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公開番号2025081954
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-28
出願番号2023195085
出願日2023-11-16
発明の名称作業機
出願人株式会社クボタ
代理人安田岡本弁理士法人
主分類E02F 3/43 20060101AFI20250521BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】本発明は、土壌を掘削する際、想定している目標掘削深さよりも深く掘り下げることを抑制できる作業機を提供する。
【解決手段】本発明は、機体に回転可能に連結されたブームと、ブームに回転可能に連結されたアームと、エッジ部を有するバケットと、制御装置とを備え、制御装置は、ブームを上昇させながらアームを回転させることで目標掘削深さに沿った掘削を行う第一処理を行う際の、エッジ部から目標掘削面までの距離である初期偏差と、操作開始位置におけるアームの目標掘削面に対する相対角度に相関のある初期角度情報との複数の組合せと、複数の組合せに対応するブームの角加速度の設定値とを記憶した記憶部とを備え、操作開始位置における初期偏差と初期角度情報との組合せに対応する設定値に基づいて、始動時から所定の経過時間までのブームの角加速度を設定し、設定した角速度に基づいてブームの回転を制御する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
機体と、
前記機体に対して第一の横軸回りで回転可能に連結されたブームと、
前記ブームの先端部に第二の横軸回りで回転可能に連結されたアームと、
前記アームの先端部に連結されたバケットであって、前記アームとの連結位置から離れた位置に、土壌を掘削する際に先頭となるエッジ部を有するバケットと、
前記ブーム及び前記アームの回転を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記ブームを前記第一の横軸回りに回転させて上昇させながら前記アームを前記第二の横軸回りに前記ブームに近づく方向に回転させることで目標掘削深さに沿った掘削を行う第一処理を行う際の、操作開始位置における前記エッジ部から前記目標掘削深さに対応する平面である目標掘削面までの距離である初期偏差と、前記操作開始位置における前記アームの前記目標掘削面に対する相対角度に相関のある初期角度情報との複数の組合せと、前記複数の組合せに対応する前記ブームの前記第一の横軸を中心とする角加速度の設定値とを記憶した記憶部を備え、
前記操作開始位置における前記初期偏差と前記初期角度情報との組合せに対応する前記設定値に基づいて、始動時から所定の経過時間までの前記ブームの前記第一の横軸を中心とする角加速度を設定し、設定した前記角速度に基づいて前記ブームの回転を制御する作業機。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記初期角度情報は、
前記第二の横軸を中心とする前記バケットの前記エッジ部の移動軌跡が成す仮想円における前記操作開始位置での接線の前記目標掘削面に対する角度を示す初期接線角度である請求項１に記載の作業機。
【請求項３】
前記記憶部に記憶された前記角加速度の設定値は、前記初期偏差が小さいほど高く設定され、且つ前記初期接線角度が大きいほど高く設定されている請求項２に記載の作業機。
【請求項４】
前記機体に対する前記ブームの前記第一の横軸回りの回転角度を検出するブーム角度検出装置と、
前記ブームに対する前記アームの前記第二の横軸回りの回転角度を検出するアーム角度検出装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記ブーム角度検出装置の検出結果と、前記アーム角度検出装置の検出結果と、前記目標掘削深さと、に基づいて前記初期角度情報を演算する請求項１に記載の作業機。
【請求項５】
前記アームに対する前記バケットの前記第三の横軸回りの回転角度を検出するバケット角度検出装置を備え、
前記制御装置は、
前記ブーム角度検出装置の検出結果と、前記アーム角度検出装置の検出結果と、前記バケット角度検出装置の検出結果と、前記目標掘削深さと、に基づいて前記初期角度情報を演算する請求項４に記載の作業機。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記操作開始位置における実際の前記初期偏差と前記初期角度情報との組合せに対応する前記角加速度の値が、前記記憶部に記憶された設定値以外の場合、前記記憶部に記憶されている前記初期偏差と前記初期角度情報との複数の組合せと、当該各組合せに対応する前記角速度の設定値とに基づいて、実際の前記初期偏差と前記初期角度情報との組合せに対応する前記角加速度の設定値を補完演算する請求項１に記載の作業機。
【請求項７】
作動油の供給及び排出によって伸縮し、前記ブームを回転させるブームシリンダと、
前記ブームシリンダに対する作動油の供給及び排出を切り換え可能で、且つ入力される電流値によって前記作動油の流量の調整を行うソレノイドを有するブーム制御弁と、を備え、
前記制御装置は、前記ブーム制御弁のソレノイドに、前記ブームの角加速度に対応する電流を前記ソレノイドに対して給電する請求項１に記載の作業機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌を掘削するショベル装置を備えた作業機に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、バケットによる掘削深さの計測結果に応じて掘削動作を制御する作業機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００７－０６１０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、掘削深さはアームとブームの複合動作により制御されるが、ブームとアームは始動時の応答特性が異なるので、始動時のバケット先端の位置によっては、バケット先端の位置を目標高さで正確に制御できない場合がある。例えば、目標深さの近傍でブーム及びバケットを始動させてバケット先端を目標深さに沿って水平移動させた場合（所謂、水平引きする場合）、アームのクラウド動作に対してブームの上昇動作が遅れてしまい、目標掘削深さよりも深く掘り下げてしまうことがある。
【０００５】
そこで、本発明は、土壌を掘削する際、想定している目標掘削深さよりも深く掘り下げることを抑制できる作業機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る作業機は、機体と、前記機体に対して第一の横軸回りで回転可能に連結されたブームと、前記ブームの先端部に第二の横軸回りで回転可能に連結されたアームと、前記アームの先端部に連結されたバケットであって、前記アームとの連結位置から離れた位置に、土壌を掘削する際に先頭となるエッジ部を有するバケットと、前記ブーム及び前記アームの回転を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記ブームを前記第一の横軸回りに回転させて上昇させながら前記アームを前記第二の横軸回りに前記ブームに近づく方向に回転させることで目標掘削深さに沿った掘削を行う第一処理を行う際の、操作開始位置における前記エッジ部から前記目標掘削深さに対応する平面である目標掘削面までの距離である初期偏差と、前記操作開始位置における前記アームの前記目標掘削面に対する相対角度に相関のある初期角度情報との複数の組合せと、前記複数の組合せに対応する前記ブームの前記第一の横軸を中心とする角加速度の設定値とを記憶した記憶部と、を備え、前記制御装置は、前記操作開始位置における前記初期偏差と前記初期角度情報との組合せに対応する前記設定値に基づいて、始動時から所定の経過時間までの前記ブームの前記第一の横軸を中心とする角加速度を設定し、設定した前記角速度に基づいて前記ブームの回転を制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の作業機は、土壌を掘削する際、想定している目標掘削深さよりも深く掘り下げることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本発明の第一実施形態に係る作業機の側面図である。
図２は、第一実施形態に係る作業機の油圧系の概略ブロック図である。
図３は、第一実施形態に係る作業機のコントロールバルブに含まれる制御弁の一例の概略断面図である。
図４は、第一実施形態に係る作業機の制御装置を含む電気（信号）系統の概略ブロック図である。
図５は、第一実施形態に係る作業機の深さ制限機能の前段処理のフロー図である。
図６は、第一実施形態に係る作業機の前段処理に用いられる情報（データ）の関係性を示すテーブル（マップ）の概念図である。
図７は、第一実施形態に係る作業機の深さ制限機能の前段処理で設定されるアーム及びブームの目標角速度のグラフであって、バケットのエッジ部の移動量が多い場合の低回転低出力モードのグラフである。
図８は、第一実施形態に係る作業機の深さ制限機能の前段処理で設定されるアーム及びブームの目標角速度のグラフであって、バケットのエッジ部の移動量が少ない場合の低回転低出力モードのグラフである。
図９は、第一実施形態に係る作業機の深さ制限機能の前段処理で設定されるアーム及びブームの目標角速度のグラフであって、バケットのエッジ部の移動量が多い場合の高回転高出力モードのグラフである。
図１０は、第一実施形態に係る作業機の深さ制限機能の前段処理で設定されるアーム及びブームの目標角速度のグラフであって、バケットのエッジ部の移動量が少ない場合の高回転高出力モードのグラフである。
図１１は、第一実施形態に係る作業機の制御装置の演算部の概略説明図である。
図１２は、第一実施形態に係る作業機のバケットの動作を制限する領域の説明図である。
図１３は、第一実施形態に係る作業機のバケットの動作を制限する領域でのバケットの角速度を示すグラフである。
図１４は、本発明の第二実施形態に係る作業機の前段処理に用いられる情報（データ）を説明するための説明図である。
図１５は、第二実施形態に係る作業機の前段処理に用いられる情報（データ）の関係性を示すテーブル（マップ）の概念図である。
図１６は、第二実施形態に係る作業機の深さ制限機能の前段処理のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第一実施形態）
以下、本発明の一実施形態に係る作業機について、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１に示すように、作業機１は、機体２と、機体２に支持された作業装置３と、少なくとも作業装置３の動作を制御する制御装置４と、を備える。さらに、作業機１は、機体２を走行可能に支持する走行装置５を備える。本実施形態に係る作業機１は、上記構成に加え、作業者が必要な情報を入力する入力装置６を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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