JP3156872B2 - 建設機械の自動制御装置 - Google Patents
建設機械の自動制御装置Info
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Description
【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，作業車両の自動掘削作動時における制御装置に関
する。
機械，作業車両の自動掘削作動時における制御装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、バックホータイプの油圧ショベ
ルを示す側面図である。図において、１は上部旋回体、
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はブーム、５はアーム、６
はバケット、７はバケットリンク、８はブームシリン
ダ、９はアームシリンダ、１０はバケットシリンダ、１
１は上部旋回体１の本体に対するブーム４の回転角度を
検出するブーム角度センサ（バケット姿勢検出手段を構
成）、１２はブーム４に対するアーム５の回転角度を検
出するアーム角度センサ（バケット姿勢検出手段を構
成）、１３はアーム５に対するバケット６の回転角度を
検出するバケット角度センサ（バケット姿勢検出手段を
構成）、１４はバケットシリンダ１０のボトム側油室の
シリンダ圧を検出するシリンダ圧センサ（掘削作用力検
出手段）、１５は上部旋回体１の内部に装備しているコ
ントローラ、Ｏはブーム４の回転中心であるブーム基端
部ピン、Ａはアーム基端部ピン、Ｂはバケット基端部ピ
ン、Ｃはバケット先端である。
ルを示す側面図である。図において、１は上部旋回体、
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はブーム、５はアーム、６
はバケット、７はバケットリンク、８はブームシリン
ダ、９はアームシリンダ、１０はバケットシリンダ、１
１は上部旋回体１の本体に対するブーム４の回転角度を
検出するブーム角度センサ（バケット姿勢検出手段を構
成）、１２はブーム４に対するアーム５の回転角度を検
出するアーム角度センサ（バケット姿勢検出手段を構
成）、１３はアーム５に対するバケット６の回転角度を
検出するバケット角度センサ（バケット姿勢検出手段を
構成）、１４はバケットシリンダ１０のボトム側油室の
シリンダ圧を検出するシリンダ圧センサ（掘削作用力検
出手段）、１５は上部旋回体１の内部に装備しているコ
ントローラ、Ｏはブーム４の回転中心であるブーム基端
部ピン、Ａはアーム基端部ピン、Ｂはバケット基端部ピ
ン、Ｃはバケット先端である。
【０００３】図５は、図４における油圧ショベルを反対
側の側方より見た側面図である。図において、各部の長
さを下記のように定める。ＯＳ＝Ｌ0，ＯＡ＝Ｌ1 ，Ａ
Ｂ＝Ｌ2 ，ＢＣ＝Ｌ3 ，ＡＨ＝ｕ、さらにＯＡ，ＡＨ，
ＢＣが水平線（ＨＬ）となす角度をそれぞれａ1，ａ2
，ａ3 とする。
側の側方より見た側面図である。図において、各部の長
さを下記のように定める。ＯＳ＝Ｌ0，ＯＡ＝Ｌ1 ，Ａ
Ｂ＝Ｌ2 ，ＢＣ＝Ｌ3 ，ＡＨ＝ｕ、さらにＯＡ，ＡＨ，
ＢＣが水平線（ＨＬ）となす角度をそれぞれａ1，ａ2
，ａ3 とする。
【０００４】図４及び図５における油圧ショベルでは、
上部旋回体１のフロント部にブーム４、アーム５、バケ
ット６をそれぞれ前後方向に回動可能に順次連結した作
業アタッチメント３を装着し、またバケット姿勢検出手
段であるブーム角度センサ１１，アーム角度センサ１
２，バケット角度センサ１３と、掘削作用力検出手段で
あるシリンダ圧センサ１４をそなえ、これらの検出手段
からの出力信号に基づきコントローラ１５にて演算処理
を行って、バケット回転駆動及びバケット昇降駆動を制
御するようにし、バケット６の掘削モーメントをパラメ
ータとして自動掘削を行うようにしている。なお掘削モ
ーメントの値は、バケットシリンダ１０に対する作用力
Ｆと、バケット基端部ピンＢからバケットリンク７まで
の距離ｌとに基づき演算される。また地面（ＧＬ）から
の掘削深さｈ（図５参照）は、固定した寸法緒元Ｌ0，
Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 と、変動する角度ａ1 ，ａ2 ，ａ3 、
及び変動する各部寸法（図示しない）に基づき、コント
ローラ１５にて時々刻々バケット先端Ｃの座標（ｘ，
ｙ）を演算することにより読み取るようにしている。
上部旋回体１のフロント部にブーム４、アーム５、バケ
ット６をそれぞれ前後方向に回動可能に順次連結した作
業アタッチメント３を装着し、またバケット姿勢検出手
段であるブーム角度センサ１１，アーム角度センサ１
２，バケット角度センサ１３と、掘削作用力検出手段で
あるシリンダ圧センサ１４をそなえ、これらの検出手段
からの出力信号に基づきコントローラ１５にて演算処理
を行って、バケット回転駆動及びバケット昇降駆動を制
御するようにし、バケット６の掘削モーメントをパラメ
ータとして自動掘削を行うようにしている。なお掘削モ
ーメントの値は、バケットシリンダ１０に対する作用力
Ｆと、バケット基端部ピンＢからバケットリンク７まで
の距離ｌとに基づき演算される。また地面（ＧＬ）から
の掘削深さｈ（図５参照）は、固定した寸法緒元Ｌ0，
Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 と、変動する角度ａ1 ，ａ2 ，ａ3 、
及び変動する各部寸法（図示しない）に基づき、コント
ローラ１５にて時々刻々バケット先端Ｃの座標（ｘ，
ｙ）を演算することにより読み取るようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】バケットの掘削モーメ
ントをパラメータとして自動掘削制御を行うようにした
油圧ショベルでは、対象土質条件により掘削モーメント
が大きい場合にはブーム上げ調整が自動的に行われて浅
く（図４に示す深さｈN）掘削されるし、逆に掘削モー
メントが小さいときには深く（図４に示す深さｈP）掘
れるので、所要の目標掘削深さｈS に制限することが困
難であった。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。
ントをパラメータとして自動掘削制御を行うようにした
油圧ショベルでは、対象土質条件により掘削モーメント
が大きい場合にはブーム上げ調整が自動的に行われて浅
く（図４に示す深さｈN）掘削されるし、逆に掘削モー
メントが小さいときには深く（図４に示す深さｈP）掘
れるので、所要の目標掘削深さｈS に制限することが困
難であった。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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の建設機械の自動
制御装置では、車体のフロント部にブーム、アーム、バ
ケットをそれぞれ前後方向に回動可能に順次連結した作
業アタッチメントを有する建設機械において、前記バケ
ットの位置を検出するバケット姿勢検出手段と、前記バ
ケットを回動させるバケットシリンダに作用する掘削作
用力を検出する掘削作用力検出手段と、目標掘削深さ及
び前記バケット回動軸回りの目標掘削モーメントを設定
可能とし、前記掘削作用力検出手段の検出結果と前記設
定された目標掘削モーメントとに基づいて、実際の掘削
モーメントを前記設定された目標掘削モーメントと略同
値となるように制御するとともに、前記バケット姿勢検
出手段により検出されたバケットの位置が設定された前
記目標掘削深さより所定距離だけ上方の位置に達したと
き、前記目標掘削モーメントを所定の値に下げるコント
ローラと、を有する。
制御装置では、車体のフロント部にブーム、アーム、バ
ケットをそれぞれ前後方向に回動可能に順次連結した作
業アタッチメントを有する建設機械において、前記バケ
ットの位置を検出するバケット姿勢検出手段と、前記バ
ケットを回動させるバケットシリンダに作用する掘削作
用力を検出する掘削作用力検出手段と、目標掘削深さ及
び前記バケット回動軸回りの目標掘削モーメントを設定
可能とし、前記掘削作用力検出手段の検出結果と前記設
定された目標掘削モーメントとに基づいて、実際の掘削
モーメントを前記設定された目標掘削モーメントと略同
値となるように制御するとともに、前記バケット姿勢検
出手段により検出されたバケットの位置が設定された前
記目標掘削深さより所定距離だけ上方の位置に達したと
き、前記目標掘削モーメントを所定の値に下げるコント
ローラと、を有する。
【０００７】
【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可能とす
る油圧ショベルの要部回路図である。図において、従来
技術と同一構成要素を使用しているものに対しては同符
号を付す。１７，１８，１９はそれぞれブーム用，アー
ム用，バケット用油圧リモコン弁（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いるが説明の
都合上分割して図示している）、２０，２１，２２はそ
れぞれ方向切換弁であるパイロット切換弁、２３，〜，
２８はそれぞれパイロット圧選択用のシャトル弁、２
９，〜，３４はそれぞれ電油変換器である電磁比例減圧
弁、３５はメインポンプ、３６はパイロットポンプ、３
７はコントローラ、３８は自動掘削を行うとき運転者が
予め目標掘削モーメント値をセットするボリューム操作
部、３９は予め目標掘削深さをセットするボリューム操
作部である。図２は、図１の回路を装備した油圧ショベ
ルの側面図である。１'は上部旋回体である。
に説明する。図１は、本発明の自動制御装置を可能とす
る油圧ショベルの要部回路図である。図において、従来
技術と同一構成要素を使用しているものに対しては同符
号を付す。１７，１８，１９はそれぞれブーム用，アー
ム用，バケット用油圧リモコン弁（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いるが説明の
都合上分割して図示している）、２０，２１，２２はそ
れぞれ方向切換弁であるパイロット切換弁、２３，〜，
２８はそれぞれパイロット圧選択用のシャトル弁、２
９，〜，３４はそれぞれ電油変換器である電磁比例減圧
弁、３５はメインポンプ、３６はパイロットポンプ、３
７はコントローラ、３８は自動掘削を行うとき運転者が
予め目標掘削モーメント値をセットするボリューム操作
部、３９は予め目標掘削深さをセットするボリューム操
作部である。図２は、図１の回路を装備した油圧ショベ
ルの側面図である。１'は上部旋回体である。
【０００８】次に、本発明の自動制御装置を図１及び図
２について述べる。油圧ショベルで自動掘削を行うとき
には、運転者がバケットの目標掘削モーメント値たとえ
ば値ＭSをボリューム操作部３８に、またバケット先端
Ｃ（バケット６の爪先の部分）の目標掘削深さたとえば
深さｈSをボリューム操作部３９にそれぞれ予めセット
する。ボリューム操作部３８，３９からの上記信号は、
コントローラ３７に記憶される。油圧ショベルが自動掘
削を開始した場合にバケット６に作用する掘削モーメン
トが目標掘削モーメント値ＭSに達すると、バケット６
は回転し、作業アタツチメント３は自動掘削サイクルを
行う。この場合に移動するバケット先端Ｃの位置の座標
（ｘ，ｙ）は、時々刻々コントローラ３７にて演算さ
れ、読み取られる。そしてバケット先端Ｃが目標掘削深
さｈSに達しようとするとき、すなわち実際の掘削深さ
が（ｈS −△ｈ）になると、その深さ信号はコントロー
ラ３７に入力される。コントローラ３７では上記深さ信
号に基づき判断し、コントローラ３７に予め入力されて
いる目標掘削モーメント値ＭSの下げ処理を行う。図３
は、コントローラ３７の下げ処理の状態を示す図表であ
る。図３に示すように、掘削深さが（ｈS−△ｈ）に達
した後には目標掘削モーメント値が低下してゆき、掘削
深さがｈSになると、目標掘削モーメント値は所定の値
０になる。コントローラ３７では上記下げ処理信号に基
づき判断し、電磁比例減圧弁３０に対してブーム上げ指
令信号を出力する。電磁比例減圧弁３０から導出される
パイロット二次圧がシャトル弁２４を介してブーム用パ
イロット切換弁２０に対して作用するので、ブームシリ
ンダ８は伸長作動する。したがって自動掘削作業時に掘
削深さが所要の目標掘削深さｈSに達すると、自動的に
ブーム４が上がり、掘削深さを制限することができる。
２について述べる。油圧ショベルで自動掘削を行うとき
には、運転者がバケットの目標掘削モーメント値たとえ
ば値ＭSをボリューム操作部３８に、またバケット先端
Ｃ（バケット６の爪先の部分）の目標掘削深さたとえば
深さｈSをボリューム操作部３９にそれぞれ予めセット
する。ボリューム操作部３８，３９からの上記信号は、
コントローラ３７に記憶される。油圧ショベルが自動掘
削を開始した場合にバケット６に作用する掘削モーメン
トが目標掘削モーメント値ＭSに達すると、バケット６
は回転し、作業アタツチメント３は自動掘削サイクルを
行う。この場合に移動するバケット先端Ｃの位置の座標
（ｘ，ｙ）は、時々刻々コントローラ３７にて演算さ
れ、読み取られる。そしてバケット先端Ｃが目標掘削深
さｈSに達しようとするとき、すなわち実際の掘削深さ
が（ｈS −△ｈ）になると、その深さ信号はコントロー
ラ３７に入力される。コントローラ３７では上記深さ信
号に基づき判断し、コントローラ３７に予め入力されて
いる目標掘削モーメント値ＭSの下げ処理を行う。図３
は、コントローラ３７の下げ処理の状態を示す図表であ
る。図３に示すように、掘削深さが（ｈS−△ｈ）に達
した後には目標掘削モーメント値が低下してゆき、掘削
深さがｈSになると、目標掘削モーメント値は所定の値
０になる。コントローラ３７では上記下げ処理信号に基
づき判断し、電磁比例減圧弁３０に対してブーム上げ指
令信号を出力する。電磁比例減圧弁３０から導出される
パイロット二次圧がシャトル弁２４を介してブーム用パ
イロット切換弁２０に対して作用するので、ブームシリ
ンダ８は伸長作動する。したがって自動掘削作業時に掘
削深さが所要の目標掘削深さｈSに達すると、自動的に
ブーム４が上がり、掘削深さを制限することができる。
【０００９】
【発明の効果】バケットの掘削モーメントをパラメータ
として自動掘削制御を行うようにした従来技術の油圧シ
ョベルでは、対象土質条件により掘削モーメントが大き
い場合にはブーム上げ調整が自動的に行われて浅く掘削
されるし、逆に掘削モーメントが小さいときには深く掘
れるので、所要の目標掘削深さｈSに制限することが困
難であった。しかし本発明の自動制御装置では、自動掘
削を行うとき予め運転者がバケットの目標掘削モーメン
ト値と目標掘削深さをそれぞれ別個のボリューム操作部
にセットする。そして自動掘削を行っているときバケッ
ト先端が目標掘削深さｈSに達しようとするとき、すな
わち実際の掘削深さが（ｈS −△ｈ）になると、その深
さ信号はコントローラに入力される。コントローラでは
上記深さ信号に基づき判断し、コントローラに予め入力
されている目標掘削モーメント値ＭSの下げ処理を行
う。そして掘削深さが（ｈS −△ｈ）に達した後には目
標掘削モーメント値が低下してゆき、掘削深さがｈSに
なると、目標掘削モーメント値は所定の値たとえば０に
なる。コントローラでは上記下げ処理信号に基づき判断
し、電油変換器を介してブーム用パイロット切換弁に対
しブーム上げ指令信号を出力する。それによりブームが
自動的に上り、掘削深さを目標掘削深さｈSに制限する
ことができる。したがって本発明の自動制御装置を可能
とする油圧ショベルでは、自動掘削作業時に掘削深さ精
度を確保することができる。
として自動掘削制御を行うようにした従来技術の油圧シ
ョベルでは、対象土質条件により掘削モーメントが大き
い場合にはブーム上げ調整が自動的に行われて浅く掘削
されるし、逆に掘削モーメントが小さいときには深く掘
れるので、所要の目標掘削深さｈSに制限することが困
難であった。しかし本発明の自動制御装置では、自動掘
削を行うとき予め運転者がバケットの目標掘削モーメン
ト値と目標掘削深さをそれぞれ別個のボリューム操作部
にセットする。そして自動掘削を行っているときバケッ
ト先端が目標掘削深さｈSに達しようとするとき、すな
わち実際の掘削深さが（ｈS −△ｈ）になると、その深
さ信号はコントローラに入力される。コントローラでは
上記深さ信号に基づき判断し、コントローラに予め入力
されている目標掘削モーメント値ＭSの下げ処理を行
う。そして掘削深さが（ｈS −△ｈ）に達した後には目
標掘削モーメント値が低下してゆき、掘削深さがｈSに
なると、目標掘削モーメント値は所定の値たとえば０に
なる。コントローラでは上記下げ処理信号に基づき判断
し、電油変換器を介してブーム用パイロット切換弁に対
しブーム上げ指令信号を出力する。それによりブームが
自動的に上り、掘削深さを目標掘削深さｈSに制限する
ことができる。したがって本発明の自動制御装置を可能
とする油圧ショベルでは、自動掘削作業時に掘削深さ精
度を確保することができる。
【図１】本発明の自動制御装置を可能とする油圧ショベ
ルの要部回路図である。
ルの要部回路図である。
【図２】図１の回路を装備した油圧ショベルの側面図で
ある。
ある。
【図３】本発明におけるコントローラの下げ処理の状態
を示す図表である。
を示す図表である。
【図４】バックホータイプの油圧ショベルを示す側面図
である。
である。
【図５】図４における油圧ショベルを反対側の側方より
見た側面図である。
見た側面図である。
３ 作業アタッチメント ４ ブーム ５ アーム ６ バケット ８ ブームシリンダ ９ アームシリンダ １０ バケットシリンダ １１，１２，１３ 角度センサ １４ シリンダ圧センサ １５，３７ コントローラ １７，〜，１９ 油圧リモコン弁 ２０，〜，２２ パイロット切換弁 ２９，〜，３４ 電磁比例減圧弁 ３８，３９ ボリューム操作部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E02F 3/43 E02F 9/20 F15B 11/16 G05D 3/12 305
Claims (1)
- 【請求項１】 車体のフロント部にブーム、アーム、バ
ケットをそれぞれ前後方向に回動可能に順次連結した作
業アタッチメントを有する建設機械において、 前記バケットの位置を検出するバケット姿勢検出手段
と、 前記バケットを回動させるバケットシリンダに作用する
掘削作用力を検出する掘削作用力検出手段と、 目標掘削深さ及び前記バケット回動軸回りの目標掘削モ
ーメントを設定可能とし、前記掘削作用力検出手段の検
出結果と前記設定された目標掘削モーメントとに基づい
て、実際の掘削モーメントを前記設定された目標掘削モ
ーメントと略同値となるように制御するとともに、前記
バケット姿勢検出手段により検出されたバケットの位置
が設定された前記目標掘削深さより所定距離だけ上方の
位置に達したとき、前記目標掘削モーメントを所定の値
に下げるコントローラと、を有することを特徴とする建
設機械の自動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12419792A JP3156872B2 (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | 建設機械の自動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12419792A JP3156872B2 (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | 建設機械の自動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05295753A JPH05295753A (ja) | 1993-11-09 |
| JP3156872B2 true JP3156872B2 (ja) | 2001-04-16 |
Family
ID=14879391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12419792A Expired - Fee Related JP3156872B2 (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | 建設機械の自動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3156872B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2417943B (en) * | 2004-09-08 | 2008-10-15 | Bamford Excavators Ltd | Material handling vehicle |
| CN108999228A (zh) * | 2018-08-08 | 2018-12-14 | 太原科技大学 | 一种双层结构的挖掘机控制系统 |
| JP7102372B2 (ja) * | 2019-06-27 | 2022-07-19 | 株式会社クボタ | 作業機 |
| CN112664514A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-16 | 杭州职业技术学院 | 一种举升机水平检测与控制系统、装置及其存储介质 |
| CN113931251A (zh) * | 2021-10-22 | 2022-01-14 | 徐州徐工挖掘机械有限公司 | 一种挖掘机视频辅助系统及其控制方法 |
-
1992
- 1992-04-16 JP JP12419792A patent/JP3156872B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05295753A (ja) | 1993-11-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |