JP6974399B2 - Excavator - Google Patents

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  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Description

本発明は、油圧シリンダで動く掘削アタッチメントを備えるショベルに関する。
The present invention relates to a shovel provided with a drilling attachment powered by hydraulic cylinders.

従来、油圧パワーショベルの過負荷防止装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, an overload prevention device for a hydraulic power shovel is known (see, for example, Patent Document 1).

この過負荷防止装置は、パワーショベルの掘削作業中に、地面からの反力をブームシリンダのヘッドにおける保持油圧として検出し、その保持油圧が所定圧に達したときにリリーフ弁を開くことにより前輪が浮き上がるのを防止している。 This overload prevention device detects the reaction force from the ground as the holding oil pressure in the head of the boom cylinder during the excavation work of the power shovel, and opens the relief valve when the holding pressure reaches a predetermined pressure to open the front wheels. Is prevented from floating.

また、リリーフ弁を開く代わりにブーム主操作弁、アーム主操作弁、及びバケット主操作弁を作動させてブーム、アーム、及びバケットを自動的に動作させることにより前輪が浮き上がるのを防止している。 Also, instead of opening the relief valve, the boom main operation valve, arm main operation valve, and bucket main operation valve are operated to automatically operate the boom, arm, and bucket to prevent the front wheels from floating. ..

特開昭６４−６４２０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 64-6420

しかしながら、特許文献１の過負荷防止装置は、掘削作業中にパワーショベルの機体が浮き上がるのを防止するのみであり、掘削作業中にパワーショベルの機体がバケットの方に引き摺られるのを防止することができない。 However, the overload prevention device of Patent Document 1 only prevents the body of the power shovel from floating during the excavation work, and prevents the body of the power shovel from being dragged toward the bucket during the excavation work. I can't.

上述の点に鑑み、本発明は、掘削作業中における機体の意図しない動きを防止するショベルを提供することを目的とする。
In view of the above points, the present invention aims at providing a shovel to prevent unintended movement of the definitive airframe during drilling operations.

上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係るショベルは、走行体と、前記走行体に搭載される旋回体と、前記旋回体に搭載され、操作者の操作入力に基づいて動作する、ブーム、アーム、及びバケットで構成される掘削アタッチメントと、前記掘削アタッチメントを動かす油圧シリンダと、掘削操作時に掘削対象から受ける掘削反力を低下させるように前記掘削アタッチメントの動作を支援するコントローラと、を備え、前記コントローラは、ショベルの姿勢を検出する姿勢センサからの情報、及び、前記油圧シリンダの圧力を検出する圧力センサからの情報、に基づいて、前記油圧シリンダの圧力の目標値を決定し、前記油圧シリンダに供給される作動油の量、又は、前記油圧シリンダから排出される作動油の量を、制御する。
In order to achieve the above object, the excavator according to the embodiment of the present invention is mounted on the traveling body, the swivel body mounted on the traveling body, and the swivel body, and operates based on the operation input of the operator. An excavation attachment composed of a boom, an arm, and a bucket, a hydraulic cylinder that moves the excavation attachment, and a controller that supports the operation of the excavation attachment so as to reduce an excavation reaction force received from an excavation target during an excavation operation. , The controller determines a target value of the pressure of the hydraulic cylinder based on the information from the attitude sensor that detects the posture of the excavator and the information from the pressure sensor that detects the pressure of the hydraulic cylinder. Then, the amount of hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder or the amount of hydraulic oil discharged from the hydraulic cylinder is controlled.

上述の手段により、本発明は、掘削作業中における機体の意図しない動きを防止するショベルを提供することができる。
The above-described means, the present invention can provide a shovel to prevent unintended movement of the definitive airframe during drilling operations.

本発明の実施例に係るショベルの側面図である。It is a side view of the excavator which concerns on embodiment of this invention. 図１のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the drive system of the excavator of FIG. 図１のショベルに搭載される掘削支援システムの構成例を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the excavation support system mounted on the excavator of FIG. 複合掘削操作による掘削が行われる際にショベルに作用する力の関係を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the relationship of the force acting on a shovel when excavation is performed by a compound excavation operation. 第１複合掘削作業支援処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the 1st complex excavation work support process. アーム掘削作業支援処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the arm excavation work support processing. 第２複合掘削作業支援処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the 2nd compound excavation work support process.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の実施例に係るショベルを示す側面図である。 FIG. 1 is a side view showing an excavator according to an embodiment of the present invention.

ショベルの下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはバケット６が取り付けられている。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、掘削アタッチメントを構成し、油圧シリンダであるブームシリンダ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。上部旋回体３には、キャビン１０が設けられ、且つエンジン等の動力源が搭載される。 An upper swivel body 3 is mounted on the lower traveling body 1 of the excavator via the swivel mechanism 2. A boom 4 is attached to the upper swing body 3. An arm 5 is attached to the tip of the boom 4, and a bucket 6 is attached to the tip of the arm 5. The boom 4, arm 5, and bucket 6 form an excavation attachment, and are hydraulically driven by a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, and a bucket cylinder 9, which are hydraulic cylinders, respectively. The upper swing body 3 is provided with a cabin 10 and is equipped with a power source such as an engine.

図２は、図１のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。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実線、パイロット油圧ラインは破線、電気駆動・制御系は一点鎖線でそれぞれ示されている。 FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the drive system of the excavator of FIG. In FIG. 2, the mechanical power system is indicated by a double line, the high-pressure hydraulic line is indicated by a thick solid line, the pilot hydraulic line is indicated by a broken line, and the electric drive / control system is indicated by an alternate long and short dash line.

機械式駆動部としてのエンジン１１の出力軸には、油圧ポンプとしてのメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続されている。メインポンプ１４には、高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続されている。また、パイロットポンプ１５には、パイロット油圧ライン２５を介して操作装置２６が接続されている。また、メインポンプ１４は、ポンプ１回転当たりの吐出流量がレギュレータ１３によって制御される可変容量型油圧ポンプである。 A main pump 14 and a pilot pump 15 as hydraulic pumps are connected to the output shaft of the engine 11 as a mechanical drive unit. A control valve 17 is connected to the main pump 14 via a high-pressure hydraulic line 16. Further, an operating device 26 is connected to the pilot pump 15 via a pilot hydraulic line 25. Further, the main pump 14 is a variable displacement hydraulic pump in which the discharge flow rate per rotation of the pump is controlled by the regulator 13.

コントロールバルブ１７は、ショベルにおける油圧系の制御を行う装置である。下部走行体１用の油圧モータ１Ａ（右用）及び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等の油圧アクチュエータは、高圧油圧ラインを介してコントロールバルブ１７に接続されている。 The control valve 17 is a device that controls the hydraulic system in the excavator. Hydraulic actuators such as hydraulic motors 1A (for right) and 1B (for left), boom cylinder 7, arm cylinder 8, bucket cylinder 9, and swivel hydraulic motor 21 for the lower traveling body 1 are controlled valves 17 via a high-pressure hydraulic line. It is connected to the.

操作装置２６は、油圧アクチュエータを操作するための装置であり、レバー及びペダルを含む。操作装置２６は、パイロット油圧ライン２７及び２８を介して、コントロールバルブ１７及び圧力センサ２９にそれぞれ接続されている。圧力センサ２９は、電気系の駆動制御を行うコントローラ３０に接続されている。 The operating device 26 is a device for operating a hydraulic actuator, and includes a lever and a pedal. The operating device 26 is connected to the control valve 17 and the pressure sensor 29, respectively, via the pilot hydraulic lines 27 and 28. The pressure sensor 29 is connected to a controller 30 that controls the drive of the electrical system.

コントローラ３０は、ショベルの駆動制御を行う主制御部である。本実施例では、コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えたコンピュータである。コントローラ３０は、例えば、各種制御に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭに展開し、各種制御に対応する処理をＣＰＵに実行させる。 The controller 30 is a main control unit that controls the drive of the excavator. In this embodiment, the controller 30 is a computer including a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the like. For example, the controller 30 reads a program corresponding to various controls from the ROM, expands the program into the RAM, and causes the CPU to execute the process corresponding to the various controls.

圧力センサ３１は、油圧シリンダの油室における作動油の圧力を検出するセンサであり、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。 The pressure sensor 31 is a sensor that detects the pressure of the hydraulic oil in the oil chamber of the hydraulic cylinder, and outputs the detected value to the controller 30.

姿勢センサ３２は、ショベルの姿勢を検出するセンサであり、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。 The posture sensor 32 is a sensor that detects the posture of the shovel, and outputs the detected value to the controller 30.

図３は、図１のショベルに搭載される掘削支援システム１００の構成例を示す概略図である。図３では、図２と同様に、高圧油圧ラインが太実線で示され、パイロット油圧ラインが破線で示され、電気駆動・制御系が一点鎖線で示される。また、図３は、ブーム上げ操作及びアーム閉じ操作を含む複合掘削操作が行われているときの状態を示す。 FIG. 3 is a schematic view showing a configuration example of the excavation support system 100 mounted on the excavator of FIG. In FIG. 3, as in FIG. 2, the high pressure hydraulic line is shown by a thick solid line, the pilot hydraulic line is shown by a broken line, and the electric drive / control system is shown by a long-dashed line. Further, FIG. 3 shows a state when a combined excavation operation including a boom raising operation and an arm closing operation is performed.

掘削支援システム１００は、操作者によるショベルを用いた掘削作業のための操作を支援するシステムである。本実施例では、掘削支援システム１００は、主に、圧力センサ２９Ａ、２９Ｂ、コントローラ３０、圧力センサ３１Ａ〜３１Ｃ、姿勢センサ３２Ａ〜３２Ｅ、表示装置３３、音声出力装置３４、及び電磁比例弁４１、４２を含む。 The excavation support system 100 is a system that supports an operator's operation for excavation work using an excavator. In this embodiment, the excavation support system 100 mainly includes pressure sensors 29A and 29B, controllers 30, pressure sensors 31A to 31C, attitude sensors 32A to 32E, a display device 33, a voice output device 34, and an electromagnetic proportional valve 41. Including 42.

圧力センサ２９Ａは、圧力センサ２９の１つであり、操作装置２６であるアーム操作レバー２６Ａの操作状態を検出し、検出結果をコントローラ３０に対して出力する。 The pressure sensor 29A is one of the pressure sensors 29, detects the operating state of the arm operating lever 26A which is the operating device 26, and outputs the detection result to the controller 30.

圧力センサ２９Ｂは、圧力センサ２９の１つであり、操作装置２６であるブーム操作レバー２６Ｂの操作状態を検出し、検出結果をコントローラ３０に対して出力する。 The pressure sensor 29B is one of the pressure sensors 29, detects the operating state of the boom operating lever 26B which is the operating device 26, and outputs the detection result to the controller 30.

圧力センサ３１Ａは、圧力センサ３１の１つであり、アームシリンダ８のロッド側油室８Ｒにおける作動油の圧力を検出し、検出結果をコントローラ３０に対して出力する。本実施例では、ロッド側油室８Ｒは、アーム５が閉じる際の収縮側油室に相当する。 The pressure sensor 31A is one of the pressure sensors 31, detects the pressure of the hydraulic oil in the rod side oil chamber 8R of the arm cylinder 8, and outputs the detection result to the controller 30. In this embodiment, the rod side oil chamber 8R corresponds to the contraction side oil chamber when the arm 5 is closed.

圧力センサ３１Ｂは、圧力センサ３１の１つであり、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検出し、検出結果をコントローラ３０に対して出力する。本実施例では、ロッド側油室７Ｒは、ブーム４が上昇する際の収縮側油室に相当する。また、ブームシリンダ７のボトム側油室７Ｂは、ブーム４が上昇する際の伸長側油室に相当する。 The pressure sensor 31B is one of the pressure sensors 31, detects the pressure of the hydraulic oil in the rod side oil chamber 7R of the boom cylinder 7, and outputs the detection result to the controller 30. In this embodiment, the rod side oil chamber 7R corresponds to the contraction side oil chamber when the boom 4 rises. Further, the bottom side oil chamber 7B of the boom cylinder 7 corresponds to the extension side oil chamber when the boom 4 rises.

圧力センサ３１Ｃは、圧力センサ３１の１つであり、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を検出し、検出結果をコントローラ３０に対して出力する。本実施例では、ボトム側油室８Ｂは、アーム５が閉じる際の伸長側油室に相当する。 The pressure sensor 31C is one of the pressure sensors 31, detects the pressure of the hydraulic oil in the bottom side oil chamber 8B of the arm cylinder 8, and outputs the detection result to the controller 30. In this embodiment, the bottom side oil chamber 8B corresponds to the extension side oil chamber when the arm 5 is closed.

アーム角度センサ３２Ａは、姿勢センサ３２の１つであり、例えばポテンショメータであって、ブーム４に対するアーム５の開閉角度（以下、「アーム角度」とする。）を検出し、検出結果をコントローラ３０に対して出力する。 The arm angle sensor 32A is one of the posture sensors 32, for example, a potentiometer, detects the opening / closing angle of the arm 5 with respect to the boom 4 (hereinafter referred to as “arm angle”), and transmits the detection result to the controller 30. Output to.

ブーム角度センサ３２Ｂは、姿勢センサ３２の１つであり、例えばポテンショメータであって、上部旋回体３に対するブーム４の俯仰角度（以下、「ブーム角度」とする。）を検出し、検出結果をコントローラ３０に対して出力する。 The boom angle sensor 32B is one of the attitude sensors 32, for example, a potentiometer, detects the elevation angle of the boom 4 with respect to the upper swing body 3 (hereinafter referred to as “boom angle”), and determines the detection result as a controller. Output for 30.

バケット角度センサ３２Ｃは、姿勢センサ３２の１つであり、例えばポテンショメータであって、アーム５に対するバケット６の開閉角度（以下、「バケット角度」とする。）を検出し、検出結果をコントローラ３０に対して出力する。 The bucket angle sensor 32C is one of the posture sensors 32, for example, a potentiometer, detects the opening / closing angle of the bucket 6 with respect to the arm 5 (hereinafter referred to as “bucket angle”), and transmits the detection result to the controller 30. Output to.

旋回角度センサ３２Ｄは、姿勢センサ３２の１つであり、下部走行体１に対する上部旋回体３の旋回角度を検出し、検出結果をコントローラ３０に対して出力する。 The turning angle sensor 32D is one of the posture sensors 32, detects the turning angle of the upper turning body 3 with respect to the lower traveling body 1, and outputs the detection result to the controller 30.

傾斜角度センサ３２Ｅは、姿勢センサ３２の１つであり、水平面に対するショベルの接地面の傾斜角度を検出し、検出結果をコントローラ３０に対して出力する。 The tilt angle sensor 32E is one of the attitude sensors 32, detects the tilt angle of the ground plane of the shovel with respect to the horizontal plane, and outputs the detection result to the controller 30.

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掘削支援システム１００に関する各種情報を表示する。 The display device 33 is a device for displaying various information, and is, for example, a liquid crystal display installed in the driver's cab of a shovel. The display device 33 displays various information about the excavation support system 100 according to the control signal from the controller 30.

音声出力装置３４は、各種情報を音声出力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スピーカである。音声出力装置３４は、コントローラ３０からの制御信号に応じて掘削支援システム１００に関する各種情報を音声出力する。 The voice output device 34 is a device for outputting various information by voice, and is, for example, a speaker installed in the driver's cab of a shovel. The voice output device 34 outputs various information about the excavation support system 100 by voice according to the control signal from the controller 30.

電磁比例弁４１は、コントロールバルブ１７の１つであるアーム切換弁１７Ａとアーム操作レバー２６Ａとの間のパイロット油圧ライン上に配置される弁である。そして、電磁比例弁４１は、コントローラ３０からの制御電流に応じてアーム切換弁１７Ａにおけるアーム閉じ操作用パイロットポートにかかるパイロット圧を制御する。本実施例では、電磁比例弁４１は、制御電流を受けない場合に、一次側圧（アーム操作レバー２６Ａが出力するアーム閉じ操作用のパイロット圧）と二次側圧（アーム閉じ操作用パイロットポートにかかるパイロット圧）とが同じになるように構成される。また、電磁比例弁４１は、コントローラ３０からの制御電流が増大するにつれて、二次側圧が一次側圧よりも小さくなるように構成される。 The electromagnetic proportional valve 41 is a valve arranged on the pilot hydraulic line between the arm switching valve 17A, which is one of the control valves 17, and the arm operating lever 26A. Then, the electromagnetic proportional valve 41 controls the pilot pressure applied to the arm closing operation pilot port in the arm switching valve 17A according to the control current from the controller 30. In this embodiment, when the electromagnetic proportional valve 41 does not receive a control current, the primary side pressure (pilot pressure for arm closing operation output by the arm operating lever 26A) and secondary side pressure (pilot port for arm closing operation) are applied. Pilot pressure) is configured to be the same. Further, the electromagnetic proportional valve 41 is configured so that the secondary side pressure becomes smaller than the primary side pressure as the control current from the controller 30 increases.

電磁比例弁４２は、コントロールバルブ１７の１つであるブーム切換弁１７Ｂとブーム操作レバー２６Ｂとの間のパイロット油圧ライン上に配置される弁である。そして、電磁比例弁４２は、コントローラ３０からの制御電流に応じてブーム切換弁１７Ｂにおけるブーム上げ操作用パイロットポートにかかるパイロット圧を制御する。本実施例では、電磁比例弁４２は、コントローラ３０からの制御電流に応じてブーム上げ操作用パイロットポートにかかるパイロット圧を増大させる。
The electromagnetic proportional valve 42 is a valve arranged on the pilot hydraulic line between the boom switching valve 17B, which is one of the control valves 17, and the boom operating lever 26B. Then, the electromagnetic proportional valve 42 controls the pilot pressure applied to the boom raising operation pilot port in the boom switching valve 17B according to the control current from the controller 30. In this embodiment, the electromagnetic proportional valve 42 increases the pilot pressure applied to the pilot port for boom raising operation according to the control current from the controller 30.

コントローラ３０は、各種センサ２９Ａ、２９Ｂ、３１Ａ〜３１Ｃ、３２Ａ〜３２Ｅの出力を得て、各種機能要素による演算を行い、その演算結果を表示装置３３、音声出力装置３４、及び電磁比例弁４１、４２に対して出力する。 The controller 30 obtains the outputs of the various sensors 29A, 29B, 31A to 31C, 32A to 32E, performs calculations by various functional elements, and displays the calculation results on the display device 33, the voice output device 34, and the electromagnetic proportional valve 41. Output to 42.

各種機能要素は、掘削操作検出部３００、姿勢検出部３０１、許容最大圧力算出部３０２、ブームシリンダ圧制御部３０３、アームシリンダ圧制御部３０４を含む。 Various functional elements include an excavation operation detection unit 300, a posture detection unit 301, an allowable maximum pressure calculation unit 302, a boom cylinder pressure control unit 303, and an arm cylinder pressure control unit 304.

掘削操作検出部３００は、掘削操作が行われたことを検出する機能要素である。本実施例では、掘削操作検出部３００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が行われたか否かを検出する。具体的には、掘削操作検出部３００は、ブーム上げ操作が検出され、ブームシリンダ７のロッド側油室７Ｒの圧力が所定値α以上であり、且つ、アームシリンダ８のボトム側油室８Ｂの圧力からロッド側油室８Ｒの圧力を差し引いた圧力差が所定値β以上の場合に、複合掘削操作が行われたことを検出する。また、掘削操作検出部３００は、アーム閉じ操作が検出されたことを追加的な条件として複合掘削操作が行われたことを検出してもよい。なお、掘削操作検出部３００は、圧力センサ２９Ａ、２９Ｂ、３１Ａ〜３１Ｃの出力に加え、或いはそれらに代えて、姿勢センサ３２等の他のセンサの出力を用いて複合掘削操作が行われたか否かを検出してもよい。 The excavation operation detection unit 300 is a functional element that detects that an excavation operation has been performed. In this embodiment, the excavation operation detection unit 300 detects whether or not a combined excavation operation including an arm closing operation and a boom raising operation has been performed. Specifically, the excavation operation detection unit 300 detects the boom raising operation, the pressure of the rod side oil chamber 7R of the boom cylinder 7 is equal to or higher than a predetermined value α, and the bottom side oil chamber 8B of the arm cylinder 8 has. When the pressure difference obtained by subtracting the pressure of the oil chamber 8R on the rod side from the pressure is a predetermined value β or more, it is detected that the combined excavation operation has been performed. Further, the excavation operation detection unit 300 may detect that the combined excavation operation has been performed on the additional condition that the arm closing operation has been detected. Whether or not the excavation operation detection unit 300 has performed the combined excavation operation using the outputs of the pressure sensors 29A, 29B, 31A to 31C, or instead of the outputs of other sensors such as the posture sensor 32. May be detected.

また、掘削操作検出部３００は、アーム閉じ操作を含むアーム掘削操作が行われたか否かを検出してもよい。具体的には、掘削操作検出部３００は、アーム閉じ操作が検出され、ブームシリンダ７のロッド側油室７Ｒの圧力が所定値α以上であり、且つ、アームシリンダ８のボトム側油室８Ｂの圧力からロッド側油室８Ｒの圧力を差し引いた圧力差が所定値β以上の場合に、アーム掘削操作が行われたことを検出する。なお、アーム掘削操作は、アーム閉じ操作のみの単独操作、アーム閉じ操作とブーム上げ操作又はブーム下げ操作との組み合わせである複合操作、アーム閉じ操作とバケット閉じ操作との組み合わせである複合操作を含む。 Further, the excavation operation detection unit 300 may detect whether or not an arm excavation operation including an arm closing operation has been performed. Specifically, the excavation operation detection unit 300 detects the arm closing operation, the pressure of the rod side oil chamber 7R of the boom cylinder 7 is equal to or higher than a predetermined value α, and the bottom side oil chamber 8B of the arm cylinder 8 has. When the pressure difference obtained by subtracting the pressure of the oil chamber 8R on the rod side from the pressure is a predetermined value β or more, it is detected that the arm excavation operation has been performed. The arm excavation operation includes a single operation of arm closing operation only, a combined operation of a combination of an arm closing operation and a boom raising operation or a boom lowering operation, and a combined operation of a combination of an arm closing operation and a bucket closing operation. ..

姿勢検出部３０１は、ショベルの姿勢を検出する機能要素である。本実施例では、姿勢検出部３０１は、ブーム角度、アーム角度、バケット角度、傾斜角度、及び、旋回角度をショベルの姿勢として検出する。具体的には、姿勢検出部３０１は、姿勢センサ３２Ａ〜３２Ｃの出力に基づいてブーム角度、アーム角度、バケット角度を検出する。また、姿勢検出部３０１は、姿勢センサ３２Ｄの出力に基づいて旋回角度を検出する。また、姿勢検出部３０１は、姿勢センサ３２Ｅの出力に基づいて傾斜角度を検出する。なお、姿勢検出部３０１によるショベルの姿勢の検出についてはその詳細を後述する。 The posture detection unit 301 is a functional element that detects the posture of the shovel. In this embodiment, the posture detection unit 301 detects the boom angle, arm angle, bucket angle, tilt angle, and turning angle as the posture of the shovel. Specifically, the posture detection unit 301 detects the boom angle, the arm angle, and the bucket angle based on the outputs of the posture sensors 32A to 32C. Further, the attitude detection unit 301 detects the turning angle based on the output of the attitude sensor 32D. Further, the posture detection unit 301 detects the tilt angle based on the output of the posture sensor 32E. The details of the shovel posture detection by the posture detection unit 301 will be described later.

許容最大圧力算出部３０２は、掘削作業中の機体の意図しない動きを防止するために把握しておく必要がある、各種油圧シリンダにおける作動油の許容最大圧力を算出する機能要素である。本実施例では、許容最大圧力算出部３０２は、掘削作業中の機体の浮き上がりを防止するために把握しておく必要がある、ブームシリンダ７のロッド側油室７Ｒの許容最大圧力を算出する。この場合、ブームシリンダ７のロッド側油室７Ｒの圧力がその許容最大圧力を超えることは、ショベルの機体が浮き上がるおそれがあることを意味する。また、許容最大圧力算出部３０２は、掘削作業中に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把握しておく必要がある、アームシリンダ８のボトム側油室８Ｂの許容最大圧力を算出する。この場合、アームシリンダ８のボトム側油室８Ｂの圧力がその許容最大圧力を超えることは、ショベルの機体が掘削地点のほうに引き摺られるおそれがあることを意味する。なお、許容最大圧力算出部３０２による許容最大圧力の算出についてはその詳細を後述する。 The maximum allowable pressure calculation unit 302 is a functional element for calculating the maximum allowable pressure of hydraulic oil in various hydraulic cylinders, which needs to be grasped in order to prevent unintended movement of the airframe during excavation work. In this embodiment, the allowable maximum pressure calculation unit 302 calculates the allowable maximum pressure of the rod-side oil chamber 7R of the boom cylinder 7, which needs to be grasped in order to prevent the airframe from floating during the excavation work. In this case, if the pressure of the rod-side oil chamber 7R of the boom cylinder 7 exceeds the allowable maximum pressure, it means that the excavator body may be lifted. Further, the maximum allowable pressure calculation unit 302 needs to be aware of the maximum allowable pressure of the oil chamber 8B on the bottom side of the arm cylinder 8 in order to prevent the machine body from being dragged toward the excavation point during the excavation work. Is calculated. In this case, if the pressure of the oil chamber 8B on the bottom side of the arm cylinder 8 exceeds the allowable maximum pressure, it means that the excavator's body may be dragged toward the excavation point. The details of the calculation of the allowable maximum pressure by the allowable maximum pressure calculation unit 302 will be described later.

ブームシリンダ圧制御部３０３は、掘削作業中の機体の意図しない動きを防止するためにブームシリンダ７における作動油の圧力を制御する機能要素である。本実施例では、ブームシリンダ圧制御部３０３は、ショベルの機体の浮き上がりを防止するために、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許容最大圧力以下に制御する。具体的には、ブームシリンダ圧制御部３０３は、複合掘削動作が行われている場合に、ロッド側油室７Ｒの圧力が上昇して許容最大圧力以下の所定圧力に達すると、電磁比例弁４２に対して制御電流を出力する。そして、ブームシリンダ圧制御部３０３は、ブーム上げ操作用パイロットポートにかかるパイロット圧を増大させる。その結果、ロッド側油室７Ｒからタンクに流出する作動油の流量が増大し、ロッド側油室７Ｒの圧力が低下する。また、ブーム４の上昇速度が増大する。このようにして、ブームシリンダ圧制御部３０３は、ロッド側油室７Ｒの圧力を所定圧力未満にし、ロッド側油室７Ｒの圧力が許容最大圧力を超過するのを防止し、ショベルの機体が浮き上がるのを防止する。
The boom cylinder pressure control unit 303 is a functional element that controls the pressure of hydraulic oil in the boom cylinder 7 in order to prevent unintended movement of the airframe during excavation work. In this embodiment, the boom cylinder pressure control unit 303 controls the pressure of the hydraulic oil in the rod-side oil chamber 7R of the boom cylinder 7 to be equal to or lower than the allowable maximum pressure in order to prevent the excavator from floating. Specifically, when the boom cylinder pressure control unit 303 increases the pressure of the rod side oil chamber 7R and reaches a predetermined pressure equal to or less than the allowable maximum pressure when the combined excavation operation is performed, the electromagnetic proportional valve 42 The control current is output to. Then, the boom cylinder pressure control unit 303 increases the pilot pressure applied to the boom raising operation pilot port . As a result, the flow rate of the hydraulic oil flowing out from the rod side oil chamber 7R to the tank increases, and the pressure in the rod side oil chamber 7R decreases. In addition, the ascending speed of the boom 4 increases. In this way, the boom cylinder pressure control unit 303 makes the pressure of the rod side oil chamber 7R less than a predetermined pressure, prevents the pressure of the rod side oil chamber 7R from exceeding the allowable maximum pressure, and lifts the excavator body. To prevent.

また、ブームシリンダ圧制御部３０３は、電磁比例弁４２に対して制御電流を出力した場合には、表示装置３３及び音声出力装置３４の少なくとも一方に制御信号を出力する。そして、ブームシリンダ圧制御部３０３は、ブーム上げ操作用パイロットポートにかかるパイロット圧を自動調整した旨を表すテキストメッセージを表示装置３３に表示させる。また、ブームシリンダ圧制御部３０３は、その旨を表す音声メッセージや警報音を音声出力装置３４から音声出力させる。操作者によるブーム操作レバー２６Ｂを用いたブーム上げ操作に調整が加えられていることを操作者に伝えるためである。 Further, when the boom cylinder pressure control unit 303 outputs a control current to the electromagnetic proportional valve 42, the boom cylinder pressure control unit 303 outputs a control signal to at least one of the display device 33 and the voice output device 34. Then, the boom cylinder pressure control unit 303 causes the display device 33 to display a text message indicating that the pilot pressure applied to the boom raising operation pilot port has been automatically adjusted. Further, the boom cylinder pressure control unit 303 causes the voice output device 34 to output a voice message or an alarm sound to that effect. This is to inform the operator that the boom raising operation using the boom operating lever 26B by the operator has been adjusted.

アームシリンダ圧制御部３０４は、掘削作業中の機体の意図しない動きを防止するためにアームシリンダ７における作動油の圧力を制御する機能要素である。本実施例では、アームシリンダ圧制御部３０４は、ショベルの機体の浮き上がりを防止するために、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を許容最大圧力以下に制御する。具体的には、アームシリンダ圧制御部３０４は、複合掘削動作が行われている場合に、ボトム側油室８Ｂの圧力が上昇して許容最大圧力以下の所定圧力に達すると、電磁比例弁４１に対して制御電流を出力する。そして、アームシリンダ圧制御部３０４は、電磁比例弁４１の一次側圧（アーム操作レバー２６Ａが出力するアーム閉じ操作用のパイロット圧）よりも二次側圧（アーム閉じ操作用パイロットポートにかかるパイロット圧）を小さくする。その結果、メインポンプ１４からボトム側油室８Ｂに流入する作動油の流量が減少し、ボトム側油室８Ｂの圧力が低下する。また、アーム５の閉じ速度が低下する。このようにして、アームシリンダ圧制御部３０４は、ボトム側油室８Ｂの圧力を所定圧力未満にし、ボトム側油室８Ｂの圧力が許容最大圧力を超過するのを防止し、ショベルの機体が浮き上がるのを防止する。また、アームシリンダ圧制御部３０４は、必要に応じて、メインポンプ１４からボトム側油室８Ｂに流入する作動油の流量が消失するまで電磁比例弁４１の二次側圧を小さくしてもよい。すなわち、操作者によるアーム閉じ操作が行われている場合であってもアーム５の閉じ動作を停止させてもよい。ショベルの機体が浮き上がるのを確実に防止するためである。 The arm cylinder pressure control unit 304 is a functional element that controls the pressure of hydraulic oil in the arm cylinder 7 in order to prevent unintended movement of the airframe during excavation work. In this embodiment, the arm cylinder pressure control unit 304 controls the pressure of the hydraulic oil in the bottom side oil chamber 8B of the arm cylinder 8 to be equal to or lower than the allowable maximum pressure in order to prevent the excavator body from floating. Specifically, the arm cylinder pressure control unit 304 increases the pressure of the bottom side oil chamber 8B and reaches a predetermined pressure equal to or less than the allowable maximum pressure when the combined excavation operation is performed, the electromagnetic proportional valve 41 The control current is output to. Then, the arm cylinder pressure control unit 304 has a secondary side pressure (pilot pressure applied to the arm closing operation pilot port) rather than the primary side pressure (pilot pressure for arm closing operation output by the arm operating lever 26A) of the electromagnetic proportional valve 41. To make it smaller. As a result, the flow rate of the hydraulic oil flowing from the main pump 14 into the bottom side oil chamber 8B decreases, and the pressure in the bottom side oil chamber 8B decreases. In addition, the closing speed of the arm 5 decreases. In this way, the arm cylinder pressure control unit 304 makes the pressure of the bottom side oil chamber 8B less than a predetermined pressure, prevents the pressure of the bottom side oil chamber 8B from exceeding the allowable maximum pressure, and lifts the excavator body. To prevent. Further, the arm cylinder pressure control unit 304 may reduce the secondary side pressure of the electromagnetic proportional valve 41 until the flow rate of the hydraulic oil flowing from the main pump 14 into the bottom side oil chamber 8B disappears, if necessary. That is, the closing operation of the arm 5 may be stopped even when the arm closing operation is performed by the operator. This is to ensure that the excavator's body is prevented from floating.

また、アームシリンダ圧制御部３０４は、ショベルの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、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を許容最大圧力以下に制御する。具体的には、アームシリンダ圧制御部３０４は、アーム掘削作業が行われている場合に、ボトム側油室８Ｂの圧力が上昇して許容最大圧力以下の所定圧力に達すると、電磁比例弁４１に対して制御電流を出力する。その結果、メインポンプ１４からボトム側油室８Ｂに流入する作動油の流量が減少し、ボトム側油室８Ｂの圧力が低下する。また、アーム５の閉じ速度が低下する。このようにして、アームシリンダ圧制御部３０４は、ボトム側油室８Ｂの圧力を所定圧力未満にし、ボトム側油室８Ｂの圧力が許容最大圧力を超過するのを防止し、ショベルの機体が掘削地点のほうに引き摺られるのを防止する。また、アームシリンダ圧制御部３０４は、必要に応じて、メインポンプ１４からボトム側油室８Ｂに流入する作動油の流量が消失するまで電磁比例弁４１の二次側圧を小さくしてもよい。すなわち、操作者によるアーム閉じ操作が行われている場合であってもアーム５の閉じ動作を停止させてもよい。ショベルの機体が掘削地点のほうに引き摺られるのを確実に防止するためである。 Further, the arm cylinder pressure control unit 304 controls the pressure of the hydraulic oil in the bottom side oil chamber 8B of the arm cylinder 8 to be equal to or less than the allowable maximum pressure in order to prevent the excavator body from being dragged toward the excavation point. .. Specifically, when the arm cylinder pressure control unit 304 increases the pressure of the bottom side oil chamber 8B and reaches a predetermined pressure equal to or less than the allowable maximum pressure when the arm excavation work is being performed, the electromagnetic proportional valve 41 The control current is output to. As a result, the flow rate of the hydraulic oil flowing from the main pump 14 into the bottom side oil chamber 8B decreases, and the pressure in the bottom side oil chamber 8B decreases. In addition, the closing speed of the arm 5 decreases. In this way, the arm cylinder pressure control unit 304 makes the pressure of the bottom side oil chamber 8B less than a predetermined pressure, prevents the pressure of the bottom side oil chamber 8B from exceeding the allowable maximum pressure, and excavates the excavator body. Prevent it from being dragged towards the point. Further, the arm cylinder pressure control unit 304 may reduce the secondary side pressure of the electromagnetic proportional valve 41 until the flow rate of the hydraulic oil flowing from the main pump 14 into the bottom side oil chamber 8B disappears, if necessary. That is, the closing operation of the arm 5 may be stopped even when the arm closing operation is performed by the operator. This is to ensure that the excavator's body is not dragged toward the excavation point.

また、アームシリンダ圧制御部３０４は、ブームシリンダ圧制御部３０３と同様、電磁比例弁４１に対して制御電流を出力した場合には、表示装置３３及び音声出力装置３４の少なくとも一方に制御信号を出力する。操作者によるアーム操作レバー２６Ａを用いたアーム閉じ操作に調整が加えられていることを操作者に伝えるためである。 Further, when the arm cylinder pressure control unit 304 outputs a control current to the electromagnetic proportional valve 41 like the boom cylinder pressure control unit 303, the arm cylinder pressure control unit 304 outputs a control signal to at least one of the display device 33 and the voice output device 34. Output. This is to inform the operator that the arm closing operation using the arm operation lever 26A by the operator has been adjusted.

次に、図４を参照しながら、姿勢検出部３０１によるショベルの姿勢の検出、及び、許容最大圧力算出部３０２による許容最大圧力の算出について説明する。なお、図４は、複合掘削操作による掘削が行われる際にショベルに作用する力の関係を示す概略図である。 Next, with reference to FIG. 4, the posture detection unit 301 detects the posture of the shovel and the maximum allowable pressure calculation unit 302 calculates the maximum allowable pressure. Note that FIG. 4 is a schematic diagram showing the relationship between the forces acting on the excavator when excavation is performed by the combined excavation operation.

ここでは、最初に、掘削作業中に機体が浮き上がるのを防止するための制御に関するパラメータについて説明する。 Here, first, the parameters related to the control for preventing the airframe from floating during the excavation work will be described.

図４において、点Ｐ１は、上部旋回体３とブーム４との連結点を示し、点Ｐ２は、上部旋回体３とブームシリンダ７のシリンダとの連結点を示す。また、点Ｐ３は、ブームシリンダ７のロッド７Ｃとブーム４との連結点を示し、点Ｐ４は、ブーム４とアームシリンダ８のシリンダとの連結点を示す。また、点Ｐ５は、アームシリンダ８のロッド８Ｃとアーム５との連結点を示し、点Ｐ６は、ブーム４とアーム５との連結点を示す。また、点Ｐ７は、アーム５とバケット６との連結点を示し、点Ｐ８は、バケット６の先端を示す。なお、図４は、説明の明瞭化のため、バケットシリンダ９の図示を省略している。 In FIG. 4, the point P1 indicates the connection point between the upper swing body 3 and the boom 4, and the point P2 indicates the connection point between the upper swing body 3 and the cylinder of the boom cylinder 7. Further, the point P3 indicates the connection point between the rod 7C of the boom cylinder 7 and the boom 4, and the point P4 indicates the connection point between the boom 4 and the cylinder of the arm cylinder 8. Further, the point P5 indicates the connection point between the rod 8C of the arm cylinder 8 and the arm 5, and the point P6 indicates the connection point between the boom 4 and the arm 5. Further, the point P7 indicates the connection point between the arm 5 and the bucket 6, and the point P8 indicates the tip of the bucket 6. Note that FIG. 4 omits the illustration of the bucket cylinder 9 for the sake of clarity of explanation.

また、図４は、点Ｐ１及び点Ｐ３を結ぶ直線と水平線との間の角度をブーム角度θ１とし、点Ｐ３及び点Ｐ６を結ぶ直線と点Ｐ６及び点Ｐ７を結ぶ直線との間の角度をアーム角度θ２とし、点Ｐ６及び点Ｐ７を結ぶ直線と点Ｐ７及び点Ｐ８を結ぶ直線との間の角度をバケット角度θ３として示す。 Further, in FIG. 4, the angle between the straight line connecting the points P1 and P3 and the horizontal line is defined as the boom angle θ1, and the angle between the straight line connecting the points P3 and P6 and the straight line connecting the points P6 and P7 is defined as the angle. The arm angle is θ2, and the angle between the straight line connecting the points P6 and P7 and the straight line connecting the points P7 and P8 is shown as the bucket angle θ3.

さらに、図４において、距離Ｄ１は、機体の浮き上がりが発生するときの回転中心ＲＣとショベルの重心ＧＣとの間の水平距離、すなわち、ショベルの質量Ｍ及び重力加速度ｇの積である重力Ｍ・ｇの作用線と回転中心ＲＣとの間の距離を示す。そして、距離Ｄ１と重力Ｍ・ｇの大きさとの積は、回転中心ＲＣ周りの第１の力のモーメントの大きさを表す。 Further, in FIG. 4, the distance D1 is the horizontal distance between the center of rotation RC and the center of gravity GC of the excavator when the body is lifted, that is, the gravity M. The distance between the line of action of g and the center of rotation RC is shown. The product of the distance D1 and the magnitude of the gravity M · g represents the magnitude of the moment of the first force around the center of rotation RC.

また、図４において、距離Ｄ２は、回転中心ＲＣと点Ｐ８との間の水平距離、すなわち、掘削反力ＦＲの鉛直成分ＦＲ１の作用線と回転中心ＲＣとの間の距離を示す。そして、距離Ｄ２と鉛直成分ＦＲ１の大きさとの積は、回転中心ＲＣ周りの第２の力のモーメントの大きさを表す。なお、掘削反力ＦＲは、鉛直軸に対して掘削角度θを形成し、掘削反力ＦＲの鉛直成分ＦＲ１は、ＦＲ１＝ＦＲ・ｃｏｓθで表される（記号「・」は「×」（乗算記号）を表す。）。また、掘削角度θは、ブーム角度θ１、アーム角度θ２、及びバケット角度θ３に基づいて算出される。 Further, in FIG. 4, the distance D2 is the horizontal distance between the rotational center RC and the point P8, that is, the distance between the line of action of the vertical component F R1 drilling reaction force F R and the rotation center RC. The product of the distance D2 and the magnitude of the vertical component FR1 represents the magnitude of the moment of the second force around the center of rotation RC. Incidentally, excavation reaction force F R is the drilling angle θ formed relative to a vertical axis, vertical component F R1 drilling reaction force F R is represented by F R1 = F R · cos [theta] (symbol "-" is Represents "x" (multiplication symbol).) The excavation angle θ is calculated based on the boom angle θ1, the arm angle θ2, and the bucket angle θ3.

また、図４において、距離Ｄ３は、点Ｐ２及び点Ｐ３を結ぶ直線と回転中心ＲＣとの間の距離、すなわち、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の作用線と回転中心ＲＣとの間の距離を示す。そして、距離Ｄ３と力ＦＢの大きさとの積は、回転中心ＲＣ周りの第３の力のモーメントの大きさを表す。 Further, in FIG. 4, the distance D3 is the distance between the straight line and the rotation center RC connecting the points P2 and the point P3, that is, the line of action of the force F B to be Daso pull rod 7C of the boom cylinder 7 rotates The distance from the center RC is shown. Then, the product of the magnitude of distance D3 and the force F B represents the magnitude of the moment of the third force around the rotation center RC.

また、図４において、距離Ｄ４は、掘削反力ＦＲの作用線と点Ｐ６との間の距離を示す。そして、距離Ｄ４と掘削反力ＦＲの大きさとの積は、点Ｐ６周りの第１の力のモーメントの大きさを表す。 Further, in FIG. 4, the distance D4 represents the distance between the action line and the point P6 of the excavation reaction force F R. Then, the product of the distance D4 between the size of the excavation reaction force F R represents the magnitude of the moment of the first force around the point P6.

また、図４において、距離Ｄ５は、点Ｐ４及び点Ｐ５を結ぶ直線と点Ｐ６との間の距離、すなわち、アーム５を閉じるアーム推力ＦＡの作用線と点Ｐ６との間の距離を示す。そして、距離Ｄ５とアーム推力ＦＡの大きさとの積は、点Ｐ６周りの第２の力のモーメントの大きさを表す。 Also, shown in FIG. 4, the distance D5 is the distance between the straight line and the point P6 connecting the point P4 and the point P5, i.e., the distance between the action line and the point P6 of the arm thrust F A closing arm 5 .. Then, the product of the magnitude of the distance D5 and arm thrust F A represents the magnitude of the moment of the second force around the point P6.

ここで、掘削反力ＦＲの鉛直成分ＦＲ１が回転中心ＲＣ周りにショベルを浮き上がらせようとする力のモーメントの大きさと、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が回転中心ＲＣ周りにショベルを浮き上がらせようとする力のモーメントの大きさとを置き換え可能であると仮定する。この場合、回転中心ＲＣ周りの第２の力のモーメントの大きさと回転中心ＲＣ周りの第３の力のモーメントの大きさとの関係は以下の（１）式で表される。
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。 Here, the magnitude of the moment of force tending float the excavator vertical component F R1 is the rotation center RC about the excavation reaction force F R, the force F B to be Daso pull rod 7C of the boom cylinder 7 rotates It is assumed that it can be replaced with the magnitude of the moment of the force that tries to raise the excavator around the central RC. In this case, the relationship between the magnitude of the second force moment around the rotation center RC and the magnitude of the third force moment around the rotation center RC is expressed by the following equation (1).
F R1 · D2 = F R · cosθ · D2 = F B · D3 ··· (1)
Further, balances the the magnitude of the moment of force which the arm thrust F A is going to close the arm 5 around the point P6, the size of the excavation reaction force F R is the force to open the arm 5 around the point P6 moment It is considered to be. In this case, the relationship between the magnitude of the moment of the first force around the point P6 and the magnitude of the moment of the second force around the point P6 is expressed by the following equations (2) and (2)'. The symbol "/" represents "÷" (division sign).
F A · D5 = F R · D4 ··· (2)
F R = F A · D5 / D4 ··· (2) '
Also, equation (1) and (2), the force F B to be Daso pull rod 7C of the boom cylinder 7 is expressed by the following equation (3).
F B = F A · D2 · D5 · cosθ / (D3 · D4) ··· (3)
Further, as shown by the sectional view taken along line X-X in FIG. 4, the annular pressure receiving area of the piston facing the rod side oil chamber 7R of the boom cylinder 7 and the area A B, the pressure the pressure of the hydraulic oil in the rod side oil chamber 7R When P B, the force F B to be Daso pull rod 7C of the boom cylinder 7 is represented by F B = P B · a B . Therefore, the equation (3) is represented by the following equations (4) and (4)'.
P B = F A · D2 · D5 · cosθ / (A B · D3 · D4) ··· (4)
F A = P B · A B · D3 · D4 / (D2 · D5 · cosθ) ··· (4) '
Here, when the aircraft lifted, when the force F B to be Daso pull rod 7C of the boom cylinder 7, the force F BMAX, the gravity M · g is around the rotation center RC to prevent lifted the body It is considered that the magnitude of the moment of the force of 1 and the magnitude of the moment of the third force around the rotation center RC where the force F BMAX tries to lift the aircraft are balanced. In this case, the relationship between the magnitudes of the moments of these two forces is expressed by the following equation (5).
M ・ g ・ D1 = F BMAX・ D3 ... (5)
Further, the pressure of the hydraulic oil in the oil chamber 7R on the rod side of the boom cylinder 7 at this time is the allowable maximum pressure used to prevent the airframe from floating (hereinafter referred to as “the allowable maximum pressure for preventing floating”) P BMAX. Then, the maximum allowable pressure P BMAX for preventing floating is expressed by the following equation (6).
P BMAX = M · g · D1 / (A B · D3) ··· (6)
Further, the distance D1 is a constant, and the distances D2 to D5 are values determined according to the posture of the excavation attachment, that is, the boom angle θ1, the arm angle θ2, and the bucket angle θ3, as in the excavation angle θ. Specifically, the distance D2 is determined according to the boom angle θ1, the arm angle θ2, and the bucket angle θ3, the distance D3 is determined according to the boom angle θ1, and the distance D4 is determined according to the bucket angle θ3. The distance D5 is determined according to the arm angle θ2.

その結果、許容最大圧力算出部３０２は、姿勢検出部３０１が検出するブーム角度θ１と（６）式とを用いて浮き上がり防止用許容最大圧力ＰＢＭＡＸを算出することができる。 As a result, the allowable maximum pressure calculation unit 302 can calculate the allowable maximum pressure P BMAX for preventing floating by using the boom angle θ1 detected by the attitude detection unit 301 and the equation (6).

また、ブームシリンダ圧制御部３０３は、ブームシリンダ７のロッド側油室７Ｒにおける圧力ＰＢを浮き上がり防止用許容最大圧力ＰＢＭＡＸ以下の所定圧力に維持することによってショベルの機体の浮き上がりを防止することができる。具体的には、ブームシリンダ圧制御部３０３は、圧力ＰＢが所定圧力に達した場合に、ロッド側油室７Ｒからタンクに流出する作動油の流量を増大させ、圧力ＰＢを低下させる。圧力ＰＢの低下は、（４）'式が示すように、アーム推力ＦＡの低下をもたらし、さらには、（２）'式が示すように、掘削反力ＦＲの低下、ひいてはその鉛直成分ＦＲ１の低下をもたらすためである。 Further, the boom cylinder pressure control unit 303 prevents the excavator body from floating by maintaining the pressure P B in the rod side oil chamber 7R of the boom cylinder 7 at a predetermined pressure equal to or less than the allowable maximum pressure P BMAX for preventing lifting. Can be done. Specifically, the boom cylinder pressure control unit 303 increases the flow rate of the hydraulic oil flowing out from the rod-side oil chamber 7R to the tank when the pressure P B reaches a predetermined pressure, and lowers the pressure P B. Drop in pressure P B is 'as shown by formula, result in decreased arm thrust F A, furthermore, (2)' (4) As shown expression, lowering of drilling reaction force F R, and thus the vertical This is because it causes a decrease in the component FR1.

また、回転中心ＲＣの位置は、旋回角度センサ３２Ｄの出力に基づいて決定される。例えば、下部走行体１と上部旋回体３との間の旋回角度が０度の場合には、下部走行体１が接地面と接触する部分のうちの後端が回転中心ＲＣとなり、下部走行体１と上部旋回体３との間の旋回角度が１８０度の場合には、下部走行体１が接地面と接触する部分のうちの前端が回転中心ＲＣとなる。また、下部走行体１と上部旋回体３との間の旋回角度が９０度又は２７０度の場合には、下部走行体１が接地面と接触する部分のうちの側端が回転中心ＲＣとなる。 Further, the position of the rotation center RC is determined based on the output of the turning angle sensor 32D. For example, when the turning angle between the lower running body 1 and the upper turning body 3 is 0 degrees, the rear end of the portion where the lower running body 1 comes into contact with the ground contact surface becomes the rotation center RC, and the lower running body 1 becomes the lower running body. When the turning angle between 1 and the upper turning body 3 is 180 degrees, the front end of the portion where the lower traveling body 1 comes into contact with the ground contact surface becomes the rotation center RC. Further, when the turning angle between the lower traveling body 1 and the upper turning body 3 is 90 degrees or 270 degrees, the side end of the portion where the lower traveling body 1 comes into contact with the ground contact surface becomes the rotation center RC. ..

次に、掘削作業中に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の制御に関するパラメータについて説明する。 Next, the parameters related to the control for preventing the airframe from being dragged toward the excavation point during the excavation work will be described.

掘削作業中に機体を水平方向に動かそうとする力の関係は、以下の（７）式で表される。
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。 The relationship between the forces that try to move the airframe in the horizontal direction during excavation work is expressed by the following equation (7).
μ ・ N ≧ FR2・ ・ ・ (7)
Incidentally, the static friction coefficient mu, represents a static friction coefficient of the ground surface of the shovel, the normal force N, represents a normal force against the gravity M · g of the shovel, the force F R2 is Hikizu shovel towards the drilling site It represents a horizontal component F R2 of the excavation reaction force F R to wax. Further, the frictional force mu · N represents the maximum static frictional force to try to stationary excavator, the horizontal component F R2 of the excavation reaction force F R is greater than the maximum static frictional force mu · N, shovel, drilling site It is dragged toward. The coefficient of static friction μ may be a value stored in advance in a ROM or the like, or may be dynamically calculated based on various information. In this embodiment, the coefficient of static friction μ is a pre-stored value selected by the operator via an input device (not shown). The operator selects a desired friction state (static friction coefficient) from a plurality of levels of friction state (static friction coefficient) according to the state of the ground contact surface.

ここで、掘削反力ＦＲの水平成分ＦＲ２は、ＦＲ２＝ＦＲ・ｓｉｎθで表され、また、（２）'式より、掘削反力ＦＲは、ＦＲ＝ＦＡ・Ｄ５／Ｄ４で表されるため、（７）式は、以下の（８）式で表される。
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。 Here, the drilling reaction force F horizontal component of the R F R2 is, F R2 = F is represented by R · sin [theta, also from (2) 'formula, drilling reaction force F R is, F R = F A · D5 / Since it is represented by D4, the equation (7) is represented by the following equation (8).
μ · M · g ≧ F A · D5 · sinθ / D4 ··· (8)
Further, as shown in the YY sectional view of FIG. 4, the circular pressure receiving area of the piston facing the bottom side oil chamber 8B of the arm cylinder 8 is defined as the area AA, and the pressure of the hydraulic oil in the bottom side oil chamber 8B is defined as the area AA. When the pressure P a, arm thrust F a is represented by F a = P a · a a . Therefore, the equation (8) is expressed by the following equation (9).
P A ≦ μ · M · g · D4 / (A A · D5 · sinθ) ··· (9)
Here, (9) the right side and the pressure P A of the hydraulic oil in the bottom side oil chamber 8B of the arm cylinder 8 when the left-hand side are equal, avoidable allowable maximum pressure that the aircraft is dragged towards the drilling site That is, it corresponds to the maximum allowable pressure used to prevent the aircraft from being dragged toward the excavation point (hereinafter referred to as "the maximum allowable pressure for preventing dragging") PAMAX.

以上の関係より、許容最大圧力算出部３０２は、姿勢検出部３０１が検出するブーム角度θ１、アーム角度θ２、及びバケット角度θ３と、（９）式とを用いて引き摺られ防止用許容最大圧力ＰＡＭＡＸを算出することができる。 Based on the above relationship, the allowable maximum pressure calculation unit 302 uses the boom angle θ1, the arm angle θ2, and the bucket angle θ3 detected by the attitude detection unit 301, and the maximum allowable pressure P for dragging prevention using the equation (9). AMAX can be calculated.

また、アームシリンダ圧制御部３０４は、アームシリンダ８のボトム側油室８Ｂにおける圧力ＰＡを引き摺られ防止用許容最大圧力ＰＡＭＡＸ以下の所定圧力に維持することによってショベルの機体が掘削地点のほうに引き摺られるのを防止することができる。具体的には、アームシリンダ圧制御部３０４は、圧力ＰＡが所定圧力に達した場合に、メインポンプ１４からボトム側油室８Ｂに流入する作動油の流量を減少させ、圧力ＰＡを低下させる。圧力ＰＡの低下は、アーム推力ＦＡの低下をもたらし、さらには、掘削反力ＦＲの水平成分ＦＲ２の低下をもたらすためである。 The arm cylinder pressure control unit 304, more excavator aircraft of drilling site by maintaining the bottom-side oil chamber for preventing dragged the pressure P A in the 8B permissible maximum pressure P AMAX following predetermined pressure of the arm cylinder 8 It can be prevented from being dragged by. Specifically, the arm cylinder pressure control section 304, when the pressure P A has reached a predetermined pressure, reducing the flow rate of the working oil flowing from the main pump 14 to the bottom side oil chamber 8B, lowering the pressure P A Let me. Drop in pressure P A results in a decrease in the arm thrust F A, furthermore, in order to result in a reduction of the horizontal component F R2 of the excavation reaction force F R.

次に、図５を参照して、掘削支援システム１００がショベルの機体の浮き上がりを防止しながら複合掘削作業を支援する処理（以下、「第１複合掘削作業支援処理」とする。）について説明する。なお、図５は、第１複合掘削作業支援処理の流れを示すフローチャートであり、掘削操作システム１００のコントローラ３０は、所定周期で繰り返しこの第１複合掘削作業支援処理を実行する。 Next, with reference to FIG. 5, a process in which the excavation support system 100 supports the combined excavation work while preventing the excavator's body from floating (hereinafter referred to as “first combined excavation work support process”) will be described. .. Note that FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the first combined excavation work support process, and the controller 30 of the excavation operation system 100 repeatedly executes the first combined excavation work support process at a predetermined cycle.

最初に、コントローラ３０の掘削操作検出部３００は、ブーム上げ操作及びアーム閉じ操作を含む複合掘削操作中であるか否かを判定する（ステップＳ１）。具体的には、掘削操作検出部３００は、圧力センサ２９Ｂの出力に基づいてブーム上げ操作中であるか否かを検出する。そして、ブーム上げ操作中であることを検出した場合、掘削操作検出部３００は、圧力センサ３１Ｂの出力に基づいて、ブームシリンダ７のロッド側油室７Ｒの圧力を取得する。また、掘削操作検出部３００は、圧力センサ３１Ａ、３１Ｃの出力に基づいて、アームシリンダ８のボトム側油室８Ｂの圧力からロッド側油室８Ｒの圧力を差し引いた圧力差を算出する。そして、掘削操作検出部３００は、ロッド側油室７Ｒの圧力が所定値α以上であり、且つ、算出した圧力差が所定値β以上の場合に、複合掘削操作中であると判定する。 First, the excavation operation detection unit 300 of the controller 30 determines whether or not a combined excavation operation including a boom raising operation and an arm closing operation is in progress (step S1). Specifically, the excavation operation detection unit 300 detects whether or not the boom raising operation is in progress based on the output of the pressure sensor 29B. Then, when it is detected that the boom raising operation is in progress, the excavation operation detecting unit 300 acquires the pressure of the rod side oil chamber 7R of the boom cylinder 7 based on the output of the pressure sensor 31B. Further, the excavation operation detection unit 300 calculates a pressure difference obtained by subtracting the pressure of the rod side oil chamber 8R from the pressure of the bottom side oil chamber 8B of the arm cylinder 8 based on the outputs of the pressure sensors 31A and 31C. Then, the excavation operation detection unit 300 determines that the combined excavation operation is in progress when the pressure of the oil chamber 7R on the rod side is a predetermined value α or more and the calculated pressure difference is a predetermined value β or more.

掘削操作検出部３００が複合掘削操作中でないと判定した場合（ステップＳ１のＮＯ）、コントローラ３０の姿勢検出部３０１は、今回の第１複合掘削作業支援処理を終了させる。 When the excavation operation detection unit 300 determines that the compound excavation operation is not in progress (NO in step S1), the posture detection unit 301 of the controller 30 ends the first compound excavation work support process this time.

一方、掘削操作検出部３００が複合掘削操作中であると判定した場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、姿勢検出部３０１は、ショベルの姿勢を検出する（ステップＳ２）。具体的には、姿勢検出部３０１は、アーム角度センサ３２Ａ、ブーム角度センサ３２Ｂ、及びバケット角度センサ３２Ｃの出力に基づいて、ブーム角度θ１、アーム角度θ２、及びバケット角度θ３を検出する。掘削アタッチメントに作用する力の作用線と所定の回転中心との間の距離をコントローラ３０の許容最大圧力算出部３０２が導出できるようにするためである。 On the other hand, when the excavation operation detection unit 300 determines that the combined excavation operation is in progress (YES in step S1), the posture detection unit 301 detects the posture of the excavator (step S2). Specifically, the posture detection unit 301 detects the boom angle θ1, the arm angle θ2, and the bucket angle θ3 based on the outputs of the arm angle sensor 32A, the boom angle sensor 32B, and the bucket angle sensor 32C. This is so that the maximum allowable pressure calculation unit 302 of the controller 30 can derive the distance between the line of action of the force acting on the excavation attachment and the predetermined center of rotation.

その後、許容最大圧力算出部３０２は、姿勢検出部３０１の検出値に基づいて、浮き上がり防止用許容最大圧力を算出する（ステップＳ３）。具体的には、許容最大圧力算出部３０２は、上述の（６）式を用いて浮き上がり防止用許容最大圧力ＰＢＭＡＸを算出する。 After that, the allowable maximum pressure calculation unit 302 calculates the allowable maximum pressure for lifting prevention based on the detection value of the posture detection unit 301 (step S3). Specifically, the allowable maximum pressure calculation unit 302 calculates the allowable maximum pressure PBMAX for preventing floating using the above equation (6).

その後、許容最大圧力算出部３０２は、算出した浮き上がり防止用許容最大圧力ＰＢＭＡＸ以下の所定圧力を目標ブームシリンダ圧ＰＢＴとして設定する（ステップＳ４）。具体的には、許容最大圧力算出部３０２は、浮き上がり防止用許容最大圧力ＰＢＭＡＸから所定値を差し引いた後の値を目標ブームシリンダ圧ＰＢＴとして設定する。 After that, the allowable maximum pressure calculation unit 302 sets a predetermined pressure equal to or lower than the calculated allowable maximum pressure for lifting prevention P BMAX as the target boom cylinder pressure P BT (step S4). Specifically, the allowable maximum pressure calculation unit 302 sets the value after subtracting a predetermined value from the floating maximum allowable pressure P BMAX as the target boom cylinder pressure P BT .

その後、コントローラ３０のブームシリンダ圧制御部３０３は、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ＰＢを監視する。そして、複合掘削作業が進むにつれて圧力ＰＢが上昇して目標ブームシリンダ圧ＰＢＴに達した場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、ブームシリンダ圧制御部３０３は、ブーム切換弁１７Ｂを制御してブームシリンダ７のロッド側油室７Ｒの圧力ＰＢを低減させる（ステップＳ６）。具体的には、ブームシリンダ圧制御部３０３は、電磁比例弁４２に対して制御電流を供給し、ブーム上げ操作用パイロットポートにかかるパイロット圧を増大させる。そして、ブームシリンダ圧制御部３０３は、ロッド側油室７Ｒからタンクに流出する作動油の量を増大させることによって、ロッド側油室７Ｒの圧力ＰＢを低減させる。その結果、ブーム４の上昇速度が増大することで掘削反力ＦＲの鉛直成分ＦＲ１が減少し、ショベルの機体の浮き上がりが防止される。 Thereafter, the boom cylinder pressure control part 303 of the controller 30 monitors the pressure P B of the hydraulic oil in the rod side oil chamber 7R of the boom cylinder 7. When the pressure P B rises and reaches the target boom cylinder pressure PBT as the combined excavation work progresses (YES in step S5), the boom cylinder pressure control unit 303 controls the boom switching valve 17B to control the boom cylinder. reducing the pressure P B of 7 in the rod side oil chamber 7R (step S6). Specifically, the boom cylinder pressure control unit 303 supplies a control current to the electromagnetic proportional valve 42 to increase the pilot pressure applied to the boom raising operation pilot port. Then, the boom cylinder pressure control section 303, by increasing the amount of hydraulic fluid flowing to the tank from the rod side oil chamber 7R, reduces the pressure P B in the rod side oil chamber 7R. As a result, reduced vertical component F R1 drilling reaction force F R by increasing speed of the boom 4 is increased, the lifting shovel of the aircraft is prevented.

その後、コントローラ３０のアームシリンダ圧制御部３０４は、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ＰＢの監視を継続する。そして、ブーム４の上昇速度を増大させたにもかかわらず圧力ＰＢがさらに上昇して浮き上がり防止用許容最大圧力ＰＢＭＡＸに達した場合（ステップＳ７のＹＥＳ）、アームシリンダ圧制御部３０４は、アーム切換弁１７Ａを制御してアームシリンダ８のボトム側油室８Ｂの圧力ＰＡを低減させる（ステップＳ８）。具体的には、アームシリンダ圧制御部３０４は、電磁比例弁４１に対して制御電流を供給し、アーム閉じ操作用パイロットポートにかかるパイロット圧を減少させる。そして、アームシリンダ圧制御部３０４は、メインポンプ１４Ｌからボトム側油室８Ｂに流入する作動油の量を減少させることによって、ボトム側油室８Ｂの圧力ＰＡを低減させる。その結果、アーム５の閉じ速度が低下することで掘削反力ＦＲの鉛直成分ＦＲ１が減少し、ショベルの機体の浮き上がりが防止される。なお、アーム５の閉じ速度を低下させたにもかかわらず圧力ＰＢが浮き上がり防止用許容最大圧力ＰＢＭＡＸを下回らない場合、アームシリンダ圧制御部３０４は、メインポンプ１４Ｌからボトム側油室８Ｂに流入する作動油の量を消失させてもよい。この場合、アーム５の動きが停止することで掘削反力ＦＲの鉛直成分ＦＲ１が消失し、ショベルの機体の浮き上がりが防止される。 Thereafter, the arm cylinder pressure control part 304 of the controller 30 continues to monitor the pressure P B of the hydraulic oil in the rod side oil chamber 7R of the boom cylinder 7. Then, when the pressure P B further rises and reaches the allowable maximum pressure P BMAX for preventing floating (YES in step S7) even though the rising speed of the boom 4 is increased, the arm cylinder pressure control unit 304 and controls the arm directional control valve 17A to reduce the pressure P a of the bottom-side oil chamber 8B of the arm cylinder 8 (step S8). Specifically, the arm cylinder pressure control unit 304 supplies a control current to the electromagnetic proportional valve 41 to reduce the pilot pressure applied to the arm closing operation pilot port. Then, the arm cylinder pressure control section 304, by reducing the amount of hydraulic oil flowing from the main pump 14L to the bottom side oil chamber 8B, reduces the pressure P A of the bottom-side oil chamber 8B. As a result, reduced vertical component F R1 drilling reaction force F R by closing speed of the arm 5 is lowered, the lifting shovel of the aircraft is prevented. If the pressure P B does not fall below the maximum permissible pressure P BMAX for preventing floating even though the closing speed of the arm 5 is lowered, the arm cylinder pressure control unit 304 moves from the main pump 14L to the bottom side oil chamber 8B. The amount of hydraulic oil flowing in may be eliminated. In this case, the movement of the arm 5 vertical component F R1 drilling reaction force F R is lost by stopping, the floating shovel of the aircraft is prevented.

なお、ステップＳ５において、圧力ＰＢが目標ブームシリンダ圧ＰＢＴ未満に留まる場合（ステップＳ５のＮＯ）、ブームシリンダ圧制御部３０３は、ブームシリンダ７のロッド側油室７Ｒの圧力ＰＢを低減させることなく、今回の第１複合掘削作業支援処理を終了させる。ショベルの機体を浮き上がらせるおそれがないためである。 In step S5, when the pressure P B stays below the target boom cylinder pressure P BT (NO in step S5), the boom cylinder pressure control unit 303 reduces the pressure P B of the rod side oil chamber 7R of the boom cylinder 7. The first combined excavation work support process of this time is completed without causing the operation. This is because there is no risk of raising the excavator's body.

同様に、ステップＳ７において、圧力ＰＢが浮き上がり防止用許容最大圧力ＰＢＭＡＸ未満に留まる場合（ステップＳ７のＮＯ）、アームシリンダ圧制御部３０４は、アームシリンダ８のボトム側油室８Ｂの圧力ＰＡを低減させることなく、今回の第１複合掘削作業支援処理を終了させる。ショベルの機体を浮き上がらせるおそれがないためである。 Similarly, in step S7, when the pressure P B stays below the allowable maximum pressure P BMAX for preventing floating (NO in step S7), the arm cylinder pressure control unit 304 uses the pressure P of the oil chamber 8B on the bottom side of the arm cylinder 8. The first combined excavation work support process this time is completed without reducing A. This is because there is no risk of raising the excavator's body.

以上の構成により、掘削支援システム１００は、複合掘削作業中にショベルの機体が浮き上がるのを防止することができる。そのため、ショベルの機体が浮き上がる寸前のところでの、機体重量を効率的に利用した複合掘削作業を実現できる。また、浮き上がったショベルの姿勢を元に戻すための操作を不要にする等、作業効率を向上させることができ、ひいては、燃費の低減、機体故障の防止、操作者の操作負担の軽減を実現できる。 With the above configuration, the excavation support system 100 can prevent the excavator body from floating during the combined excavation work. Therefore, it is possible to realize a combined excavation work that efficiently utilizes the weight of the excavator just before the excavator's body floats. In addition, work efficiency can be improved by eliminating the need for operations to restore the raised excavator's posture, which in turn can reduce fuel consumption, prevent aircraft failure, and reduce the operational burden on the operator. ..

また、掘削支援システム１００は、操作者によるブーム操作レバー２６Ｂを用いたブーム上げ操作に調整を加えることによって複合掘削作業中にショベルの機体が浮き上がるのを防止する。そのため、操作者は、ブーム操作レバー２６Ｂを操作していないにもかかわらずブーム４が上昇するといった違和感を抱くこともない。 Further, the excavation support system 100 prevents the excavator's body from floating during the combined excavation work by adjusting the boom raising operation using the boom operating lever 26B by the operator. Therefore, the operator does not feel a sense of discomfort that the boom 4 rises even though the boom operating lever 26B is not operated.

また、掘削支援システム１００は、ブーム上げ操作に調整を加えてもなお機体の浮き上がりを回避できないと判断した場合に、操作者によるアーム閉じ操作に調整を加えることによって機体が浮き上がるのを防止する。このように、掘削支援システム１００は、２段階の浮き上がり防止対策を用いることによって、機体重量を最大限に利用した複合掘削作業を実現しながら、機体の浮き上がりを確実に防止することができる。 Further, when the excavation support system 100 determines that the lifting of the airframe cannot be avoided even if the boom raising operation is adjusted, the excavation support system 100 prevents the airframe from being lifted by adjusting the arm closing operation by the operator. As described above, the excavation support system 100 can surely prevent the airframe from floating while realizing the combined excavation work that maximizes the weight of the airframe by using the two-step anti-lifting measures.

次に、図６を参照して、掘削支援システム１００が、ショベルの機体が掘削地点のほうに引き摺られるのを防止しながらアーム掘削作業を支援する処理（以下、「アーム掘削作業支援処理」とする。）について説明する。なお、図６は、アーム掘削作業支援処理の流れを示すフローチャートであり、掘削操作システム１００のコントローラ３０は、所定周期で繰り返しこのアーム掘削作業支援処理を実行する。 Next, with reference to FIG. 6, the excavation support system 100 supports the arm excavation work while preventing the excavator's body from being dragged toward the excavation point (hereinafter referred to as “arm excavation work support process”). ) Will be explained. Note that FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the arm excavation work support process, and the controller 30 of the excavation operation system 100 repeatedly executes the arm excavation work support process at a predetermined cycle.

最初に、コントローラ３０の掘削操作検出部３００は、アーム閉じ操作を含むアーム掘削操作中であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。具体的には、掘削操作検出部３００は、圧力センサ２９Ａの出力に基づいてアーム閉じ操作中であるか否かを検出する。そして、アーム閉じ操作中であることを検出した場合、掘削操作検出部３００は、圧力センサ３１Ａ、３１Ｃの出力に基づいて、アームシリンダ８のボトム側油室８Ｂの圧力からロッド側油室８Ｒの圧力を差し引いた圧力差を算出する。そして、掘削操作検出部３００は、算出した圧力差が所定値γ以上の場合に、アーム掘削操作中であると判定する。 First, the excavation operation detection unit 300 of the controller 30 determines whether or not the arm excavation operation including the arm closing operation is in progress (step S11). Specifically, the excavation operation detection unit 300 detects whether or not the arm closing operation is in progress based on the output of the pressure sensor 29A. When it is detected that the arm closing operation is in progress, the excavation operation detection unit 300 transfers the pressure of the bottom side oil chamber 8B of the arm cylinder 8 to the rod side oil chamber 8R based on the outputs of the pressure sensors 31A and 31C. Calculate the pressure difference after subtracting the pressure. Then, the excavation operation detection unit 300 determines that the arm excavation operation is in progress when the calculated pressure difference is equal to or greater than a predetermined value γ.

掘削操作検出部３００がアーム掘削操作中でないと判定した場合（ステップＳ１１のＮＯ）、コントローラ３０の姿勢検出部３０１は、今回のアーム掘削作業支援処理を終了させる。 When the excavation operation detection unit 300 determines that the arm excavation operation is not in progress (NO in step S11), the posture detection unit 301 of the controller 30 ends the arm excavation work support process this time.

一方、掘削操作検出部３００がアーム掘削操作中であると判定した場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、姿勢検出部３０１は、ショベルの姿勢を検出する（ステップＳ１２）。具体的には、姿勢検出部３０１は、アーム角度センサ３２Ａ、ブーム角度センサ３２Ｂ、及びバケット角度センサ３２Ｃの出力に基づいて、ブーム角度θ１、アーム角度θ２、及びバケット角度θ３を検出する。コントローラ３０の許容最大圧力算出部３０２が、掘削角度θ、距離Ｄ４、距離Ｄ５等を導出できるようにするためである。 On the other hand, when the excavation operation detection unit 300 determines that the arm excavation operation is in progress (YES in step S11), the posture detection unit 301 detects the posture of the excavator (step S12). Specifically, the posture detection unit 301 detects the boom angle θ1, the arm angle θ2, and the bucket angle θ3 based on the outputs of the arm angle sensor 32A, the boom angle sensor 32B, and the bucket angle sensor 32C. This is so that the allowable maximum pressure calculation unit 302 of the controller 30 can derive the excavation angle θ, the distance D4, the distance D5, and the like.

その後、許容最大圧力算出部３０２は、姿勢検出部３０１の検出値に基づいて、引き摺られ防止用許容最大圧力を算出する（ステップＳ１３）。具体的には、許容最大圧力算出部３０２は、上述の（９）式を用いて引き摺られ防止用許容最大圧力ＰＡＭＡＸを算出する。 After that, the allowable maximum pressure calculation unit 302 calculates the allowable maximum pressure for dragging prevention based on the detection value of the posture detection unit 301 (step S13). Specifically, the allowable maximum pressure calculation unit 302 calculates the allowable maximum pressure PAMAX for dragging prevention using the above equation (9).

その後、許容最大圧力算出部３０２は、算出した引き摺られ防止用許容最大圧力ＰＡＭＡＸ以下の所定圧力を目標アームシリンダ圧ＰＡＴとして設定する（ステップＳ１４）。本実施例では、許容最大圧力算出部３０２は、引き摺られ防止用許容最大圧力ＰＡＭＡＸを目標アームシリンダ圧ＰＡＴとして設定する。
Then, the allowable maximum pressure calculating unit 302 is dragged to calculate sets a predetermined pressure below prevention permissible maximum pressure P AMAX as the target arm cylinder pressure P AT (step S14). In this embodiment, the allowable maximum pressure calculation unit 302, dragged to set the prevention permissible maximum pressure P AMAX as the target A Mushirinda pressure P AT.

その後、コントローラ３０のアームシリンダ圧制御部３０４は、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を監視する。そして、アーム掘削作業が進むにつれて圧力ＰＡが上昇して目標アームシリンダ圧ＰＡＴに達した場合（ステップＳ１５のＹＥＳ）、アームシリンダ圧制御部３０４は、アーム切換弁１７Ａを制御してアームシリンダ８のボトム側油室８Ｂの圧力ＰＡを低減させる（ステップＳ１６）。具体的には、アームシリンダ圧制御部３０４は、電磁比例弁４１に対して制御電流を供給し、アーム閉じ操作用パイロットポートにかかるパイロット圧を減少させる。そして、アームシリンダ圧制御部３０４は、メインポンプ１４Ｌからボトム側油室８Ｂに流入する作動油の量を減少させることによって、ボトム側油室８Ｂの圧力ＰＡを低減させる。その結果、アーム５の閉じ速度が低下することで掘削反力ＦＲの水平成分ＦＲ２が減少し、ショベルの機体が掘削地点のほうに引き摺られるのが防止される。 Thereafter, the arm cylinder pressure control part 304 of the controller 30 monitors the pressure P A of the hydraulic oil in the bottom side oil chamber 8B of the arm cylinder 8. When the pressure P A has reached the target arm cylinder pressure P AT increased as the arm excavation work progresses (YES in step S15), and the arm cylinder pressure control portion 304, the arm cylinder by controlling the arm switching valve 17A reducing the pressure P a of the bottom-side oil chamber 8B of 8 (step S16). Specifically, the arm cylinder pressure control unit 304 supplies a control current to the electromagnetic proportional valve 41 to reduce the pilot pressure applied to the arm closing operation pilot port. Then, the arm cylinder pressure control section 304, by reducing the amount of hydraulic oil flowing from the main pump 14L to the bottom side oil chamber 8B, reduces the pressure P A of the bottom-side oil chamber 8B. As a result, the arms closing speed of 5 is reduced horizontal component F R2 of the excavation reaction force F R by reduction, thereby preventing the excavator body is dragged towards the drilling site.

なお、アーム５の閉じ速度を低下させたにもかかわらず、圧力ＰＡが、引き摺られ防止用許容最大圧力ＰＡＭＡＸを下回らない場合、アームシリンダ圧制御部３０４は、メインポンプ１４Ｌからボトム側油室８Ｂに流入する作動油の量を消失させてもよい。この場合、アーム５の動きが停止することで掘削反力ＦＲの水平成分ＦＲ２が消失し、ショベルの機体が掘削地点のほうに引き摺られるのが防止される。 Incidentally, even though reduced the closing speed of the arm 5, the pressure P A is, if not below the prevention permissible maximum pressure P AMAX dragged, the arm cylinder pressure control portion 304, a bottom side oil from the main pump 14L The amount of hydraulic oil flowing into the chamber 8B may be eliminated. In this case, disappeared horizontal component F R2 of the excavation reaction force F R by movement of the arm 5 is stopped, excavator body is prevented from being dragged towards the drilling site.

なお、ステップＳ１５において、圧力ＰＡが目標アームシリンダ圧ＰＡＴ未満に留まる場合（ステップＳ１５のＮＯ）、アームシリンダ圧制御部３０４は、アームシリンダ８のボトム側油室８Ｂの圧力ＰＡを低減させることなく、今回のアーム掘削作業支援処理を終了させる。ショベルの機体が引き摺られるおそれがないためである。 Incidentally, in step S15, if the pressure P A remains below the target arm cylinder pressure P AT (NO in step S15), and the arm cylinder pressure control section 304 reduces the pressure P A of the bottom-side oil chamber 8B of the arm cylinder 8 The arm excavation work support process this time is completed without letting it. This is because there is no risk of the excavator's body being dragged.

以上の構成により、掘削支援システム１００は、アーム掘削作業中にショベルの機体が掘削地点のほうに引き摺られるのを防止することができる。そのため、ショベルの機体が引き摺られる寸前のところでの、機体重量を効率的に利用したアーム掘削作業を実現できる。また、引き摺られたショベルの姿勢を元に戻すための操作を不要にする等、作業効率を向上させることができ、ひいては、燃費の低減、機体故障の防止、操作者の操作負担の軽減を実現できる。 With the above configuration, the excavation support system 100 can prevent the excavator's body from being dragged toward the excavation point during the arm excavation work. Therefore, it is possible to realize arm excavation work that efficiently utilizes the weight of the excavator just before the excavator is dragged. In addition, work efficiency can be improved by eliminating the need for operations to restore the posture of the dragged excavator, which in turn reduces fuel consumption, prevents aircraft breakdowns, and reduces the operational burden on the operator. can.

次に、図７を参照して、掘削支援システム１００が、ショベルの機体が浮き上がること、及び、ショベルの機体が掘削地点のほうに引き摺られることを防止しながら複合掘削作業を支援する処理（以下、「第２複合掘削作業支援処理」とする。）について説明する。なお、図７は、第２複合掘削作業支援処理の流れを示すフローチャートであり、掘削操作システム１００のコントローラ３０は、所定周期で繰り返しこの複合掘削作業支援処理を実行する。 Next, with reference to FIG. 7, the excavation support system 100 supports the combined excavation work while preventing the excavator's body from floating and the excavator's body from being dragged toward the excavation point (hereinafter referred to as). , "The second compound excavation work support process") will be described. Note that FIG. 7 is a flowchart showing the flow of the second combined excavation work support process, and the controller 30 of the excavation operation system 100 repeatedly executes this combined excavation work support process at a predetermined cycle.

最初に、コントローラ３０の掘削操作検出部３００は、ブーム上げ操作及びアーム閉じ操作を含む複合掘削操作中であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。具体的には、掘削操作検出部３００は、圧力センサ２９Ｂの出力に基づいてブーム上げ操作中であるか否かを検出する。そして、ブーム上げ操作中であることを検出した場合、掘削操作検出部３００は、圧力センサ３１Ｂの出力に基づいて、ブームシリンダ７のロッド側油室７Ｒの圧力を取得する。また、掘削操作検出部３００は、圧力センサ３１Ａ、３１Ｃの出力に基づいて、アームシリンダ８のボトム側油室８Ｂの圧力からロッド側油室８Ｒの圧力を差し引いた圧力差を算出する。そして、掘削操作検出部３００は、ロッド側油室７Ｒの圧力が所定値α以上であり、且つ、算出した圧力差が所定値β以上の場合に、複合掘削操作中であると判定する。 First, the excavation operation detection unit 300 of the controller 30 determines whether or not a combined excavation operation including a boom raising operation and an arm closing operation is in progress (step S21). Specifically, the excavation operation detection unit 300 detects whether or not the boom raising operation is in progress based on the output of the pressure sensor 29B. Then, when it is detected that the boom raising operation is in progress, the excavation operation detecting unit 300 acquires the pressure of the rod side oil chamber 7R of the boom cylinder 7 based on the output of the pressure sensor 31B. Further, the excavation operation detection unit 300 calculates a pressure difference obtained by subtracting the pressure of the rod side oil chamber 8R from the pressure of the bottom side oil chamber 8B of the arm cylinder 8 based on the outputs of the pressure sensors 31A and 31C. Then, the excavation operation detection unit 300 determines that the combined excavation operation is in progress when the pressure of the oil chamber 7R on the rod side is a predetermined value α or more and the calculated pressure difference is a predetermined value β or more.

掘削操作検出部３００が複合掘削操作中でないと判定した場合（ステップＳ２１のＮＯ）、コントローラ３０の姿勢検出部３０１は、今回の第２複合掘削作業支援処理を終了させる。 When the excavation operation detection unit 300 determines that the compound excavation operation is not in progress (NO in step S21), the posture detection unit 301 of the controller 30 ends the second compound excavation work support process this time.

一方、掘削操作検出部３００が複合掘削操作中であると判定した場合（ステップＳ２１のＹＥＳ）、姿勢検出部３０１は、ショベルの姿勢を検出する（ステップＳ２２）。具体的には、姿勢検出部３０１は、アーム角度センサ３２Ａ、ブーム角度センサ３２Ｂ、及びバケット角度センサ３２Ｃの出力に基づいて、ブーム角度θ１、アーム角度θ２、及びバケット角度θ３を検出する。コントローラ３０の許容最大圧力算出部３０２が、掘削角度θ、距離Ｄ３、距離Ｄ４、距離Ｄ５等を導出できるようにするためである。 On the other hand, when the excavation operation detection unit 300 determines that the combined excavation operation is in progress (YES in step S21), the posture detection unit 301 detects the posture of the excavator (step S22). Specifically, the posture detection unit 301 detects the boom angle θ1, the arm angle θ2, and the bucket angle θ3 based on the outputs of the arm angle sensor 32A, the boom angle sensor 32B, and the bucket angle sensor 32C. This is so that the allowable maximum pressure calculation unit 302 of the controller 30 can derive the excavation angle θ, the distance D3, the distance D4, the distance D5, and the like.

その後、許容最大圧力算出部３０２は、姿勢検出部３０１の検出値に基づいて、浮き上がり防止用許容最大圧力及び引き摺られ防止用許容最大圧力を算出する（ステップＳ２３）。具体的には、許容最大圧力算出部３０２は、上述の（６）式を用いて浮き上がり防止用許容最大圧力ＰＢＭＡＸを算出し、且つ、上述の（９）式を用いて引き摺られ防止用許容最大圧力ＰＡＭＡＸを算出する。 After that, the allowable maximum pressure calculation unit 302 calculates the allowable maximum pressure for preventing floating and the maximum allowable pressure for preventing dragging based on the detected value of the posture detecting unit 301 (step S23). Specifically, the allowable maximum pressure calculation unit 302 calculates the allowable maximum pressure PBMAX for floating prevention using the above-mentioned equation (6), and also uses the above-mentioned equation (9) to prevent dragging. Calculate the maximum pressure PAMAX.

その後、許容最大圧力算出部３０２は、算出した浮き上がり防止用許容最大圧力ＰＢＭＡＸ以下の所定圧力を目標ブームシリンダ圧ＰＢＴとして設定する（ステップＳ２４）。具体的には、許容最大圧力算出部３０２は、浮き上がり防止用許容最大圧力ＰＢＭＡＸから所定値を差し引いた後の値を目標ブームシリンダ圧ＰＢＴとして設定する。 After that, the allowable maximum pressure calculation unit 302 sets a predetermined pressure equal to or lower than the calculated allowable maximum pressure for lifting prevention P BMAX as the target boom cylinder pressure P BT (step S24). Specifically, the allowable maximum pressure calculation unit 302 sets the value after subtracting a predetermined value from the floating maximum allowable pressure P BMAX as the target boom cylinder pressure P BT .

その後、コントローラ３０のブームシリンダ圧制御部３０３は、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ＰＢを監視する。そして、複合掘削作業が進むにつれて圧力ＰＢが上昇して目標ブームシリンダ圧ＰＢＴに達した場合（ステップＳ２５のＹＥＳ）、ブームシリンダ圧制御部３０３は、ブーム切換弁１７Ｂを制御してブームシリンダ７のロッド側油室７Ｒの圧力ＰＢを低減させる（ステップＳ２６）。具体的には、ブームシリンダ圧制御部３０３は、電磁比例弁４２に対して制御電流を供給し、ブーム上げ操作用パイロットポートにかかるパイロット圧を増大させる。そして、ブームシリンダ圧制御部３０３は、ロッド側油室７Ｒからタンクに流出する作動油の量を増大させることによって、ロッド側油室７Ｒの圧力ＰＢを低減させる。その結果、ブーム４の上昇速度が増大することで掘削反力ＦＲの鉛直成分ＦＲ１が減少し、ショベルの機体の浮き上がりが防止される。 Thereafter, the boom cylinder pressure control part 303 of the controller 30 monitors the pressure P B of the hydraulic oil in the rod side oil chamber 7R of the boom cylinder 7. When the pressure P B rises and reaches the target boom cylinder pressure PBT as the combined excavation work progresses (YES in step S25), the boom cylinder pressure control unit 303 controls the boom switching valve 17B to control the boom cylinder. reducing the pressure P B of 7 in the rod side oil chamber 7R (step S26). Specifically, the boom cylinder pressure control unit 303 supplies a control current to the electromagnetic proportional valve 42 to increase the pilot pressure applied to the boom raising operation pilot port. Then, the boom cylinder pressure control section 303, by increasing the amount of hydraulic fluid flowing to the tank from the rod side oil chamber 7R, reduces the pressure P B in the rod side oil chamber 7R. As a result, reduced vertical component F R1 drilling reaction force F R by increasing speed of the boom 4 is increased, the lifting shovel of the aircraft is prevented.

その後、コントローラ３０のアームシリンダ圧制御部３０４は、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ＰＢの監視を継続する。そして、ブーム４の上昇速度を増大させたにもかかわらず圧力ＰＢがさらに上昇して浮き上がり防止用許容最大圧力ＰＢＭＡＸに達した場合（ステップＳ２７のＹＥＳ）、アームシリンダ圧制御部３０４は、アーム切換弁１７Ａを制御してアームシリンダ８のボトム側油室８Ｂの圧力ＰＡを低減させる（ステップＳ２８）。具体的には、アームシリンダ圧制御部３０４は、電磁比例弁４１に対して制御電流を供給し、アーム閉じ操作用パイロットポートにかかるパイロット圧を減少させる。そして、アームシリンダ圧制御部３０４は、メインポンプ１４Ｌからボトム側油室８Ｂに流入する作動油の量を減少させることによって、ボトム側油室８Ｂの圧力ＰＡを低減させる。その結果、アーム５の閉じ速度が低下することで掘削反力ＦＲの鉛直成分ＦＲ１が減少し、ショベルの機体の浮き上がりが防止される。なお、アーム５の閉じ速度を低下させたにもかかわらず圧力ＰＢが浮き上がり防止用許容最大圧力ＰＢＭＡＸを下回らない場合、アームシリンダ圧制御部３０４は、メインポンプ１４Ｌからボトム側油室８Ｂに流入する作動油の量を消失させてもよい。この場合、アーム５の動きが停止することで掘削反力ＦＲの鉛直成分ＦＲ１が消失し、ショベルの機体の浮き上がりが防止される。 Thereafter, the arm cylinder pressure control part 304 of the controller 30 continues to monitor the pressure P B of the hydraulic oil in the rod side oil chamber 7R of the boom cylinder 7. Then, when the pressure P B further rises and reaches the allowable maximum pressure P BMAX for preventing floating (YES in step S27) even though the rising speed of the boom 4 is increased, the arm cylinder pressure control unit 304 and controls the arm directional control valve 17A to reduce the pressure P a of the bottom-side oil chamber 8B of the arm cylinder 8 (step S28). Specifically, the arm cylinder pressure control unit 304 supplies a control current to the electromagnetic proportional valve 41 to reduce the pilot pressure applied to the arm closing operation pilot port. Then, the arm cylinder pressure control section 304, by reducing the amount of hydraulic oil flowing from the main pump 14L to the bottom side oil chamber 8B, reduces the pressure P A of the bottom-side oil chamber 8B. As a result, reduced vertical component F R1 drilling reaction force F R by closing speed of the arm 5 is lowered, the lifting shovel of the aircraft is prevented. If the pressure P B does not fall below the maximum permissible pressure P BMAX for preventing floating even though the closing speed of the arm 5 is lowered, the arm cylinder pressure control unit 304 moves from the main pump 14L to the bottom side oil chamber 8B. The amount of hydraulic oil flowing in may be eliminated. In this case, the movement of the arm 5 vertical component F R1 drilling reaction force F R is lost by stopping, the floating shovel of the aircraft is prevented.

なお、ステップＳ２５において、圧力ＰＢが目標ブームシリンダ圧ＰＢＴ未満に留まる場合（ステップＳ２５のＮＯ）、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のロッド側油室７Ｒの圧力ＰＢを低減させることなく、処理をステップＳ２９に進める。ショベルの機体を浮き上がらせるおそれがないためである。 In step S25, when the pressure P B stays below the target boom cylinder pressure P BT (NO in step S25), the controller 30 does not reduce the pressure P B of the rod side oil chamber 7R of the boom cylinder 7. The process proceeds to step S29. This is because there is no risk of raising the excavator's body.

同様に、ステップＳ２７において、圧力ＰＢが浮き上がり防止用許容最大圧力ＰＢＭＡＸ未満に留まる場合（ステップＳ２７のＮＯ）、コントローラ３０は、アームシリンダ８のボトム側油室８Ｂの圧力ＰＡを低減させることなく、処理をステップＳ２９に進める。ショベルの機体を浮き上がらせるおそれがないためである。 Similarly, in step S27, if the stay in preventing tolerance less than the maximum pressure P BMAX lifting pressure P B (NO in step S27), the controller 30 reduces the pressure P A of the bottom-side oil chamber 8B of the arm cylinder 8 The process proceeds to step S29 without any problem. This is because there is no risk of raising the excavator's body.

その後、ステップＳ２９において、許容最大圧力算出部３０２は、算出した引き摺られ防止用許容最大圧力ＰＡＭＡＸ以下の所定圧力を目標アームシリンダ圧ＰＡＴとして設定する。具体的には、許容最大圧力算出部３０２は、引き摺られ防止用許容最大圧力ＰＡＭＡＸを目標アームシリンダ圧ＰＡＴとして設定する。
Thereafter, in step S29, the allowable maximum pressure calculating unit 302 is dragged to calculate sets a predetermined pressure below prevention permissible maximum pressure P AMAX as the target arm cylinder pressure P AT. Specifically, the allowable maximum pressure calculation unit 302, dragged to set the prevention permissible maximum pressure P AMAX as the target A Mushirinda pressure P AT.

その後、コントローラ３０のアームシリンダ圧制御部３０４は、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を監視する。そして、複合掘削作業が進むにつれて圧力ＰＡが上昇して目標アームシリンダ圧ＰＡＴに達した場合（ステップＳ２９のＹＥＳ）、アームシリンダ圧制御部３０４は、アーム切換弁１７Ａを制御してアームシリンダ８のボトム側油室８Ｂの圧力ＰＡを低減させる（ステップＳ３０）。具体的には、アームシリンダ圧制御部３０４は、電磁比例弁４１に対して制御電流を供給し、アーム閉じ操作用パイロットポートにかかるパイロット圧を減少させる。そして、アームシリンダ圧制御部３０４は、メインポンプ１４Ｌからボトム側油室８Ｂに流入する作動油の量を減少させることによって、ボトム側油室８Ｂの圧力ＰＡを低減させる。その結果、アーム５の閉じ速度が低下することで掘削反力ＦＲの水平成分ＦＲ２が減少し、ショベルの機体が掘削地点のほうに引き摺られるのが防止される。 Thereafter, the arm cylinder pressure control part 304 of the controller 30 monitors the pressure P A of the hydraulic oil in the bottom side oil chamber 8B of the arm cylinder 8. When the pressure P A as composite drilling work proceeds reaches the target arm cylinder pressure P AT increased (YES in step S29), the arm cylinder pressure control portion 304, the arm cylinder by controlling the arm switching valve 17A reducing the pressure P a of the bottom-side oil chamber 8B of 8 (step S30). Specifically, the arm cylinder pressure control unit 304 supplies a control current to the electromagnetic proportional valve 41 to reduce the pilot pressure applied to the arm closing operation pilot port. Then, the arm cylinder pressure control section 304, by reducing the amount of hydraulic oil flowing from the main pump 14L to the bottom side oil chamber 8B, reduces the pressure P A of the bottom-side oil chamber 8B. As a result, the arms closing speed of 5 is reduced horizontal component F R2 of the excavation reaction force F R by reduction, thereby preventing the excavator body is dragged towards the drilling site.

なお、アーム５の閉じ速度を低下させたにもかかわらず圧力ＰＡが引き摺られ防止用許容最大圧力ＰＡＭＡＸを下回らない場合、アームシリンダ圧制御部３０４は、メインポンプ１４Ｌからボトム側油室８Ｂに流入する作動油の量を消失させてもよい。この場合、アーム５の動きが停止することで掘削反力ＦＲの水平成分ＦＲ２が消失し、ショベルの機体が掘削地点のほうに引き摺られるのが防止される。 In the case where not less than a closed despite reducing the velocity pressure P A is allowed for preventing dragged maximum pressure P AMAX of the arm 5, the arm cylinder pressure control portion 304, a bottom side oil chamber 8B from the main pump 14L The amount of hydraulic oil flowing into may be eliminated. In this case, disappeared horizontal component F R2 of the excavation reaction force F R by movement of the arm 5 is stopped, excavator body is prevented from being dragged towards the drilling site.

なお、ステップＳ３０において、圧力ＰＡが目標アームシリンダ圧ＰＡＴ未満に留まる場合（ステップＳ３０のＮＯ）、アームシリンダ圧制御部３０４は、アームシリンダ８のボトム側油室８Ｂの圧力ＰＡを低減させることなく、今回の第２複合掘削作業支援処理を終了させる。ショベルの機体が引き摺られるおそれがないためである。 Incidentally, in step S30, if the pressure P A remains below the target arm cylinder pressure P AT (NO in step S30), the arm cylinder pressure control section 304 reduces the pressure P A of the bottom-side oil chamber 8B of the arm cylinder 8 The second compound excavation work support process of this time is terminated without causing the operation. This is because there is no risk of the excavator's body being dragged.

また、ステップＳ２４〜ステップＳ２８におけるショベルの浮き上がりを防止するための一連の処理、及び、ステップＳ２９〜ステップＳ３１におけるショベルが引き摺られるのを防止するための一連の処理は順不同である。したがって、２つの一連の処理は、同時並行で実行されてもよく、ショベルが引き摺られるのを防止するための一連の処理が、ショベルの浮き上がりを防止するための一連の処理に先行して実行されてもよい。 Further, the series of processes for preventing the excavator from floating in steps S24 to S28 and the series of processes for preventing the excavator from being dragged in steps S29 to S31 are in no particular order. Therefore, the two series of processes may be executed in parallel, and the series of processes for preventing the shovel from being dragged is executed prior to the series of processes for preventing the excavator from floating. You may.

以上の構成により、掘削支援システム１００は、複合掘削作業中にショベルの機体が浮き上がり或いは掘削地点のほうに引き摺られるのを防止することができる。そのため、ショベルの機体が浮き上がり或いは引き摺られる寸前のところでの、機体重量を効率的に利用した複合掘削作業を実現できる。また、浮き上がった或いは引き摺られたショベルの姿勢を元に戻すための操作を不要にする等、作業効率を向上させることができ、ひいては、燃費の低減、機体故障の防止、操作者の操作負担の軽減を実現できる。 With the above configuration, the excavation support system 100 can prevent the excavator body from rising or being dragged toward the excavation point during the combined excavation work. Therefore, it is possible to realize a combined excavation work that efficiently utilizes the weight of the excavator just before the excavator's body is lifted or dragged. In addition, work efficiency can be improved by eliminating the need for operations to restore the posture of the excavator that has been lifted or dragged, which in turn reduces fuel consumption, prevents aircraft failure, and reduces the operational burden on the operator. Achievement of mitigation.

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-mentioned examples, and various modifications and substitutions are made to the above-mentioned examples without departing from the scope of the present invention. Can be added.

例えば、上述の実施例では、許容最大圧力算出部３０２、ブームシリンダ圧制御部３０３、アームシリンダ圧制御部３０４による演算は、ショベルの接地面が水平面であることを前提として行われる。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。上述の実施例における各種演算は、ショベルの接地面が傾斜面であっても、傾斜角度センサ３２Ｅの出力を追加的に考慮して適切に実行され得る。 For example, in the above embodiment, the calculation by the allowable maximum pressure calculation unit 302, the boom cylinder pressure control unit 303, and the arm cylinder pressure control unit 304 is performed on the premise that the ground plane of the excavator is a horizontal plane. However, the present invention is not limited to this. Even if the ground plane of the excavator is an inclined surface, the various operations in the above-described embodiment can be appropriately executed in consideration of the output of the inclined angle sensor 32E.

また、上述の実施例では、掘削支援システム１００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中における機体の浮き上がりを防止する。具体的には、掘削支援システム１００は、ブームシリンダ７のロッド側油室７Ｒの圧力が目標ブームシリンダ圧ＰＢＴを上回った場合にブーム４を上昇させる。さらに、掘削支援システム１００は、ロッド側油室７Ｒの圧力が浮き上がり防止用許容最大圧力ＰＢＭＡＸを上回った場合にアーム５の閉じ速度を遅くする。このようにして、掘削支援システム１００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中における機体の浮き上がりを防止する。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、掘削支援システム１００は、バケット閉じ操作及びブーム上げ操作を含む複合掘削操作中における機体の浮き上がりを防止するように構成されてもよい。この場合、掘削支援システム１００は、ロッド側油室７Ｒの圧力が目標ブームシリンダ圧ＰＢＴを上回った場合にブーム４を上昇させる。さらに、掘削支援システム１００は、ロッド側油室７Ｒの圧力が浮き上がり防止用許容最大圧力ＰＢＭＡＸを上回った場合に、バケット６の閉じ速度を遅くする。このようにして、掘削支援システム１００は、バケット閉じ操作及びブーム上げ操作を含む複合掘削操作中における機体の浮き上がりを防止してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the excavation support system 100 prevents the airframe from floating during the combined excavation operation including the arm closing operation and the boom raising operation. Specifically, the excavation support system 100 raises the boom 4 when the pressure of the rod-side oil chamber 7R of the boom cylinder 7 exceeds the target boom cylinder pressure PBT. Further, the excavation support system 100 slows down the closing speed of the arm 5 when the pressure of the oil chamber 7 R on the rod side exceeds the maximum allowable pressure for preventing floating P BMAX. In this way, the excavation support system 100 prevents the airframe from floating during the combined excavation operation including the arm closing operation and the boom raising operation. However, the present invention is not limited to this. For example, the excavation support system 100 may be configured to prevent the airframe from floating during a combined excavation operation including a bucket closing operation and a boom raising operation. In this case, the excavation support system 100 raises the boom 4 when the pressure of the oil chamber 7R on the rod side exceeds the target boom cylinder pressure PBT. Further, the excavation support system 100 slows down the closing speed of the bucket 6 when the pressure of the oil chamber 7R on the rod side exceeds the maximum allowable pressure for preventing floating P BMAX. In this way, the excavation support system 100 may prevent the airframe from floating during the combined excavation operation including the bucket closing operation and the boom raising operation.

また、上述の実施例では、ブームシリンダ７、アームシリンダ８等の油圧シリンダは、エンジン駆動のメインポンプ１４が吐出する作動油によって動かされるが、電動モータ駆動の油圧ポンプが吐出する作動油によって動かされてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the hydraulic cylinders such as the boom cylinder 7 and the arm cylinder 8 are driven by the hydraulic oil discharged by the engine-driven main pump 14, but are driven by the hydraulic oil discharged by the electric motor-driven hydraulic pump. May be done.

１・・・下部走行体 １Ａ、１Ｂ・・・走行用油圧モータ ２・・・旋回機構 ３・・・上部旋回体 ４・・・ブーム ５・・・アーム ６・・・バケット ７・・・ブームシリンダ ７Ｒ・・・ブームシリンダロッド側油室 ７Ｂ・・・ブームシリンダボトム側油室 ８・・・アームシリンダ ８Ｒ・・・アームシリンダロッド側油室 ８Ｂ・・・アームシリンダボトム側油室 ９・・・バケットシリンダ １０・・・キャビン １１・・・エンジン １３・・・レギュレータ １４、１４Ｌ、１４Ｒ・・・メインポンプ １５・・・パイロットポンプ １６・・・高圧油圧ライン １７・・・コントロールバルブ １７Ａ・・・アーム切換弁 １７Ｂ・・・ブーム切換弁 ２１・・・旋回油圧モータ ２５・・・パイロット油圧ライン ２６・・・操作装置 ２６Ａ・・・アーム操作レバー ２６Ｂ・・・ブーム操作レバー ２７、２８・・・パイロット油圧ライン ２９、２９Ａ、２９Ｂ・・・圧力センサ ３０・・・コントローラ ３１、３１Ａ〜３１Ｃ・・・圧力センサ ３２・・・姿勢センサ ３２Ａ・・・アーム角度センサ ３２Ｂ・・・ブーム角度センサ ３２Ｃ・・・バケット角度センサ ３２Ｄ・・・旋回角度センサ ３２Ｅ・・・傾斜角度センサ ３３・・・表示装置 ３４・・・音声出力装置 ４１、４２・・・電磁比例弁 １００・・・掘削支援システム ３００・・・掘削操作検出部 ３０１・・・姿勢検出部 ３０２・・・許容最大圧力算出部 ３０３・・・ブームシリンダ圧制御部 ３０４・・・アームシリンダ圧制御部 1 ... Lower traveling body 1A, 1B ... Driving hydraulic motor 2 ... Swivel mechanism 3 ... Upper swivel body 4 ... Boom 5 ... Arm 6 ... Bucket 7 ... Boom Cylinder 7R ・ ・ ・ Boom cylinder rod side oil chamber 7B ・ ・ ・ Boom cylinder bottom side oil chamber 8 ・ ・ ・ Arm cylinder 8R ・ ・ ・ Arm cylinder rod side oil chamber 8B ・ ・ ・ Arm cylinder bottom side oil chamber 9 ・ ・・ Bucket cylinder 10 ・ ・ ・ Cabin 11 ・ ・ ・ Engine 13 ・ ・ ・ Regulator 14, 14L, 14R ・ ・ ・ Main pump 15 ・ ・ ・ Pilot pump 16 ・ ・ ・ High pressure hydraulic line 17 ・ ・ ・ Control valve 17A ・ ・・ Arm switching valve 17B ・ ・ ・ Boom switching valve 21 ・ ・ ・ Swinging hydraulic motor 25 ・ ・ ・ Pilot flood control line 26 ・ ・ ・ Operating device 26A ・ ・ ・ Arm operating lever 26B ・ ・ ・ Boom operating lever 27, 28 ・ ・・ Pilot hydraulic line 29, 29A, 29B ・ ・ ・ Pressure sensor 30 ・ ・ ・ Controller 31, 31A ～ 31C ・ ・ ・ Pressure sensor 32 ・ ・ ・ Attitude sensor 32A ・ ・ ・ Arm angle sensor 32B ・ ・ ・ Boom angle sensor 32C・ ・ ・ Bucket angle sensor 32D ・ ・ ・ Swing angle sensor 32E ・ ・ ・ Tilt angle sensor 33 ・ ・ ・ Display device 34 ・ ・ ・ Voice output device 41, 42 ・ ・ ・ Electromagnetic proportional valve 100 ・ ・ ・ Excavation support system 300・ ・ ・ Excavation operation detection unit 301 ・ ・ ・ Attitude detection unit 302 ・ ・ ・ Maximum allowable pressure calculation unit 303 ・ ・ ・ Boom cylinder pressure control unit 304 ・ ・ ・ Arm cylinder pressure control unit

Claims (5)

走行体と、
前記走行体に搭載される旋回体と、
前記旋回体に搭載され、操作者の操作入力に基づいて動作する、ブーム、アーム、及びバケットで構成される掘削アタッチメントと、
前記掘削アタッチメントを動かす油圧シリンダと、
掘削操作時に掘削対象から受ける掘削反力を低下させるように前記掘削アタッチメントの動作を支援するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、ショベルの姿勢を検出する姿勢センサからの情報、及び、前記油圧シリンダの圧力を検出する圧力センサからの情報、に基づいて、前記油圧シリンダの圧力の目標値を決定し、前記油圧シリンダに供給される作動油の量、又は、前記油圧シリンダから排出される作動油の量を、制御する、
ショベル。 With the running body,
The swivel body mounted on the traveling body and
An excavation attachment composed of a boom, an arm, and a bucket, which is mounted on the swivel body and operates based on the operation input of the operator.
The hydraulic cylinder that moves the excavation attachment and
It is equipped with a controller that supports the operation of the excavation attachment so as to reduce the excavation reaction force received from the excavation target during the excavation operation.
The controller determines a target value of the pressure of the hydraulic cylinder based on the information from the attitude sensor that detects the posture of the excavator and the information from the pressure sensor that detects the pressure of the hydraulic cylinder, and determines the target value of the pressure of the hydraulic cylinder. Controlling the amount of hydraulic oil supplied to the cylinder or the amount of hydraulic oil discharged from the hydraulic cylinder.
Excavator. 前記コントローラは、前記油圧シリンダの圧力を制御することにより、前記掘削アタッチメントの動作を支援する、
請求項１のショベル。 The controller supports the operation of the excavation attachment by controlling the pressure of the hydraulic cylinder.
The excavator of claim 1. 前記コントローラは、前記油圧シリンダに供給される作動油の量を減らすこと、又は、前記油圧シリンダから排出される作動油の量を増やすことにより、前記油圧シリンダの圧力を制御する、
請求項２のショベル。 The controller controls the pressure of the hydraulic cylinder by reducing the amount of hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder or increasing the amount of hydraulic oil discharged from the hydraulic cylinder.
The excavator of claim 2. 前記コントローラが、少なくとも、ブームシリンダ、アームシリンダ、及びバケットシリンダのうちの一つの動作を支援することにより、前記掘削対象から受ける掘削反力を低下させる、
請求項１のショベル。 The controller reduces the excavation reaction force received from the excavation target by supporting the operation of at least one of the boom cylinder, the arm cylinder, and the bucket cylinder.
The excavator of claim 1. ショベルの浮き上がり、及び、ショベルの引き摺られ、を防止するように、前記掘削反力を低下させる、
請求項１のショベル。 The excavation reaction force is reduced so as to prevent the excavator from floating and being dragged.
The excavator of claim 1.
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