JP2014122510A - ショベル及びショベル制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の実施例に係るショベルは、アーム閉じ操作及びブーム上げ操作を含む複合掘削操作に応じて掘削を行うショベルであって、複合掘削操作が行われたことを検出する掘削操作検出部300と、ショベルの姿勢を検出する姿勢検出部301と、ショベルの姿勢に基づいて、掘削反力によりショベルが浮き上がるときのその掘削反力に対応するブームシリンダ7のロッド側油室7Rの圧力を許容最大圧力PBMAXとして算出する許容最大圧力算出部302と、複合掘削操作が行われるときに、許容最大圧力PBMAXを超えないようにブームシリンダ7のロッド側油室7Rの圧力を制御するブームシリンダ圧制御部303と、を備える。
【選択図】図3
Description
FR1・D2=FR・cosθ・D2=FB・D3・・・(1)
また、アーム推力FAが点P6周りにアーム5を閉じようとする力のモーメントの大きさと、掘削反力FRが点P6周りにアーム5を開こうとする力のモーメントの大きさとはつり合うものと考えられる。この場合、点P6周りの第1の力のモーメントの大きさと点P6周りの第2の力のモーメントの大きさとの関係は以下の(2)式及び(2)'式で表される。なお、記号「/」は「÷」(除算記号)を表す。
FA・D5=FR・D4・・・(2)
FR=FA・D5/D4・・・(2)'
また、(1)式及び(2)式より、ブームシリンダ7のロッド7Cを引っ張り出そうとする力FBは、以下の(3)式で表される。
FB=FA・D2・D5・cosθ/(D3・D4)・・・(3)
さらに、図4のX−X断面図で示すように、ブームシリンダ7のロッド側油室7Rに面するピストンの環状受圧面積を面積ABとし、ロッド側油室7Rにおける作動油の圧力を圧力PBとすると、ブームシリンダ7のロッド7Cを引っ張り出そうとする力FBは、FB=PB・ABで表される。したがって、(3)式は、以下の(4)式及び(4)'式で表される。
PB=FA・D2・D5・cosθ/(AB・D3・D4)・・・(4)
FA=PB・AB・D3・D4/(D2・D5・cosθ)・・・(4)'
ここで、機体が浮き上がる際の、ブームシリンダ7のロッド7Cを引っ張り出そうとする力FBを力FBMAXとすると、重力M・gが機体を浮き上がらせないようにする回転中心RC周りの第1の力のモーメントの大きさと、力FBMAXが機体を浮き上がらせようとする回転中心RC周りの第3の力のモーメントの大きさとはつり合うものと考えられる。この場合、それら2つの力のモーメントの大きさの関係は以下の(5)式で表される。
M・g・D1=FBMAX・D3・・・(5)
また、このときのブームシリンダ7のロッド側油室7Rにおける作動油の圧力を、機体の浮き上がりを防止するために用いる許容最大圧力(以下、「浮き上がり防止用許容最大圧力」とする。)PBMAXとすると、浮き上がり防止用許容最大圧力PBMAXは、以下の(6)式で表される。
PBMAX=M・g・D1/(AB・D3)・・・(6)
また、距離D1は定数であり、距離D2〜D5は、掘削角度θと同様、掘削アタッチメントの姿勢、すなわち、ブーム角度θ1、アーム角度θ2、及びバケット角度θ3に応じて決まる値である。具体的には、距離D2は、ブーム角度θ1、アーム角度θ2、及びバケット角度θ3に応じて決まり、距離D3は、ブーム角度θ1に応じて決まり、距離D4は、バケット角度θ3に応じて決まり、距離D5は、アーム角度θ2に応じて決まる。
μ・N≧FR2・・・(7)
なお、静止摩擦係数μは、ショベルの接地面の静止摩擦係数を表し、垂直抗力Nは、ショベルの重力M・gに対する垂直抗力を表し、力FR2は、ショベルを掘削地点のほうに引き摺ろうとする掘削反力FRの水平成分FR2を表す。また、摩擦力μ・Nは、ショベルを静止させようとする最大静止摩擦力を表し、掘削反力FRの水平成分FR2が最大静止摩擦力μ・Nを上回ると、ショベルは、掘削地点のほうに引き摺られる。なお、静止摩擦係数μは、ROM等に予め記憶される値であってもよく、各種情報に基づいて動的に算出されるものであってもよい。本実施例では、静止摩擦係数μは、入力装置(図示せず。)を介して操作者が選択する予め記憶された値である。操作者は、接地面の状態に応じて複数レベルの摩擦状態(静止摩擦係数)から所望の摩擦状態(静止摩擦係数)を選択する。
μ・M・g≧FA・D5・sinθ/D4・・・(8)
また、図4のY−Y断面図で示すように、アームシリンダ8のボトム側油室8Bに面するピストンの円状受圧面積を面積AAとし、ボトム側油室8Bにおける作動油の圧力を圧力PAとすると、アーム推力FAは、FA=PA・AAで表される。そのため、(8)式は、以下の(9)式で表される。
PA≦μ・M・g・D4/(AA・D5・sinθ)・・・(9)
ここで、(9)式の右辺と左辺が等しいときのアームシリンダ8のボトム側油室8Bにおける作動油の圧力PAは、機体が掘削地点のほうに引き摺られるのを回避可能な許容最大圧力、すなわち、機体が掘削地点のほうに引き摺られるのを防止するために用いる許容最大圧力(以下、「引き摺られ防止用許容最大圧力」とする。)PAMAXに相当する。
Claims (7)
- アーム閉じ操作又はバケット閉じ操作とブーム上げ操作とを含む複合掘削操作に応じて掘削を行うショベルであって、
前記複合掘削操作が行われたことを検出する掘削操作検出部と、
ショベルの姿勢を検出する姿勢検出部と、
ショベルの姿勢に基づいて、掘削反力によりショベルが浮き上がるときの該掘削反力に対応するブームシリンダの収縮側油室の圧力を許容最大圧力として算出する許容最大圧力算出部と、
前記複合掘削操作が行われるときに、前記許容最大圧力を超えないように前記ブームシリンダの収縮側油室の圧力を制御するブームシリンダ圧制御部と、
を備えるショベル。 - 前記ブームシリンダ圧制御部は、前記ブームシリンダの収縮側油室の圧力が前記許容最大圧力以下の所定圧力に達した場合に、前記ブームシリンダの収縮側油室から流出する作動油の流量を増大させる、
請求項1に記載のショベル。 - アーム閉じ操作とブーム上げ操作との複合掘削操作が行われるときに、前記ブームシリンダの収縮側油室の圧力が前記許容最大圧力を超えないようにアームシリンダの収縮側油室の圧力を制御するアームシリンダ圧制御部を備える、
請求項1又は2に記載のショベル。 - 前記アームシリンダ圧制御部は、前記ブームシリンダの収縮側油室の圧力が前記許容最大圧力以下の所定圧力に達した場合に、前記アームシリンダの伸長側油室に流入する作動油の流量を減少させる、
請求項3に記載のショベル。 - 前記姿勢検出部は、上部旋回体に対するブームの角度、該ブームに対するアームの角度、及び、該アームに対するバケットの角度を検出する、
請求項1乃至4の何れか一項に記載のショベル。 - ショベルの浮き上がりの回転中心の位置は、上部旋回体と下部走行体との間の旋回角度に基づいて決定される、
請求項1乃至5の何れか一項に記載のショベル。 - アーム閉じ操作又はバケット閉じ操作とブーム上げ操作とを含む複合掘削操作に応じて掘削を行うショベルの制御方法であって、
前記複合掘削操作が行われたことを検出する掘削操作検出ステップと、
ショベルの姿勢を検出する姿勢検出ステップと、
ショベルの姿勢に基づいて、掘削反力によりショベルが浮き上がるときの該掘削反力に対応するブームシリンダの収縮側油室の圧力を許容最大圧力として算出する許容最大圧力算出ステップと、
前記複合掘削操作が行われるときに、前記許容最大圧力を超えないように前記ブームシリンダの収縮側油室の圧力を制御するブームシリンダ圧制御ステップと、
を有するショベル制御方法。
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