JP7032287B2 - Excavator - Google Patents
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Description
本開示は、走行体に搭載される旋回体を備えるショベルに関する。 The present disclosure relates to a shovel including a swivel body mounted on a traveling body.
走行体に対して旋回可能に搭載された旋回体を有するショベル等の建設機械において、旋回範囲に進入物が進入したことを検知すると旋回動作を停止させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種のショベルは、旋回油圧モータへの作動油の供給を遮断することによって、旋回体の旋回動作の停止を行っている。 In a construction machine such as an excavator having a turning body mounted so as to be able to turn with respect to a traveling body, a technique for stopping the turning operation when it is detected that an approaching object has entered the turning range is known (for example, Patent Document). 1). This type of excavator stops the swivel operation of the swivel body by shutting off the supply of hydraulic oil to the swivel hydraulic motor.
しかしながら、上記ショベルは、旋回体を停止させるために旋回油圧モータへの油圧の供給を遮断しても、慣性モーメントがあるため、直ちに停止させることは困難である。その理由は、ショベルには、旋回体にアタッチメントが備えられており、旋回体の慣性モーメントが大きくなるため、直ちに旋回体を停止させることが困難となるためである。そこで、進入物がショベルの監視領域内に進入した場合に、ショベルと進入物との接触を確実に回避する技術が要望されている。 However, even if the excavator shuts off the supply of hydraulic pressure to the swing hydraulic motor in order to stop the swing body, it is difficult to stop it immediately because of the moment of inertia. The reason is that the excavator is provided with an attachment to the swivel body, and the moment of inertia of the swivel body becomes large, so that it is difficult to stop the swivel body immediately. Therefore, there is a demand for a technique for reliably avoiding contact between the shovel and the approaching object when the approaching object enters the shovel's monitoring area.
上述の点に鑑み、確実に進入物とショベルの接触を回避できるショベルを提供することが望ましい。 In view of the above points, it is desirable to provide a shovel that can surely avoid contact between an approaching object and the shovel.
本開示の一局面によれば、下部走行体と、該下部走行体に旋回可能に配置された上部旋回体と、前記上部旋回体に備えられた駆動源と、該駆動源の回転動力により、作動油を吐出する油圧ポンプと、前記上部旋回体に備えられたブーム、アーム、及び、バケットを含むアタッチメントと、前記ブームを駆動するブーム用油圧アクチュエータと、前記アームを駆動するアーム用油圧アクチュエータと、前記バケットを駆動するバケット用油圧アクチュエータと、前記上部旋回体を前記下部走行体に対して旋回する旋回用油圧アクチュエータと、前記ブーム用油圧アクチュエータを駆動制御するブーム用流量制御弁と、前記アーム用油圧アクチュエータを駆動制御するアーム用流量制御弁と、前記バケット用油圧アクチュエータを駆動制御するバケット用流量制御弁と、前記旋回用油圧アクチュエータを駆動制御する旋回用流量制御弁と、前記ブーム用流量制御弁へのパイロット圧を調整するブーム用電磁比例弁と、前記アーム用流量制御弁へのパイロット圧を調整するアーム用電磁比例弁と、前記バケット用流量制御弁へのパイロット圧を調整するバケット用電磁比例弁と、前記旋回用流量制御弁へのパイロット圧を調整する旋回用電磁比例弁と、前記ブーム用電磁比例弁、前記アーム用電磁比例弁、前記バケット用電磁比例弁、及び、前記旋回用電磁比例弁へ制御信号を出力する制御装置と、該ショベルの監視領域内に進入した当該ショベルとは別の進入物の位置を検知する進入物検知装置と、を有するショベルであって、該制御装置は、前記進入物による前記監視領域内への進入判断の前に、前記油圧ポンプから前記旋回用油圧アクチュエータへの前記作動油を供給するとともに、前記進入物による前記監視領域内への進入判断の後に、前記油圧ポンプから前記ブーム用油圧アクチュエータ、前記アーム用油圧アクチュエータ、前記旋回用油圧アクチュエータの少なくとも何れかへの前記作動油を供給し、前記進入判断の後において、前記進入物の位置に応じて当該ショベルと前記進入物との接触を防ぐように前記ブーム用油圧アクチュエータの制御動作、前記アーム用油圧アクチュエータの制御動作、及び、前記旋回用油圧アクチュエータに供給される作動油の流れを逆向きに切り換える制御動作の少なくとも何れかの制御動作を決定し、前記ブーム用電磁比例弁、前記アーム用電磁比例弁、及び、前記旋回用電磁比例弁の何れかへ前記決定に基づき制御信号を出力するショベルが提供される。
According to one aspect of the present disclosure, the lower traveling body, the upper swivel body rotatably arranged on the lower traveling body, the drive source provided in the upper swivel body, and the rotational power of the drive source are used. A hydraulic pump for discharging hydraulic oil, an attachment including a boom, an arm, and a bucket provided on the upper swing body, a hydraulic actuator for the boom that drives the boom, and a hydraulic actuator for the arm that drives the arm. , The bucket hydraulic actuator that drives the bucket, the swivel hydraulic actuator that swivels the upper swivel body with respect to the lower traveling body, the boom flow control valve that drives and controls the boom hydraulic actuator, and the arm. A flow control valve for an arm that drives and controls a hydraulic actuator for a bucket, a flow control valve for a bucket that drives and controls the hydraulic actuator for a bucket, a flow control valve for turning that drives and controls the hydraulic actuator for turning, and a flow rate for a boom. An electromagnetic proportional valve for boom that adjusts the pilot pressure to the control valve, an electromagnetic proportional valve for the arm that adjusts the pilot pressure to the flow control valve for the arm, and a bucket that adjusts the pilot pressure to the flow control valve for the bucket. Electromagnetic proportional valve, a swivel electromagnetic proportional valve that adjusts the pilot pressure to the swivel flow control valve, the boom electromagnetic proportional valve, the arm electromagnetic proportional valve, the bucket electromagnetic proportional valve, and the above. A shovel having a control device that outputs a control signal to a turning electromagnetic proportional valve and an approaching object detecting device that detects the position of an approaching object different from the shovel that has entered the monitoring area of the shovel. The control device supplies the hydraulic oil from the hydraulic pump to the turning hydraulic actuator and enters the monitoring area by the approaching object before the entry is determined to enter the monitoring area by the approaching object. After the approach determination, the hydraulic oil is supplied from the hydraulic pump to at least one of the boom hydraulic actuator, the arm hydraulic actuator, and the turning hydraulic actuator, and after the approach determination, the approach object is supplied. The control operation of the boom hydraulic actuator , the control operation of the arm hydraulic actuator , and the flow of hydraulic oil supplied to the turning hydraulic actuator so as to prevent the excavator from coming into contact with the approaching object according to the position. Determines at least one of the control operations of the control operation for switching in the opposite direction, and determines the boom electromagnetic proportional valve, the arm electromagnetic proportional valve, and the turning electromagnetic proportional valve. A shovel is provided that outputs a control signal to any of the valves based on the determination.
本開示によれば、確実に進入物とショベルの接触を回避できるショベルを提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a shovel that can reliably avoid contact between an intruder and a shovel.
図１は、本発明が適用されるショベルの側面図である。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が旋回可能に搭載されている。上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられている。また、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（アタッチメント１２５）は、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（油圧シリンダ）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、且つ内燃機関であるエンジン１１等の動力源が搭載される。キャビン１０には運転席が設けられており、運転者は運転席に着座しながらショベルを操作する。
FIG. 1 is a side view of a shovel to which the present invention is applied. The upper
図２は、図１に示すショベルの駆動系の構成を示すブロック図であり、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気駆動・制御系をそれぞれ二重線、実線、破線、及び点線で示す。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the excavator drive system shown in FIG. 1, in which the mechanical power system, the high-pressure hydraulic line, the pilot line, and the electric drive / control system are shown as double lines, solid lines, broken lines, and broken lines, respectively. Shown by the dotted line.
油圧ショベルの駆動系は、主に、エンジン１１、メインポンプ１４、レギュレータ１３、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、圧力センサ２９、及びコントローラ３０で構成される。
The drive system of the hydraulic excavator is mainly composed of an
エンジン１１は、油圧ショベルの駆動源であり、例えば、所定の回転数を維持するように動作するエンジンであって、エンジン１１の出力軸がメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５の入力軸に接続される。
The
メインポンプ１４は、高圧油圧ラインを介して圧油をコントロールバルブ１７に供給するための装置であり、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプである。メインポンプ１４は、エンジン１１の回転動力により作動油を吐出する。
The
レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御するための装置であり、例えば、メインポンプ１４の吐出圧、又はコントローラ３０からの制御信号等に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ１４の吐出量を制御する。
The
パイロットポンプ１５は、パイロットラインを介して各種油圧制御機器に圧油を供給するための装置であり、例えば、固定容量型油圧ポンプである。パイロットポンプ１５には、パイロットライン２５を介して操作装置２６が接続される。
The
コントロールバルブ１７は、油圧ショベルにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。下部走行体１用の走行用油圧モータ１Ａ（右用）及び１Ｂ（左用）、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９は、高圧油圧ラインを介してコントロールバルブ１７に接続される。コントロールバルブ１７は、例えば、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、走行用油圧モータ１Ａ（右用）、走行用油圧モータ１Ｂ（左用）、及び旋回油圧モータ２１のうちの一又は複数のものに対しメインポンプ１４から受け入れた圧油を選択的に供給する。なお、以下では、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、走行用油圧モータ１Ａ（右用）、走行用油圧モータ１Ｂ（左用）、及び旋回油圧モータ２１を集合的に「油圧アクチュエータ」と称するものとする。
The
操作装置２６は、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、ペダル２６Ｃを含む。レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、及びペダル２６Ｃは、パイロットライン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。本実施形態では、レバー２６Ａは、旋回用レバー及びアーム用レバーとして機能する。レバー２６Ｂは、ブーム用レバー及びバケット用レバーとして機能する。
The
操作装置２６は、操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置であり、パイロットラインを介して、パイロットポンプ１５から受け入れた圧油を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する流量制御弁のパイロットポートに供給する。なお、パイロットポートのそれぞれに供給される圧油の圧力は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応するレバー又はペダル２６Ａ～２６Ｃの操作方向及び操作量に応じた圧力とされる。
The operating
また、旋回機構２を駆動するための旋回油圧モータ２１がコントロールバルブ１７に接続される。旋回油圧モータ２１は、旋回制御装置の油圧回路を介してコントロールバルブ１７に接続されるが、図２には旋回駆動装置の油圧回路は示されていない。旋回駆動装置に関しては後で説明する。
Further, a swing
圧力センサ２９は、操作装置２６を用いた操作者の操作内容を検出するためのセンサである。例えば、油圧アクチュエータのそれぞれに対応するレバー又はペダル２６Ａ～２６Ｃの操作方向及び操作量を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
The
コントローラ３０は、ショベルの駆動制御を行う主制御部としての制御装置である。コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及び内部メモリを含む演算処理装置で構成され、ＣＰＵが内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムを実行することにより実現される装置である。
The
具体的には、コントローラ３０は、姿勢検出器２２、及び圧力センサ２９等が出力する検出値を受信し、それら検出値に基づいて上部旋回体３又はアタッチメントの回避動作を実行する。姿勢検出器２２については後述する。
Specifically, the
次に、一実施形態に係るショベルと進入物との位置関係について、図３を参照しながら説明する。図３は、図１に示すショベルと進入物（作業者）の平面配置を示す平面図である。 Next, the positional relationship between the excavator and the approaching object according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a plan view showing the plan arrangement of the excavator and the approaching object (worker) shown in FIG.
姿勢検出器２２（図２参照）は、ブーム角度センサ２２Ａ、アーム角度センサ２２Ｂ、及びバケットシリンダストロークセンサ２２Ｃを含んで構成されている。
The attitude detector 22 (see FIG. 2) includes a
上部旋回体３には、旋回角度センサ２２Ｄが取り付けられている。旋回角度センサ２２Ｄは、下部走行体１に対する上部旋回体３又は、アタッチメント１２５の、第１基準方位乃至第３基準方位から旋回角度を測定する。
A
例えば、下部走行体１の走行方向の前方を第１基準方位とする。下部走行体１を基準水平面上に、載置したときに、基準水平面内において、旋回中心１１１からアタッチメント１２５の先端が向く方をｘ軸、それに直行する方向をｙ軸、旋回中心１１１をｚ軸とするｘｙｚ直交座標系を定義する。
For example, the front of the
旋回中心１１１（ｚ軸）を中心とする扇形によって、第１監視領域１８ａが確定される。第１監視領域１８ａは、平面視において、アタッチメント１２５の中心線に関して線対称である。第１監視領域１８ａの中心角の１／２を、「第１監視角度上限値」αｄという。
The
旋回中心１１１（ｚ軸）からアタッチメント１２５の先端までの距離Ｒ（以下「アタッチメント長」という）は、ブーム４、アーム５、バケット６を揺動させることにより変動する。第１監視領域１８ａの半径は、アタッチメント長Ｒと等しい。
The distance R (hereinafter referred to as “attachment length”) from the turning center 111 (z-axis) to the tip of the
また、旋回中心１１１から上部旋回体３の車幅方向の前方の角部を通過する線分を第２基準方位とする。基準水平面内において、旋回中心１１１から上部旋回体３の車幅方向の前方の角部を通過する線分が向く方をｘ'軸、それに直行する方向をｙ'軸とするｘ' ｙ'ｚ直交座標系を定義する。第２監視領域１８ｂの半径をＲ'と定義する。
Further, the line segment passing from the
旋回中心１１１（ｚ軸）を中心とする扇形によって、第２監視領域１８ｂが確定される。第２監視領域１８ｂは、平面視において、ｘ'軸に関して線対称である。第２監視領域１８ｂの中心角の１／２を、「第２監視角度上限値」αｄ'という。
The
また、旋回中心１１１から上部旋回体３の車幅方向の後方の角部を通過する線分を第３基準方位とする。基準水平面内において、旋回中心１１１から上部旋回体３の車幅方向の後方の角部を通過する線分が向く方をｘ''軸、それに直行する方向をｙ''軸とするｘ'' ｙ''ｚ直交座標系を定義する。第３監視領域１８ｃの半径をＲ''と定義する。
Further, the line segment passing through the rear corner portion of the
旋回中心１１１（ｚ軸）を中心とする扇形によって、第３監視領域１８ｃが確定される。第３監視領域１８ｃは、平面視において、ｘ''軸に関して線対称である。第３監視領域１８ｃの中心角の１／２を、「第３監視角度上限値」αｄ''という。
The
上記第１乃至第３監視領域１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、任意に設定することができる。
The first to
上部旋回体３には、複数、例えば、後方と左右に計３個の進入物検知装置８０が取り付けられている。進入物（例えば、進入者Ｗ）がショベルの監視領域に進入する際に、入り口で、進入者Ｗの所定の位置に発信器２２２が取り付けられる。作業現場から退出する際に、発信器２２２が作業者から取り外される。 発信器２２２には、例えば、全方位マーカ発光器が用いられる。進入物検知装置８０には、例えば、発信器２２２の画像を取得するＣＣＤカメラが用いられる。複数の進入物検知装置８０で１つの発信器２２２を撮像することにより、発信器２２２の位置を算出することができる。進入物検知装置８０は上部旋回体３に取り付けられているため、算出された発信器２２２の位置は、上部旋回体３に対する相対的な位置として検出される。なお、進入物検知装置８０はＣＣＤカメラに限定されず、レーザレーダ、ミリ波レーザ、超音波センサ、赤外線センサ等を用いてもよい。進入者Ｗを検知することができれば種類は問わない。
A plurality of, for example, a total of three approaching
図４は、図１に示すショベルと進入物の高さ方向及び横方向の位置関係を示す概略図である。 FIG. 4 is a schematic view showing the positional relationship between the excavator and the approaching object shown in FIG. 1 in the height direction and the lateral direction.
進入物（例えば、ダンプトラックＷ'）の荷台の最も高い位置に発信器２２２が取り付けられている。ブーム４がｙ軸に平行な揺動中心１１２を中心として上下に揺動する。上部旋回体３とブーム４の接続部、ブーム４とアーム５の接続部に、それぞれ、姿勢検出器２２としてのブーム角度センサ２２Ａ、アーム角度センサ２２Ｂが取り付けられている。そして、バケットシリンダ９には、姿勢検出器２２としてのバケットシリンダストロークセンサ２２Ｃが取り付けられている。ブーム角度センサ２２Ａは、ブーム４の長手方向と基準水平面（ｘｙ面）とのなす角度β１を測定する。アーム角度センサ２２Ｂは、ブーム４の長手方向とアーム５の長手方向とのなす角度δ１を測定する。バケットシリンダストロークセンサ２２Ｃは、バケットシリンダ９のストロークに基づき、アーム５の長手方向とバケット６の長手方向とのなす角度δ２を測定する。
The
ここで、ブーム４の長手方向とは、揺動中心１１２に垂直な面内（ｚｘ面内）において、揺動中心１１２、及びブーム４とアーム５との接続部を通過する直線の方向を意味する。アーム５の長手方向とは、ｚｘ面内において、ブーム４とアーム５との接続部、及びアーム５とバケット６との接続部を通過する直線の方向を意味する。バケット６の長手方向とは、ｚｘ面内において、アーム５とバケット６との接続部、及びバケット６の先端を通過する直線の方向を意味する。
Here, the longitudinal direction of the boom 4 means the direction of a straight line passing through the
揺動中心１１２は、旋回中心１１１（ｚ軸）から外れた位置に配置されている。なお、旋回中心１１１と揺動中心１１２とが交差するような構造としてもよい。
The
次に、図５を参照しながら、本実施形態に係るショベルの油圧システムについて説明する。なお、図５は、図１に示すショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図であり、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気制御系を、それぞれ二重線、実線、破線、及び点線で示す。 Next, the hydraulic system of the excavator according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Note that FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration example of the hydraulic system mounted on the excavator shown in FIG. 1, and the mechanical power system, the high-pressure hydraulic line, the pilot line, and the electric control system are each double-lined. It is shown by a solid line, a broken line, and a dotted line.
図５において、油圧システムは、エンジン１１によって駆動されるメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒから、センターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒのそれぞれを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。
In FIG. 5, the hydraulic system circulates hydraulic oil from the
センターバイパス管路４０Ｌは、流量制御弁１５１、１５５及び１５７を通る高圧油圧ラインであり、センターバイパス管路４０Ｒは、流量制御弁１５２、１５４及び１５８を通る高圧油圧ラインである。
The
操作装置２６は、ショベルを操作するために用いられる。パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用して、レバー操作量に応じた制御圧を流量制御弁の左右何れかのパイロットポートに供給させる。
The operating
圧力センサ２９は、操作装置２６に対する操作者の操作内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作内容は、例えば、レバー操作方向、レバー操作量（レバー操作角度）等である。
The
操作装置２６は、操作レバーと、リモコン弁と、圧力センサ２９を含んで構成されている。リモコン弁には、パイロットポンプ１５から吐出された作動油が供給されている。リモコン弁からのパイロットライン２７Ｒ、２７Ｌの途中には、分岐したパイロットライン２８Ｒ、２８Ｌが設けられており、このパイロットライン２８Ｒ、２８Ｌの他端は、圧力センサ２９と接続されている。
The operating
流量制御弁１５１は、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を走行用油圧モータ１Ｂに供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。また、流量制御弁１５２は、メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油を走行用油圧モータ１Ａに供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。
The flow
流量制御弁１５４は、メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給し、かつ、ブームシリンダ７内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。
The flow
流量制御弁１５５は、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、かつ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。
The flow
流量制御弁１５７は、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を旋回油圧モータ２１で循環させるために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。
The flow
次に、旋回油圧モータ２１の駆動を制御する旋回駆動装置について説明する。旋回駆動装置は旋回油圧モータ２１を駆動するための油圧回路を含んでおり、旋回駆動装置の油圧回路は旋回油圧モータ２１とコントロールバルブ１７の間に設けられる。
Next, a swivel drive device that controls the drive of the swivel
油圧ライン３２２Ａを介してコントロールバルブ１７を構成する流量制御弁１５７から旋回油圧モータ２１のＡポートに高圧の作動油が供給されると、旋回油圧モータ２１は所定の方向に回転する。Ａポートに供給された高圧の作動油は旋回油圧モータ２１を駆動して低圧の作動油となり、Ｂポートから吐出されて油圧ライン３２２Ｂを介して流量制御弁１５７に戻る。反対に、油圧ライン３２２Ｂを介して流量制御弁１５７から旋回油圧モータ２１のＢポートに高圧の作動油が供給されると、旋回油圧モータ２１は逆方向に回転する。Ｂポートに供給された高圧の作動油は旋回油圧モータ２１を駆動して低圧の作動油となり、Ａポートから吐出されて油圧ライン３２２Ａを介して流量制御弁１５７に戻る。
When high-pressure hydraulic oil is supplied from the flow
旋回油圧モータ２１の回転軸は変速機（不図示）を介して旋回機構２に接続されており、旋回油圧モータ２１が回転駆動されることで旋回機構２が作動し、上部旋回体３を旋回させることができる。旋回油圧モータ２１が一方向に回転することで、上部旋回体３を例えば右方向に旋回させることができ、旋回油圧モータ２１が逆方向に回転することで、上部旋回体３を例えば左方向に旋回させることができる。
The rotary shaft of the swivel
油圧ライン３２２Ａには、リリーフバルブ３２４Ａの油圧供給ポートが接続される。リリーフバルブ３２４Ａの油圧開放ポートは、油圧ライン３２６に接続される。油圧ライン３２６は、作動油タンク３３０に戻る低圧の作動油が流れる油圧ラインである。同様に、油圧ライン３２２Ｂには、リリーフバルブ３２４Ｂの油圧供給ポートが接続される。リリーフバルブ３２４Ｂの油圧開放ポートは、油圧ライン３２６に接続される。
The hydraulic pressure supply port of the
旋回油圧モータ２１の出力軸には、ブレーキプレート２３ａが装着されている。ブレーキプレート２３ａの一端に近接してブレーキディスク２３ｂとピストン２３ｃとスプリング２３ｄを装備したシリンダ２３ｅが配設されている。シリンダ２３ｅはパイロットポンプ１５から作動油が供給されるとブレーキの制動を解除し、パイロットポンプ１５からの作動油の供給が停止されるとブレーキが作動する構成となっている。この作動油の供給は電磁切換弁５０によって制御されている。
A
流量制御弁１５８は、メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をバケットシリンダ９へ供給し、かつ、バケットシリンダ９内の作動油を作動油タンクへ排出するためのスプール弁である。
The flow
レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出圧に応じてメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの斜板傾転角を調節する。
The
コントローラ３０は、圧力センサ２９等の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに対して制御信号を出力し、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を変化させる。
The
スイッチＳ１は、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの作動・停止を切り替える。スイッチＳ１はキャビン１０内に設置される。
The switch S1 switches the operation / stop of the
コントローラ３０は、監視領域（第１乃至第３監視領域１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）内に進入物（進入者Ｗ、ダンプトラックＷ'等）が存在すると判断した場合、進入物とショベルとの接触を回避する制御を行う。詳細は後述する。
When the
図６は、図５に示す油圧システムにおける操作レバーと流量制御弁との間の油圧回路図の一例である。図６を参照しながら、旋回用レバー２６Ａと流量制御弁１５７との間の油圧回路について説明する。
FIG. 6 is an example of a hydraulic circuit diagram between an operating lever and a flow control valve in the hydraulic system shown in FIG. The hydraulic circuit between the
パイロットポンプ１５が、油圧操作系に必要なパイロット圧を発生する。発生したパイロット圧は、パイロットライン２５を介して旋回用レバー２６Ａに供給される。旋回用レバー２６Ａは、操作者によって操作される。旋回用レバー２６Ａは、パイロットライン２５から供給される１次側の油圧を、操作者の操作に応じて、２次側の油圧に変換する。２次側の油圧は、パイロットライン２７Ｒ、２７Ｌを介して電磁比例弁１５７ａ、１５７ｂに伝達されると共に、他のパイロットライン３７Ｒ、３７Ｌを介して流量制御弁１５７のＲポート又はＬポートに伝達される。
The
旋回用の操作装置は、旋回用レバー２６Ａと、リモコン弁２５７Ｒ、２５７Ｌと、を含んで構成されている。
The turning operation device includes a turning
リモコン弁２５７Ｒ、２５７Ｌは、旋回用レバー２６Ａの操作量に応じたパイロット圧を流量制御弁１５７に出力するための弁である。旋回用レバー２６Ａと流量制御弁１５７との間には、電磁比例弁１５７ａ、１５７ｂ（切替弁）が配置されている。
The
具体的には、リモコン弁２５７Ｒは、パイロットライン２７Ｒ、３７Ｒを通じて、電磁比例弁１５７ａを介して流量制御弁１５７のＲポートに接続される。そして、リモコン弁２５７Ｌは、パイロットライン２７Ｌ、３７Ｌを通じて、電磁比例弁１５７ｂを介して流量制御弁１５７のＬポートに接続される。リモコン弁２５７Ｒ、２５７Ｌは、パイロットポンプ１５により供給される作動油の圧力を１次圧として受け、旋回用レバー２６Ａの操作量に応じた２次圧をパイロット圧として出力する。
Specifically, the
電磁比例弁１５７ａ、１５７ｂによって、流量制御弁１５７に入力されるパイロット圧が切り替えられる。
The electromagnetic
具体的には、電磁比例弁１５７ａは、４ポート３位置の弁であり、第１ポートはパイロットライン３７Ｒを通じて流量制御弁１５７のＲポートに接続される。第２ポートはパイロットライン２７Ｒを通じてリモコン弁２５７Ｒに接続される。第３ポートはパイロットライン２５を通じてパイロットポンプ１５に接続される。第４ポートはタンクに接続される。
Specifically, the electromagnetic
また、電磁比例弁１５７ｂも電磁比例弁１５７ａと同様に、４ポート３位置の弁である。第１ポート乃至第４ポートの接続関係は、電磁比例弁１５７ａの接続関係と基本的に同じであるため、説明は省略する。
Further, the electromagnetic
電磁比例弁１５７ａ、１５７ｂは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油の２次圧を、コントローラ３０からの信号によって切り替え、流量制御弁１５７を切り替える。
The electromagnetic
電磁比例弁１５７ａが中立位置ａの場合は、パイロットライン２７Ｒは、パイロットライン３７Ｒと連通状態となる。そのため、操作者が、旋回用レバー２６Ａを右旋回方向に操作すると、パイロットポンプ１５から吐出された作動油の２次圧が、電磁比例弁１５７ａの第１ポート及び第２ポートを通じて、流量制御弁１５７のＲポートに供給される。そして、流量制御弁１５７が中立位置ａから右側位置ｂに切り替えられる。これによって、センターバイパス管路４０Ｌが油圧ライン３２２Ｂと連通状態となり、メインポンプ１４Ｌの吐出側のポートが旋回油圧モータ２１のＢポートと連通状態となる（図５参照）。そのため、メインポンプ１４Ｌから吐出された高圧の作動油が、旋回油圧モータ２１のＢポートに供給され、旋回油圧モータ２１は右方向に旋回して低圧の作動油となり、Ａポートから排出されて油圧ライン３２２Ａを介して流量制御弁１５７に戻ることになる。この場合、Ｂポートが吸入側ポートとなり、Ａポートが吐出側ポートとなる。
When the electromagnetic
操作者は、旋回用レバー２６Ａを中立位置に戻して上部旋回体３の旋回運動を減速或いは停止するときには、流量制御弁１５７を閉じて中立位置ａとし、センターバイパス管路４０Ｌと油圧ライン３２２Ｂを非連通の状態とする。すなわち、メインポンプ１４Ｌの吐出側のポートが旋回油圧モータ２１のＢポートと非連通の状態とする。そして、メインポンプ１４Ｌから旋回油圧モータ２１のＢポートへの高圧の作動油の供給を停止させる。流量制御弁１５７が閉じられると、メインポンプ１４Ｌから流量制御弁１５７に作動油は供給されず、また、旋回油圧モータ２１のＡポートからの作動油は流量制御弁１５７を介してタンクへ戻ることはできない。
When the operator returns the turning
ここで、パイロットライン２７Ｒ、２７Ｌに電磁比例弁１５７ａ、１５７ｂが設けられていない油圧回路（すなわち、一般的な油圧回路）である場合の動作について説明する。流量制御弁１５７を中立位置ａにして、センターバイパス管路４０Ｌと油圧ライン３２２Ｂを非連通の状態とし、メインポンプ１４Ｌから流量制御弁１５７への作動油の供給を停止すると、低圧だった吐出側のＡポートの油圧が上昇する。吐出側のＡポートの油圧が高くなる。その後、吐出側ポートの作動油の圧力が、リリーフバルブ３２４Ａで予め設定されているリリーフ圧を超えると、油圧ライン３２６を介してタンクへ戻る。このため、リリーフバルブ３２４Ａにより制動力が発生するが、供給側のＢポートへの作動油の供給が無いため、吐出側のＡポートの圧力が低下してしまう。その結果、制動力も低下し、上部旋回体３が減速されてから停止するまでの時間が長くなってしまう。
Here, the operation in the case of a hydraulic circuit (that is, a general hydraulic circuit) in which the electromagnetic
そこで、本実施形態では、電磁比例弁１５７ａ、１５７ｂを設けることにより、上部旋回体３が減速されてから停止するまでの時間を短くする。そのために、操作者によるレバー操作にかかわらず、メインポンプ１４Ｌからの作動油の流れを自動的に切り替える。これにより、高い制動力が継続して旋回油圧モータ２１にかかるため、より早期に上部旋回体３の旋回動作を停止させることができる。
Therefore, in the present embodiment, by providing the electromagnetic
上部旋回体３が右方向に旋回中において、コントローラ３０が進入物を検知した場合を考える。
Consider a case where the
上部旋回体３の右方向への旋回は、操作者が旋回用レバー２６Ａを右旋回側に操作し、旋回用レバー２６Ａの操作量に応じたパイロット圧を電磁比例弁１５７ａを通じて流量制御弁１５７のＲポートに供給することによって行う。これによって、センターバイパス管路４０Ｌと油圧ライン３２２Ｂが連通状態となり、メインポンプ１４Ｌの吐出側のポートが旋回油圧モータ２１のＢポートと連通状態となる（図５参照）。そのため、流量制御弁１５７は右側位置ｂに切り替わり、メインポンプ１４Ｌから吐出された高圧の作動油を旋回油圧モータ２１のＢポートに供給され、その作動油をＡポートから排出することによって、旋回油圧モータ２１の右旋回動作が行われる。このとき、電磁比例弁１５７ａ、１５７ｂは中立位置ａの状態にある。
To turn the
コントローラ３０が進入物を検知した場合には、コントローラ３０によって、電磁比例弁１５７ａを中立位置ａから右側位置ｂに切り替えると共に、電磁比例弁１５７ｂを中立位置ａから左側位置ｃに切り替える。コントローラ３０の内部メモリには、予め所定の信号パターンが記憶されている。コントローラ３０は、所定の信号パターンに基づいて、制御信号を電磁比例弁１５７ａ、１５７ｂに出力する。これによって、パイロットライン３７Ｒをタンクポートと連通状態とすると共に、パイロットライン２５をパイロットライン３７Ｌと連通状態とする。このように、電磁比例弁１５７ａを中立位置ａから右側位置ｂに切り替えることによって、パイロットライン３７Ｒがタンクに開放され、パイロットライン３７Ｒの圧力が低圧になる。電磁比例弁１５７ｂを中立位置ａから左側位置ｃに切り替えることによって、パイロットポンプ１５から吐出された作動油の２次圧が、流量制御弁１５７のＬポートに供給される。
When the
そのため、ＲポートとＬポートに圧力差が生じ、流量制御弁１５７は左側位置ｃに切り替わり、メインポンプ１４Ｌの吐出側のポートと旋回油圧モータ２１のＡポートが連通状態となる（図５参照）。そのため、メインポンプ１４Ｌから吐出された高圧の作動油が、旋回油圧モータ２１のＡポートに供給されることになる。この場合、Ｂポートが吐出側ポートとなり、Ａポートが吸入側ポートとなる。
Therefore, a pressure difference occurs between the R port and the L port, the flow
電磁比例弁１５７ａ、１５７ｂを設けることにより、旋回油圧モータ２１に供給される作動油の流れを、操作者による旋回用レバー２６Ａの操作とは無関係に逆向きに切り替えることができる。すなわち、電磁比例弁１５７ａ、１５７ｂを設けることにより、操作者による旋回用レバー２６Ａの操作から、旋回油圧モータ２１の動作を切り離すことができる。この切り替えにより、Ａポートの圧力が高圧になり、Ａポートに高い制動力が保持される。これによって、慣性により回転している回転方向とは反対方向に高い制動力が作用するため、コントローラ３０が進入物を検知した時点であっても、上部旋回体３又は旋回機構２を回避動作させることができる。
By providing the electromagnetic
以上のように、コントローラ３０によって進入物が監視領域１８ａ、１８ｂ、１８ｃ内に進入したと判断されると、状況に応じて、操作者による旋回用レバー２６Ａの操作とは無関係に、メインポンプ１４Ｌから旋回油圧モータ２１に作動油が供給される。すなわち、旋回油圧モータ２１には旋回方向と逆方向に高い制動力が掛かることになる。
As described above, when it is determined by the
具体的には、コントローラ３０によって監視領域１８ａ、１８ｂ、１８ｃ内に進入物が進入したと判断されると、電磁比例弁１５７ａ、１５７ｂを切り替え、メインポンプ１４Ｌと旋回油圧モータ２１の何れかのポートを連通状態にする。より詳細には、判断前に操作者のレバー操作により作動油が供給されているポートとは逆のポートに作動油が供給されるように、電磁比例弁１５７ａ、１５７ｂを切り替える。そして、パイロットライン２７Ｒ（又は２７Ｌ）をパイロットライン３７Ｒ（又は３７Ｌ）と連通状態にして、流量制御弁１５７のＲポート又はＬポートにパイロットポンプ１５からの２次圧を供給する。このようにして、流量制御弁１５７を切り替え、メインポンプ１４Ｌの吐出側のポートを旋回油圧モータ２１の何れかのポートと連通状態とする。すなわち、メインポンプ１４Ｌからの高圧作動油を、操作者のレバー操作により作動油が供給されているポートとは逆のポート（Ａポート又はＢポート）に供給する。これによって、操作者のレバー操作とは無関係に、上部旋回体３の旋回動作を制御する。
Specifically, when it is determined by the
進入物検知装置８０、各センサ２２Ａ～２２Ｄの検出信号が、コントローラ３０に送信されており、コントローラ３０は、上記検出信号を受けて、制御信号を電磁比例弁に出力する。詳細は後述する。
The detection signals of the approaching
本実施形態によれば、上部旋回体３の旋回方向とは反対方向に旋回力（制動力）をかけることによって、制動距離をより短くすることができる。ショベルに進入物が接触するのを回避することができる。
According to the present embodiment, the braking distance can be further shortened by applying a turning force (braking force) in a direction opposite to the turning direction of the
また、操作者が旋回用レバー２６Ａを把持している場合は、機体が振動することによって、レバーの操作量が変化する場合がある。この場合には、上部旋回体３の回転が停止せずに旋回動作が継続される場合がある。
Further, when the operator holds the turning
本実施形態によれば、レバーの操作量の変化にかかわらず、電磁比例弁１５７ａ、１５７ｂを切り替えることで作動油の流れを切り替えることができるため、旋回油圧モータ２１に対し高い制動力を発生させることができる。
According to the present embodiment, the flow of hydraulic oil can be switched by switching the electromagnetic
図７は、図６に示す油圧回路を搭載するショベルの制御動作を説明する図である。図７において、本実施形態に係るショベルの上部旋回体３の旋回動作を減速或いは停止させる制御が行われる場合の制動特性を実線で示す。破線は、上記制御が行われない場合の制動特性を比較例として示す。上段のグラフは、旋回油圧モータ２１の制動時高圧側ポートの圧力Ｐの波形を示し、下段のグラフは、旋回油圧モータ２１の角速度ωの波形を示す。なお、時間軸は共通とする。
FIG. 7 is a diagram illustrating a control operation of a shovel equipped with the hydraulic circuit shown in FIG. In FIG. 7, the braking characteristic when the control for decelerating or stopping the turning operation of the
まず、ショベルの上部旋回体３が右旋回しており、所定の場合に、操作者による旋回用レバー２６Ａの操作とは無関係に、上部旋回体３の旋回運動を減速或いは停止させる制御を行う場合について説明する。左旋回中に行う旋回動作を停止等させる制御は、右旋回中に行う旋回動作を停止等させる制御と逆の制御がなされるため、説明は省略する。
First, when the
右旋回動作の際、旋回油圧モータ２１の制動時高圧側の圧力は以下のように変化する。
During the right-handed turning operation, the pressure on the high-pressure side during braking of the turning
図７に示すように、操作者のレバー操作により、時刻Ｔ０からＴ１の期間では、旋回油圧モータ２１は、一定の角速度ω０で旋回を継続しており、上部旋回体３は定速状態にある。この期間では、操作者が旋回用レバー２６Ａを右旋回側に傾倒させて、流量制御弁１５７のＲポートにパイロットポンプ１５からの作動油を供給し、流量制御弁１５７を右側位置ｂに切り替える。そのため、高圧の作動油が油圧ライン３２２Ｂに供給され（図５参照）、高圧の作動油は旋回油圧モータ２１のＢポートに流れ低圧の作動油がＡポートから吐出される。これによって、旋回油圧モータ２１は、右方向に旋回する。
As shown in FIG. 7, by the lever operation of the operator, the turning
時刻Ｔ１において、コントローラ３０が進入物を検知すると、制御信号はオン状態となり、電磁比例弁１５７ａ、１５７ｂが切り替わる。具体的には、コントローラ３０からの制御信号に基づき、電磁比例弁１５７ａを右側位置ｂに切り替え、電磁比例弁１５７ｂを左側位置ｃに切り替える。これによって、パイロットライン３７Ｒの作動油がタンクに開放されると共に、パイロットライン３７Ｌにパイロットポンプ１５からの作動油が供給される。そのため、流量制御弁１５７が、右側位置ｂから左側位置ｃに切り替わり、低圧だったＡポートにメインポンプ１４Ｌからの作動油が供給されることになる（図５参照）。これによって、油圧ライン３２２Ａの圧力（制動時高圧側の圧力）が時刻Ｔ１において急激に上昇する。多量の高圧の作動油が油圧ライン３２２Ａに供給されるとリリーフバルブ３２４Ａが開き、油圧ライン３２２Ａ内の作動油の圧力はリリーフ圧ＰＬ（リリーフ最大圧）となる。旋回油圧モータ２１のＡポートに作動油が供給され続けるため、油圧ライン３２２Ａ内の作動油の圧力はリリーフ圧ＰＬに保持される。その結果、時刻Ｔ１以降は、図７の上段のグラフの実線に示すように、油圧ライン３２２Ｂ内の作動油の圧力はリリーフ圧ＰＬで一定となる。作動油の流れを逆向きに切り替えて、旋回油圧モータ２１のＡポートへの作動油の供給を継続することによって、右旋回動作をしていた旋回油圧モータ２１を制動させる制動力が発生する。作動油が旋回油圧モータ２１のＡポートに継続して供給されるため制動力が保持される。この制動力が、旋回油圧モータ２１の回転を阻止する方向に作用するため、図７の下段のグラフの実線に示すように、時刻Ｔ１以降において、旋回油圧モータ２１の角速度ωが、時間経過に伴い低下していく。
When the
その結果、図７の実線部に示すように、旋回油圧モータ２１の角速度ωは早く低下していき、時刻Ｔ２において上部旋回体３は停止する。
As a result, as shown in the solid line portion of FIG. 7, the angular velocity ω of the swing
上部旋回体３が停止した後は、電磁比例弁１５７ｂを左側位置ｃから右側位置ｂに切り替える。パイロットライン３７Ｌをタンクに開放して流量制御弁１５７を中立位置ａに切り替える。
After the
以下、上記実施例による制御を逆レバー制御と称す。 Hereinafter, the control according to the above embodiment is referred to as reverse lever control.
一方、電磁比例弁１５７ａ、１５７ｂが設けられていない場合は、時刻Ｔ１において、コントローラ３０が進入物を検知した場合は、流量制御弁１５７を閉止して作動油の供給を停止することによって、旋回油圧モータ２１を制動させていた。具体的には、油圧ライン３２２Ｂへの高圧の作動油の供給を停止させていた。このようにすることによって、旋回油圧モータ２１のＢポートの油圧が低下していく。一方、流量制御弁１５７が閉止されると、作動油の流れが遮断されるため、油圧ライン３２２Ｂ内に作動油が溜まり、Ａポートの作動油の圧力は上昇していく。この圧力が所定の圧力を超えることにより、時刻Ｔ１において、Ａポートの作動油の圧力はリリーフ圧ＰＬとなる。
On the other hand, when the electromagnetic
Ａポートにおける油圧の上昇に伴い、旋回油圧モータ２１に制動力を発生させることができる。ところが、旋回油圧モータ２１は瞬時に減速或いは停止することはできず、上部旋回体３の慣性力により旋回油圧モータ２１は回転を続けながら、図７の下段のグラフの破線に示すように、徐々に旋回油圧モータ２１の角速度ωが下がっていく。この角速度ωの低下に伴い、旋回油圧モータ２１のＡポートから吐出される作動油の量も減少していくため、油圧ライン３２２Ａ内の作動油の圧力は次第に低下していき、制動力も低下していく。
A braking force can be generated in the swing
そのため、図７に示すように、旋回油圧モータ２１の制動力を保持できる本実施例と比較して、上部旋回体３が停止するまでの時間、すなわち、旋回油圧モータ２１の角速度ωがゼロになる時刻が時刻Ｔ３と長くなる。
Therefore, as shown in FIG. 7, the time until the
図８は、図６と異なる実施例における操作レバーと流量制御弁との間の油圧回路図である。 FIG. 8 is a hydraulic circuit diagram between the operating lever and the flow control valve in an embodiment different from that of FIG.
ブームシリンダ７の駆動を制御する油圧回路について説明する。旋回用レバー２６Ａの操作と同様に、パイロットポンプ１５により発生したパイロット圧は、パイロットライン２５を介してブーム用レバー２６Ｂに供給される。ブーム用レバー２６Ｂは、操作者によって操作される。ブーム用レバー２６Ｂは、パイロットライン２５から供給される１次側の油圧を、操作者の操作に応じて、２次側の油圧に変換する。２次側の油圧は、パイロットライン２７Ｒ、２７Ｌを介して電磁比例弁１５４ａ、１５４ｂ（切替弁）に伝達されると共に、他のパイロットライン３７Ｒ、３７Ｌを介して流量制御弁１５４に伝達される。
A hydraulic circuit that controls the drive of the
ブーム４操作用の操作装置は、ブーム用レバー２６Ｂと、リモコン弁２５４Ｒ、２５４Ｌと、を含んで構成されている。
The operating device for operating the boom 4 includes a boom lever 26B and a
リモコン弁２５４Ｒは、ブーム用レバー２６Ｂの上昇方向又は下降方向への操作量に応じたパイロット圧を流量制御弁１５４に出力するための弁である。そして、ブーム用レバー２６Ｂと流量制御弁１５４との間には、電磁比例弁１５４ａ、１５４ｂが配置されている。
The
具体的には、リモコン弁２５４Ｒ、２５４Ｌは、パイロットライン２７Ｒ、３７Ｒを通じて、電磁比例弁１５４ａを介して流量制御弁１５４のＲポートに接続される。そして、リモコン弁２５４Ｌは、パイロットライン２７Ｌ、３７Ｌを通じて、電磁比例弁１５４ｂを介して流量制御弁１５４のＬポートに接続される。リモコン弁２５４Ｒ、２５４Ｌは、パイロットポンプ１５により供給される作動油の圧力を１次圧として受け、ブーム用レバー２６Ｂの操作量に応じた２次圧をパイロット圧として出力する。
Specifically, the
電磁比例弁１５４ａ、１５４ｂによって、流量制御弁１５４に入力されるパイロット圧が切り替えられる。
The electromagnetic
具体的には、電磁比例弁１５４ａは、４ポート３位置の弁であり、第１ポートはパイロットライン３７Ｒを通じて流量制御弁１５４のＲポートに接続される。第２ポートはパイロットライン２７Ｒを通じてリモコン弁２５４Ｒに接続される。第３ポートはパイロットライン２５を通じてパイロットポンプ１５に接続される。第４ポートはタンクに接続される。
Specifically, the electromagnetic
また、電磁比例弁１５４ｂも電磁比例弁１５４ａと同様に、４ポート３位置の弁である。第１ポート乃至第４ポートの接続関係は、電磁比例弁１５４ａの接続関係と基本的に同じであるため、説明は省略する。
Further, the electromagnetic
ここで、パイロットライン２７Ｒ、２７Ｌに電磁比例弁１５４ａ、１５４ｂが設けられていない一般的な油圧回路である場合、ショベルと進入物との接触を回避するために、流量制御弁１５７を中立位置ａに切り替えていた。このようにすることによって、センターバイパス管路４０Ｒと油圧ライン３２２Ａ、３２２Ｂを非連通の状態とし、旋回油圧モータ２１への作動油の供給を停止させていた。ところが、この方式では、上述のように、上部旋回体３が減速されてから停止するまでの時間が長くなってしまう。
Here, in the case of a general hydraulic circuit in which the electromagnetic
そこで、本実施形態では、電磁比例弁１５４ａ、１５４ｂを設けることにより、上部旋回体３が減速されてから停止するまでの時間を短くする。そのために、流量制御弁１５４を切り替えて、メインポンプ１４Ｒからの作動油の流れを自動的に切り替える。これにより、ブーム用レバー２６Ｂを下降方向に操作して、アタッチメント１２５を地面に当接（接地）させる。より高い制動力が旋回油圧モータ２１にかかるため、早期に上部旋回体３の旋回運動を停止させることができる。
Therefore, in the present embodiment, by providing the electromagnetic
具体的には、パイロットポンプ１５から吐出された作動油の２次圧を流量制御弁１５４のＲポートに供給する（図５参照）。上部旋回体３が旋回中において、コントローラ３０が、進入物が進入していることを検知した場合は、コントローラ３０の制御信号に基づき、電磁比例弁１５４ａを切り替える。より詳細には、電磁比例弁１５４ａを中立位置ａから左側位置ｃに切り替える。
電磁比例弁１５４ｂは、中立位置ａのままであってもよい。これによって、パイロットライン２５をパイロットライン３７Ｒと連通状態とすると共に、パイロットライン２７Ｌをパイロットライン３７Ｒと連通状態とする。電磁比例弁１５４ａを中立位置ａから左側位置ｃに切り替えることによって、パイロットポンプ１５から吐出された作動油の２次圧を、流量制御弁１５４のＲポートに供給させる。これによって、センターバイパス管路４０Ｒと油圧ライン４４Ｂが連通状態となり、メインポンプ１４Ｒの吐出側のポートがブームシリンダ７のロッド側のポートと連通状態となる。操作者によって、ブーム用レバー２６Ｂが操作されていない場合は、流量制御弁１５４のＬポートは低圧となる。
Specifically, the secondary pressure of the hydraulic oil discharged from the
The electromagnetic
そのため、ＲポートとＬポートに圧力差が生じ、流量制御弁１５４は右側位置ｂに切り替わる。これによって、操作者がブーム用レバー２６Ｂを操作していない場合であっても、ブーム４の下降動作が自動的の行われることになる。
Therefore, a pressure difference occurs between the R port and the L port, and the
なお、操作者によって、ブーム用レバー２６Ｂが上昇方向に操作されている場合は、電磁比例弁１５４ａを中立位置ａから左側位置ｃに切り替えると共に、電磁比例弁１５４ｂを中立位置ａから右側位置ｂに切り替える。すなわち、パイロットライン２５をパイロットライン３７Ｒと連通状態とすると共に、パイロットライン３７Ｌをタンクポートと連通状態とする。これによって、操作者がブーム用レバー２６Ｂを上昇方向に操作している場合であっても、ブーム４の下降動作が自動的に行われる。すなわち、電磁比例弁１５４ａ、１５４ｂを設けることにより、操作者によるブーム用レバー２６Ｂの操作から、ブーム４の動作を切り離すことができる。
When the boom lever 26B is operated in the ascending direction by the operator, the electromagnetic
ブーム４の下降動作を行い、アタッチメント１２５を地面に当接（接地）させることにより、上部旋回体３に、より高い制動力を発生させることができる。進入物の位置とショベルの位置が、より近接している場合に有効である。
By lowering the boom 4 and bringing the
電磁比例弁１５４ａ、１５４ｂが設けられていることにより、メインポンプ１４Ｒからの作動油の流れを、操作者によるブーム用レバー２６Ｂの操作とは無関係にブーム下降方向に切り替えることができる。ブーム４の下降動作がなされアタッチメント１２５を接地させることにより、慣性により回転している旋回油圧モータ２１の回転方向とは反対方向に高い制動力が作用する。そのため、上部旋回体３が高速で旋回しており、上部旋回体３が進入物に速い速度で接近している場合であっても、アタッチメント１２５との接触を確実に回避することができる。
By providing the electromagnetic
本実施形態によれば、上部旋回体３の旋回方向とは反対方向に摩擦力を作用させることによって、制動距離を短くすることができる。ショベルに進入物が接触するのを回避することができる。
According to the present embodiment, the braking distance can be shortened by applying a frictional force in a direction opposite to the turning direction of the
また、操作者が旋回用レバー２６Ａを把持している場合は、機体が振動することによって、レバーの操作量が変化する場合がある。この場合には、上部旋回体３の回転が停止せずに旋回動作が継続される場合がある。
Further, when the operator holds the turning
以上のように、コントローラ３０によって進入物が監視領域１８ａ、１８ｂ、１８ｃ内に進入したと判断されると、メインポンプ１４Ｒからブームシリンダ７に作動油が供給される。そして、電磁比例弁１５４ａ、１５４ｂを切り替え、メインポンプ１４Ｒとブームシリンダ７のロッド側のポートを連通状態にする。これによって、アタッチメント１２５の接地が行われ、旋回油圧モータ２１には旋回方向と逆方向に高い制動力が掛かることになる。
As described above, when it is determined by the
具体的には、アタッチメント１２５を接地させて上部旋回体３が停止するように、電磁比例弁１５４ａ、１５４ｂを切り替える。そして、パイロットライン２５をパイロットライン３７Ｒと連通状態にして、流量制御弁１５４のＲポートにパイロットポンプ１５からの２次圧を供給する。これにより、流量制御弁１５４が切り替わり、ブームシリンダ７のロッド側に接続される油圧ライン４４Ｂが、センターバイパス管路４０Ｒと連通状態となる。すなわち、メインポンプ１４Ｒの吐出側のポートがブームシリンダ７のロッド側のポートと連通状態となる。その結果、コントローラ３０によって進入物が監視領域１８ａ、１８ｂ、１８ｃ内に進入したと判断されると、状況に応じて、操作者によるブーム用レバー２６Ｂの操作とは無関係に、アタッチメント１２５が下降し接地制御が行われる。
Specifically, the electromagnetic
本実施形態によれば、レバーの操作量の変化にかかわらず、電磁比例弁１５４ａ、１５４ｂを切り替えることで作動油の流れを切り替えることができるため、旋回油圧モータ２１に対し高い制動力を発生させることができる。
According to the present embodiment, the flow of hydraulic oil can be switched by switching the electromagnetic
なお、本油圧回路によれば、ブームシリンダ７のヘッド側に接続される油圧ライン４４Ａをセンターバイパス管路４０Ｒと連通状態とすることにより、アタッチメント１２５を上昇させる制御を行うこともできる。詳細は後述する。
According to this hydraulic circuit, the
図９は、図８に示す油圧回路を搭載するショベルの制御動作を説明する図である。図９において、本実施形態に係るショベルのアタッチメント１２５を回避させる制御が行われる場合の制動特性を実線で示す。一点鎖線は、逆レバー制御が行われる場合の制動特性を比較例として示す。破線は、上記制御が行われない場合の制動特性を比較例として示す。縦軸は時間Ｔを示し、横軸は、旋回油圧モータ２１の角速度ωを示す。
FIG. 9 is a diagram illustrating a control operation of a shovel equipped with the hydraulic circuit shown in FIG. In FIG. 9, the braking characteristic when the control for avoiding the
図９に示すように、操作者のレバー操作により、時刻Ｔ０からＴ１の期間では、旋回油圧モータ２１は、一定の角速度ω０で旋回を継続しており、上部旋回体３は定速状態にある。
As shown in FIG. 9, the swivel
時刻Ｔ１において、コントローラ３０が進入物を検知すると、制御信号はオン状態となる。具体的には、コントローラ３０からの制御信号に基づきブーム下降側の電磁比例弁１５４ａを左側位置ｃに切り替える。これによって、流量制御弁１５４が右側位置ｂに切り替わり、ブームシリンダ７のロッド側にメインポンプ１４Ｒからの作動油が供給され、ヘッド側から作動油が作動油タンクへ排出される。そのため、ブーム４の下降動作が開始され、ブーム４を含むアタッチメント１２５が接地される。この接地動作により、アタッチメント１２５と地面との間に摩擦力が生じ、上部旋回体３の旋回を停止させる制動力となる。この制動力を発生させることによって、図９の実線に示すように、時刻Ｔ１以降において、旋回油圧モータ２１の角速度ωが低下することになる。ブーム４の下降動作を行いアタッチメント１２５を接地させることによって、高い摩擦力が生じるため、図９の実線に示すように、旋回油圧モータ２１の角速度ωはより早く低下していき、時刻Ｔ４において上部旋回体３は停止する。
When the
操作者によって、旋回用レバー２６Ａを中立にしてメインポンプ１４Ｌからの作動油の供給を遮断し制動力を発生させた場合であっても、アタッチメント１２５との接触を回避できない場合に、上述の「アタッチメント１２５の接地制御」が行われる。
Even when the operator neutralizes the turning
本実施形態の機能が備えられていない場合、すなわち、ブーム用レバー２６Ｂと流量制御弁１５４との間に、電磁比例弁１５４ａ、１５４ｂが設けられていない場合は、上部旋回体３の旋回速度によっては、制動が間に合わない場合がある。旋回油圧モータ２１の角速度ωがゼロになる時刻が時刻Ｔ３と遅くなる（図９中破線参照）。高い制動力を発生させる本実施例によれば、旋回油圧モータ２１の角速度ωがゼロになる時刻が時刻Ｔ４と早くなる（図９中破線参照）。
When the function of the present embodiment is not provided, that is, when the electromagnetic
さらに、強制的に、ブーム４の下降動作を行いアタッチメント１２５を高速で接地させる方が、旋回油圧モータ２１での作動油の流れを切り替えて旋回方向とは反対方向に制動力を発生させる図５の実施例よりも、高い制動力が発生する。そのため、図５の実施例（図９中一点鎖線参照）と比較して、旋回油圧モータ２１の角速度ωがゼロになる時刻が時刻Ｔ４と早くなる（図９中破線参照）。
Further, by forcibly lowering the boom 4 and grounding the
図１０は、図９と異なる実施例におけるショベルの旋回の制御動作を説明する図である。 FIG. 10 is a diagram illustrating a control operation of excavator turning in an embodiment different from that of FIG. 9.
図９の実施例とは異なり、図８に示す油圧回路図において、パイロットポンプ１５から吐出された作動油の２次圧を流量制御弁１５４のＬポート側に供給する。上部旋回体３が旋回中において、コントローラ３０が、進入物が進入していることを検知した場合は、コントローラ３０の制御信号に基づき、電磁比例弁１５４ｂを切り替える（図８参照）。より詳細には、電磁比例弁１５４ｂを中立位置ａから左側位置ｃに切り替える。そして、パイロットライン２５をパイロットライン３７Ｌを連通状態にして、流量制御弁１５４のＬポートにパイロットポンプ１５からの２次圧を供給する。これにより、流量制御弁１５４が切り替わり、ブームシリンダ７のヘッド側に接続される油圧ライン４４Ａが、センターバイパス管路４０Ｒと連通状態となる。すなわち、メインポンプ１４Ｒの吐出側のポートがブームシリンダ７のヘッド側のポートと連通状態となる。
その結果、操作者のレバー操作とは無関係に、アタッチメント１２５が上昇する。電磁比例弁１５４ａは、中立位置ａであってもよい。電磁比例弁１５４ｂを中立位置ａから左側位置ｃに切り替えることによって、パイロットライン２５をパイロットライン３７Ｌと連通状態とすると共に、パイロットライン２７Ｒをパイロットライン３７Ｒと連通状態とする。パイロットポンプ１５から吐出された作動油の２次圧を、流量制御弁１５４のＬポートに供給させる。操作者によって、ブーム用レバー２６Ｂが操作されていない場合は、流量制御弁１５４のＲポートは低圧となる。
Unlike the embodiment of FIG. 9, in the hydraulic circuit diagram shown in FIG. 8, the secondary pressure of the hydraulic oil discharged from the
As a result, the
そのため、ＲポートとＬポートに圧力差が生じ、流量制御弁１５４は左側位置ｃに切り替わる。これによって、操作者がブーム用レバー２６Ｂを操作していない場合であっても、ブーム４の上昇動作が自動的の行われることになる。
Therefore, a pressure difference occurs between the R port and the L port, and the
なお、操作者によって、ブーム用レバー２６Ｂが下降方向に操作されている場合は、電磁比例弁１５４ａを中立位置ａから右側位置ｂに切り替えると共に、電磁比例弁１５４ｂを中立位置ａから左側位置ｃに切り替える。すなわち、パイロットライン２５がパイロットライン３７Ｌと連通状態となると共に、パイロットライン３７Ｒがタンクポートと連通状態となる。これによって、操作者がブーム用レバー２６Ｂを下降方向に操作している場合であっても、ブーム４の上昇動作が自動的に行われることになる。その結果、コントローラ３０によって進入物が監視領域１８ａ、１８ｂ、１８ｃ内に進入したと判断されると、状況に応じて、操作者によるブーム用レバー２６Ｂの操作とは無関係に、アタッチメント１２５が上昇し回避制御が行われる。
When the boom lever 26B is operated in the downward direction by the operator, the electromagnetic
より詳細には、ブーム４の上昇動作は、流量制御弁１５４を左側位置ｃに切り替えることによって、メインポンプ１４Ｒからの作動油はブームシリンダ７のヘッド側に流れ、ロッド側から作動油を作動油タンクへ排出する。
More specifically, in the ascending operation of the boom 4, the
コントローラ３０が進入物を検知すると、制御信号はオン状態となる。具体的には、コントローラ３０からの制御信号に基づき電磁比例弁１５４ａ、１５４ｂを切り替える。これによって、メインポンプ１４Ｒの吐出し側のポートをブームシリンダ７のヘッド側と連通状態とし、ブームシリンダ７のヘッド側にメインポンプ１４Ｒからの作動油を供給する。その結果、ロッド側からの作動油が作動油タンクへ排出され、ブーム４の上昇動作が行われる。
When the
ブーム４の上昇動作を行うことによって、図１０に示すように、ブーム４を含むアタッチメント１２５を上方向に回避させる。アタッチメント１２５を低い位置（図１０中破線参照）から高い位置（図１０中実線参照）まで上昇させることにより、アタッチメント１２５が進入物と接触するのを回避することができる。
By performing the ascending operation of the boom 4, as shown in FIG. 10, the
電磁比例弁１５４ａ、１５４ｂを設けることによりブーム４の上昇動作を、コントローラ３０からの制御信号によって、自動で行なうことができる。操作者によるブーム用レバー２６Ｂの操作とは無関係にブーム４を含むアタッチメント１２５を上昇方向に切り替えることができる。すなわち、電磁比例弁１５４ａ、１５４ｂを設けることにより、操作者によるブーム用レバー２６Ｂの操作から、ブーム４の動作を切り離すことができる。
By providing the electromagnetic
そのため、操作者が旋回用レバー２６Ａを中立にしたり、逆レバー制御を行っても制動が間に合わない場合であっても、アタッチメント１２５を上昇方向に回避する制御動作を行うことにより、より確実に進入物とショベルの接触を回避することができる。
Therefore, even if the operator makes the turning
また、操作者が旋回用レバー２６Ａやブーム用レバー２６Ｂを把持している場合は、機体が振動することによって、レバーの操作量が変化する場合がある。この場合には、上部旋回体３の旋回動作や、ブーム４の上昇動作又は下降動作を、操作者の意図通りに行えない場合がある。
Further, when the operator holds the turning
本実施形態によれば、レバーの操作量の変化にかかわらず、電磁比例弁１５４ａ、１５４ｂを切り替えることで、自動的に、進入物からアタッチメント１２５を回避させることができる。
According to the present embodiment, the
以上のように、コントローラ３０によって進入物が監視領域１８ａ、１８ｂ、１８ｃ内に進入したと判断されると、メインポンプ１４Ｒからブームシリンダ７に作動油が供給される。そして、電磁比例弁１５４ａ、１５４ｂを切り替え、メインポンプ１４Ｒとブームシリンダ７のヘッド側のポートを連通状態にする。これによって、アタッチメント１２５の上昇が行われ、アタッチメント１２５を進入物から回避することができる。
As described above, when it is determined by the
以下の説明において、本制御動作を、アタッチメント１２５の回避制御と称す。
In the following description, this control operation is referred to as avoidance control of the
上述のように、コントローラ３０によって進入物が監視領域１８ａ、１８ｂ、１８ｃ内に進入したと判断されると、アタッチメント１２５の接地制御、或いは、アタッチメント１２５の回避制御を行うように、電磁比例弁１５４ａ、１５４ｂを連通状態とする。すなわち、パイロットポンプ１５の吐出側のポートと流量制御弁１５４の何れかのポートと連通状態にする。これによって、流量制御弁１５４の切り替えを行う。
As described above, when it is determined by the
図１１は、図７と異なる実施例におけるショベルの旋回機構を説明する図である。 FIG. 11 is a diagram illustrating a shovel turning mechanism in an embodiment different from that of FIG. 7.
上述の実施形態とさらに異なるショベル制御機構について、図１１を参照しながら説明する。 An excavator control mechanism further different from the above-described embodiment will be described with reference to FIG.
図１１に示すように、本実施形態に係るショベルにおける上部旋回体３の旋回動作は、下部走行体１側に固定された内歯歯車６１に、上部旋回体３側に組み込まれた旋回ピニオン６２を内接噛合することにより実現している。
As shown in FIG. 11, in the excavator according to the present embodiment, the turning operation of the
具体的には、旋回ピニオン６２により、内歯歯車６１を介してインナレース６３が低速、高トルクで駆動されることで、旋回フレーム３ａがアウタレース６４と共に旋回中心１１１の周りを回動し、上部旋回体３の旋回動作が行われる。インナレース６３とアウタレース６４とは、上部旋回体３の旋回中心１１１に対し同心円をなすように配設されている。より詳細には、旋回ピニオン６２は、インナレース６３の内周部に形成された内歯歯車６１に噛合されており、内歯歯車６１は、旋回フレーム３ａに固定されている。旋回ピニオン６２が、インナレース６３の内周部に沿って移動することにより上部旋回体３の旋回動作が行われる。
Specifically, the turning
上部旋回体３の旋回動作中に、内歯歯車６１にピン６０を挿入することにより、インナレース６３の駆動を停止させて、上部旋回体３の旋回動作を強制的に停止（ロック）させる。これによって、上部旋回体３は緊急停止することになり、進入物と接触する可能性がかなり高い場合であっても、ショベルと進入物との接触を確実に回避することができる。以下の説明において、本制御動作をピンの挿入制御と称す。
By inserting the
図１２は、図１１に示す旋回機構を搭載するショベルの制御動作を説明する図である。図１２において、本実施形態に係るショベルのピンの挿入制御の制動特性を実線で示す。一点鎖線は、逆レバー制御が行われる場合の制動特性を比較例として示す。二点鎖線は、アタッチメントの接地制御が行われる場合の制動特性を比較例として示す。破線は、上記制御が行われない場合の制動特性を比較例として示す。縦軸は時間Ｔを示し、横軸は、旋回油圧モータ２１の角速度ωを示す。
FIG. 12 is a diagram illustrating a control operation of a shovel equipped with the turning mechanism shown in FIG. In FIG. 12, the braking characteristics of the excavator pin insertion control according to the present embodiment are shown by solid lines. The alternate long and short dash line shows the braking characteristics when reverse lever control is performed as a comparative example. The two-dot chain line shows the braking characteristics when the attachment is grounded as a comparative example. The broken line shows the braking characteristics when the above control is not performed as a comparative example. The vertical axis shows the time T, and the horizontal axis shows the angular velocity ω of the turning
時刻Ｔ０からＴ１の期間では、上部旋回体３は、一定の角速度ω０で旋回を継続しており、上部旋回体３は定速状態にある。
During the period from time T0 to T1, the
時刻Ｔ１において、コントローラ３０が進入物を検知すると、制御信号はオン状態となる。具体的には、コントローラ３０からの制御信号に基づき、内歯歯車６１に、ピン６０を挿入する。ピン６０を挿入することにより、旋回ピニオン６２の移動がロックされるため、インナレース６３の駆動が停止し、それに伴い、上部旋回体３の旋回動作も停止する。その結果、コントローラ３０によって進入物が監視領域１８ａ、１８ｂ、１８ｃ内に進入したと判断されると、状況に応じて、操作者によるブーム用レバー２６Ｂの操作とは無関係に、ピンの挿入制御が行われる。本実施形態によると、制御信号がオン状態となると同時に、上部旋回体３の旋回動作は停止する。
When the
そのため、旋回用レバー２６Ａを中立に戻して、旋回油圧モータ２１を制動させる場合（図１２中破線参照）よりも、はるかに早く、上部旋回体３を停止させることができる。
Therefore, the
また、他の実施例（逆レバー制御、アタッチメント１２５の接地制御、アタッチメント１２５の回避制御）のように、コントローラ３０からの制御信号が出力されてから所定の時刻（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）を要することなく、直ちに緊急停止することができる。
Further, as in other embodiments (reverse lever control, grounding control of
続いて、コントローラ３０による上部旋回体３又はアタッチメント１２５の制御処理について、図面を参照しながら具体的に説明する。図１３は、本実施形態に係るショベルの制御処理を示すフローチャートの一例である。
Subsequently, the control process of the
図１３に示すように、まず、コントローラ３０の判定部３０ａにおいて、アタッチメント１２５の姿勢や上部旋回体３の角速度ω、ω'、ω''に基づき、第１監視領域１８ａ、第２監視領域１８ｂ、第３監視領域１８ｃを決定する（ステップＳＴ１）。
As shown in FIG. 13, first, in the
コントローラ３０は、進入物との接触の危険度（緊急度）に応じて、上部旋回体３又はアタッチメント１２５の制御動作を判定する。
The
具体的には、コントローラ３０は、進入物検知装置８０から入力された画像データを分析することにより、進入物の位置を算出する。そして、コントローラ３０は、旋回角度センサ２２Ｄから入力された旋回角の変動に基づいて角速度ω、ω'、ω''を算出する。さらに、コントローラ３０は、角度センサ２２Ａ、２２Ｂ、及びストロークセンサ２２Ｃから入力された測定結果に基づいて、揺動中心１１２からバケット６先端までの高さ、及び、アタッチメント長Ｒ、半径Ｒ'、Ｒ''を算出する。
Specifically, the
アタッチメント長Ｒが一定の場合、角速度ωが大きくなるに従って、監視角度上限値αｄ（図３参照）を大きく設定しておくのが好ましい。また、角速度ωが一定の場合、アタッチメント長Ｒが大きくなるに従って、監視角度上限値αｄを大きく設定しておくのが好ましい。ショベルに作用する慣性モーメントが大きくなるからである。 When the attachment length R is constant, it is preferable to set the monitoring angle upper limit value αd (see FIG. 3) to be larger as the angular velocity ω increases. Further, when the angular velocity ω is constant, it is preferable to set the monitoring angle upper limit value αd to be larger as the attachment length R increases. This is because the moment of inertia acting on the excavator increases.
なお、第２監視領域１８ｂの半径Ｒ'は一定である。角速度ω'が大きくなるに従って、監視角度上限値αｄ' （図３参照）を大きく設定しておくのが好ましい。第３監視領域１８ｃの半径Ｒ'' は一定であるため、上述と同様に、角速度ω''が大きくなるに従って、監視角度上限値αｄ'' （図３参照）を大きく設定しておくのが好ましい。
The radius R'of the
以上の算出結果に基づいて、監視領域１８ａ、１８ｂ、１８ｃの大きさが決定される。
Based on the above calculation results, the sizes of the
そして、進入物検知装置８０から入力された画像データを分析することにより、進入物の種類を特定する。この特定は、例えば、進入物の種類に応じて、進入物に取り付けられる発信器２２２の発光色を変えることによって行う。コントローラ３０は、このようにして算出された監視領域１８ａ、１８ｂ、１８ｃ及び進入物の種類、位置関係に基づき、判定部３０ａ（図６参照）において、上部旋回体３又はアタッチメント１２５の制御動作を決定する。
Then, the type of the approaching object is specified by analyzing the image data input from the approaching
具体的には、進入物とショベルの接触（当接）の可能性が高いか否かを判断して、上部旋回体３又はアタッチメント１２５の制御動作を決定する。
Specifically, it is determined whether or not there is a high possibility of contact (contact) between the approaching object and the excavator, and the control operation of the
進入物が何れかの監視領域内に進入したかの判断を行う。この判断は、進入物検知装置８０の画像データに基づき、コントローラ３０の判定部３０ａが行う。何れかの監視領域内に進入した場合、例えば、警報ランプを点灯若しくは点滅させると共に、警報ブザーを鳴らす（ステップＳＴ２）。このとき、緊急領域別に警報の種類を変えてもよい。さらに、判定部３０ａは、上部旋回体３やアタッチメント１２５を含む駆動部に進入物が接触（当接）する危険度（緊急度）を判断する（ステップＳＴ３）。この危険度に基づき、コントローラ３０は、駆動部を進入物から回避させる回避制御を判定する。
Determine if an intruder has entered any of the monitoring areas. This determination is made by the
第１監視領域１８ａ内に進入物が進入し、アタッチメント１２５又は上部旋回体３に当接する可能性がある場合（ステップＳＴ３のＹＥＳ）、判定部３０ａにて、進入物と、アタッチメント１２５又は上部旋回体３との距離の判定が行われる。
When there is a possibility that an approaching object enters the
具体的には、判定部３０ａが、アタッチメント１２５と進入物の距離及び上部旋回体３と進入物の距離の何れも、所定の距離を有するか否かの判定を行う（ステップＳＴ４）。ステップＳＴ４において、何れの距離も所定の距離を有すると判定する場合は（ステップＳＴ４のＹＥＳ）、コントローラ３０によって「逆レバー制御」が実行される（ステップＳＴ５）。旋回油圧モータ２１を循環する作動油の流れを逆転させることによって、上部旋回体３の停止動作が行われる。
Specifically, the
なお、ステップＳＴ４において、何れかの距離が所定の距離を有さないと判定する場合は（ステップＳＴ４のＮＯ）、カウンタウエイト等上部旋回体３と進入物との距離が所定の距離を有するか否かの判定を行う（ステップＳＴ６）。つまり、このステップＳＴ６では、「逆レバー制御」で対応する程の距離の余裕はない場合に、上述の他の制御動作を実行することで、上部旋回体３又はアタッチメント１２５が進入物に接触するのを回避できるか否かの判定が行われる。
If it is determined in step ST4 that any of the distances does not have a predetermined distance (NO in step ST4), does the distance between the
ステップＳＴ６において、距離があると判定する場合は（ステップＳＴ６のＮＯ）、アタッチメント１２５を上昇させることで回避可能か否かの判定が行われる（ステップＳＴ９）。ステップＳＴ９において、上昇させることで回避可能な場合には（ステップＳＴ９のＹＥＳ）、アタッチメント１２５の「アタッチメント１２５の回避制御」が行われる（ステップＳＴ１０）。
In step ST6, when it is determined that there is a distance (NO in step ST6), it is determined whether or not it can be avoided by raising the attachment 125 (step ST9). In step ST9, if it can be avoided by raising it (YES in step ST9), "avoidance control of the
一方、ステップＳＴ６において、所定の距離を有さないと判定する場合は（ステップＳＴ６のＹＥＳ）、アタッチメント１２５を接地することで回避可能か否かの判定が行われる（ステップＳＴ７）。ステップＳＴ７において、接地で回避可能な場合には（ステップＳＴ７のＹＥＳ）、「アタッチメント１２５の接地制御」が行われる（ステップＳＴ８）。
On the other hand, in step ST6, when it is determined that the distance does not exist (YES in step ST6), it is determined whether or not it can be avoided by touching the attachment 125 (step ST7). In step ST7, if it can be avoided by grounding (YES in step ST7), “grounding control of
なお、「アタッチメント１２５の回避制御」でも、「アタッチメント１２５の接地制御」でも回避が困難であると判定する場合は（ステップＳＴ７、ＳＴ９のＮＯ）、上部旋回体３の旋回動作を強制的に停止させるように、「ピンの挿入制御」を実行する（ステップＳＴ１１）。
If it is determined that avoidance is difficult by either "avoidance control of
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態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形態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-described embodiments, and various modifications and substitutions are made to the above-mentioned embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.
本実施形態では、流量制御弁の切り替えを電磁比例弁によって行う場合の油圧回路として、旋回用レバー又はブーム用レバーの油圧回路を個別に例示して説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。図１４に示すように、旋回用レバー及びブーム用レバーの油圧回路を共に、電磁比例弁によって流量制御弁を切り替える構成としてもよい。 In the present embodiment, as the hydraulic circuit when the flow control valve is switched by the electromagnetic proportional valve, the hydraulic circuit of the swivel lever or the boom lever is individually exemplified and described, but the present invention is limited to this configuration. It's not something. As shown in FIG. 14, both the hydraulic circuits of the swivel lever and the boom lever may be configured to switch the flow rate control valve by the electromagnetic proportional valve.
或いは、図１５に示すように、ブーム用レバー及びアーム用レバーの油圧回路を、電磁比例弁によって流量制御弁を切り替える構成としてもよい。 Alternatively, as shown in FIG. 15, the hydraulic circuits of the boom lever and the arm lever may be configured to switch the flow rate control valve by the electromagnetic proportional valve.
或いは、図１６に示すように、ブーム用レバー、アーム用レバー及びバケット用レバーの油圧回路を、電磁比例弁によって流量制御弁を切り替える構成としてもよい。 Alternatively, as shown in FIG. 16, the hydraulic circuits of the boom lever, the arm lever, and the bucket lever may be configured to switch the flow rate control valve by the electromagnetic proportional valve.
アーム用レバーの油圧回路は、電磁比例弁１５５ａをコントローラ３０によって左側位置ｃに切り替えることにより流量制御弁１５５のＲポートに作動油を供給させる。これにより、流量制御弁１５５を右側位置ｂに切り替え、アームシリンダ８のヘッド側にメインポンプ１４Ｌからの作動油が供給されることになり（図５参照）、アーム５の上昇動作が自動的（強制的）に行われる。アーム５の下降動作を自動的に行う場合は、電磁比例弁１５５ｂをコントローラ３０によって左側位置ｃ切り替えることにより、流量制御弁１５５を左側位置ｃに切り替える。
The hydraulic circuit of the arm lever supplies hydraulic oil to the R port of the
バケット用レバーの油圧回路は、電磁比例弁１５８ａをコントローラ３０によって左側位置ｃに切り替えることにより流量制御弁１５８のＲポートに作動油を供給する。これにより、流量制御弁１５８を右側位置ｂに切り替え、バケットシリンダ９のヘッド側にメインポンプ１４Ｒからの作動油が供給されることになり（図５参照）、バケット６の開き動作が自動的（強制的）に行われる。バケット６の閉じ動作を自動的に行う場合は、電磁比例弁１５８ｂをコントローラ３０によって左側位置ｃに切り替えることにより、流量制御弁１５８を左側位置ｃに切り替える。
The hydraulic circuit of the bucket lever supplies hydraulic oil to the R port of the
油圧回路の詳細な説明は、旋回用レバー２６Ａ及びブーム用レバー２６Ｂの場合と基本的に同じであるため、説明は省略する。
Since the detailed description of the hydraulic circuit is basically the same as that of the turning
ブーム４の制御動作に、上述のアーム５の制御動作又はバケット６の制御動作を組み合わせることにより、ショベルと進入物の位置関係に応じて、様々な回避動作を実行させることができる。
By combining the control operation of the boom 4 with the control operation of the
また、本実施形態において、ショベルと進入物とが接触（当接）するのを回避する回避動作として、「逆レバー制御」、「アタッチメント１２５の回避制御」、「アタッチメント１２５の接地制御」、「ピンの挿入制御」を例示して説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、メカニカルブレーキ２３により、上部旋回体３を制動させてもよい（図５参照）。具体的には、上部旋回体３の旋回中は、パイロットポンプ１５からシリンダ２３ｅ内に作動油を供給することによって、メカニカルブレーキ２３を解除する。そして、接触の危険度（緊急度）に応じて、コントローラ３０から制御信号を送信し、電磁切換弁５０を切り換え、シリンダ２３ｅ内への作動油の供給を停止してメカニカルブレーキ２３を作動させる。これによって、上部旋回体３を制動させる構成としてもよい。ブレーキによる制動であるため、旋回用レバー２６Ａを中立位置にして作動油の流れを遮断する場合に比べて、旋回が停止するまでの時間Ｔが短くなる。上部旋回体３が減速されてから停止するまでの時間は、「アタッチメント１２５の接地制御」を行った場合と同等の時間（図９中実線及び時刻Ｔ４参照）になる。
Further, in the present embodiment, as avoidance operations for avoiding contact (contact) between the excavator and the approaching object, "reverse lever control", "
以上、説明した制御動作は、各々単独で行ってもよく、幾つかの制御動作を併用してもよい。これにより、様々な状況に応じて、上部旋回体３又はアタッチメント１２５が進入物と接触するのを回避することができる。
The control operations described above may be performed independently or in combination with several control operations. Thereby, depending on various situations, it is possible to prevent the
幾つかの制御動作を併用する場合は、進入物とショベルの構成物（上部旋回体３、アタッチメント１２５等）との相対距離、若しくは、進入物とショベルとが当接可能性が高いショベルの構成物に基づいて、アタッチメント１２５を制御するか、旋回油圧モータ２１を制御するかを判断する。この判断は、コントローラ３０の判定部３０ａによって行う。
When several control operations are used together, the relative distance between the approaching object and the excavator component (
また、本実施形態において、ショベルの駆動系の構成を示すブロック図は、旋回モータを油圧駆動の旋回油圧モータとして説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、図１７に示すように、電動駆動の旋回電動機を用いても、本発明を実現できることは言うまでもない。機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気駆動・制御系をそれぞれ二重線、実線、破線、及び点線で示す。 Further, in the block diagram showing the configuration of the drive system of the excavator in the present embodiment, the swivel motor is described as a hydraulically driven swivel hydraulic motor, but the present invention is not limited to this configuration. For example, as shown in FIG. 17, it goes without saying that the present invention can be realized even by using an electrically driven swivel motor. The mechanical power system, high-pressure hydraulic line, pilot line, and electric drive / control system are shown by double lines, solid lines, broken lines, and dotted lines, respectively.
図１７に示すショベルは旋回機構２を電動にしたもので、旋回機構２を駆動するために旋回用電動機２１０が設けられている。電動作業要素としての旋回用電動機２１０は、インバータ２０を介して蓄電系１２０に接続されている。旋回用電動機２１０の回転軸２１０Ａには、レゾルバ２２０、メカニカルブレーキ２３、及び旋回変速機２４が接続される。旋回用電動機２１０と、インバータ２０と、レゾルバ２２０と、メカニカルブレーキ２３と、旋回変速機２４とで負荷駆動系が構成される。
The excavator shown in FIG. 17 is an
電動発電機１２には、インバータ１８Ａを介して、蓄電器を含む蓄電系１２０が接続される。蓄電系１２０は、インバータ１８Ａ、２０と直流母線により接続された昇降圧コンバータと、昇降圧コンバータに接続された蓄電器で構成される。蓄電器は、キャパシタを用いるが、キャパシタの代わりに、リチウムイオン電池等の充放電可能な二次電池、リチウムイオンキャパシタ、又は、電力の授受が可能なその他の形態の電源を蓄電器として用いてもよい。
A
エンジン１１にはスタータモータ１１ａ及びスタータモータ始動用のバッテリ１１ｂが設けられている。バッテリ１１ｂは、一般的に自動車に使用される蓄電池であり、例えば２４Ｖの鉛蓄電池が用いられる。ショベルを起動するときには、バッテリ１１ｂからスタータモータ１１ａに電力を供給してスタータモータ１１ａを駆動し、この駆動力でエンジン１１を強制的に回転させて始動する。
The
この場合も、上記旋回油圧モータ２１を用いた場合と、同等の作用効果を奏することができる。
Also in this case, the same effect as the case of using the swing
また、本実施の形態では流量制御弁へ操作信号としてパイロット圧を発生させる操作レバーを示したが、それ以外にも、コントローラからの電気信号を発生させ、流量制御弁１５４、１５５、１５７、１５８へ送信させる電気レバーを用いても良い。この場合、通常は、電気レバーの操作量が、一旦、コントローラに入力され、その後、操作量に応じた電気信号は流量制御弁へ送信され、流量制御弁を制御する。また、コントローラが進入物を検知した場合には、操作量に応じた電気信号から、予め入力された信号パターンに基づいて生成される電気信号へ、コントローラから送信させる電気信号が切り替えられる。このため、予め入力された信号パターンに基づいて、流量制御弁は制御される。
Further, in the present embodiment, an operation lever that generates a pilot pressure as an operation signal to the flow control valve is shown, but in addition to this, an electric signal from the controller is generated and the
また、本実施形態では、ｘｙｚ直交座標系を用いてアタッチメント１２５の位置を算出する場合を例示して説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、地球基準座標系を用いて、経度及び緯度で座標を定義してもよい。進入物との位置をＧＰＳで測定する場合に有効である。
Further, in the present embodiment, the case where the position of the
１ 下部走行体
１Ａ、１Ｂ 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
８ アームシリンダ
９ バケットシリンダ
１０ キャビン
１１ エンジン
１４、１４Ｒ、１４Ｌ メインポンプ
１５ パイロットポンプ
１７ コントロールバルブ
２１ 旋回油圧モータ
２２ 姿勢検出器
２２Ａ ブーム角度センサ
２２Ｂ アーム角度センサ
２２Ｃ バケットシリンダストロークセンサ
２２Ｄ 旋回角度センサ
２３ メカニカルブレーキ
２６Ａ 旋回用レバー
２６Ｂ ブーム用レバー
２７Ｒ、２７Ｌ、３７Ｒ、３７Ｌ パイロットライン
２９ 圧力センサ
３０ コントローラ
８０ 進入物検知装置
１２５ アタッチメント
１５４、１５７ 流量制御弁
１５４ａ、１５４ｂ、１５７ａ、１５７ｂ 電磁比例弁
２２２ 発信器
1 Lower traveling
Claims (13)
該下部走行体に旋回可能に配置された上部旋回体と、
前記上部旋回体に備えられた駆動源と、
該駆動源の回転動力により、作動油を吐出する油圧ポンプと、
前記上部旋回体に備えられたブーム、アーム、及び、バケットを含むアタッチメントと、
前記ブームを駆動するブーム用油圧アクチュエータと、
前記アームを駆動するアーム用油圧アクチュエータと、
前記バケットを駆動するバケット用油圧アクチュエータと、
前記上部旋回体を前記下部走行体に対して旋回する旋回用油圧アクチュエータと、
前記ブーム用油圧アクチュエータを駆動制御するブーム用流量制御弁と、
前記アーム用油圧アクチュエータを駆動制御するアーム用流量制御弁と、
前記バケット用油圧アクチュエータを駆動制御するバケット用流量制御弁と、
前記旋回用油圧アクチュエータを駆動制御する旋回用流量制御弁と、
前記ブーム用流量制御弁へのパイロット圧を調整するブーム用電磁比例弁と、
前記アーム用流量制御弁へのパイロット圧を調整するアーム用電磁比例弁と、
前記バケット用流量制御弁へのパイロット圧を調整するバケット用電磁比例弁と、
前記旋回用流量制御弁へのパイロット圧を調整する旋回用電磁比例弁と、
前記ブーム用電磁比例弁、前記アーム用電磁比例弁、前記バケット用電磁比例弁、及び、前記旋回用電磁比例弁へ制御信号を出力する制御装置と、
該ショベルの監視領域内に進入した当該ショベルとは別の進入物の位置を検知する進入物検知装置と、を有するショベルであって、
該制御装置は、
前記進入物による前記監視領域内への進入判断の前に、前記油圧ポンプから前記旋回用油圧アクチュエータへの前記作動油を供給するとともに、
前記進入物による前記監視領域内への進入判断の後に、前記油圧ポンプから前記ブーム用油圧アクチュエータ、前記アーム用油圧アクチュエータ、前記旋回用油圧アクチュエータの少なくとも何れかへの前記作動油を供給し、
前記進入判断の後において、前記進入物の位置に応じて当該ショベルと前記進入物との接触を防ぐように前記ブーム用油圧アクチュエータの制御動作、前記アーム用油圧アクチュエータの制御動作、及び、前記旋回用油圧アクチュエータに供給される作動油の流れを逆向きに切り換える制御動作の少なくとも何れかの制御動作を決定し、
前記ブーム用電磁比例弁、前記アーム用電磁比例弁、及び、前記旋回用電磁比例弁の何れかへ前記決定に基づき制御信号を出力するショベル。 With the lower running body,
An upper swivel body arranged so as to be swivelable on the lower traveling body,
The drive source provided in the upper swing body and
A hydraulic pump that discharges hydraulic oil by the rotational power of the drive source,
An attachment including a boom, an arm, and a bucket provided on the upper swing body, and
The hydraulic actuator for the boom that drives the boom, and
The hydraulic actuator for the arm that drives the arm and
The hydraulic actuator for the bucket that drives the bucket and
A hydraulic actuator for turning the upper swing body with respect to the lower traveling body, and
A boom flow control valve that drives and controls the boom hydraulic actuator,
The flow control valve for the arm that drives and controls the hydraulic actuator for the arm,
A flow control valve for a bucket that drives and controls the hydraulic actuator for a bucket,
A swivel flow control valve that drives and controls the swivel hydraulic actuator,
The boom electromagnetic proportional valve that adjusts the pilot pressure to the boom flow control valve,
An electromagnetic proportional valve for the arm that adjusts the pilot pressure to the flow control valve for the arm,
An electromagnetic proportional valve for buckets that adjusts the pilot pressure to the flow control valve for buckets,
An electromagnetic proportional valve for turning that adjusts the pilot pressure to the flow control valve for turning,
A control device that outputs a control signal to the boom electromagnetic proportional valve, the arm electromagnetic proportional valve, the bucket electromagnetic proportional valve, and the swivel electromagnetic proportional valve.
A shovel having an approaching object detecting device for detecting the position of an approaching object different from the shovel that has entered the monitoring area of the shovel.
The control device is
Prior to the determination of entry into the monitoring area by the approaching object, the hydraulic oil is supplied from the hydraulic pump to the turning hydraulic actuator, and the hydraulic oil is supplied.
After determining the entry into the monitoring area by the approaching object, the hydraulic oil is supplied from the hydraulic pump to at least one of the boom hydraulic actuator, the arm hydraulic actuator, and the turning hydraulic actuator.
After the approach determination, the control operation of the boom hydraulic actuator , the control operation of the arm hydraulic actuator , and the turning so as to prevent the excavator from coming into contact with the approach object according to the position of the approach object. Determines at least one of the control actions to switch the flow of hydraulic oil supplied to the hydraulic actuator in the opposite direction .
A shovel that outputs a control signal to any of the boom electromagnetic proportional valve, the arm electromagnetic proportional valve, and the swivel electromagnetic proportional valve based on the determination.
前記ブーム用電磁比例弁、前記アーム用電磁比例弁、前記バケット用電磁比例弁、及び、前記旋回用電磁比例弁は前記制御装置からの前記レバー操作とは切り離された制御信号に基づき、それぞれ前記ブーム用流量制御弁、前記アーム用流量制御弁、前記バケット用流量制御弁、及び、前記旋回用流量制御弁を制御し、前記ブーム用油圧アクチュエータ、前記アーム用油圧アクチュエータ、前記バケット用油圧アクチュエータ、及び、前記旋回用油圧アクチュエータを駆動制御する、
請求項１に記載のショベル。 The boom hydraulic actuator, the arm hydraulic actuator, the bucket hydraulic actuator, and the turning hydraulic actuator are drive-controlled according to the operation direction and operation amount of the lever operation.
The boom electromagnetic proportional valve, the arm electromagnetic proportional valve, the bucket electromagnetic proportional valve, and the swivel electromagnetic proportional valve are each based on a control signal separated from the lever operation from the control device. The boom hydraulic actuator, the arm hydraulic actuator, the bucket hydraulic actuator, which control the boom flow control valve, the arm flow control valve, the bucket flow control valve, and the swivel flow control valve, And, the drive and control of the turning hydraulic actuator,
The excavator according to claim 1.
請求項１に記載のショベル。 The boom electromagnetic proportional valve, the arm electromagnetic proportional valve, the bucket electromagnetic proportional valve, and the hydraulic oil of the pilot line on the secondary side of the swivel electromagnetic proportional valve are the boom electromagnetic proportional valve and the above, respectively. It is opened to the tank via the electromagnetic proportional valve for the arm, the electromagnetic proportional valve for the bucket, and the electromagnetic proportional valve for turning.
The excavator according to claim 1.
該下部走行体に旋回可能に配置された上部旋回体と、
前記上部旋回体に備えられた駆動源と、
該駆動源の回転動力により、作動油を吐出する油圧ポンプと、
前記上部旋回体に備えられたブーム、アーム、及び、バケットを含むアタッチメントと、
前記ブームを駆動するブーム用油圧アクチュエータと、
前記アームを駆動するアーム用油圧アクチュエータと、
前記バケットを駆動するバケット用油圧アクチュエータと、
前記上部旋回体を前記下部走行体に対して旋回する旋回用電動機と、
前記ブーム用油圧アクチュエータを駆動制御するブーム用流量制御弁と、
前記アーム用油圧アクチュエータを駆動制御するアーム用流量制御弁と、
前記バケット用油圧アクチュエータを駆動制御するバケット用流量制御弁と、
前記旋回用電動機を駆動制御するインバータと、
前記ブーム用流量制御弁へのパイロット圧を調整するブーム用電磁比例弁と、
前記アーム用流量制御弁へのパイロット圧を調整するアーム用電磁比例弁と、
前記バケット用流量制御弁へのパイロット圧を調整するバケット用電磁比例弁と、
前記ブーム用電磁比例弁、前記アーム用電磁比例弁、前記バケット用電磁比例弁、及び、前記インバータへ制御信号を出力する制御装置と、
該ショベルの監視領域内に進入した当該ショベルとは別の進入物の位置を検知する進入物検知装置と、を有するショベルであって、
該制御装置は、
前記進入物による前記監視領域内への進入判断の前に、前記旋回用電動機への電力の供給を実行するとともに、
前記進入物による前記監視領域内への進入判断の後に、前記油圧ポンプから前記ブーム用油圧アクチュエータへの前記作動油の供給、前記アーム用油圧アクチュエータへの前記作動油の供給、前記旋回用電動機への電力の供給の少なくとも何れかを実行し、
前記進入判断の後において、前記進入物の位置に応じて当該ショベルと前記進入物との接触を防ぐように前記ブーム用油圧アクチュエータの制御動作、前記アーム用油圧アクチュエータの制御動作、及び、前記旋回用電動機を逆転させようとする制御動作の少なくとも何れかの制御動作を決定し、
前記ブーム用電磁比例弁、前記アーム用電磁比例弁、及び、前記インバータの何れかへ前記決定に基づき制御信号を出力するショベル。 With the lower running body,
An upper swivel body arranged so as to be swivelable on the lower traveling body,
The drive source provided in the upper swing body and
A hydraulic pump that discharges hydraulic oil by the rotational power of the drive source,
An attachment including a boom, an arm, and a bucket provided on the upper swing body, and
The hydraulic actuator for the boom that drives the boom, and
The hydraulic actuator for the arm that drives the arm and
The hydraulic actuator for the bucket that drives the bucket and
A turning motor that turns the upper turning body with respect to the lower traveling body, and
A boom flow control valve that drives and controls the boom hydraulic actuator,
The flow control valve for the arm that drives and controls the hydraulic actuator for the arm,
A flow control valve for a bucket that drives and controls the hydraulic actuator for a bucket,
An inverter that drives and controls the turning motor,
The boom electromagnetic proportional valve that adjusts the pilot pressure to the boom flow control valve,
An electromagnetic proportional valve for the arm that adjusts the pilot pressure to the flow control valve for the arm,
An electromagnetic proportional valve for buckets that adjusts the pilot pressure to the flow control valve for buckets,
The boom electromagnetic proportional valve, the arm electromagnetic proportional valve, the bucket electromagnetic proportional valve, and a control device that outputs a control signal to the inverter.
A shovel having an approaching object detecting device for detecting the position of an approaching object different from the shovel that has entered the monitoring area of the shovel.
The control device is
Prior to the determination of entry into the monitoring area by the approaching object, power is supplied to the turning motor and the power is supplied to the turning motor.
After determining the entry into the monitoring area by the approaching object , the hydraulic pump supplies the hydraulic oil to the boom hydraulic actuator , the hydraulic oil is supplied to the arm hydraulic actuator, and the turning motor is supplied . Perform at least one of the power supplies of
After the approach determination, the control operation of the boom hydraulic actuator , the control operation of the arm hydraulic actuator , and the turning so as to prevent the excavator from coming into contact with the approach object according to the position of the approach object. Determines at least one of the control actions that attempts to reverse the motor.
A shovel that outputs a control signal to any of the boom electromagnetic proportional valve, the arm electromagnetic proportional valve, and the inverter based on the determination.
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