挖掘机械的控制系统以及挖掘机械的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及挖掘机械的控制系统以及挖掘机械。
【背景技术】
[0002]近年来，在液压挖掘机或者推土机等具备作业机的挖掘机械中，提出了如下的技术:对自身的位置与表示挖掘对象中的作为目标的地形形状的施工信息进行比较，通过运算处理而求出作业机的姿势，以避免侵入作为目标的地形的方式控制作业机的动作。基于这样的挖掘机械的施工被称作信息化施工。例如，在专利文献1中记载有能够进行限制了前侧装置的可动作区域的挖掘的挖掘控制装置。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:国际公开1995/030059号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的课题
[0007]然而，在以避免侵入作为目标的地形的方式控制作业机时，若对表示挖掘对象中的作为目标的地形形状的施工信息进行更新，则根据更新后的施工信息来控制作业机的动作。于是，存在这样的可能性:操作人员未认识到施工信息已被更新而在认为相对于更新前的施工信息控制作业机的情况下操作作业机，从而感到不协调。
[0008]本发明的目的在于提供一种挖掘机械的控制系统以及挖掘机械，在进行使用了挖掘机械的信息化施工时，不进行对于挖掘机械的操作人员来说不希望的施工信息的更新，操作人员能够没有不协调感地操作作业机。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]本发明的挖掘机械的控制系统在执行根据作业机的位置以及表示所述作业机所挖掘的挖掘对象的目标形状的施工信息、以避免所述作业机侵入所述挖掘对象的方式控制所述作业机的动作的挖掘控制的过程中，在处于新的施工信息的等待更新状态且所述挖掘控制处于执行中的情况下，为了执行中的所述挖掘控制而不更新所述新的施工信息。
[0011]本发明的挖掘机械的控制系统是控制具备作业机的挖掘机械的控制系统，该挖掘机械的控制系统包括:通信部，其从外部装置接收表示所述作业机所挖掘的挖掘对象的目标形状的施工信息；存储部，其存储所述通信部接收到的所述施工信息；作业机控制部，其执行根据所述作业机的位置以及存储于所述存储部的所述施工信息以避免所述作业机侵入所述挖掘对象的方式控制所述作业机的动作的挖掘控制；以及处理部，其根据所述作业机控制部控制所述作业机的控制状态，来确定是否将所述作业机控制部进行所述挖掘控制所使用的施工信息更新为所述通信部接收到的新的施工信息。
[0012]优选为，在所述作业机控制部正执行所述挖掘控制的情况下，所述处理部不将所述挖掘控制所使用的施工信息更新为所述通信部接收到的新的施工信息。
[0013]优选为，在所述作业机控制部正执行所述挖掘控制的情况下，在所述挖掘控制正使用中的施工信息的文件名与所述通信部接收到的新的施工信息的文件名相同时，所述处理部不将所述挖掘控制所使用的施工信息更新为所述通信部接收到的新的施工信息。
[0014]优选为，在所述作业机控制部正执行所述挖掘控制的情况下，在所述挖掘控制正使用中的施工信息的位置信息与所述通信部接收到的新的施工信息的位置信息相同时，所述处理部不将所述挖掘控制所使用的施工信息更新为所述通信部接收到的新的施工信息。
[0015]优选为，在所述作业机控制部正执行所述挖掘控制的情况下，所述处理部将所述挖掘控制所使用的施工信息以外的施工信息更新为所述通信部接收到的新的施工信息。
[0016]优选为，在所述作业机控制部不执行所述挖掘控制的情况下或者所述挖掘机械处于切断的状态的情况下，将所述挖掘控制所使用的施工信息更新为所述通信部接收到的新的施工信息。
[0017]优选为，所述挖掘机械的控制系统具备选择是否执行所述挖掘控制的开关，在通过所述开关的操作执行所述挖掘控制之后通过所述开关的操作解除了所述挖掘控制的情况下，将所述挖掘控制所使用的施工信息更新为所述通信部接收到的新的施工信息。
[0018]优选为，在所述作业机控制部正执行所述挖掘控制的情况下且在所述作业机离开所述挖掘对象时，所述处理部将所述挖掘控制所使用的设计面信息更新为所述通信部接收到的新的设计面信息。
[0019]优选为，在所述作业机控制部执行所述挖掘控制的过程中，所述处理部将表示所述通信部接收了新的施工信息的接收信息显示于显示部。
[0020]本发明的挖掘机械的控制系统是控制具备作业机的挖掘机械的控制系统，该挖掘机械的控制系统包括:通信部，其从外部装置接收与所述作业机所挖掘的挖掘对象相关的信息即施工信息；存储部，其在存储所述通信部接收到的所述施工信息且所述通信部接收了新的施工信息的情况下，将所存储的所述施工信息更新为所述新的施工信息；作业机控制部，其执行根据所述作业机的位置以及存储于所述存储部的所述施工信息以避免所述作业机侵入所述挖掘对象的方式控制所述作业机的动作的挖掘控制；以及处理部，其在所述作业机控制部不执行所述挖掘控制时，将所述作业机控制部进行所述挖掘控制所使用的施工信息更新为所述新的施工信息，在所述作业机控制部正执行所述挖掘控制时，不将所述作业机控制部进行所述挖掘控制所使用的施工信息更新为所述新的施工信息，而将所述作业机控制部进行所述挖掘控制所使用的施工信息以外的施工信息更新为所述通信部接收到的新的施工信息。
[0021 ] 本发明的挖掘机械具备所述挖掘机械的控制系统。
[0022]本发明能够提供在进行使用了挖掘机械的信息化施工时不进行对于挖掘机械的操作人员来说不希望的施工信息的更新，操作人员能够没有不协调感地操作作业机的挖掘机械的控制系统以及挖掘机械。
【附图说明】
[0023]图1是本实施方式的液压挖掘机的立体图。
[0024]图2是示出液压挖掘机的液压系统与控制系统的结构的框图。
[0025]图3A是液压挖掘机的侧视图。
[0026]图3B是液压挖掘机的后视图。
[0027]图4是示出表示挖掘对象的目标形状的施工信息的一例的示意图。
[0028]图5是示出作业机控制器以及显示控制器的框图。
[0029]图6是示出显示于显示部的目标挖掘地形的一例的图。
[0030]图7是示出目标速度、垂直速度分量与水平速度分量之间的关系的示意图。
[0031]图8是不出垂直速度分量与水平速度分量的算出方法的图。
[0032]图9是不出垂直速度分量与水平速度分量的算出方法的图。
[0033]图10是示出刃尖与目标挖掘地形之间的距离的示意图。
[0034]图11是示出限制速度信息的一例的图。
[0035]图12是示出动臂的限制速度的垂直速度分量的算出方法的示意图。
[0036]图13是示出动臂的限制速度的垂直速度分量与动臂的限制速度之间的关系的示意图。
[0037]图14是示出刃尖的移动引起的动臂的限制速度的变化的一例的图。
[0038]图15是示出液压挖掘机与管理中心的图。
[0039]图16是示出挖掘控制中的控制例(施工信息的更新控制)的流程图。
【具体实施方式】
[0040]参照附图对用于实施本发明的方式(实施方式)进行详细说明。
[0041 ] <挖掘机械的整体结构>
[0042]图1是实施方式的挖掘机械的立体图。图2是示出液压挖掘机100的液压系统300与控制系统200的结构的框图。作为挖掘机械的液压挖掘机100具有作为主体部的车辆主体1与作业机2。车辆主体1具有作为回转体的上部回转体3与作为行驶体的行驶装置5。上部回转体3在发动机室3EG的内部收纳有作为动力产生装置的发动机35以及液压栗36、37等装置。发动机室3EG配置在上部回转体3的一端侧。
[0043]在本实施方式中，液压挖掘机100中的作为力产生装置的发动机35使用例如柴油发动机等内燃机，但动力产生装置不限定于此。液压挖掘机100的动力产生装置例如也可以是将内燃机、电动发电机与蓄电装置组合而得到的所谓混合动力式的装置。另外，液压挖掘机100的动力产生装置也可以不具有内燃机，而是通过将蓄电装置与电动发电机组合而得到的装置。
[0044]上部回转体3具有驾驶室4。驾驶室4设置在上部回转体3的另一端侧。S卩，驾驶室4设置在与配置有发动机室3EG的一侧相反的一侧。在驾驶室4内配置有图2所示的显示部29、操作装置25以及未图示的驾驶席。关于这些见后述。在上部回转体3的上方安装有扶手9。
[0045]行驶装置5搭载上部回转体3。行驶装置5具有履带5a、5b。行驶装置5由设置在左右的行驶马达5c的一方或者双方驱动，履带5a、5b旋转，从而使液压挖掘机100回转行驶或前进后退行驶。作业机2安装在上部回转体3的驾驶室4的侧方侧。
[0046]液压挖掘机100也可以具备如下的行驶装置，即，代替履带5a、5b而具有轮胎，通过将发动机35的驱动力经由传递机构向轮胎传递而能够行驶。作为这样的方式的液压挖掘机100，例如有轮式液压挖掘机。另外，液压挖掘机100也可以是具有如下结构的例如反铲式装载机:具备具有这样的轮胎的行驶装置，并且在车辆主体(主体部)安装有作业机，而不具备图1所示那样的上部回转体3以及其回转机构。g卩，反铲装载机是在车辆主体安装作业机且具备构成车辆主体的一部分的行驶装置的装置。
[0047]对于上部回转体3而言，配置有作业机2以及驾驶室4的一侧是前方，配置有发动机室3EG的一侧是后方。换句话说，在本实施方式中，前后方向是X方向。朝向前方时，左侧是上部回转体3的左方，朝向前方时，右侧是上部回转体3的右方。上部回转体3的左右方向也称作宽度方向。换句话说，在本实施方式中，左右方向是y方向。对于液压挖掘机100或者车辆主体1而言，以上部回转体3作为基准，行驶装置5侧是下方，以行驶装置5作为基准，上部回转体3侧是上方。换句话说，在本实施方式中，上下方向是z方向。在液压挖掘机100设置于水平面的情况下，下方是铅垂方向、即重力的作用方向侧，上方是与铅垂方向相反的一侧。
[0048]作业机2具有动臂6、斗杆7、作为作业工具的铲斗8、动臂油缸10、斗杆油缸11以及铲斗油缸12。动臂6的基端部经由动臂销13而以能够转动的方式安装在车辆主体1的上部回转体3的前部。斗杆7的基端部经由斗杆销14而以能够转动的方式安装在动臂6的前端部。在斗杆7的与基端部相反侧的前端部，经由铲斗销15而安装有铲斗8。铲斗8以铲斗销15为中心而转动。铲斗8在与铲斗销15相反的一侧安装有多个刃8B。刃尖8T是刃8B的顶端。
[0049]铲斗8也可以不具有多个刃8B。换句话说，也可以是不具有图1所示那样的刃8B而是刃尖通过钢板形成为直线形状那样的铲斗。作业机2例如也可以具备具有一个刃的倾转铲斗(tilt bucket)。倾转铲斗指的是如下铲斗:具备铲斗转斗油缸，通过使铲斗向左右倾转倾斜，从而液压挖掘机即使位于倾斜地也能够将斜面、平地成形、平整为任意的形状。此外，作业机2也可以代替铲斗8而具备法面铲斗或者具有凿岩用的钎头的凿岩用的配件等。
[0050]图1所示的动臂油缸10、斗杆油缸11以及铲斗油缸12是分别利用工作油进行伸缩而被驱动的液压缸。动臂油缸10通过进行伸缩而使动臂6上下升降。斗杆油缸11通过进行伸缩而使斗杆7以斗杆销14为支点转动。铲斗油缸12通过进行伸缩而经由连杆使铲斗8以铲斗销15为支点转动。在不区分动臂油缸10、斗杆油缸11与铲斗油缸12而统一称呼的情况下，酌情称作各液压缸10、11、12。
[0051]在动臂油缸10、斗杆油缸11以及铲斗油缸12等液压缸与图2所示的液压栗36、37之间，设置有图2所示的方向控制阀64。方向控制阀64控制从液压栗36、37向动臂油缸10、斗杆油缸11以及铲斗油缸12等供给的工作油的流量，并且切换工作油流动的方向。通过控制工作油的流量来控制各液压缸10、11、12的伸缩量，通过对工作油流动的方向进行切换控制，由此进行用于使各液压缸10、11、12进行伸长动作或者缩短动作的切换控制。方向控制阀64包括:行驶用方向控制阀，其用于驱动行驶马达5c ；以及作业机用方向控制阀，其用于控制动臂油缸10、斗杆油缸11、铲斗油缸12以及使上部回转体3回转的回转马达。
[0052]在本实施方式中，操作装置25使用先导油压式。基于动臂操作、铲斗操作、斗杆操作以及回转操作从液压栗36向操作装置25供给利用未图示的减压阀减压至规定的先导油压的工作油。当从操作装置25供给的、被调整为规定的先导油压的工作油使方向控制阀64的未图示的滑柱动作时，对从方向控制阀64流出的工作油的流量进行调整，从而控制从液压栗36、37向动臂油缸10、斗杆油缸11、铲斗油缸12、回转马达38或者行驶马达5c供给的工作油的流量。其结果是，能控制动臂油缸10、斗杆油缸11以及铲斗油缸12等的动作。
[0053]另外，图2所示的作业机控制装置26控制图2所示的控制阀27，由此控制从操作装置25向方向控制阀64供给的工作油的先导油压，因此，控制从方向控制阀64向动臂油缸10、斗杆油缸11、铲斗油缸12供给的工作油的流量。其结果是，作业机控制装置26能够控制动臂油缸10、斗杆油缸11以及铲斗油缸12等的动作。
[0054]在上部回转体3的上部安装有天线21、22。天线21、22使用于检测液压挖掘机100的当前位置。天线21、22是图2所示的、用于检测液压挖掘机100的当前位置的位置检测部19的一部分，与位置检测装置19A电连接。位置检测装置19A作为三维位置传感器而发挥功能，利用 RTK-GNSS(Real Time Kinematic-Global Navigat1n Satellite Systems,GNSS称作全球导航卫星系统)来检测液压挖掘机100的当前位置。在以下的说明中