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公開番号2024025818
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-26
出願番号2023211125,2019239546
出願日2023-12-14,2019-12-27
発明の名称ショベル
出願人株式会社小松製作所
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類E02F 9/22 20060101AFI20240216BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】クッション制御において適正なクッション効果を得ること。
【解決手段】作業機械の制御システムは、油圧ポンプと、油圧ポンプから供給された作動油に基づいて作業機要素を可動範囲で動作させる油圧シリンダと、油圧ポンプに接続される第1流路と、第1流路から分岐する第2流路と、第1流路を介して油圧シリンダに供給される作動油の流量を調整する流量制御弁と、第2流路を介してタンクに排出される作動油の流量を調整するブリード弁と、可動範囲における作業機要素の姿勢を検出する姿勢センサと、姿勢センサの検出データに基づいて、作業機要素が可動範囲の端部位置を含む端部区間に存在すると判定した場合、油圧シリンダに供給される作動油の流量を調整する第1制御指令及びタンクに排出される作動油の流量を調整する第2制御指令を出力する制御装置と、を備える。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項1】
油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから供給された作動油に基づいて作業機要素を可動範囲で動作させる油圧シリンダと、
前記油圧ポンプに接続される第1流路と、
前記第1流路から分岐する第2流路と、
前記第1流路を介して前記油圧シリンダに供給される作動油の流量を調整する流量制御弁と、
前記第2流路を介してタンクに排出される作動油の流量を調整するブリード弁と、
前記可動範囲における前記作業機要素の姿勢を検出する姿勢センサと、
前記姿勢センサの検出データに基づいて、前記作業機要素が前記可動範囲の端部位置を含む端部区間に存在すると判定した場合、前記油圧シリンダに供給される作動油の流量を調整する第1制御指令及び前記タンクに排出される作動油の流量を調整する第2制御指令を出力する制御装置と、を備える、
作業機械の制御システム。
続きを表示(約 2,100 文字)【請求項2】
前記制御装置は、
前記作業機要素が前記端部区間に存在すると判定した場合、前記油圧シリンダに供給される作動油の流量が少なくなるように前記第1制御指令を出力し、前記タンクに排出される作動油の流量が多くなるように前記第2制御指令を出力する、
請求項1に記載の作業機械の制御システム。
【請求項3】
前記流量制御弁を作動するための操作指令を生成する操作装置を備え、
前記制御装置は、前記作業機要素が前記端部区間に存在し、かつ前記作業機要素が端部位置に向かうように前記操作指令が出力されていると判定した場合、
前記油圧シリンダに供給される前記作動油の流量が、前記操作指令により指定された前記作動油の流量よりも少なくなるように、前記第1制御指令を出力し、
前記タンクに排出される前記作動油の流量が、前記操作指令により指定された前記作動油の流量よりも多くなるように、前記第2制御指令を出力する、
請求項2に記載の作業機械の制御システム。
【請求項4】
前記作業機要素は、ブームと、前記ブームに連結されるアームと、前記アームに連結されるバケットと、を含み、
前記油圧シリンダは、前記ブームを動作させるブームシリンダと、前記アームを動作させるアームシリンダと、前記バケットを動作させるバケットシリンダと、を含み、
前記アームは、前記アームシリンダによりダンプ動作及び掘削動作し、
前記アームの端部区間は、前記アームが前記ダンプ動作を終了したときの前記アームのダンプ側の端部位置を含むダンプ側端部区間と、前記アームが前記掘削動作を終了したときの前記アームの掘削側の端部位置を含む掘削側端部区間とを含み、
前記制御装置は、前記アームが前記掘削側端部区間に存在し、かつ前記アームが前記掘削側の端部位置に向かうように前記操作指令が出力されていると判定した場合、
前記油圧シリンダに供給される前記作動油の流量が、前記操作指令により指定された前記作動油の流量よりも少なくなるように、前記第1制御指令を出力し、
前記タンクに排出される前記作動油の流量が、前記操作指令により指定された前記作動油の流量よりも多くなるように、前記第2制御指令を出力する、
請求項3に記載の作業機械の制御システム。
【請求項5】
前記油圧シリンダから排出される前記作動油の圧力を検出する圧力センサを備え、
前記制御装置は、前記圧力センサの検出データに基づいて、前記第2制御指令を出力する、
請求項3又は請求項4に記載の作業機械の制御システム。
【請求項6】
前記制御装置は、前記圧力センサの検出データに基づいて、前記油圧シリンダから排出される前記作動油の圧力が閾値以下であると判定した場合、前記作業機要素が前記端部区間に存在し、かつ前記作業機要素が前記端部位置に向かうように前記操作指令が出力されていると判定しても、前記タンクに排出される前記作動油の流量が少なくなるように、前記第2制御指令を出力する、
請求項5に記載の作業機械の制御システム。
【請求項7】
前記流量制御弁のスプールは、前記油圧シリンダのボトム室に作動油を供給する第1作動位置と、前記油圧シリンダのロッド室に作動油を供給する第2作動位置と、前記第1作動位置と前記第2作動位置との間に配置され作動油を流通させない停止位置とに移動し、
前記第2流路は、前記油圧ポンプと前記流量制御弁との間の前記第1流路から分岐する、
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の作業機械の制御システム。
【請求項8】
複数の作業機要素を含む作業機と、
複数の前記作業機要素のそれぞれを動作させる複数の油圧シリンダと、
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の作業機械の制御システムと、を備える、
作業機械。
【請求項9】
油圧シリンダにより作業機要素を可動範囲で動作させることと、
可動範囲における前記作業機要素の姿勢を検出することと、
前記作業機要素の姿勢の検出データに基づいて、前記作業機要素が前記可動範囲の端部位置を含む端部区間に存在すると判定した場合、油圧ポンプに接続された第1流路を介して前記油圧シリンダに供給される作動油の流量を調整し、前記第1流路から分岐する第2流路を介してタンクに排出される作動油の流量を調整することと、を含む、
作業機械の制御方法。
【請求項10】
前記油圧シリンダに供給される作動油の流量を調整するための操作指令を取得することを含み、
前記作業機要素が前記端部区間に存在し、かつ前記作業機要素が前記端部位置に向かうように前記操作指令が出力されていると判定した場合、前記油圧シリンダに供給される作動油の流量を少なくし、前記タンクに排出される作動油の流量を多くする、
請求項9に記載の作業機械の制御方法。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、作業機械の制御システム、作業機械、作業機械の制御方法、及び作業機械の制御装置に関する。
続きを表示(約 1,900 文字)【背景技術】
【0002】
作業機械に係る技術分野において、特許文献1に開示されているようなクッション制御が知られている。クッション制御とは、油圧シリンダのピストンがストロークエンドに接近したときにピストンを減速させる制御をいう。クッション制御により、油圧シリンダのピストンがストロークエンドに到達したときの衝撃が緩和される。特許文献1において、制御弁は、中立位置と中間位置と作動位置とに移動する。制御弁が中立位置に配置されると、油圧ポンプと油圧シリンダとを接続する供給流路が閉じられ、油圧ポンプとタンクとを接続するブリード通路が開かれる。制御弁が中間位置に配置されると、油圧ポンプからの作動油がブームシリンダとタンクとに分配される。制御弁が作動位置に配置されると、供給流路が開かれ、ブリード通路が閉じられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2016-169796号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
制御弁にフローフォースが作用する可能性がある。フローフォースとは、制御弁のスプールに作用する作動油の流体力をいう。制御弁にフローフォースが作用すると、作業機の速度を高精度に制御することが困難となる可能性がある。クッション制御において、ピストンがストロークエンドに接近したときに制御弁にフローフォースが作用すると、適正なクッション効果が得られない可能性がある。適正なクッション効果が得られないと、作業機の操作性が悪化する。
【0005】
本開示は、クッション制御において適正なクッション効果を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示に従えば、油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給された作動油に基づいて作業機要素を可動範囲で動作させる油圧シリンダと、前記油圧ポンプに接続される第1流路と、前記第1流路から分岐する第2流路と、前記第1流路を介して前記油圧シリンダに供給される作動油の流量を調整する流量制御弁と、前記第2流路を介してタンクに排出される作動油の流量を調整するブリード弁と、前記可動範囲における前記作業機要素の姿勢を検出する姿勢センサと、前記姿勢センサの検出データに基づいて、前記作業機要素が前記可動範囲の端部位置を含む端部区間に存在すると判定した場合、前記油圧シリンダに供給される作動油の流量を調整する第1制御指令及び前記タンクに排出される作動油の流量を調整する第2制御指令を出力する制御装置と、を備える、作業機械の制御システムが提供される。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、クッション制御において適正なクッション効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1は、実施形態に係る作業機械を示す斜視図である。
図2は、実施形態に係る作業機械を模式的に示す側面図である。
図3は、実施形態に係る作業機の動作を説明するための模式図である。
図4は、実施形態に係る作業機要素の可動範囲を説明するための模式図である。
図5は、実施形態に係る作業機械の制御システムを示す模式図である。
図6は、実施形態に係る作業機械の制御システムを示す模式図である。
図7は、実施形態に係る制御装置を示す機能ブロック図である。
図8は、実施形態に係る作業機要素が中間区間に存在する場合の制御装置の動作を説明するための図である。
図9は、実施形態に係る作業機要素及び油圧シリンダの動作を説明するための図である。
図10は、実施形態に係る作業機要素及び油圧シリンダの動作を説明するための図である。
図11は、実施形態に係る作業機械の制御方法を示すフローチャートである。
図12は、実施形態に係るコンピュータシステムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【0010】
[作業機械]
図1は、実施形態に係る作業機械100を示す斜視図である。実施形態においては、作業機械100が油圧ショベルである例について説明する。以下の説明において、作業機械100を適宜、油圧ショベル100、と称する。
(【0011】以降は省略されています)

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