WO2024024828A1 - 建設機械の作業支援システム - Google Patents

建設機械の作業支援システム Download PDF

Info

Publication number
WO2024024828A1
WO2024024828A1 PCT/JP2023/027350 JP2023027350W WO2024024828A1 WO 2024024828 A1 WO2024024828 A1 WO 2024024828A1 JP 2023027350 W JP2023027350 W JP 2023027350W WO 2024024828 A1 WO2024024828 A1 WO 2024024828A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
inertial sensor
construction machine
distance
angular velocity
support system
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/027350
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
友紘 羽龍
Original Assignee
日本精機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本精機株式会社 filed Critical 日本精機株式会社
Publication of WO2024024828A1 publication Critical patent/WO2024024828A1/ja

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/24—Safety devices, e.g. for preventing overload

Definitions

  • the present disclosure relates to a work support system applied to construction machines such as hydraulic excavators.
  • Patent Document 1 prevents the construction machine from rotating at an excessive speed and overturning by controlling the rotation speed of the construction machine in consideration of the speed detected by a speed sensor provided at the rotation center of the construction machine. It is something.
  • An object of the present disclosure is to provide a work support system that can calculate the rotational speed of a construction machine even when a sensor is mounted at a location other than the rotation center of the construction machine.
  • the work support system disclosed herein is A work support system for construction machinery whose main body is rotatable, an inertial sensor disposed at a first position spaced from the rotation center of the main body; a control unit that calculates an angular velocity of the main body based on a first distance that is a distance from the rotation center of the main body to the inertial sensor and a measured value of the inertial sensor; Equipped with
  • Construction machinery side view Top view of construction machinery System configuration diagram of work support system
  • the work support system S of the present invention mainly includes a construction machine 1, an inertial sensor 2 installed on the construction machine 1, and a mobile terminal 3.
  • the mobile terminal 3 calculates the angular velocity of the construction machine 1 in turning based on the measured value of the inertial sensor 2, and displays the calculated angular velocity on the mobile terminal 3 as machine guidance.
  • the construction machine 1 is a rotary hydraulic excavator with an offset function shown in FIGS. 1 and 2.
  • the construction machine 1 includes an upper rotating body (main body) 12 provided on a lower traveling body 11 .
  • the lower traveling body 11 is self-propelled using endless tracks and tires.
  • the upper rotating body 12 is equipped with an engine room and a driver's cab.
  • the upper rotating body 12 is supported so as to be rotatable (swivelable) left and right with respect to the lower traveling body 11, and is rotated by a motor (not shown).
  • the upper rotating body 12 includes a boom 13, an arm 14, and a bucket 15.
  • the boom 13 includes a first boom 131 and a second boom 132.
  • the first boom 131 is connected to the upper rotating body 12 so as to be rotatable in the vertical direction.
  • the second boom 132 is rotatably connected to the first boom 131 in the left-right direction. This rotation of the second boom 132 in the left-right direction is a so-called offset boom function.
  • the arm 14 is connected to the second boom 132 so as to be rotatable in the vertical direction.
  • the bucket 15 is rotatably connected to the arm 14.
  • the inertial sensor 2 is a sensor that can detect acceleration and angular velocity.
  • the inertial sensor 2 is, for example, a 6-axis inertial sensor that detects inertial forces on a total of 6 axes, including acceleration on 3 axes and angular velocity on the 3 axes.
  • the inertial sensor 2 has a built-in battery and transmits detected measurement values (acceleration, angular velocity) to the mobile terminal 3 via wireless communication.
  • the inertial sensor 2 is installed on the first boom 121.
  • the mobile terminal 3 is a so-called smartphone or tablet terminal.
  • the mobile terminal 3 includes a touch panel 31, a control section 32, and a storage section 33.
  • the storage unit 33 is a nonvolatile memory such as a flash memory.
  • the storage unit 33 stores in advance a distance D in the horizontal direction from the rotation center 12C of the upper rotating body 12 to the inertial sensor 2. This distance D may be input in advance by the operator of the mobile terminal 3 by operating the touch panel 31 of the mobile terminal 3 and stored in the storage unit 33 .
  • the control unit 32 calculates the following equation.
  • the angular velocity ⁇ of the upper rotating body 12 is calculated. Note that the angular velocity 2 ⁇ may be calculated from the acceleration per unit time.
  • the control unit 32 displays a warning on the display unit 31 when the angular velocity 12 ⁇ of the upper rotating body 12 exceeds the threshold T.
  • a work support system S of the present disclosure is a work support system S for a construction machine 1 in which a main body 12 is rotatable.
  • the control unit 33 calculates the angular velocity 12 ⁇ of the main body 12 based on the first distance D, which is the distance from the rotation center of the inertial sensor 2 to the inertial sensor 2, and the measured value of the inertial sensor 2.
  • the work support system S of the present disclosure may be modified as follows.
  • the construction machine to which the work support system S of the present disclosure is applied is not limited to a cutting machine such as a hydraulic excavator, but may be applied to other construction machines whose main body including a driver's seat is rotatable. For example, it may be applied to cargo handling machines such as rotary forks and crawler cranes.
  • the inertial sensor 2 may be provided at any location other than the first boom 131 (second boom 132, arm 14, bucket 15).
  • a configuration may be adopted in which the inertial sensors 2 are provided at multiple locations.
  • the angular velocity 12 ⁇ of the upper rotating body 12 may be calculated based on the distance between each inertial sensor 2 and the center of rotation 12C and the measured value of each inertial sensor 2.
  • the distance D in the horizontal direction from the rotation center 12C of the upper rotating body 12 to the inertial sensor 2 may be estimated from the measured values of a plurality of inertial sensors 2. Alternatively, this distance D may be calculated based on the amount of operation of an operation section provided in the driver's cab of the upper rotating body 12.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

建設機械の回転中心でない箇所にセンサを搭載した場合であっても建設機械の回転速度を算出できる。 本開示の作業支援システムＳは、回転型の油圧ショベル１の旋回に関する角速度１２ωに基づくマシンガイダンスを行う。作業支援システムＳは、油圧ショベル１の本体１２の回転中心１２Ｃから離間した第１位置に配置された慣性センサ２と、本体１２の回転中心から慣性センサ２までの距離である第１距離Ｄと慣性センサ２の計測値に基づいて本体１２の角速度１２ωを算出する制御部３３と、を備えた。

Description

建設機械の作業支援システム
　本開示は、油圧ショベルなどの建設機械に適用される作業支援システムに関する。
　従来の作業支援システムとして特許文献１に開示されたものがある。特許文献１は、建設機械の回転中心に設けられた速度センサによって検出した速度を考慮して建設機械の回転速度を制御することにより、過剰な速度で回転して建設機械が転倒することを防ぐものである。
特開平７－１８０１９２号公報
　しかしながら、特許文献１の作業支援システムにおいては、センサを建設機械の回転中心に搭載しなければならない。
　本開示は、建設機械の回転中心でない箇所にセンサを搭載した場合であっても建設機械の回転速度を算出可能な作業支援システムを提供することを目的とする。
　本開示の作業支援システムは、
　本体が回転可能な建設機械の作業支援システムであって、
　前記本体の回転中心から離間した第１位置に配置された慣性センサと、
　前記本体の回転中心から前記慣性センサまでの距離である第１距離と前記慣性センサの計測値に基づいて前記本体の角速度を算出する制御部と、
　を備えた。
　本開示によれば、建設機械の回転中心でない箇所にセンサを搭載した場合であっても建設機械の回転速度を算出可能な作業支援システムを提供できる。
建設機械の側面図 建設機械の上面図 作業支援システムのシステム構成図
　本開示の第１実施形態について、添付図面に基づいて以下に説明する。
　本発明の作業支援システムＳは、建設機械１、建設機械１に設置された慣性センサ２、携帯端末３から主に構成される。作業支援システムＳは、慣性センサ２の計測値に基づいて携帯端末３が建設機械１の旋回における角速度を算出し、マシンガイダンスとして携帯端末３に表示する。
　建設機械１は、図１及び図２に示すオフセット機能を有する回転型の油圧ショベルである。建設機械１は、下部走行体１１の上に上部回転体（本体）１２が設けられている。
　下部走行体１１は、無限軌道やタイヤにより自走する。
　上部回転体１２は、エンジンルーム、運転室、が搭載されている。上部回転体１２は、下部走行体１１に対し左右に回動可能（旋回可能）に支持されており、図示しないモータにより回動する。また、上部回転体１２は、ブーム１３、アーム１４、バケット１５を備えている。
　ブーム１３は、第１ブーム１３１、第２ブーム１３２を備えている。
　第１ブーム１３１は、上部回転体１２に対し上下方向に回動可能に連結されている。
　第２ブーム１３２は、第１ブーム１３１に対し左右方向に回動可能に連結されている。この第２ブーム１３２の左右方向への回動が、いわゆるオフセットブーム機能である。
　アーム１４は、第２ブーム１３２に対し上下方向に回動可能に連結されている。
　バケット１５は、アーム１４に対し回動可能に連結されている。
　これらブーム１３、アーム１４、バケット１５の回動は、図示しない各シリンダの伸縮によって各々個別に制御される。この各シリンダおよび上部回転体１１を回動させるモータは、上部回転体１２の運転室内に設けられた操作部を搭乗者Ｐが操作することにより制御する。
　慣性センサ２は、加速度と角速度を検出可能なセンサである。慣性センサ２は、例えば、３軸の加速度、同３軸の角速度の計６軸の慣性力を検出する６軸慣性センサである。慣性センサ２は、バッテリを内蔵しており、検出した計測値（加速度、角速度）を無線通信により携帯端末３に送信する。
　慣性センサ２は、第１ブーム１２１に設置されている。
　携帯端末３は、いわゆるスマートフォンやタブレット端末である。携帯端末３は、タッチパネル３１、制御部３２、記憶部３３を備えている。
　記憶部３３は、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリである。この記憶部３３には、予め、上部回転体１２の回転中心１２Ｃから慣性センサ２までの水平方向における距離Ｄが格納されている。この距離Ｄは、携帯端末３のタッチパネル３１を操作することによって、携帯端末３の操作者によって予め入力されたものを記憶部３３に記憶するようにしてもよい。
　制御部３２は、慣性センサ２が検出した角速度αωと、記憶部３３に記憶された上部回転体１２の回転中心１２Ｃから慣性センサ２の中心までの水平方向における距離Ｄに基づいて、次式により上部回転体１２の角速度ωを算出する。尚、角速度２ωは、単位時間あたりの加速度から算出するものであってもよい。
　角速度ω[rad/s]　＝　角速度αω[rad/s]　÷　距離Ｄ[m]
　制御部３２は、上部回転体１２の角速度１２ωが閾値Ｔ以上となった場合に、表示部３１に警告を表示する。
　以上のように構成することで、建設機械１の搭乗者Ｐに適切な操作を表示することができる。
　本開示の作業支援システムＳは、本体１２が回転可能な建設機械１の作業支援システムＳであって、本体１２の回転中心１２Ｃから離間した第１位置に配置された慣性センサ２と、本体１２の回転中心から慣性センサ２までの距離である第１距離Ｄと慣性センサ２の計測値に基づいて本体１２の角速度１２ωを算出する制御部３３と、を備えた。
　このように構成することで、建設機械の回転中心でない箇所にセンサを搭載した場合であっても建設機械の回転速度を算出可能な作業支援システムを提供できる。
（他の実施形態）
　本開示の作業支援システムＳは、以下のように変更してもよい。
　本開示の作業支援システムＳを適用する建設機械は、油圧ショベルなどの切削機に限らず、運転席を有する本体が旋回可能な他の建設機械に適用してもよい。例えば、ロータリーフォークやクローラクレーンなどの荷役機械に適用してもよい。
　慣性センサ２を、第１ブーム１３１以外の箇所（第２ブーム１３２、アーム１４、バケット１５）のいずれかに設ける構成であってもよい。
　慣性センサ２を複数個所に設ける構成であってもよい。この場合、各慣性センサ２と回転中心１２Ｃとの距離、および、各慣性センサ２の計測値に基づいて、上部回転体１２の角速度１２ωを算出するようにしてもよい。
　上部回転体１２の回転中心１２Ｃから慣性センサ２までの水平方向における距離Ｄを、複数の慣性センサ２の計測値から推定してもよい。あるいは、この距離Ｄを上部回転体１２の運転室内に設けられた操作部の操作量によって算出してもよい。
　１　　…油圧ショベル（建設機械）
　１１　…下部走行体
　１２　…上部回転体（本体）
　１２Ｃ…本体の回転中心
　１３　…ブーム
　１３１…第１ブーム
　１３２…第２ブーム
　１４　…アーム
　１５　…バケット
　２　　…慣性センサ
　３　　…携帯端末
　３１　…タッチパネル
　３２　…制御部
　３３　…記憶部
　Ｐ　　…搭乗者（オペレータ）
　ω　　…本体の角速度
　αω　…慣性センサの角速度
　Ｄ　　…本体の回転中心から慣性センサまでの距離（第１距離）

Claims (3)

  1. 　本体が回転可能な建設機械の作業支援システムであって、
    　前記本体の回転中心から離間した第１位置に配置された慣性センサと、
    　前記本体の回転中心から前記慣性センサまでの距離である第１距離と前記慣性センサの計測値に基づいて前記本体の角速度を算出する制御部と、
    　を備えた作業支援システム。
  2. 　前記建設機械は、ブーム、アーム、バケットを備えた油圧ショベルであり、
    　前記慣性センサは、前記ブーム、前記アーム、前記バケットのいずれかに配置される、
    　請求項１に記載の作業支援システム。
  3. 　前記第１距離を予め格納した記憶部を備え、
    　前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記第１距離と前記慣性センサの計測値に基づいて前記本体の角速度を算出する、
    　請求項２に記載の作業支援システム。
PCT/JP2023/027350 2022-07-27 2023-07-26 建設機械の作業支援システム WO2024024828A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-119244 2022-07-27
JP2022119244 2022-07-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024024828A1 true WO2024024828A1 (ja) 2024-02-01

Family

ID=89706487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/027350 WO2024024828A1 (ja) 2022-07-27 2023-07-26 建設機械の作業支援システム

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024024828A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008038418A (ja) * 2006-08-04 2008-02-21 Hitachi Ltd 測位装置及び初期化方法
WO2015186215A2 (ja) * 2014-06-04 2015-12-10 株式会社小松製作所 作業機械の姿勢演算装置、作業機械及び作業機械の姿勢演算方法
JP2021139732A (ja) * 2020-03-05 2021-09-16 大成建設株式会社 旋回角度の補正方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008038418A (ja) * 2006-08-04 2008-02-21 Hitachi Ltd 測位装置及び初期化方法
WO2015186215A2 (ja) * 2014-06-04 2015-12-10 株式会社小松製作所 作業機械の姿勢演算装置、作業機械及び作業機械の姿勢演算方法
JP2021139732A (ja) * 2020-03-05 2021-09-16 大成建設株式会社 旋回角度の補正方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113557340B (zh) 作业机械
JP6672313B2 (ja) ショベル
WO2016125232A1 (ja) 作業車両および作業車両の制御方法
WO2017221904A1 (ja) 作業車両、作業管理システムおよび作業車両の制御方法
JP2006257724A (ja) 作業機械の安全装置
JP7114248B2 (ja) 建設機械
CN112334621B (zh) 挖土机
JP7223823B2 (ja) 旋回作業車
JP2013189767A (ja) 電動式旋回装置
WO2024024828A1 (ja) 建設機械の作業支援システム
KR101696478B1 (ko) 건설기계의 시트 수평유지장치
JPH10219728A (ja) 建設機械の干渉防止装置
JP7261111B2 (ja) 作業機械、および作業機械の制御方法
KR102088063B1 (ko) 건설 기계의 안전 제어 장치 및 제어 방법
JP7416579B2 (ja) 作業機械
CN113574227B (zh) 作业机械
WO2020122044A1 (ja) 作業機械、作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法
CN111868339B (zh) 工程机械
JPH11241363A (ja) 建設機械のフロント制御装置
WO2023149104A1 (ja) 作業機械および作業機械の制御方法
JPH0258411B2 (ja)
JP5414048B2 (ja) 解体作業機
KR20240056602A (ko) 작업 기계 및 작업 기계의 제어 방법
JP2022106036A (ja) 建設機械
KR20150075856A (ko) 건설 기계의 램실린더 제어 장치 및 제어 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23846558

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1