WO2018123470A1 - Construction machinery control device and construction machinery control method - Google Patents
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- WO2018123470A1 WO2018123470A1 PCT/JP2017/043650 JP2017043650W WO2018123470A1 WO 2018123470 A1 WO2018123470 A1 WO 2018123470A1 JP 2017043650 W JP2017043650 W JP 2017043650W WO 2018123470 A1 WO2018123470 A1 WO 2018123470A1
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- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
Definitions
- the present invention relates to a construction machine control device and a construction machine control method.
- Patent Document 1 In a technical field related to a construction machine such as a hydraulic excavator, a construction machine that controls a work machine such that a bucket moves along a target excavation landform indicating a target shape to be excavated as disclosed in Patent Document 1 It has been known.
- An object of an aspect of the present invention is to provide a construction machine control device and a construction machine control method capable of starting bucket angle control at an appropriate timing.
- a construction machine including a work machine including a plurality of work machine elements including an arm and a bucket, a hydraulic cylinder that drives the work machine element, and an operating device that operates the hydraulic cylinder
- a control valve that adjusts a pilot pressure based on an operation amount to adjust a supply amount of hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder, a detection data acquisition unit that acquires detection data of the pilot pressure, and a detection data
- An operation determination unit that determines whether or not the plurality of operation devices that drive the plurality of work implement elements are operated in different directions, and a determination that the operation device is operated in different directions
- a work machine control unit that outputs a control signal for controlling the bucket so that the state of the work machine is maintained, and a control device for the construction machine, Corresponding control method is provided.
- a construction machine control device and a construction machine control method capable of starting bucket angle control at an appropriate timing.
- FIG. 1 is a perspective view showing an example of a hydraulic excavator according to the present embodiment.
- FIG. 2 is a side view schematically showing an example of a hydraulic excavator according to the present embodiment.
- FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an example of the operation of the work implement driven based on the work implement control according to the present embodiment.
- FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of a hydraulic system according to the present embodiment.
- FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a hydraulic system according to the present embodiment.
- FIG. 6 is a functional block diagram illustrating an example of a control system according to the present embodiment.
- FIG. 7 is a schematic diagram for explaining leveling assist control and bucket control according to the present embodiment.
- FIG. 1 is a perspective view showing an example of a hydraulic excavator according to the present embodiment.
- FIG. 2 is a side view schematically showing an example of a hydraulic excavator according to the present embodiment.
- FIG. 3 is a
- FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the relationship between the distance and the work implement speed limit according to the present embodiment.
- FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a method for controlling the hydraulic excavator according to the present embodiment.
- FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the effect of the control device according to the present embodiment.
- FIG. 1 is a perspective view showing an example of a construction machine 100 according to the present embodiment.
- the construction machine 100 is a hydraulic excavator will be described.
- the construction machine 100 is appropriately referred to as a hydraulic excavator 100.
- a hydraulic excavator 100 includes a work machine 1 that is operated by hydraulic pressure, a vehicle body 2 that supports the work machine 1, a traveling device 3 that supports the vehicle body 2, and operations for operating the work machine 1.
- the apparatus 40 and the control apparatus 50 which controls the working machine 1 are provided.
- the vehicle body 2 can turn around the turning axis RX while being supported by the traveling device 3.
- the vehicle body 2 is disposed on the traveling device 3.
- the vehicle body 2 is appropriately referred to as the upper swing body 2
- the traveling device 3 is appropriately referred to as the lower traveling body 3.
- the upper swing body 2 has a cab 4 in which an operator is boarded, a machine room 5 in which an engine, a hydraulic pump, and the like are accommodated, and a handrail 6.
- the cab 4 has a driver's seat 4S on which an operator is seated.
- the machine room 5 is disposed behind the cab 4.
- the handrail 6 is disposed in front of the machine room 5.
- the lower traveling body 3 has a pair of crawler belts 7.
- the excavator 100 travels as the crawler belt 7 rotates.
- the lower traveling body 3 may be a wheel (tire).
- the work machine 1 is supported by the upper swing body 2.
- the work machine 1 includes a bucket 11 having a cutting edge 10, an arm 12 connected to the bucket 11, and a boom 13 connected to the arm 12.
- the cutting edge 10 of the bucket 11 may be the tip of a convex blade provided on the bucket 11.
- the blade tip 10 of the bucket 11 may be the tip of a straight blade provided in the bucket 11.
- Each of the bucket 11, the arm 12, and the boom 13 corresponds to a work machine element in the present invention.
- the bucket 11 is connected to the tip of the arm 12.
- the proximal end portion of the arm 12 is connected to the distal end portion of the boom 13.
- a base end portion of the boom 13 is connected to the upper swing body 2.
- the bucket 11 and the arm 12 are connected via a bucket pin.
- the bucket 11 is supported by the arm 12 so as to be rotatable about the rotation axis AX1.
- the arm 12 and the boom 13 are connected via an arm pin.
- the arm 12 is supported by the boom 13 so as to be rotatable about the rotation axis AX2.
- the boom 13 and the upper swing body 2 are connected via a boom pin.
- the boom 13 is supported by the vehicle body 2 so as to be rotatable about the rotation axis AX3.
- the rotation axis AX1, the rotation axis AX2, and the rotation axis AX3 are parallel to each other.
- the rotation axes AX1, AX2, AX3 are orthogonal to the axis parallel to the turning axis RX.
- the axial direction of the rotation axes AX1, AX2, AX3 is appropriately referred to as the vehicle width direction of the upper swing body 2, and the direction orthogonal to both the rotation axes AX1, AX2, AX3 and the rotation axis RX is appropriately determined.
- the direction in which the work implement 1 is present with respect to the operator seated on the driver's seat 4S is the forward direction.
- the bucket 11 may be a tilt bucket.
- a tilt bucket is a bucket that can be tilted in the vehicle width direction by operation of a bucket tilt cylinder.
- the bucket 11 can be tilted or tilted in the vehicle width direction to freely shape or level the slope or flat ground.
- the operating device 40 is disposed in the cab 4.
- the operating device 40 includes an operating member that is operated by an operator of the excavator 100.
- the operation member includes an operation lever or a joystick.
- the work implement 1 is operated by operating the operation member.
- the control device 50 includes a computer system.
- the control device 50 includes a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a storage device such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory), and an input / output interface device.
- a processor such as a CPU (Central Processing Unit)
- a storage device such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory)
- an input / output interface device such as a CPU (Central Processing Unit)
- ROM Read Only Memory
- RAM Random Access Memory
- FIG. 2 is a side view schematically showing the excavator 100 according to the present embodiment.
- the excavator 100 includes a hydraulic cylinder 20 that drives the work machine 1.
- the hydraulic cylinder 20 is driven by hydraulic oil.
- the hydraulic cylinder 20 includes a bucket cylinder 21 that drives the bucket 11, an arm cylinder 22 that drives the arm 12, and a boom cylinder 23 that drives the boom 13.
- the excavator 100 includes a bucket cylinder stroke sensor 14 disposed in the bucket cylinder 21, an arm cylinder stroke sensor 15 disposed in the arm cylinder 22, and a boom cylinder stroke disposed in the boom cylinder 23.
- Sensor 16 The bucket cylinder stroke sensor 14 detects the bucket cylinder length that is the stroke length of the bucket cylinder 21.
- the arm cylinder stroke sensor 15 detects an arm cylinder length which is a stroke length of the arm cylinder 22.
- the boom cylinder stroke sensor 16 detects the boom cylinder length that is the stroke length of the boom cylinder 23.
- the hydraulic excavator 100 includes a position detection device 30 that detects the position of the upper swing body 2.
- the position detection device 30 includes a vehicle body position detector 31 that detects the position of the upper swing body 2 defined by the global coordinate system, an attitude detector 32 that detects the attitude of the upper swing body 2, and the orientation of the upper swing body 2. And an orientation detector 33 for detecting.
- the global coordinate system (XgYgZg coordinate system) is a coordinate system indicating an absolute position defined by GPS (Global Positioning System).
- the local coordinate system (XYZ coordinate system) is a coordinate system that indicates a relative position as the reference position Ps of the upper swing body 2 of the excavator 100.
- the reference position Ps of the upper swing body 2 is set to the swing axis RX of the upper swing body 2.
- the reference position Ps of the upper swing body 2 may be set to the rotation axis AX3.
- the position detection device 30 detects the three-dimensional position of the upper swing body 2 defined by the global coordinate system, the inclination angle of the upper swing body 2 with respect to the horizontal plane, and the orientation of the upper swing body 2 with respect to the reference orientation.
- the vehicle body position detector 31 includes a GPS receiver.
- the vehicle body position detector 31 detects the three-dimensional position of the upper swing body 2 defined by the global coordinate system.
- the vehicle body position detector 31 detects the position of the upper swing body 2 in the Xg direction, the position in the Yg direction, and the position in the Zg direction.
- a plurality of GPS antennas 31 ⁇ / b> A are provided on the upper swing body 2.
- the GPS antenna 31 ⁇ / b> A receives a radio wave from a GPS satellite and outputs a signal based on the received radio wave to the vehicle body position detector 31.
- the vehicle body position detector 31 detects the installation position P1 of the GPS antenna 31A defined by the global coordinate system based on the signal supplied from the GPS antenna 31A.
- the vehicle body position detector 31 detects the absolute position Pg of the upper swing body 2 based on the installation position P1 of the GPS antenna 31A.
- the vehicle body position detector 31 detects the installation position P1a of one GPS antenna 31A and the installation position P1b of the other GPS antenna 31A of the two GPS antennas 31A.
- the vehicle body position detector 31A performs an arithmetic process based on the installation position P1a and the installation position P1b to detect the absolute position Pg and direction of the upper swing body 2.
- the absolute position Pg of the upper swing body 2 is the installation position P1a.
- the absolute position Pg of the upper swing body 2 may be the installation position P1b.
- the attitude detector 32 includes an IMU (Inertial Measurement Unit).
- the attitude detector 32 is provided on the upper swing body 2.
- the attitude detector 32 is disposed below the cab 4.
- the attitude detector 32 detects the inclination angle of the upper swing body 2 with respect to the horizontal plane (XgYg plane).
- the tilt angle of the upper swing body 2 with respect to the horizontal plane includes the tilt angle ⁇ a of the upper swing body 2 in the vehicle width direction and the tilt angle ⁇ b of the upper swing body 2 in the front-rear direction.
- the azimuth detector 33 has a function of detecting the azimuth of the upper swing body 2 with respect to the reference azimuth defined in the global coordinate system based on the installation position P1a of the one GPS antenna 31A and the installation position P1b of the other GPS antenna 31A.
- the reference orientation is, for example, north.
- the direction detector 33 performs arithmetic processing based on the installation position P1a and the installation position P1b, and detects the direction of the upper swing body 2 with respect to the reference direction.
- the azimuth detector 33 calculates a straight line connecting the installation position P1a and the installation position P1b, and detects the azimuth of the upper swing body 2 with respect to the reference azimuth based on the inclination angle ⁇ c formed by the calculated straight line and the reference azimuth.
- the direction detector 33 may be separate from the position detection device 30.
- the orientation detector 33 may detect the orientation of the upper swing body 2 using a magnetic sensor.
- the hydraulic excavator 100 includes a blade edge position detector 34 that detects the relative position of the blade edge 10 with respect to the reference position Ps of the upper swing body 2.
- the blade edge position detector 34 includes a detection result of the bucket cylinder stroke sensor 14, a detection result of the arm cylinder stroke sensor 15, a detection result of the boom cylinder stroke sensor 16, a length L11 of the bucket 11, Based on the length L12 of the arm 12 and the length L13 of the boom 13, the relative position of the blade edge 10 with respect to the reference position Ps of the upper swing body 2 is calculated.
- the blade edge position detector 34 calculates an inclination angle ⁇ 11 of the blade edge 10 of the bucket 11 with respect to the arm 12 based on the bucket cylinder length detected by the bucket cylinder stroke sensor 14.
- the blade edge position detector 34 calculates the inclination angle ⁇ 12 of the arm 12 with respect to the boom 13 based on the arm cylinder length detected by the arm cylinder stroke sensor 15.
- the blade edge position detector 34 calculates the tilt angle ⁇ 13 of the boom 13 with respect to the Z axis of the upper swing body 2 based on the boom cylinder length detected by the boom cylinder stroke sensor 16.
- the length L11 of the bucket 11 is the distance between the blade edge 10 of the bucket 11 and the rotation axis AX1 (bucket pin).
- the length L12 of the arm 12 is a distance between the rotation axis AX1 (bucket pin) and the rotation axis AX2 (arm pin).
- the length L13 of the boom 13 is a distance between the rotation axis AX2 (arm pin) and the rotation axis AX3 (boom pin).
- the blade edge position detector 34 determines the relative position of the blade edge 10 with respect to the reference position Ps of the upper swing body 2 based on the inclination angle ⁇ 11, the inclination angle ⁇ 12, the inclination angle ⁇ 13, the length L11, the length L12, and the length L13. calculate.
- the blade edge position detector 34 is based on the absolute position Pg of the upper swing body 2 detected by the position detection device 30 and the relative position between the reference position Ps of the upper swing body 2 and the blade edge 10.
- the absolute position Pb is calculated.
- the relative position between the absolute position Pg and the reference position Ps is known data derived from the specification data of the excavator 100. Therefore, the blade edge position detector 34 is based on the absolute position Pg of the upper swing body 2, the relative position between the reference position Ps of the upper swing body 2 and the blade edge 10, and the specification data of the excavator 100.
- the absolute position Pb can be calculated.
- the cylinder stroke sensors 14, 15, and 16 are used to detect the tilt angles ⁇ 11, ⁇ 12, and ⁇ 13, but the cylinder stroke sensors 14, 15, and 16 may not be used.
- the blade edge position detector 34 may detect the inclination angle ⁇ 11 of the bucket 11, the inclination angle ⁇ 12 of the arm 12, and the inclination angle ⁇ 13 of the boom 13 using an angle sensor such as a potentiometer or a level.
- the operating device 40 includes a right operating lever disposed on the right side of an operator seated on the driver's seat 4S and a left operating lever disposed on the left side.
- the boom 13 When the right operation lever is moved in the front-rear direction, the boom 13 performs a lowering operation and a raising operation.
- the bucket 11 When the right operation lever is moved in the left-right direction (vehicle width direction), the bucket 11 performs excavation operation and dump operation.
- the left operating lever is moved in the front-rear direction, the arm 12 performs a dumping operation and an excavating operation.
- the left operating lever is moved in the left-right direction, the upper swing body 2 turns left and right.
- the arm 12 performs dumping operation and excavation operation when the left operation lever is moved left and right.
- Other operation patterns of the right operation lever and the left operation lever are also included in this embodiment.
- the front / rear operation of the right operation lever can be an excavation operation and a dump operation of the arm 12
- the left / right operation of the right operation lever can be a left turn and a right turn of the revolving structure.
- the operation before and after the left operation lever is a lowering operation and a raising operation of the boom 13, and the left and right operations of the left operation lever are a dumping operation and an excavation operation of the bucket 11.
- the dumping and excavation operation with respect to the front and rear operation of the arm 12 may be reversed. In this way, the operation of each work implement element with respect to the operation of the left and right operating devices of the operating device 40 can be arbitrarily set.
- FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an example of the operation of the work implement 1 driven based on the work implement control according to the present embodiment.
- the work machine control includes leveling assist control and bucket control.
- leveling assist control refers to controlling the work implement 1 so that the bucket 11 moves along the target excavation landform indicating the target shape of the excavation target.
- the target excavation landform may be defined by a plane or a line.
- the boom cylinder 23 is controlled so that the boom 13 is raised so that the bucket 11 does not exceed the target excavation landform.
- the bucket 11 and the arm 12 are driven based on the operation of the operation device 40 by the operator.
- the boom 13 is driven based on control by the control device 50.
- Bucket control refers to controlling the work machine 1 so that the state of the work machine 1 is maintained in a constant state.
- the state of the work machine 1 includes the posture of the work machine 1.
- the posture of the work machine 1 includes the sum of the inclination angle ⁇ 11 of the bucket 11, the inclination angle ⁇ 12 of the arm 12, and the inclination angle ⁇ 13 of the boom 13. That is, in the present embodiment, bucket control refers to controlling the work machine 1 so that the posture of the work machine 1 indicating the sum of the tilt angle ⁇ 11, the tilt angle ⁇ 12, and the tilt angle ⁇ 13 is maintained at a constant angle.
- FIG. For example, the normal vector of the target excavation landform and the normal vector for a part of the outline of the bucket 11 are set.
- the work implement 1 is controlled so that the angle formed by each set vector is maintained.
- the hydraulic cylinder 20 is controlled so that the angle of the bucket 11 with respect to the target excavation landform is maintained at a constant angle.
- the arm 12 is driven based on the operation of the operation device 40 by the operator.
- the bucket 11 is driven based on control by the control device 50.
- the leveling assist control and the bucket control are performed so that the cutting edge 10 of the bucket 11 moves along the target excavation landform and the bottom surface 17 of the bucket 11 moves away from the target excavation landform. Is implemented.
- the control device 50 causes the bucket 11 to perform a dumping operation and raises the boom 13 so that the bucket 11 moves along the target excavation landform while the arm 12 is being excavated by the operation of the operation device 40. .
- the bucket control is performed when at least a part of the bucket 11 exists in the bucket control range.
- the bucket control range is a range of a predetermined distance from the target excavation landform with the target excavation landform as a reference.
- bucket control is performed when the distance D between the target excavation landform and the bucket 11 is equal to or less than the first threshold value H1.
- the hydraulic cylinder 20 including the bucket cylinder 21, the arm cylinder 22, and the boom cylinder 23 is operated by a hydraulic system 300.
- An operation command for the hydraulic cylinder 20 is determined by the operation of the operation device 40 and the intervention of the control device 50.
- FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a hydraulic system 300 that operates the bucket cylinder 21.
- the bucket 11 performs two types of operations, an excavation operation and a dump operation. When the bucket cylinder 21 extends, the bucket 11 excavates, and when the bucket cylinder 21 contracts, the bucket 11 dumps.
- the hydraulic system 300 includes a variable displacement main hydraulic pump 42 that supplies hydraulic oil to the bucket cylinder 21 via the direction control valve 41, a sub hydraulic pump 43 that supplies pilot oil, an oil passage 44A through which the pilot oil flows, 44B, 47A, 47B, control valves 45A, 45B arranged in the oil passages 44A, 44B and adjusting the pilot pressure for the direction control valve 41, pressure sensors 46A, 46B arranged in the oil passages 47A, 47B, and control And a control device 50 for controlling the valves 45A and 45B.
- Control valves 45A and 45B are electromagnetic proportional control valves.
- the control valves 45A and 45B adjust the pilot pressure with respect to the direction control valve 41 by reducing the pilot pressure supplied from the oil passages 47A and 47B with respect to the operation amount of the operating device 40 that operates the hydraulic cylinder 20.
- the pilot pressure for the direction control valve 41 By adjusting the pilot pressure for the direction control valve 41, the supply amount of the hydraulic oil supplied to the bucket cylinder 21 is adjusted.
- the oil passages 47 ⁇ / b> A and 47 ⁇ / b> B are connected to the sub hydraulic pump 43 via the operation device 40. Pilot oil sent from the main hydraulic pump 42 and decompressed by the decompression valve may be supplied to the control valves 45A and 45B.
- the direction control valve 41 controls the direction in which the hydraulic oil flows and the supply amount of the hydraulic oil.
- the hydraulic oil supplied from the main hydraulic pump 42 is supplied to the bucket cylinder 21 via the direction control valve 41.
- the direction control valve 41 switches between supplying hydraulic oil to the cap-side oil chamber 20A of the bucket cylinder 21 and supplying hydraulic oil to the rod-side oil chamber 20B. Further, the direction control valve 41 adjusts the amount of hydraulic oil supplied.
- the cap side oil chamber 20A is a space between the cylinder head cover and the piston.
- the rod side oil chamber 20B is a space in which the piston rod is disposed.
- the pressure in the oil passage 47A and the pressure in the oil passage 47B change based on the operation amount of the operating device 40.
- the pressure in the oil passage 47A is detected by the pressure sensor 46A.
- the pressure in the oil passage 47B is detected by the pressure sensor 46B.
- control device 50 can limit the pilot pressure acting on the directional control valve 41 by outputting a control signal to the control valves 45A and 45B in a situation where the operation device 40 is operated to one side.
- the control valve 45A and the control valve 45B are controlled based on a control signal related to bucket control output from the control device 50.
- the control valve 45A or the control valve 45B is controlled based on a control signal output from the control device 50 in order to execute bucket control.
- the control valve 45A and the control valve 45B are instructed to be fully opened so that the direction control valve 41 is driven based on the pilot pressure adjusted by the operation of the operation device 40. Is output.
- bucket control is achieved by the control device 50 limiting the bucket drive for the operation of the bucket 11 by the operator.
- the control device 50 fully opens the control valve 45A and the control valve 45B so that the directional control valve 41 is driven based on the pilot pressure adjusted by the operation of the operation device 40. Is generated.
- the arm 12 includes the same hydraulic system 300 as the bucket 11.
- the arm 12 performs two types of operations, an excavation operation and a dump operation.
- an excavation operation When the arm cylinder 22 is extended, the arm 12 is excavated, and when the arm cylinder 22 is contracted, the arm 12 is dumped.
- the description of operating the arm cylinder 22 is omitted because it is the same as that of the bucket cylinder 21.
- FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a hydraulic system 300 that operates the boom cylinder 23.
- the hydraulic system 300 that operates the boom cylinder 23 includes a main hydraulic pump 42, a sub hydraulic pump 43, a direction control valve 41, an operating device 40 that adjusts a pilot pressure for the direction control valve 41, and an oil passage through which pilot oil flows.
- the control valve 45C is an electromagnetic proportional control valve.
- the control valve 45C adjusts the pilot pressure based on a command signal from the control device 50.
- the control valve 45C adjusts the pilot pressure in the oil passage 44C.
- pilot pressure corresponding to the operation amount of the operation device 40 acts on the direction control valve 41.
- the spool of the direction control valve 41 moves according to the pilot pressure. Based on the amount of movement of the spool, the amount of hydraulic oil supplied per unit time supplied from the main hydraulic pump 42 to the boom cylinder 23 via the direction control valve 41 is adjusted.
- a control valve 45C that operates based on a control signal related to leveling assist control that is output from the control device 50 is provided in the oil passage 44C.
- the pilot oil sent from the sub hydraulic pump 43 flows through the oil passage 44C.
- the oil passage 44 ⁇ / b> C and the oil passage 44 ⁇ / b> B are connected to the shuttle valve 48.
- the shuttle valve 48 supplies the directional control valve 41 with pilot oil in the oil passage having the higher pilot pressure in the oil passage 44B and the oil passage 44C.
- the control valve 45C is controlled based on a control signal output from the control device 50 in order to execute leveling assist control.
- the control device 50 When the leveling assist control is not executed, the control device 50 does not output a control signal to the control valve 45C so that the direction control valve 41 is driven based on the pilot pressure adjusted by the operation of the operation device 40.
- the control device 50 closes the oil passage 44 ⁇ / b> C with the control valve 45 ⁇ / b> C so that the directional control valve 41 is driven based on the pilot pressure adjusted by the operation of the operation device 40.
- the control device 50 controls the control valve 45C so that the direction control valve 41 is driven based on the pilot pressure adjusted by the control valve 45C. For example, when executing leveling assist control that restricts the movement of the boom 13, the control device 50 fully opens the control valve 45C so that the pilot pressure corresponds to the boom target speed. When the pilot pressure in the oil passage 44C becomes larger than the pilot pressure in the oil passage 44B, the pilot oil from the control valve 45C is supplied to the direction control valve 41 via the shuttle valve 48. Thereby, the boom cylinder 23 extends and the boom 13 is raised.
- FIG. 6 is a functional block diagram illustrating an example of the control system 200 according to the present embodiment.
- control system 200 includes a control device 50 that controls the work machine 1, a position detection device 30, a blade edge position detector 34, a control valve 45 (45A, 45B, 45C), and a pressure sensor. 46 (46A, 46B) and a target construction data generation device 70.
- the position detection device 30 including the vehicle body position detector 31, the attitude detector 32, and the azimuth detector 33 detects the absolute position Pg of the upper swing body 2.
- the absolute position Pg of the upper swing body 2 is appropriately referred to as a vehicle body position Pg.
- Control valve 45 adjusts the amount of hydraulic oil supplied to hydraulic cylinder 20.
- the control valve 45 operates based on a control signal from the control device 50.
- the pressure sensor 46 (46A, 46B) detects the pilot pressure of the oil passage 44 (44A, 44B). Data detected by the pressure sensor 46 is output to the control device 50.
- the target construction data generation device 70 includes a computer system.
- the target construction data generation device 70 generates target construction data indicating the 3D design landform that is the target shape of the construction area.
- the target construction data indicates a three-dimensional target shape obtained after construction by the work machine 1.
- the target construction data generation device 70 and the control device 50 may be connected by wire, and the target construction data may be transmitted from the target construction data generation device 70 to the control device 50.
- the target construction data generation device 70 may include a storage medium that stores the target construction data
- the control device 50 may include a device that can read the target construction data from the storage medium.
- the control device 50 includes a vehicle body position data acquisition unit 51, a bucket position data acquisition unit 52, a target excavation landform data acquisition unit 53, a distance data acquisition unit 54, a detection data acquisition unit 56, The machine target speed determination unit 57, the operation determination unit 58, the bucket control determination unit 59, the control start angle data acquisition unit 60, and the work machine control unit 61 are included.
- the control device 50 includes a storage unit 62 that stores specification data of the excavator 100, which is realized by a storage device.
- the control device 50 includes an input / output unit 63 that constitutes an input / output interface device.
- the vehicle body position data acquisition unit 51 acquires vehicle body position data indicating the vehicle body position Pg from the position detection device 30 via the input / output unit 63.
- the vehicle body position detector 31 detects the vehicle body position Pg based on at least one of the installation position P1a and the installation position P1b of the GPS antenna 31A.
- the vehicle body position data acquisition unit 51 acquires vehicle body position data indicating the vehicle body position Pg from the vehicle body position detector 31.
- the bucket position data acquisition unit 52 acquires bucket position data including the cutting edge position of the bucket 11 from the cutting edge position detector 34 via the input / output unit 63.
- the bucket position data acquisition unit 52 acquires bucket position data including the cutting edge position that is the relative position of the cutting edge 10 with respect to the reference position Ps of the upper swing body 2 from the cutting edge position detector 34.
- the target excavation landform data acquisition unit 53 uses the target construction data and the bucket position data supplied from the target construction data generation device 70 and uses the target excavation landform data indicating the target shape of the excavation target corresponding to the position of the bucket 11. Is generated.
- the distance data acquisition unit 54 determines whether the bucket 11 and the target excavation landform are based on the position of the bucket 11 acquired by the bucket position data acquisition unit 52 and the target excavation landform generated by the target excavation landform data acquisition unit 53.
- the distance D is calculated, and distance data indicating the distance D is acquired.
- the distance D between the bucket 11 and the target excavation landform may be the distance between the cutting edge 10 of the bucket 11 and the target excavation landform, and includes the outer peripheral surface of the bucket 11 calculated using the external dimension data of the bucket 11. It may be a distance between an arbitrary position of the bucket 11 and the target excavation landform.
- the distance D between the bottom surface 17 of the bucket 11 and the target excavation landform may be the distance D between the bucket 11 and the target excavation landform.
- the detection data acquisition unit 56 acquires detection data of pilot pressure acting on the hydraulic cylinder 20 from the pressure sensor 46.
- the detection data acquiring unit 56 acquires pilot pressure detection data acting on the bucket cylinder 21, pilot pressure detection data acting on the arm cylinder 22, and pilot pressure detection data acting on the bucket cylinder 23.
- the amount of operation of the bucket operating lever of the operating device 40 for operating the bucket 11 correlates with the pilot pressure in the oil passages 47A and 47B.
- the amount of operation of the arm operating lever of the operating device 40 for operating the arm 12 correlates with the pilot pressure in the oil passages 47A and 47B.
- the amount of operation of the boom operating lever of the operating device 40 for operating the boom 13 correlates with the pilot pressure in the oil passages 44A and 44B.
- the pilot pressures in the oil passages 44A and 44B are detected by pressure sensors 46A and 46B.
- Correlation data indicating the correlation between the operation amount of the bucket operating lever of the operating device 40 for operating the bucket 11 and the pilot pressure of the oil passages 46A and 46B is obtained in advance by preliminary experiments or simulations and stored in the storage unit 62. Has been.
- the correlation data indicating the correlation between the operation amount of the operating device 40 for operating at least one of the arm 12 and the boom 13 and the pilot pressure of the oil passages 44A and 44B is obtained in advance by a preliminary experiment or simulation, It is stored in the storage unit 62.
- the detection data acquisition unit 56 operates the bucket 11 from the detection data (PPC pressure) of the pressure sensors 46A and 46B based on the detection data of the pressure sensors 46A and 46B and the correlation data stored in the storage unit 62.
- the operation amount data indicating the operation amount of the bucket operation lever of the operation device 40 is acquired.
- the detection data acquisition unit 56 uses the detection signals (PPC pressures) of the pressure sensors 46A and 46B based on the detection signals of the pressure sensors 46A and 46B and the correlation data stored in the storage unit 62. 11, the operation amount data indicating the operation direction of the arm 12, and the boom 13 and the operation amount of the operation device 40 for operating at least one of them are acquired.
- the work machine target speed determination unit 57 determines a work machine speed limit indicating the speed limit of the work machine 1 as a whole based on the distance D between the bucket 11 and the target excavation landform.
- the speed of the work implement 1 as a whole refers to the actual operating speed of the bucket 11 when the bucket 11, the arm 12, and the boom 13 are driven.
- the work implement target speed determining unit 57 determines the boom target speed based on the distance D between the bucket 11 and the target excavation landform.
- the work machine target speed determination unit 57 is based on the operation of the bucket 11 and the arm 12 based on the work machine speed limit and at least the arm operation amount and the bucket operation amount acquired by the detection data acquisition unit 56.
- the boom target speed is calculated so that the deviation between the speed of the work implement 1 as a whole and the work implement limit speed is offset.
- the movement of the bucket 11 and the movement of the arm 12 are based on the operation of the operation device 40 by the operator.
- the work implement target speed determination unit 57 performs the raising operation so that the blade edge 10 of the bucket 11 moves along the target excavation landform while the bucket 11 and the arm 12 are operated by the operation device 40.
- the boom target speed of the boom 13 to be determined is determined.
- the operation determination unit 58 is based on the pilot pressure detection data for driving the bucket cylinder 21 and the pilot pressure detection data for driving the arm cylinder 22 acquired by the detection data acquisition unit 56. It is determined whether or not the operating device 40 for operating is operated in a different direction.
- the operating device 40 for operating the bucket 11 includes a bucket operating lever that is an operating member that causes the bucket 11 to perform a digging operation or a dumping operation.
- the operating device 40 for operating the arm 12 includes an arm operating lever that is an operating member that causes the arm 12 to perform a digging operation or a dumping operation.
- the operation of the operation device 40 in different directions includes a first operation for causing the arm 12 to perform a digging operation and a dumping operation of the bucket 11, and a second operation for causing the arm 12 to perform a dumping operation and causing the bucket 11 to perform a digging operation.
- a first operation for causing the arm 12 to perform a digging operation and a dumping operation of the bucket 11 includes a second operation for causing the arm 12 to perform a dumping operation and causing the bucket 11 to perform a digging operation.
- At least one of the above. That is, that the operating device 40 is operated in different directions is an operation in which the operating directions of the arm 12 and the bucket 11 are different.
- the direction of operation being different means that the direction of rotation of the arm 12 and the bucket 11 via the connection pin is different.
- the bucket control determination unit 59 determines whether or not a bucket control condition for performing bucket control is satisfied based on the distance data acquired by the distance data acquisition unit 54 and the determination data of the operation determination unit 58.
- the bucket control condition includes a condition in which the distance D is equal to or less than the first threshold value H1 and the operating device 40 for operating the bucket 11 is operated in different directions. That is, in the present embodiment, when the distance D is equal to or less than the first threshold value H1, the arm 12 is excavated, and the bucket 11 is performing the dumping operation, it is determined that the bucket control condition is satisfied.
- the control start angle data acquisition unit 60 acquires bucket control start angle data indicating the angle of the bucket 11 when it is determined that the bucket control condition is satisfied. That is, the control start angle data acquisition unit 60 acquires the angle data of the bucket 11 when it is determined that the distance D is equal to or less than the first threshold value H1, the arm 12 is excavated, and the bucket 11 is dumping. To do. Further, the control start angle data acquisition unit 60 acquires angle data of the bucket 11 when it is determined that the distance D is equal to or less than the first threshold value H1, the arm 12 is dumped, and the bucket 11 is excavating. To do.
- the work machine control unit 61 outputs a control signal for performing work machine control including leveling assist control and bucket control to the control valves 45A, 45B, and 45C.
- the work machine control unit 61 controls the bucket cylinder 21 so that the angle of the bucket 11 with respect to the target excavation landform is maintained at a constant angle in a state where the bucket control condition is satisfied. Output a signal.
- the control device 50 in a state where the bucket control condition is satisfied, the control device 50 outputs a command for limiting the pilot pressure to the control valves 45A and 45B.
- the control valves 45 ⁇ / b> A and 45 ⁇ / b> B limit the pilot pressure at which the bucket 11 is operated based on a command from the control device 50. Thereby, the control device 50 can control the bucket 11.
- the bucket cylinder 21 is driven based on the operation of the operation device 40.
- the work implement control unit 61 drives the boom 13 so that the boom 13 moves based on the boom target speed when it is determined that the distance D is equal to or less than the second threshold H2 that is greater than the first threshold H1.
- the control signal for controlling the boom cylinder 23 to be output is output, and the leveling assist control can be performed.
- FIG. 7 is a schematic diagram for explaining leveling assist control and bucket control according to the present embodiment.
- a speed limit intervention line SH2 is defined.
- the speed limit line SH2 is parallel to the target excavation landform and is defined at a position away from the target excavation landform by a distance H2.
- the distance H2 is a second threshold for the distance D between the bucket 11 and the target excavation landform.
- the distance H2 is preferably set so that the operator's feeling of operation is not impaired.
- the distance data acquisition unit 54 acquires a distance D that is the shortest distance between the bucket 11 and the target excavation landform in the normal direction of the target excavation landform.
- the distance D is defined between the bottom surface 17 of the bucket 11 and the target excavation landform.
- the work implement target speed determination unit 57 determines a work implement speed limit Vt that is a limit speed for leveling assist of the work implement 1 as a whole according to the distance D.
- FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the relationship between the second threshold value H2 and the distance D and the relationship between the distance D and the work implement speed limit Vt in the present embodiment.
- the work implement speed limit Vt is not set when the distance D is greater than the second threshold value H2, and is set when the distance D is equal to or less than the second threshold value H2.
- the work implement speed limit Vt becomes smaller.
- the work implement speed limit Vt also becomes zero.
- the speed when the bucket 11 goes from the lower side to the upper side of the target excavation landform is a positive value
- the speed when the bucket 11 goes from the upper side to the lower side of the target excavation landform is a negative value.
- the work machine target speed determination unit 57 increases the absolute value of the work machine speed limit Vt as the distance D increases, and decreases the absolute value of the work machine speed limit Vt as the distance D decreases. To decide.
- the bucket control determination unit 59 determines whether or not the distance D is equal to or less than the first threshold value H1 and the bucket operation lever and the arm operation lever are operated in different directions. As shown in FIG. 7, the first threshold value H1 for bucket control is smaller than the second threshold value H2 for leveling assist control.
- the bucket 11 gradually approaches the target excavation landform by the operation of the operation device 40, the distance D between the bucket 11 and the target excavation landform becomes equal to or less than the first threshold value H1, the arm 12 excavates, and the bucket 11 dumps.
- the bucket control determination unit 59 determines that the bucket control condition is satisfied. Further, when the distance D between the bucket 11 and the target excavation landform is equal to or less than the first threshold value H1, and the operator operates the bucket operation lever and the arm operation lever so that the arm 12 performs the dump operation and the bucket 11 performs the excavation operation.
- the bucket control determination unit 59 determines that the bucket control condition is satisfied.
- the work machine control unit 61 starts bucket control when the distance D is equal to or less than the first threshold value H1 and the bucket operation lever and the arm operation lever are operated in different directions by the operator.
- the control start angle data acquisition unit 60 indicates the angle of the bucket 11 with respect to the target excavation landform when the distance D is equal to or less than the first threshold value H1 and the bucket operation lever and the arm operation lever are operated in different directions by the operator. Acquire bucket control start angle data.
- the work machine control unit 61 outputs a control signal for controlling the bucket cylinder 21 so that the angle of the bucket 11 is maintained at the bucket control start angle in a state where the bucket control condition is satisfied.
- the bucket 11 gradually approaches the target excavation landform by driving at least one of the arm 12 and the boom 13 in a state where the bucket operation lever and the arm operation lever are operated, and the distance D is less than the first threshold value H1.
- Work including bucket control and leveling assist control so that the angle of the bucket 11 with respect to the target excavation landform when the distance D becomes less than or equal to the first threshold value H1 when the large state becomes less than or equal to the first threshold value H1 Machine control is implemented.
- the bucket operation lever and the arm operation lever are predeterminedly operated in the state where the distance D is equal to or less than the first threshold value H1
- the bucket 11 with respect to the target excavation landform at the time when the bucket operation lever and the arm operation lever are predeterminedly operated.
- the work implement control including the bucket control and the leveling assist control is performed such that the angle is maintained.
- FIG. 9 is a flowchart showing a control method of the excavator 100 according to the present embodiment.
- Target construction data is supplied from the target construction data generation device 70 to the control device 50.
- the target excavation landform data acquisition unit 53 acquires the target construction data supplied from the target construction data generation device 70 (step S10).
- the bucket position data is supplied from the blade edge position detector 34 to the control device 50.
- the bucket position data acquisition unit 52 acquires bucket position data from the blade edge position detector 34 (step S20).
- the distance data acquisition unit 54 determines the distance between the target excavation landform and the bucket 11 based on the target excavation landform acquired by the target excavation landform data acquisition unit 53 and the bucket position data acquired by the bucket position data acquisition unit 52. Distance data indicating D is calculated (step S30). Thereby, distance data between the target excavation landform and the bucket 11 is acquired.
- the work machine speed limit determining unit 55 determines the work machine speed limit Vt of the bucket 11 based on the distance data. As described with reference to FIG. 8, map data indicating the relationship between the distance D and the work implement speed limit Vt is stored in the storage unit 62. The work machine speed limit determining unit 55 determines the work machine speed limit Vt corresponding to the distance D based on the distance data acquired by the distance data acquiring unit 54 and the map data stored in the storage unit 62. .
- the work machine target speed determination unit 57 is based on the work machine speed limit Vt determined by the work machine speed limit determination unit 55 and at least one of the arm operation amount and the bucket operation amount acquired by the detection data acquisition unit 56.
- the boom target speed Vb for leveling assist control is calculated.
- the work implement target speed determination unit 57 determines whether or not an intervention command to the boom for leveling assist control is necessary based on the distance data acquired by the distance data acquisition unit 54 and the operation command of the arm 12 and the bucket 11. (Step S40).
- step S40 when the distance D is less than or equal to the second threshold value H2 and there is at least an operation of the arm 12 (step S40: Yes), the work implement control unit 61 moves the boom 13 based on the boom target speed Vb. In this manner, a control signal for controlling the boom cylinder 23 is output to the control valve 45C (step S50). Thereby, the leveling assist control is started.
- the detection data acquisition unit 56 acquires detection data of pilot pressure acting on the direction control valve 41 for driving the hydraulic cylinder 20 that drives the work machine 1 (step S60).
- the detection data acquisition unit 56 acts on at least pilot pressure detection data acting on the direction control valve 41 for driving the bucket cylinder 21 and on the direction control valve 41 for driving the arm cylinder 22.
- the pilot pressure detection data to be acquired is acquired from the pressure sensor 46 (46A, 46B).
- the operation determination unit 58 determines whether or not the operation device 40 is operated in a predetermined manner based on the operation amount data acquired by the detection data acquisition unit 56.
- the detection data acquisition unit 56 determines whether at least the bucket operation lever and the arm operation lever of the operation device 40 are operated in a predetermined manner.
- the bucket control determination unit 59 determines that the distance D is equal to or less than the first threshold value H1 based on the distance data acquired in step S30 and determination data regarding whether or not the bucket operation lever and the arm operation lever are operated in a predetermined manner. It is determined whether or not the bucket control condition in which the bucket operating lever and the arm operating lever of the operating device 40 are operated in a predetermined manner is satisfied (step S70).
- step S70 When it is determined in step S70 that the bucket control condition is satisfied (step S70: Yes), the control start angle data acquisition unit 60 determines the angle of the bucket 11 at the time point when it is determined that the bucket control condition is satisfied. The bucket control start angle data shown is acquired. The work implement control unit 61 determines the bucket control start angle in the bucket control based on the bucket control start angle data acquired by the control start angle data acquisition unit 60 (step S80).
- the work machine control unit 61 drives at least the bucket 11 of the hydraulic cylinder 20 so that the angle of the bucket 11 with respect to the target excavation landform is maintained at a constant angle in a state where the bucket control condition is satisfied.
- a control signal for controlling is output (step S90).
- the work machine control unit 61 outputs a control signal to the control valves 45A and 45B for controlling the bucket cylinder 21 to perform bucket control.
- step S40 the distance D is not less than or equal to the second threshold value H2, the arm 12 is not operated, the bucket 11 is not operated (step S40: No), or the bucket control condition is set in step S70. Is determined not to be satisfied (step S70: No), the process returns to step S10.
- the hydraulic cylinder 20 is driven based on the operation of the operation device 40 by the operator.
- the bucket control condition in which the distance D between the target excavation landform and the bucket 11 is equal to or less than the first threshold value H1 and the operating device 40 is operated in different directions is satisfied.
- Bucket control is automatically started when Thereby, even if an operator does not perform special operation, the bucket control in which the angle of the bucket 11 with respect to the target excavation landform is maintained at a fixed angle is automatically started.
- FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the effect of the control system 200 according to the present embodiment.
- the bucket control of the control device 50 for the bucket dump operation of the operator is performed.
- the height of the bucket 11 and the inclination angle ⁇ 11 of the bucket 11 are controlled, and excavation is started.
- the bucket control is canceled and the bucket angle is adjusted as indicated by an arrow y2. For example, when the operator wants to directly face the target excavation landform and the bottom surface 17 of the bucket 11, a bucket excavation operation by the operator is performed.
- excavation is performed based on bucket control, as indicated by an arrow y3, by restarting the bucket dump operation by the operator.
- the bucket control is canceled and the bucket angle is adjusted as indicated by the arrow y4.
- the operator only needs to perform the excavation operation of the bucket 11 only during the initial period of excavation or the final period of excavation.
- the bucket 11 is not in contact with the target excavation landform by performing the bucket control without performing the dumping operation accurately while considering the angle between the bucket 11 and the target excavation landform.
- the relative angle can be maintained. Thereby, operativity and construction accuracy improve.
- the bucket control is automatically started when the distance D is equal to or less than the first threshold value H1 and the bucket control condition in which the operation device 40 is operated in a predetermined manner is satisfied, the bucket control is performed for finishing excavation. Start at the right time.
- the leveling assist control is performed based on the local coordinate system.
- the leveling assist control may be performed based on the global coordinate system.
- the operating device 40 is provided in the excavator 100.
- the operating device 40 may be provided in a remote place away from the excavator 100, and the excavator 100 may be remotely operated.
- a command signal indicating the operation amount of the work machine 1 is wirelessly transmitted to the excavator 100 from an operation device 40 provided at a remote place.
- the detection data acquisition unit 56 of the control device 50 acquires a command signal indicating the operation amount transmitted wirelessly.
- the construction machine 100 is the hydraulic excavator 100.
- the control device 50 and the control method described in the above-described embodiment can be applied to general construction machines having work machines other than the hydraulic excavator 100.
- Body position detector 31A ... GPS antenna, 32 ... Attitude detector, 33 ... Direction detection 34 ... Blade position detector 40 ... Operating device 41 ... Direction control valve 42 ... Main hydraulic pump 43 ... Sub hydraulic pump 44A, 44B, 4 C: Oil passage, 45A, 45B, 45C ... Control valve, 46A, 46B ... Pressure sensor, 47A, 47B ... Oil passage, 48 ... Shuttle valve, 50 ... Control device, 51 ... Body position data acquisition unit, 52 ... Bucket position Data acquisition unit 53 ... Target excavation landform data acquisition unit 54 ... Distance data acquisition unit 55 ... Work machine speed limit determination unit 56 ... Detection data acquisition unit 57 ... Work machine target speed determination unit 58 ... Operation determination unit , 59 ...
- Bucket control determination unit 60 ... Control start angle data acquisition unit, 61 ... Work machine control unit, 62 ... Storage unit, 63 ... Input / output unit, 70 ... Target construction data generation device, 100 ... Hydraulic excavator (construction machine) ), 200 ... Control system, 300 ... Hydraulic system, AX1 ... Rotating shaft, AX2 ... Rotating shaft, AX3 ... Rotating shaft, L11 ... Length, L12 ... Length, L13 ... Length, Pb ... Absolute position of cutting edge , Pg ... absolute position of the vehicle body, RX ... pivot, [theta] 11 ... inclination angle, [theta] 12 ... inclination angle, .theta.13 ... tilt angle.
Landscapes
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Abstract
Description
本発明は、建設機械の制御装置及び建設機械の制御方法に関する。 The present invention relates to a construction machine control device and a construction machine control method.
油圧ショベルのような建設機械に係る技術分野において、特許文献1に開示されているような、掘削対象の目標形状を示す目標掘削地形に沿ってバケットが移動するように作業機を制御する建設機械が知られている。
In a technical field related to a construction machine such as a hydraulic excavator, a construction machine that controls a work machine such that a bucket moves along a target excavation landform indicating a target shape to be excavated as disclosed in
例えば掘削対象を仕上げ掘削する場合、目標掘削地形に対するバケットの角度を一定角度に維持して作業機を駆動することが要望される。一方、バケットの角度が常に一定角度に制御されてしまうと、オペレータによる操作装置の操作がバケットの駆動に反映されず、オペレータに違和感をもたらす。 For example, when finishing excavation of an excavation target, it is desired to drive the work machine while maintaining the bucket angle with respect to the target excavation landform at a constant angle. On the other hand, if the angle of the bucket is always controlled to a constant angle, the operation of the operating device by the operator is not reflected in the driving of the bucket, and the operator feels uncomfortable.
本発明の態様は、バケットの角度の制御を適切なタイミングで開始できる建設機械の制御装置及び建設機械の制御方法を提供することを目的とする。 An object of an aspect of the present invention is to provide a construction machine control device and a construction machine control method capable of starting bucket angle control at an appropriate timing.
本発明の態様に従えば、アームとバケットを含む複数の作業機要素で構成される作業機を備える建設機械において、前記作業機要素を駆動する油圧シリンダと、前記油圧シリンダを操作する操作装置の操作量に基づいてパイロット圧を調整して前記油圧シリンダに供給される作動油の供給量を調整する制御弁と、前記パイロット圧の検出データを取得する検出データ取得部と、前記検出データに基づいて複数の前記作業機要素を駆動する複数の前記操作装置がそれぞれ異なる方向に操作されているか否かを判定する操作判定部と、前記操作装置が異なる方向に操作されていると判定された場合、前記作業機の状態が維持されるように、前記バケットを制御する制御信号を出力する作業機制御部と、を備える建設機械の制御装置と、制御装置に対応する制御方法が提供される。 According to an aspect of the present invention, in a construction machine including a work machine including a plurality of work machine elements including an arm and a bucket, a hydraulic cylinder that drives the work machine element, and an operating device that operates the hydraulic cylinder A control valve that adjusts a pilot pressure based on an operation amount to adjust a supply amount of hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder, a detection data acquisition unit that acquires detection data of the pilot pressure, and a detection data An operation determination unit that determines whether or not the plurality of operation devices that drive the plurality of work implement elements are operated in different directions, and a determination that the operation device is operated in different directions A work machine control unit that outputs a control signal for controlling the bucket so that the state of the work machine is maintained, and a control device for the construction machine, Corresponding control method is provided.
本発明の態様によれば、バケットの角度の制御を適切なタイミングで開始できる建設機械の制御装置及び建設機械の制御方法が提供される。 According to the aspect of the present invention, there is provided a construction machine control device and a construction machine control method capable of starting bucket angle control at an appropriate timing.
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. The components of the embodiments described below can be combined as appropriate. Some components may not be used.
[建設機械]
図1は、本実施形態に係る建設機械100の一例を示す斜視図である。本実施形態においては、建設機械100が油圧ショベルである例について説明する。以下の説明においては、建設機械100を適宜、油圧ショベル100、と称する。
[Construction machinery]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a
図1に示すように、油圧ショベル100は、油圧により作動する作業機1と、作業機1を支持する車体2と、車体2を支持する走行装置3と、作業機1を操作するための操作装置40と、作業機1を制御する制御装置50とを備える。車体2は、走行装置3に支持された状態で旋回軸RXを中心に旋回可能である。車体2は、走行装置3の上に配置される。以下の説明においては、車体2を適宜、上部旋回体2、と称し、走行装置3を適宜、下部走行体3、と称する。
As shown in FIG. 1, a
上部旋回体2は、オペレータが搭乗する運転室4と、エンジン及び油圧ポンプ等が収容される機械室5と、手すり6とを有する。運転室4は、オペレータが着座する運転席4Sを有する。機械室5は、運転室4の後方に配置される。手すり6は、機械室5の前方に配置される。
The
下部走行体3は、一対の履帯7を有する。履帯7の回転により、油圧ショベル100が走行する。なお、下部走行体3が車輪(タイヤ)でもよい。
The lower traveling body 3 has a pair of crawler belts 7. The
作業機1は、上部旋回体2に支持される。作業機1は、刃先10を有するバケット11と、バケット11に連結されるアーム12と、アーム12に連結されるブーム13とを有する。バケット11の刃先10は、バケット11に設けられた凸形状の刃の先端部でもよい。バケット11の刃先10は、バケット11に設けられたストレート形状の刃の先端部でもよい。バケット11、アーム12、及びブーム13それぞれは、本件発明における作業機要素に対応する。
The
バケット11は、アーム12の先端部と連結される。アーム12の基端部は、ブーム13の先端部と連結される。ブーム13の基端部は、上部旋回体2と連結される。
The
バケット11とアーム12とはバケットピンを介して連結される。バケット11は、回転軸AX1を中心に回転可能にアーム12に支持される。アーム12とブーム13とはアームピンを介して連結される。アーム12は、回転軸AX2を中心に回転可能にブーム13に支持される。ブーム13と上部旋回体2とはブームピンを介して連結される。ブーム13は、回転軸AX3を中心に回転可能に車体2に支持される。
The
回転軸AX1と、回転軸AX2と、回転軸AX3とは、平行である。回転軸AX1,AX2,AX3と、旋回軸RXと平行な軸とは、直交する。以下の説明においては、回転軸AX1,AX2,AX3の軸方向を適宜、上部旋回体2の車幅方向、と称し、回転軸AX1,AX2,AX3及び旋回軸RXの両方と直交する方向を適宜、上部旋回体2の前後方向、と称する。運転席4Sに着座したオペレータを基準として作業機1が存在する方向が前方向である。
The rotation axis AX1, the rotation axis AX2, and the rotation axis AX3 are parallel to each other. The rotation axes AX1, AX2, AX3 are orthogonal to the axis parallel to the turning axis RX. In the following description, the axial direction of the rotation axes AX1, AX2, AX3 is appropriately referred to as the vehicle width direction of the
なお、バケット11は、チルトバケットでもよい。チルトバケットとは、バケットチルトシリンダの作動により、車幅方向にチルト傾斜可能なバケットである。傾斜地において油圧ショベル100が稼働する場合、バケット11が車幅方向にチルト傾斜することにより、斜面又は平地を自由に成形又は整地することができる。
Note that the
操作装置40は、運転室4に配置される。操作装置40は、油圧ショベル100のオペレータに操作される操作部材を含む。操作部材は、操作レバー又はジョイスティックを含む。操作部材が操作されることにより、作業機1が操作される。
The
制御装置50は、コンピュータシステムを含む。制御装置50は、CPU(Central Processing Unit)のようなプロセッサと、ROM(Read Only Memory)又はRAM(Random Access Memory)のような記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有する。
The
図2は、本実施形態に係る油圧ショベル100を模式的に示す側面図である。図1及び図2に示すように、油圧ショベル100は、作業機1を駆動する油圧シリンダ20を有する。油圧シリンダ20は、作動油によって駆動される。油圧シリンダ20は、バケット11を駆動するバケットシリンダ21と、アーム12を駆動するアームシリンダ22と、ブーム13を駆動するブームシリンダ23とを含む。
FIG. 2 is a side view schematically showing the
図2に示すように、油圧ショベル100は、バケットシリンダ21に配置されたバケットシリンダストロークセンサ14と、アームシリンダ22に配置されたアームシリンダストロークセンサ15と、ブームシリンダ23に配置されたブームシリンダストロークセンサ16とを有する。バケットシリンダストロークセンサ14は、バケットシリンダ21のストローク長であるバケットシリンダ長を検出する。アームシリンダストロークセンサ15は、アームシリンダ22のストローク長であるアームシリンダ長を検出する。ブームシリンダストロークセンサ16は、ブームシリンダ23のストローク長であるブームシリンダ長を検出する。
As shown in FIG. 2, the
油圧ショベル100は、上部旋回体2の位置を検出する位置検出装置30を備える。位置検出装置30は、グローバル座標系で規定される上部旋回体2の位置を検出する車体位置検出器31と、上部旋回体2の姿勢を検出する姿勢検出器32と、上部旋回体2の方位を検出する方位検出器33とを含む。
The
グローバル座標系(XgYgZg座標系)とは、GPS(Global Positioning System:全地球測位システム)により規定される絶対位置を示す座標系である。ローカル座標系(XYZ座標系)とは、油圧ショベル100の上部旋回体2の基準位置Psとした相対位置を示す座標系である。上部旋回体2の基準位置Psは、例えば、上部旋回体2の旋回軸RXに設定される。なお、上部旋回体2の基準位置Psは、回転軸AX3に設定されてもよい。位置検出装置30によって、グローバル座標系で規定される上部旋回体2の3次元位置、水平面に対する上部旋回体2の傾斜角、及び基準方位に対する上部旋回体2の方位が検出される。
The global coordinate system (XgYgZg coordinate system) is a coordinate system indicating an absolute position defined by GPS (Global Positioning System). The local coordinate system (XYZ coordinate system) is a coordinate system that indicates a relative position as the reference position Ps of the
車体位置検出器31は、GPS受信機を含む。車体位置検出器31は、グローバル座標系で規定される上部旋回体2の3次元位置を検出する。車体位置検出器31は、上部旋回体2のXg方向の位置、Yg方向の位置、及びZg方向の位置を検出する。
The vehicle
上部旋回体2に複数のGPSアンテナ31Aが設けられる。GPSアンテナ31Aは、GPS衛星から電波を受信して、受信した電波に基づく信号を車体位置検出器31に出力する。車体位置検出器31は、GPSアンテナ31Aから供給された信号に基づいて、グローバル座標系で規定されるGPSアンテナ31Aの設置位置P1を検出する。車体位置検出器31は、GPSアンテナ31Aの設置位置P1に基づいて、上部旋回体2の絶対位置Pgを検出する。
A plurality of
車体位置検出器31は、2つのGPSアンテナ31Aのうち一方のGPSアンテナ31Aの設置位置P1a及び他方のGPSアンテナ31Aの設置位置P1bのそれぞれを検出する。車体位置検出器31Aは、設置位置P1aと設置位置P1bとに基づいて演算処理を実施して、上部旋回体2の絶対位置Pg及び方位を検出する。本実施形態において、上部旋回体2の絶対位置Pgは、設置位置P1aである。なお、上部旋回体2の絶対位置Pgは、設置位置P1bでもよい。
The vehicle
姿勢検出器32は、IMU(Inertial Measurement Unit)を含む。姿勢検出器32は、上部旋回体2に設けられる。姿勢検出器32は、運転室4の下部に配置される。姿勢検出器32は、水平面(XgYg平面)に対する上部旋回体2の傾斜角を検出する。水平面に対する上部旋回体2の傾斜角は、車幅方向における上部旋回体2の傾斜角θaと、前後方向における上部旋回体2の傾斜角θbと、を含む。
The
方位検出器33は、一方のGPSアンテナ31Aの設置位置P1aと他方のGPSアンテナ31Aの設置位置P1bとに基づいて、グローバル座標系で規定される基準方位に対する上部旋回体2の方位を検出する機能を有する。基準方位は、例えば北である。方位検出器33は、設置位置P1aと設置位置P1bとに基づいて演算処理を実施して、基準方位に対する上部旋回体2の方位を検出する。方位検出器33は、設置位置P1aと設置位置P1bとを結ぶ直線を算出し、算出した直線と基準方位とがなす傾斜角θcに基づいて、基準方位に対する上部旋回体2の方位を検出する。
The
なお、方位検出器33は、位置検出装置30とは別体でもよい。方位検出器33は、磁気センサを用いて上部旋回体2の方位を検出してもよい。
The
油圧ショベル100は、上部旋回体2の基準位置Psに対する刃先10の相対位置を検出する刃先位置検出器34を備える。
The
本実施形態において、刃先位置検出器34は、バケットシリンダストロークセンサ14の検出結果と、アームシリンダストロークセンサ15の検出結果と、ブームシリンダストロークセンサ16の検出結果と、バケット11の長さL11と、アーム12の長さL12と、ブーム13の長さL13とに基づいて、上部旋回体2の基準位置Psに対する刃先10の相対位置を算出する。
In the present embodiment, the blade
刃先位置検出器34は、バケットシリンダストロークセンサ14で検出されたバケットシリンダ長に基づいて、アーム12に対するバケット11の刃先10の傾斜角θ11を算出する。刃先位置検出器34は、アームシリンダストロークセンサ15で検出されたアームシリンダ長に基づいて、ブーム13に対するアーム12の傾斜角θ12を算出する。刃先位置検出器34は、ブームシリンダストロークセンサ16で検出されたブームシリンダ長に基づいて、上部旋回体2のZ軸に対するブーム13の傾斜角θ13を算出する。
The blade
バケット11の長さL11は、バケット11の刃先10と回転軸AX1(バケットピン)との距離である。アーム12の長さL12は、回転軸AX1(バケットピン)と回転軸AX2(アームピン)との距離である。ブーム13の長さL13は、回転軸AX2(アームピン)と回転軸AX3(ブームピン)との距離である。
The length L11 of the
刃先位置検出器34は、傾斜角θ11、傾斜角θ12、傾斜角θ13、長さL11、長さL12、及び長さL13に基づいて、上部旋回体2の基準位置Psに対する刃先10の相対位置を算出する。
The blade
また、刃先位置検出器34は、位置検出装置30で検出された上部旋回体2の絶対位置Pgと、上部旋回体2の基準位置Psと刃先10との相対位置とに基づいて、刃先10の絶対位置Pbを算出する。絶対位置Pgと基準位置Psとの相対位置は、油圧ショベル100の諸元データから導出される既知データである。したがって、刃先位置検出器34は、上部旋回体2の絶対位置Pgと、上部旋回体2の基準位置Psと刃先10との相対位置と、油圧ショベル100の諸元データとに基づいて、刃先10の絶対位置Pbを算出可能である。
Further, the blade
なお、本実施形態においては、傾斜角θ11,θ12,θ13の検出にシリンダストロークセンサ14,15,16が使用されるが、シリンダストロークセンサ14,15,16が使用されなくてもよい。例えば、刃先位置検出器34は、ポテンショメータ等の角度センサ又は水準器等を使って、バケット11の傾斜角θ11、アーム12の傾斜角θ12、及びブーム13の傾斜角θ13を検出してもよい。
In this embodiment, the
[作業機の動作]
操作装置40が操作されることにより、バケット11のダンプ動作、バケット11の掘削動作、アーム12のダンプ動作、アーム12の掘削動作、ブーム13の上げ動作、及びブーム13の下げ動作が実行される。
[Worker operation]
By operating the operating
本実施形態において、操作装置40は、運転席4Sに着座したオペレータの右側に配置される右操作レバーと、左側に配置される左操作レバーとを含む。右操作レバーが前後方向に動かされると、ブーム13は下げ動作及び上げ動作を行う。右操作レバーが左右方向(車幅方向)に動かされると、バケット11は掘削動作及びダンプ動作を行う。左操作レバーが前後方向に動かされると、アーム12はダンプ動作及び掘削動作を行う。左操作レバーが左右方向に動かされると、上部旋回体2は左旋回及び右旋回する。なお、左操作レバーが前後方向に動かされた場合に上部旋回体2が右旋回及び左旋回し、左操作レバーが左右方向に動かされた場合にアーム12がダンプ動作及び掘削動作を行ってもよい。右操作レバーと左操作レバーの他の操作パターンも本実施形態に含まれる。他の操作パターンとして、右操作レバーの前後操作をアーム12の掘削動作、ダンプ動作とし、右操作レバーの左右の操作を旋回体の左旋回および右旋回とすることができる。この場合、左操作レバーの前後の操作を、ブーム13の下げ動作及び上げ動作とし、左操作レバーの左右の操作を、バケット11のダンプ動作及び掘削動作とする。この他の操作パターンの場合、アーム12の前後操作に対するダンプ及び掘削動作を反転させてもよい。このように操作装置40の左右の操作装置の操作に対する各作業機要素の動作は任意に設定することができる。
In the present embodiment, the operating
[作業機制御]
図3は、本実施形態に係る作業機制御に基づいて駆動される作業機1の動作の一例を説明するための模式図である。本実施形態において、作業機制御は、整地アシスト制御及びバケット制御を含む。
[Work machine control]
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an example of the operation of the work implement 1 driven based on the work implement control according to the present embodiment. In the present embodiment, the work machine control includes leveling assist control and bucket control.
図3に示すように、整地アシスト制御とは、掘削対象の目標形状を示す目標掘削地形に沿ってバケット11が移動するように作業機1を制御することをいう。目標掘削地形は、面で規定されてもよいし、線で規定されてもよい。整地アシスト制御においては、バケット11が目標掘削地形を超えないように、ブーム13が上げ動作するようにブームシリンダ23が制御される。
As shown in FIG. 3, leveling assist control refers to controlling the work implement 1 so that the
整地アシスト制御においては、バケット11及びアーム12は、オペレータによる操作装置40の操作に基づいて駆動される。ブーム13は、制御装置50による制御に基づいて駆動される。
In the leveling assist control, the
バケット制御とは、作業機1の状態が一定状態に維持されるように作業機1を制御することをいう。本実施形態において、作業機1の状態は、作業機1の姿勢を含む。作業機1の姿勢は、バケット11の傾斜角θ11とアーム12の傾斜角θ12とブーム13の傾斜角θ13との総和を含む。すなわち、本実施形態において、バケット制御とは、傾斜角θ11と傾斜角θ12と傾斜角θ13との総和を示す作業機1の姿勢が一定角度に維持されるように作業機1を制御することをいう。また、作業機1の状態を維持する他の手段としてバケット11と目標掘削地形の相対関係を規定する方法をとってもよい。例えば、目標掘削地形の法線ベクトルおよびバケット11の輪郭の一部に対する法線ベクトルをそれぞれ設定する。作業機1の状態を維持する場合には、設定したそれぞれのベクトルがなす角度が維持されるように作業機1を制御する。図3に示すように、バケット制御においては、目標掘削地形に対するバケット11の角度が一定角度に維持されるように、油圧シリンダ20が制御される。
Bucket control refers to controlling the
バケット制御においては、アーム12は、オペレータによる操作装置40の操作に基づいて駆動される。バケット11は、制御装置50による制御に基づいて駆動される。
In the bucket control, the
図3に示すように、本実施形態においては、バケット11の刃先10が目標掘削地形に沿って移動し、且つ、バケット11の底面17が目標掘削地形から離れるように、整地アシスト制御及びバケット制御が実施される。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the leveling assist control and the bucket control are performed so that the
掘削対象を掘削するときにバケット制御が実施される場合、アーム12は掘削動作され、バケット11はダンプ動作される。制御装置50は、操作装置40の操作によりアーム12が掘削動作されている状態で、目標掘削地形に沿ってバケット11が移動するように、バケット11をダンプ動作させるとともに、ブーム13を上げ動作させる。
When the bucket control is performed when excavating the object to be excavated, the
本実施形態において、バケット制御は、バケット11の少なくとも一部がバケット制御範囲に存在するときに実施される。バケット制御範囲とは、目標掘削地形を基準とする、目標掘削地形から所定距離の範囲である。本実施形態においては、目標掘削地形とバケット11との距離Dが第1閾値H1以下のときに、バケット制御が実施される。
In the present embodiment, the bucket control is performed when at least a part of the
[油圧システム]
次に、本実施形態に係る油圧システム300の一例について説明する。バケットシリンダ21、アームシリンダ22、及びブームシリンダ23を含む油圧シリンダ20は、油圧システム300により作動する。油圧シリンダ20は、操作装置40の操作と制御装置50の介入により操作指令が決定される。
[Hydraulic system]
Next, an example of the
図4は、バケットシリンダ21を作動する油圧システム300の一例を示す模式図である。バケット11は、掘削動作及びダンプ動作の2種類の動作を実行する。バケットシリンダ21が伸びることにより、バケット11が掘削動作し、バケットシリンダ21が縮むことにより、バケット11がダンプ動作する。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a
油圧システム300は、方向制御弁41を介してバケットシリンダ21に作動油を供給する可変容量型のメイン油圧ポンプ42と、パイロット油を供給するサブ油圧ポンプ43と、パイロット油が流れる油路44A,44B,47A,47Bと、油路44A,44Bに配置され、方向制御弁41に対するパイロット圧を調整する制御弁45A,45Bと、油路47A,47Bに配置された圧力センサ46A,46Bと、制御弁45A,45Bを制御する制御装置50とを備える。
The
制御弁45A,45Bは、電磁比例制御弁である。制御弁45A,45Bは、油圧シリンダ20を操作する操作装置40の操作量に対し、油路47A,47Bから供給されるパイロット圧を減圧して方向制御弁41に対するパイロット圧を調整する。方向制御弁41に対するパイロット圧が調整されることにより、バケットシリンダ21に供給される作動油の供給量が調整される。
油路47A,47Bは、操作装置40を介してサブ油圧ポンプ43と接続される。なお、メイン油圧ポンプ42から送出され、減圧弁によって減圧されたパイロット油が制御弁45A,45Bに供給されてもよい。
The oil passages 47 </ b> A and 47 </ b> B are connected to the sub
方向制御弁41は、作動油が流れる方向及び作動油の供給量を制御する。メイン油圧ポンプ42から供給された作動油は、方向制御弁41を介して、バケットシリンダ21に供給される。方向制御弁41は、バケットシリンダ21のキャップ側油室20Aに対する作動油の供給とロッド側油室20Bに対する作動油の供給とを切り替える。また、方向制御弁41は、作動油の供給量を調整する。キャップ側油室20Aは、シリンダヘッドカバーとピストンとの間の空間である。ロッド側油室20Bは、ピストンロッドが配置される空間である。
The
操作装置40が操作されると、操作装置40の操作量に基づいて、油路47Aの圧力及び油路47Bの圧力が変化する。油路47Aの圧力は、圧力センサ46Aによって検出される。油路47Bの圧力は、圧力センサ46Bによって検出される。
When the operating
また、制御装置50は、操作装置40が一方に操作された状況で、制御弁45A,45Bに制御信号を出力して、方向制御弁41に作用するパイロット圧を制限することができる。例えば、バケット制御においては、制御装置50から出力された、バケット制御に関する制御信号に基づいて制御弁45A及び制御弁45Bが制御される。制御弁45A又は制御弁45Bは、バケット制御を実行するために制御装置50から出力された制御信号に基づいて制御される。一方、バケット制御を実行しないとき、操作装置40の操作によって調整されたパイロット圧に基づいて方向制御弁41が駆動されるように、制御弁45A及び制御弁45Bは、全開となるように指令が出力される。
Further, the
すなわち、本実施形態において、バケット制御は、オペレータのバケット11の操作に対し、制御装置50がバケット駆動の制限を行うことにより達成される。一方、バケット制御を実行しないとき、操作装置40の操作によって調整されたパイロット圧に基づいて方向制御弁41が駆動されるように、制御装置50から制御弁45A及び制御弁45Bに対して全開となる指令が生成される。
That is, in the present embodiment, bucket control is achieved by the
アーム12は、バケット11と同じ油圧システム300を備える。アーム12は、掘削動作及びダンプ動作の2種類の動作を実行する。アームシリンダ22が伸びることにより、アーム12が掘削動作し、アームシリンダ22が縮むことにより、アーム12がダンプ動作する。アームシリンダ22を作動することについての説明はバケットシリンダ21と同様であることより省略する。
The
図5は、ブームシリンダ23を作動する油圧システム300の一例を示す模式図である。操作装置40の操作により、ブーム13は、上げ動作及び下げ動作の2種類の動作を実行する。ブームシリンダ23を作動する油圧システム300は、メイン油圧ポンプ42と、サブ油圧ポンプ43と、方向制御弁41と、方向制御弁41に対するパイロット圧を調整する操作装置40と、パイロット油が流れる油路44A,44B,44Cと、油路44Cに配置された制御弁45Cと、油路44A,44B,44Cに配置された圧力センサ46A,46Bと、制御弁45Cを制御する制御装置50とを備える。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a
制御弁45Cは、電磁比例制御弁である。制御弁45Cは、制御装置50からの指令信号に基づいて、パイロット圧を調整する。制御弁45Cは、油路44Cのパイロット圧を調整する。
The
操作装置40が操作されることにより、操作装置40の操作量に応じたパイロット圧が方向制御弁41に作用する。方向制御弁41のスプールは、パイロット圧に応じて移動する。スプールの移動量に基づいて、メイン油圧ポンプ42から方向制御弁41を介してブームシリンダ23に供給される単位時間当たりの作動油の供給量が調整される。
When the
本実施形態においては、整地アシスト制御のために、制御装置50から出力された、整地アシスト制御に関する制御信号に基づいて作動する制御弁45Cが油路44Cに設けられる。油路44Cに、サブ油圧ポンプ43から送出されたパイロット油が流れる。油路44C及び油路44Bは、シャトル弁48と接続される。シャトル弁48は、油路44B及び油路44Cのうち、パイロット圧が高い方の油路のパイロット油を、方向制御弁41に供給する。制御弁45Cは、整地アシスト制御を実行するために制御装置50から出力された制御信号に基づいて制御される。
In this embodiment, for the leveling assist control, a
整地アシスト制御を実行しないとき、操作装置40の操作によって調整されたパイロット圧に基づいて方向制御弁41が駆動されるように、制御装置50は、制御弁45Cに制御信号を出力しない。例えば、制御装置50は、操作装置40の操作によって調整されたパイロット圧に基づいて方向制御弁41が駆動されるように、制御弁45Cで油路44Cを閉じる。
When the leveling assist control is not executed, the
整地アシスト制御を実行するとき、制御装置50は、制御弁45Cによって調整されたパイロット圧に基づいて方向制御弁41が駆動されるように、制御弁45Cを制御する。例えば、ブーム13の移動を制限する整地アシスト制御を実行する場合、制御装置50は、ブーム目標速度に応じたパイロット圧となるように、制御弁45Cを全開状態とする。油路44Cのパイロット圧が油路44Bのパイロット圧より大きくなると、制御弁45Cからのパイロット油がシャトル弁48を介して方向制御弁41に供給される。これにより、ブームシリンダ23が伸び、ブーム13が上げ動作する。
When executing the leveling assist control, the
[制御システム]
次に、本実施形態に係る油圧ショベル100の制御システム200について説明する。図6は、本実施形態に係る制御システム200の一例を示す機能ブロック図である。
[Control system]
Next, the
図6に示すように、制御システム200は、作業機1を制御する制御装置50と、位置検出装置30と、刃先位置検出器34と、制御弁45(45A,45B,45C)と、圧力センサ46(46A,46B)と、目標施工データ生成装置70とを備える。
As shown in FIG. 6, the
上述したように、車体位置検出器31、姿勢検出器32、及び方位検出器33を含む位置検出装置30は、上部旋回体2の絶対位置Pgを検出する。以下の説明においては、上部旋回体2の絶対位置Pgを適宜、車体位置Pg、と称する。
As described above, the
制御弁45(45A,45B,45C)は、油圧シリンダ20に対する作動油の供給量を調整する。制御弁45は、制御装置50からの制御信号に基づいて作動する。圧力センサ46(46A,46B)は、油路44(44A,44B)のパイロット圧を検出する。圧力センサ46の検出データは、制御装置50に出力される。
Control valve 45 (45A, 45B, 45C) adjusts the amount of hydraulic oil supplied to
目標施工データ生成装置70は、コンピュータシステムを含む。目標施工データ生成装置70は、施工エリアの目標形状である立体設計地形を示す目標施工データを生成する。目標施工データは、作業機1による施工後に得られる3次元の目標形状を示す。
The target construction
なお、目標施工データ生成装置70と制御装置50とが有線で接続され、目標施工データ生成装置70から制御装置50に目標施工データが送信されてもよい。なお、目標施工データ生成装置70が目標施工データを記憶した記憶媒体を含み、制御装置50が、その記憶媒体から目標施工データを読み込み可能な装置を有してもよい。
The target construction
制御装置50は、プロセッサで実行される車体位置データ取得部51と、バケット位置データ取得部52と、目標掘削地形データ取得部53と、距離データ取得部54と、検出データ取得部56と、作業機目標速度決定部57と、操作判定部58と、バケット制御判定部59と、制御開始角度データ取得部60と、作業機制御部61と、を有する。制御装置50は、記憶装置で実現される、油圧ショベル100の諸元データを記憶する記憶部62を含む。制御装置50は、入出力インターフェース装置を構成する入出力部63を含む。
The
車体位置データ取得部51は、位置検出装置30から、入出力部63を介して、車体位置Pgを示す車体位置データを取得する。車体位置検出器31は、GPSアンテナ31Aの設置位置P1a及び設置位置P1bの少なくとも一方に基づいて、車体位置Pgを検出する。車体位置データ取得部51は、車体位置検出器31から、車体位置Pgを示す車体位置データを取得する。
The vehicle body position
バケット位置データ取得部52は、刃先位置検出器34から、入出力部63を介して、バケット11の刃先位置を含むバケット位置データを取得する。バケット位置データ取得部52は、刃先位置検出器34から、上部旋回体2の基準位置Psに対する刃先10の相対位置である刃先位置を含むバケット位置データを取得する。目標掘削地形データ取得部53は、目標施工データ生成装置70から供給される目標施工データとバケット位置データとを用いて、バケット11の位置に対応する、掘削対象の目標形状を示す目標掘削地形データを生成する。
The bucket position
距離データ取得部54は、バケット位置データ取得部52で取得されたバケット11の位置と、目標掘削地形データ取得部53で生成された目標掘削地形とに基づいて、バケット11と目標掘削地形との距離Dを算出して、距離Dを示す距離データを取得する。
The distance
なお、バケット11と目標掘削地形との距離Dは、バケット11の刃先10と目標掘削地形との距離でもよいし、バケット11の外形寸法データを用いて算出された、バケット11の外周面を含むバケット11の任意の位置と目標掘削地形との距離でもよい。例えば、バケット11の底面17と目標掘削地形との距離が、バケット11と目標掘削地形との距離Dでもよい。
The distance D between the
検出データ取得部56は、圧力センサ46から油圧シリンダ20に作用するパイロット圧の検出データを取得する。検出データ取得部56は、バケットシリンダ21に作用するパイロット圧の検出データ、アームシリンダ22に作用するパイロット圧の検出データ、及びバケットシリンダ23に作用するパイロット圧の検出データを取得する。バケット11を操作するための操作装置40のバケット操作レバーの操作量は、油路47A,47Bのパイロット圧と相関する。アーム12を操作するための操作装置40のアーム操作レバーの操作量は、油路47A,47Bのパイロット圧と相関する。ブーム13を操作するための操作装置40のブーム操作レバーの操作量は、油路44A,44Bのパイロット圧と相関する。油路44A,44Bのパイロット圧は、圧力センサ46A,46Bによって検出される。バケット11を操作するための操作装置40のバケット操作レバーの操作量と油路46A,46Bのパイロット圧との相関を示す相関データは、予備実験又はシミュレーションにより事前に求められ、記憶部62に記憶されている。同様に、アーム12及びブーム13の少なくとも一方を操作するための操作装置40の操作量と油路44A,44Bのパイロット圧との相関を示す相関データは、予備実験又はシミュレーションにより事前に求められ、記憶部62に記憶されている。
The detection data acquisition unit 56 acquires detection data of pilot pressure acting on the
検出データ取得部56は、圧力センサ46A,46Bの検出データと、記憶部62に記憶されている相関データとに基づいて、圧力センサ46A,46Bの検出データ(PPC圧)から、バケット11を操作するための操作装置40のバケット操作レバーの操作量を示す操作量データを取得する。同様に、検出データ取得部56は、圧力センサ46A,46Bの検出信号と、記憶部62に記憶されている相関データとに基づいて、圧力センサ46A,46Bの検出信号(PPC圧)から、バケット11、アーム12、及びブーム13の操作方向と、少なくとも一方を操作するための操作装置40の操作量を示す操作量データを取得する。
The detection data acquisition unit 56 operates the
作業機目標速度決定部57は、バケット11と目標掘削地形との距離Dに基づいて、作業機1全体の制限速度を示す作業機制限速度を決定する。作業機1全体の速度とは、バケット11、アーム12、及びブーム13が駆動したときの、バケット11の実際の動作速度をいう。また、作業機目標速度決定部57は、バケット11と目標掘削地形との距離Dに基づいて、ブーム目標速度を決定する。本実施形態において、作業機目標速度決定部57は、作業機制限速度と、検出データ取得部56で取得された少なくともアーム操作量及びバケット操作量に基づいて、バケット11及びアーム12の操作に基づく作業機1全体の速度と作業機制限速度との偏差が相殺されるように、ブーム目標速度を算出する。整地アシスト制御においては、バケット11の動き及びアーム12の動きは、オペレータによる操作装置40の操作に基づく。整地アシスト制御において、操作装置40によりバケット11及びアーム12が操作されている状態で、目標掘削地形に沿ってバケット11の刃先10が移動するように、作業機目標速度決定部57は、上げ動作するブーム13のブーム目標速度を決定する。
The work machine target
操作判定部58は、検出データ取得部56で取得したバケットシリンダ21を駆動するためのパイロット圧の検出データ及びアームシリンダ22を駆動するためのパイロット圧の検出データに基づいて、バケット11及びアーム12を操作するための操作装置40が異なる方向に操作されているか否かを判定する。バケット11を操作するための操作装置40は、バケット11を掘削動作又はダンプ動作させる操作部材であるバケット操作レバーを含む。アーム12を操作するための操作装置40は、アーム12を掘削動作又はダンプ動作させる操作部材であるアーム操作レバーを含む。本実施形態において、異なる方向の操作装置40の操作は、アーム12を掘削動作させ且つバケット11をダンプ動作させる第1操作と、アーム12をダンプ動作させ且つバケット11を掘削動作させる第2操作との少なくとも一方を含む。すなわち、操作装置40が異なる方向に操作されていることは、アーム12とバケット11との動作方向が異なる操作である。動作方向が異なるとは、アーム12とバケット11の接続ピンを介しての回転方向が異なることをいう。
The
バケット制御判定部59は、距離データ取得部54で取得された距離データ及び操作判定部58の判定データに基づいて、バケット制御を実施するためのバケット制御条件が満たされているか否かを判定する。本実施形態において、バケット制御条件は、距離Dが第1閾値H1以下であり且つバケット11を操作するための操作装置40が異なる方向に操作されている条件を含む。すなわち、本実施形態においては、距離Dが第1閾値H1以下であり且つアーム12を掘削動作し且つバケット11がダンプ動作しているとき、バケット制御条件が満たされていると判定される。
The bucket
制御開始角度データ取得部60は、バケット制御条件が満たされたと判定されたときのバケット11の角度を示すバケット制御開始角度データを取得する。すなわち、制御開始角度データ取得部60は、距離Dが第1閾値H1以下であり且つアーム12を掘削動作し且つバケット11がダンプ動作していると判定された時点におけるバケット11の角度データを取得する。また、制御開始角度データ取得部60は、距離Dが第1閾値H1以下であり且つアーム12をダンプ動作し且つバケット11が掘削動作していると判定された時点におけるバケット11の角度データを取得する。
The control start angle
作業機制御部61は、整地アシスト制御及びバケット制御を含む作業機制御を実施するための制御信号を制御弁45A,45B,45Cに出力する。本実施形態において、作業機制御部61は、バケット制御条件が満たされている状態において、目標掘削地形に対するバケット11の角度が一定角度に維持されるように、バケットシリンダ21を制御するための制御信号を出力する。
The work
本実施形態において、バケット制御条件が満たされている状態において、制御装置50は、制御弁45A,45Bに対しパイロット圧を制限する指令を出力する。制御弁45A,45Bは、制御装置50からの指令に基づいてバケット11の操作を行うパイロット圧を制限する。これにより、制御装置50は、バケット11の制御を行うことが可能になる。
In the present embodiment, in a state where the bucket control condition is satisfied, the
一方、バケット制御条件が満たされていないと判定されたとき、バケットシリンダ21は、操作装置40の操作に基づいて駆動される。
On the other hand, when it is determined that the bucket control condition is not satisfied, the
また、作業機制御部61は、距離Dが第1閾値H1よりも大きい第2閾値H2以下であると判定されたとき、ブーム13がブーム目標速度に基づいて移動するように、ブーム13を駆動するブームシリンダ23を制御するための制御信号を出力して、整地アシスト制御を実施可能とする。
The work implement
図7は、本実施形態に係る整地アシスト制御及びバケット制御を説明するための模式図である。はじめに、整地アシスト制御について説明を行う。図7に示すように、速度制限介入ラインSH2が規定される。速度制限ラインSH2は、目標掘削地形と平行であり、目標掘削地形から距離H2だけ離れた位置に規定される。距離H2は、バケット11と目標掘削地形との距離Dについての第2閾値である。距離H2は、オペレータの操作感が損なわれないように設定されることが望ましい。
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining leveling assist control and bucket control according to the present embodiment. First, the leveling assist control will be described. As shown in FIG. 7, a speed limit intervention line SH2 is defined. The speed limit line SH2 is parallel to the target excavation landform and is defined at a position away from the target excavation landform by a distance H2. The distance H2 is a second threshold for the distance D between the
距離データ取得部54は、目標掘削地形の法線方向におけるバケット11と目標掘削地形との最短距離である距離Dを取得する。図7に示す例では、バケット11の底面17と目標掘削地形との間において距離Dが規定される。また、作業機目標速度決定部57は、距離Dに応じて作業機1全体の整地アシストのための制限速度である作業機制限速度Vtを決定する。
The distance
図8は、本実施形態における第2閾値H2と距離Dの関係と、距離Dと作業機制限速度Vtとの関係の一例を示す図である。作業機制限速度Vtは、距離Dが第2閾値H2よりも大きいときには設定されず、距離Dが第2閾値H2以下のときに設定される。距離Dが小さくなるほど、作業機制限速度Vtは小さくなり、距離Dが零になると、作業機制限速度Vtも零になる。本実施形態においては、バケット11が目標掘削地形の下側から上側に向かうときの速度を正の値とし、バケット11が目標掘削地形の上側から下側に向かうときの速度を負の値とする。作業機目標速度決定部57は、距離Dが大きいほど作業機制限速度Vtの絶対値が大きくなり、距離Dが小さいほど作業機制限速度Vtの絶対値が小さくなるように、作業機制限速度Vtを決定する。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the relationship between the second threshold value H2 and the distance D and the relationship between the distance D and the work implement speed limit Vt in the present embodiment. The work implement speed limit Vt is not set when the distance D is greater than the second threshold value H2, and is set when the distance D is equal to or less than the second threshold value H2. As the distance D becomes smaller, the work implement speed limit Vt becomes smaller. When the distance D becomes zero, the work implement speed limit Vt also becomes zero. In the present embodiment, the speed when the
次に、バケット制御について説明する。バケット制御判定部59は、距離Dが第1閾値H1以下であり且つバケット操作レバー及びアーム操作レバーが異なる方向に操作されているか否かを判定する。図7に示すように、バケット制御のための第1閾値H1は、整地アシスト制御のための第2閾値H2よりも小さい。
Next, bucket control will be described. The bucket
例えば、操作装置40の操作によりバケット11が目標掘削地形に徐々に接近し、バケット11と目標掘削地形との距離Dが第1閾値H1以下となり、且つ、アーム12が掘削動作しバケット11がダンプ動作するようにオペレータによりバケット操作レバー及びアーム操作レバーが操作された時点において、バケット制御判定部59は、バケット制御条件が満たされたと判定する。また、バケット11と目標掘削地形との距離Dが第1閾値H1以下となり、且つ、アーム12がダンプ動作しバケット11が掘削動作するようにオペレータによりバケット操作レバー及びアーム操作レバーが操作された時点において、バケット制御判定部59は、バケット制御条件が満たされたと判定する。
For example, the
作業機制御部61は、距離Dが第1閾値H1以下となり、且つ、オペレータによりバケット操作レバー及びアーム操作レバーが異なる方向に操作された時点において、バケット制御を開始する。
The work
制御開始角度データ取得部60は、距離Dが第1閾値H1以下となり、且つ、オペレータによりバケット操作レバー及びアーム操作レバーが異なる方向に操作された時点における、目標掘削地形に対するバケット11の角度を示すバケット制御開始角度データを取得する。
The control start angle
作業機制御部61は、バケット制御条件が満たされている状態において、バケット11の角度がバケット制御開始角度に維持されるように、バケットシリンダ21を制御するための制御信号を出力する。
The work
例えば、バケット操作レバー及びアーム操作レバーが所定操作されている状態で、アーム12及びブーム13の少なくとも一方の駆動によりバケット11が目標掘削地形に徐々に接近し、距離Dが第1閾値H1よりも大きい状態から第1閾値H1以下になったとき、距離Dが第1閾値H1以下になった時点における目標掘削地形に対するバケット11の角度が維持されるように、バケット制御及び整地アシスト制御を含む作業機制御が実施される。
For example, the
また、例えば、距離Dが第1閾値H1以下の状態で、バケット操作レバー及びアーム操作レバーが所定操作されたとき、バケット操作レバー及びアーム操作レバーが所定操作された時点における目標掘削地形に対するバケット11の角度が維持されるように、バケット制御及び整地アシスト制御を含む作業機制御が実施される。
Further, for example, when the bucket operation lever and the arm operation lever are predeterminedly operated in the state where the distance D is equal to or less than the first threshold value H1, the
[油圧ショベルの制御方法]
次に、本実施形態に係る油圧ショベル100の制御方法について、図9を参照して説明する。図9は、本実施形態に係る油圧ショベル100の制御方法を示すフローチャートである。
[Control method of hydraulic excavator]
Next, a control method of the
目標施工データ生成装置70から制御装置50に目標施工データが供給される。目標掘削地形データ取得部53は、目標施工データ生成装置70から供給される目標施工データを取得する(ステップS10)。
Target construction data is supplied from the target construction
刃先位置検出器34から制御装置50にバケット位置データが供給される。バケット位置データ取得部52は、刃先位置検出器34からバケット位置データを取得する(ステップS20)。
The bucket position data is supplied from the blade
距離データ取得部54は、目標掘削地形データ取得部53で取得された目標掘削地形と、バケット位置データ取得部52で取得されたバケット位置データとに基づいて、目標掘削地形とバケット11との距離Dを示す距離データを算出する(ステップS30)。これにより、目標掘削地形とバケット11との距離データが取得される。
The distance
作業機制限速度決定部55は、距離データに基づいて、バケット11の作業機制限速度Vtを決定する。図8を参照して説明したような、距離Dと作業機制限速度Vtとの関係を示すマップデータが記憶部62に記憶されている。作業機制限速度決定部55は、距離データ取得部54で取得された距離データと、記憶部62に記憶されているマップデータとに基づいて、距離Dに応じた作業機制限速度Vtを決定する。
The work machine speed limit determining unit 55 determines the work machine speed limit Vt of the
作業機目標速度決定部57は、作業機制限速度決定部55で決定された作業機制限速度Vtと、検出データ取得部56で取得されたアーム操作量及びバケット操作量の少なくとも一方とに基づいて、整地アシスト制御するためのブーム目標速度Vbを算出する。
The work machine target
作業機目標速度決定部57は、距離データ取得部54で取得された距離データとアーム12及びバケット11の操作指令に基づいて、整地アシスト制御のためのブームへの介入指令の要否を判断する(ステップS40)。
The work implement target
ステップS40において、距離Dが第2閾値H2以下であり、且つ少なくともアーム12の操作がある場合(ステップS40:Yes)、作業機制御部61は、ブーム13がブーム目標速度Vbに基づいて移動するように、ブームシリンダ23を制御するための制御信号を制御弁45Cに出力する(ステップS50)。これにより、整地アシスト制御が開始される。
In step S40, when the distance D is less than or equal to the second threshold value H2 and there is at least an operation of the arm 12 (step S40: Yes), the work implement
検出データ取得部56は、作業機1を駆動する油圧シリンダ20を駆動するための方向制御弁41に作用するパイロット圧の検出データを取得する(ステップS60)。本実施形態において、検出データ取得部56は、少なくとも、バケットシリンダ21を駆動するための方向制御弁41に作用するパイロット圧の検出データ、及びアームシリンダ22を駆動するための方向制御弁41に作用するパイロット圧の検出データを、圧力センサ46(46A,46B)から取得する。
The detection data acquisition unit 56 acquires detection data of pilot pressure acting on the
操作判定部58は、検出データ取得部56で取得された操作量データに基づいて、操作装置40が所定操作されているか否かを判定する。本実施形態において、検出データ取得部56は、操作装置40のうち少なくともバケット操作レバー及びアーム操作レバーが所定操作されているか否かを判定する。バケット制御判定部59は、ステップS30で取得された距離データと、バケット操作レバー及びアーム操作レバーが所定操作されているか否かについての判定データとに基づいて、距離Dが第1閾値H1以下であり且つ操作装置40のバケット操作レバー及びアーム操作レバーが所定操作されているバケット制御条件が満たされているか否かを判定する(ステップS70)。
The
ステップS70において、バケット制御条件が満たされていると判定されたとき(ステップS70:Yes)、制御開始角度データ取得部60は、バケット制御条件が満たされたと判定された時点におけるバケット11の角度を示すバケット制御開始角度データを取得する。作業機制御部61は、制御開始角度データ取得部60で取得されたバケット制御開始角度データに基づいて、バケット制御におけるバケット制御開始角度を決定する(ステップS80)。
When it is determined in step S70 that the bucket control condition is satisfied (step S70: Yes), the control start angle
作業機制御部61は、バケット制御条件が満たされている状態において、目標掘削地形に対するバケット11の角度が一定角度に維持されるように、油圧シリンダ20のうち少なくともバケット11を駆動するバケットシリンダ21を制御するための制御信号を出力する(ステップS90)。本実施形態においては、作業機制御部61は、バケットシリンダ21を制御するための制御弁45A,45Bに制御信号を出力して、バケット制御を実施する。
The work
なお、ステップS40において、距離Dが第2閾値H2以下でない、アーム12の操作がない、バケット11の操作がない、のいずれかの場合(ステップS40:No)、もしくはステップS70において、バケット制御条件が満たされていないと判定されたとき(ステップS70:No)、ステップS10に戻る。油圧シリンダ20は、オペレータによる操作装置40の操作に基づいて駆動される。
In step S40, the distance D is not less than or equal to the second threshold value H2, the
[作用及び効果]
以上説明したように、本実施形態によれば、目標掘削地形とバケット11との距離Dが第1閾値H1以下であり且つ操作装置40が異なる方向に操作されているバケット制御条件が満たされているとき、バケット制御が自動的に開始される。これにより、オペレータが特別な操作を実施しなくても、目標掘削地形に対するバケット11の角度が一定角度に維持されるバケット制御が自動的に開始される。
[Action and effect]
As described above, according to the present embodiment, the bucket control condition in which the distance D between the target excavation landform and the
図10は、本実施形態に係る制御システム200の効果を説明するための模式図である。図10に示すように、アーム掘削状況におけるバケット制御の開始直後においては、矢印y1で示すように、オペレータのバケットダンプ操作に対する制御装置50のバケット制御が行われる。オペレータの操作と制御装置50の指令に基づきバケット11の高さ及びバケット11の傾斜角θ11の制御が行われ、掘削が開始される。次に、オペレータが必要に応じてバケット11を掘削操作に切替えることにより、バケット制御が解除され、矢印y2で示すように、バケット角度が調整される。例えば、オペレータが目標掘削地形とバケット11の底面17とを正対したい場合、オペレータによるバケット掘削操作が実施される。次に、オペレータによるバケットダンプ操作が再開されることにより、矢印y3で示すように、バケット制御に基づいて掘削が実施される。最後に、オペレータがバケット11を掘削操作することにより、バケット制御が解除され、矢印y4で示すように、バケット角度が調整される。例えば、オペレータがバケット11による掬い込みを実施したい場合、オペレータによるバケット掘削操作が実施される。このように、オペレータは、掘削の初期期間又は掘削の終期期間だけ、バケット11の掘削操作を行えばよい。掘削精度が必要な期間においては、オペレータはバケット11と目標掘削地形の角度を考慮しながらダンプ操作を正確に行わなくても、バケット制御が実施されることにより、バケット11は目標掘削地形との相対角度を維持することができる。これにより、操作性及び施工精度が向上する。
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the effect of the
距離Dが第1閾値H1以下であり且つ操作装置40が所定操作されているバケット制御条件が満たされているときにバケット制御が自動的に開始されるため、バケット制御は、仕上げ掘削するために適切なタイミングで開始される。
Since the bucket control is automatically started when the distance D is equal to or less than the first threshold value H1 and the bucket control condition in which the
なお、上述の実施形態においては、ローカル座標系に基づいて整地アシスト制御が実施されることとした。グローバル座標系に基づいて整地アシスト制御が実施されてもよい。 In the above-described embodiment, the leveling assist control is performed based on the local coordinate system. The leveling assist control may be performed based on the global coordinate system.
なお、上述の実施形態においては、操作装置40が油圧ショベル100に設けられることとした。操作装置40が油圧ショベル100から離れた遠隔地に設けられ、油圧ショベル100が遠隔操作されてもよい。作業機1が遠隔操作される場合、遠隔地に設けられた操作装置40から作業機1の操作量を示す指令信号が油圧ショベル100に無線送信される。制御装置50の検出データ取得部56は、無線送信された操作量を示す指令信号を取得する。
In the above-described embodiment, the operating
なお、上述の実施形態においては、建設機械100が油圧ショベル100であることとした。上述の実施形態で説明した制御装置50及び制御方法は、油圧ショベル100以外にも、作業機を有する建設機械全般に適用可能である。
In the above-described embodiment, the
1…作業機、2…車体(上部旋回体)、3…走行装置(下部走行体)、4…運転室、4S…運転席、5…機械室、6…手すり、7…履帯、10…刃先、11…バケット、12…アーム、13…ブーム、14…バケットシリンダストロークセンサ、15…アームシリンダストロークセンサ、16…ブームシリンダストロークセンサ、17…底面、20…油圧シリンダ、20A…キャップ側油室、20B…ロッド側油室、21…バケットシリンダ、22…アームシリンダ、23…ブームシリンダ、30…位置検出装置、31…車体位置検出器、31A…GPSアンテナ、32…姿勢検出器、33…方位検出器、34…刃先位置検出器、40…操作装置、41…方向制御弁、42…メイン油圧ポンプ、43…サブ油圧ポンプ、44A,44B,44C…油路、45A,45B,45C…制御弁、46A,46B…圧力センサ、47A,47B…油路、48…シャトル弁、50…制御装置、51…車体位置データ取得部、52…バケット位置データ取得部、53…目標掘削地形データ取得部、54…距離データ取得部、55…作業機制限速度決定部、56…検出データ取得部、57…作業機目標速度決定部、58…操作判定部、59…バケット制御判定部、60…制御開始角度データ取得部、61…作業機制御部、62…記憶部、63…入出力部、70…目標施工データ生成装置、100…油圧ショベル(建設機械)、200…制御システム、300…油圧システム、AX1…回転軸、AX2…回転軸、AX3…回転軸、L11…長さ、L12…長さ、L13…長さ、Pb…刃先の絶対位置、Pg…車体の絶対位置、RX…旋回軸、θ11…傾斜角、θ12…傾斜角、θ13…傾斜角。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記作業機要素を駆動する油圧シリンダと、
前記油圧シリンダを操作する操作装置の操作量に基づいてパイロット圧を調整して前記油圧シリンダに供給される作動油の供給量を調整する制御弁と、
前記パイロット圧の検出データを取得する検出データ取得部と、
前記検出データに基づいて複数の前記作業機要素を駆動する複数の前記操作装置がそれぞれ異なる方向に操作されているか否かを判定する操作判定部と、
複数の前記作業機要素を駆動する複数の前記操作装置がそれぞれ異なる方向に操作されていると判定された場合、前記作業機の状態が維持されるように、前記バケットを制御する制御信号を出力する作業機制御部と、
を備える建設機械の制御装置。 A control device for a construction machine including a work machine including a plurality of work machine elements including an arm and a bucket,
A hydraulic cylinder that drives the work implement element;
A control valve for adjusting a pilot pressure based on an operation amount of an operating device for operating the hydraulic cylinder to adjust a supply amount of hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder;
A detection data acquisition unit for acquiring detection data of the pilot pressure;
An operation determination unit that determines whether or not the plurality of operation devices that drive the plurality of work implement elements are operated in different directions based on the detection data;
When it is determined that the plurality of operation devices that drive the plurality of work implement elements are operated in different directions, a control signal that controls the bucket is output so that the state of the work implement is maintained. A work machine control unit to
A control device for a construction machine comprising:
請求項1に記載の建設機械の制御装置。 The state of the work implement that is maintained when it is determined that the plurality of operation devices that drive the plurality of work implement elements are operated in different directions, respectively, is the posture of the work implement.
The construction machine control device according to claim 1.
複数の前記作業機要素を駆動する複数の前記操作装置のそれぞれ異なる方向の操作は、前記アームを掘削動作させ且つ前記バケットをダンプ動作させる第1操作と、前記アームをダンプ動作させ且つ前記バケットを掘削動作させる第2操作との少なくとも一方を含む、
請求項1又は請求項2に記載の建設機械の制御装置。 The operating device includes a first operating member for excavating or dumping the arm, and a second operating member for excavating or dumping the bucket,
The operations in the different directions of the plurality of operating devices that drive the plurality of work implement elements include a first operation for excavating the arm and performing a dumping operation of the bucket, a dumping operation of the arm, and operating the bucket. Including at least one of a second operation for excavation operation,
The construction machine control device according to claim 1 or 2.
前記距離データ取得部で取得された前記距離データ及び前記操作判定部の判定データに基づいて、前記距離が第1閾値以下であり且つ複数の前記作業機要素を駆動する複数の前記操作装置がそれぞれ異なる方向に操作されているバケット制御条件が満たされているか否かを判定するバケット制御判定部と、を備え、
前記作業機制御部は、前記バケット制御条件が満たされている状態において、前記作業機の状態が維持されるように、前記制御信号を出力する、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の建設機械の制御装置。 A distance data acquisition unit for acquiring distance data indicating a distance between the bucket and the target excavation landform;
Based on the distance data acquired by the distance data acquisition unit and the determination data of the operation determination unit, each of the plurality of operation devices that drive the plurality of work implement elements, the distance being equal to or less than a first threshold value, respectively. A bucket control determination unit that determines whether or not bucket control conditions operated in different directions are satisfied,
The work implement control unit outputs the control signal so that the state of the work implement is maintained in a state where the bucket control condition is satisfied.
The construction machine control device according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載の建設機械の制御装置。 When it is determined that the bucket control condition is not satisfied, the work implement is driven based on an operation of the operation device.
The construction machine control device according to claim 4.
前記距離に基づいて、前記ブームの目標速度を決定する作業機目標速度決定部を備え、
前記作業機制御部は、前記距離が前記第1閾値よりも大きい第2閾値以下であるとき、前記ブームが前記目標速度に基づいて移動するように、前記油圧シリンダのうち前記ブームを駆動するブームシリンダを制御する制御信号を出力する、
請求項4又は請求項5に記載の建設機械の制御装置。 The working machine has a boom;
A work implement target speed determining unit that determines a target speed of the boom based on the distance;
The work implement controller controls the boom of the hydraulic cylinder to drive the boom so that the boom moves based on the target speed when the distance is equal to or less than a second threshold greater than the first threshold. Outputs a control signal to control the cylinder,
6. The construction machine control device according to claim 4 or 5.
前記作業機要素を駆動する油圧シリンダを操作する操作装置の操作量に基づいて制御弁によりパイロット圧を調整して前記油圧シリンダに供給される作動油の供給量を調整することと、
前記パイロット圧の検出データを取得することと、
前記検出データに基づいて複数の前記作業機要素を駆動する複数の前記操作装置がそれぞれ異なる方向に操作されているか否かを判定することと、
複数の前記作業機要素を駆動する複数の前記操作装置がそれぞれ異なる方向に操作されていると判定された場合、前記作業機の状態が維持されるように、前記バケットを制御する制御信号を出力することと、
を含む建設機械の制御方法。 A method for controlling a construction machine including a work machine including a plurality of work machine elements including an arm and a bucket,
Adjusting a pilot pressure by a control valve based on an operation amount of an operation device that operates a hydraulic cylinder that drives the work implement element, and adjusting a supply amount of hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder;
Obtaining detection data of the pilot pressure;
Determining whether or not the plurality of operating devices that drive the plurality of work implement elements are operated in different directions based on the detection data;
When it is determined that the plurality of operation devices that drive the plurality of work implement elements are operated in different directions, a control signal that controls the bucket is output so that the state of the work implement is maintained. To do
Control method of construction machinery including
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| PCT/JP2017/043650 Ceased WO2018123470A1 (en) | 2016-12-27 | 2017-12-05 | Construction machinery control device and construction machinery control method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2018123470A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112334618A (en) * | 2019-03-26 | 2021-02-05 | 日立建机株式会社 | Hydraulic excavator |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0679855U (en) * | 1993-04-22 | 1994-11-08 | 新キャタピラー三菱株式会社 | Automatic traveling direction switching device |
| JP2011043002A (en) * | 2009-08-24 | 2011-03-03 | Naomasa Nitta | Excavation support device |
-
2017
- 2017-12-05 WO PCT/JP2017/043650 patent/WO2018123470A1/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0679855U (en) * | 1993-04-22 | 1994-11-08 | 新キャタピラー三菱株式会社 | Automatic traveling direction switching device |
| JP2011043002A (en) * | 2009-08-24 | 2011-03-03 | Naomasa Nitta | Excavation support device |
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