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公開番号2025102091
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-08
出願番号2023219313
出願日2023-12-26
発明の名称作業機械および作業機械の制御方法
出願人株式会社小松製作所
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類E02F 9/20 20060101AFI20250701BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】車体の振動を抑制する。
【解決手段】作業機械は、車体フレームと、作業機と、少なくとも1つの電動機と、コントローラと、を備えている。作業機は、車体フレームに支持されるブームと、ブームに連結されるアームと、アームに連結されるアタッチメントと、を含んでいる。電動機は、アタッチメントを車体フレームに対して相対移動させる駆動力を発生する。コントローラは、作業機の可動範囲の端部で作業機に作用する回転モーメントが閾値以下であるか否かの判断結果に基づいて、作業機の角加速度を制限する。
【選択図】図11
特許請求の範囲【請求項１】
車体フレームと、
前記車体フレームに支持されるブームと、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アタッチメントと、を含む作業機と、
前記アタッチメントを前記車体フレームに対して相対移動させる駆動力を発生する、少なくとも１つの電動機と、
前記作業機の可動範囲の端部で前記作業機に作用する回転モーメントが閾値以下であるか否かの判断結果に基づいて前記作業機の角加速度を制限する、コントローラと、を備える、作業機械。
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
前記作業機の姿勢を検出する作業機姿勢検出器をさらに備え、
前記コントローラは、前記作業機の姿勢と前記電動機の発生する駆動力とを用いて前記アタッチメントの総重量を計算し、前記作業機の姿勢と前記アタッチメントの総重量とを用いて前記作業機の回転軸まわりの慣性モーメントを計算し、前記慣性モーメントを用いて前記回転モーメントを計算する、請求項１に記載の作業機械。
【請求項３】
前記コントローラは、移動する前記作業機が速度を低減し始めるときの前記作業機の姿勢を決定する、請求項１に記載の作業機械。
【請求項４】
前記電動機は、前記ブームを前記車体フレームに対して前記ブームの基端部を支点に相対移動させる駆動力を発生するブーム用電動機を含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項５】
前記電動機は、前記アームを前記車体フレームに対して前記ブームの先端部を支点に相対移動させる駆動力を発生するアーム用電動機を含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項６】
前記電動機は、前記アタッチメントを前記アームに対して相対移動させる駆動力を発生するアタッチメント用電動機を含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項７】
前記アタッチメントはバケットであり、
前記アタッチメントの総重量は、前記バケットの自重と、前記バケットに搭載された荷の重量とを含む、請求項２に記載の作業機械。
【請求項８】
車体フレームに支持され電動機の駆動力で前記車体フレームに対して相対移動する作業機の可動範囲の端部で前記作業機に作用する回転モーメントが閾値以下であるか否かの判断をすることと、
前記判断の結果に基づいて前記作業機の角加速度を制限することと、を備える、作業機械の制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、作業機械および作業機械の制御方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来技術として、特開２００３－１８４１３３号公報（特許文献１）に記載された作業機械を例示する。この作業機械には、振動抑制装置が設けられている。振動抑制装置は、上部旋回体に対し油圧アクチュエータにより回転駆動される可動部の加減速時の振動を抑制する。振動抑制装置は、回転角センサと、コントローラとを備えている。
【０００３】
回転角センサは、ブーム、アーム、バケットのそれぞれの回転角度を検出し、角度信号をコントローラに入力する。コントローラは、ブーム、アーム、バケットの加減速時に発生する回転モーメントを演算し、かつその回転モーメントにより作業機械が回転しようとする回転中心に対する作業機械全体の慣性モーメントを演算する。コントローラは、その回転モーメントと油圧ショベル全体の慣性モーメントとから、油圧ショベル全体の回転中心廻りの角加速度が予め設定した許容角加速度を超えるかどうかを判定する。コントローラは、許容角加速度を超える場合はブーム、アーム、バケットに係わる指令信号を補正し、ブーム、アーム、バケットの加減速度を制限する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００３－１８４１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
作業機械において、車体に振動が発生すると、車体に搭載されている運転室に振動が伝わり、運転室に搭乗しているオペレータの乗り心地が低下する。
【０００６】
本開示では、車体の振動を抑制できる作業機械および作業機械の制御方法が提案される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示のある局面に従った作業機械は、車体フレームと、作業機と、少なくとも１つの電動機と、コントローラと、を備えている。作業機は、車体フレームに支持されるブームと、ブームに連結されるアームと、アームに連結されるアタッチメントと、を含んでいる。電動機は、アタッチメントを車体フレームに対して相対移動させる駆動力を発生する。コントローラは、作業機の可動範囲の端部で作業機に作用する回転モーメントが閾値以下であるか否かの判断結果に基づいて、作業機の角加速度を制限する。
【０００８】
本開示のある局面に従った作業機械の制御方法は、以下のステップを備えている。第１のステップは、車体フレームに支持され電動機の駆動力で車体フレームに対して相対移動する作業機の可動範囲の端部で、作業機に作用する回転モーメントが閾値以下であるか否かの判断をすることである。第２のステップは、上記判断の結果に基づいて、作業機の角加速度を制限することである。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の作業機械および作業機械の制御方法によると、車体の振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
電動式ショベルの構成を概略的に示す側面図である。
車体フレームおよび作業機の斜視図である。
車体フレームおよび作業機の平面図である。
ブームに駆動力を伝達する動力伝達装置の概略構成を示す図である。
電動機から歯車部材までの動力伝達経路のスケルトン図である。
アームに駆動力を伝達する動力伝達装置の概略構成を示す図である。
ダブルモータ駆動の模式図である。
バケットに駆動力を伝達する動力伝達装置の概略構成を示す図である。
図８中の矢印ＩＸ方向から見た、動力伝達装置の概略図である。
電動式ショベルを制御する制御システムの概略構成を示すブロック図である。
電動式ショベルにおける、車体の振動を抑制する処理の流れを示すフローチャートである。
モーメントの釣り合いを説明するための作業機の模式図である。
ブームの姿勢と速度との関係を示すグラフである。
角加速度制限後のブームの姿勢と速度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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