制御の対象となる不安定動作が生じうるショベル100の作業状況の具体例を示す図である。
図4は、ショベル100の後部浮き上がり動作を説明する図である。具体的には、図4は、後部浮き上がり動作が発生するショベル100の作業状況を示す図である。
図5、図6は、ショベル100の振動動作の一例を説明する図である。具体的には、図5(図5A、図5B)は、ショベル100の空中動作時に振動動作が発生する状況を説明する図である。また、図6は、図5A、図5Bに示す状況におけるショベル100の排出動作に伴うピッチ方向の角度(ピッチ角度)及び角速度(ピッチ角速度)の時間波形を示す図である。本例では、空中動作の一例として、バケット6内の積載物DPを排出する排出動作を説明する。
次に、図7、図8を参照して、上述したショベル100の不安定動作の抑制方法について説明する。
一方、重力が転倒支点P1まわりに車体を地面に抑え付けようとするモーメントτ2は、ショベルの車体重心P3と、下部走行体1の前方の転倒支点P1の間の距離D2と、車体重量Mと、重力加速度gに基づき、次の式(2)で表される。
車体の後方が浮き上がらずに安定する条件(安定条件)は、次の式(3)で表される。
よって、式(3)に、式(1),(2)が代入されることにより、安定条件として、次の不等式(4)が得られる。
つまり、制御部302は、制御条件として不等式(4)が成り立つように、アタッチメントの動作を補正すれば、ショベル100の後部浮き上がり動作を抑制できる。
制御部302は、ロッド圧PRおよびボトム圧PBに基づき、ブームシリンダ7が上部旋回体3に及ぼす力F1を計算(推定)する。このとき、上述の如く、制御部302は、不安定動作判定用センサ32に含まれうるブームシリンダ7のロッド圧及びボトム圧を検出する圧力センサの出力信号に基づき、ロッド圧PR及びボトム圧PBを取得してよい。
制御部302は、式(6)に基づき、力F1を計算(推定)してよい。
図8(図8A〜8C)は、ショベル100の振動動作に関連する動作波形の具体例を示す図である。具体的には、図8A〜8Cは、それぞれ、ショベル100において、空中動作が繰り返し行われた場合の動作波形図の一例、他の例、及び、更に他の例を示す図である。図8A〜8Cは、それぞれ、異なる試行を示しており、上から順に、ピッチング角速度(即ち、車体の振動)、ブーム角加速度、アーム角加速度、ブーム角度、及び、アーム角度が示される。
よって、ブームシリンダ7の推力Fは、制限推力FMAXより小さい必要があるため、以下の式(8)が成立する必要がある。
よって、式(8)から以下の式(9)が得られる。
式(9)の右辺が、制限推力FMAXに対応するボトム圧PBの上限値PBMAXに相当し、次の式(10)が得られる。
制御部302は、式(10)が成立するように、アタッチメントの動作、即ち、ブームシリンダ7の動作を補正する。即ち、制御部302は、式(10)が成立するように、ブームシリンダ7のボトム圧PBを調節(減圧)する。より具体的には、後述する各種構成(図9〜図11参照)が採用されることにより、制御部302は、適宜、制御指令を制御対象に出力することで、ブームシリンダ7のボトム圧PBを調整(減圧)する。これにより、ショベル100の振動動作を抑制できる。
次に、図9〜図11を参照して、不安定動作を抑制するためのショベル100の構成、具体的には、ショベル100のボトムリリーフ制御に関する油圧回路を中心とする構成について説明する。
次に、図12、図13を参照して、コントローラ30によるボトムリリーフ制御に関する処理フローについて説明する。
3 上部旋回体
4 ブーム
5 アーム
6 バケット(エンドアタッチメント)
7 ブームシリンダ
8 アームシリンダ
9 バケットシリンダ
17 コントロールバルブ(第1の油圧機構部)
21 旋回油圧モータ
26 操作装置
26A,26B レバー装置
26C ペダル装置
29 圧力センサ
30 コントローラ(制御装置)
32 不安定動作判定用センサ
33 ブーム動作速度計測センサ
34 ホースバースト判定用センサ(検出部)
34A1 圧力センサ(第1の圧力センサ)
34A2 圧力センサ(第2の圧力センサ)
36 電磁比例弁
40 作動油保持回路(第2の油圧機構部)
42 保持弁
44 スプール弁(第1の排出弁)
45 電磁リリーフ弁
46 電磁リリーフ弁(第2の排出弁)
52 電磁比例弁
54 シャトル弁
56,58 電磁リリーフ弁
60 電磁比例弁
62 電磁リリーフ弁
301 判定部
302 制御部
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載されるブーム、アーム、及び、エンドアタッチメントを含むアタッチメントと、
前記ブームを駆動するブームシリンダと、
アタッチメントの操作に応じて動作する第1の油圧機構部と、
前記ブームシリンダのボトム側油室と前記第1の油圧機構部との間の油路に設けられ、前記ブームの下げ操作が行われない場合に、閉じている第2の油圧機構部と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、ショベルが所定の不安定状態にある場合、前記第2の油圧機構部の閉じている状態を解除すると共に、その解除具合を、前記ブームの下げ方向の移動速度が所定基準以下になるように制御する、
ショベルが提供される。
Claims (11)
- 下部走行体と、
前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載されるブーム、アーム、及び、エンドアタッチメントを含むアタッチメントと、
前記ブームを駆動するブームシリンダと、
アタッチメントの操作に応じて動作する第1の油圧機構部と、
前記ブームシリンダのボトム側油室と前記第1の油圧機構部との間の油路に設けられ、前記ブームの下げ操作が行われない場合に、閉じている第2の油圧機構部と、
制御装置とを備え、
前記制御装置は、ショベルの状況に応じて、前記第2の油圧機構部の閉じている状態を解除すると共に、その解除具合を、前記ブームの下げ方向の移動速度が所定基準以下になるように制御する、
ショベル。 - 前記移動速度は、前記ブームの下げ方向の平均移動速度を含む、
請求項1に記載のショベル。 - 前記移動速度は、所定時間内における前記ブームの下げ方向の移動量を含む、
請求項1に記載のショベル。 - 前記第2の油圧機構部は、前記ボトム側油室への作動油の流入を許容する一方、前記ボトム側油室からの作動油の流出を遮断し、前記ボトム側油室の作動油を保持する保持弁と、前記ブームの操作状態に連動して、前記ボトム側油室から作動油を排出させることが可能な第1の排出弁とを含む、
請求項1に記載のショベル。 - 前記制御装置は、当該ショベルの状況に応じて、前記ブームの操作状態と前記第1の排出弁との連動を一時的に解除し、前記第1の排出弁を制御することにより、前記第2の油圧機構部の閉じている状態を解除する、
請求項4に記載のショベル。 - 前記第2の油圧機構部は、前記ボトム側油室の作動油を排出させることが可能な第2の排出弁を更に含み、
前記制御装置は、当該ショベルの状況に応じて、前記第2の排出弁を制御することにより、前記第2の油圧機構部の閉じている状態を解除する、
請求項4に記載のショベル。 - 前記第2の油圧機構部から見て前記ボトム側油室と反対の下流の油路での作動油の漏れに関する情報を検出する検出部を更に備え、
前記制御装置は、前記第2の油圧機構部の閉じている状態の解除時に、前記検出部の検出情報に基づき、前記第2の油圧機構部の前記下流の油路での作動油の漏れが発生したか否かを判定し、作動油の漏れが発生したと判定した場合に、前記移動速度が前記所定基準以下になるように、前記第2の油圧機構部の解除具合を制御する、
請求項1に記載のショベル。 - 前記検出部は、前記第2の油圧機構部の前記下流の油路での作動油の漏れの有無を検出する、
請求項7に記載のショベル。 - 前記検出部は、前記ボトム側油室と前記第2の油圧機構部との間の油路の油圧を検出する第1の圧力センサと、前記第2の油圧機構部の下流の油路の圧力を検出する第2の圧力センサとを含む、
請求項8に記載のショベル。 - 前記検出部は、前記第2の油圧機構部の前記下流の油路での作動油の漏れに関する当該ショベルの動作を検出する、
請求項7に記載のショベル。 - 前記検出部は、前記ブームの加速度及び角加速度の少なくとも一方を検出する慣性センサ、前記ブームシリンダのピストン位置、速度、及び、加速度の少なくとも一つを検出するシリンダセンサ、並びに、前記ブームの前記上部旋回体に対する俯仰角度を検出する角度センサのうちの少なくとも一つを含む、
請求項10に記載のショベル。
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