JPH01178619A - 掘削作業機 - Google Patents

掘削作業機

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JPH01178619A
JPH01178619A JP33481187A JP33481187A JPH01178619A JP H01178619 A JPH01178619 A JP H01178619A JP 33481187 A JP33481187 A JP 33481187A JP 33481187 A JP33481187 A JP 33481187A JP H01178619 A JPH01178619 A JP H01178619A
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boom
arm
bucket
cylinder
angle
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JP33481187A
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Hajime Yasuda
元 安田
Yukio Aoyanagi
青柳 幸雄
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; 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
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/435Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、油圧ショベル等の掘削作業機に関する。
〔従来の技術〕
掘削作業機、例えば油圧ショベルは、フロントアタッチ
メントを形成するブーム、アーム、バケットと、これら
のブーム、アーム、バケットをそれぞれ駆動するブーム
シリンダ、アームシリンダ。
バケットシリンダ等のアクチュエータと、これらのアク
チュエータの駆動を指令するブーム用操作レバー、アー
ム用操作レバー、バケット用操作レバー等の操作装置を
備えている。
そして、土砂等の掘削時には、オペレータは各操作レバ
ーを操作してブームシリンダ、アームシリンダ、バケッ
トシリンダを適宜回動させて当該掘削作業を行なってい
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述のようにして行なう従来の油圧ショベルにあっては
、土砂等の掘削時にあっては3つの操作レバーを適宜に
組合せるように操作して作業を行なわなければならない
ことから、かなりの熟練度が要求され、オペレータの疲
労感が増すとともに、操作性の向上を見込み難い不具合
がある。
本発明は、上記した従来技術における実情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、操作性の向上を図りうる掘削
作業機を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕 この目的を達成するために本発明は、フロントアタッチ
メントを形成するブーム、アーム、バケットと、これら
のブーム、アーム、バケットをそれぞれ駆動するブーム
シリンダ、アームシリンダ。
ハ゛ケットシリンダと、ブームの回動角度を検出するブ
ーム角度検出手段、アームの回動角度を検出するアーム
角度検出手段、バケットの回動角度を検出するバケット
角度検出手段と、ブームシリンダの駆動を制御するブー
ム用流量制御手段と、アームシリンダの駆動を制御する
アーム用流量制御手段と、バケットの掘削方向を設定す
る設定手段とを備えるとともに、ブーム角度検出手段か
ら出力されるブームの回動角度、アーム角度検出手段か
ら出力されるアームの回動角度、バケット角度検出手段
から出力されるバケットの回動角度と、設定手段から出
力される掘削方向とに基づいて、所定の速さで掘削する
のに必要なブーム目標角速度、及びアーム目標角速度を
演算する制御装置と、この制御装置の演算の実行を指示
する指示手段とを備え、この指示手段の指示に応じて制
御手段は上述の演算を行ない、ブーム目標角速度に相応
した信号をブーム用流量制御手段に出力し、アーム目標
角速度に相応した信号をアーム用流量制御手段に出力す
る構成にしである。
〔作用〕
本発明は、以上のように構成しであることから、掘削時
には、指示手段と設定手段を作動させればよく、これに
より制御装置は、ブーム目標角速度及びアーム目標角速
度を演算し、その値に相応した信号をブーム用流量制御
手段及びアーム用流量制御手段に出力する。したがって
、ブーム及びアームは、設定手段で設定される掘削方向
に応じて自動的に追従して駆動するので、オペレータは
バケット用操作レバーのみを操作することにより掘削作
業を実施できる。
〔実施例〕
以下、本発明の掘削作業機を図に基づいて説明する。
第1図は本発明の一実施例として挙げた油圧ショベルの
全体構成を示す側面図、第2図は第1図に示す油圧ショ
ベルに備えられる基本構成要素の接続関係を示すブロッ
ク図、第3図は第2図に示す制御装置で処理される内容
を示すフローチャートである。
第1図に示す実施例は、本体を形成する旋回体1と、こ
の旋回体1に回動可能に連結されるブーム2と、このブ
ーム2に回動可能に連結されるアーム3と、このアーム
3に回動可能に連結されるバケット4とを備え、また、
ブーム2を駆動するブームシリンダ5、アーム3を駆動
するアームシリンダ6、バケット4を駆動するバケット
シリンダ4a等のアクチュエータを備えている。なお、
上述したブーム2.アーム3.バケット4は、この油圧
ショベルの作業体であるフロントアタッチメントを形成
している。
また、この実施例は第2図にも示すように、ブーム2の
回動角度を検出するブーム角度検出手段7と、アーム3
の回動角度を検出するアーム角度検出手段8と、バケッ
ト4の回動角度を検出するバケット角度検出手段9とを
備えている。第1図に示すように、ブーム角度検出手段
7は、水平面に対して平行な軸OXを基準に上向きの回
動を(+)、下向きの回動を(−)として角度信号ω。
を出力し、アーム角度検出手段8は、第1図の軸OBに
対して直交する軸を基準に反時計方向を(+)、時計方
向を(−)として角度信号ω2を出力し、バケット角度
検出手段9は、第1図の軸ABに対して直交する軸を基
準としてバケット4の端縁APに至る角度を角度信号ω
3として出力する。
また、この実施例は、第2図に示すようにブームシリン
ダ5の駆動を制御するブーム用流量制御手段、例えば流
量制御弁13と、アームシリンダ6の駆動を制御するア
ーム用流量制御手段、例えば流量制御弁14と、バケッ
ト4の掘削方向を設定する設定手段、すなわち第1図の
バケット4の端5iAPを基準として速度v2を生じる
方向に至る角度θを設定するロータリスイッチ等よりな
る設定手段12を備えている。なお、角度θは端縁AP
を基準に時計方向を(−)、反時計方向を(+)にとっ
である。
また、この実施例は、第2図に示すように、各角度検出
手段7.8.9から出力される各角度信号ω1.ω2.
ω3と、上述の設定手段12から出力される角度θとに
基づいて、所定の速さvpで掘削するのに必要なブーム
目標角速度dω、/dt、7一ム目標角速度dω2/d
tを演算する制御装置10と、この制御装置10の上述
の演算の実行を指示するオンオフスイッチ等よりなる指
示手段11とを備えている。制御装置10は、演算、論
理判断機能を有する例えばマイクロコンピュータからな
っており、上述の演算を行なう演算手段の他、ブームシ
リンダ5.アームシリンダ6のそれぞれのストロークが
、予め定められるストロークエンドの規制値δに至った
かどうか判断する手段、および第1図の速度v2を予め
設定する設定手段等を内蔵している。
このように構成した実施例にあっては、図示しないブー
ム用操作レバー、7一ム用操作レバー。
バケット用操作レバーの操作に応じてブーム2゜アーム
3.バケット4を適宜回動させることもできるが、第2
図の指示手段11によって制御実行を指示し、設定手段
12によって角度θを設定することにより、第3図に例
示する処理が行なわれる。
すなわち、同第3図の手順S1で示すように、制御装置
10は指示手段11からの信号を読み取り、手順S2で
制御実行かどうか、判断する。今、指示手段11から信
号が入力されているので、この判断が満足され、手順S
3に移る。この手順S3では、設定手段12で設定され
た角度θ、各角度検出手段7,8.9から出力される角
度信号ω、。
ω2.ω3を読み取り、以下のようにしてブーム目標角
速度dω、/d t、アーム目標角速度dω2/dtを
求める演算が行なわれる。まず、第1図のOBをり、 
、ABをL2として、アーム3の先端点A(x、y)の
座標を求めると、 X−L、+CO5ω+ + LzSln(”++1jl
z)    (11y = L 、sinω1−L2C
O3(ω1+ω2)(2)となる。(11,(21式を
時間tで微分して先端点への速度を求めると、 となる。
(3)式をdω、/dt、dω2/dtについて解くと
、となる。ここで、d x/d t、  d y/d 
tは、速度v9と、各角度信号ω1.ω2.ω3と設定
手段12で設定される角度θから、 である。
上述した(4L f5)、 (61式により、ブーム回
転角速度dω、/d t、アーム回転角速度dω2/d
tが求められる。
そして、手順S3の演算の後は、手順84〜手順311
の判断が行なわれる。ここで、手順S4の1ω、max
−ω、1〈δの判断は、ブームシリンダ5の最伸長時に
検出されうる角度信号ωImaXとブーム角度検出手段
7から出力される角度信号ω1との差が上述した規制値
δに至ったかどうか、つまり伸長時のストロークエンド
近くにブームシリンダ5が至ったかどうか判断するもの
である。また、手順S6のjω、−ω、min  l 
 <δの判断は、ブーム角度検出手段7から出力される
角度信号ω1とブームシリンダ5の最収縮時に検出され
うる角度信号ω+minとの差が上述した規制値δに至
ったかどうか、つまり収縮時のストロークエンド近くに
ブームシリンダ5が至ったかどうか判断するものである
。同様に、手順S8の1ωzmax−ω21くδは伸長
時のストロークエンド近くにアームシリンダ6が至った
かどうか判断し、手順SIOの]ω2−ωzmin l
 <δは収縮時のストロークエンド近くにアームシリン
ダ6が至ったかどうか判断するものである。また、手順
S5のdω、/d t≦0はブームシリンダ5が収縮す
る方向にあるかどうか、手順S7のdω、/dt≧0は
ブームシリンダ5が伸長する方向にあるかどうか、手順
S9のdω2/dt≦0はアームシリンダ6が収縮する
方向にあるかどうか、手順Sllのdω2/dt≧0は
アームシリンダ6が伸長する方向にあるかどうか、それ
ぞれ判断する。
そして、手順34〜Sllの判断により、ブームシリン
ダ5.アームシリンダ6が制御可能範囲にあるときは手
順S12に移り、また、制御実行しない場合、および制
御不能の場合は手順S13に移る。
手順S12では、手順S3において求められたブーム目
標角速度dω、/dt、アーム目標角速度dω2/dt
のそれぞれに応じた駆動信号が、対応する流量制御弁1
3.14に出力される。これにより流量制御弁13.1
4の駆動が制御され、図示しない油圧ポンプの圧油が当
該流量制御弁13゜14を介してブームシリンダ5.ア
ームシリンダ6に供給され、ブーム目標角速度dω、/
dtに対応した角速度でブーム2が自動的に回動し、ア
ーム目標角速度dω2/dtに対応した角速度でアーム
3が自動的に回動する。したがって、オペレータはブー
ム用操作レバー、アーム用操作レバーの操作を必要とせ
ず、バケット用操作レバーの操作のみによって土砂等の
掘削作業を実施することができる。
なお、手順S13ではブーム目標角速度dω1/d t
=Q、アーム目標角速度dωz/at=oのそれぞれに
応じた駆動信号が出力され、すなわちこの制御装置10
による流量制御弁13.14の制御は行なわれない。
このように構成した実施例にあっては、上述のように、
指示手段11と設定手段12を作動させることにより、
ブームとアームを自動的に駆動させることができ、バケ
ット用操作レバーのみの操作で掘削作業を行なうことが
でき、また、設定手段12による角度θを適宜変更する
ことにより、種々の形態の掘削を実現させることができ
る。
〔発明の効果〕
本発明の掘削作業機は、以上のように構成したことから
、バケット用操作レバーの操作のみによって掘削作業を
実行でき、オペレータの疲労感を軽減させ、操作性の向
上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の掘削作業機の一実施例として挙げた油
圧ショベルの全体構成を示す側面図、第2図は第1図に
示す油圧ショベルに備えられる基本構成要素の接続関係
を示すブロック図、第3図は第2図に示す制御装置で処
理される内容を示すフローチャートである。 1−−−−−−−旋回体、2−−−−−−−ブーム、3
−−−−−−一〜アーム、4−−−−−−−バケット、
5−−−−−−ブームシリンダ、6−−−−−−−アー
ムシリンダ、7−−−−−−ブーム角度検出手段、8−
−−−−−−アーム角度検出手段、9−−−−−−−バ
ケット角度検出手段、10−−−−−−一制御装置、1
1−−−−−−一指示手段、12−−−−−−一般定手
段、13−−−−−−一流量制御弁(ブーム用流量制御
手段) 、14−−−−−−一流量制御弁(アーム用流
量制御手段)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)フロントアタッチメントを形成するブーム、アー
    ム、バケットと、これらのブーム、アーム、バケットを
    それぞれ駆動するブームシリンダ、アームシリンダ、バ
    ケットシリンダと、上記ブームの回動角度を検出するブ
    ーム角度検出手段、上記アームの回動角度を検出するア
    ーム角度検出手段、上記バケットの回動角度を検出する
    バケット角度検出手段と、上記ブームシリンダの駆動を
    制御するブーム用流量制御手段と、上記アームシリンダ
    の駆動を制御するアーム用流量制御手段と、上記バケッ
    トの掘削方向を設定する設定手段とを備えるとともに、
    上記ブーム角度検出手段から出力されるブームの回動角
    度、上記アーム角度検出手段から出力されるアームの回
    動角度、上記バケット角度検出手段から出力されるバケ
    ットの回動角度と、上記設定手段から出力される掘削方
    向とに基づいて、所定の速さで掘削するのに必要なブー
    ム目標角速度、及びアーム目標角速度を演算する制御装
    置と、この制御装置の演算の実行を指示する指示手段と
    を備え、この指示手段の指示に応じて制御手段は上記の
    演算を行ない、ブーム目標角速度に相応した信号をブー
    ム用流量制御手段に出力し、アーム目標角速度に相応し
    た信号をアーム用流量制御手段に出力することを特徴と
    する掘削作業機。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0900887A1 (en) * 1996-12-03 1999-03-10 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd. Controller of construction machine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0900887A1 (en) * 1996-12-03 1999-03-10 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd. Controller of construction machine
EP0900887A4 (en) * 1996-12-03 2000-05-24 Caterpillar Mitsubishi Ltd CONSTRUCTION EQUIPMENT CONTROL BODY

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