JP2972530B2 - 建設機械の作業機制御装置 - Google Patents
建設機械の作業機制御装置Info
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- JP2972530B2 JP2972530B2 JP6282322A JP28232294A JP2972530B2 JP 2972530 B2 JP2972530 B2 JP 2972530B2 JP 6282322 A JP6282322 A JP 6282322A JP 28232294 A JP28232294 A JP 28232294A JP 2972530 B2 JP2972530 B2 JP 2972530B2
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
- 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
- E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
- E02F3/437—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like providing automatic sequences of movements, e.g. linear excavation, keeping dipper angle constant
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- 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
- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
- E02F9/2033—Limiting the movement of frames or implements, e.g. to avoid collision between implements and the cabin
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- 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
- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
- E02F9/2278—Hydraulic circuits
- E02F9/2285—Pilot-operated systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B20/00—Safety arrangements for fluid actuator systems; Applications of safety devices in fluid actuator systems; Emergency measures for fluid actuator systems
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- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
- Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベル等の建設
機械の作業機制御装置に関するものである。
機械の作業機制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】油圧パイロット式制御弁により動作制御
される油圧ショベルにより、例えば半自動的にバケット
歯先を直線的に移動させて掘削を行う直線掘削において
は、図９に示されるように、作業機リンケージの関節部
等に取付けられたセンサにより作業機リンケージの姿勢
を検出してマイクロコンピュータ（マイコン）にて閉ル
ープ制御を行うことが通常であり、手動操作と自動モー
ド（自動直線掘削モード）とを切替える際は、オン・オ
フ動作形の切替弁を用いて油圧シリンダ制御用の主制御
弁を動作させるパイロット油圧を切替えるようにしてい
る。
される油圧ショベルにより、例えば半自動的にバケット
歯先を直線的に移動させて掘削を行う直線掘削において
は、図９に示されるように、作業機リンケージの関節部
等に取付けられたセンサにより作業機リンケージの姿勢
を検出してマイクロコンピュータ（マイコン）にて閉ル
ープ制御を行うことが通常であり、手動操作と自動モー
ド（自動直線掘削モード）とを切替える際は、オン・オ
フ動作形の切替弁を用いて油圧シリンダ制御用の主制御
弁を動作させるパイロット油圧を切替えるようにしてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この場合、自動モード
では作業機の稼働範囲を予め設定しておくことにより、
作業機の稼働範囲を制限する領域への侵入を防止できる
が、手動操作時においては作業機の稼働範囲を制限する
機能を追加することは、パイロット油圧の切替構成上、
困難である。
では作業機の稼働範囲を予め設定しておくことにより、
作業機の稼働範囲を制限する領域への侵入を防止できる
が、手動操作時においては作業機の稼働範囲を制限する
機能を追加することは、パイロット油圧の切替構成上、
困難である。
【０００４】このため、オペレータが作業機を手動操作
しているときは、作業機を誤って周囲の構造物などに衝
突させないように気を配るとともに、衝突により建設機
械自体または相手構造物などを破壊するおそれや危険性
が伴っている。
しているときは、作業機を誤って周囲の構造物などに衝
突させないように気を配るとともに、衝突により建設機
械自体または相手構造物などを破壊するおそれや危険性
が伴っている。
【０００５】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、手動操作時においても作業機の稼働範囲を制限制
御できる建設機械の作業機制御装置を提供することを目
的とするものである。
ので、手動操作時においても作業機の稼働範囲を制限制
御できる建設機械の作業機制御装置を提供することを目
的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、作業機を作動する油圧アクチュエータに供給され
る作動油をパイロット圧作動式の主制御弁により制御す
る建設機械の作業機制御装置において、前記主制御弁に
供給されるパイロット圧を手動操作により制御する手動
操作弁と、この手動操作弁を経るパイロット圧供給管路
と別個のパイロット圧供給管路を作業機の自動制御時に
選択する自動モード選択弁と、前記手動操作弁および自
動モード選択弁の一方から供給されたパイロット圧を電
気信号に応じて開度制御する電磁比例弁と、この電磁比
例弁および前記手動操作弁の一方を選択して主制御弁の
パイロット室にパイロット圧を出力する電磁切替弁と、
前記自動モード選択弁、電磁比例弁および電磁切替弁を
電気信号により制御するコントローラと、このコントロ
ーラに作業機の作動量を検出して入力する作業機センサ
および手動操作弁による手動操作状態を検出して入力す
る手動操作センサとを具備した構成の建設機械の作業機
制御装置である。
明は、作業機を作動する油圧アクチュエータに供給され
る作動油をパイロット圧作動式の主制御弁により制御す
る建設機械の作業機制御装置において、前記主制御弁に
供給されるパイロット圧を手動操作により制御する手動
操作弁と、この手動操作弁を経るパイロット圧供給管路
と別個のパイロット圧供給管路を作業機の自動制御時に
選択する自動モード選択弁と、前記手動操作弁および自
動モード選択弁の一方から供給されたパイロット圧を電
気信号に応じて開度制御する電磁比例弁と、この電磁比
例弁および前記手動操作弁の一方を選択して主制御弁の
パイロット室にパイロット圧を出力する電磁切替弁と、
前記自動モード選択弁、電磁比例弁および電磁切替弁を
電気信号により制御するコントローラと、このコントロ
ーラに作業機の作動量を検出して入力する作業機センサ
および手動操作弁による手動操作状態を検出して入力す
る手動操作センサとを具備した構成の建設機械の作業機
制御装置である。
【０００７】請求項２に記載された発明は、請求項１記
載の建設機械の作業機制御装置において、手動操作弁と
自動モード選択弁との間に、それらの一方から供給され
たパイロット圧を電磁比例弁に出力するシャトル弁が設
けられた構成である。
載の建設機械の作業機制御装置において、手動操作弁と
自動モード選択弁との間に、それらの一方から供給され
たパイロット圧を電磁比例弁に出力するシャトル弁が設
けられた構成である。
【０００８】請求項３に記載された発明は、請求項１ま
たは２記載の建設機械の作業機制御装置におけるコント
ローラは、作業機がその稼働範囲を制限された領域に近
付いた時点で、手動操作にて制御された主制御弁に供給
されるパイロット圧を減圧制御し、作業機がその稼働範
囲を制限された領域に達した時点で、主制御弁に供給さ
れるパイロット圧を消圧することにより主制御弁を中立
位置に戻すように制御するものである。
たは２記載の建設機械の作業機制御装置におけるコント
ローラは、作業機がその稼働範囲を制限された領域に近
付いた時点で、手動操作にて制御された主制御弁に供給
されるパイロット圧を減圧制御し、作業機がその稼働範
囲を制限された領域に達した時点で、主制御弁に供給さ
れるパイロット圧を消圧することにより主制御弁を中立
位置に戻すように制御するものである。
【０００９】
【作用】請求項１に記載された発明は、作業機の作動量
を作業機センサにより検出し、また手動操作弁による手
動操作状態を手動操作センサにより検出してコントロー
ラに入力し、このコントローラにより自動モード選択
弁、電磁比例弁および電磁切替弁を電気信号により制御
する。手動操作時は、手動操作弁より電磁切替弁を経て
パイロット圧を主制御弁に供給する。自動制御時は、自
動モード選択弁、コントローラにより制御された電磁比
例弁および電磁切替弁を経てパイロット圧を主制御弁に
供給する。手動操作時に作業機の稼働範囲を制限制御す
る時は、前記手動操作弁より電磁比例弁および電磁切替
弁を経てパイロット圧を主制御弁に供給する経路に切替
え、コントローラからの稼働範囲制限信号により電磁比
例弁を制御して、手動操作弁からのパイロット圧をここ
で消圧し、主制御弁を中立位置に自動復帰させる。
を作業機センサにより検出し、また手動操作弁による手
動操作状態を手動操作センサにより検出してコントロー
ラに入力し、このコントローラにより自動モード選択
弁、電磁比例弁および電磁切替弁を電気信号により制御
する。手動操作時は、手動操作弁より電磁切替弁を経て
パイロット圧を主制御弁に供給する。自動制御時は、自
動モード選択弁、コントローラにより制御された電磁比
例弁および電磁切替弁を経てパイロット圧を主制御弁に
供給する。手動操作時に作業機の稼働範囲を制限制御す
る時は、前記手動操作弁より電磁比例弁および電磁切替
弁を経てパイロット圧を主制御弁に供給する経路に切替
え、コントローラからの稼働範囲制限信号により電磁比
例弁を制御して、手動操作弁からのパイロット圧をここ
で消圧し、主制御弁を中立位置に自動復帰させる。
【００１０】請求項２に記載された発明は、手動操作弁
または自動モード選択弁から供給されたパイロット圧が
シャトル弁により択一的に選択されて電磁比例弁に供給
される。
または自動モード選択弁から供給されたパイロット圧が
シャトル弁により択一的に選択されて電磁比例弁に供給
される。
【００１１】請求項３に記載された発明は、作業機の稼
働範囲制限領域への接近により主制御弁に供給されるパ
イロット圧を減圧し、主制御弁を中立位置方向へ変位制
御して作業機の動作を減速し、作業機が稼働範囲制限領
域へ達した時点でパイロット圧を消圧させて主制御弁を
中立位置へ復帰させ、作業機の動作を停止させるように
コントローラで制御する。
働範囲制限領域への接近により主制御弁に供給されるパ
イロット圧を減圧し、主制御弁を中立位置方向へ変位制
御して作業機の動作を減速し、作業機が稼働範囲制限領
域へ達した時点でパイロット圧を消圧させて主制御弁を
中立位置へ復帰させ、作業機の動作を停止させるように
コントローラで制御する。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を図１乃至図８に示される油圧
ショベルに係る実施例を参照しながら詳細に説明する。
ショベルに係る実施例を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】図３は、本発明に係る建設機械の作業機制
御装置を備えた油圧ショベルのシステム構成図であり、
この油圧ショベルは、下部走行体11に上部旋回体12が設
けられ、この上部旋回体12にフロント作業機13が設けら
れている。
御装置を備えた油圧ショベルのシステム構成図であり、
この油圧ショベルは、下部走行体11に上部旋回体12が設
けられ、この上部旋回体12にフロント作業機13が設けら
れている。
【００１４】この作業機13は、上部旋回体12にブームシ
リンダ14bmにより回動されるブーム15bmの基端が軸支さ
れ、このブーム15bmの先端にスティックシリンダ14stに
より回動されるスティック15stの基端近傍が軸支され、
このスティック15stの先端にバケットシリンダ14bkによ
り回動されるバケット15bkが軸支されている。ブームシ
リンダ14bm、スティックシリンダ14stおよびバケットシ
リンダ14bkは、作業機13を作動する油圧アクチュエータ
である。
リンダ14bmにより回動されるブーム15bmの基端が軸支さ
れ、このブーム15bmの先端にスティックシリンダ14stに
より回動されるスティック15stの基端近傍が軸支され、
このスティック15stの先端にバケットシリンダ14bkによ
り回動されるバケット15bkが軸支されている。ブームシ
リンダ14bm、スティックシリンダ14stおよびバケットシ
リンダ14bkは、作業機13を作動する油圧アクチュエータ
である。
【００１５】前記ブーム15bm、スティック15stおよびバ
ケット15bkのそれぞれの回動角は作業機センサとしての
レゾルバなどの角度センサ16bm，16st，16bkにより検出
され、その角度検出信号は上部旋回体12に搭載された信
号変換器17を経て、マイクロコンピュータを含むコント
ローラ21に入力される。
ケット15bkのそれぞれの回動角は作業機センサとしての
レゾルバなどの角度センサ16bm，16st，16bkにより検出
され、その角度検出信号は上部旋回体12に搭載された信
号変換器17を経て、マイクロコンピュータを含むコント
ローラ21に入力される。
【００１６】このコントローラ21には、入出力装置とし
ての表示器スイッチパネル22が接続され、入力端子に操
作レバーなどに設けられた自動制御開始用またはエンジ
ン回転速度制御用などの押しボタン式コントロールスイ
ッチ23、エンジン回転速度センサ24a により検出された
エンジン回転速度に基づきエンジンおよびポンプを制御
するエンジンポンプコントローラ24、作業機13を駆動す
る油圧回路の圧力を検出する多数の圧力センサ25、車両
の傾斜角を検出する傾斜角センサ26などがそれぞれ接続
されている。また、コントローラ21の出力端子に電磁比
例弁および電磁切替弁などの多数の電磁弁が接続されて
いる。
ての表示器スイッチパネル22が接続され、入力端子に操
作レバーなどに設けられた自動制御開始用またはエンジ
ン回転速度制御用などの押しボタン式コントロールスイ
ッチ23、エンジン回転速度センサ24a により検出された
エンジン回転速度に基づきエンジンおよびポンプを制御
するエンジンポンプコントローラ24、作業機13を駆動す
る油圧回路の圧力を検出する多数の圧力センサ25、車両
の傾斜角を検出する傾斜角センサ26などがそれぞれ接続
されている。また、コントローラ21の出力端子に電磁比
例弁および電磁切替弁などの多数の電磁弁が接続されて
いる。
【００１７】図４は、同上作業機制御装置のシステム全
体の構成図であり、外部ターミナル28および電源回路29
を備えたコントローラ21に種々の検出信号入力ラインお
よび電磁弁駆動信号出力ラインが接続されている。
体の構成図であり、外部ターミナル28および電源回路29
を備えたコントローラ21に種々の検出信号入力ラインお
よび電磁弁駆動信号出力ラインが接続されている。
【００１８】この図４において、実線は電気回路であ
り、点線は油圧回路である。さらに、大ピッチ点線は各
シリンダ駆動用の主油圧回路であり、小ピッチ点線はパ
イロット油圧回路である。ドレン回路は省略する。
り、点線は油圧回路である。さらに、大ピッチ点線は各
シリンダ駆動用の主油圧回路であり、小ピッチ点線はパ
イロット油圧回路である。ドレン回路は省略する。
【００１９】前記主油圧回路は、車載エンジン31により
駆動される第１主ポンプ32a または第２主ポンプ32b か
ら、前記ブームシリンダ14bm、スティックシリンダ14st
およびバケットシリンダ14bkに供給される作動油の供給
回路中に、パイロット圧作動式のブーム用主制御弁33b
m、スティック用主制御弁33stおよびバケット用主制御
弁33bkがそれぞれ設けられている。
駆動される第１主ポンプ32a または第２主ポンプ32b か
ら、前記ブームシリンダ14bm、スティックシリンダ14st
およびバケットシリンダ14bkに供給される作動油の供給
回路中に、パイロット圧作動式のブーム用主制御弁33b
m、スティック用主制御弁33stおよびバケット用主制御
弁33bkがそれぞれ設けられている。
【００２０】ブームシリンダ14bmおよびスティックシリ
ンダ14stは、大流量を必要とするので、その必要量に応
じて第１主ポンプ32a および第２主ポンプ32b の両方の
吐出油を合流させるための合流用電磁比例弁34bmおよび
34stがブームシリンダ14bmおよびスティックシリンダ14
stへの作動油供給回路に対しそれぞれ設けられている。
ンダ14stは、大流量を必要とするので、その必要量に応
じて第１主ポンプ32a および第２主ポンプ32b の両方の
吐出油を合流させるための合流用電磁比例弁34bmおよび
34stがブームシリンダ14bmおよびスティックシリンダ14
stへの作動油供給回路に対しそれぞれ設けられている。
【００２１】前記パイロット油圧回路は、車載エンジン
31により主ポンプ32a ，32b とともに駆動されるパイロ
ットポンプ41が設けられ、このパイロットポンプ41の吐
出ライン42に、ブーム用、スティック用およびバケット
用の各操作レバー43bm，43st，43bkによる手動操作によ
りパイロットポンプ吐出圧を比例減圧制御する手動操作
弁44bm，44st，44bkが接続されている。
31により主ポンプ32a ，32b とともに駆動されるパイロ
ットポンプ41が設けられ、このパイロットポンプ41の吐
出ライン42に、ブーム用、スティック用およびバケット
用の各操作レバー43bm，43st，43bkによる手動操作によ
りパイロットポンプ吐出圧を比例減圧制御する手動操作
弁44bm，44st，44bkが接続されている。
【００２２】一方、前記パイロットポンプ41の吐出ライ
ン42より分岐された吐出ライン45に、前記パイロット圧
を前記手動操作弁44bm，44st，44bkを経ずに制御するた
めの自動モード選択弁46が接続されている。
ン42より分岐された吐出ライン45に、前記パイロット圧
を前記手動操作弁44bm，44st，44bkを経ずに制御するた
めの自動モード選択弁46が接続されている。
【００２３】そして、前記手動操作弁44bm，44st，44bk
の出力ラインと自動モード選択弁46の出力ラインとの間
にシャトル弁47bm，47st，47bkが設けられ、このシャト
ル弁47bm，47st，47bkの出力ラインに、手動操作弁44b
m，44st，44bkおよび自動モード選択弁46の一方から供
給されたパイロット圧を電気信号に応じて開度制御する
電磁比例弁48bm，48st，48bkが接続されている。
の出力ラインと自動モード選択弁46の出力ラインとの間
にシャトル弁47bm，47st，47bkが設けられ、このシャト
ル弁47bm，47st，47bkの出力ラインに、手動操作弁44b
m，44st，44bkおよび自動モード選択弁46の一方から供
給されたパイロット圧を電気信号に応じて開度制御する
電磁比例弁48bm，48st，48bkが接続されている。
【００２４】この電磁比例弁48bm，48st，48bkの出力ラ
インと前記手動操作弁44bm，44st，44bkの出力ラインと
に、それらの一方を選択して主制御弁33bm，33st，33bk
のパイロット室に出力する電磁切替弁49bm，49st，49bk
が接続されている。
インと前記手動操作弁44bm，44st，44bkの出力ラインと
に、それらの一方を選択して主制御弁33bm，33st，33bk
のパイロット室に出力する電磁切替弁49bm，49st，49bk
が接続されている。
【００２５】前記自動モード選択弁46、電磁比例弁48b
m，48st，48bkおよび電磁切替弁49bm，49st，49bkは、
電磁作動式スプール弁であり，そのスプールは、前記コ
ントローラ21から出力された電気信号により変位制御さ
れる。
m，48st，48bkおよび電磁切替弁49bm，49st，49bkは、
電磁作動式スプール弁であり，そのスプールは、前記コ
ントローラ21から出力された電気信号により変位制御さ
れる。
【００２６】一方、コントローラ21の入力端子には、前
記作業機13の各関節部の作動量（回転角）を検出する前
記角度センサ16bm，16st，16bkが前記信号変換器17を経
て接続され、さらに、手動操作弁44bm，44st，44bkの出
力ラインにて手動操作状態を検出する手動操作センサと
しての圧力センサ25bm，25st，25bkおよび圧力スイッチ
36bm，36st，36bkが接続されている。
記作業機13の各関節部の作動量（回転角）を検出する前
記角度センサ16bm，16st，16bkが前記信号変換器17を経
て接続され、さらに、手動操作弁44bm，44st，44bkの出
力ラインにて手動操作状態を検出する手動操作センサと
しての圧力センサ25bm，25st，25bkおよび圧力スイッチ
36bm，36st，36bkが接続されている。
【００２７】前記圧力センサ25bm，25st，25bkは、手動
操作弁44bm，44st，44bkのアナログ的変化量を検出し、
一方、圧力スイッチ36bm，36st，36bkは、手動操作弁44
bm，44st，44bkのオン・オフ的変化を検出する。
操作弁44bm，44st，44bkのアナログ的変化量を検出し、
一方、圧力スイッチ36bm，36st，36bkは、手動操作弁44
bm，44st，44bkのオン・オフ的変化を検出する。
【００２８】図１は、図４に示された作業機制御装置の
一つの油圧シリンダ制御回路を拡大して示したもので、
図４と対応する部分に図４に付された符号の数字を使用
し、シリンダ伸び側回路はその対応数字にａを付し、ま
たシリンダ縮み側は対応数字にｂを付す。
一つの油圧シリンダ制御回路を拡大して示したもので、
図４と対応する部分に図４に付された符号の数字を使用
し、シリンダ伸び側回路はその対応数字にａを付し、ま
たシリンダ縮み側は対応数字にｂを付す。
【００２９】この図１において、パイロットポンプ41の
吐出ライン42に、操作レバー43による手動操作によりパ
イロットポンプ吐出圧を比例減圧制御する一対の手動操
作弁44a ，44b が接続されている。
吐出ライン42に、操作レバー43による手動操作によりパ
イロットポンプ吐出圧を比例減圧制御する一対の手動操
作弁44a ，44b が接続されている。
【００３０】一方、前記パイロットポンプ41の吐出ライ
ン42より分岐された吐出ライン45に、前記パイロット圧
を前記手動操作弁44a ，44b を経ずに制御するための自
動モード選択弁46が接続されている。この選択弁46は電
磁切替弁である。
ン42より分岐された吐出ライン45に、前記パイロット圧
を前記手動操作弁44a ，44b を経ずに制御するための自
動モード選択弁46が接続されている。この選択弁46は電
磁切替弁である。
【００３１】そして、前記手動操作弁44a ，44b の出力
ラインと自動モード選択弁46の出力ラインとの間にシャ
トル弁47a ，47b がそれぞれ設けられ、このシャトル弁
47a，47b の出力ラインに、手動操作弁44a ，44b およ
び自動モード選択弁46の一方から供給されたパイロット
圧をコントローラ21からの電気信号に応じて開度制御す
る電磁比例弁48a ，48b が接続されている。この比例弁
48a ，48b は電磁比例減圧弁である。
ラインと自動モード選択弁46の出力ラインとの間にシャ
トル弁47a ，47b がそれぞれ設けられ、このシャトル弁
47a，47b の出力ラインに、手動操作弁44a ，44b およ
び自動モード選択弁46の一方から供給されたパイロット
圧をコントローラ21からの電気信号に応じて開度制御す
る電磁比例弁48a ，48b が接続されている。この比例弁
48a ，48b は電磁比例減圧弁である。
【００３２】この電磁比例弁48a ，48b の出力ラインと
前記手動操作弁44a ，44b の出力ラインとに、それらの
一方を選択して主制御弁33のパイロット室33a ，33b に
パイロット圧を出力するオン・オフ作動形の電磁切替弁
49a ，49b がそれぞれ接続されている。
前記手動操作弁44a ，44b の出力ラインとに、それらの
一方を選択して主制御弁33のパイロット室33a ，33b に
パイロット圧を出力するオン・オフ作動形の電磁切替弁
49a ，49b がそれぞれ接続されている。
【００３３】主制御弁33は、両方のパイロット室33a ，
33b にパイロット圧が作用しないときは、スプールの両
側に設けられたリターンスプリングにより、スプールが
中立位置に復帰されるものである。
33b にパイロット圧が作用しないときは、スプールの両
側に設けられたリターンスプリングにより、スプールが
中立位置に復帰されるものである。
【００３４】さらに、作業機関節部の回転角を検出する
角度センサ16および手動操作弁44a，44b の各出力ライ
ンにてパイロット圧をそれぞれ検出する前記圧力センサ
25a，25b がコントローラ21の入力端子に接続され、ま
た、コントローラ21の出力端子が前記自動モード選択弁
46、電磁比例弁48a ，48b および電磁切替弁49a ，49b
のそれぞれのソレノイドに接続されている。
角度センサ16および手動操作弁44a，44b の各出力ライ
ンにてパイロット圧をそれぞれ検出する前記圧力センサ
25a，25b がコントローラ21の入力端子に接続され、ま
た、コントローラ21の出力端子が前記自動モード選択弁
46、電磁比例弁48a ，48b および電磁切替弁49a ，49b
のそれぞれのソレノイドに接続されている。
【００３５】次に、図１に示された回路の作用を図１お
よび図２を参照して説明する。
よび図２を参照して説明する。
【００３６】図１は通常の手動操作時の油圧回路状態を
示し、全ての電磁弁46，48a ，48b，49a ，49b がオフ
状態となっている。そのため、操作レバー43の操作量に
応じて手動操作弁44a または44b から出力されたパイロ
ット圧が、電磁切替弁49a または49b を経て主制御弁33
のパイロット室33a または33b に作用し、そのパイロッ
ト圧に応じた開度の主制御弁33を経て主ポンプ32より油
圧シリンダ14のヘッド側14a またはロッド側14b に作動
油が供給されて、油圧シリンダ14が伸縮動作される。
示し、全ての電磁弁46，48a ，48b，49a ，49b がオフ
状態となっている。そのため、操作レバー43の操作量に
応じて手動操作弁44a または44b から出力されたパイロ
ット圧が、電磁切替弁49a または49b を経て主制御弁33
のパイロット室33a または33b に作用し、そのパイロッ
ト圧に応じた開度の主制御弁33を経て主ポンプ32より油
圧シリンダ14のヘッド側14a またはロッド側14b に作動
油が供給されて、油圧シリンダ14が伸縮動作される。
【００３７】図２（Ａ）は、図５（Ａ）に示されるよう
にバケット15bkの歯先を自動的に直線移動させながら掘
削を行う直線掘削時や、図５（Ｂ）に示されるようにこ
の直線掘削機能にバケット角保持機能を加えた自動掘削
を行う際の油圧回路状態を示す。
にバケット15bkの歯先を自動的に直線移動させながら掘
削を行う直線掘削時や、図５（Ｂ）に示されるようにこ
の直線掘削機能にバケット角保持機能を加えた自動掘削
を行う際の油圧回路状態を示す。
【００３８】この図２（Ａ）に示されるように、自動掘
削時は自動モード選択弁46および電磁切替弁49a ，49b
が共にオンであり、電磁比例弁48a または48b がコント
ローラ21から出力された信号に応じたスプール開度によ
り、自動モード選択弁46からシャトル弁47a または47b
を経て供給されたパイロット圧を制御し、電磁切替弁49
a または49b を経て主制御弁33のスプール方向および開
度を制御する。このとき、操作レバー43は中立であるか
ら、手動操作弁44a または44b からはパイロット圧が出
力されない。
削時は自動モード選択弁46および電磁切替弁49a ，49b
が共にオンであり、電磁比例弁48a または48b がコント
ローラ21から出力された信号に応じたスプール開度によ
り、自動モード選択弁46からシャトル弁47a または47b
を経て供給されたパイロット圧を制御し、電磁切替弁49
a または49b を経て主制御弁33のスプール方向および開
度を制御する。このとき、操作レバー43は中立であるか
ら、手動操作弁44a または44b からはパイロット圧が出
力されない。
【００３９】図２（Ｂ）は、手動操作時に作業機13の稼
働範囲を制限制御する場合の油圧回路状態を示し、図６
に示されるようにトンネル内作業時などにおける作業機
13の上昇高さが制限された場合および下降深さが制限さ
れた場合や、図７に示されるように壁面に対する作業機
13のリーチ長さが制限された場合の油圧回路状態を示
す。
働範囲を制限制御する場合の油圧回路状態を示し、図６
に示されるようにトンネル内作業時などにおける作業機
13の上昇高さが制限された場合および下降深さが制限さ
れた場合や、図７に示されるように壁面に対する作業機
13のリーチ長さが制限された場合の油圧回路状態を示
す。
【００４０】この図２（Ｂ）に示されるように、作業機
稼働範囲の制限制御時は自動モード選択弁46はオフであ
り、電磁切替弁49a ，49b がオンであり、電磁比例弁48
a または48b がコントローラ21から出力された信号に応
じたスプール開度により、手動操作弁44a または44b か
らシャトル弁47a または47b を経て供給された手動操作
パイロット圧を制御し、電磁切替弁49a または49b を経
て主制御弁33のスプール方向および開度を制御する。
稼働範囲の制限制御時は自動モード選択弁46はオフであ
り、電磁切替弁49a ，49b がオンであり、電磁比例弁48
a または48b がコントローラ21から出力された信号に応
じたスプール開度により、手動操作弁44a または44b か
らシャトル弁47a または47b を経て供給された手動操作
パイロット圧を制御し、電磁切替弁49a または49b を経
て主制御弁33のスプール方向および開度を制御する。
【００４１】このとき、例えば手動操作弁44a から主制
御弁33のパイロット室33a にパイロット圧が供給されて
そのスプールが変位されている場合は、作業機稼働範囲
の制限制御時に、コントローラ21から電磁比例弁48a の
ソレノイドへの電気信号を減少制御して、図１に示され
るようにスプリングリターン動作させて、前記パイロッ
ト室33a を減圧制御することにより、主制御弁33のスプ
ールを中立位置に戻し、作業機を停止させる。
御弁33のパイロット室33a にパイロット圧が供給されて
そのスプールが変位されている場合は、作業機稼働範囲
の制限制御時に、コントローラ21から電磁比例弁48a の
ソレノイドへの電気信号を減少制御して、図１に示され
るようにスプリングリターン動作させて、前記パイロッ
ト室33a を減圧制御することにより、主制御弁33のスプ
ールを中立位置に戻し、作業機を停止させる。
【００４２】また、図２（Ａ）に示される自動掘削時ま
たは図２（Ｂ）に示される作業機稼働範囲の制限制御時
において、電磁比例弁48a ，48b が故障した場合でも、
手動操作弁44a ，44b 、電磁比例弁48a ，48b および電
磁切替弁49a ，49b の組合せにより、手動操作弁44a ，
44b からのパイロット圧を電磁切替弁49a ，49b より主
制御弁33に供給して、手動操作を続行することができ
る。このとき、全部の電磁弁が非通電状態でも手動操作
を行える各弁のスプリングリターン位置での回路構成と
なっている。
たは図２（Ｂ）に示される作業機稼働範囲の制限制御時
において、電磁比例弁48a ，48b が故障した場合でも、
手動操作弁44a ，44b 、電磁比例弁48a ，48b および電
磁切替弁49a ，49b の組合せにより、手動操作弁44a ，
44b からのパイロット圧を電磁切替弁49a ，49b より主
制御弁33に供給して、手動操作を続行することができ
る。このとき、全部の電磁弁が非通電状態でも手動操作
を行える各弁のスプリングリターン位置での回路構成と
なっている。
【００４３】図８は、図６に示される作業機13の下降深
さが制限された場合にブーム15bmの下降動作を制限制御
するフローチャートを示す。このブーム15bmの下降制御
例を、図４の回路図および図８のフローチャートを参照
して説明する。
さが制限された場合にブーム15bmの下降動作を制限制御
するフローチャートを示す。このブーム15bmの下降制御
例を、図４の回路図および図８のフローチャートを参照
して説明する。
【００４４】先ず、電磁比例弁48bmを全開に制御すると
ともに電磁切替弁49bmをオン（開）にし（ステップ
）、手動操作弁44bmによりブーム15bmを下げる操作か
否かを圧力センサ25bmからの信号により判断し（ステッ
プ）、ブーム下げ操作であれば、レゾルバなどの角度
センサ16bm，16st，16bkにより検出されたブーム15bm、
スティック15stおよびバケット15bkの回動角から常に位
置を監視されているバケット歯先が、予め設定された作
業機13の稼働範囲が制限された稼働範囲制限領域の限界
（以下、これを制限域端という）に接近したかどうかを
判断する（ステップ）。
ともに電磁切替弁49bmをオン（開）にし（ステップ
）、手動操作弁44bmによりブーム15bmを下げる操作か
否かを圧力センサ25bmからの信号により判断し（ステッ
プ）、ブーム下げ操作であれば、レゾルバなどの角度
センサ16bm，16st，16bkにより検出されたブーム15bm、
スティック15stおよびバケット15bkの回動角から常に位
置を監視されているバケット歯先が、予め設定された作
業機13の稼働範囲が制限された稼働範囲制限領域の限界
（以下、これを制限域端という）に接近したかどうかを
判断する（ステップ）。
【００４５】そして、バケット歯先が制限域端に接近し
た場合は、コントローラ21からの制御電流により電磁比
例弁48bmを少し閉じ（ステップ）、これにより、手動
操作弁44bmからブーム下げ側の電磁比例弁48bmおよび電
磁切替弁49bmを経て主制御弁33bmのブーム下げ側パイロ
ット室に供給されるパイロット圧を減圧制御し、主制御
弁33bmのスプールを中立位置方向に移動させ、主制御弁
33bmよりブームシリンダ14bmのロッド側に供給される油
量を絞って、ブームシリンダ14bmの縮み動作速度を遅く
し、ブーム15bmの下降速度を減速する。
た場合は、コントローラ21からの制御電流により電磁比
例弁48bmを少し閉じ（ステップ）、これにより、手動
操作弁44bmからブーム下げ側の電磁比例弁48bmおよび電
磁切替弁49bmを経て主制御弁33bmのブーム下げ側パイロ
ット室に供給されるパイロット圧を減圧制御し、主制御
弁33bmのスプールを中立位置方向に移動させ、主制御弁
33bmよりブームシリンダ14bmのロッド側に供給される油
量を絞って、ブームシリンダ14bmの縮み動作速度を遅く
し、ブーム15bmの下降速度を減速する。
【００４６】この制御はバケット歯先が制限域端に達す
るまで繰返し行い、電磁比例弁48bmのスプール開度を徐
々に絞っていくことにより、ブーム15bmの下降速度を漸
次減少させるように制御する。
るまで繰返し行い、電磁比例弁48bmのスプール開度を徐
々に絞っていくことにより、ブーム15bmの下降速度を漸
次減少させるように制御する。
【００４７】この間、バケット歯先が制限域端に達した
か否かを常に判断し（ステップ）、バケット歯先が制
限域端に達した時点で、電磁比例弁48bmを完全に閉じ
（ステップ）、ブーム用主制御弁33bmのブーム下げ側
パイロット室に作用するパイロット圧を完全に消圧し
て、この主制御弁33bmをスプリングにより中立位置に戻
すことにより、ブーム15bmの下降を停止する。
か否かを常に判断し（ステップ）、バケット歯先が制
限域端に達した時点で、電磁比例弁48bmを完全に閉じ
（ステップ）、ブーム用主制御弁33bmのブーム下げ側
パイロット室に作用するパイロット圧を完全に消圧し
て、この主制御弁33bmをスプリングにより中立位置に戻
すことにより、ブーム15bmの下降を停止する。
【００４８】以上は、ブーム下げ時の深さ制限域端にお
いてブーム15bmを停止する制御方法の説明であるが、ブ
ーム上げ時の高さ制限域端においてブーム15bmを停止す
る場合、スティック15stを内側および外側に回動する際
の制限域端においてスティック15stを停止する場合、バ
ケット15bkを開動作および閉動作する際の制限域端にお
いてバケット15bkを停止する場合においても、同様の制
御を行うとよい。
いてブーム15bmを停止する制御方法の説明であるが、ブ
ーム上げ時の高さ制限域端においてブーム15bmを停止す
る場合、スティック15stを内側および外側に回動する際
の制限域端においてスティック15stを停止する場合、バ
ケット15bkを開動作および閉動作する際の制限域端にお
いてバケット15bkを停止する場合においても、同様の制
御を行うとよい。
【００４９】このようにして、作業機を手動操作してい
るときでも、作業機の稼働範囲を自動的に制限制御でき
るから、オペレータの不注意により建設機械や相手構造
物などを破壊するおそれがない。
るときでも、作業機の稼働範囲を自動的に制限制御でき
るから、オペレータの不注意により建設機械や相手構造
物などを破壊するおそれがない。
【００５０】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、手動操作
弁による作業機の手動操作と、自動モード選択弁により
手動操作弁を経ないパイロット圧供給管路を電磁比例弁
に接続して行う作業機の自動制御と、手動操作弁および
電磁比例弁による作業機の稼働範囲制限制御との三つの
機能を実現できる建設機械の作業機制御装置を提供でき
る。特に、稼働範囲制限制御では、手動操作弁から供給
されたパイロット圧を、コントローラからの電気信号に
応じて開度制御する電磁比例弁によりオペレータの意思
と関係なく制限することにより、作業機の稼働範囲制限
領域への進入を自動的に防止できる。また、手動操作
弁、電磁比例弁および電磁切替弁の組合せにより、電磁
比例弁が故障しても、手動操作弁からのパイロット圧を
電磁切替弁より主制御弁に供給して、手動操作を行うこ
とができる。さらに、この電磁切替弁より完全な手動操
作と自動制御との切替を確実に行うことができる。
弁による作業機の手動操作と、自動モード選択弁により
手動操作弁を経ないパイロット圧供給管路を電磁比例弁
に接続して行う作業機の自動制御と、手動操作弁および
電磁比例弁による作業機の稼働範囲制限制御との三つの
機能を実現できる建設機械の作業機制御装置を提供でき
る。特に、稼働範囲制限制御では、手動操作弁から供給
されたパイロット圧を、コントローラからの電気信号に
応じて開度制御する電磁比例弁によりオペレータの意思
と関係なく制限することにより、作業機の稼働範囲制限
領域への進入を自動的に防止できる。また、手動操作
弁、電磁比例弁および電磁切替弁の組合せにより、電磁
比例弁が故障しても、手動操作弁からのパイロット圧を
電磁切替弁より主制御弁に供給して、手動操作を行うこ
とができる。さらに、この電磁切替弁より完全な手動操
作と自動制御との切替を確実に行うことができる。
【００５１】請求項２記載の発明によれば、手動操作弁
および自動モード選択弁と電磁比例弁との間で、構造簡
単で安価なシャトル弁を３方弁として使用したから、そ
の分、制御回路構成を簡単にできる。
および自動モード選択弁と電磁比例弁との間で、構造簡
単で安価なシャトル弁を３方弁として使用したから、そ
の分、制御回路構成を簡単にできる。
【００５２】請求項３記載の発明によれば、作業機がそ
の稼働範囲を制限された領域に近付いた時点で、主制御
弁に供給される手動操作パイロット圧を減圧制御して、
主制御弁を中立位置方向に戻していくから、主制御弁の
中立位置への漸次動作により作業機の慣性負荷を徐々に
制動して、作業機が前記稼働範囲制限領域に達した時に
作業機を円滑に停止でき、作業機停止時の衝撃による振
動などの発生を防止できる。
の稼働範囲を制限された領域に近付いた時点で、主制御
弁に供給される手動操作パイロット圧を減圧制御して、
主制御弁を中立位置方向に戻していくから、主制御弁の
中立位置への漸次動作により作業機の慣性負荷を徐々に
制動して、作業機が前記稼働範囲制限領域に達した時に
作業機を円滑に停止でき、作業機停止時の衝撃による振
動などの発生を防止できる。
【図１】本発明に係る建設機械の作業機制御装置の一例
を示す油圧回路図である。
を示す油圧回路図である。
【図２】（Ａ）は同上作業機制御装置の自動直線掘削時
の回路状態を示す油圧回路図、（Ｂ）はその作業機稼働
範囲制限制御時の回路状態を示す油圧回路図である。
の回路状態を示す油圧回路図、（Ｂ）はその作業機稼働
範囲制限制御時の回路状態を示す油圧回路図である。
【図３】同上作業機制御装置を備えた油圧ショベルのシ
ステム構成図である。
ステム構成図である。
【図４】同上作業機制御装置の全体的なシステム構成を
示す電気および油圧回路図である。
示す電気および油圧回路図である。
【図５】（Ａ）は同上作業機制御装置によるバケット歯
先直線掘削モードを示す説明図、（Ｂ）はその直線掘削
モードにバケット角保持機能を付加した場合の動作を示
す説明図である。
先直線掘削モードを示す説明図、（Ｂ）はその直線掘削
モードにバケット角保持機能を付加した場合の動作を示
す説明図である。
【図６】同上作業機制御装置による手動操作時における
作業機の高さ制限状態および深さ制限状態を示す説明図
である。
作業機の高さ制限状態および深さ制限状態を示す説明図
である。
【図７】同上作業機制御装置による手動操作時における
作業機のリーチ制限状態を示す説明図である。
作業機のリーチ制限状態を示す説明図である。
【図８】同上作業機制御装置の制御方法を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図９】従来の作業機制御装置を示す回路図である。
13 作業機 14 油圧アクチュエータ 16 作業機センサ 21 コントローラ 25 手動操作センサ 33 主制御弁 44 手動操作弁 46 自動モード選択弁 47 シャトル弁 48 電磁比例弁 49 電磁切替弁
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) E02F 3/43 E02F 9/20 E02F 9/24 F15B 20/00
Claims (3)
- 【請求項１】 作業機を作動する油圧アクチュエータに
供給される作動油をパイロット圧作動式の主制御弁によ
り制御する建設機械の作業機制御装置において、 前記主制御弁に供給されるパイロット圧を手動操作によ
り制御する手動操作弁と、 この手動操作弁を経るパイロット圧供給管路と別個のパ
イロット圧供給管路を作業機の自動制御時に選択する自
動モード選択弁と、 前記手動操作弁および自動モード選択弁の一方から供給
されたパイロット圧を電気信号に応じて開度制御する電
磁比例弁と、 この電磁比例弁および前記手動操作弁の一方を選択して
主制御弁のパイロット室にパイロット圧を出力する電磁
切替弁と、 前記自動モード選択弁、電磁比例弁および電磁切替弁を
電気信号により制御するコントローラと、 このコントローラに作業機の作動量を検出して入力する
作業機センサおよび手動操作弁による手動操作状態を検
出して入力する手動操作センサとを具備したことを特徴
とする建設機械の作業機制御装置。 - 【請求項２】 手動操作弁と自動モード選択弁との間
に、それらの一方から供給されたパイロット圧を電磁比
例弁に出力するシャトル弁が設けられたことを特徴とす
る請求項１記載の建設機械の作業機制御装置。 - 【請求項３】 コントローラは、 作業機がその稼働範囲を制限された領域に近付いた時点
で、手動操作にて制御された主制御弁に供給されるパイ
ロット圧を減圧制御し、 作業機がその稼働範囲を制限された領域に達した時点
で、主制御弁に供給されるパイロット圧を消圧すること
により主制御弁を中立位置に戻すことを特徴とする請求
項１または２記載の建設機械の作業機制御装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6282322A JP2972530B2 (ja) | 1994-11-16 | 1994-11-16 | 建設機械の作業機制御装置 |
| DE69517012T DE69517012T2 (de) | 1994-11-16 | 1995-10-13 | Vorrichtung und verfahren zur steuerung eines werkzeuges einer baumaschine |
| PCT/JP1995/002103 WO1996015326A1 (en) | 1994-11-16 | 1995-10-13 | Device and method for controlling attachment of construction machine |
| EP95934296A EP0739437B1 (en) | 1994-11-16 | 1995-10-13 | Device and method for controlling attachment of construction machine |
| CA002180871A CA2180871C (en) | 1994-11-16 | 1995-10-13 | Device and method for controlling attachment of construction machine |
| KR1019960702861A KR100198500B1 (ko) | 1994-11-16 | 1995-10-13 | 건설기계의작업기 제어장치 및 그 제어방법 |
| US08/679,576 US5784944A (en) | 1994-11-16 | 1996-07-15 | Device and method for controlling attachment of construction machine |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6282322A JP2972530B2 (ja) | 1994-11-16 | 1994-11-16 | 建設機械の作業機制御装置 |
| US08/679,576 US5784944A (en) | 1994-11-16 | 1996-07-15 | Device and method for controlling attachment of construction machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08144318A JPH08144318A (ja) | 1996-06-04 |
| JP2972530B2 true JP2972530B2 (ja) | 1999-11-08 |
Family
ID=26554558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6282322A Expired - Lifetime JP2972530B2 (ja) | 1994-11-16 | 1994-11-16 | 建設機械の作業機制御装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5784944A (ja) |
| EP (1) | EP0739437B1 (ja) |
| JP (1) | JP2972530B2 (ja) |
| CA (1) | CA2180871C (ja) |
| WO (1) | WO1996015326A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017195716A1 (ja) * | 2016-05-11 | 2017-11-16 | 株式会社タダノ | クレーン |
Families Citing this family (44)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19513512C1 (de) * | 1995-04-10 | 1996-07-25 | Orenstein & Koppel Ag | Steuerung für die Schaufelklappe einer Baumaschine |
| US5957989A (en) * | 1996-01-22 | 1999-09-28 | Hitachi Construction Machinery Co. Ltd. | Interference preventing system for construction machine |
| JP3727423B2 (ja) * | 1996-09-10 | 2005-12-14 | ヤンマー株式会社 | 電子制御式作業車の制御方法 |
| DE19646345A1 (de) * | 1996-11-09 | 1998-05-14 | Josef Kern | Vorrichtung zum Einrammen oder Ziehen von Spundwänden bzw. Spundwand-Element sowie zum Planziehen von Flächen |
| US6230090B1 (en) * | 1997-01-07 | 2001-05-08 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Interference prevention system for two-piece boom type hydraulic excavator |
| JPH11201108A (ja) * | 1998-01-16 | 1999-07-27 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 建設機械の制御装置 |
| JP3557167B2 (ja) * | 2000-11-20 | 2004-08-25 | 新キャタピラー三菱株式会社 | 作業用機械における油圧回路 |
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| SE526720C2 (sv) * | 2003-05-28 | 2005-10-25 | Volvo Constr Equip Holding Se | System och förfarande för förflyttning av ett redskap hos ett fordon |
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