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公開番号2025111334
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-30
出願番号2024005709
出願日2024-01-17
発明の名称作業機械
出願人日立建機株式会社
代理人弁理士法人開知
主分類E02F 3/43 20060101AFI20250723BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】目標面を逸脱する可能性が無い場合は、不必要な速度制限を行わず、かつ、目標面への逸脱が想定されるような状態に変化しても適切に減速・停止制御を行うことで良好な操作性を確保できる作業機械を提供すること。
【解決手段】作業装置の姿勢と要求動作方向とに基づき、バケットの爪先の推定移動軌跡を演算するとともに目標面と推定移動軌跡との位置関係を演算し、演算された位置関係により推定移動軌跡が目標面と交わると判定した場合は、要求動作方向を維持したまま、バケットの爪先速度を制限し、演算された位置関係により推定移動軌跡が目標面と交わらないと判定した場合は、操作装置から出力された操作信号に基づいた爪先速度によりバケットの爪先速度を制御する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
走行体と、
前記走行体に対して旋回可能に設けられた上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられ、少なくとも上下方向に揺動自在なバケットを有する作業装置と、
前記上部旋回体と前記作業装置とをそれぞれ駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータを操作する操作装置と、
前記操作装置の操作量を検出する操作量検出装置と、
前記上部旋回体と前記作業装置の姿勢を検出する姿勢検出装置と、
前記バケットにより掘削する目標面を設定するための目標面設定装置と、
前記操作量検出装置により検出された操作量に基づいて前記バケットに対する要求動作方向を演算し、前記要求動作方向に基づいて前記バケットが前記目標面を超えないように前記アクチュエータの動作指令値を演算する制御装置と、
前記制御装置の動作指令値に基づいて前記アクチュエータを駆動させる駆動装置と、を有する作業機械において、
前記制御装置は、
前記作業装置の姿勢と前記要求動作方向とに基づき、前記バケットの爪先の推定移動軌跡を演算するとともに前記目標面と前記推定移動軌跡との位置関係を演算し、
演算された位置関係により前記推定移動軌跡が前記目標面と交わると判定された場合は、要求動作方向を維持したまま、前記バケットの爪先速度を制限し、
演算された位置関係により前記推定移動軌跡が前記目標面と交わらないと判定された場合は、前記操作装置により出力された操作信号に基づいた爪先速度により前記バケットの爪先速度を制御することを特徴とする作業機械。
続きを表示（約 480 文字）【請求項２】
請求項１記載の作業機械において、
前記制御装置は、
前記推定移動軌跡が前記目標面と交わらないと判定され、爪先速度が前記操作装置により出力された操作信号に基づいて制御されているときに、前記推定移動軌跡が前記目標面に交わる状態へと変化した場合には、前記要求動作方向と、姿勢センサから取得した値により演算される実爪先速度ベクトルとの合成ベクトル方向を基準として爪先目標速度を演算する、ことを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項２記載の作業機械において、
前記制御装置は、
前記作業装置の質量を基に演算される補正値を用いて、前記実爪先速度ベクトルを補正する、ことを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項１～３の何れか１項に記載の作業機械において、
前記制御装置は、
前記推定移動軌跡の有効長を、前記バケットの爪先を起点として予め定められる所定の値に設定し、
前記有効長の範囲で、前記目標面と前記推定移動軌跡との位置関係を演算する、ことを特徴とする作業機械。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
道路工事、建設工事、土木工事、浚渫工事等に使用される作業機械として、動力系により走行する走行体の上部に旋回体を旋回自在に取り付けた作業機械本体に多関節型の作業フロントを上下方向に揺動自在に取り付け、作業フロントを構成する各フロント部材をシリンダにて駆動するものが知られている。その一例としては、ブーム、アーム、バケット等から構成される作業フロントを有する、いわゆる油圧ショベルがある。また、この種の油圧ショベルには、掘削する施工目標面を予め設定し、バケットが施工目標面に沿って掘削できるように、オペレータのアーム動作の操作量に応じてブーム動作などを自動で制御する、いわゆるマシンコントロールを行うものがある。
【０００３】
マシンコントロールは、コントローラがフロント動作を制御するとともに、オペレータが手動で操作をする半自動制御の機能であるため、制御精度に加え、オペレータ操作性も重要視されるものである。マシンコントロールに係る従来技術としては、例えば、特許文献１や特許文献２に記載のものが知られている。
【０００４】
特許文献１には、目標面距離と作業具の目標速度とから、作業装置の制限速度を演算する際に、アームよりもブームの速度を制限することで、掘削の場面でオペレータの操作意思が強く表れるアームの速度制限を緩和し、オペレータの違和感を小さく抑える建設機械の制御システムが開示されている。
【０００５】
特許文献２には、設定された目標面と位置センサおよび姿勢センサからの信号とに基づいて、アーム操作時に作業具が目標面に侵入する可能性があるか否かを判定し、作業具が目標面に侵入する可能性がないと判定された場合は、作業具の位置が目標面に近い状態であっても速度を減速しないように制御し、掘削面近傍において作業具を速く動かしたいというオペレータの操作意思をくみ取り、アームに対する制限を回避し、オペレータの違和感を小さく抑える作業機械が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
国際公開第２０１４／１６７７１８号
国際公開第２０２１／０６４３８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された従来技術は、目標面に対する作業具の距離に応じて制限速度が演算されているため、目標面近傍においては、移動する爪先の軌跡が目標面を逸脱し得ないものであったとしても、動作速度が制限されてしまい、オペレータが速く動かしたいという意図と反した状態になることで操作性が悪化してしまうおそれがある。
【０００８】
特許文献２に記載された従来技術は、侵入可否を姿勢状態や操作レバーの入力状態を基に判断し、作業装置の制限の可否を判断しているため、侵入しないと判断されて速度が制限されていない状態において、急に侵入可能性がある入力をされた場合は、急激な減速動作が必要になり、動作を止めきれずに目標面を逸脱したり、或いは、急激な減速によるショックが発生し、オペレータの操作性や作業性を損なうおそれがある。
【０００９】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、目標面を逸脱する可能性が無い場合は、不必要な速度制限を行わず、かつ、目標面への逸脱が想定されるような状態に変化しても適切に減速・停止制御を行うことで良好な操作性を確保できる作業機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、走行体と、前記走行体に対して旋回可能に設けられた上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられ、少なくとも上下方向に揺動自在なバケットを有する作業装置と、前記上部旋回体と前記作業装置とをそれぞれ駆動するアクチュエータと、前記アクチュエータを操作する操作装置と、前記操作装置の操作量を検出する操作量検出装置と、前記上部旋回体と前記作業装置の姿勢を検出する姿勢検出装置と、前記バケットにより掘削する目標面を設定するための目標面設定装置と、前記操作量検出装置により検出された操作量に基づいて前記バケットに対する要求動作方向を演算し、前記要求動作方向に基づいて前記バケットが前記目標面を超えないように前記アクチュエータの動作指令値を演算する制御装置と、前記制御装置の動作指令値に基づいて前記アクチュエータを駆動させる駆動装置と、を有する作業機械において、前記制御装置は、前記作業装置の姿勢と前記要求動作方向とに基づき、前記バケットの爪先の推定移動軌跡を演算するとともに前記目標面と前記推定移動軌跡との位置関係を演算し、演算された位置関係により前記推定移動軌跡が前記目標面と交わると判定された場合は、要求動作方向を維持したまま、前記バケットの爪先速度を制限し、演算された位置関係により前記推定移動軌跡が前記目標面と交わらないと判定された場合は、前記操作装置により出力された操作信号に基づいた爪先速度により前記バケットの爪先速度を制御するものとする。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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