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挖土机

文献发布时间:2023-06-19 09:55:50


挖土机

技术领域

本发明涉及一种挖土机。

背景技术

例如,已知一种技术,即,在挖掘作业时,抑制在挖土机的机身发生的后部的翘起等规定的不稳定现象(参考专利文献1等)。

以往技术文献

专利文献

专利文献1:国际公开2018/062210号

发明内容

发明要解决的技术课题

然而,附属装置在空中时(以下为“附属装置在空中进行动作时”),根据挖土机的动作,也有可能在挖土机的机身发生后部的翘起等不稳定现象。

因此,鉴于上述课题,其目的在于提供一种能够抑制附属装置在空中进行动作时在挖土机的机身可能发生的不稳定现象的挖土机。

用于解决技术课题的手段

为了实现上述目的,在本发明的一实施方式中,

提供一种挖土机,其具备:

下部行走体;

上部回转体,回转自如地搭载于所述下部行走体;及

附属装置,具有安装于所述回转体的动臂、安装于所述动臂的前端的斗杆及安装于所述斗杆的前端的端接附属装置,

根据挖土机的机身的稳定状态来校正所述斗杆或所述端接附属装置的动作。

发明效果

根据上述实施方式,能够提供一种挖土机,其能够抑制附属装置在空中进行动作时根据挖土机的动作而在挖土机的机身可能发生的不稳定现象。

附图说明

图1是表示挖土机的一例的侧视图。

图2是表示挖土机的结构的第1例的框图。

图3是表示挖土机的结构的第2例的框图。

图4是表示挖土机的结构的第3例的框图。

图5是表示包括工作油保持回路及安全阀的液压回路的一例的详细内容的图。

图6A是表示挖土机的后部翘起现象的具体例的图。

图6B是表示挖土机的后部翘起现象的具体例的图。

图7是说明作用于挖土机的机身的静态倾覆力矩的图。

图8是表示考虑到上部回转体相对于下部行走体的朝向时的挖土机的稳定范围的具体例的俯视图。

图9A是表示考虑到作业面的倾斜时的附属装置的稳定范围的具体例的俯视图。

图9B是表示考虑到作业面的倾斜时的附属装置的稳定范围的具体例的俯视图。

图10是表示挖土机的另一例的侧视图。

图11是表示挖土机的结构的第4例的框图。

图12是说明抑制后部翘起现象的稳定化控制的控制方式的一例的图。

图13是表示挖土机的结构的第5例的图。

图14是表示挖土机的结构的第6例的图。

图15是表示挖土机管理系统的结构的一例的图。

具体实施方式

以下,参考附图对用于实施发明的方式进行说明。

[挖土机的概要]

首先,参考图1对本实施方式所涉及的挖土机100的概要进行说明。

图1是表示本实施方式所涉及的挖土机100的一例的侧视图。

本实施方式所涉及的挖土机100具备:下部行走体1;上部回转体3,经由回转机构2回转自如地搭载于下部行走体1;作为附属装置(作业附属装置的一例)的动臂4、斗杆5及铲斗6;以及驾驶室10,供操作者搭乘。以下,挖土机100的前方对应于如下方向,即,在沿着上部回转体3的回转轴从正上方俯视(以下,简称为“俯视”)观察挖土机100时,相对于上部回转体3,附属装置所延伸的方向(以下,简称为“附属装置的延伸方向”)。并且,在俯视观察挖土机100时,挖土机100的左方及右方分别对应于驾驶室10内的操作者的左方及右方。

下部行走体1例如包括左右一对履带,通过各履带被行走液压马达1L、1R(参考图2~图4)液压驱动而使挖土机100行走。

上部回转体3通过由回转液压马达2A(参考图2~图4)驱动来相对于下部行走体1回转。

动臂4以能够俯仰的方式枢轴安装于上部回转体3的前部中央,斗杆5以能够上下转动的方式枢轴安装于动臂4的前端,铲斗6以能够上下转动的方式枢轴安装于斗杆5的前端。动臂4、斗杆5及铲斗6分别由分别作为液压致动器的动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9液压驱动。

并且,在铲斗6安装起重机作业用吊钩80。吊钩80的基端能够转动地与连结斗杆5和铲斗6之间的铲斗销62连结。由此,吊钩80在进行挖掘作业等起重机作业以外的作业的情况下,容纳于形成于2个铲斗连杆70之间的吊钩容纳部50中。

并且,铲斗6为端接附属装置的一例,可以在挖土机100安装有与铲斗6不同种类的端接附属装置(例如,破碎机、起重磁铁等用途与铲斗6不同的端接附属装置、大型铲斗等用途以外的规格与铲斗6不同的端接附属装置)。即,挖土机100可以构成为能够根据作业内容等适当地变更端接附属装置的种类。

驾驶室10为供操作者搭乘的座舱,搭载于上部回转体3的前部左侧。

挖土机100根据搭乘于驾驶室10的操作者(以下,为了方便为“搭乘操作者”)的操作而使下部行走体1、上部回转体3、动臂4、斗杆5及铲斗6等被驱动要件进行动作。

并且,挖土机100可以根据从规定的外部装置(例如,后述管理装置200)接收的远程操作信号而使下部行走体1、上部回转体3、动臂4、斗杆5及铲斗6等动作要件(被驱动要件)进行动作。即,挖土机100可以远程操作。在远程操作挖土机100的情况下,驾驶室10的内部可以是无人状态。

并且,挖土机100可以与驾驶室10的搭乘操作者的操作、外部装置的操作者(以下,为了方便为“远程操作者”)的远程操作的内容无关地,使液压致动器自动进行动作。由此,挖土机100实现使下部行走体1、上部回转体3、动臂4、斗杆5及铲斗6等被驱动要件中的至少一部分自动进行动作的功能(以下为“自动运行功能”)。以下,有时将搭乘操作者及远程操作者统称为操作者。

在自动运行功能中可以包括如下功能(所谓的“半自动运行功能”):根据搭乘操作者的操作、远程操作者的远程操作而使除了操作对象的被驱动要件(液压致动器)以外的被驱动要件(液压致动器)自动进行动作。并且,在自动运行功能中可以包括如下功能(所谓的“全自动运行功能”):以没有搭乘操作者的操作、远程操作者的远程操作为前提,使多个被驱动要件(液压致动器)中的至少一部分自动进行动作。在挖土机100中,在全自动运行功能有效的情况下,驾驶室10的内部可以是无人状态。并且,在自动运行功能中可以包括如下功能(“手势操作功能”):挖土机100识别挖土机100的周围的工作人员等人的手势,并根据所识别的手势的内容而使多个被驱动要件(液压致动器)中的至少一部分自动进行动作。并且,在半自动运行功能、全自动运行功能、手势操作功能中可以包括如下方式:根据预先确定的规则,自动确定自动运行的对象的被驱动要件(液压致动器)的动作内容。并且,在半自动运行功能、全自动运行功能、手势操作功能中可以包括如下方式(所谓的“自主运行功能”):挖土机100自主地进行各种判断,并根据其判断结果,自主地确定自动运行的对象的被驱动要件(液压致动器)的动作内容。

[挖土机的一例]

接着,对挖土机100的一例进行说明。

<挖土机的结构>

除图1以外,还参考图2~图5对挖土机100的具体结构进行说明。

图2~图4是表示本实施方式所涉及的挖土机100的结构的第1例~第3例的框图。具体而言,图2~图4中,与后述的安全阀V8R相关的液压回路的结构彼此不同。图5是表示包括工作油保持回路90及安全阀V8R的液压回路的一例的图,具体而言,是表示包括与图4所示的挖土机100的结构对应的工作油保持回路90及安全阀V8R的液压回路的一例的图。

另外,在图中,以双重线表示机械动力管路,以实线表示高压液压管路,以虚线表示先导管路,以点线表示电驱动·控制管路。

如上所述,本例所涉及的挖土机100的液压驱动系统包括分别液压驱动下部行走体1、上部回转体3、动臂4、斗杆5及铲斗6的行走液压马达1L、1R、回转液压马达2A、动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9等液压致动器。并且,本实施方式所涉及的挖土机100的液压驱动系包括发动机11、调节器13、主泵14及调节阀17。

发动机11为液压驱动系统中的主动力源,例如搭载于上部回转体3的后部。具体而言,发动机11在后述的控制器30的直接或间接控制下以预先设定的目标转速恒定旋转,驱动主泵14及先导泵15。发动机11例如为以柴油为燃料的柴油发动机。

调节器13控制主泵14的吐出量。例如,调节器13根据来自控制器30的控制指示来调节主泵14的斜板的角度(以下为“偏转角”)。

与发动机11相同地,主泵14例如搭载于上部回转体3的后部,且通过高压液压管路向调节阀17供给工作油。如上所述,主泵14由发动机11驱动。主泵14例如为可变容量式液压泵,如上所述,通过在基于控制器30的控制下由调节器13调节斜板的偏转角来调整活塞的行程长度,能够控制吐出流量(吐出压力)。

调节阀17例如搭载于上部回转体3的中央部,并且为根据搭乘操作者对操作装置26进行的操作、远程操作者进行的远程操作来进行液压致动器的控制的液压控制装置。如上所述,调节阀17经由高压液压管路与主泵14连接,且根据操作者的操作内容向液压致动器(行走液压马达1L、1R、回转液压马达2A、动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9)选择性地供给从主泵14供给的工作油。具体而言,调节阀17包括控制从主泵14向各液压致动器供给的工作油的流量和流动方向的多个控制阀(例如,与斗杆缸8对应的后述控制阀17A等)。

本实施方式所涉及的挖土机100的操作系统包括先导泵15和操作装置26。

先导泵15例如搭载于上部回转体3的后部,且经由先导管路25向操作装置26供给工作油(先导压)。先导泵15例如为固定容量式液压泵,如上所述,由发动机11驱动。

操作装置26设置于驾驶室10的操作员座附近,且为用于操作者进行各种动作要件(下部行驶体1、上部回转体3、动臂4、斗杆5、铲斗6等)的操作的操作输入机构。换言之,操作装置26为供操作者进行驱动各动作要件的液压致动器(即,行走液压马达1L、1R、回转液压马达2A、动臂缸7、斗杆缸8、铲斗缸9等)的操作的操作输入机构。

如图2~图4所示,操作装置26例如为利用通过先导管路25从先导泵15供给的工作油的液压先导式操作装置。操作装置26利用从主泵14供给的工作油向其二次侧的先导管路27输出与其操作内容相对应的先导压。操作装置26通过其二次侧的先导管路27与调节阀17连接。由此,与操作装置26中的下部行走体1、上部回转体3、动臂4、斗杆5及铲斗6等的操作状态相对应的先导压输入到调节阀17。因此,调节阀17能够实现与操作装置26中的操作状态相对应的各液压致动器的动作。

并且,操作装置26例如可以是输出与操作内容相对应的电信号(以下为“操作信号”)的电动式操作装置。从操作装置26输出的操作信号例如被存入到控制器30中。控制器30根据所接收的操作信号,将与操作装置26的操作内容相对应的控制指示输出到插设于连结先导泵15与调节阀17的先导端口之间的先导管路的液压控制阀(以下为“操作用控制阀”)。由此,与操作装置26的操作内容相对应的先导压从操作用控制阀供给到调节阀17。因此,调节阀17能够实现与搭乘操作者等对操作装置26进行的操作内容相对应的各液压致动器的动作。

另外,关于远程操作挖土机100的情况,可以利用操作用控制阀。例如,控制器30根据从外部装置接收的远程操作信号,将与远程操作的内容相对应的控制指示输出到操作用控制阀。由此,与远程操作的内容相对应的先导压从操作用控制阀供给到调节阀17。因此,调节阀17能够实现与远程操作者进行的远程操作的内容相对应的各液压致动器的动作。并且,关于挖土机100具有自动运行功能的情况,也可以利用操作用控制阀。例如,控制器30与操作者的操作无关地输出与基于自动运行功能的液压致动器的动作对应的控制指示。由此,与基于自动运行功能的液压致动器的动作相对应的先导压从操作用控制阀供给到调节阀17。因此,调节阀17能够实现与自动运行功能对应的各液压致动器的动作。

操作装置26例如包括分别操作动臂4(动臂缸7)、斗杆5(斗杆缸8)、铲斗6(铲斗缸9)及上部回转体3(回转液压马达2A)的操纵杆装置。并且,操作装置26例如包括分别操作左右的下部行走体1(行走液压马达1L、1R)的踏板装置或操纵杆装置。

本实施方式所涉及的挖土机100的控制系统包括控制器30、操作压传感器29、显示装置40、输入装置42、声音输出装置44、吊钩容纳状态检测装置51、动臂姿势传感器S1、斗杆姿势传感器S2、铲斗姿势传感器S3、机身姿势传感器S4、动臂缸底压传感器S7B、动臂杆压传感器S7R、斗杆缸底压传感器S8B、斗杆杆压传感器S8R、铲斗缸底压传感器S9B、铲斗杆压传感器S9R及安全阀V8R。

控制器30进行挖土机100的驱动控制。控制器30的功能可以通过任意的硬件或硬件及软件的组合等来实现。例如,控制器30以包括CPU(Central Processing Unit,中央处理器)、RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)等存储器装置、ROM(Read OnlyMemory,只读存储器)等非易失性的辅助存储装置及各种输入输出用的接口装置等的计算机为中心而构成。控制器30例如包括动态不稳定状态判定部301、静态不稳定状态判定部302及稳定化控制部303,作为通过在CPU上执行安装于辅助存储装置等的一个以上的程序来实现的功能部。

另外,控制器30的功能的一部分也可以通过其他控制器(控制装置)来实现。即,控制器30的功能也可以以由多个控制器分散的方式实现。

如上所述,操作压传感器29检测操作装置26的二次侧(先导管路27)的先导压、即与操作装置26中的各动作要件(液压致动器)的操作状态对应的先导压。由操作压传感器29检测出的操作装置26中的与下部行走体1、上部回转体3、动臂4、斗杆5及铲斗6等的操作状态对应的先导压的检测信号被存入到控制器30中。

显示装置40配置在容易被驾驶室10内的操作者视觉辨认的位置,且在基于控制器30的控制下显示各种信息图像。显示装置40例如为液晶显示器、有机EL(Electroluminescence,电致发光)显示器等。

输入装置42设置在就坐于驾驶室10内的操作者可用手够到的范围内,且受理操作者进行的各种操作输入,并向控制器30输出与操作输入相对应的信号。输入装置42例如可以包括安装于显示各种信息图像的显示装置的显示器上的触摸面板、设置于操作装置26中所包括的操纵杆装置的操纵杆部的前端的旋钮开关、设置于显示装置40的周围的按钮开关、操纵杆、切换键、控制盘、安装于显示装置40的触摸面板、与显示装置40分体的触控板等。

例如,输入装置42可以包括起重机模式开关,该起重机模式开关接收用于操作者等在用于进行挖掘作业等的一般模式与用于使用吊钩80进行起重机作业的起重机模式之间切换挖土机100的动作模式的操作输入。此时,一般模式为相对于通过操作装置26进行的操作者的操作的附属装置(例如,动臂4)的动作速度相对快的挖土机100的动作模式,起重机模式为相对于通过操作装置26进行的操作者的操作的附属装置的动作速度相对慢的挖土机100的动作模式。由此,在起重机作业时,例如,相对于由操作者进行的操作的动臂4的动作相对缓慢,因此挖土机100能够稳定地起吊吊物,并使其移动。若起重机模式开关被进行接通操作,则控制器30将挖土机100的动作模式从一般模式切换为起重机模式,若起重机模式开关被进行断开操作,则控制器30将挖土机100的动作模式从起重机模式切换为一般模式。

另外,控制器30在起重机模式下将发动机11的目标转速设定为比一般模式的情况低。由此,控制器30能够在起重机模式下将附属装置的动作设为比一般模式缓慢。

声音输出装置44设置于驾驶室10内,且在基于控制器30的控制下输出各种声音。声音输出装置44例如为扬声器或蜂鸣器等。

吊钩容纳状态检测装置51检测吊钩80容纳于附属装置(吊钩容纳部50)中的容纳状态。吊钩容纳状态检测装置51例如为如下开关:在吊钩容纳部50内存在吊钩80的情况下成为导通状态,在吊钩容纳部50内不存在吊钩80的情况下成为切断状态。吊钩容纳状态检测装置51通过电缆35与控制器30连接,控制器30能够根据吊钩容纳状态检测装置51的导通/非导通来判断吊钩80是否容纳于吊钩容纳部50中。

另外,控制器30可以根据基于吊钩容纳状态检测装置51的检测信息,自动地在起重机模式与一般模式之间切换挖土机100的动作模式。此时,起重机模式开关可以省略。例如,若控制器30通过将吊钩容纳状态检测装置51从导通状态切换为切断状态,判断为吊钩80已从吊钩容纳部50取出,则可以将挖土机100的动作模式从一般模式切换为起重机模式。并且,若控制器30通过吊钩容纳状态检测装置51从切断状态切换为导通状态,判断为吊钩80已返回到吊钩容纳部50,则可以将挖土机100的动作模式从起重机模式切换为一般模式。

动臂姿势传感器S1安装于动臂4,并检测动臂4相对于上部回转体3的姿势角度、具体而言为俯仰角度(以下为“动臂角度”)。动臂姿势传感器S1例如检测在从侧面观察时连接动臂4的两端的支点的直线与上部回转体3的回转平面所成的角度。动臂姿势传感器S1例如可以包括旋转编码器、加速度传感器、角加速度传感器、6轴传感器、IMU(InertialMeasurement Unit,惯性测量装置)等,以下,关于斗杆姿势传感器S2、铲斗姿势传感器S3、机身姿势传感器S4也相同。与由动臂姿势传感器S1检测出的动臂角度θ1对应的检测信号被存入到控制器30中。

斗杆姿势传感器S2安装于斗杆5,检测斗杆5相对于动臂4的姿势角度、具体而言检测转动角度(以下为“斗杆角度”)(例如,在从侧面观察时,连接斗杆5的两端的支点的直线与连接动臂4的两端的支点的直线所成的角度)。与由斗杆姿势传感器S2检测出的斗杆角度θ2对应的检测信号被存入到控制器30中。

铲斗姿势传感器S3安装于铲斗6,检测铲斗6相对于斗杆5的姿势角度、具体而言检测转动角度(以下,称为“铲斗角度”)(例如,在从侧面观察时,连接铲斗6的支点和铲尖的直线与连接斗杆5的两端的支点的直线所成的角度)。与由铲斗姿势传感器S3检测出的铲斗角度θ3对应的检测信号被存入到控制器30中。

机身姿势传感器S4检测机身、具体而言为上部回转体3的姿势状态。机身姿势传感器S4例如安装于上部回转体3,并检测围绕上部回转体3的前后方向及左右方向这两个轴的姿势角度即倾斜角度(以下,称为“前后倾斜角”及“左右倾斜角”)。并且,机身姿势传感器S4检测上部回转体3的上下方向的姿势角度、即围绕回转轴2X的回转角度。与由机身姿势传感器S4检测出的倾斜角度(前后倾斜角及左右倾斜角)及回转角度对应的检测信号被存入到控制器30中。

动臂杆压传感器S7R及动臂缸底压传感器S7B分别安装于动臂缸7上,检测动臂缸7的杆侧油室的压力(以下,称为“动臂杆压”)及缸底侧油室的压力(以下,称为“动臂缸底压”)。由动臂杆压传感器S7R及动臂缸底压传感器S7B产生的与动臂杆压及动臂缸底压对应的检测信号分别被存入到控制器30中。

斗杆杆压传感器S8R及斗杆缸底压传感器S8B分别安装于斗杆缸8上,检测斗杆缸8的杆侧油室的压力(以下,称为“斗杆杆压”)及缸底侧油室的压力(以下,称为“斗杆缸底压”)。由斗杆杆压传感器S8R及斗杆缸底压传感器S8B产生的与斗杆杆压及斗杆缸底压对应的检测信号分别被存入到控制器30中。

铲斗杆压传感器S9R及铲斗缸底压传感器S9B分别安装于铲斗缸9上,检测铲斗缸9的杆侧油室的压力(以下,称为“铲斗杆压”)及缸底侧油室的压力(以下,称为“铲斗缸底压”)。由铲斗杆压传感器S9R及铲斗缸底压传感器S9B产生的与铲斗杆压及铲斗缸底压对应的检测信号分别被存入到控制器30中。

安全阀V8R根据来自控制器30的控制指示,向工作油罐T排出斗杆缸8的杆侧油室的工作油,并释放斗杆缸8的杆侧油室的工作油的压力。由此,斗杆缸8由于连结在杆的前端的斗杆5的自身重量而向杆侧即伸长侧移动,其结果,斗杆5向收回方向动作(转动)。

例如,如图2所示,安全阀V8R可以设置于斗杆缸8的杆侧油室和调节阀17之间的高压液压管路。并且,例如,如图3所示,安全阀V8R可以设置于斗杆缸8的杆侧油室和调节阀17内的与斗杆缸8对应的控制阀17A之间的高压液压管路中的内置于调节阀17的部分。即,不论调节阀17的内外,安全阀V8R都可以设置于与斗杆缸8对应的控制阀17A和斗杆缸8的杆侧油室之间的高压液压管路。

另外,安全阀V8R可以内置于控制阀17A中。此时,安全阀V8R可以是使工作油从与控制阀17A中的与斗杆缸8的杆侧油室连接的端口连通的油路向调节阀17内的中间旁通油路(使主泵14的工作油循环至工作油罐T的油路)排出的方式。

并且,如图4所示,有时可以在斗杆缸8的杆侧油室与调节阀17之间的高压液压管路设置工作油保持回路90。在未通过操作装置26进行斗杆5的收回方向的操作(以下为“斗杆收回操作”)的情况下,工作油保持回路90保持斗杆缸8的杆侧油室的工作油(的液压)。由此,例如,即使在将斗杆缸8侧设为上游时的下游侧发生了工作油的泄漏等的情况下,工作油保持回路90也能够防止如斗杆5沿着收回方向掉下的情况。

此时,安全阀V8R可以设置于比斗杆缸8的杆侧油室与调节阀17内的控制阀17A之间的高压液压管路上的工作油保持回路90更靠控制阀17A侧(将斗杆缸侧设为上游时的下游侧)。具体而言,如图4所示,安全阀V8R可以设置于调节阀17的外部、即设置于工作油保持回路90与调节阀17之间的高压液压管路。并且,与图3的情况同样地,安全阀V8R可以设置于斗杆缸8的杆侧油室和调节阀17内的与斗杆缸8对应的控制阀17A之间的高压液压管路中的内置于调节阀17的部分。并且,如上所述,安全阀V8R可以内置于控制阀17A中。

如图5所示,工作油保持回路90插设于连接调节阀17与斗杆缸8的杆侧油室之间的高压液压管路。工作油保持回路90主要包括保持阀90a和滑阀90b。

保持阀90a允许工作油从调节阀17流入斗杆缸8的杆侧油室。具体而言,保持阀90a对应于相对于操作装置26的斗杆5的张开方向的操作(以下为“斗杆张开操作”),通过油路903将通过油路901从调节阀17供给的工作油供给到斗杆缸8的杆侧油室。另一方面,保持阀90a切断工作油从斗杆缸8的杆侧油室(油路903)向与调节阀17连接的油路901流出。保持阀90a例如为提升阀。

并且,保持阀90a与从油路901分支的油路902的一端连接,并且能够通过配置于油路902的滑阀90b将斗杆缸8的杆侧油室的工作油向下游的油路901(调节阀17)排出。具体而言,在设置于油路902的滑阀90b为非连通状态(图中的左端的阀芯位置)的情况下,保持阀90a保持为斗杆缸8的杆侧油室的工作油不向工作油保持回路90的下游侧(油路901)排出。另一方面,在滑阀90b为连通状态(图中的中央或右端的阀芯位置)的情况下,保持阀90a能够经由油路902将斗杆缸8的杆侧油室的工作油向工作油保持回路90的下游侧排出。

滑阀90b设置于油路902,并且能够使通过保持阀90a切断的斗杆缸8的杆侧油室的工作油迂回到工作油保持回路90的下游(油路901)而排出。滑阀90b具有使油路902不连通的第1阀芯位置(图中的左端的阀芯位置)、使油路902节流而连通的第2的阀芯位置(图中的中央的阀芯位置)及使油路902以全开的方式连通的第3阀芯位置(图中的右端的阀芯位置)。此时,在第2的阀芯位置,滑阀90b的节流程度根据输入到先导端口的先导压的大小而发生变化。

滑阀90b中,在先导压未输入到先导端口的情况下,阀芯处于第1阀芯位置,斗杆缸8的杆侧油室的工作油不向经由油路902的工作油保持回路90的下游(油路901)排出。另一方面,滑阀90b中,在先导压输入到其先导端口的情况下,根据该先导压的大小,阀芯处于第2位置或第3位置中的任一个位置。具体而言,滑阀90b中,作用于先导端口的先导压越大,则第2位置处的节流程度越小,并且阀芯从第2的阀芯位置越靠近第3阀芯位置。并且,滑阀90b中,若作用于先导端口的先导压在一定程度上变大,则阀芯成为第3阀芯位置。

并且,在本例中,在滑阀90b设置输入先导压的先导回路。该先导回路包括先导泵15、斗杆收回用遥控阀26Aa、电磁切换阀92及往复阀94。

斗杆收回用遥控阀26Aa通过先导管路25A与先导泵15连接。斗杆收回用遥控阀26Aa包含于操作装置26中的操作斗杆缸8的操纵杆装置中,并利用从先导泵15供给的工作油,将与斗杆5的收回操作对应的先导压输出到先导管路27U。

电磁切换阀92设置于先导管路25B,该先导管路25B从先导泵15与斗杆收回用遥控阀26Aa之间的先导管路25A分支,并绕开斗杆收回用遥控阀26Aa而与往复阀94的一个输入端口连接。电磁切换阀92切换先导管路25B的连通/非连通状态。

往复阀94中,先导管路25B的一端与其中一个输入端口连接,斗杆收回用遥控阀25Aa的二次侧的先导管路27U的一端与另一个端口连接。往复阀94将2个输入端口中的先导压高的一方输出到滑阀90b的先导端口。由此,在进行斗杆收回操作的情况下,先导压从往复阀94作用于滑阀90b的先导端口,滑阀90b成为连通状态。因此,滑阀90b能够对应于相对于(针对)操纵杆装置26A的斗杆收回操作,经由油路902将斗杆缸8的杆侧油室的工作油向工作油保持回路90的下游(油路901)排出。即,滑阀90b与相对于操作装置26的斗杆收回操作联动,在通过操作装置26进行斗杆收回操作的情况下,将通过保持阀90a切断的工作油从斗杆缸8的杆侧油室排出。并且,往复阀94中,即使在未通过操作装置26进行斗杆收回操作的情况下,也能够在基于控制器30的控制下从电磁切换阀92经由往复阀94将先导压作用于滑阀90b的先导端口。因此,控制器30能够经由电磁切换阀92解除工作油保持回路90(滑阀90b)的工作油保持功能,与有无相对于操作装置26(操纵杆装置)的斗杆收回操作无关地,将油路902设为连通状态,使斗杆缸8的杆侧油室的工作油向工作油保持回路90的下游(油路901)排出。由此,控制器30能够通过经由电磁切换阀92解除工作油保持回路90的工作油保持功能,使基于配置于比工作油保持回路90更靠下游侧即调节阀17侧的安全阀V8R的斗杆缸8的杆侧油室的压力的释放功能有效。并且,控制器30在基于安全阀V8R的斗杆缸8的杆侧油室的压力的释放功能有效的状态下,向安全阀V8R输出控制指示,由此能够使安全阀V8R释放斗杆缸8的杆侧油室的压力。

另外,安全阀V8R可以设置于比工作油保持回路90的保持阀90a更靠斗杆缸8侧的高压液压管路。此时,安全阀V8R能够与是否解除了工作油保持回路90的工作油保持功能无关地,使斗杆缸8的杆侧油室的工作油向工作油罐T排出。即,控制器30能够不解除工作油保持回路90的工作油保持功能,而通过向安全阀V8R输出控制指示,使安全阀V8R释放斗杆缸8的杆侧油室的压力。并且,可以采用将斗杆缸8的杆侧油室的工作油向斗杆缸8的缸底侧油室排出(供给)的控制阀(再生阀)来代替安全阀V8R。此时,再生阀根据来自控制器30的控制指示,从完全关闭状态以与控制指示的内容对应的开度进行释放。由此,通过斗杆5的自身重量,斗杆缸8的杆侧油室的工作油通过再生阀再生到斗杆缸8的缸底侧油室,斗杆5在降低方向上进行动作。

动态不稳定状态判定部301判定包括挖土机100的下部行走体1及上部回转体3的机身是否处于动态不稳定状态(以下为“动态不稳定状态”)。机身的动态不稳定状态表示如下状态:附属装置在空中动作时,由于根据挖土机100的动作而作用于机身的动态外部干扰(例如,附属装置的动作的反力矩、在下部行走体1行走时发挥作用的力矩等),有可能会发生规定的不稳定现象。并且,在机身的动态不稳定状态中可以包括如下状态:除了附属装置在空中动作时以外(例如,附属装置进行挖掘动作时),由于根据挖土机100的动作而作用于机身的动态外部干扰,有可能会发生规定的不稳定现象。

例如,图6(图6A、图6B)是表示挖土机100的机身(下部行走体1)的后部翘起的不稳定现象(以下为“后部翘起现象”)的具体例作为规定的不稳定现象的一例的图。具体而言,图6A是表示挖土机100将沙土ES容纳于(装在)铲斗6中的状态的图,图6B是表示挖土机100从图6A的状态进行铲斗6的张开动作并排出容纳于铲斗6中的沙土ES的状态的图。

如图6A所示,若在附属装置在空中将沙土ES装在铲斗6中的状态下,根据操作者的操作,铲斗6进行张开动作,则作为其动态外部干扰的反力矩(以下为“动态倾覆力矩”)通过附属装置作用于上部回转体3。

该动态倾覆力矩在以下部行走体1的前端部(在本例中,左右一对履带中的其中一个的外端)的接地点为支点(以下为“倾覆支点”)使挖土机100的机身向前倾覆的方向、即,使下部行走体1的后部翘起的方向上发挥作用。并且,铲斗6的位置越远离倾覆支点、即铲斗6的位置越远离机身(下部行走体1及上部回转体3),则该动态倾覆力矩越大。并且,包括铲斗6的容纳物的重量越大,则该动态力矩越大。并且,铲斗6的张开动作越快(具体而言,加速度越大),则该动态倾覆力矩越大。并且,如图6A所示,在上部回转体3相对于下部行走体1的朝向、即附属装置的延伸方向与下部行走体1的行进方向错开的情况下,下部行走体1的接地点的前端靠近机身,因此铲斗6的位置相对远离倾覆支点,该动态倾覆力矩变大。

因此,根据铲斗6相对于机身的位置关系、包括铲斗6的容纳物的重量、铲斗6的张开动作的速度、加速度、上部回转体3相对于下部行走体1的朝向等的条件,该倾覆力矩变得相对大,如图6B所示,有可能发生挖土机100的后部翘起现象。

并且,例如,挖土机100有时还可以以降低动臂4的同时张开斗杆5的方式,将铲斗6的沙土等向外部排出。关于该情况,也同样地,由附属装置的该动作引起的动态倾覆力矩作用于机身,有可能发生挖土机100的后部翘起现象。

并且,例如,在使附属装置朝向行进方向而挖土机100(下部行走体1)正在行走时,通过操作者的操作或因地面的凹凸等的影响妨碍挖土机100的行走,可能存在如下部行走体1紧急减速的情况。此时,因挖土机100的紧急减速而基于作用于机身及附属装置的惯性力的围绕倾覆支点的动态倾覆力矩作用于机身,有可能发生挖土机100的后部翘起现象。

另外,在"使附属装置朝向行进方向"的状态中不仅包括下部行走体1的行进方向与附属装置的朝向完全一致的状态,还包括下部行走体1的行进方向与附属装置的朝向的差异相对小的状态。关于以下示例,也相同。

并且,例如,若在使附属装置朝向行进方向而挖土机100(下部行走体1)正在行走时,进入斜度相对大的下坡,或者下部行走体1的前部掉进相对大的凹坑,则机身的前倾量有时急剧增加。此时,由于机身的前倾量的剧增,在机身发生向下的加速度(重力加速度),紧接着,下部行走体1的前部与地面接触,由此在机身(下部行走体1)发生紧急减速。然后,对应于该紧急减速,基于作用于附属装置的惯性力的围绕倾覆支点的动态倾覆力矩发挥作用,有可能发生挖土机的后部翘起现象。

以下,如上所述,将因根据挖土机100的动作而作用于机身的动态外部干扰(动态倾覆力矩)发生规定的不稳定现象的情况称为"动态不稳定情况"。

例如,动态不稳定状态判定部301可以通过围绕倾覆支点(下部行走体1的前端部的接地点)来比较使挖土机100的机身向前倾覆的倾覆力矩和抑制向前倾覆的抑制力矩,从而判定挖土机100的机身是否处于动态不稳定状态。

在倾覆力矩中包括由附属装置的自身重量产生的静态倾覆力矩(以下为“静态倾覆力矩”)和伴随挖土机100的动作的上述动态倾覆力矩。其中,动态倾覆力矩取决于附属装置的负荷状态、即动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9各自的推力F1~F3、附属装置的姿势状态及动作状态、即动臂4、斗杆5及铲斗6各自的围绕支点的姿势角度、角速度、角加速度等。另一方面,抑制力矩取决于挖土机100的机身、即取决于下部行走体1及上部回转体3的自身重量、倾覆支点与各重心之间的距离等。

由此,动态不稳定状态判定部301能够根据与负荷状态、姿势状态及动作状态相关的检测信息、即各传感器S1~S3、S7B、S7R、S8B、S8R、S9B、S9R等的检测值来计算倾覆力矩。并且,动态不稳定状态判定部301能够根据挖土机100的下部行走体1及上部回转体3的自身重量和各重心与倾覆支点之间的距离等来计算抑制力矩。并且,动态不稳定状态判定部301可以判定在倾覆力矩及抑制力矩的计算值之间是否满足倾覆力矩不超过抑制力矩的范围的规定的条件式(以下为“动态倾覆抑制条件式”)。由此,在不满足该动态倾覆抑制条件式的情况下,动态不稳定状态判定部301能够判定为挖土机100的机身处于动态不稳定状态。

并且,例如,动态不稳定状态判定部301根据挖土机100的动作来掌握容易动态地发生不稳定现象的具体情况(动态不稳定情况),由此可以判定挖土机100的机身是否处于动态不稳定状态。

具体而言,在附属装置进行铲斗6内的容纳物的排出动作(例如,如图6A、图6B所示的沙土ES的排土动作)的情况下,动态不稳定状态判定部301可以判定为挖土机100的机身处于动态不稳定状态。此时,控制器30可以根据由动臂姿势传感器S1、斗杆姿势传感器S2及铲斗姿势传感器S3的检测值掌握的当前的附属装置的姿势状态、之前的挖土机100的动作状态(例如,在铲斗6中容纳有沙土等的附属装置的姿势状态下是否进行了回转动作等),判断附属装置是否进行铲斗6内的容纳物的排出动作。

并且,在使附属装置朝向行进方向而挖土机100(下部行走体1)正在行走时,下部行走体1紧急减速的情况下,动态不稳定状态判定部301可以判定为挖土机100的机身是动态不稳定状态。此时,控制器30可以根据由机身姿势传感器S4检测出的上部回转体3的回转角度,判断附属装置的朝向与下部行走体1的行进方向的一致度。并且,控制器30可以根据机身倾斜传感器S4(机身姿势传感器S4中所包括的加速度传感器等)的检测值,判断下部行走体1的减速状态。

并且,在使附属装置朝向行进方向而挖土机100(下部行走体1)正在行走时,机身的倾斜量急剧增加的情况下,动态不稳定状态判定部301可以判定为挖土机100的机身是动态不稳定状态。此时,控制器30可以根据机身姿势传感器S4的检测信息,判断机身的倾斜量的增加状态。

静态不稳定状态判定部302判定挖土机100的机身是否处于静态不稳定状态(以下为“静态不稳定状态”)。机身的静态不稳定状态表示如下状态:假设为附属装置在空中进行动作时,在如动态外部干扰不作用于机身的静态或准静态状况下时,有可能会在机身发生规定的不稳定现象。此时,挖土机100的静态状况表示挖土机100静止的状况。并且,挖土机100的准静态状况表示缓慢至能够忽略对机身的动态外部干扰的程度的挖土机100的动作状况,例如,是指起重机作业中的挖土机100(附属装置)的动作状况。

例如,图7是说明将发生附属装置的静态或准静态状况下的挖土机100的机身的后部翘起现象的静态倾覆力矩及抑制后部翘起现象的抑制力矩作为规定的不稳定现象的一例的图。

如图7所示,作用于动臂4的重心位置的自身重量W4、作用于斗杆5的重心位置的自身重量W5及作用于铲斗6的重心位置的自身重量W6围绕下部行走体1的前端接地点的倾覆支点F使挖土机100的机身向前倾覆、即,使机身的后部翘起的静态倾覆力矩作用于机身。

另一方面,作用于包括回转机构2的下部行走体1的重心位置的自身重量W1及作用于上部回转体3的重心位置的自身重量W3围绕倾覆支点F使抑制机身向前的倾覆、即机身的后部的翘起的抑制力矩作用于机身。

由此,在附属装置在空中进行动作时的挖土机100的静态或准静态状况下,附属装置的前端、即铲斗6的位置相对远离机身(倾覆支点F)的情况下,静态倾覆力矩沿着增加的方向改变。尤其,若在铲斗6的位置相对远离机身的状态下,动臂4进行降低动作,则对应于动臂4以与上部回转体3的连结点为支点而降低,铲斗6的位置进一步远离倾覆支点F。因此,有可能导致静态倾覆力矩变得过大而机身的后部翘起,机身向前倾覆。

并且,如图7所示,在铲斗6中容纳有沙土ES等容纳物的情况下,与在铲斗6中未容纳沙土ES等容纳物的情况相比,倾覆力矩沿着增加的方向改变。因此,例如,在进行将沙土等对象物容纳于铲斗6中并将其抬起的动作时,由于附属装置的姿势状态,有可能导致静态倾覆力矩变得过大而机身的后部翘起,机身向前倾覆。

并且,如图7所示,若上部回转体3的朝向、即附属装置的朝向(延伸方向)与下部行走体1的行进方向之间的差变得相对大,则下部行走体1的倾覆支点F靠近机身(下部行走体1及上部回转体3)的重心位置,另一方面,远离附属装置(动臂4、斗杆5及铲斗6)的重心位置。其结果,倾覆力矩(静态倾覆力矩)沿着增加的方向改变,另一方面,抑制力矩沿着减少的方向改变。由此,若上部回转体3的朝向、即附属装置的朝向与下部行走体1的行进方向之间的差变得相对大,则由于附属装置的姿势状态,有可能导致静态倾覆力矩相对于抑制力矩变得相对过大而机身的后部翘起,机身向前倾覆。

并且,例如,若在使附属装置朝向行进方向而挖土机100(下部行走体1)正在行走时,进入下坡,则静态倾覆力矩相对变大、即沿着增加的方向改变,另一方面,抑制力矩相对变小、即沿着减少的方向改变。由此,在使附属装置朝向行进方向而挖土机(下部行走体1)正在行走的状态下,进入下坡且机身的前倾量增加的情况下,有可能导致静态倾覆力矩相对于抑制力矩变得相对过大而机身的后部翘起,机身向前倾覆。

以下,如上所述,将根据与挖土机100的动作相对应的、静态力矩(静态倾覆力矩及抑制力矩)的变化,可能发生规定的不稳定现象的情况称为"静态不稳定情况"。

例如,静态不稳定状态判定部302可以通过围绕倾覆支点来比较静态倾覆力矩和抑制力矩,从而判定挖土机100的机身是否处于静态不稳定状态。具体而言,静态不稳定状态判定部302能够根据各传感器S1~S4的检测值来计算静态倾覆力矩。并且,静态不稳定状态判定部302能够根据挖土机100的下部行走体1及上部回转体3的自身重量和各重心与倾覆支点之间的距离等来计算抑制力矩。并且,静态不稳定状态判定部302可以判定在静态倾覆力矩及抑制力矩的计算值之间是否满足静态倾覆力矩不超过抑制力矩的范围的规定的条件式(以下为“静态倾覆抑制条件式”)。由此,在不满足该静态倾覆抑制条件式的情况下,静态不稳定状态判定部302能够判定为挖土机100的机身处于静态不稳定状态。

并且,例如,静态不稳定状态判定部302可以根据以下部行走体1为基准的铲斗6的位置、包括铲斗6的容纳物的重量、以下部行走体1为基准的上部回转体3的朝向(附属装置的延伸方向)、挖土机100的作业面的倾斜状态等来判定挖土机100的机身是否处于静态不稳定状态。这是因为:如上所述,在挖土机100的机身发生不稳定现象受以下部行走体1为基准的铲斗6的位置、包括铲斗6的容纳物的重量、以下部行走体1为基准的上部回转体3的朝向(附属装置的延伸方向)、挖土机100的作业面的倾斜状态等的影响。此时,静态不稳定状态判定部302能够根据动臂姿势传感器S1、斗杆姿势传感器S2及铲斗姿势传感器S3的检测值和已知的动臂4、斗杆5及铲斗6的连杆长度等来计算以下部行走体1为基准的铲斗6的位置。并且,静态不稳定状态判定部302能够根据动臂姿势传感器S1、斗杆姿势传感器S2及铲斗姿势传感器S3的检测值和由动臂缸底压传感器S7B检测出的动臂缸底压等来计算铲斗6的重量。并且,静态不稳定状态判定部302能够根据机身姿势传感器S4的检测值来计算上部回转体3相对于下部行走体1的朝向(例如,回转角度)。并且,静态不稳定状态判定部302能够根据机身姿势传感器S4的检测值来计算以下部行走体1为基准的作业面的倾斜状态(有无倾斜、倾斜方向)等。具体而言,静态不稳定状态判定部302计算表示在附属装置的静态或准静态状况下发生后部翘起现象等规定的不稳定现象的难度的稳定度(以下为“静态稳定度”),在静态稳定度小于规定基准的情况下,可以判定为挖土机100的机身处于静态不稳定状态。

并且,例如,静态不稳定状态判定部302可以通过掌握容易在挖土机100的机身静态地发生不稳定现象(后部翘起现象)的具体情况(静态不稳定情况)来判定挖土机100的机身是否处于静态不稳定状态。

具体而言,在附属装置在空中进行动作时,铲斗6的位置相对远离机身的(具体而言,从倾覆支点到铲斗6的距离偏离规定阈值)情况下,静态不稳定状态判定部302可以判定为挖土机100的机身处于静态不稳定状态。并且,在附属装置在空中进行动作时,在铲斗6相对远离机身(倾覆支点)的状态下,进行动臂4的降低动作的情况下,静态不稳定状态判定部302可以判定为挖土机100的机身处于静态不稳定状态。此时,控制器30能够根据动臂姿势传感器S1、斗杆姿势传感器S2及铲斗姿势传感器S3的检测值,判断铲斗6相对于机身的相对位置、动臂4的动作状态。

并且,在附属装置进行容纳沙土等对象物并将其抬起的动作的情况下,静态不稳定状态判定部302可以判定为挖土机100的机身处于静态不稳定状态。并且,在铲斗6相对远离机身(倾覆支点)的状态下,附属装置进行容纳沙土等对象物并将其抬起的动作的情况下,静态不稳定状态判定部302可以判定为挖土机100的机身处于静态不稳定状态。此时,控制器30能够根据动臂姿势传感器S1、斗杆姿势传感器S2及铲斗姿势传感器S3的检测值、操作装置26的与附属装置相关的操作状态,判断附属装置的动作状态。

并且,在上部回转体3进行回转,以使附属装置的朝向远离下部行走体1的行进方向的情况下,静态不稳定状态判定部302可以判定为挖土机100的机身处于静态不稳定状态。并且,在铲斗6相对远离机身(倾覆支点)的状态下,上部回转体3进行回转,以使附属装置的朝向远离下部行走体1的行进方向的情况下,静态不稳定状态判定部302可以判定为挖土机100的机身处于静态不稳定状态。此时,控制器30能够根据机身姿势传感器S4的检测值、操作装置26的与上部回转体3相关的操作状态,判断上部回转体3相对于下部行走体1的行进方向的回转状态。

并且,在使附属装置朝向行进方向而行走体正在行走时,挖土机100的机身的前倾量(相对缓慢地)增加的情况下,静态不稳定状态判定部302可以判定为挖土机100的机身处于静态不稳定状态。并且,在铲斗6相对远离机身(倾覆支点)的状态下,使附属装置朝向行进方向而行走体正在行走时,挖土机100的机身的前倾量(相对缓慢地)增加的情况下,静态不稳定状态判定部302可以判定为挖土机100的机身处于静态不稳定状态。此时,控制器30能够根据机身姿势传感器S4的检测值,判断附属装置相对于下部行走体1的行进方向的朝向、机身的前倾状态。

稳定化控制部303进行抑制在挖土机100的机身发生的不稳定现象(例如,上述后部翘起现象)的发生,并使挖土机100的机身稳定化的控制(以下为“稳定化控制”)。关于稳定化控制的详细内容,在后面叙述。

<稳定化控制的详细内容>

接着,除了图6(图6A、图6B)、图7以外,还参考图8、图9(图9A、图9B),对基于控制器30的稳定化控制的详细内容进行说明。

〔稳定化控制的第1例〕

在由动态不稳定状态判定部301判定为挖土机100的机身处于动态不稳定状态的情况下,稳定化控制部303向安全阀V8R、或安全阀V8R及电磁切换阀92输出控制指示,释放斗杆缸8的杆侧油室的压力。

由此,例如,在如图6A的情况那样,附属装置通过铲斗6的张开动作进行沙土ES等容纳物的排出动作的情况下,稳定化控制部303能够释放斗杆缸8的杆侧油室的压力。因此,在由铲斗6的张开动作引起的动态外部干扰从斗杆5经由动臂4传递至机身的过程中,斗杆缸8能够通过斗杆5的自身重量,在伸长方向、即斗杆5的收回方向上移动。由此,通过斗杆缸8在伸长方向上的移动,由铲斗6的张开动作引起的动态外部干扰的至少一部分被吸收,动态外部干扰难以作为相对于机身的动态倾覆力矩而被传递,能够抑制挖土机100的动态后部翘起现象。

并且,例如,在附属装置通过动臂4的降低动作和斗杆5的张开动作进行铲斗6的沙土等容纳物的排出动作的情况下,稳定化控制部303能够释放斗杆缸8的杆侧油室的压力。由此,同样地,由动臂4的降低动作及斗杆5的张开动作引起的动态外部干扰难以作为相对于机身的动态倾覆力矩而被传递,能够抑制挖土机100的动态后部翘起现象。

并且,例如,在使附属装置朝向行进方向而下部行走体1正在行走的状态下,下部行走体紧急减速的情况下,稳定化控制部303能够释放斗杆缸8的杆侧油室的压力。由此,通过斗杆缸8在伸长方向上的移动吸收伴随下部行走体1的紧急减速的围绕倾覆支点的动态倾覆力矩中的至少一部分,能够抑制挖土机100的动态后部翘起现象。

并且,例如,在使附属装置朝向行进方向而下部行走体1正在行走的状态下,机身的倾斜量急剧增加的情况下,稳定化控制部303能够释放斗杆缸8的杆侧油室的压力。由此,对应于下部行走体1进入陡坡、掉进大的凹坑等,附属装置向下紧急加速之后,紧急减速,从而通过斗杆缸8在伸长方向上的移动吸收基于作用于附属装置的惯性力的围绕倾覆支点的动态倾覆力矩中的至少一部分,能够抑制挖土机100的动态后部翘起现象。

即,在由动态不稳定状态判定部301判定为挖土机100的机身处于动态不稳定状态的情况下,稳定化控制部303与操作者的操作状态(有无操作)无关地,自动的或半自动地使斗杆5向收回方向动作。具体而言,稳定化控制部303根据该挖土机100的动作,使斗杆5向收回方向动作,以抑制作用于挖土机100的机身的动态力矩(动态倾覆力矩)。由此,稳定化控制部303能够抑制由根据挖土机100的动作而作用于机身的动态倾覆力矩引起的机身的不稳定现象(后部翘起现象)的发生。

并且,若稳定化控制部303使斗杆5向收回方向动作,则如图7所示,能够使铲斗6更静态地靠近稳定的方向的机身侧、即倾覆支点侧。由此,稳定化控制部303能够抑制静态倾覆力矩,还能够提高挖土机100的机身的静态稳定性。

另外,稳定化控制部303可以与操作者的操作状态(有无操作)无关地,将工作油从调节阀17供给到斗杆缸8的缸底侧油室来代替释放斗杆缸8的杆侧油室的压力。即,在由动态不稳定状态判定部301判定为挖土机100的机身处于动态不稳定状态的情况下,稳定化控制部303可以通过与操作者的操作状态(有无操作)无关地,积极地使斗杆缸8向伸长方向移动,而使斗杆5向收回方向动作。关于后述的稳定化控制的第2例的情况,也相同。

〔稳定化控制的第2例〕

在静态不稳定状态判定部302判定为挖土机100的机身处于静态不稳定状态的情况下,稳定化控制部303向安全阀V8R、或安全阀V8R及电磁切换阀92输出控制指示,释放斗杆缸8的杆侧油室的压力。

由此,稳定化控制部303能够通过斗杆5的自身重量,使斗杆缸8向伸长方向移动,而使斗杆5向收回方向动作。因此,如图7所示,稳定化控制部303能够使铲斗6更静态地靠近稳定的方向的机身侧。

即,在由静态不稳定状态判定部302判定为挖土机100的机身处于静态不稳定状态的情况下,稳定化控制部303与有无操作者的操作无关地,自动的或半自动地使斗杆5向收回方向动作。由此,稳定化控制部303能够在挖土机100的静态或准静态状况下抑制机身的不稳定现象(后部翘起现象)的发生。

具体而言,稳定化控制部303能够使斗杆5向收回方向动作,以抑制与该挖土机100的动作相对应的、作用于包括下部行走体1及上部回转体3的机身的静态力矩(静态倾覆力矩及抑制力矩)的变化。

例如,在附属装置在空中进行动作时,铲斗6的位置相对远离机身的(具体而言,从倾覆支点到铲斗6的距离偏离规定阈值)情况下,稳定化控制部303能够使斗杆5向收回方向动作。并且,在附属装置在空中进行动作时,在铲斗6相对远离机身(倾覆支点)的状态下,进行动臂4的降低动作的情况下,稳定化控制部303能够使斗杆5在收回方向进行动作。由此,稳定化控制部303能够抑制由于铲斗6的位置远离机身而导致的静态倾覆力矩的增加,并能够抑制在机身可能发生的规定的不稳定现象。

并且,例如,在附属装置进行容纳沙土等对象物并将其抬起的动作的情况下,稳定化控制部303能够使斗杆5向收回方向动作。并且,例如,在铲斗6相对远离机身(倾覆支点)的状态下,附属装置进行容纳沙土等对象物并将其抬起的动作的情况下,稳定化控制部303能够使斗杆5向收回方向动作。由此,稳定化控制部303能够抑制由于在铲斗6中容纳沙土等而导致的附属装置的前端部的重量的增加引起的静态倾覆力矩的增加,并能够抑制在机身可能发生的规定的不稳定现象。

并且,例如,在使附属装置朝向行进方向而行走体正在行走时,所述机身的前倾量(相对缓慢地)增加的情况下,稳定化控制部303能够使斗杆5向收回方向动作。并且,在铲斗6相对远离机身(倾覆支点)的状态下,使附属装置朝向行进方向而行走体正在行走时,机身的前倾量(相对缓慢地)增加的情况下,稳定化控制部303能够使斗杆5向收回方向动作。由此,稳定化控制部303能够抑制下部行走体1行走时的伴随作业面向前倾方向的倾斜状态的变化的静态倾覆力矩的增加,并能够抑制在机身可能发生的规定的不稳定现象。

并且,例如,若稳定化控制部303在挖土机100准静态动作时、例如起重机作业时等,判定为挖土机100的机身处于静态不稳定状态,则与有无操作者的操作无关地,使斗杆5向收回方向动作。由此,即使在操作者集中于与起重机作业对应的斗杆5以外的操作(例如,动臂4的降低操作等),挖土机100的机身处于静态不稳定状态,也能够与有无操作者的操作无关地,抑制机身上的不稳定现象的发生。

并且,例如,图8是表示考虑到上部回转体3相对于下部行走体1的朝向(即,附属装置的朝向)时的附属装置的稳定范围的具体例的俯视图。在图中,图示了稳定范围的外缘、即从下部行走体1观察时的稳定范围与位于其外侧的不稳定范围的边界(以下为“稳定范围边界”)TBL。以下,关于后述图9(图9A、图9B),也相同。

附属装置的稳定范围预先确定为在挖土机100的静态或准静态状况下难以在机身发生后部翘起现象等规定的不稳定现象,机身静态地处于稳定状态时的以下部行走体1为基准的附属装置的作业范围(即,附属装置的前端的铲斗6的位置的范围)。例如,稳定范围是上述静态稳定度为规定基准以上的范围,稳定范围边界TBL相当于该规定基准。

如图8所示,下部行走体1的行进方向与上部回转体3的朝向(附属装置的朝向)相同的情况下,稳定范围边界TBL设定在相对远离机身的中心的位置。另一方面,在下部行走体1的行进方向与上部回转体3的朝向不同,且其差异相对大时,相对靠近机身的中心(回转中心AX),且上部回转体3的朝向与下部行走体1的行进方向相差90°的情况下,稳定范围边界TBL最靠近机身的中心。这是因为:若在下部行走体1的行进方向与上部回转体3的朝向产生差异,则以上部回转体3(附属装置)的朝向为基准时的下部行走体1的前端部、即倾覆支点相对靠近机身的中心(回转中心AX)。即,关于附属装置的稳定范围,从挖土机100的回转中心AX观察时,在下部行走体1的行进方向(图中的前后方向)上,设定得相对宽。另一方面,若从挖土机100的回转中心AX观察时的朝向相对大幅远离下部行走体1的行进方向,则附属装置的稳定范围变得相对窄,若从挖土机100的回转中心AX观察时的朝向成为下部行走体1的宽度方向,则附属装置的稳定范围变得最窄。

并且,图9(图9A、图9B)是表示考虑到作业面的倾斜时的附属装置的稳定范围的具体例的俯视图。具体而言,图9A是表示考虑到作业面的倾斜时的附属装置的稳定范围的一例的俯视图,且是表示作业面在下部行走体1的宽度方向(具体而言,图中的右方向)上向下倾斜时的附属装置的稳定范围的具体例的俯视图。并且,图9B是表示考虑到作业面的倾斜时的附属装置的稳定范围的另一例的俯视图,且是表示作业面朝下部行走体1的行进方向(具体而言,图中的前方)向下倾斜时的附属装置的稳定范围的具体例的俯视图。

另外,在图9A、图9B中,与图8的情况同样地,在附属装置的稳定范围内,还考虑上部回转体3相对于下部行走体1的朝向。与图9A、图9B的稳定范围边界TBL相邻的虚线表示作业面不倾斜时的稳定范围边界(即,图8的稳定范围边界TBL)。

如图9A、图9B所示,关于稳定范围边界TBL,从挖土机100的回转中心AX观察时,在作业面的倾斜的向下方向上,变得相对近,另一方面,在作业面的倾斜的向上方向上,变得相对远。即,关于附属装置的稳定范围,从挖土机100的回转中心AX观察时,在作业面的倾斜的向下方向上,变得相对窄,另一方面,在作业面的倾斜的向上方向上,变得相对宽。具体而言,如图9A所示,关于附属装置的稳定范围,在作为作业面的向下方向的图中的左方向上,变得相对窄,另一方面,在作为作业面的向上方向的图中的右方向上,变得相对宽。并且,如图9B所示,关于附属装置的稳定范围,在作为作业面的向下方向的图中的上方向上,变得相对窄,另一方面,在作为作业面的向上方向的图中的下方向上,变得相对宽。这是因为:如上所述,若附属装置的朝向成为向下方向,则静态倾覆力矩变得相对大,且抑制力矩变得相对小,另一方面,若附属装置的朝向成为向上方向,则静态倾覆力矩变得相对小,且抑制力矩变得相对大。

并且,可以在考虑包括铲斗6的沙土等容纳物的重量之后,确定如图8、图9A、图9B所示的附属装置的稳定范围。此时,关于附属装置的稳定范围,以下部行走体1为基准,随着包括铲斗6的沙土等容纳物的重量变大而变得相对窄,另一方面,随着包括铲斗6的沙土等容纳物的重量变大而变得相对窄。

由此,稳定化控制部303能够根据如图8、图9A、图9B所示的附属装置的稳定范围,进行挖土机100的机身的稳定化控制。具体而言,在从下部行走体1观察时的铲斗6的位置超过稳定范围边界BL的情况下,静态不稳定状态判定部302判定为挖土机100的机身处于静态不稳定状态,稳定化控制部303根据该判定结果,使斗杆5向收回方向动作。由此,稳定化控制部303能够一边考虑上部回转体3相对于下部行走体1的朝向、作业面的倾斜状态、包括铲斗6的容纳物的重量等对挖土机100的机身的静态稳定性的影响,一边抑制在挖土机100的机身发生后部翘起现象等规定的不稳定现象。

另外,在上述的一例中,在动态不稳定状态的情况下、或在静态不稳定状态的情况下,控制器30使斗杆5向收回方向动作,但是并不限定于该方式。例如,在发生下部行走体1的后部翘起现象等不稳定现象的情况(具体而言,紧接在发生之后)下,控制器30可以使斗杆5向收回方向动作。由此,能够抑制已发生的下部行走体1的后部翘起现象等规定的不稳定现象的增加,能够早期使不稳定现象收敛。此时,控制器30可以根据机身姿势传感器S4的检测值、搭载于上部回转体3的拍摄周围的摄像装置的拍摄图像,检测下部行走体1的后部翘起现象等的发生。并且,关于本例所涉及的挖土机100的稳定化控制,当然,不仅在挖土机100被操作者操作的情况下,而且在挖土机100通过自动运行功能进行动作的情况下也可以采用。以下,关于后述的挖土机100的另一例中的稳定化控制,也相同。

[挖土机的另一例]

接着,对挖土机100的另一例进行说明。以下,以与上述一例不同的部分为中心进行说明,有时会省略相同或对应的结构的说明。

<挖土机的结构>

参考图10、图11,对挖土机100的具体结构进行说明。

图10是表示本实施方式所涉及的挖土机100的另一例的侧视图。图11是表示本实施方式所涉及的挖土机100的结构的第4例的框图。

另外,在图11中,以双重线表示机械动力管路,以实线表示高压液压管路,以虚线表示先导管路,以点线表示电驱动·控制管路。

与上述一例的情况同样地,本例所涉及的挖土机100的液压驱动系统包括分别液压驱动下部行走体1、上部回转体3、动臂4、斗杆5及铲斗6的行走液压马达1L、1R、回转液压马达2A、动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9等液压致动器。并且,与上述一例的情况同样地,本实施方式所涉及的挖土机100的液压驱动系包括发动机11、调节器13、主泵14及调节阀17。

与上述一例的情况同样地,调节阀17为根据由操作者进行的操作来进行液压致动器的控制的液压控制装置。如上所述,调节阀17经由高压液压管路与主泵14连接,且根据操作装置26的操作状态向液压致动器(行走液压马达1L、1R、回转液压马达2A、动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9)选择性地供给从主泵14供给的工作油。具体而言,调节阀17包括控制从主泵14供给到各液压致动器的工作油的流量和流向的控制阀171~176。具体而言,控制阀171与行走液压马达1L对应,控制阀172与行走液压马达1R对应,控制阀173与回转液压马达2A对应,控制阀174与铲斗缸9对应,控制阀175与动臂缸7对应,控制阀176与斗杆缸8对应。

与上述一例的情况同样地,本实施方式所涉及的挖土机100的操作系统包括先导泵15和操作装置26。

本实施方式所涉及的挖土机100的控制系统包括控制器30、吐出压力传感器28、操作压传感器29、显示装置40、输入装置42、声音输出装置44、动臂姿势传感器S1、斗杆姿势传感器S2、铲斗姿势传感器S3、机身姿势传感器S4、回转状态传感器S5、摄像装置S6、动臂缸底压传感器S7B、动臂杆压传感器S7R、斗杆缸底压传感器S8B、斗杆杆压传感器S8R、铲斗缸底压传感器S9B及铲斗杆压传感器S9R。

与上述一例的情况同样地,控制器30进行挖土机100的驱动控制。

例如,在由于基于操作者的操作的附属装置的空中动作,有可能发生挖土机100(下部行走体1)的后部翘起的不稳定现象(以下为“后部翘起现象”)的情况下,控制器30进行抑制后部翘起现象的发生的稳定化控制。

例如,如上所述,图6(图6A、图6B)是表示挖土机100的后部翘起现象的具体例的图。

如图6A所示,若在附属装置在空中将沙土ES装在铲斗6中的状态下,根据操作者的操作,铲斗6进行张开动作,则作为其动态外部干扰的反力、具体而言为反力矩(以下为“倾覆力矩”)通过附属装置作用于上部回转体3。

该倾覆力矩在以下部行走体1的前端(在本例中,其中一个履带的外端)的接地点为支点(以下为“倾覆支点”)使挖土机100的机身(下部行走体1及上部回转体3)向前倾覆的方向、即,使下部行走体1的后部翘起的方向上发挥作用。并且,铲斗6的位置越远离倾覆支点、即铲斗6的位置越远离机身(下部行走体1及上部回转体3),则该倾覆力矩越大。并且,铲斗6的张开动作越快(具体而言,加速度越大),则该倾覆力矩越大。并且,如图6A所示,在上部回转体3的朝向、即相对于上部回转体的附属装置的延伸方向与下部行走体1的行进方向错开的情况下,下部行走体1的接地点的前端靠近机身,因此铲斗6的位置相对远离倾覆支点,该倾覆力矩变大。

因此,根据相对于铲斗6的机身的位置关系、铲斗6的张开动作的加速度、上部回转体3相对于下部行走体1的朝向等的条件,该倾覆力矩变得相对大,如图6B所示,可能发生挖土机100的后部翘起现象。

因此,控制器30通过在有可能发生后部翘起现象的情况下、或在发生了后部翘起现象的情况下,进行铲斗6的动作限制,实现后部翘起现象的发生的抑制、或所发生的后部翘起现象的增加的抑制。关于稳定化控制的详细内容,在后面叙述。

吐出压力传感器28检测主泵14的吐出压力。与由吐出压力传感器28检测出的吐出压力对应的检测信号被存入到控制器30中。

回转状态传感器S5安装于上部回转体3,并输出与上部回转体3的回转状态相关的检测信息。回转状态传感器S5例如检测上部回转体3的回转角速度、回转角度。回转状态传感器S5例如包括陀螺传感器、旋转变压器、旋转编码器等。与由回转状态传感器S5检测出的回转状态相关的检测信息被存入到控制器30中。

另外,回转状态传感器S5可以省略。这是因为:机身姿势传感器S4能够输出与上部回转体3的回转状态相关的信息(回转角度)。并且,可以省略机身姿势传感器S4的结构中的输出与上部回转体3的回转状态相关的信息的功能。

摄像装置S6拍摄挖土机100的周边。摄像装置S6包括拍摄挖土机100的前方的摄像机S6F、拍摄挖土机100的左侧的摄像机S6L、拍摄挖土机100的右侧的摄像机S6R及拍摄挖土机100的后方的摄像机S6B。

摄像机S6F例如安装于驾驶室10的顶棚(即,驾驶室10的内部)。并且,摄像机S6F也可以安装于驾驶室10的屋顶、动臂4的侧面等驾驶室10的外部。摄像机S6L安装于上部回转体3的上表面左端,摄像机S6R安装于上部回转体3的上表面右端,摄像机S6B安装于上部回转体3的上表面后端。

摄像装置S6(摄像机S6F、S6B、S6L、S6R)例如分别为具有极宽的视角的单眼广角摄像机。并且,摄像装置S6也可以为立体摄像机或距离图像摄像机等。由摄像装置S6拍摄的拍摄图像被存入到控制器30中。

[稳定化控制的详细内容]

接着,参考图12,对基于控制器30的稳定化控制的详细内容进行说明。

图12是说明抑制后部翘起现象的稳定化控制的控制方式的一例的图。具体而言,图12示出通过稳定化控制来限制的铲斗缸9的收缩方向的移动速度V、即在张开方向上驱动铲斗6时的铲斗缸9的移动速度V的时间变化。

如上所述,附属装置在空中进行动作时,由于铲斗6的动作,有可能发生挖土机100的后部翘起现象。

相对于此,在有可能发生挖土机100的后部翘起现象的情况下,控制器30减慢铲斗6的张开动作。由此,能够相对减小由附属装置在空中进行动作时引起的铲斗6的张开动作而欲使挖土机100向前倾覆的倾覆力矩。因此,控制器30能够抑制挖土机100的后部翘起现象的发生。

例如,控制器30根据作用于挖土机100的机身(上部回转体3)的、欲向前倾覆的倾覆力矩与欲抑制向前倾覆的抑制力矩的关系,设定用于抑制挖土机100的后部翘起的发生的铲斗缸9的收缩方向上的移动速度(以下,简称为“移动速度”)V及移动加速度(以下,简称为“移动加速度”)α各自的上限值。

在倾覆力矩中包括由附属装置的自身重量产生的静态倾覆力矩(以下为“静态倾覆力矩”)和伴随附属装置的动作的动态倾覆力矩(以下为“动态倾覆力矩”)。其中,动态倾覆力矩取决于附属装置的负荷状态、即取决于动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9各自的推力F1~F3、附属装置的姿势状态及动作状态、即动臂4、斗杆5及铲斗6各自的围绕支点的姿势角度、角速度、角加速度等。另一方面,抑制力矩取决于挖土机100的机身(下部行走体1及上部回转体3)的自身重量、倾覆支点与各重心之间的距离等。

由此,控制器30能够根据与附属装置的负荷状态、姿势状态及动作状态相关的检测信息、即各传感器S1~S4、S7B、S7R、S8B、S8R、S9B、S9R等的检测值来计算包括与铲斗6的张开方向上的角速度及角加速度对应的铲斗缸9的移动速度V及移动加速度α作为变量的倾覆力矩的计算公式。并且,控制器30能够根据挖土机100的下部行走体1及上部回转体3的自身重量和各自的重心与倾覆力矩之间的距离等来计算抑制力矩。并且,控制器30可以在倾覆力矩的计算公式与抑制力矩的计算值之间设定倾覆力矩不超过抑制力矩的范围的条件式(以下为“倾覆抑制条件式”),并以满足该倾覆抑制条件式的方式设定铲斗缸9的移动速度的上限值(以下为“上限移动速度”)Vlim及移动加速度的上限值(以下为“上限移动加速度”)αlim。并且,控制器30可以利用包括铲斗6的角速度及角加速度作为变量的倾覆力矩的计算公式,设定铲斗6的张开方向的角速度及角加速度的上限之后,转换为铲斗缸9的上限移动速度Vlim及上限移动加速度αlim。并且,控制器30可以利用以满足倾覆力矩的计算公式与抑制力矩的计算值之间的倾覆抑制条件式的方式预先确定的转换式、转换图,根据各传感器S1~S3、S7B、S7R、S8B、S8R、S9B、S9R等的检测值,直接导出铲斗缸9的上限移动速度Vlim及上限移动加速度αlim。

控制器30按每一个规定的控制周期导出上限移动速度Vlim及上限移动加速度αlim。并且,控制器30进行铲斗缸9的动作控制,以使铲斗缸9的移动速度V及移动加速度α分别成为上限移动速度Vlim及上限移动加速度αlim以下。具体而言,控制器30通过向调节器13输出控制指示,并控制(限制)主泵14的流量,使铲斗缸9的移动速度V及移动加速度α分别成为上限移动速度Vlim及上限移动加速度αlim以下。此时,控制器30可以通过利用适用了所计算的上限移动速度Vlim及上限移动加速度αlim的预先确定的控制图,控制主泵14,使铲斗缸9的移动速度V、移动加速度α分别成为上限移动速度Vlim及上限移动加速度αlim以下。并且,控制器30可以通过一边监控铲斗缸9的移动速度、移动加速度的测定值,一边例如适用反馈控制等,使铲斗缸9的移动速度V、移动加速度α分别成为上限移动速度Vlim及上限移动加速度αlim以下。此时,控制器30可以根据能够检测安装于铲斗缸9的缸体的位置、移动速度、移动加速度等的缸体传感器的检测值,监控铲斗缸9的移动速度V及移动加速度α。

如图12所示,在本例中,在时刻t1,铲斗缸9开始以大于上限移动加速度αlim的移动加速度α在收缩方向上移动。

然后,在时刻t2,由于为移动加速度α大于上限移动加速度αlim的状态,控制器30开始将铲斗缸9的移动加速度α限制为上限移动加速度αlim。由此,控制器30能够相对减缓铲斗6的张开方向的角加速度,因此能够抑制挖土机100的后部翘起现象的发生。

并且,若在时刻t3,铲斗缸9的移动速度V达到上限移动速度Vlim,则控制器30限制铲斗缸9的移动速度V,以使移动速度V不再进一步上升。由此,控制器30能够相对减缓铲斗6的张开方向的角速度,因此能够进一步抑制挖土机100的后部翘起现象的发生。

另外,在本例(图12)中,上限移动速度Vlim及上限移动加速度αlim是恒定的,但是由于是按每一个规定的控制周期进行计算的,因此有时会随着时间经过而改变。

如上所述,上限移动速度Vlim、上限移动加速度αlim设定成满足倾覆抑制条件式。因此,控制器30即使不具体地判断有无发生挖土机100的后部翘起现象的可能性,在有可能发生下部行走体1的后部翘起现象的情况下,也能够相对减缓铲斗6的张开动作。

例如,在铲斗6中有沙土等容纳物,或者铲斗6被变更为重量比正常规格大的规格产品,且包括铲斗6的容纳物的重量相对大的情况下,静态倾覆力矩及伴随铲斗6的张开动作的动态倾覆力矩这两者变得相对大,因此有可能发生下部行走体1的后部翘起现象。并且,在铲斗6的位置相对远离倾覆支点即下部行走体1的情况下,静态倾覆力矩变得相对大,因此若发生由铲斗6的张开动作引起的动态倾覆力矩,则有可能发生下部行走体1的后部翘起现象。并且,在附属装置进行铲斗6内的容纳物的排出动作(例如,如图3所示的沙土ES的排土动作)的情况下,包括铲斗6的容纳物的重量相对大,静态倾覆力矩变得相对大,并且随着铲斗6的张开动作而实际上发生动态倾覆力矩,因此有可能发生下部行走体1的后部翘起现象。并且,在组合多个上述条件(与铲斗6的位置相关的条件、与包括铲斗6的容纳物的重量相关的条件及与铲斗6的排出动作相关的条件)的情况下,发生下部行走体1的后部翘起现象的可能性进一步变高。在这种情况(以下为“后部翘起情况”)下,控制器30将铲斗缸9的移动速度V及移动加速度α分别限制为上限移动速度Vlim及上限移动加速度αlim以下,能够相对减缓铲斗6的张开动作。

并且,具体而言,控制器30可以在判断是否有可能发生挖土机100的后部翘起现象之后,在判断为有可能发生挖土机100的后部翘起现象的情况下,相对减缓铲斗6的张开动作。由此,控制器30例如可以根据各传感器S1~S4、S7B、S7R、S8B、S8R、S9B、S9R等的检测值来计算挖土机100的倾覆力矩,在其计算值超过规定阈值的情况下,判断为有可能发生挖土机100的后部翘起现象。并且,控制器30计算挖土机100的倾覆力矩及抑制力矩,在从抑制力矩的计算值减去倾覆力矩的计算值而得的减法值在规定阈值以下的情况下,可以判断为有可能发生挖土机100的后部翘起现象。

并且,在处于如上所述的后部翘起情况时,控制器30可以判断为有可能发生下部行走体1的后部翘起现象,并相对减缓铲斗6的张开动作。由此,具体而言,控制器30能够在确定有可能发生后部翘起现象的情况之后,限制铲斗6的张开动作。因此,控制器30能够限定可以限制铲斗6的张开动作的期间,实现与挖土机100的工作效率的兼顾。具体而言,在铲斗6中有沙土等容纳物,或者铲斗6被变更为比正常规格大的规格产品,且包括铲斗6的容纳物的重量相对大的情况下,控制器30可以判断为有可能发生挖土机100的后部翘起现象。此时,控制器30例如可以根据摄像装置S6(摄像机S6F)的拍摄图像,掌握在铲斗6中是否容纳有沙土等。并且,控制器30例如可以根据由动臂姿势传感器S1、斗杆姿势传感器S2及铲斗姿势传感器S3的检测值和已知的动臂4、斗杆5及铲斗6的连杆长度等计算出的铲斗6的位置、从外部观察时的铲斗6的绝对姿势状态等,掌握在铲斗6中是否容纳有沙土等。并且,控制器30例如可以根据通过输入装置42由操作者设定输入的、与当前安装的铲斗6的种类相关的信息,掌握铲斗6是否为重量比正常使用大的规格产品。并且,在铲斗6的位置相对远离下部行走体1(更具体而言,超过规定阈值)的情况下,控制器30可以判断为有可能发生下部行走体1的后部翘起现象。此时,如上所述,控制器30例如可以根据动臂姿势传感器S1、斗杆姿势传感器S2及铲斗姿势传感器S3的检测值和已知的动臂4、斗杆5及铲斗6的连杆长度等,掌握铲斗6的位置。并且,在附属装置进行铲斗6内的容纳物的排出动作的情况下,控制器30可以判断为有可能发生下部行走体1的后部翘起现象。此时,控制器30可以根据由动臂姿势传感器S1、斗杆姿势传感器S2及铲斗姿势传感器S3的检测值掌握的当前的附属装置的姿势状态、之前的挖土机100的动作状态(例如,在铲斗6中容纳有沙土等的附属装置的姿势状态下是否进行了回转动作等),判断附属装置是否进行铲斗6内的容纳物的排出动作。

并且,在处于如上所述的后部翘起情况时,进而,判断为发生下部行走体1的后部翘起现象的可能性相对高的情况下,控制器30可以减缓铲斗6的张开动作。由此,控制器30能够在确定有可能发生后部翘起现象的情况,并且确认发生后部翘起现象的可能性变得相对高之后,限制铲斗6的动作。因此,控制器30能够进一步限定可以限制铲斗6的张开动作的期间,提高挖土机100的工作效率。

并且,控制器30可以通过其他方法来代替控制主泵14,从而相对减缓铲斗6的张开动作。

例如,图13、图14分别是表示本实施方式所涉及的挖土机100的结构的第5例及第6例的框图。

如图13所示,在本例中,在操作装置26与调节阀17之间的先导管路27、具体而言与除了铲斗6的张开操作以外的操作对应的先导管路27A及与铲斗6的张开操作对应的先导管路27B中的先导管路27B设置减压阀V27B。在未输入来自控制器30的控制指示的情况下,减压阀V27B将从操作装置26输出到先导管路27B的、与铲斗6相关的操作对应的先导压直接作用于调节阀17内的与铲斗缸9对应的控制阀174。另一方面,在输入来自控制器30的控制指示的情况下,减压阀V27B根据该控制指示,对从操作装置26输出到先导管路27B的、与铲斗6相关的操作对应的先导压进行减压,并将所减压的先导压作用于调节阀17内的与铲斗缸9对应的控制阀174。由此,减压阀V27B能够将相当于比操作者对操作装置26进行的与铲斗6相关的操作的实际操作量小的操作量的减压的先导压作用于调节阀17内的与铲斗缸9对应的控制阀174。由此,控制器30能够通过向减压阀V27B输出控制指示,限制铲斗6的张开动作,并相对减缓该动作。

并且,如图14所示,在本例中,在铲斗缸9的缸底侧油室与调节阀17之间的高压液压管路设置流量控制阀V9B。

在从控制器30输入控制指示的情况下,流量控制阀V9B(节流阀的一例)根据该控制指示,限制(降低)从铲斗缸9的缸底侧油室向调节阀17排出的工作油的流量。由此,流量控制阀V9B能够相对减缓与铲斗6的张开动作对应的铲斗缸9的收缩方向的移动速度。由此,控制器30能够通过向流量控制阀V9B输出控制指示,限制铲斗6的张开动作,并相对减缓该动作。

并且,控制器30在进行铲斗6的动作限制的情况下,与操作者的操作无关地,可以通知进行了铲斗6的动作限制(即,进行了稳定化控制)。具体而言,控制器30可以通过向显示装置40、声音输出装置44输出控制指示,使用视觉图像信息、听觉音声信息,对操作者进行该通知。由此,操作者在进行铲斗6的动作限制的情况下,能够掌握其内容,因此控制器30能够减轻由于突然进行铲斗6的动作限制而引起的操作者的不适感。

另外,在上述的另一例中,进行铲斗6的动作限制,但是在安装有其他种类的端接附属装置的情况下,也可以进行相同的动作限制。即,上述的另一例的控制内容可以在斗杆5的前端安装有任意的端接附属装置的情况下适用。

[挖土机的又一例]

接着,对挖土机100的又一例进行说明。

可以适当地对上述挖土机100的一例及另一例进行组合。即,挖土机100可以包括上述一例及另一例各自所特有的内容的两者。

例如,为了抑制下部行走体1的后部翘起现象,挖土机100可以具有校正斗杆5的动作并使其向收回方向进行动作的功能和校正铲斗6的动作并相对减缓动作速度的功能这两者。

由此,挖土机100能够进一步抑制下部行走体1的后部翘起现象的发生或已发生的后部翘起现象的增加。

[挖土机管理系统的结构]

接着,参考图15,对挖土机管理系统SYS的结构进行说明。

如图15所示,挖土机100可以是挖土机管理系统SYS的结构要件。

挖土机管理系统SYS包括挖土机100、管理装置200及便携终端300。挖土机管理系统SYS中所包括的挖土机100可以是一台,也可以是多台。并且,挖土机管理系统SYS中所包括的便携终端300可以是一台,也可以是多台。

例如,在管理装置200中,挖土机管理系统SYS从挖土机100收集各种信息,并且监视挖土机100的运用状况和故障的有无等。并且,挖土机管理系统SYS例如从管理装置200向便携终端300发送与挖土机100相关的各种信息,或者从管理装置200向挖土机100发送控制指示。

<挖土机的结构>

如图15所示,挖土机100包括通信装置T1,构成为能够与管理装置200通信。

通信装置T1通过规定的通信线路NW与挖土机100的外部装置(例如,管理装置200)进行通信。通信线路NW例如可以包括以基站为终端的移动通信网。并且,通信线路NW例如可以包括利用通信卫星的卫星通信网。并且,通信线路NW例如可以包括互联网。并且,通信线路NW例如可以是基于蓝牙(注册商标)、WiFi等的标准的近距离通信网。

通信装置T1例如在控制器30的控制下将由挖土机100获取的各种信息上传(发送)到管理装置200。并且,通信装置T1例如接收通过通信线路NW从管理装置200发送的信息。通过通信装置T1接收的信息被存入到控制器30中。

除了通信装置T1以外的挖土机100的其他结构例如可以由2~图4、图11、图13、图14等表示。因此,省略与其他结构相关的说明。

<管理装置的结构>

管理装置200配置于挖土机100的外部。管理装置200例如为设置于与挖土机100进行作业的作业现场不同的场所的服务器。该服务器可以是云服务器,也可以是边缘服务器。并且,管理装置200例如可以是配置于挖土机100进行作业的作业现场的管理室的管理终端。

管理装置200包括控制装置210、通信装置220、显示装置230及输入装置240。

控制装置210进行与管理装置200的动作相关的各种控制。控制装置210的功能可以通过任意的硬件、或任意的硬件及软件的组合来实现。控制装置210例如以包括CPU、RAM等存储装置、ROM等辅助存储装置及各种输入/输出用接口装置等的计算机为中心构成。以下,关于后述的便携终端300的控制装置310,也相同。

通信装置220通过通信线路NW与规定的外部装置(例如,挖土机100、便携终端300)进行通信。通信装置220例如在控制装置210的控制下向挖土机100、便携终端300发送各种信息、控制指示等。并且,通信装置220例如接收从挖土机100、便携终端300发送(上传)的信息。通过通信装置220接收的信息被存入到控制装置210中。

显示装置230在控制装置210的控制下向管理装置200的管理者、工作人员等(以下为“管理者等”)显示各种信息图像。显示装置230例如为有机EL(Electroluminescence)显示器、液晶显示器。以下,关于后述的便携终端300的显示装置330,也相同。

输入装置240接收来自管理装置200的管理者等的操作输入,并输出到控制装置210。输入装置240例如包括按钮、切换键、操纵杆、控制杆、键盘、鼠标、触摸面板等任意硬件的操作输入机构。并且,输入装置240可以包括显示于显示装置230的、能够通过硬件的操作输入机构(例如,触摸面板)操作的虚拟操作输入机构(例如,按钮图标等)。以下,关于后述的便携终端300的输入装置340,也相同。

在本例中,上述挖土机100(控制器30)的一部分功能可以转移到管理装置200的控制装置210。

例如,上述挖土机100的一例中的动态不稳定状态判定部301、静态不稳定状态判定部302及稳定化控制部303的功能可以转移到管理装置200(控制装置210)。

控制装置210例如可以根据从挖土机100上传的信息,通过与上述相同的方法,监视(判定)挖土机100的机身是否处于动态不稳定状态、是否处于静态不稳定状态。并且,控制装置210在判定为挖土机100处于动态不稳定状态、或处于静态不稳定状态的情况下,可以通过通信装置220,将指示释放斗杆缸8的杆侧油室的压力的控制指示发送到挖土机100。

并且,控制装置210例如可以将与挖土机100的机身是否处于动态不稳定状态、是否处于静态不稳定状态的监视结果(判定结果)相关的信息依次发送到便携终端300。由此,携带便携终端300的挖土机100的管理者、作业现场的监督者等能够从挖土机100的外部掌握其稳定状态。

并且,例如,上述挖土机100的另一例中的与稳定化控制相关的功能可以转移到管理装置200(控制装置210)。

控制装置210例如可以根据从挖土机100上传的信息,通过与上述相同的方法,监视(判定)是否有可能发生挖土机100的后部翘起现象。并且,在判定为有可能发生挖土机100的后部翘起现象的情况下,可以通过通信装置220,将指示相对减缓端接附属装置的张开动作的控制指示发送到挖土机100。

并且,控制装置210例如可以将与是否有可能在挖土机100发生后部翘起现象的监视结果(判定结果)相关的信息依次发送到便携终端300。由此,携带便携终端300的挖土机100的管理者、作业现场的监督者等能够从挖土机100的外部掌握其稳定状态。

<便携终端的结构>

便携终端300由挖土机100的所有者、管理者、作业现场的监督者、操作者等携带。便携终端300例如为移动电话、智能手机、平板终端、膝上型计算机终端等。

便携终端300包括控制装置310、通信装置320、显示装置330及输入装置340。

控制装置310进行与便携终端300的动作相关的各种控制。

通信装置320通过通信线路NW与规定的外部装置(例如,管理装置200)进行通信。通信装置320例如在控制装置310的控制下向管理装置200发送各种信息。并且,通信装置320例如接收从管理装置200发送(下载)的信息。通过通信装置320接收的信息被存入到控制装置310中。

显示装置330在控制装置310的控制下向便携终端300的用户显示各种信息图像。

输入装置340接收来自便携终端300的用户的操作输入,并输出到控制装置310。

便携终端300的用户对输入装置340进行规定的操作,启动安装于控制装置310的规定的应用程序(以下为“挖土机稳定状态浏览应用”)。并且,便携终端300的用户在与挖土机稳定状态浏览应用对应的规定的应用画面上,通过输入装置340,进行用于将请求与挖土机100的稳定状态相关的监视结果的浏览的请求信号发送到管理装置200的操作。控制装置310根据该操作,通过通信装置320,将请求信号发送到管理装置200。由此,管理装置200根据来自便携终端300请求信号,按每一个规定的控制周期将与挖土机100的稳定状态相关的监视结果(判定结果)依次发送到便携终端300。由此,便携终端300的用户能够从挖土机100的外部确认挖土机100的稳定状态。

并且,便携终端300可以是能够通过通信装置320与挖土机100直接进行通信的结构。此时,上述挖土机100的一例中的动态不稳定状态判定部301、静态不稳定状态判定部302及稳定化控制部303的功能、上述挖土机100的另一例中的与稳定化控制相关的功能可以转移到便携终端300的控制装置310。

[作用]

接着,对本实施方式所涉及的挖土机100的作用进行说明。

在本实施方式中,控制器30根据挖土机100的机身的稳定状态来校正斗杆5或端接附属装置的动作。具体而言,在挖土机100的机身的稳定度相对高的情况下,控制器30使斗杆5及端接附属装置进行与其操作内容或自动运行功能的动作指示相对应的动作。另一方面,在挖土机100的稳定度相对低的情况下,相较于与操作内容或与自动运行功能相关的动作指示对应的动作,控制器30可以按照恢复稳定度的方向来校正斗杆5或端接附属装置的动作。

由此,附属装置在空中进行动作时,能够使挖土机100的机身的稳定度向相对变高的方向得到恢复。因此,附属装置在空中进行动作时,控制器30能够抑制在挖土机100的机身可能发生的不稳定现象。

另外,控制器30根据挖土机100的稳定状态,除了可以校正斗杆5或端接附属装置的动作,而且还可以校正动臂4的动作。例如,在有可能发生后部翘起现象的情况下,控制器30可以释放动臂缸7的缸底侧油室的压力。由此,动臂缸7发挥缓冲的作用,抑制后部翘起现象的发生。

并且,在本实施方式中,控制器30可以根据挖土机100的动作,使斗杆5向收回方向动作。

由此,即使附属装置在空中进行动作时,挖土机100进行如能够将动态倾覆力矩作用于机身的动作,通过与斗杆缸8的伸长方向即斗杆5的收回方向对应的移动,也吸收由挖土机100的动作引起的动态外部干扰(动态倾覆力矩)的至少一部分,从而难以作用于挖土机100的机身。并且,即使在如附属装置在空中进行动作时,发生与挖土机100的动作相对应的静态力矩(静态倾覆力矩及抑制力矩)的变化的情况下,也能够抑制静态倾覆力矩相对增加。由此,附属装置在空中进行动作时,控制器30能够具体地抑制在挖土机100的机身可能发生的不稳定现象。

另外,控制器30也可以抑制除了后部翘起现象以外的不稳定现象。例如,如图6A所示,在进行将铲斗6的容纳物向外部排出的附属装置的动作的情况下,由于由附属装置的动作引起的动态外部干扰,有时可能在挖土机100的机身发生作为不稳定现象的振动。即使在这种情况下,通过使斗杆5进行动作,也可吸收由挖土机100(附属装置)的动作引起的动态外部干扰的至少一部分,从而能够抑制挖土机100的机身的振动。

并且,在本实施方式中,控制器30可以根据该挖土机100的动作,使斗杆5向收回方向动作,以抑制可能作用于挖土机100的机身的动态力矩(动态倾覆力矩)。

由此,具体而言,控制器30能够以应对根据挖土机100的动作而可能作用于挖土机的机身的动态外部干扰的形式,抑制附属装置在空中进行动作时的在机身可能发生的不稳定现象。

并且,在本实施方式中,在附属装置进行排出铲斗6的容纳物的动作的情况下,控制器30可以使斗杆5向收回方向动作。

由此,控制器30能够抑制可能发生动态力矩(动态倾覆力矩)的具体情况下的不稳定现象的发生、增加。

并且,在本实施方式中,控制器30在使附属装置朝向行进方向而下部行走体1正在行走的状态下,下部行走体1紧急减速的情况下,使斗杆5向收回方向动作。

由此,控制器30能够抑制可能发生动态力矩(动态倾覆力矩)的具体情况下的不稳定现象的发生、增加。

并且,在本实施方式中,控制器30在使附属装置朝向行进方向而下部行走体1正在行走的状态下,机身的前倾量急剧增加的情况下,使斗杆5向收回方向动作。

由此,控制器30能够抑制可能发生动态力矩(动态倾覆力矩)的具体情况下的不稳定现象的发生、增加。

并且,在本实施方式中,控制器30可以使斗杆5向收回方向动作,以抑制与该挖土机100的动作相对应的、作用于机身的静态力矩(静态倾覆力矩及抑制力矩)的变化。

由此,具体而言,控制器30能够以应对与挖土机100的动作相对应的、作用于机身的静态力矩(静态倾覆力矩及抑制力矩)的变化的形式,抑制附属装置在空中进行动作时的在机身可能发生的不稳定现象。

并且,在本实施方式中,控制器30可以根据铲斗6相对远离机身的状态下的动臂4的降低动作,使斗杆5向收回方向动作。

由此,控制器30能够抑制可能发生静态力矩的变化的具体情况下的不稳定现象的发生、增加。

并且,在本实施方式中,控制器30可以根据附属装置在铲斗6中容纳沙土等对象物并将其抬起的动作,使斗杆5向收回方向动作。

由此,控制器30能够抑制可能发生静态力矩的变化的具体情况下的不稳定现象的发生、增加。

并且,在本实施方式中,控制器30可以对应于上部回转体3回转而使斗杆5向收回方向动作,以使附属装置的朝向远离下部行走体1的行进方向。

由此,控制器30能够抑制可能发生静态力矩的变化的具体情况下的不稳定现象的发生、增加。

并且,在本实施方式中,控制器30可以对应于使附属装置朝向行进方向而下部行走体1正在行走的状态下的挖土机100的机身的前倾量的增加,使斗杆5向收回方向动作。

由此,控制器30能够抑制可能发生静态力矩的变化的具体情况下的不稳定现象的发生、增加。

并且,在本实施方式中,控制器30可以根据挖土机100的动作,使安全阀V8R释放斗杆缸8的杆侧油室的压力,而使斗杆5通过自身重量向收回方向动作。

由此,控制器30能够通过使斗杆5利用自身重量进行动作,消除挖土机100的静态不稳定状态、动态不稳定状态。

并且,在本实施方式中,控制器30根据挖土机100的动作,解除基于工作油保持回路90的斗杆缸8的杆侧油室的工作油的保持功能,由此可以使基于安全阀V8R的斗杆缸8的工作油的压力的释放功能有效。

由此,即使在比安全阀V8R更靠上游侧即斗杆缸8侧设置有用于防止斗杆5的掉下的工作油保持回路90的情况下,控制器30也能够利用安全阀V8R释放斗杆缸8的杆侧油室的压力。由此,挖土机100能够兼顾防止斗杆5掉下的功能(斗杆缸8的杆侧油室的工作油保持功能)和与挖土机100的机身的稳定化控制相关的功能(斗杆缸8的压力的释放功能)。

并且,在本实施方式中,在有可能发生下部行走体1的后部翘起现象的情况下,控制器30相对减缓端接附属装置(铲斗6)的张开动作。

由此,能够抑制由端接附属装置(铲斗6)的张开动作引起的作用于上部回转体3的动态倾覆力矩,并且能够抑制由空中的铲斗的张开动作引起的下部行走体1的后部翘起现象。

另外,在发生了下部行走体1的后部翘起现象的情况下,控制器30可以相对减缓铲斗6的张开动作。由此,能够抑制已发生的下部行走体1的后部翘起现象的增加,并且能够早期使后部翘起现象收敛。此时,控制器30可以根据机身姿势传感器S4的检测值、摄像装置S6的拍摄图像来检测下部行走体1的后部翘起现象的发生。

并且,在本实施方式中,在端接附属装置的重量(在铲斗6的情况下,包括容纳物的重量)相对大的情况下、或在端接附属装置的位置相对远离下部行走体1的情况下,控制器30可以相对减缓铲斗6的张开动作。

由此,控制器30在静态倾覆力矩相对大,且由端接附属装置的张开动作引起下部行走体1的后部产生翘起现象的可能性高的具体状况下,能够抑制下部行走体1的后部翘起现象的发生。并且,控制器30能够在相同状况下,抑制所发生的后部翘起现象的增加,并且能够早期使后部翘起现象收敛。

并且,在本实施方式中,在附属装置进行铲斗6内的容纳物的排出动作的情况下,控制器30可以相对减缓铲斗6的张开动作。

由此,控制器30能够在进行铲斗6的张开动作,且动态倾覆力矩作用于上部回转体3的可能性高的具体状况下,抑制下部行走体1的后部翘起现象的发生。同样地,控制器30能够在相同状况下,抑制所发生的后部翘起现象的增加,并且能够早期使后部翘起现象收敛。

并且,在本实施方式中,在铲斗6的位置相对远离下部行走体1,并且附属装置进行铲斗6内的容纳物的排出动作的情况下,控制器30可以相对减缓铲斗6的张开动作。

由此,控制器30能够在静态倾覆力矩相对大,并且进行铲斗6的张开动作,动态倾覆力矩作用于上部回转体3,发生下部行走体1的后部翘起现象的可能性非常高的具体状况下,抑制下部行走体1的后部翘起现象的发生。同样地,控制器30能够在相同状况下,抑制所发生的后部翘起现象的增加,并且能够早期使后部翘起现象收敛。

并且,在本实施方式中,在附属装置进行铲斗6内的容纳物的排出动作的情况下,发生了下部行走体1的后部翘起现象的可能性变得相对高时、或发生下部行走体1的后部翘起现象时,控制器30可以相对减缓铲斗6的张开动作。

由此,直到发生下部行走体1的后部翘起现象的可能性变得相对高或者实际发生为止,铲斗6的动作不受限制。由此,控制器30能够实现后部翘起现象的抑制的同时提高挖土机100的工作效率。

并且,在本实施方式中,控制器30可以通过使通过调节器13向铲斗缸9(端接附属装置缸的一例)供给工作油的主泵14限制吐出流量,从而相对减缓端接附属装置的张开动作。并且,控制器30可以通过使控制通过减压阀V27B从主泵14供给到铲斗缸9的工作油的流量的调节阀17内的控制阀174限制向铲斗缸9的流量,从而相对减缓端接附属装置的张开动作。并且,控制器30可以通过使流量控制阀(节流阀)V9R对从铲斗缸9(的缸底侧油室)排出的工作油的流量进行节流,从而相对减缓端接附属装置的张开动作。

由此,具体而言,控制器30能够限制供给到铲斗缸9的工作油,从而相对减缓端接附属装置的张开动作。

并且,在本实施方式中,控制器30可以通过将铲斗缸9的移动速度V及移动加速度α限制为规定的上限值以下,从而相对减缓端接附属装置的张开动作。

由此,控制器30能够实现相对减缓端接附属装置的张开动作的具体控制方式。

另外,控制器30可以仅对铲斗缸9的移动速度V及移动加速度α中的任一个设定上限值,并且仅将该其中一个限制为上限值以下。

并且,在本实施方式中,控制器30根据检测附属装置的状态的规定的传感器(各传感器S1~S4、S7B、S7R、S8B、S8R、S9B、S9R等)的检测信息来计算铲斗缸9的移动速度及移动加速度中的至少一个的上限值(上限移动速度Vlim、上限移动加速度αlim)。

由此,控制器30能够考虑对静态倾覆力矩及动态倾覆力矩产生影响的附属装置的姿势状态、动作状态等来计算上限值。由此,控制器30能够根据此时的状况,更适当地限制端接附属装置的张开动作。

并且,在本实施方式中,控制器30根据检测附属装置的状态的规定的传感器的检测信息来计算使下部行走体1的后部翘起的方向的倾覆力矩及抑制下部行走体1的后部的翘起的方向的抑制力矩。并且,控制器30以所计算的倾覆力矩小于抑制力矩的方式计算铲斗缸9的上限移动速度Vlim、上限移动加速度αlim。

由此,控制器30能够计算能够抑制挖土机100的倾覆的铲斗缸9的移动速度、移动加速度的上限值。

以上,对用于实施本发明的方式进行了详细叙述,但本发明并不限定于该特定的实施方式,能够在技术方案中所记载的本发明的主旨的范围内进行各种变形·变更。

并且,在上述的实施方式及变形例中,挖土机100为液压驱动下部行驶体1、上部回转体3、动臂4、斗杆5及铲斗6等所有各种动作要件的结构,但是也可以是电驱动其一部分的结构。即,在上述实施方式中公开的结构等可以适用于混合式挖土机或电动挖土机等。

最后,本申请主张基于2018年9月27日申请的日本专利申请2018-181988号及2018年10月3日申请的日本专利申请2018-188453号的优先权,日本专利申请的所有内容通过参考援用于本申请中。

符号说明

1-下部行走体,1L-行走液压马达,1R-行走液压马达,2A-回转液压马达,2-回转机构,3-上部回转体,4-动臂,5-斗杆,6-铲斗,7-动臂缸,8-斗杆缸,9-铲斗缸,10-驾驶室,11-发动机,13-调节器,14-主泵(液压泵),15-先导泵,17-调节阀,17A-控制阀,25、25A-先导管路,26-操作装置,27、27A、27B、27U-先导管路,28-吐出压力传感器,29-操作压传感器,30-控制器,40-显示装置,42-输入装置,44-声音输出装置,50-吊钩容纳部,51-吊钩容纳状态检测装置,62-铲斗销,70-铲斗连杆,80-吊钩,90-工作油保持回路,90a-保持阀,90b-滑阀,92-电磁切换阀94-往复阀,100-挖土机,S1-动臂姿势传感器,S2-斗杆姿势传感器,S3-铲斗姿势传感器,S4-机身姿势传感器S5-回转状态传感器,S6-摄像装置,S6B、S6F、S6L、S6R-摄像机,S7B-动臂缸底压传感器,S7R-动臂杆压传感器,S8B-斗杆缸底压传感器,S8R-斗杆杆压传感器,S9B-铲斗缸底压传感器,S9R-铲斗杆压传感器,V8R-安全阀。

相关技术
  • 挖土机、挖土机用的系统、挖土机的控制装置及方法
  • 挖土机以及挖土机用的控制装置和挖土机的控制方法
技术分类

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