JP2000327294A - 作業用具の協働制御を行うための装置及びその方法 - Google Patents
作業用具の協働制御を行うための装置及びその方法Info
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- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
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- E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
- E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
- E02F3/36—Component parts
- E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
- E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
- E02F3/431—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
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- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/24—Safety devices, e.g. for preventing overload
Abstract
(57)【要約】
【解決手段】作業機械の作業用具を協働して制御するた
めの装置および方法に関する。 【課題】 用具は第１端部および第２端部を有する。第
１端部はフレームにピボット運動可能に接続されてお
り、第２の端部は積載係合部材にピボット運動可能に接
続されている。装置は位置信号を与えるようになってい
る位置センサーと、積載係合部材の所望の速度を表す所
望の速度信号を送信するようになっている入力装置を含
んでいる。所望の速度は所望の角速度と所望の線形速度
を含む。装置は位置信号と所望の速度信号とを受信し、
積載係合部材の実際の進行通路と積載係合部材の所望の
進行通路とを求める。装置は、さらに実際及び所望の進
行通路の間の偏差に応答して所望の角速度と所望の線形
速度と修正する。
めの装置および方法に関する。 【課題】 用具は第１端部および第２端部を有する。第
１端部はフレームにピボット運動可能に接続されてお
り、第２の端部は積載係合部材にピボット運動可能に接
続されている。装置は位置信号を与えるようになってい
る位置センサーと、積載係合部材の所望の速度を表す所
望の速度信号を送信するようになっている入力装置を含
んでいる。所望の速度は所望の角速度と所望の線形速度
を含む。装置は位置信号と所望の速度信号とを受信し、
積載係合部材の実際の進行通路と積載係合部材の所望の
進行通路とを求める。装置は、さらに実際及び所望の進
行通路の間の偏差に応答して所望の角速度と所望の線形
速度と修正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に作業機械
の作業用具を制御するための装置およびその方法に関す
る。より詳細には、本発明は、作業用具の協働制御を行
い、作業用具の線形動作を作り出すための装置と方法に
関する。
の作業用具を制御するための装置およびその方法に関す
る。より詳細には、本発明は、作業用具の協働制御を行
い、作業用具の線形動作を作り出すための装置と方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】掘削機、バックホーローダ、ホイールロ
ーダ、はめ込み式資材ハンドラー等のような作業機械は
掘削、積載およびパレットリフト等を行うようになって
いる。これらの操作は、一般的に、作業用具の位置およ
び向きを制御するのに2つか、それ以上の手動作動式制
御レバーを使用することを必要とする。1例として、は
め込み式資材ハンドラーは、例えば、ブームの１端部に
接続された例えば、パレットリフトフォークのような積
載係合部材を有するはめ込み式ブームを含む。制御レバ
ーが、基準面に対するブームの角度およびブームの長さ
をそれぞれ調整するようになっている油圧シリンダを別
箇に作動させるのに使用される。
ーダ、はめ込み式資材ハンドラー等のような作業機械は
掘削、積載およびパレットリフト等を行うようになって
いる。これらの操作は、一般的に、作業用具の位置およ
び向きを制御するのに2つか、それ以上の手動作動式制
御レバーを使用することを必要とする。1例として、は
め込み式資材ハンドラーは、例えば、ブームの１端部に
接続された例えば、パレットリフトフォークのような積
載係合部材を有するはめ込み式ブームを含む。制御レバ
ーが、基準面に対するブームの角度およびブームの長さ
をそれぞれ調整するようになっている油圧シリンダを別
箇に作動させるのに使用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】例えば、はめ込み式資
材ハンドラーがパレットをリフトさせるために、パレッ
トの下側で駆動されるべきとき、頻繁に、フォークの線
形または直線動作が必要とされる。このような線形動作
に影響を与えるために、ブームの角度およびブームの長
さが同時に制御されなければならない。熟練したオペレ
ータの技術が、これらの複雑な操作を行いながらレバー
の制御を協働するために必要とされ、熟練したオペレー
タにとってオペレータ疲れが高まり、未熟なオペレータ
に必要とされる訓練時間が多く必要となる。本発明は、
上述した問題の1か、2以上を解決するものである。
材ハンドラーがパレットをリフトさせるために、パレッ
トの下側で駆動されるべきとき、頻繁に、フォークの線
形または直線動作が必要とされる。このような線形動作
に影響を与えるために、ブームの角度およびブームの長
さが同時に制御されなければならない。熟練したオペレ
ータの技術が、これらの複雑な操作を行いながらレバー
の制御を協働するために必要とされ、熟練したオペレー
タにとってオペレータ疲れが高まり、未熟なオペレータ
に必要とされる訓練時間が多く必要となる。本発明は、
上述した問題の1か、2以上を解決するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の1態様におい
て、フレームを有する作業機械の用具を協働して制御す
る装置であって、作業用具は、第1端部と第2端部とを有
するブームを含み、第1端部がフレームにピボット運動
可能に接続されており、第2端部が積載係合部材に接続
されるようになっている。装置は、位置信号を与えるよ
うになっている位置センサーと、積載係合部材の所望の
速度を表す所望の速度信号を送信するようになっている
入力装置とを含む。所望の速度は、所望の角速度と所望
の線形速度とを含む。装置は、位置信号および所望の速
度信号を受信し、積載係合部材の実際の進行通路と、積
載係合部材の所望の進行通路を判断する。装置は、さら
に実際および所望の進行通路間の偏差に応じて、所望の
角速度および所望の線形速度とを修正する。
て、フレームを有する作業機械の用具を協働して制御す
る装置であって、作業用具は、第1端部と第2端部とを有
するブームを含み、第1端部がフレームにピボット運動
可能に接続されており、第2端部が積載係合部材に接続
されるようになっている。装置は、位置信号を与えるよ
うになっている位置センサーと、積載係合部材の所望の
速度を表す所望の速度信号を送信するようになっている
入力装置とを含む。所望の速度は、所望の角速度と所望
の線形速度とを含む。装置は、位置信号および所望の速
度信号を受信し、積載係合部材の実際の進行通路と、積
載係合部材の所望の進行通路を判断する。装置は、さら
に実際および所望の進行通路間の偏差に応じて、所望の
角速度および所望の線形速度とを修正する。
【０００５】本発明の別の態様において、フレームを有
する作業機械の用具の協働した制御を行うための方法が
開示されている。用具は、第1端部と第2端部とを有する
ブームを含んでおり、第1端部がフレームにピボット運
動可能に接続されており、第2端部が積載係合部材に接
続されるようになっている。この方法では、積載係合部
材の位置を検出する段階と、これに応答して位置信号を
発信する段階とを含む。この方法は、積載係合部材の所
望の速度を表す所望の速度信号を送信する段階を含み、
所望の速度は所望の角速度と所望の線形速度とを含む。
この方法は、さらに、位置信号の関数として、積載係合
部材の実際の進行通路を判断し、所望の速度信号の関数
として積載係合部材の所望の進行通路を求め、実際およ
び所望の進行通路間の偏差に応答して所望の角速度と所
望の線形速度とを修正する段階を含む。
する作業機械の用具の協働した制御を行うための方法が
開示されている。用具は、第1端部と第2端部とを有する
ブームを含んでおり、第1端部がフレームにピボット運
動可能に接続されており、第2端部が積載係合部材に接
続されるようになっている。この方法では、積載係合部
材の位置を検出する段階と、これに応答して位置信号を
発信する段階とを含む。この方法は、積載係合部材の所
望の速度を表す所望の速度信号を送信する段階を含み、
所望の速度は所望の角速度と所望の線形速度とを含む。
この方法は、さらに、位置信号の関数として、積載係合
部材の実際の進行通路を判断し、所望の速度信号の関数
として積載係合部材の所望の進行通路を求め、実際およ
び所望の進行通路間の偏差に応答して所望の角速度と所
望の線形速度とを修正する段階を含む。
【０００６】
【発明の実施の形態】図1乃至図5を参照すると、本発明
は、作業機械100の作業用具160の協働した制御を行うた
めの装置と方法を提供する。説明のために、以下の記載
は、はめ込み式資材ハンドラー100に関する。しかし、
バックホーローダー、ホイールローダー、掘削機等のよ
うな様々な別の種類の作業用具に、本発明の精神から逸
脱することなく置き換えることができることに留意しな
ければならない。
は、作業機械100の作業用具160の協働した制御を行うた
めの装置と方法を提供する。説明のために、以下の記載
は、はめ込み式資材ハンドラー100に関する。しかし、
バックホーローダー、ホイールローダー、掘削機等のよ
うな様々な別の種類の作業用具に、本発明の精神から逸
脱することなく置き換えることができることに留意しな
ければならない。
【０００７】図１を詳細に参照すると、はめ込み式資材
ハンドラー100が図示されている。はめ込み式資材ハン
ドラー100は、ホイール120a、120bまたは履帯のような
地面係合支持部材上で駆動する機械フレーム130を含
む。はめ込み式資材ハンドラー100は、第1端部162と、
第2端部164とを有するブーム160を含む。ブーム160は、
これの第1端部162においてフレーム130にピボット運動
可能に接続されている。
ハンドラー100が図示されている。はめ込み式資材ハン
ドラー100は、ホイール120a、120bまたは履帯のような
地面係合支持部材上で駆動する機械フレーム130を含
む。はめ込み式資材ハンドラー100は、第1端部162と、
第2端部164とを有するブーム160を含む。ブーム160は、
これの第1端部162においてフレーム130にピボット運動
可能に接続されている。
【０００８】ブーム160は完全に引き込まれた長さと完
全に伸ばされた長さとの間を可動なはめ込み式部材170
を含む。積載係合部材180はブーム160の第2端部164にお
いてはめ込み式部材170にピボット運動可能に接続され
ている。好ましい実施例において、積載係合部材180は
フォークを含む。しかしながら、本発明の精神から逸脱
することなく、バケットまたは別の資材処理装置のよう
に、別の種類およびタイプの積載係合部材180を使用す
ることができる。
全に伸ばされた長さとの間を可動なはめ込み式部材170
を含む。積載係合部材180はブーム160の第2端部164にお
いてはめ込み式部材170にピボット運動可能に接続され
ている。好ましい実施例において、積載係合部材180は
フォークを含む。しかしながら、本発明の精神から逸脱
することなく、バケットまたは別の資材処理装置のよう
に、別の種類およびタイプの積載係合部材180を使用す
ることができる。
【０００９】フレーム130に対するブーム160の角度は、
フレーム130とブーム160との間に接続された第1アクチ
ュエータ140によって制御される。はめ込み部材170の伸
張と引き込みとは、ブーム160と引き込み部材170との間
に接続された第2のアクチュエータ150によって制御され
る。第1および第2のアクチュエータ140,150は、油圧シ
リンダのような流体作動式シリンダを含む。
フレーム130とブーム160との間に接続された第1アクチ
ュエータ140によって制御される。はめ込み部材170の伸
張と引き込みとは、ブーム160と引き込み部材170との間
に接続された第2のアクチュエータ150によって制御され
る。第1および第2のアクチュエータ140,150は、油圧シ
リンダのような流体作動式シリンダを含む。
【００１０】説明のために、2つのアクチュエータ140,1
50のみが示されている。しかし、所望であれば、別の多
くのアクチュエータも本発明に使用してもよい。例え
ば、第3のアクチュエータが、フォーク180のレベル状態
における関係を維持するのに設けられていてもよい。
50のみが示されている。しかし、所望であれば、別の多
くのアクチュエータも本発明に使用してもよい。例え
ば、第3のアクチュエータが、フォーク180のレベル状態
における関係を維持するのに設けられていてもよい。
【００１１】図2を参照すると、第1および第2アクチュ
エータ140,150が、作業機械100に配置された入力装置27
0によって形成される入力コマンドに従って制御され
る。入力装置270は、加圧された流体の第1および第2ア
クチュエータ140,150への給送を制御する油圧バルブ
（図示せず）を作動する。好ましい実施例において、入
力装置270はジョイスティックを含む。しかし、手動式
制御レバー、フットペダル、キーボード等のような別の
種類の入力装置270に、本発明の範囲から逸脱すること
なく置き換えることができる。
エータ140,150が、作業機械100に配置された入力装置27
0によって形成される入力コマンドに従って制御され
る。入力装置270は、加圧された流体の第1および第2ア
クチュエータ140,150への給送を制御する油圧バルブ
（図示せず）を作動する。好ましい実施例において、入
力装置270はジョイスティックを含む。しかし、手動式
制御レバー、フットペダル、キーボード等のような別の
種類の入力装置270に、本発明の範囲から逸脱すること
なく置き換えることができる。
【００１２】オペレータ作動式ジョイスティック270
は、予め定められた軸線の周りのジョイスティック270
の動作に応答して、作業機械100に配置された制御シス
テム240に所望の速度信号を送信する。好ましい実施例
において、ジョイスティック270は2つの段階の動作を有
する。第1軸線（ｘ軸線）のまわりのジョイスティック2
70の左右動作が、ピボット運動接続部164において積載
係合部材180の線形水平動作を行う。同様に、第1軸線に
対し垂直な第2軸線（ｙ軸線）まわりのジョイスティッ
ク270の前後動作が、ピボット接続部164において積載係
合部材180の線形垂直方向の動作を行う。
は、予め定められた軸線の周りのジョイスティック270
の動作に応答して、作業機械100に配置された制御シス
テム240に所望の速度信号を送信する。好ましい実施例
において、ジョイスティック270は2つの段階の動作を有
する。第1軸線（ｘ軸線）のまわりのジョイスティック2
70の左右動作が、ピボット運動接続部164において積載
係合部材180の線形水平動作を行う。同様に、第1軸線に
対し垂直な第2軸線（ｙ軸線）まわりのジョイスティッ
ク270の前後動作が、ピボット接続部164において積載係
合部材180の線形垂直方向の動作を行う。
【００１３】制御システム240は作業機械100に配置され
た位置センサー210から積載係合部材180の位置を表す位
置信号も受信する、位置センサー210は、フレーム130に
対するブーム160の角度を検出し、これに応答してブー
ム角度信号を送信するようになっている角度センサー22
0とを含む。位置センサー210は、ブーム160のはめ込み
部材170の長さすなわち伸張を検出し、これに応答して
ブーム長さ信号を送信するようになっている長さセンサ
ー230も含む。位置センサー210は、さらに基準面110に
対するフレーム130の傾斜角を検出し、これに応答して
傾斜信号を送信するようになっている傾斜センサー280
を含む。制御システム240の特定の作動については、以
下に詳細に記載する。
た位置センサー210から積載係合部材180の位置を表す位
置信号も受信する、位置センサー210は、フレーム130に
対するブーム160の角度を検出し、これに応答してブー
ム角度信号を送信するようになっている角度センサー22
0とを含む。位置センサー210は、ブーム160のはめ込み
部材170の長さすなわち伸張を検出し、これに応答して
ブーム長さ信号を送信するようになっている長さセンサ
ー230も含む。位置センサー210は、さらに基準面110に
対するフレーム130の傾斜角を検出し、これに応答して
傾斜信号を送信するようになっている傾斜センサー280
を含む。制御システム240の特定の作動については、以
下に詳細に記載する。
【００１４】本分野の当業者であれば、別の種類のセン
サーおよびこれらの組み合わせが、本発明から逸脱する
ことなく位置センサー210に含まれてもよいことがわか
るであろう。１例として、フォークセンサーが、はめ込
み部材170に対するフィーク180の傾斜即ち関係を検出
し、これに応答してフォーク位置信号を送信するために
含まれていてもよい。
サーおよびこれらの組み合わせが、本発明から逸脱する
ことなく位置センサー210に含まれてもよいことがわか
るであろう。１例として、フォークセンサーが、はめ込
み部材170に対するフィーク180の傾斜即ち関係を検出
し、これに応答してフォーク位置信号を送信するために
含まれていてもよい。
【００１５】好ましい実施例において、制御システム24
0はプロセッサ250、およびリードオンリーメモリおよび
ランダムアクセスメモリの双方を含んでいる。プロセッ
サ250は、入力装置270によって得られた所望の速度信号
と同様にブーム角信号、ブーム長さ信号および傾斜信号
から入力を受信し、処理する。メモリ内に記録されたソ
フトウェアプログラムのような制御ルーチンを実行する
ことによって、プロセッサ250はコマンド信号を作り出
し、コントローラ260に送信する。コントローラ260は、
コマンド信号に応答して、第1および第2のアクチュエー
タ140,150の双方に対する油圧流体の流れを自動的に協
働する。
0はプロセッサ250、およびリードオンリーメモリおよび
ランダムアクセスメモリの双方を含んでいる。プロセッ
サ250は、入力装置270によって得られた所望の速度信号
と同様にブーム角信号、ブーム長さ信号および傾斜信号
から入力を受信し、処理する。メモリ内に記録されたソ
フトウェアプログラムのような制御ルーチンを実行する
ことによって、プロセッサ250はコマンド信号を作り出
し、コントローラ260に送信する。コントローラ260は、
コマンド信号に応答して、第1および第2のアクチュエー
タ140,150の双方に対する油圧流体の流れを自動的に協
働する。
【００１６】入力装置270と制御システム240は、作業機
械100の配置され、電気的に共に接続されているものと
して記載してきたが、１または２つのエレメントを作業
機械100から離して配置してもよい。例えば、制御シス
テム240は中央に位置するオフィスに配置され、ワイヤ
レス通信リンクを介し位置センサー210、入力装置270、
第1アクチュエータ140および第2アクチュエータ150と連
通するようになっていればよい。
械100の配置され、電気的に共に接続されているものと
して記載してきたが、１または２つのエレメントを作業
機械100から離して配置してもよい。例えば、制御シス
テム240は中央に位置するオフィスに配置され、ワイヤ
レス通信リンクを介し位置センサー210、入力装置270、
第1アクチュエータ140および第2アクチュエータ150と連
通するようになっていればよい。
【００１７】図3を参照すると、制御システム240のブロ
ック線図が図示されている。入力装置270により作り出
された入力コマンドが所望の速度要求として示されてい
る。入力コマンドはデカルト座標にあり、フォーク180
の所望の速度および動作の方向に対応したブーム160の
所望のｘおよびｙ速度を表す。基準面110に対する機械1
00の傾斜に基いて、所望速度が制御ボックス310におい
て変換されたり調整される。
ック線図が図示されている。入力装置270により作り出
された入力コマンドが所望の速度要求として示されてい
る。入力コマンドはデカルト座標にあり、フォーク180
の所望の速度および動作の方向に対応したブーム160の
所望のｘおよびｙ速度を表す。基準面110に対する機械1
00の傾斜に基いて、所望速度が制御ボックス310におい
て変換されたり調整される。
【００１８】積載係合部材180の実際の位置がブーム角
信号、ブーム長さ信号および傾斜信号の関数として求め
られる。積載係合部材180の実際の位置は、制御ボック
ス330において実際の角速度および実際の線形速度に変
換される。より詳細には、実際の角速度は各センサー22
0によって検出されたようなブーム角信号間の偏差を計
算することによって判断される。同様に、実際の線形速
度は、長さセンサー230によって検出されるようなブー
ム長さ信号の偏差を計算することによって求まる。
信号、ブーム長さ信号および傾斜信号の関数として求め
られる。積載係合部材180の実際の位置は、制御ボック
ス330において実際の角速度および実際の線形速度に変
換される。より詳細には、実際の角速度は各センサー22
0によって検出されたようなブーム角信号間の偏差を計
算することによって判断される。同様に、実際の線形速
度は、長さセンサー230によって検出されるようなブー
ム長さ信号の偏差を計算することによって求まる。
【００１９】調整された所望の速度リクエストが制御ボ
ックス340において、積載係合部材180の所望の進行通路
に変換され、実際の角速度と実際の線形速度が、制御ボ
ックス350において積載係合部材180の実際の進行通路に
変換される。実際及び所望の進行通路の間の偏差と、実
際及び所望の速度間の差とが、制御ボックス360におい
て計算され、補償誤差が作り出される。
ックス340において、積載係合部材180の所望の進行通路
に変換され、実際の角速度と実際の線形速度が、制御ボ
ックス350において積載係合部材180の実際の進行通路に
変換される。実際及び所望の進行通路の間の偏差と、実
際及び所望の速度間の差とが、制御ボックス360におい
て計算され、補償誤差が作り出される。
【００２０】補償誤差は制御ボックス360において調整
された所望の速度リクエストを修正するのに使用され
る。デカルト座標において示された所望の速度が、制御
ボックス370においてブーム160の位置および向きに基い
て対応する極座標に変換される。デカルト座標の極変換
制御ボックス370への出力は、第1アクチュエータ140に
よって制御されるブーム160の所望の角速度であり、第2
のアクチュエータ150によって制御されるブーム160の所
望の線形速度である。
された所望の速度リクエストを修正するのに使用され
る。デカルト座標において示された所望の速度が、制御
ボックス370においてブーム160の位置および向きに基い
て対応する極座標に変換される。デカルト座標の極変換
制御ボックス370への出力は、第1アクチュエータ140に
よって制御されるブーム160の所望の角速度であり、第2
のアクチュエータ150によって制御されるブーム160の所
望の線形速度である。
【００２１】所望の速度コマンドが制御ボックス375に
おいて所望の速度比に変換され、実際の速度コマンドが
制御ボックス380において実際の速度比に変換される。
より詳細には、パーセンテージで表される実際及び所望
の速度比は以下の式に従って計算される。 角速度（％）＝角速度/│角速度│＋│線形速度│ 線形速度（％）＝線形速度/│角速度│＋│線形速度│ 上述の式の角速度と線形速度に関する単位は共通の単位
を与えるために調整されたことに留意しなければならな
い。
おいて所望の速度比に変換され、実際の速度コマンドが
制御ボックス380において実際の速度比に変換される。
より詳細には、パーセンテージで表される実際及び所望
の速度比は以下の式に従って計算される。 角速度（％）＝角速度/│角速度│＋│線形速度│ 線形速度（％）＝線形速度/│角速度│＋│線形速度│ 上述の式の角速度と線形速度に関する単位は共通の単位
を与えるために調整されたことに留意しなければならな
い。
【００２２】組み合わされた角速度比と線形速度比とが
速度比ベクトル400を表す。図４は複数の速度比ベクト
ル400の１例を表す。所望および実際の速度比は、第2ア
クチュエータ150の所望および実際の速度に対する第1ア
クチュエータ140の所望および実際の速度を表すことが
好ましい。所望の速度比ベクトルが制御ボックス385に
おいて、実際の速度比ベクトルを比較し、誤差が作り出
される。この誤差値が、所望の速度比ベクトルすなわち
所望の角速度比および所望の線形速度比とを修正するの
に使用される。
速度比ベクトル400を表す。図４は複数の速度比ベクト
ル400の１例を表す。所望および実際の速度比は、第2ア
クチュエータ150の所望および実際の速度に対する第1ア
クチュエータ140の所望および実際の速度を表すことが
好ましい。所望の速度比ベクトルが制御ボックス385に
おいて、実際の速度比ベクトルを比較し、誤差が作り出
される。この誤差値が、所望の速度比ベクトルすなわち
所望の角速度比および所望の線形速度比とを修正するの
に使用される。
【００２３】１例として、所望の60%の角速度比と40％
の所望の線形速度比とが、入力装置270によって要求さ
れる。しかし、実際の速度比が65%であり、実際の線形
速度比が35%である。従って誤差は5%である。このた
め、所望の角度速度比が5%だけ減少され、所望の線形速
度比が5%だけ大きくなり、所望の角速度比55%と、所望
の線形速度比45%とを得ることができる。所望の角速度
と所望の線形速度比が、流量変換制御ボックス380への
速度において各アクチュエータへの所望の流量に変換さ
れる。好ましくは、ルックアップ表、すなわちマップが
所望の速度比値を第1および第2のアクチュエータ140,15
0への所望の流れに変換するのに使用される。所望の流
量はゲイン係数Ｋによって制御ボックス395においてス
ケールされ、電流マップ396への流量によって第１およ
び第2のアクチュエータ140,150への出力に関する電流値
にマップされる。電流値は各アーマチュエータへの流体
流量を制御する電気油圧制御バルブに給送される。
の所望の線形速度比とが、入力装置270によって要求さ
れる。しかし、実際の速度比が65%であり、実際の線形
速度比が35%である。従って誤差は5%である。このた
め、所望の角度速度比が5%だけ減少され、所望の線形速
度比が5%だけ大きくなり、所望の角速度比55%と、所望
の線形速度比45%とを得ることができる。所望の角速度
と所望の線形速度比が、流量変換制御ボックス380への
速度において各アクチュエータへの所望の流量に変換さ
れる。好ましくは、ルックアップ表、すなわちマップが
所望の速度比値を第1および第2のアクチュエータ140,15
0への所望の流れに変換するのに使用される。所望の流
量はゲイン係数Ｋによって制御ボックス395においてス
ケールされ、電流マップ396への流量によって第１およ
び第2のアクチュエータ140,150への出力に関する電流値
にマップされる。電流値は各アーマチュエータへの流体
流量を制御する電気油圧制御バルブに給送される。
【００２４】図５を参照すると、フローチャートが本発
明の１実施例の作動を表すように図示されている。第１
の制御ボックス510において、ブーム160のフレーム130
に対する角度は、角度センサー220、ブーム160の実際の
角度速度がこれに応答して求められる。
明の１実施例の作動を表すように図示されている。第１
の制御ボックス510において、ブーム160のフレーム130
に対する角度は、角度センサー220、ブーム160の実際の
角度速度がこれに応答して求められる。
【００２５】第2の制御ボックス520において、ブーム16
0の長さが長さセンサー230によって検出され、これに応
答して求められる。次いで、制御は、第3の制御ボック
ス530に進み、ブーム160の所望の速度が入力装置270に
よってコマンドされる。機械フレーム130の基準面110に
対する傾斜が第４制御ボックス540において検出され、
これに応答してブーム160の所望の速度が修正される。
0の長さが長さセンサー230によって検出され、これに応
答して求められる。次いで、制御は、第3の制御ボック
ス530に進み、ブーム160の所望の速度が入力装置270に
よってコマンドされる。機械フレーム130の基準面110に
対する傾斜が第４制御ボックス540において検出され、
これに応答してブーム160の所望の速度が修正される。
【００２６】第5制御ボックス550において、所望の各速
度および所望の線形速度が、入力装置270によってコマ
ンドされたブーム160の所望速度、フレーム130に対する
ブーム160の角度およびブーム160の長さの関数として、
制御システム240によって求められる。
度および所望の線形速度が、入力装置270によってコマ
ンドされたブーム160の所望速度、フレーム130に対する
ブーム160の角度およびブーム160の長さの関数として、
制御システム240によって求められる。
【００２７】次いで、制御は第6の制御ブロック560と第
7制御ブロック570に進行する。実際の速度比と所望の速
度比は第6制御ブロック560において求められる。実際の
速度比は、実際の線形速度に対する実際の角速度を表
す。同様に、所望の速度比は所望の線形速度に対する所
望の角速度を表す。実際の速度比が所望の速度比に比較
され、これに応じて所望の速度比が第7制御ブロック570
において修正される。第8制御ブロック580において、第
1および第2アクチュエータ140,150が所望速度比の関数
として作動される。
7制御ブロック570に進行する。実際の速度比と所望の速
度比は第6制御ブロック560において求められる。実際の
速度比は、実際の線形速度に対する実際の角速度を表
す。同様に、所望の速度比は所望の線形速度に対する所
望の角速度を表す。実際の速度比が所望の速度比に比較
され、これに応じて所望の速度比が第7制御ブロック570
において修正される。第8制御ブロック580において、第
1および第2アクチュエータ140,150が所望速度比の関数
として作動される。
【００２８】本発明の用途の１例として、はめ込み式資
材ハンドラーは、一般的に様々な種類の資材を積載する
のに使用される。このような用途において、ブームの線
形動作が必要とされることが多い。例えば、はめ込み式
資材ハンドラーのフォークがパレットをリフトするため
にパレットの下側で駆動されなければならないときに、
水平面におけるフォークの線形動作が要求される。同様
に、パレットが垂直方向にリフトされるべきときには、
垂直面においてフォークの線形動作が要求される。双方
の状況において、ブームの長さと角度がこのような動作
に影響を与えるように同時に協働されなければならな
い。
材ハンドラーは、一般的に様々な種類の資材を積載する
のに使用される。このような用途において、ブームの線
形動作が必要とされることが多い。例えば、はめ込み式
資材ハンドラーのフォークがパレットをリフトするため
にパレットの下側で駆動されなければならないときに、
水平面におけるフォークの線形動作が要求される。同様
に、パレットが垂直方向にリフトされるべきときには、
垂直面においてフォークの線形動作が要求される。双方
の状況において、ブームの長さと角度がこのような動作
に影響を与えるように同時に協働されなければならな
い。
【００２９】本発明の制御システムでは、オペレータか
らの所望速度を入力装置、例えばジョイスティックから
受取る。所望の速度は、ブームの所望の角速度、ブーム
の所望の線形速度を含む。所望の角速度および所望の線
形速度は各油圧シリンダの所望の速度を表す。所望の速
度は各シリンダの所望の流量に変換される。しかし、場
合によっては、別のシリンダの要求が高まるために、所
望の流量を受取らないことがある。このため、シリンダ
は、オペレータの要求どおりに作動しないことになる。
オペレータはこのような状況を回避または打ち勝とうと
する試みに疲れてしまうことが多い。
らの所望速度を入力装置、例えばジョイスティックから
受取る。所望の速度は、ブームの所望の角速度、ブーム
の所望の線形速度を含む。所望の角速度および所望の線
形速度は各油圧シリンダの所望の速度を表す。所望の速
度は各シリンダの所望の流量に変換される。しかし、場
合によっては、別のシリンダの要求が高まるために、所
望の流量を受取らないことがある。このため、シリンダ
は、オペレータの要求どおりに作動しないことになる。
オペレータはこのような状況を回避または打ち勝とうと
する試みに疲れてしまうことが多い。
【００３０】本発明の制御システムは、ブームの実際の
速度とブームの所望の速度との間の比較の関数として補
償誤差を計算することにより、この種の問題を排除しよ
うとするものである。この補償誤差は、所望の角速度お
よび所望の線形速度を修正するのに使用され、各油圧シ
リンダへの流量を同時に協働させて、フォークの線形動
作を行うようにするために使用され、これによりオペレ
ータの疲れが減少し、効率を改善することになる。本発
明の別の態様、目的および特徴は図面、発明の開示およ
び請求の範囲を研究することから得ることができる。
速度とブームの所望の速度との間の比較の関数として補
償誤差を計算することにより、この種の問題を排除しよ
うとするものである。この補償誤差は、所望の角速度お
よび所望の線形速度を修正するのに使用され、各油圧シ
リンダへの流量を同時に協働させて、フォークの線形動
作を行うようにするために使用され、これによりオペレ
ータの疲れが減少し、効率を改善することになる。本発
明の別の態様、目的および特徴は図面、発明の開示およ
び請求の範囲を研究することから得ることができる。
【図１】 本発明の実施例に使用するのに適した作業機
械の概略図である。
械の概略図である。
【図２】 本発明の１実施例を表すブロック線図であ
る。
る。
【図３】 本発明の制御システムの１実施例を表すブロ
ック線図である。
ック線図である。
【図４】 本発明の１実施例に関連した複数の速度比ベ
クトルの例を表す図である。
クトルの例を表す図である。
【図５】 本発明の１実施例を表すフローチャートであ
る。
る。
１００ 作業機械 １１０ 基準面 １２０a, b ホイール １３０ フレーム １４０，１５０ アクチュエータ １６０ 作業用具、ブーム １７０ はめ込み式部材 １８０ 積載係合部材 ２１０ 位置センサー ２４０ 制御システム ２６０ コンントローラ ２７０ 入力装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブライアン ディー ロックウッド アメリカ合衆国 イリノイ州 61571− 1526 ワシントン ノース メイン スト リート 607
Claims (20)
- 【請求項１】 フレームを有する作業機械の用具を協働
して制御する装置であって、該用具は、前記フレームに
ピボット運動可能に接続された第1端部と、積載係合部
材にピボット運動可能に接続された第2端部とを有する
ブームを備えており、前記装置は、 位置信号を送信するようになっている位置センサーと、 所望の角速度と所望の線形速度とを含む前記積載係合部
材の所望の速度を表す所望の速度信号を送信するように
なっている入力装置と、 前記位置信号と前記所望の速度信号とを受信し、これに
応答して、前記積載係合部材の実際の進行通路と、前記
積載係合部材の所望の進行通路とを判断するようになっ
ており、該実際と所望の進行通路の間の偏差に応答し
て、前記所望の角速度と前記所望の線形速度とを修正す
るようになっている制御システムと、 からなる装置。 - 【請求項２】 前記制御システムは、前記位置信号の関
数として前記積載係合部材の実際の速度を求めるように
なっていることを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 前記制御システムは、前記実際および所
望の進行通路間の偏差と、前記積載係合部材の前記所望
および実際の速度間の差の双方ともに応答して、前記所
望の角速度と前記所望の線形速度を修正するようになっ
ていることを特徴とする請求項２に記載の装置。 - 【請求項４】 前記制御システムは、実際の角速度比と
実際の線形速度比とを求めるようになっており、 前記実際の角速度比は、前記実際の角速度を、前記実際
の角速度の絶対値と前記実際の線形速度の絶対値との合
計で除算することにより計算され、 前記実際の線形速度比は、前記実際の線形速度を、前記
実際の角速度の絶対値と前記実際の線形速度の絶対値と
の合計で除算することにより計算されるようになってい
ることを特徴とする請求項２に記載の装置。 - 【請求項５】 前記制御システムは、前記実際の角速度
比と前記実際の線形速度比の関数として実際の速度比を
求めるようになっていることを特徴とする請求項４に記
載の装置。 - 【請求項６】 前記制御システムは、所望の角速度比と
所望の線形速度比とを求めるようになっており、 前記所望の角速度比は、前記所望の角速度を、前記所望
の角速度の絶対値と前記所望の線形速度の絶対値との合
計で除算することにより計算され、 前記所望の線形速度比は、前記所望の線形速度を、前記
所望の角速度の絶対値と前記所望の線形速度の絶対値と
の合計で除算することにより計算されるようになってい
ることを特徴とする請求項５に記載の装置。 - 【請求項７】 前記制御システムは、前記所望の角速度
比と前記所望の線形速度比の関数として所望の速度比を
求めるようになっていることを特徴とする請求項６に記
載の装置。 - 【請求項８】 前記所望の角速度と前記所望の線形速度
は、前記所望の速度比と前記実際の速度比との間の差に
基き、これに応答して修正されることを特徴とする請求
項７に記載の装置。 - 【請求項９】 前記入力装置は、第1軸線に沿って前記
ブームの所望の速度を、前記第1の軸線と垂直関係をな
す第2の軸線に沿って前記ブームの所望の速度をコマン
ドするようになっていることを特徴とする請求項１に記
載の装置。 - 【請求項１０】 前記ブームに対応する第1アクチュエー
タと、 前記ブームに対応する第2のアクチュエータと、 からなり、 前記制御システムは、前記第1および第2アクチュエータ
を、それぞれ前記所望の角速度および前記所望の線形速
度の関数として作動させるようになっていることを特徴
とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項１１】 前記位置センサーは、前記フレームに
対し前記ブームの角度を検出するようになっている角度
センサーと、前記ブームの長さを検出するようになって
いる長さセンサーと、基準面に対する前記フレームの傾
斜角を検出するようになっている傾斜センサーのうち少
なくとも一つを含んでいることを特徴とする請求項１に
記載の装置。 - 【請求項１２】 前記入力装置は前記作業機械に配置さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項１３】 前記入力装置は前記作業機械から離れ
て配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装
置。 - 【請求項１４】 フレームを有する作業機械の用具を協
働して制御する方法であって、前記用具は、前記フレー
ムにピボット運動可能に接続された第1端部と、積載係
合部材にピボット運動可能に接続された第2端部とを有
するブームからなり、該方法は、 前記積載係合部材の位置を検出し、これに応答して位置
信号を送信し、 所望の角速度と所望の線形速度とを含む前記積載係合部
材の所望の速度を表す所望の速度信号を送信し、 前記位置信号の関数として前記積載係合部材の実際の進
行通路を求め、 前記所望の速度信号の関数として前記積載係合部材の所
望の進行通路を求め、 前記実際および前記所望の進行通路の間の偏差に応答し
て、前記所望の角速度と前記所望の線形速度とを修正す
る、 段階からなる方法。 - 【請求項１５】 前記積載係合部材の実際の速度を前記
位置信号の関数として求める段階を含むことを特徴とす
る請求項１４に記載の方法。 - 【請求項１６】 前記実際および所望の進行通路の間の
偏差と、前記積載係合部材の前記所望および実際の速度
の間の差の双方に応答して、前記所望の角速度と前記所
望の線形速度とを修正する段階を含むことを特徴とする
請求項１４に記載の方法。 - 【請求項１７】 実際の角速度比と実際の線形速度比と
を求め、 所望の速度比と所望の線形速度比とを求める、 段階を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。 - 【請求項１８】 前記実際の角速度比を求める段階は、
前記実際の角速度を前記実際の角速度の絶対値と前記実
際の線形速度の絶対値との合計で除算することにより計
算する段階を含み、 前記実際の線形速度比を求める段階は、前記実際の線形
速度を、前記実際の角速度の絶対値と前記実際の線形速
度の絶対値との合計で除算することにより計算する段階
を含むようになっており、 前記所望の角速度比を求める段階は、前記所望の角速度
を、前記所望の角速度の絶対値と前記所望の線形速度の
絶対値との合計で除算することにより計算する段階を含
み、 前記所望の線形速度比を求める段階は、前記所望の線形
速度を、前記所望の角速度の絶対値と前記実際の線形速
度の絶対値との合計で除算することにより計算する段階
を含むようになっていることを特徴とする請求項１７に
記載の方法。 - 【請求項１９】 実際の速度比を、前記実際の速度比と
前記実際の線形速度比との関数として求め、 所望の速度比を、前記所望の角速度比と前記所望の線形
速度比との関数として求める、 段階を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２０】 前記所望の角速度比と、前記所望の線
形速度比とを前所望の速度比と前記実際の速度比との間
の差に応答して修正する段階を含むことを特徴とする請
求項１７に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/282,986 US6374153B1 (en) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | Apparatus and method for providing coordinated control of a work implement |
| US09/282986 | 1999-03-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000327294A true JP2000327294A (ja) | 2000-11-28 |
| JP4657415B2 JP4657415B2 (ja) | 2011-03-23 |
Family
ID=23083996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000093281A Expired - Fee Related JP4657415B2 (ja) | 1999-03-31 | 2000-03-30 | 作業用具の協働制御を行うための装置及びその方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6374153B1 (ja) |
| JP (1) | JP4657415B2 (ja) |
| DE (1) | DE10012431A1 (ja) |
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