JP3345042B2 - 油圧ショベルの作業機制御装置 - Google Patents

油圧ショベルの作業機制御装置

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JP3345042B2
JP3345042B2 JP10604792A JP10604792A JP3345042B2 JP 3345042 B2 JP3345042 B2 JP 3345042B2 JP 10604792 A JP10604792 A JP 10604792A JP 10604792 A JP10604792 A JP 10604792A JP 3345042 B2 JP3345042 B2 JP 3345042B2
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泰一郎 北谷
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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の作業機制
御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】油圧ショベルのような掘削積込み用車両
においては、一般に上部旋回体の上部の左側に運転室、
右側にブーム、アーム、およびバケット等からなる作業
を有する。そして作業機による作業時は、ブームが上
部旋回体に対して起伏し、ブームの先端に設けられたア
ームおよびこのアームの先端に設けられたバケットが前
後方向に回動するが、この場合、同じく上部旋回体の上
部に設けられた運転室と干渉することはない。ところ
が、かかる構成のままでは、車両を移動させない限りブ
ームの起伏方向の側方位置をブーム起伏方向と同じ掘削
形状で掘削できない。そこで、図(a)に側面を、
(b)に平面を示すように、ブーム24を、下側ブーム
24a、中間ブーム24b及び上側ブーム24cに分割
して間接接続した上で中間ブーム24bを左右方向に振
らせ上側ブーム24cアーム25及びバケット44
と共に下側ブーム24aに対して左右側方へオフセット
できるようにしたものがある。ところが、このような
フセット機構を持つ掘削積込み用車両においては、アー
ム25図示左側の運転室30側にオフセットした場
合、アーム25やバケット44が運転室30に干渉する
恐れがある。このような干渉を防止するために、下側
ーム24aの長さ、アーム25の長さ、バケット44の
リスト半径等の値を予めコントローラに記憶させてお
き、下側ブーム24a起伏角度、アーム25回動
度、中間ブーム24bのオフセット角度をそれぞれポテ
ンショメータで測定し、前記下側ブーム24aの長さ、
アーム25の長さ、バケット44のリスト半径等の値と
下側ブーム24a起伏角度、アーム25回動角度、
中間ブーム24bのオフセット角度の測定値とに基づい
コントローラで演算し、バケット44の先端位置を求
め、バケット44の先端位置が運転室30から所定の距
まで近づくと作業機を停止させている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術で
は、ポテンショメータの取り付け位置が正規の位置と角
度がずれるとポテンショメータから発信される角度信号
(電圧)がずれてしまうため、ポテンショメータを回し
て正規の角度信号(電圧)が発信されるようにポテンシ
ョメータの取り付け位置を調整していた。そのため組立
工程に時間がかかり、また作業場等で作業機の取り外
し、取り付けを行った時など十分な調整が行えず、作業
機停止位置のばらつきの原因となっている。
【0004】また、上記ポテンショメータの取り付け誤
差による作業機停止位置のばらつきに加え、ポテンショ
メータのゲイン(傾き)ばらつき、コントローラに入出
力に伴うA/D変換による誤差の発生、作業機の寸法
車体寸法のばらつき、停止指令が出力されてから実際
に作業機が停止するまで作業機慣性による停止位置の
らつき等、車両毎に異なる各種誤差要因を考慮して全車
両共通の作業機停止位置を設定すると、運転室からかな
り離れた位置が停止位置となってしまい、作業機の可動
範囲が狭くなり作業性が悪くなる。
【0005】本発明は、上記の問題に着目してなされた
ものであり、ポテンショメータの り付け誤差やゲイン
ばらつきを含む各種の誤差要因に係わらず、作業機を所
望の目標停止位置に精度良く自動停止できる油圧ショベ
ルの作業機制御装置を提供することを目的としている
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明は、バケットを所定の目標停止位置で自動停
止させる自動停止プログラムを有する作業機制御装置で
あって、自動停止プログラムの使用停止を指示する停止
信号を受け取り自在とされ、この停止信号を受けたと
き、自動停止プログラムを使用停止すると共に、自動停
止プログラムを停止した状態で次回に動作したバケット
の停止時にその停止位置を前記目標停止位置として更新
する更新プログラムを起動することを特徴とする。
【0007】
【作用】上記によれば、ポテンショメータの取り付け
、ポテンショメータのゲイン(傾き)ばらつき、コン
トローラに入出力に伴うA/D変換による誤差の発生、
作業機の寸法の車体寸法のばらつき、停止指令が出力さ
れてから実際に作業機が停止するまで作業機慣性による
停止位置のばらつき等、車両毎に異なる各種誤差要因が
あっても、車両毎に固有の各種誤差要因を相殺して作業
機停止位置を所望の目標停止位置に更新することができ
る。これにより、作業機を精度良く自動停止することが
可能となり、停止位置を運転室の近くに設定すること
より、作業機の可動範囲が広く確保され作業性を向上
きる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1乃至図4を参
照にして説明する。実施例を適用する例機は、従来技術
で説明した図4に示すオフセット式油圧ショベルであ
り、下部走行体と、下部走行体上に旋回自在に設けた上
部旋回体と、上部旋回体上に設けたオフセットブーム2
4(24a〜24c)及びアーム25を有する作業機4
とを備えている。作業機4の先端には作業用ツールとし
てバケット44が装着され、上部旋回体上には作業機4
の左側に運転室30を搭載している。
【0009】図1において、ブーム制御弁31 はブーム
24(正確には、下側ブーム24a)の起伏用であり、
バケット制御弁34 への操作を兼ねた右操作レバー11
で操作される。アーム制御弁32 はアームの起伏用で
り、旋回制御弁35 への操作を兼ねた左操作レバー12
操作される。オフセット制御弁33 は中間ブーム24
bの左右方向への振り用であり、オフセット操作ペダル
13操作される。これら制御弁31 ,32 ,33 は
イロットポンプ2からのパイロット油圧を受け、操作レ
バー11,12及びペダル13の操作量に応じたパイロ
ット油圧をブーム方向切換弁11 ,アーム方向切換弁1
2 及びオフセット方向切換弁13 の各左右端の受圧部
パイロット回路5,7,14,15,16,17を経て
与える。さらに前記各方向切換弁11 ,12 は主ポンプ
18,19から、方向切換弁13 は主ポンプ20からそ
れぞれ主回路21,22,23を通して吐出油が供給さ
れるようになっている。そして、ブーム制御弁31 の上
げ側からブーム方向切換弁11 上げ側へとパイロット油
圧を与える回路5には、ブーム上げ停止用電磁比例弁
を設けてある。アーム制御弁32 の掘削側からアーム
方向切換弁12 掘削側へとパイロット油圧を与える回路
7には、アーム掘削停止用電磁比例弁8を設けてあ
。また、オフセット制御弁33 の左オフセット制御側
からオフセット方向切換弁13 の左オフセット制御
とパイロット油圧を与える回路16には、電磁比例弁3
を設けてあるこれら電磁比例弁6,8,35は、コ
ントローラ9からの出力電流を受けると、電流の大き
さに比例した開口面積で開閉する。つまり、開口面積が
可変絞りとなって開閉する。従って、各電磁比例弁6,
,35は停止ショツクを低減してバケット44からの
荷こぼれを防止すると共に、停止位置のばらつきを少な
くするもので、下側ブーム24a、中間ブーム24b及
びアーム25の各作動速度に応じて絞り量(開口面
積)を加減でき、い時には絞りを大きくして流れる面
積を少なくしている。なお、前記各制御弁31 ,32 ,
33 とパイロットポンプ2との間の回路27途中には油
圧ロック電磁弁28が設けられ、この弁28はコントロ
ーラ9から駆動電流を受けると回路27を遮断するよう
に作動するようになっている。下側ブーム24a、アー
ム25及び中間ブーム24bの各支点にはポテンショメ
ータ101 ,102 ,103 をそれぞれ設けてあり、各
ポテンショメータ101 ,102 ,103 が検出する下
側ブーム起伏角、アーム回転角及び中間ブーム振れ角な
る検出信号をコントローラ9に入力する。
【0010】コントローラ9に記憶された各種制御プロ
グラムには、「自動停止プログラム」及び「更新プログ
ラム」が含まれている。「自動停止プログラム」は、作
業機4が作動して運転室との間に予め設定した停止領域
に入る恐れのある場合に作業機4を自動的に停止する制
御に係わるプログラムであり、「更新プログラム」は、
自動停止の目標停止位置を更新する制御に係わるプログ
ラムであり、それぞれの制御内容については次の通りで
ある。
【0011】先ず、「自動停止プログラム」について、
図2,3を用いて説明する。図2において、41は下側
ブーム24aの回動の中心となるフートピン、43はバ
ケット44の左端の先端部であり、Xはフートピン41
を基準として前後方向を示し、Yは上下方向を示し、Z
は左右方向を示す。L1 は下側ブーム24aの湾曲する
点42までの長さ、L21は下側ブーム24aの湾曲点4
2から中間ブーム24bの回動ピン46までの長さ、L
22は中間ブーム24bの長さ、L23は上側ブーム24c
の回動ピン48からアーム25の回動ピン50までの長
さ、αは下側ブーム24aの曲げ角度、L3 はアーム
5の回動ピン50からバケット44の回動ピン40まで
の長さであり、rはバケット44のリスト半径であり、
wはバケット44の幅である。これらの値は予めコン
ローラ9に記憶されている。Θ1 は下側ブーム24a
起伏角でありポテンショメータ101 により測定され
る。Θ2 はアーム25回転角でありポテンショメータ
102 により測定される。Θ3 は中間ブーム24bの振
れ角(オフセット角)でありポテンショメータ103 に
より測定される。
【0012】コントローラ9には、図3に示す停止領域
Aa及び減速領域Abが予め設定されている。即ち、停
止領域Aaは運転室30の前方に所定距離aだけ離れた
境界面A1より運転室30側の領域であり、減速領域A
bは境界面A1より所定距離b前方までの領域である。 (1) コントローラ9は、ポテンショメータ101 ,1
02 ,103 により測定された角度信号に基づき次に示
す演算式でバケット44の左端の先端部43の位置を演
算する。XT ,YT ,ZT はそれぞれバケット44の左
端の先端部43とフートピン42のX方向、Y方向、Z
方向の座標位置である。(2)コントローラ9は、バケット44の先端部43が
減速領域Abに入って停止領域Aaに接近したとき、各
電磁比例弁6,8,35へ減速の駆動信号を出力し、作
業機4の移動速度を減速させる。 (3)コントローラ9は、バケット44の先端部43が
減速領域Abから停止領域Aaの境界面A1(目標停止
位置)に達したとき、各電磁比例弁6,8,35へ停止
の駆動信号を出力し、作業機4を停止させる。
【0013】 XT =L1cosΘ1 −L2cos(Θ1 +α)+L3cos(Θ1 +Θ2 +α)−r YT =L1sinΘ1 −L2sin(Θ1 +α)+L3sin(Θ1 +Θ2 +α) (ただし、L2 =L21+L23+L22cosΘ3 ) ZT =L22sinΘ3 +w/2
【0014】次に、「更新プログラム」について、図3
を用いて説明する。前記「自動停止プログラム」の制御
により作業機4が自動停止するとき、ポテンショメータ
取り付け誤差やゲインのばらつきのため、作業機
停止位置は目標停止位置からずれる。また作業機寸法、
車体寸法のばらつきのため停止位置の補正が必要であ
り、さらに特殊なバケットを取り付けた時も同様に補正
が必要である。即ち、図3に示すように、作業機を運
転室30に近づけて行ったとき、「自動停止プログラ
ム」の制御によるバケット44の左端の先端部43の停
止位置が 、上記各種の誤差要因により、停止領域Aaの
境界面A1よりR寸法離れた位置で停止する。「更新プ
ログラム」により、以下のようにして自動停止の目標停
止位置の補正を行なう。 (1)コントローラ9は、目標停止位置を更新するため
のトリガー信号を受け取ると、このトリガー信号によ
り、「自動停止プログラム」を使用停止として 自動停止
を解除すると共に、「更新プログラム」を起動する。 (2)「自動停止プログラム」を停止し「更新プログラ
ム」を起動した状態で、オペレータの操作により バケッ
ト44の先端部43を所望の位置(目標停止位置)まで
移動させ停止させる。(3) コントローラ9は、この停止位置を新たな目標停
止位置(境界面A1)として、記憶している停止領域
aを更新する。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ポテンシ
ョメータの取り付け誤差、ポテンショメータのゲイン
(傾き)ばらつき、コントローラに入出力に伴うA/D
変換による誤差の発生、作業機の寸法の車体寸法のばら
つき、停止指令が出力されてから実際に作業機が停止す
るまで作業機慣性による停止位置のばらつき等、車両毎
に異なる各種誤差要因があっても、車両毎に固有の各種
誤差要因を相殺して作業機停止位置を所望の目標停止位
置に更新することができる。これにより、作業機を精度
良く自動停止することが可能となり、停止位置を運転室
の近くに設定することにより、作業機の可動範囲が広く
確保され作業性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる作業機干渉防止装置の一実施例
を示す油圧回路の説明図である。
【図2】作業機の説明図である。
【図3】作業機の停止位置の補正方法についての説明図
である。
【図4】オフセットブームの説明図である。
【符号の説明】4…作業機 、9…コントローラ、101 ,102 ,10
3 …ポテンショメータ、24…ブーム、24a…下側ブ
ーム、24b…中間ブーム、24c…上側ブーム、25
…アーム、44…バケット。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バケットを所定の目標停止位置で自動停
    止させる自動停止プログラムを有する作業機制御装置で
    あって、 自動停止プログラムの使用停止を指示する停止信号を受
    け取り自在とされ、 この停止信号を受けたとき、 自動停止プログラムを使用停止すると共に、 自動停止プログラムを停止した状態で次回に動作したバ
    ケットの停止時にその停止位置を前記目標停止位置とし
    て更新する更新プログラムを起動することを特徴とする
    油圧ショベルの作業機制御装置。
JP10604792A 1992-03-31 1992-03-31 油圧ショベルの作業機制御装置 Expired - Lifetime JP3345042B2 (ja)

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JP5358850B2 (ja) * 2009-03-26 2013-12-04 株式会社小松製作所 作業車両におけるセンサの故障原因判断方法

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