JP3147479B2 - 建設機械の自動制御装置 - Google Patents

建設機械の自動制御装置

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JP3147479B2 JP09384992A JP9384992A JP3147479B2 JP 3147479 B2 JP3147479 B2 JP 3147479B2 JP 09384992 A JP09384992 A JP 09384992A JP 9384992 A JP9384992 A JP 9384992A JP 3147479 B2 JP3147479 B2 JP 3147479B2
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浩 田路
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  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベルなど建設
機械,作業車両の自動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、油圧ショベルの全体側面図であ
る。図において、1は車体である上部旋回体、2は下部
走行体、3は上部旋回体1のフロント部に装着した作業
アタッチメント、4は作業アタッチメント3のブーム、
5はアーム、6はバケット、7は上部旋回体1に配置し
た旋回モータ、8L,8Rは下部走行体2に配置した左
右の走行モータ、9はブームシリンダ、10はアームシ
リンダ、11はバケットシリンダである。図5は、油圧
ショベルに装備した従来技術の自動制御装置を示す要部
回路図である。図において、10,9,11,7は油圧
ショベルに配置されている各種油圧アクチュエータのう
ち代表例としてのそれぞれアームシリンダ,ブームシリ
ンダ,バケットシリンダ,旋回モータ、12,13,1
4,15はそれぞれアーム用,ブーム用,バケット用,
旋回用油圧リモコン弁(油圧リモコン弁は前後左右の十
字方向に操作できるようにしてあるが説明の都合上分割
して図示している)、16,17,18,19は油圧リ
モコン弁12,13,14,15のそれぞれ操作レバ
ー、20,21,22,23は方向切換弁であるそれぞ
れアーム用,ブーム用,バケット用,旋回用パイロット
切換弁、24は可変ポンプ、25はパイロットポンプ、
26,〜,31はそれぞれ電油変換器である電磁比例減
圧弁、33はコントローラ、34はバケット6を回転さ
せる作用力を検出する作用検出手段である圧力センサ、
35はバケット姿勢検出手段を構成しているバケット角
度センサである。なおバケット昇降制御手段とバケット
姿勢検出手段とを構成しているブーム,アーム角度セン
サは、説明の都合上、図示していない。
【0003】次に、従来技術の自動制御装置を図4及び
図5について述べる。油圧ショベルではいわゆるばか堀
りとよばれる一般的な単純掘削、あるいは熟練した操作
技能を必要とする水平掘削などを自動に行うことのでき
る自動制御装置をそなえているものがある。この油圧シ
ョベルで自動掘削作業を行うときには、自動・手動選択
スイッチ(図示しない)を自動に切換えて行う。図4に
示すようにバケット6に作用する掘削反力Rが検出さ
れ、圧力センサ34及びバケット角度センサ35からの
検出信号がコントローラ33の掘削モーメント演算部3
6に入力される。掘削モーメント演算部36では上記検
出信号に基づき演算処理し、出力指令演算部37を経て
指令信号を電磁比例減圧弁(電磁開閉弁などの場合を含
む)26,〜,31のそれぞれソレノイドに対して出力
する。電磁比例減圧弁は作動して、調整されたパイロッ
ト二次圧を所定のパイロット切換弁のパイロット圧受圧
部に対し、シャトル弁(52,〜,57のうちのいずれ
かシャトル弁)を介して作用させる。パイロット切換弁
(20,21,22)が切換作動し、そのパイロット切
換弁の作動に応じて油圧アクチュエータ(9,〜,1
1)が作動するので、所定の目標の掘削モーメントに基
づいて自動掘削作業を行うことができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】自動制御装置をそなえ
た油圧ショベルが自動掘削作業を行う場合には、作業内
容に応じて重掘削である深堀り(図4に示す深さHの掘
削)や地面をなでるような浅堀り(図4に示す深さhの
掘削)などを行わなければならない。しかし従来技術の
自動制御装置をそなえた油圧ショベルでは所定の目標掘
削モーメントに基づいて自動掘削を行うので、深堀り又
は浅堀りの形態を予め調整設定することができなかっ
た。本発明は、上記の問題点を解決できる自動制御装置
を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】車体のフロント部に作業
アタッチメントが装着され、前記作業アタッチメントの
先端に掘削用のバケットを回転自在に装着した建設機械
において、前記バケットの回転軸回りの目標掘削モーメ
ントを設定する設定手段と、前記バケットの回転軸回り
の実際の掘削モーメントを演算する演算手段と、前記設
定手段により設定された目標掘削モーメントと、前記演
算手段により演算された実際の掘削モーメントとを比較
演算する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記比較
演算結果に基づいて、前記掘削モーメントが前記設定さ
れた目標掘削モーメントと同値になるように指令信号を
出力し、前記作業アタッチメント及びバケットは前記指
令信号に基づいて制御されるようにしたことを特徴とす
る建設機械の自動制御装置。更にまた、前記設定手段
は、バケット回転制御用の目標掘削モーメントの信号値
を入力できる目標モーメント読込み部と、所要の目標掘
削モーメントを選択するために電圧の調整上下信号を出
力できるボリューム操作部とを有するとともに、前記ボ
リューム操作部からの電圧信号値を前記目標モーメント
読込み部に入力可能とし、前記演算手段は、バケットの
姿勢を検出するバケット姿勢検出手段及びバケットを回
転させる作用圧力を検出する作用圧力検出手段からの検
出値に基づいて、前記バケットの回転軸回りの掘削モー
メントを時々刻々演算し、前記制御手段は、バケット回
転駆動の制御を行うバケット回転制御手段と、バケット
の昇降駆動の制御を行うバケット昇降制御手段に、前記
指令信号を出力し、バケットが目標掘削モーメントに応
じた深さの掘削を行うようにした。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は、本発明の自動制御装置を示す要部
回路図である。図において、従来技術と同一構成要素を
使用するものに対しては同符号を付す。38はコントロ
ーラ、39はボリューム操作部、40はメインポンプ2
4及びパイロットポンプ25を駆動するエンジン、41
はエンジン40のガバナ、42はガバナ41を調整駆動
するステッピングモータなど制御モータ、43は可変ポ
ンプ24の斜板傾転角を調整するレギュレータ、44は
回転センサである。図2は、ボリューム操作部39の調
整量と目標掘削モーメントの値との関係を示す図表であ
る。
【0007】次に、本発明の自動制御装置の構成を図1
及び図2について述べる。本発明ではコントローラ38
に、バケット(6)回転制御用の目標掘削モーメントの
信号値を入力できる目標モーメント読込み部45を設
け、また所要の目標掘削モーメントを選択するために電
圧の調整上下信号を出力できるボリューム操作部39を
設け、そのボリューム操作部39からの電圧信号値を上
記目標モーメント読込み部45に入力可能とし、上記ボ
リューム操作部39を所要の位置に設定したとき、自動
制御を行う電磁比例減圧弁26,〜,31,ガバナ(4
1)調整用の制御モータ42、及び可変ポンプ(24)
制御用レギュレータ43に対して、コントローラ38の
出力指令演算部37’から指令信号を出力することによ
り、バケット6が目標掘削モーメントに応じた深さの掘
削を行うようにした。
【0008】次に、本発明の自動制御装置の作用につい
て述べる。図3は、ボリューム操作部39の操作位置を
大位置に調整設定した場合、又は小位置に調整設定した
場合のそれぞれ掘削モーメントの大きさを示す図表であ
る。図3に示すように、ボリューム操作部39を大位置
に操作すると目標掘削モーメントは大きく設定される
し、そうしないで小位置に操作すると目標掘削モーメン
トは小さく設定される。まず油圧ショベルで深堀り(図
4に示すような深さH位の深堀り)を行うときには、ボ
リューム操作部39を大位置に操作して自動掘削制御を
開始する。ボリューム操作部39からの電圧信号値は、
目標モーメント読込み部45に入力される。目標モーメ
ント読込み部45では上記電圧信号値に基づき判断し、
目標掘削モーメントの信号値を出力指令信号演算部3
7’に対して出力する。一方、圧力センサ34,バケッ
ト角度センサ35など(図示していないブーム角度セン
サやエンジン回転用回転センサ44などを含む)からの
検出信号は、コントローラ38の掘削モーメント演算部
36’に入力され、その掘削モーメント演算部36’か
らの演算結果信号が出力指令演算部37’に対して出力
される。出力指令演算部37’では、上記目標モーメン
ト読込み部45及び掘削モーメント演算部36’からの
信号に基づき比較演算処理を行い、電磁比例減圧弁2
6,〜,31、ガバナ(41)調整用制御モータ42及
び可変ポンプ(24)制御用レギュレータ43に対して
指令信号を出力する。上記電磁比例減圧弁26,〜,3
1から導出されるパイロット二次圧によりパイロット切
換弁20,21,22が作動するので、アームシリンダ
10,ブームシリンダ9,バケットシリンダ11は深堀
りを行う伸縮作動する。それにより自動掘削制御の掘削
形態は深堀りのパターンとなるとともに、可変ポンプ2
4からの圧油の吐出量が増大するので、大きな掘削モー
メントで深堀りの自動掘削を行うことができる。
【0009】次に油圧ショベルで浅堀り(図4に示すよ
うな深さh位の浅堀り)を行うときには、ボリューム操
作部39を小位置に操作して自動掘削制御を開始する。
上記深堀りの場合の制御シーケンスと同様にボリューム
操作部39からの電圧信号値は、目標モーメント読込み
部45に入力される。目標モーメント読込み部45では
上記電圧信号値に基づき判断し、目標掘削モーメントの
信号値を出力指令演算部37’に対して出力する。一
方、圧力センサ34,バケット角度センサ35など(図
示してしないブーム角度センサやエンジン回転用回転セ
ンサ44などを含む)からの検出信号は、コントローラ
38の掘削モーメント演算部36’に入力され、その掘
削モーメント演算部36’からの演算結果信号が出力指
令演算部37’に対して出力される。出力指令演算部3
7’では、上記目標モーメント読込み部45及び掘削モ
ーメント演算部36’からの信号に基づき比較演算処理
を行い、電磁比例減圧弁26,〜,31、ガバナ(4
1)調整用制御モータ42及び可変ポンプ(24)制御
用レギュレータ43に対して指令信号を出力する。上記
電磁比例減圧弁26,〜,31から導出されるパイロッ
ト二次圧によりパイロット切換弁20,21,22が作
動するので、アームシリンダ10,ブームシリンダ9,
バケットシリンダ11は浅掘りを行う伸縮作動する。そ
れにより自動掘削制御の掘削形態は浅堀りのパターンと
なるとともに、可変ポンプ24からの圧油の吐出量が減
少するので、小さな掘削モーメントで浅堀りの自動掘削
を行うことができる。
【0010】
【発明の効果】本発明の建設機械の自動制御装置によれ
ば、深掘り,浅掘りなどの自動掘削形態を必要に応じて
予め設定できるとともに、省エネを発揮できる経済的な
自動掘削作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の自動制御装置を示す要部回路図であ
る。
【図2】本発明におけるボリューム操作部の調整量と目
標掘削モーメントの値との関係を示す図表である。
【図3】本発明におけるボリューム操作部の操作位置を
大位置,小位置に調整設定した場合のそれぞれ掘削モー
メントの大きさを示す図表である。
【図4】油圧ショベルの全体側面図である。
【図5】従来技術の自動制御装置を示す要部回路図であ
る。
【符号の説明】
3 作業アタッチメント 6 バケット 11 バケットシリンダ 24 可変ポンプ 26,〜,31 電磁比例減圧弁 33,38 コントローラ 34 圧力センサ 35 バケット角度センサ 36,36’ 掘削モーメント演算部 37,37’ 出力指令演算部 39 ボリューム操作部 42 制御モータ 43 レギュレータ 45 目標モーメント読込み部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−65723(JP,A) 特開 平2−261129(JP,A) 特開 昭64−48103(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02F 9/20 E02F 9/22 E02F 3/43 F15B 11/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車体のフロント部に作業アタッチメント
    が装着され、前記作業アタッチメントの先端に掘削用の
    バケットを回動自在に装着した建設機械において、 前記バケットの回動軸回りの目標掘削モーメントを設定
    する設定手段と、 前記バケットの回転軸回りの実際の掘削モーメントを演
    算する演算手段と、 前記設定手段により設定された目標掘削モーメントと、
    前記演算手段により演算された実際の掘削モーメントと
    を比較演算する制御手段とを有し、 前記制御手段は、前記比較演算結果に基づいて、前記掘
    削モーメントが前記設定された目標掘削モーメントと同
    値になるように指令信号を出力し、 前記作業アタッチメント及びバケットは前記指令信号に
    基づいて制御されるようにしたことを特徴とする建設機
    械の自動制御装置。
  2. 【請求項2】 前記設定手段は、バケット回転制御用の
    目標掘削モーメントの信号値を入力できる目標モーメン
    ト読込み部と、所要の目標掘削モーメントを選択するた
    めに電圧の調整上下信号を出力できるボリューム操作部
    とを有するとともに、前記ボリューム操作部からの電圧
    信号値を前記目標モーメント読込み部に入力可能とし、 前記演算手段は、バケットの姿勢を検出するバケット姿
    勢検出手段及びバケットを回転させる作用圧力を検出す
    る作用圧力検出手段からの検出値に基づいて、前記バケ
    ットの回転軸回りの掘削モーメントを時々刻々演算し、 前記制御手段は、バケット回転駆動の制御を行うバケッ
    ト回転制御手段と、バケットの昇降駆動の制御を行うバ
    ケット昇降制御手段に、前記指令信号を出力し、バケッ
    トが目標掘削モーメントに応じた深さの掘削を行うよう
    にしたことを特徴とする請求項1記載の建設機械の自動
    制御装置。
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JP6740025B2 (ja) * 2016-06-17 2020-08-12 住友重機械工業株式会社 ショベル
EP3725959B1 (en) 2017-12-12 2022-01-26 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Excavator
CN115030249B (zh) * 2022-06-30 2024-06-04 中联重科土方机械有限公司 正流量挖掘机及其控制方法、控制装置和控制器

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