JPWO2018062210A1 - ショベル - Google Patents
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Abstract
Description
たとえばブームシリンダのロッド側にリリーフ弁を設け、ロッド圧が高くなりすぎるのを抑制することで、後方浮き上がりを抑制できる。あるいはブームシリンダのコントロールバルブに対するパイロットラインに電磁制御弁を設け、パイロット圧を調節することで、ロッド圧が高くなりすぎるのを抑制してもよい。
D2/D4×Mgを力F1の許容最大値FMAXとして、
F1<D2/D4×Mg
が成り立つようにF1を制御することにより、後方浮き上がりを抑制してもよい。
ここでF1は、ブームシリンダのロッド圧PRとボトム圧PBにもとづいて計算してもよい。
D2は、ショベルの車体重心P3と、走行体2の前方の転倒支点P1の間の距離を表す。転倒支点P1は、走行体2の有効接地領域52のうち、アタッチメント12が延びる方向(旋回体4の向き)における最先端とみなすことができる。
τ1=D4×F1 …(1)
τ2=D2Mg …(2)
τ1<τ2 …(3)
であり、式(1)、(2)を代入すると、安定条件として不等式(4)を得る。
D4F1<D2Mg …(4)
となる。すなわち浮き上がり抑制部600は、不等式(4)が成り立つように、ブームシリンダ7の動作を補正すればよい。
図5は、第1構成例に係るショベル1の浮き上がり抑制部600およびその周辺のブロック図である。圧力センサ510,512はそれぞれ、ブームシリンダ7のロッド側油室の圧力(ロッド圧)PR、ボトム側油室の圧力(ボトム圧)PBを測定する。測定された圧力PR,PBは、浮き上がり抑制部600(コントローラ30)に入力される。
力F1は圧力PR,PBの関数f(PR,PB)で表される。
F1=f(PR,PB) …(5)
力推定部602は、ロッド圧PRおよびボトム圧PBにもとづいて、ブームシリンダ7が旋回体4に及ぼす力F1を計算する。
F1=AR・PR−AB・PB
と表すことができる。力推定部602はこの式にもとづいて力F1を計算あるいは推定してもよい。
図6は、第2構成例に係る浮き上がり抑制部600を示すブロック図である。不等式(4)を変形すると、以下の関係式(6)を得る。
F1<D2/D4×Mg …(6)
つまり、D2/D4×Mgは、力F1の許容最大値FMAXである。
PR=g(F1,RB) …(7)
したがって、ロッド圧PRが取り得る最大値(最大圧力)PRMAXを計算することができる。
PRMAX=g(FMAX,RB) …(8)
図7は、第3構成例に係るショベル1の浮き上がり抑制部600およびその周辺のブロック図である。図7のショベル1は、図5のショベル1の電磁比例リリーフ弁520に代えて、電磁比例制御弁530を備える。電磁比例制御弁530は、操作レバー26Aからコントロールバルブ17へのパイロットライン27Aに設けられている。浮き上がり抑制部600は、不等式(4)を満たすように電磁比例制御弁530への制御信号を変化させ、コントロールバルブ17への圧力を変化させ、これによりブームシリンダ7のボトム室側の圧力およびロッド側油室の圧力を変化させる。
D4F1_INIT=D2Mg …(9)
F1_INITは、浮き上がりのタイミングにおける力F1である。浮き上がり抑制部600は、力F1_INITを取得し、距離D4,D2の関係式(9)を決定する。
D2/D4=F1_INIT/Mg
を計算し、不等式(6)にもとづいて力F1を制御してもよい。
アタッチメント12の動作の補正を高速に行うことで、オペレータが補正を意識せずに浮き上がりを抑制することは理論的に可能である。しかしながら応答遅延が大きくなると、オペレータが、自分自身の操作と、アタッチメント12の動作に乖離を感じる可能性もある。そこでショベル1は、アタッチメント12の動作の補正と平行して、オペレータに浮き上がりが生じていることを報知、警報してもよい。この報知、警報は、音声メッセージや警告音などの聴覚的手段を用いてもよいし、ディスプレイや警告灯などの視覚的手段を用いてもよいし、振動などの触覚的(物理的)手段を用いてもよい。
オペレータが意図的に、車体の浮き上がりを利用したい場合もある。そこで浮き上がり抑制機能を、オペレータがオン、オフできるようにするとよい。図10は、ショベルの運転室に設けられたディスプレイ700および操作部710一例を示す図である。たとえばディスプレイ700には、浮き上がり抑制機能のオン・オフ(有効・無効)をオペレータに尋ねるダイアログ702やアイコンが表示される。オペレータは操作部710を利用して、浮き上がり補正機能を有効にするか、無効にするかを選択する。操作部710はタッチパネルであってもよく、オペレータは、ディスプレイ上の適切な箇所をタッチすることにより、有効・無効を指定してもよい。
図2を参照して、ブームの操作に起因する浮き上がりについて説明したが、本発明の適用はそれに限定されない。図12(a)、(b)は、後方浮き上がりの別の例を説明する図である。図12(a)は、バケット10の操作により、バケットに土砂を掻き入れようとしたときに、硬い石800と接触した状態を示す。この場合、前方を支点として後方が浮き上がろうとする。
後方支点の前方浮き上がりを説明する。車体の姿勢、地面の状況によっては、ショベルは、後方を支点として前方が浮き上がってしまう場合がある。
τ1=D4×F1 …(10)
τ2=D2Mg …(11)
τ1<τ2 …(12)
であり、式(10)、(11)を代入すると、安定条件として不等式(13)を得る。
D4F1<D2Mg …(13)
となる。すなわち浮き上がり抑制部600は、不等式(13)が成り立つように、ブームシリンダ7の動作を補正すればよい。
図7は、第3構成例に係るショベル1の浮き上がり抑制部600およびその周辺のブロック図である。図7のショベル1は、図5のショベル1の電磁比例リリーフ弁520に代えて、電磁比例制御弁530を備える。電磁比例制御弁530は、操作レバー26Aからコントロールバルブ17へのパイロットライン27Aに設けられている。浮き上がり抑制部600は、不等式(4)を満たすように電磁比例制御弁530への制御信号を変化させ、コントロールバルブ17への圧力を変化させ、これによりブームシリンダ7のボトム側油室の圧力およびロッド側油室の圧力を変化させる。
Claims (10)
- 走行体と、
前記走行体に回動自在に設けられる上部旋回体と、
ブーム、アーム、バケットを有し、前記上部旋回体に取り付けられたアタッチメントと、
走行体の前方を転倒支点とする後方の浮き上がりが抑制されるように、前記アタッチメントのブームシリンダの動作を補正する浮き上がり抑制部と、
を備えることを特徴とするショベル。 - 前記浮き上がり抑制部は、前記ブームシリンダが前記上部旋回体に及ぼす力にもとづいて、前記ブームシリンダの動作を補正することを特徴とする請求項1に記載のショベル。
- 前記浮き上がり抑制部は、前記ブームシリンダのロッド圧およびボトム圧にもとづいて、前記ブームシリンダの動作を補正することを特徴とする請求項1に記載のショベル。
- 前記浮き上がり抑制部は、前記ブームシリンダのロッド圧を制御することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のショベル。
- 前記ショベルの車体重心と前記走行体の転倒支点の間の距離をD2、前記ブームシリンダと前記上部旋回体との連結点と前記転倒支点の間の距離をD4、前記ブームシリンダが前記上部旋回体に及ぼす力をF1、車体重量をM、重力加速度をgとするとき、前記浮き上がり抑制部は、
D4F1<D2Mg
が成り立つように、前記ブームシリンダの動作を補正することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のショベル。 - 前記転倒支点の位置を、前記上部旋回体の向きに応じて変化させることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のショベル。
- 距離D4,D2またはそれらの比を、前記走行体が浮き上がったタイミングにおける前記力F1_INITにもとづいて取得することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のショベル。
- 前記浮き上がり抑制部の機能は、オペレータの入力にもとづいて無効化可能であることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のショベル。
- オペレータに浮き上がりが生じていることを報知、警報する手段をさらに備えることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載のショベル。
- 前記浮き上がり抑制部はさらに、前記走行体の後方を転倒支点とする前方の浮き上がりが抑制されるように、前記アタッチメントのブームシリンダの動作を補正することを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載のショベル。
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