JP2019108722A - Construction machine - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、建設機械に関する。 The present disclosure relates to a construction machine.
従来から、ショベルなどの建設機械の作業中に、建設機械の上部旋回体と周囲の障害物とが衝突する事故が発生しており、安全性の向上が求められている。例えば特許文献１には、超音波センサなどの感知センサを上部旋回体に配置し、感知センサの感知エリア内に人又は障害物が入った場合に、これを感知して上部旋回体の旋回を停止、あるいは旋回速度を制限する構成が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, during the operation of a construction machine such as a shovel, an accident has occurred in which the upper swing body of the construction machine collides with an obstacle around it, and improvement in safety has been demanded. For example, in Patent Document 1, a sensing sensor such as an ultrasonic sensor is disposed on the upper swing body, and when a person or an obstacle enters the sensing area of the sensing sensor, this is sensed to turn the upper swing body. An arrangement is disclosed which limits the stopping or turning speed.
しかし、従来の建設機械では、安全性と作業性両立にさらなる改善の余地があった。 However, in conventional construction machines, there is room for further improvement in safety and workability.
本開示は、安全性と作業性とを両立できる建設機械を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a construction machine compatible with safety and workability.
実施形態の一観点に係る建設機械は、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、当該建設機械の周囲の障害物に関する障害物情報を取得する障害物取得部と、を備え、前記上部旋回体が前記障害物に近接したときに、前記上部旋回体と前記障害物との間に所定の隙間を確保して停止する。 The construction machine according to one aspect of the embodiment includes the lower traveling body, the upper revolving superstructure rotatably mounted on the lower traveling body, and the obstacle acquisition for acquiring obstacle information on an obstacle around the construction machine. And, when the upper swing body approaches the obstacle, the upper swing body and the obstacle are stopped after securing a predetermined gap between the upper swing body and the obstacle.
本開示によれば、安全性と作業性とを両立できる建設機械を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a construction machine capable of achieving both safety and workability.
以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same constituent elements in the drawings are denoted by the same reference numerals as much as possible, and redundant description will be omitted.
［ショベルの概要］
最初に、図１を参照して、実施形態に係るショベル１００の概要について説明する。図１は、実施形態に係る建設機械の一例であるショベル１００の側面図である。
[Overview of the shovel]
First, an overview of a
本実施形態に係るショベル１００は、下部走行体１と、旋回機構２を介して旋回可能に下部走行体１に搭載される上部旋回体３と、アタッチメントとしてのブーム４、アーム５、及びバケット６と、オペレータが搭乗するキャビン１０と、を備える。
The
下部走行体１は、例えば、左右１対のクローラを含み、それぞれのクローラが走行油圧モータ１Ａ，１Ｂ（図２等参照）で油圧駆動されることにより、ショベル１００を走行させる。
The lower traveling body 1 includes, for example, a pair of left and right crawlers, and causes the
上部旋回体３は、後述する旋回油圧モータ２１（図２参照）等で駆動されることにより、下部走行体１に対して旋回する。 The upper swing body 3 swings with respect to the lower traveling body 1 by being driven by a swing hydraulic motor 21 (see FIG. 2) or the like described later.
ブーム４は、上部旋回体３の前部中央に俯仰可能に枢着され、ブーム４の先端には、アーム５が上下回動可能に枢着され、アーム５の先端には、バケット６が上下回動可能に枢着される。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、それぞれ、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。
The boom 4 is pivotally mounted at the front center of the upper swing body 3, the
キャビン１０は、オペレータが搭乗する操縦室であり、上部旋回体３の前部左側に搭載される。
The
［ショベルの基本構成］
次に、図２を参照して、図１のショベル１００の構成を詳細に説明する。図２は、図１のショベル１００の駆動系を中心とする構成の一例を示すブロック図である。なお、図２において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太い実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細い実線でそれぞれ示される。
[Basic configuration of shovel]
Next, the configuration of the
本実施形態に係るショベル１００の油圧駆動系は、エンジン１１と、メインポンプ１４と、コントロールバルブ１７を含む。また、本実施形態に係る油圧駆動系は、上述の如く、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６のそれぞれを油圧駆動する走行油圧モータ１Ａ，１Ｂ、旋回油圧モータ２１、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９を含む。
The hydraulic drive system of the
エンジン１１は、ショベル１００の駆動力源であり、例えば、上部旋回体３の後部に搭載される。エンジン１１は、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。エンジン１１の出力軸には、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続される。
The engine 11 is a driving force source of the
メインポンプ１４は、例えば、上部旋回体３の後部に搭載され、高圧油圧ライン１６を通じてコントロールバルブ１７に作動油を供給する。メインポンプ１４は、上述の如く、エンジン１１により駆動される。メインポンプ１４は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、レギュレータにより斜板の角度（傾転角）が制御されることにより、ピストンのストローク長を調整し、吐出流量（吐出圧）を制御することができる。
The
コントロールバルブ１７は、例えば、上部旋回体３の中央部に搭載され、オペレータによる操作装置２６の操作に応じて、油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。走行油圧モータ１Ａ（右用），１Ｂ（左用）、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、旋回油圧モータ２１等は、高圧油圧ラインを介してコントロールバルブ１７に接続される。コントロールバルブ１７は、メインポンプ１４とそれぞれの油圧アクチュエータとの間に設けられ、メインポンプ１４からそれぞれの油圧アクチュエータに供給される作動油の流量と流れる方向を制御する複数の油圧制御弁を含むバルブユニットである。
The control valve 17 is, for example, a hydraulic control device mounted on the central portion of the upper swing body 3 and performing control of the hydraulic drive system in accordance with the operation of the
本実施形態に係るショベル１００の操作系は、パイロットポンプ１５、操作装置２６、圧力センサ２９等を含む。
The operation system of the
パイロットポンプ１５は、例えば、上部旋回体３の後部に搭載され、パイロットライン２５を介してメカニカルブレーキ２３及び操作装置２６にパイロット圧を供給する。パイロットポンプ１５は、例えば、固定容量式油圧ポンプであり、上述の如く、エンジン１１により駆動される。
The
操作装置２６は、レバー装置２６Ａ，２６Ｂと、ペダル装置２６Ｃを含む。操作装置２６は、キャビン１０の操縦席付近に設けられ、オペレータが各動作要素（下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、バケット６等）の操作を行う操作手段である。換言すれば、操作装置２６は、各動作要素を駆動するそれぞれの油圧アクチュエータ（走行油圧モータ１Ａ，１Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、旋回油圧モータ２１）等の操作を行う操作手段である。操作装置２６（レバー装置２６Ａ，２６Ｂ、及びペダル装置２６Ｃ）は、油圧ライン２７を介して、コントロールバルブ１７に接続される。これにより、コントロールバルブ１７には、操作装置２６における下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の操作状態に応じたパイロット信号（パイロット圧）が入力される。そのため、コントロールバルブ１７は、操作装置２６における操作状態に応じて、各油圧アクチュエータを駆動することができる。また、操作装置２６は、油圧ライン２８を介して圧力センサ２９に接続される。
The
レバー装置２６Ａ，２６Ｂは、それぞれ、キャビン１０内の操縦席に着座したオペレータから見て、左側及び右側に配置され、それぞれの操作レバーが中立状態（オペレータによる操作入力が無い状態）を基準にして前後方向及び左右方向に傾倒可能に構成される。これにより、レバー装置２６Ａにおける操作レバーの前後方向の傾倒、及び左右方向の傾倒、並びに、レバー装置２６Ｂにおける操作レバーの前後方向の傾倒、及び左右方向の傾倒のそれぞれに対して、上部旋回体３（旋回油圧モータ２１）、ブーム４（ブームシリンダ７）、アーム５（アームシリンダ８）、及びバケット６（バケットシリンダ９）の何れかを操作対象として任意に設定されうる。
The
また、ペダル装置２６Ｃは、下部走行体１（走行油圧モータ１Ａ，１Ｂ）を操作対象とし、キャビン１０内の操縦席に着座したオペレータから見て、前方のフロアに配置され、その操作ペダルは、オペレータにより踏み込み可能に構成される。
Further, the
圧力センサ２９は、上述の如く、油圧ライン２８を介して操作装置２６と接続され、操作装置２６の二次側のパイロット圧、即ち、操作装置２６における各動作要素の操作状態に対応するパイロット圧を検出する。圧力センサ２９は、コントローラ３０に接続され、操作装置２６における下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の操作状態に応じた圧力信号（圧力検出値）がコントローラ３０に入力される。これにより、コントローラ３０は、ショベルの下部走行体１、上部旋回体３、及びアタッチメントの操作状態を把握することができる。
The
本実施形態に係るショベル１００の制御系は、コントローラ３０、位置センサ３１、外部サーバ３４、入力部３５等を含む。
The control system of the
コントローラ３０は、ショベル１００における駆動制御を行う主たる制御装置である。コントローラ３０は、任意のハードウェア、ソフトウェア、或いはそれらの組み合わせにより実現されてよい。コントローラ３０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、補助記憶装置、Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ−Ｏｕｔｐｕｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等を含むマイクロコンピュータを中心に構成されてよく、ＲＯＭや補助記憶装置等に格納される各種プログラムをＣＰＵ上で実行することにより各種駆動制御が実現される。
The
本実施形態では、コントローラ３０は、上部旋回体３がショベル１００周囲の障害物Ａに近接したときに、上部旋回体３と障害物Ａとの間に所定の隙間ｄｆ，ｄｒを確保して、上部旋回体３を停止させる。例えば、上部旋回体３の旋回によって上部旋回体３と障害物Ａとが近接する旋回接近の場合は、所定の隙間ｄｆ，ｄｒを確保するように旋回を停止させる。より詳細には、コントローラ３０は、上部旋回体３と、ショベル１００周囲の障害物Ａとの間に最低限の隙間ｄｆ，ｄｒができるよう（図３参照）、上部旋回体３の旋回範囲を設定して、旋回動作中の上部旋回体３と障害物Ａとの衝突を防止する。
In the present embodiment, the
位置センサ３１は、ショベル１００の現在位置に関する情報を取得する検出手段である。位置センサ３１には、例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を適用できる。ＧＰＳは、ＧＰＳ衛星から発信される電波をＧＰＳ受信機で受け取り、受信者が自身の現在位置を知るシステムであり、本実施形態では、ショベル１００の現在位置を測定するために用いる。
The
各種センサ３２は、ショベル１００の各種状態やショベル１００の周辺の各種状態を検出する既知の検出手段である。各種センサ３２には、上部旋回体３とブーム４との連結点におけるブーム４の基準面に対する角度（ブーム角度）、ブーム４とアーム５との間の相対的な角度（アーム角度）、及び、アーム５とバケット６との間の相対的な角度（バケット角度）を検出する角度センサが含まれうる。また、各種センサ３２には、油圧アクチュエータ内の油圧状態、具体的には、油圧シリンダのロッド側油室及びボトム側油室の圧力を検出する圧力センサ等が含まれうる。また、各種センサ３２には、下部走行体１、上部旋回体３、及びアタッチメントのそれぞれの動作状態を検出するセンサ、例えば、加速度センサ、角加速度センサ、及び三軸加速度、及び三軸角加速度を出力可能な三軸慣性センサ（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）等が含まれうる。また、各種センサ３２には、ショベル１００の周辺の地形や障害物等との相対位置関係を検出する距離センサや画像センサ等が含まれうる。
The
表示装置３３は、各種情報を表示するための装置であり、例えば、ショベルの運転室に設置される液晶ディスプレイである。表示装置３３は、コントローラ３０からの制御信号に応じて各種情報を表示する。本実施形態では、表示装置３３は、周囲に障害物Ａがあるときに、上部旋回体３の旋回範囲の情報を乗員に報知することができる。
The
外部サーバ３４は、ショベル１００の外部に設置されているサーバであり、例えばＩＣＴサーバである。外部サーバ３４は、無線通信等によりショベル１００に情報を出力する。本実施形態では、外部サーバ３４は、地図データベースなどショベル１００の作業領域の地形や建物に関するデータベースを備え、ショベル１００の周辺の障害物情報を出力する。
The
入力部３５は、オペレータ（乗員）の操作入力を受け付けるインタフェースである。
The
［上部旋回体３と障害物Ａとの衝突防止制御］
コントローラ３０は、例えば、上記の上部旋回体３と障害物Ａとの衝突防止制御に関する機能を実現するための機能部として、旋回中心取得部３０１と、障害物取得部３０２と、旋回範囲設定部３０３と、旋回制御部３０４と、を含む。
[Anti-collision control of upper revolving unit 3 and obstacle A]
The
旋回中心取得部３０１は、上部旋回体３の旋回中心Ｏの位置情報を取得する。旋回中心取得部３０１は、例えば位置センサ３１により測定された位置情報を旋回中心Ｏの位置情報として取得することができる。なお、旋回中心取得部３０１は、位置センサ３１以外の手法により旋回中心Ｏの位置情報を取得してもよい。例えば、ショベル１００の作業領域の基準位置からの移動距離や移動方向を積算して現在位置を算出してもよい。
The turning
障害物取得部３０２は、ショベル１００の周囲の障害物Ａに関する障害物情報を取得する。障害物情報とは、対象の障害物Ａの三次元形状や位置などの情報を含む。障害物取得部３０２は、例えば外部サーバ３４のデータベースなどから現在のショベル１００がいる位置の周辺の障害物情報を取得できる。なお、障害物取得部３０２は、レーザファインダなどを用いて障害物Ａとの距離を測定してもよいし、ドローンによる地形情報を取得してもよい。
The
旋回範囲設定部３０３は、上部旋回体３の旋回中心Ｏの位置情報と、ショベル１００の周囲の障害物Ａに関する障害物情報とに基づき、上部旋回体３の旋回範囲を設定する。旋回範囲設定部３０３は、上部旋回体３が旋回したときに上部旋回体３と障害物Ａとの間に最低限の隙間ｄｆ，ｄｒを確保するよう、上部旋回体３の旋回範囲を設定する。ここで、隙間ｄｆとは、上部旋回体３の前方端部と障害物Ａとの間の最低隙間を表し、隙間ｄｒとは、上部旋回体３の後方端部と障害物Ａとの間の最低隙間を表す。
The swing
この旋回範囲の設定手法の一例について図３、図４を参照して説明する。図３は、本実施形態による上部旋回体の旋回範囲の設定手法の一例を示す図である。図３では、障害物Ａとしてショベル１００側に凸となる障害物を例示している。
An example of the setting method of this turning range is demonstrated with reference to FIG. 3, FIG. FIG. 3 is a diagram showing an example of a setting method of the turning range of the upper swing body according to the present embodiment. In FIG. 3, an obstacle that is convex toward the
まず、上部旋回体３の前方端部（前部の２つの角部）の旋回半径Ｒ１と、後方端部（後部の２つの角部）の旋回半径Ｒ２を算出する。例えば、旋回中心取得部３０１により取得された旋回中心Ｏの位置情報と、当該ショベル１００の機種情報等から、上部旋回体３の四方端部の座標を算出し、これらの算出した四方端部の座標を基準に旋回半径Ｒ１，Ｒ２を求める。または、機種ごとにあらかじめ定められた旋回半径の情報を取得し、旋回中心Ｏの位置情報を用いて旋回半径Ｒ１、Ｒ２の座標を算出してもよい。
First, the turning radius R1 of the front end (the two corners of the front) of the upper structure 3 and the turning radius R2 of the rear end (the two corners of the rear) are calculated. For example, the coordinates of the four-way end of the upper swing body 3 are calculated from the position information of the turning center O acquired by the turning
旋回範囲設定部３０３は、次に、算出した上部旋回体３の旋回半径Ｒ１，Ｒ２の座標データと、障害物取得部３０２により取得された障害物Ａの情報とを比較して、最低隙間ｄｆ，ｄｒの演算を行う。旋回範囲設定部３０３は、上部旋回体３と障害物Ａとの位置関係を把握し、上部旋回体３の前方端部を障害物Ａ側に接近するように旋回したとき（図３の例では反時計回り）に、端部位置Ｐ１と障害物Ａとの距離が最低隙間ｄｆとなる旋回位置を、上部旋回体３のフロント部接触防止の接触限界Ｌ１とする。また、上部旋回体３の後方端部を障害物Ａ側に接近するように旋回したとき（図３の例では時計回り）に、端部位置Ｐ２と障害物Ａとの距離が最低隙間ｄｒとなる旋回位置を、上部旋回体３のリア部接触防止の接触限界Ｌ２とする。
Next, the turning
そして、これらの接触限界Ｌ１，Ｌ２により区分される障害物Ａ側の領域を旋回不可区間Ｘとして設定する。これにより、旋回不可区間Ｘを除く区間が上部旋回体３の旋回範囲として設定される。 Then, an area on the obstacle A side divided by the contact limits L1 and L2 is set as the turning impossible section X. Thus, the section excluding the turning impossible section X is set as the turning range of the upper swing body 3.
図４は、本実施形態による上部旋回体の旋回範囲の設定手法の他の例を示す図である。図４では、障害物Ａとしてショベル１００の進行方向に対して平行な面をもつ障害物を例示している。
FIG. 4 is a view showing another example of the setting method of the turning range of the upper structure according to the present embodiment. In FIG. 4, an obstacle having a plane parallel to the traveling direction of the
旋回範囲設定部３０３は、まず、上部旋回体３の前方端部の旋回半径Ｒ１と、後方端部の旋回半径Ｒ２を算出する。例えば、旋回中心取得部３０１により取得された旋回中心Ｏの位置情報と、当該ショベル１００の機種情報等から、上部旋回体３の四方端部の座標を算出し、これらの算出した四方端部の座標を基準に旋回半径Ｒ１，Ｒ２を求める。または、機種ごとにあらかじめ定められた旋回半径の情報を取得し、旋回中心Ｏの位置情報を用いて旋回半径Ｒ１、Ｒ２の座標を算出してもよい。
The turning
旋回範囲設定部３０３は、次に、算出した上部旋回体３の旋回半径Ｒ１，Ｒ２の座標データと、障害物取得部３０２により取得された障害物Ａの情報とを比較して、最低隙間ｄｆ，ｄｒの演算を行う。旋回範囲設定部３０３は、上部旋回体３と障害物Ａとの位置関係を把握し、上部旋回体３の前方端部を障害物Ａ側に接近するように旋回したとき（図４の例では反時計回り）に、端部位置Ｐ１と障害物Ａとの距離が最低隙間ｄｆとなる旋回位置を、上部旋回体３のフロント部接触防止の接触限界Ｌ１とする。また、上部旋回体３の後方端部を障害物Ａ側に接近するように旋回したとき（図４の例では時計回り）に、端部位置Ｐ２と障害物Ａとの距離が最低隙間ｄｒとなる旋回位置を、上部旋回体３のリア部接触防止の接触限界Ｌ２とする。
Next, the turning
そして、これらの接触限界Ｌ１，Ｌ２により区分される障害物Ａ側の領域を旋回不可区間Ｘとして設定する。これにより、旋回不可区間Ｘを除く区間が上部旋回体３の旋回範囲として設定される。 Then, an area on the obstacle A side divided by the contact limits L1 and L2 is set as the turning impossible section X. Thus, the section excluding the turning impossible section X is set as the turning range of the upper swing body 3.
ここで図３と図４とを比較すると、障害物Ａが平坦な形状よりも凸形状のほうが、旋回不可区間Ｘが小さくなり、上部旋回体３の旋回範囲が大きくなる。 Here, when FIG. 3 and FIG. 4 are compared, in the case where the obstacle A has a convex shape rather than a flat shape, the turning impossible section X becomes smaller and the turning range of the upper swing body 3 becomes larger.
なお、旋回範囲設定部３０３は、図３、図４に示すように、旋回不可区間Ｘから所定の旋回角度の範囲を速度制限区間Ｖ１、Ｖ２として設定してもよい。速度制限区間Ｖ１は、接触限界Ｌ１から障害物Ａと反対側（図３、図４では時計回り方向）に所定角度までの範囲である。速度制限区間Ｖ２は、接触限界Ｌ２から障害物Ａと反対側（図３、図４では反時計回り方向）に所定角度までの範囲である。
The turning
旋回制御部３０４は、上部旋回体３の旋回動作を制御する。旋回制御部３０４は、旋回範囲設定部３０３により旋回範囲が設定されているときは、この旋回範囲内で動作を制御する。例えば、操作装置２６により入力された旋回操作が旋回範囲を超えるものである場合には、旋回範囲の境界（すなわち接触限界Ｌ１またはＬ２）で旋回油圧モータ２１を停止させて、上部旋回体３の旋回動作を停止させる。これにより、上部旋回体３は障害物Ａと最低限の隙間ｄｆ，ｄｒを確保しつつ停止する。
The
図５は、上部旋回体３が障害物Ａまで最接近して停止している状態の一例を示す図である。図５では、図３に例示した障害物Ａに対して、上部旋回体３の前方端部を障害物Ａ側に接近するように旋回した場合を例示している。図５に示すように、上部旋回体３は、障害物Ａと最も近い部分（図５の例では前方端部）が障害物Ａと最低限の隙間ｄｆを確保するように旋回を停止することができる。 FIG. 5 is a view showing an example of a state in which the upper swing body 3 is stopped closest to the obstacle A. FIG. 5 exemplifies a case where the front end portion of the upper swing body 3 is turned to approach the obstacle A side with respect to the obstacle A illustrated in FIG. 3. As shown in FIG. 5, the upper swing body 3 stops the swing so that the portion closest to the obstacle A (the front end in the example of FIG. 5) secures the minimum clearance df between the obstacle A and the obstacle A. Can.
また、旋回範囲設定部３０３により速度制限区間Ｖ１、Ｖ２が設定されている場合には、旋回制御部３０４は、速度制限区間Ｖ１、Ｖ２では障害物Ａへの接近速度を制限することができる。例えば、速度制限区間Ｖ１、Ｖ２に入ると旋回油圧モータ２１を制御して旋回速度を徐々に低くする、または、速度制限区間Ｖ１、Ｖ２では旋回速度を所定の低速に切り替えることなどにより、接近速度を制限できる。
In addition, when the speed limit sections V1 and V2 are set by the turning
また、ショベル１００の周囲に障害物Ａがあり、旋回範囲設定部３０３により上部旋回体３の旋回範囲に制約が設定されたときには、コントローラ３０は表示装置３３を介して、障害物Ａの情報や、上部旋回体３の旋回範囲の情報を乗員に報知してもよい。
In addition, when there is an obstacle A around the
図６は、障害物Ａが車両の場合の上部旋回体の旋回範囲の設定手法の例を示す図である。図３〜図５では、障害物Ａとして建物等の壁を例示したが、障害物Ａは他の物体も含まれ、例えば図６に示すように、トラックなどの他の車両が障害物となる場合もある。このように障害物Ａが車両の場合も、図３〜図５を参照して説明した手法を適用して、図３〜図５の例と同様に上部旋回体３の旋回範囲を設定できる。 FIG. 6 is a diagram showing an example of a method of setting the turning range of the upper turning body in the case where the obstacle A is a vehicle. Although a wall of a building or the like is illustrated as the obstacle A in FIGS. 3 to 5, the obstacle A includes other objects, and as illustrated in FIG. 6, for example, another vehicle such as a truck becomes an obstacle. In some cases. As described above, even when the obstacle A is a vehicle, the method described with reference to FIGS. 3 to 5 can be applied to set the turning range of the upper turning body 3 similarly to the example of FIGS. 3 to 5.
次に、本実施形態に係るショベル１００の作用効果を説明する。本実施形態のショベル１００は、下部走行体１と、下部走行体１に旋回可能に搭載される上部旋回体３と、ショベル１００の周囲の障害物に関する障害物情報を取得する障害物取得部３０２と、を備え、上部旋回体３が障害物Ａに近接したときに、上部旋回体３と障害物Ａとの間に所定の隙間ｄｆ，ｄｒを確保して停止する。上部旋回体３の旋回によって上部旋回体３と障害物Ａとが近接する旋回接近の場合は、所定の隙間ｄｆ，ｄｒを確保するように旋回を停止させる。
Next, the effect of the
この構成により、障害物Ａが近くにあり、且つ作業員がショベル１００の周囲で作業しなければならない場面で、障害物Ａとショベル１００との衝突を回避でき、また、作業員が障害物Ａとショベル１００との間に挟まれるのを防止できるので、安全性を向上できる。この結果、作業員がショベルの周囲で作業を継続しつつ、ショベルを動作させることができ、本実施形態のショベル１００は安全性と作業性を両立できる。
With this configuration, a collision between the obstacle A and the
本実施形態のショベル１００は、下部走行体１と、下部走行体１に旋回可能に搭載される上部旋回体３と、上部旋回体３の旋回中心Ｏの位置情報を取得する旋回中心取得部３０１と、ショベル１００の周囲の障害物Ａに関する障害物情報を取得する障害物取得部３０２と、旋回中心Ｏの位置情報と障害物Ａの障害物情報に基づき、上部旋回体３が旋回したときに上部旋回体３と障害物Ａとの間に最低限の隙間ｄｆ，ｄｒを確保するよう、上部旋回体３の旋回範囲を設定する旋回範囲設定部３０３と、を備える。
The
この構成により、上部旋回体３と障害物Ａとの間に最低限の隙間ｄｆ，ｄｒを確保しつつ上部旋回体３を旋回させることが可能となり、上部旋回体３と障害物Ａとの衝突を確実に回避できる。また、上部旋回体３と障害物Ａで確保する隙間ｄｆ，ｄｒを人や物が充分に入るサイズでとれば、上部旋回体３が接触限界Ｌ１，Ｌ２まで旋回しても、上部旋回体３と障害物Ａとの間に人や物が挟まる事態を防止できる。また、障害物Ａとの衝突防止を目的として、上部旋回体３の全方位をセンサでカバーしようとすると、複数のセンサが必要となるなど構成が複雑になるが、本実施形態では専用のセンサ類を設置しなくても、上部旋回体３と障害物Ａとの位置関係を精度良く算出できる。この結果、簡易な構成で上部旋回体３と障害物Ａとの衝突を回避できる。 With this configuration, it is possible to turn the upper turning body 3 while securing the minimum clearances df, dr between the upper turning body 3 and the obstacle A, and the collision between the upper turning body 3 and the obstacle A Can be avoided with certainty. In addition, if the clearances df and dr secured by the upper swing body 3 and the obstacle A are large enough for a person or an object to enter, even if the upper swing body 3 swings to the contact limits L1 and L2, the upper swing body 3 It is possible to prevent a person or a thing from being caught between the and the obstacle A. In addition, in order to prevent collision with the obstacle A, if it is attempted to cover all directions of the upper swing body 3 with sensors, a plurality of sensors are required, and the configuration becomes complicated. The positional relationship between the upper swing body 3 and the obstacle A can be calculated with high accuracy without installing a kind. As a result, a collision between the upper swing body 3 and the obstacle A can be avoided with a simple configuration.
また、本実施形態のショベル１００において、旋回範囲設定部３０３は、上部旋回体３が旋回したときに上部旋回体３と障害物Ａとの間に最低限の隙間ｄｆ，ｄｒを確保できない旋回不可区間Ｘを設定し、旋回不可区間Ｘから所定の旋回角度の範囲を速度制限区間Ｖ１，Ｖ２として設定する。言い換えると、上部旋回体３が障害物Ａに近接したときに、上部旋回体３と障害物Ａとの間が所定の隙間ｄｆ，ｄｒとなる直前の区間では、接近速度を制限する。
Further, in the
この構成により、上部旋回体３が接触限界Ｌ１またはＬ２に接近したときには、必ず速度制限区間Ｖ１またはＶ２を通過して減速するので、接触限界Ｌ１，Ｌ２にて上部旋回体３の旋回動作をより確実に停止させることができる。 With this configuration, when the upper swing body 3 approaches the contact limit L1 or L2, the vehicle always decelerates by passing through the speed limit section V1 or V2. Therefore, the pivoting operation of the upper swing body 3 is made at the contact limits L1 and L2 It can be stopped reliably.
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。 The present embodiment has been described above with reference to the specific example. However, the present disclosure is not limited to these specific examples. Those appropriately modified in design by those skilled in the art are also included in the scope of the present disclosure as long as the features of the present disclosure are included. The elements included in the above-described specific examples, and the arrangement, conditions, and shapes thereof are not limited to those illustrated, but can be appropriately modified. The elements included in the above-described specific examples can be appropriately changed in combination as long as no technical contradiction arises.
上記実施形態では、建設機械の一例としてショベルを例示したが、旋回体を有するものであれば、リフティングマグネット、グラップル、破砕機等を備えた他の建設機械や、作業機械、特に旋回体、或いは、走行体、或いは作業アタッチメントを備えた作業機械にも適用可能である。 In the above embodiment, a shovel has been illustrated as an example of a construction machine, but if it has a swing body, other construction machines provided with lifting magnets, grapples, crushers, etc., a working machine, especially a swing body, or The invention is also applicable to a working machine provided with a traveling body or a work attachment.
上記実施形態では、上部旋回体３と障害物Ａとの間の最低限の隙間ｄｆ，ｄｒを所与の固定値としたが、所定の隙間ｄｆ，ｄｒの大きさを変更して調整可能な調整部を備える構成としてもよい。調整部は、例えば入力部３５に設けられている。入力部３５は、例えば表示装置３３の一部を構成してもよく、表示装置３３とは別に設けてもよい。図７に、入力部３５と表示装置３３とを組み合わせた表示モニターの一例を示す。例えば図７に示すように、表示装置３３の画面の一部に矢印状の入力部３５を設け、また、画面上に隙間設定値のレベルゲージ３６を表示してもよい。この場合、入力部３５による増減の操作入力に応じて、レベルゲージ３６が増減され、隙間ｄｆ，ｄｒの設定値が増減される。
In the above embodiment, the minimum clearances df and dr between the upper swing body 3 and the obstacle A are set to given fixed values, but adjustment can be made by changing the size of the predetermined clearances df and dr. It is good also as composition provided with an adjustment part. The adjustment unit is provided, for example, in the
上部旋回体３と障害物Ａとの間の所定の隙間ｄｆ，ｄｒは、例えば５０ｃｍ、７０ｃｍ、９０ｃｍ、１００ｃｍとして設定可能である。調整部を備える場合には、これらの複数の設置値から適宜選択してもよい。 The predetermined gaps df and dr between the upper swing body 3 and the obstacle A can be set as, for example, 50 cm, 70 cm, 90 cm, and 100 cm. When the adjustment unit is provided, it may be appropriately selected from the plurality of installation values.
上記実施形態では、上部旋回体３が障害物Ａに近接するケースとして、上部旋回体３の旋回によって上部旋回体３と障害物Ａとが近接する旋回接近を例示したが、上記実施形態の構成は他のケースにも適用できる。例えば、下部走行体１の走行によって上部旋回体３と障害物Ａとが近接する走行接近の場合は、所定の隙間ｄｆ，ｄｒを確保するように下部走行体１の走行を停止させればよい。同様に、上部旋回体３に搭載されるアタッチメントの動作によって上部旋回体３と障害物Ａとが近接するアタッチメント接近の場合は、所定の隙間ｄｆ，ｄｒを確保するようにアタッチメントを停止させればよい。 In the above embodiment, as the case where the upper swing body 3 approaches the obstacle A, the swing approach in which the upper swing body 3 and the obstacle A approach due to the swing of the upper swing body 3 is illustrated. Is applicable to other cases. For example, in the case of traveling approach in which the upper swing body 3 and the obstacle A are in close proximity due to the traveling of the lower traveling body 1, the traveling of the lower traveling body 1 may be stopped so as to secure predetermined gaps df and dr. . Similarly, in the case of an attachment approach in which the upper swing body 3 and the obstacle A come close due to the operation of the attachment mounted on the upper swing body 3, the attachment is stopped so as to secure the predetermined gaps df and dr. Good.
上記実施形態では、上部旋回体３の旋回中心Ｏの位置情報に基づいて、所定の隙間ｄｆ，ｄｒが確保されるようにショベル１００の動作を停止する構成を例示したが、この代わりに、アタッチメントの位置情報に基づいて隙間ｄｆ，ｄｒが確保されるように停止する構成でもよい。
Although the above-mentioned embodiment illustrated the composition which stops operation of
障害物を検知或いは障害物の場所や座標を取得する方法としては、旋回体３やアタッチメントに設けられた検出手段として、障害物Ａ或いは物体の存在を検出するためのセンサを採用することもできる。この構成によれば、障害物Ａの情報を取得するための通信を不要とするため、通信が不便な山奥等でも安全性を向上させることができる。 As a method of detecting an obstacle or acquiring a position or a coordinate of an obstacle, a sensor for detecting the presence of an obstacle A or an object may be employed as a detection means provided on the rotating body 3 or the attachment. . According to this configuration, since the communication for acquiring the information of the obstacle A is not necessary, the safety can be improved even in a mountainous area where the communication is inconvenient.
また、ショベル１００の周囲で作業員が作業をしていると判断できる条件として、例えば、旋回体３やアタッチメントに設けられた作業員（言い換えると人）を検出するためセンサを用いて、作業員等が周囲に存在しているとコントローラ３０が判断してもよい。この構成によれば、人が存在する場合、存在しない場合で場合分けして、障害物Ａとショベル１００との間に隙間ｄｆ，ｄｒを確保して停止させる制御を実施させるか実施させないか選択することができる。
In addition, as a condition that can be determined that a worker is working around the
また、旋回体３やアタッチメントに設けられた特定しないセンサの出力に基づいて、コントローラ３０が立体物（所定の高さを有する物体等）を検出することや、立体物と作業員（人）とを区別するようにしてもよい。この構成によれば、障害物Ａに加えて、障害物Ａと区別可能に作業員を検知することができる。
In addition, the
オペレータの入力装置（例えば入力部３５などのインタフェース）を介して、例えば、周囲で作業員が作業する場合の安全モードのような設定を行うことで、所定隙間ｄｆ，ｄｒを介して停止するような本制御が機能し、同様に入力装置を介して解除できるようにしてもよい。この構成によれば、人を検知する装置に依存せずに、オペレータの意思で実施させるか判断できるため、装置構成をシンプルにできるとともに、確実に障害物Ａとショベル１００との間に所定隙間ｄｆ，ｄｒを確保して停止させることができる。
For example, by performing settings such as a safety mode when a worker works around, through an operator's input device (for example, an interface such as the input unit 35), the user can stop via the predetermined gaps df and dr. The main control may function and be released via the input device as well. According to this configuration, it is possible to determine whether the operation is to be performed by the operator without depending on the device that detects a person, so the device configuration can be simplified, and a predetermined gap between the obstacle A and the
１００ ショベル（建設機械）
１ 下部走行体
３ 上部旋回体
３０ コントローラ
３０１ 旋回中心取得部
３０２ 障害物取得部
３０３ 旋回範囲設定部
Ｏ 旋回中心
Ａ 障害物
ｄｆ，ｄｒ 上部旋回体と障害物との間の最低限の隙間
Ｘ 旋回不可区間
Ｖ１，Ｖ２ 速度制限区間
100 excavators (construction machines)
Reference Signs List 1 undercarriage 3
Claims (8)
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
当該建設機械の周囲の障害物に関する障害物情報を取得する障害物取得部と、を備え、
前記上部旋回体が前記障害物に近接したときに、前記上部旋回体と前記障害物との間に所定の隙間を確保して停止する、
建設機械。 A construction machine,
The lower traveling body,
An upper revolving unit rotatably mounted on the lower traveling unit;
An obstacle acquisition unit for acquiring obstacle information on obstacles around the construction machine;
When the upper swing body approaches the obstacle, the upper swing body is stopped with a predetermined gap between the upper swing body and the obstacle.
Construction machinery.
請求項１に記載の建設機械。 It has an adjustable portion that can be adjusted by changing the size of the predetermined gap.
The construction machine according to claim 1.
請求項１または２に記載の建設機械。 In the case of a turning approach in which the upper turning body and the obstacle are in close proximity due to the turning of the upper turning body, the turning is stopped so as to secure the predetermined gap,
A construction machine according to claim 1 or 2.
請求項１〜３のいずれか１項に記載の建設機械。 In the case of the traveling approach in which the upper swing body and the obstacle are in close proximity due to the traveling of the lower traveling body, the traveling is stopped so as to secure the predetermined gap,
The construction machine according to any one of claims 1 to 3.
請求項１〜４のいずれか１項に記載の建設機械。 In the case of an attachment approach in which the upper swing body and the obstacle come close due to the operation of the attachment mounted on the upper swing body, the attachment is stopped so as to secure the predetermined gap.
The construction machine according to any one of claims 1 to 4.
請求項１〜５のいずれか１項に記載の建設機械。 Based on the position information of the turning center of the upper swing body, stopping so as to secure the gap,
The construction machine according to any one of claims 1 to 5.
請求項１〜５のいずれか１項に記載の建設機械。 Based on the positional information of the attachment mounted on the upper swing body, stopping so as to secure the gap,
The construction machine according to any one of claims 1 to 5.
請求項１〜７のいずれか１項に記載の建設機械。 When the upper swing body approaches the obstacle, the approach speed is limited in the section immediately before the predetermined gap between the upper swing body and the obstacle.
The construction machine according to any one of claims 1 to 7.
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