JPH0320531B2 - - Google Patents
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- JPH0320531B2 JPH0320531B2 JP56119215A JP11921581A JPH0320531B2 JP H0320531 B2 JPH0320531 B2 JP H0320531B2 JP 56119215 A JP56119215 A JP 56119215A JP 11921581 A JP11921581 A JP 11921581A JP H0320531 B2 JPH0320531 B2 JP H0320531B2
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- JP
- Japan
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- bucket
- angular velocity
- angle
- signal
- control device
- Prior art date
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010291 electrical method Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- 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
- E02F3/431—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
- E02F3/432—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like for keeping the bucket in a predetermined position or attitude
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Operation Control Of Excavators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明ローデイング油圧シヨベル、バツクホ
ウ油圧シヨベル等の腕式作業機のバケツト角を制
御する装置に関するものである。
ウ油圧シヨベル等の腕式作業機のバケツト角を制
御する装置に関するものである。
ローデイング油圧シヨベルのブーム上げ操作の
際に土砂の落下を防止するため、またはバツクホ
ウ油圧シヨベルの法面、水平面掘削時に掘削角を
一定に保つためには、作業腕すなわちブームやア
ームの動作中にもバケツトの水平面からの角度す
なわち絶対角度を一定に保つ必要があり、このよ
うな操作には高度な技術と多大な労力が必要であ
る。この問題を解決するためには、バケツト操作
を行なわなくともバケツトの絶対角度が自動的に
一定になるようにすればよく、このための方法と
しては、リンクによる方法、油圧による方法、電
気的に行なう方法等が提案されている。
際に土砂の落下を防止するため、またはバツクホ
ウ油圧シヨベルの法面、水平面掘削時に掘削角を
一定に保つためには、作業腕すなわちブームやア
ームの動作中にもバケツトの水平面からの角度す
なわち絶対角度を一定に保つ必要があり、このよ
うな操作には高度な技術と多大な労力が必要であ
る。この問題を解決するためには、バケツト操作
を行なわなくともバケツトの絶対角度が自動的に
一定になるようにすればよく、このための方法と
しては、リンクによる方法、油圧による方法、電
気的に行なう方法等が提案されている。
第１図はローデイング油圧シヨベルのフロント
部を示す図である。図において１は油圧シヨベル
本体、２は本体１に枢着されたブーム、３はブー
ム２の先端に枢着されたアーム、４はアーム３の
先端に枢着されたバケツト、５はブーム２を俯仰
動するブームシリンダ、６はアーム３を揺動する
アームシリンダ、７はバケツト４を回動するバケ
ツトシリンダ、８は本体１に対するブーム２の角
度すなわちブーム角度を検出し、ブーム角度信号
αを出力する角度計、９はブーム２に対するアー
ム３の角度すなわちアーム角度を検出し、アーム
角度信号βを出力する角度計、１０はアーム３に
対するバケツト４の角度すなわちバケツト角度を
検出し、バケツト角度信号γを出力する角度計で
ある。
部を示す図である。図において１は油圧シヨベル
本体、２は本体１に枢着されたブーム、３はブー
ム２の先端に枢着されたアーム、４はアーム３の
先端に枢着されたバケツト、５はブーム２を俯仰
動するブームシリンダ、６はアーム３を揺動する
アームシリンダ、７はバケツト４を回動するバケ
ツトシリンダ、８は本体１に対するブーム２の角
度すなわちブーム角度を検出し、ブーム角度信号
αを出力する角度計、９はブーム２に対するアー
ム３の角度すなわちアーム角度を検出し、アーム
角度信号βを出力する角度計、１０はアーム３に
対するバケツト４の角度すなわちバケツト角度を
検出し、バケツト角度信号γを出力する角度計で
ある。
第２図は従来のバケツト角制御装置を示す図で
ある。図において１１は油圧ポンプ、１２は油圧
ポンプ１１とバケツトシリンダ７との間に設けら
れたパイロツト操作形流量制御弁、１３はバケツ
ト操作レバー、１４はバケツト操作レバー１３の
操作量に応じたパイロツト圧を発生するパイロツ
ト操作弁、１５は角度信号α，β，γの合計値す
なわち絶対角度信号θを求める加算器、１６はス
イツチ１７がオンになつたときの加算器１５の出
力信号θすなわち目標絶対角度信号θ0を記憶する
記憶装置、１８は記憶装置１６の出力信号θ0と加
算器１５の出力信号θとの差すなわち角度偏差信
号Δγを算出する加減算器、１９は加減算器１８
の出力信号Δγを係数倍して信号kΔγを出力する
係数器、２０はスイツチ２１がオンのとき係数器
１９の出力信号kΔγを増幅、補償しする増幅器、
２２ａ，２２ｂは増幅器２０の出力信号に応じた
パイロツト圧を発生する電気油圧変換弁、２３
ａ，２３ｂはパイロツト操作弁１４のパイロツト
圧と電気油圧変換弁２２ａ，２２ｂのパイロツト
圧のうちの高い方を選択して流量制御弁１２パイ
ロツトポートに供給するシヤトル弁である。な
お、スイツチ１７，２１はブーム操作レバー、ア
ーム操作レバー（図示せず）の少なくとも一方が
作動位置であり、かつバケツト操作レバー１３が
作動位置でないときオンとなる。
ある。図において１１は油圧ポンプ、１２は油圧
ポンプ１１とバケツトシリンダ７との間に設けら
れたパイロツト操作形流量制御弁、１３はバケツ
ト操作レバー、１４はバケツト操作レバー１３の
操作量に応じたパイロツト圧を発生するパイロツ
ト操作弁、１５は角度信号α，β，γの合計値す
なわち絶対角度信号θを求める加算器、１６はス
イツチ１７がオンになつたときの加算器１５の出
力信号θすなわち目標絶対角度信号θ0を記憶する
記憶装置、１８は記憶装置１６の出力信号θ0と加
算器１５の出力信号θとの差すなわち角度偏差信
号Δγを算出する加減算器、１９は加減算器１８
の出力信号Δγを係数倍して信号kΔγを出力する
係数器、２０はスイツチ２１がオンのとき係数器
１９の出力信号kΔγを増幅、補償しする増幅器、
２２ａ，２２ｂは増幅器２０の出力信号に応じた
パイロツト圧を発生する電気油圧変換弁、２３
ａ，２３ｂはパイロツト操作弁１４のパイロツト
圧と電気油圧変換弁２２ａ，２２ｂのパイロツト
圧のうちの高い方を選択して流量制御弁１２パイ
ロツトポートに供給するシヤトル弁である。な
お、スイツチ１７，２１はブーム操作レバー、ア
ーム操作レバー（図示せず）の少なくとも一方が
作動位置であり、かつバケツト操作レバー１３が
作動位置でないときオンとなる。
この制御装置においては、バケツト操作レバー
１３のみが作動位置にあるときには、パイロツト
操作弁１４がバケツト操作レバー１３の操作量に
応じたパイロツト圧を発生し、またスイツチ２１
がオフであるため、電気油圧変換弁２２ａ，２２
ｂのパイロツト圧は零であるから、パイロツト操
作弁１４のパイロツト圧がシヤトル弁２３ａ，２
３ｂを介して流量制御弁１２に供給されるので、
流量制御弁１２がバケツト操作レバー１３の操作
量に応じた量だけ切換わり、バケツト４がバケツ
ト操作レバー１３の操作量に応じた角速度で回動
する。また、ブーム操作レバー、アーム操作レバ
ーの少なくとも一方を作動位置にしたときには、
スイツチ１７，２１がオンとなり、そのときの目
標絶対角度信号θ0が記憶装置１６に記憶され、加
減算器１８から角度偏差信号Δγが出力され、係
数器１９から信号kΔγが出力され、電気油圧変換
弁２２ａ，２２ｂから信号kΔγに応じたパイロツ
ト圧が発生し、一方パイロツト操作弁１４のパイ
ロツト圧は零であるから、電気油圧変換弁２２
ａ，２２ｂのパイロツト圧がシヤトル弁２３ａ，
２３ｂを介して流量制御弁１２に供給されるの
で、バケツト４が信号kΔγに応じた角速度で回動
する。ところで、ブーム角度、アーム角度、バケ
ツト角度をそれぞれΑ、Β、Γとすると、バケツ
ト４の絶対角度Θは次式で表わされる。
１３のみが作動位置にあるときには、パイロツト
操作弁１４がバケツト操作レバー１３の操作量に
応じたパイロツト圧を発生し、またスイツチ２１
がオフであるため、電気油圧変換弁２２ａ，２２
ｂのパイロツト圧は零であるから、パイロツト操
作弁１４のパイロツト圧がシヤトル弁２３ａ，２
３ｂを介して流量制御弁１２に供給されるので、
流量制御弁１２がバケツト操作レバー１３の操作
量に応じた量だけ切換わり、バケツト４がバケツ
ト操作レバー１３の操作量に応じた角速度で回動
する。また、ブーム操作レバー、アーム操作レバ
ーの少なくとも一方を作動位置にしたときには、
スイツチ１７，２１がオンとなり、そのときの目
標絶対角度信号θ0が記憶装置１６に記憶され、加
減算器１８から角度偏差信号Δγが出力され、係
数器１９から信号kΔγが出力され、電気油圧変換
弁２２ａ，２２ｂから信号kΔγに応じたパイロツ
ト圧が発生し、一方パイロツト操作弁１４のパイ
ロツト圧は零であるから、電気油圧変換弁２２
ａ，２２ｂのパイロツト圧がシヤトル弁２３ａ，
２３ｂを介して流量制御弁１２に供給されるの
で、バケツト４が信号kΔγに応じた角速度で回動
する。ところで、ブーム角度、アーム角度、バケ
ツト角度をそれぞれΑ、Β、Γとすると、バケツ
ト４の絶対角度Θは次式で表わされる。
Θ＝Α＋Β＋Γ＋Ｃ
ここで、Ｃはバケツト４の形状等により定まつ
た一定値である。したがつて、絶対角度信号θ≡
α＋β＋γは絶対角度Θに応じた値となるから、
絶対角度Θを一定に保つには、絶対角度信号θが
一定になるようにすればよい。そして、この装置
においては、目標絶対角度信号θ0と絶対角度信号
θとの差すなわち角度偏差信号Δγに応じた角速
度でバケツト４を回動する。このため、角度信号
α，β，γが変化したとしても、バケツト４の絶
対角度Θはブーム操作レバー、アーム操作レバー
の操作を開始したときの値に保持される。この状
態で、バケツト操作レバー１３をも作動位置にす
ると、スイツチ１７，２１がオフになり、バケツ
ト４はバケツト操作レバー１３の操作量に応じた
角速度で回動する。
た一定値である。したがつて、絶対角度信号θ≡
α＋β＋γは絶対角度Θに応じた値となるから、
絶対角度Θを一定に保つには、絶対角度信号θが
一定になるようにすればよい。そして、この装置
においては、目標絶対角度信号θ0と絶対角度信号
θとの差すなわち角度偏差信号Δγに応じた角速
度でバケツト４を回動する。このため、角度信号
α，β，γが変化したとしても、バケツト４の絶
対角度Θはブーム操作レバー、アーム操作レバー
の操作を開始したときの値に保持される。この状
態で、バケツト操作レバー１３をも作動位置にす
ると、スイツチ１７，２１がオフになり、バケツ
ト４はバケツト操作レバー１３の操作量に応じた
角速度で回動する。
このように、バケツト４を自動制御するときに
は、角度偏差信号Δγに応じた角速度でバケツト
４を回動するから、バケツト４をある角速度で回
動するには、常に角度偏差信号Δγが零でないこ
とが必要である。ところで、普通は制御系のゲイ
ンｋを大きくすれば、角度偏差信号Δγを常に小
さくすることができるが、油圧シヨベルのように
遅れの大きい系では、ゲインｋを大きくするとハ
ンチングを起こしてしまうから、ゲインｋを小さ
くしなければならず、この場合には角度偏差信号
Δγがかなり大きくなつてしまうから、精度よく
バケツト角を制御することができない。また、バ
ケツト４の自動制御をしているときに、バケツト
４の手動操作が開始されると、バケツト４がその
時点からバケツト操作レバー１３の操作量に応じ
た角速度で回動する。このため、自動制御時に所
定の角速度で回動していたバケツト４が、バケツ
ト操作レバー１３を操作すると、今までの角速度
とは無関係な角速度で回動し始めるから、スムー
ズな操作フイーリングが得られない。たとえば、
自動制御時にバケツト４の絶対角度Θを一定に保
つためにバケツト４が角速度γ〓1で第１図の時計方
向に回動しているときに、操作者がバケツト４の
絶対角度Θをもつと小さく修正しようと考えて、
バケツト操作レバー１３をバケツト４が時計方向
に回動するように操作したとき、バケツト操作レ
バー１３によつて指令されたバケツト４の角速度
γ〓2が角速度γ〓1より小さいと、バケツト４の絶対角
度Θは小さくならずにかえつて大きくなつてしま
い、操作者の意図に反して危険である。
は、角度偏差信号Δγに応じた角速度でバケツト
４を回動するから、バケツト４をある角速度で回
動するには、常に角度偏差信号Δγが零でないこ
とが必要である。ところで、普通は制御系のゲイ
ンｋを大きくすれば、角度偏差信号Δγを常に小
さくすることができるが、油圧シヨベルのように
遅れの大きい系では、ゲインｋを大きくするとハ
ンチングを起こしてしまうから、ゲインｋを小さ
くしなければならず、この場合には角度偏差信号
Δγがかなり大きくなつてしまうから、精度よく
バケツト角を制御することができない。また、バ
ケツト４の自動制御をしているときに、バケツト
４の手動操作が開始されると、バケツト４がその
時点からバケツト操作レバー１３の操作量に応じ
た角速度で回動する。このため、自動制御時に所
定の角速度で回動していたバケツト４が、バケツ
ト操作レバー１３を操作すると、今までの角速度
とは無関係な角速度で回動し始めるから、スムー
ズな操作フイーリングが得られない。たとえば、
自動制御時にバケツト４の絶対角度Θを一定に保
つためにバケツト４が角速度γ〓1で第１図の時計方
向に回動しているときに、操作者がバケツト４の
絶対角度Θをもつと小さく修正しようと考えて、
バケツト操作レバー１３をバケツト４が時計方向
に回動するように操作したとき、バケツト操作レ
バー１３によつて指令されたバケツト４の角速度
γ〓2が角速度γ〓1より小さいと、バケツト４の絶対角
度Θは小さくならずにかえつて大きくなつてしま
い、操作者の意図に反して危険である。
この発明は上述の問題点を解決するためになさ
れたもので、バケツト角度を精度よく制御でき、
また自動制御時におけるバケツトの絶対角度の手
動による修正操作をスムーズに行なうことができ
る腕式作業機バケツト角制御装置を提供すること
を目的とする。
れたもので、バケツト角度を精度よく制御でき、
また自動制御時におけるバケツトの絶対角度の手
動による修正操作をスムーズに行なうことができ
る腕式作業機バケツト角制御装置を提供すること
を目的とする。
この目的を達成するため、この発明においては
油圧シリンダによつて回動される少なくとも１つ
の作業腕と、その作業腕の先端に枢着されバケツ
トシリンダにより回動されるバケツトと、上記バ
ケツトシリンダの速度を制御する速度制御装置
と、その速度制御装置にバケツト操作レバーの操
作量に応じたパイロツト圧を供給するパイロツト
操作弁とを具えた腕式作業機のバケツト角制御装
置において、上記作業腕の角速度を加算して上記
バケツトの動くべき角速度を求める関数により上
記作業腕の角速度に応じた角速度信号から上記バ
ケツトの動くべき角速度に応じた角速度制御信号
を求め、上記作業腕の操作時に、上記角速度制御
信号を出力する演算器と、上記角速度制御信号に
応じたパイロツト圧を発生する電気油圧変換弁
と、上記パイロツト操作弁のパイロツト圧と上記
電気油圧変換弁のパイロツト圧のうちの高い方を
選択して上記速度制御装置に供給するシヤトル弁
とを設ける。また、上記作業腕の角速度を加算し
て上記バケツトの動くべき角速度を求める関数に
より上記作業腕の角速度に応じた角速度信号から
上記バケツトの動くべき角速度に応じた角速度制
御信号を求め、上記バケツトの目標角度から上記
作業腕の角度の加算値を減算して上記目標角度と
実際角度との差に応じた角度偏差を求める関数に
より上記作業腕の角度に応じた角度信号から上記
角度偏差に応じた角度偏差信号を求め、上記作業
腕の操作時に、上記角速度制御信号と上記角度偏
差信号とを加算した信号を出力する演算器と、そ
の演算器の出力信号に応じたパイロツト圧を発生
する電気油圧変換弁と、上記パイロツト操作弁の
パイロツト圧と上記電気油圧変換弁のパイロツト
圧のうちの高い方を上記速度制御装置に供給する
シヤトル弁とを設ける。
油圧シリンダによつて回動される少なくとも１つ
の作業腕と、その作業腕の先端に枢着されバケツ
トシリンダにより回動されるバケツトと、上記バ
ケツトシリンダの速度を制御する速度制御装置
と、その速度制御装置にバケツト操作レバーの操
作量に応じたパイロツト圧を供給するパイロツト
操作弁とを具えた腕式作業機のバケツト角制御装
置において、上記作業腕の角速度を加算して上記
バケツトの動くべき角速度を求める関数により上
記作業腕の角速度に応じた角速度信号から上記バ
ケツトの動くべき角速度に応じた角速度制御信号
を求め、上記作業腕の操作時に、上記角速度制御
信号を出力する演算器と、上記角速度制御信号に
応じたパイロツト圧を発生する電気油圧変換弁
と、上記パイロツト操作弁のパイロツト圧と上記
電気油圧変換弁のパイロツト圧のうちの高い方を
選択して上記速度制御装置に供給するシヤトル弁
とを設ける。また、上記作業腕の角速度を加算し
て上記バケツトの動くべき角速度を求める関数に
より上記作業腕の角速度に応じた角速度信号から
上記バケツトの動くべき角速度に応じた角速度制
御信号を求め、上記バケツトの目標角度から上記
作業腕の角度の加算値を減算して上記目標角度と
実際角度との差に応じた角度偏差を求める関数に
より上記作業腕の角度に応じた角度信号から上記
角度偏差に応じた角度偏差信号を求め、上記作業
腕の操作時に、上記角速度制御信号と上記角度偏
差信号とを加算した信号を出力する演算器と、そ
の演算器の出力信号に応じたパイロツト圧を発生
する電気油圧変換弁と、上記パイロツト操作弁の
パイロツト圧と上記電気油圧変換弁のパイロツト
圧のうちの高い方を上記速度制御装置に供給する
シヤトル弁とを設ける。
第３図はこの発明に係るバケツト角制御装置を
示す図である。図において２４はブーム角度信号
αとアーム角度信号βとの和を求める加算器、２
５は加算器２４の出力信号α＋βを微分する微分
器、２６は係数器１９の出力信号kΔγと微分器２
５の出力信号α〓＋β≡−γ〓rとの差を求める加算器
、
２７は加算換２６と増幅器２０との間に設けられ
たスイツチ、２８，２９はそれぞれブーム操作レ
バー、アーム操作レバー、３０〜３２はそれぞれ
操作レバー２８，２９，１３の操作状態を検出す
るレバー操作検出器、３３はスイツチ１７，２
１，２７を制御する制御指令装置で、制御指令装
置３３は操作レバー２８，２９の少なくとも一方
が作動位置になつたとき制御信号Ａを出力し、操
作レバー２８，２９の少なくとも一方が作動位置
であり、かつ操作レバー１３が作動位置でないと
き制御信号Ｂを出力し、制御信号Ａが出力された
ときスイツチ２７がオンになり、制御信号Ｂが出
力されたときスイツチ１７，２１がオンになる。
示す図である。図において２４はブーム角度信号
αとアーム角度信号βとの和を求める加算器、２
５は加算器２４の出力信号α＋βを微分する微分
器、２６は係数器１９の出力信号kΔγと微分器２
５の出力信号α〓＋β≡−γ〓rとの差を求める加算器
、
２７は加算換２６と増幅器２０との間に設けられ
たスイツチ、２８，２９はそれぞれブーム操作レ
バー、アーム操作レバー、３０〜３２はそれぞれ
操作レバー２８，２９，１３の操作状態を検出す
るレバー操作検出器、３３はスイツチ１７，２
１，２７を制御する制御指令装置で、制御指令装
置３３は操作レバー２８，２９の少なくとも一方
が作動位置になつたとき制御信号Ａを出力し、操
作レバー２８，２９の少なくとも一方が作動位置
であり、かつ操作レバー１３が作動位置でないと
き制御信号Ｂを出力し、制御信号Ａが出力された
ときスイツチ２７がオンになり、制御信号Ｂが出
力されたときスイツチ１７，２１がオンになる。
この制御装置においては、バケツト操作レバー
１３のみを操作しているときには、制御指令装置
３３から制御信号Ａ，Ｂが出力されないので、ス
イツチ１７，２１，２７がオフであるから、電気
油圧変換弁２２ａ，２２ｂのパイロツト圧は零で
あり、パイロツト操作弁１４のパイロツト圧がシ
ヤトル弁２３ａ，２３ｂを介して流量制御弁１２
に供給されるため、バケツト４はバケツト操作レ
バー１３の操作量に応じた角速度で回動する。ま
た、操作レバー２８，２９の少なくとも一方を操
作し、操作レバー１３を操作しなければ、制御指
令装置３３から制御信号Ａ，Ｂが出力されるか
ら、スイツチ１７，２１，２７がオンになり、電
気油圧変換弁２２ａ，２２ｂから加算器２６の出
力信号γ〓r＋kΔγに応じたパイロツト圧が発生し、
一方パイロツト操作弁１４のパイロツト圧は零で
あるので、電気油圧変換弁２２ａ，２２ｂのパイ
ロツト圧力がシヤトル弁２３ａ，２３ｂを介して
流量制御弁１２に供給されるため、バケツト４が
信号γ〓r＋kΔγに応じた角速度で回動する。ところ
で、上述の如くバケツト４の絶対角度Θに応じた
絶対角度信号θは次式で表わされる。
１３のみを操作しているときには、制御指令装置
３３から制御信号Ａ，Ｂが出力されないので、ス
イツチ１７，２１，２７がオフであるから、電気
油圧変換弁２２ａ，２２ｂのパイロツト圧は零で
あり、パイロツト操作弁１４のパイロツト圧がシ
ヤトル弁２３ａ，２３ｂを介して流量制御弁１２
に供給されるため、バケツト４はバケツト操作レ
バー１３の操作量に応じた角速度で回動する。ま
た、操作レバー２８，２９の少なくとも一方を操
作し、操作レバー１３を操作しなければ、制御指
令装置３３から制御信号Ａ，Ｂが出力されるか
ら、スイツチ１７，２１，２７がオンになり、電
気油圧変換弁２２ａ，２２ｂから加算器２６の出
力信号γ〓r＋kΔγに応じたパイロツト圧が発生し、
一方パイロツト操作弁１４のパイロツト圧は零で
あるので、電気油圧変換弁２２ａ，２２ｂのパイ
ロツト圧力がシヤトル弁２３ａ，２３ｂを介して
流量制御弁１２に供給されるため、バケツト４が
信号γ〓r＋kΔγに応じた角速度で回動する。ところ
で、上述の如くバケツト４の絶対角度Θに応じた
絶対角度信号θは次式で表わされる。
θ＝α＋β＋γ
そして、絶対角度Θを一定とした場合すなわち
絶対角度信号θを一定とした場合には、この式を
微分すると次式のようになる。
絶対角度信号θを一定とした場合には、この式を
微分すると次式のようになる。
γ〓＝−α〓−β〓
したがつて、バケツト４を角速度制御信号γ〓r〓≡
−α〓−β〓に応じた角速度で回動すれば、バケツト
４の絶対角度Θが一定になる。そして、外乱の影
響等により絶対角度Θが操作レバー２８，２９の
操作開始時の絶対角度Θから変動したときには、
その変動量に比例した信号kΔγに応じてバケツト
４の角速度が修正され、バケツト４の絶対角度Θ
は一定に保たれる。この状態で、バケツト操作レ
バー１３をも操作すると、制御指令装置３３から
は制御信号Ａのみが出力されるから、スイツチ１
７，２１がオフになる。したがつて、加算器２６
は角速度制御信号γ〓rを出力し、電気油圧変換弁２
２ａ，２２ｂの一方が角速度制御信号γ〓rに応じた
パイロツト圧を発生する。たとえば、ブーム上げ
操作をした場合には、角速度制御信号γ〓rはバケツ
ト４をダンプする信号すなわちバケツトシリンダ
７を縮小する信号になるので、電気油圧変換弁２
２ｂがパイロツト圧を発生する。この場合、バケ
ツト操作レバー１３がバケツトダンプ側に操作さ
れたときには、シヤトル弁２３ｂによつて、電気
油圧変換弁２２ｂのパイロツト圧とパイロツト操
作弁１４のパイロツト圧のうちの高い方が流量制
御弁１２に供給される。このため、バケツト操作
レバー１３をバケツトダンプ側に操作していく
と、はじめは電気油圧変換弁２２ｂのパイロツト
圧の方が高いので、バケツト４は角速度制御信号
γ〓rに応じた角速度で回動するが、バケツト操作レ
バー１３がさらに操作され、パイロツト操作弁１
４のパイロツト圧の方が高くなると、バケツト４
はバケツト操作レバー１３の操作量に応じた角速
度で回動する。反対に、バケツト操作レバー１３
がバケツトチルト側に操作されたときには、パイ
ロツト操作弁１４はシヤトル弁２３ａ側にパイロ
ツト圧を発生するので、流量制御弁１２のスプー
ルの両側にそれぞれ電気油圧変換弁２２ａ、パイ
ロツト操作弁１４のパイロツト圧が作用するから
流量制御弁１２は両パイロツト圧の差圧に応じた
量だけ切換えられる。このため、バケツト４は信
号γ〓rに応じた角速度とバケツト操作レバー１３の
操作量に応じた角速度との差の角速度で回動す
る。したがつて、バケツト４の絶対角度Θをバケ
ツト操作レバー１３の操作量に応じた速度で修正
することができる。なお、電気油圧変換弁２２ａ
がパイロツト圧を発生する場合にも、同様の動作
が行なわれる。この状態で、バケツト操作レバー
１３を中立位置に戻すと、制御指令装置３３から
制御信号Ｂが出力され、スイツチ１７，２１がオ
ンになるので、記憶装置１７にはその時点の絶対
角度Θに応じた値の目標絶対角度信号θ0が記憶さ
れ、バケツト４はそれ以後その絶対角度Θを保持
する。
−α〓−β〓に応じた角速度で回動すれば、バケツト
４の絶対角度Θが一定になる。そして、外乱の影
響等により絶対角度Θが操作レバー２８，２９の
操作開始時の絶対角度Θから変動したときには、
その変動量に比例した信号kΔγに応じてバケツト
４の角速度が修正され、バケツト４の絶対角度Θ
は一定に保たれる。この状態で、バケツト操作レ
バー１３をも操作すると、制御指令装置３３から
は制御信号Ａのみが出力されるから、スイツチ１
７，２１がオフになる。したがつて、加算器２６
は角速度制御信号γ〓rを出力し、電気油圧変換弁２
２ａ，２２ｂの一方が角速度制御信号γ〓rに応じた
パイロツト圧を発生する。たとえば、ブーム上げ
操作をした場合には、角速度制御信号γ〓rはバケツ
ト４をダンプする信号すなわちバケツトシリンダ
７を縮小する信号になるので、電気油圧変換弁２
２ｂがパイロツト圧を発生する。この場合、バケ
ツト操作レバー１３がバケツトダンプ側に操作さ
れたときには、シヤトル弁２３ｂによつて、電気
油圧変換弁２２ｂのパイロツト圧とパイロツト操
作弁１４のパイロツト圧のうちの高い方が流量制
御弁１２に供給される。このため、バケツト操作
レバー１３をバケツトダンプ側に操作していく
と、はじめは電気油圧変換弁２２ｂのパイロツト
圧の方が高いので、バケツト４は角速度制御信号
γ〓rに応じた角速度で回動するが、バケツト操作レ
バー１３がさらに操作され、パイロツト操作弁１
４のパイロツト圧の方が高くなると、バケツト４
はバケツト操作レバー１３の操作量に応じた角速
度で回動する。反対に、バケツト操作レバー１３
がバケツトチルト側に操作されたときには、パイ
ロツト操作弁１４はシヤトル弁２３ａ側にパイロ
ツト圧を発生するので、流量制御弁１２のスプー
ルの両側にそれぞれ電気油圧変換弁２２ａ、パイ
ロツト操作弁１４のパイロツト圧が作用するから
流量制御弁１２は両パイロツト圧の差圧に応じた
量だけ切換えられる。このため、バケツト４は信
号γ〓rに応じた角速度とバケツト操作レバー１３の
操作量に応じた角速度との差の角速度で回動す
る。したがつて、バケツト４の絶対角度Θをバケ
ツト操作レバー１３の操作量に応じた速度で修正
することができる。なお、電気油圧変換弁２２ａ
がパイロツト圧を発生する場合にも、同様の動作
が行なわれる。この状態で、バケツト操作レバー
１３を中立位置に戻すと、制御指令装置３３から
制御信号Ｂが出力され、スイツチ１７，２１がオ
ンになるので、記憶装置１７にはその時点の絶対
角度Θに応じた値の目標絶対角度信号θ0が記憶さ
れ、バケツト４はそれ以後その絶対角度Θを保持
する。
なお、上述実施例においては、油圧シヨベルの
バケツト角制御装置について説明したが、油圧シ
ヨベルに限定されない。また、上述実施例におい
ては、ローデイング油圧シヨベルのバケツト角制
御装置について説明したが、バツクホウ油圧シヨ
ベルでも全く同様である。さらに、バケツトシリ
ンダ７の一端がアーム３ではなくブーム２に枢着
され、アーム３を揺動したとしてもバケツト４の
絶対角度Θが自動的にほぼ一定に保たれるもの
や、ブーム２とバケツト４のみからなるローダの
ような構造のものの場合には、ブーム２の角速度
信号αから角速度制御信号γ〓rを求め、ブーム角度
信号α、バケツト角度信号γから角度偏差信号
Δγを求めてもよい。また、上述実施例において
は、ブーム角度信号α、アーム角度信号β、バケ
ツト角度信号γを角度計８〜１０により直接的に
検出したが、シリンダ５〜７の伸長量を検出する
こと等により角度信号α，β，γを間接的に求め
てもよい。さらに、上述実施例においては、角度
信号α，βを微分することにより、間接的に角速
度信号α〓，β〓を求めたが、直接的に角速度信号
α〓，β〓を検出してもよく、シリンダ５〜７の速度
やシリンダ５〜７に接続された管路の流量などの
角速度に対応するものを検出してもよい。また、
上述実施例では、レバー操作検出器３０，３１に
より操作レバー２８，２９の操作状態を検出した
が、法面掘削のように、ブーム２、アーム３をあ
る関係で自動制御するときなどには、その自動制
御信号により操作レバー２８，２９の操作状態を
検出してもよく、ブーム２，アーム３の角速度信
号α〓，β〓により操作レバー２８，２９の操作状態
を検出してもよい。さらに、演算部はアナログ回
路で構成しても、マイクロコンピユータなどのデ
ジタル回路で構成してもよい。また、上述実施例
においては、速度制御装置として流量制御弁１２
を用いたが、速度制御装置として可変容量計ポン
プを用いてもよい。
バケツト角制御装置について説明したが、油圧シ
ヨベルに限定されない。また、上述実施例におい
ては、ローデイング油圧シヨベルのバケツト角制
御装置について説明したが、バツクホウ油圧シヨ
ベルでも全く同様である。さらに、バケツトシリ
ンダ７の一端がアーム３ではなくブーム２に枢着
され、アーム３を揺動したとしてもバケツト４の
絶対角度Θが自動的にほぼ一定に保たれるもの
や、ブーム２とバケツト４のみからなるローダの
ような構造のものの場合には、ブーム２の角速度
信号αから角速度制御信号γ〓rを求め、ブーム角度
信号α、バケツト角度信号γから角度偏差信号
Δγを求めてもよい。また、上述実施例において
は、ブーム角度信号α、アーム角度信号β、バケ
ツト角度信号γを角度計８〜１０により直接的に
検出したが、シリンダ５〜７の伸長量を検出する
こと等により角度信号α，β，γを間接的に求め
てもよい。さらに、上述実施例においては、角度
信号α，βを微分することにより、間接的に角速
度信号α〓，β〓を求めたが、直接的に角速度信号
α〓，β〓を検出してもよく、シリンダ５〜７の速度
やシリンダ５〜７に接続された管路の流量などの
角速度に対応するものを検出してもよい。また、
上述実施例では、レバー操作検出器３０，３１に
より操作レバー２８，２９の操作状態を検出した
が、法面掘削のように、ブーム２、アーム３をあ
る関係で自動制御するときなどには、その自動制
御信号により操作レバー２８，２９の操作状態を
検出してもよく、ブーム２，アーム３の角速度信
号α〓，β〓により操作レバー２８，２９の操作状態
を検出してもよい。さらに、演算部はアナログ回
路で構成しても、マイクロコンピユータなどのデ
ジタル回路で構成してもよい。また、上述実施例
においては、速度制御装置として流量制御弁１２
を用いたが、速度制御装置として可変容量計ポン
プを用いてもよい。
以上説明したように、この発明に係る腕式作業
機のバケツト角制御装置においては、作業腕を操
作しているときに、作業腕の角速度信号から、バ
ケツトの動くべき角速度に応じた角速度制御信号
γ〓rを求めて、角速度制御信号γ〓rに応じた角速度で
バケツトを回動して、オープンループ制御を行な
う。したがつて、従来のように角度偏差信号Δγ
でバケツトの角速度を制御するいわゆる位置フイ
ードバツク制御方式より、この発明のようなオー
プンループ制御の方が応答が速く、またハンチン
グを起こすことがなく、荷の重量のような系のパ
ラメータの変化、バケツトが何かに当たつたとき
のような外乱の影響が小さければ、バケツト角度
を精度よく制御することができる。そして、オー
プンループ制御に加えて、角度偏差信号Δγによ
る位置フイードバツク制御をも行なえば、系のパ
ラメータ変化、外乱の影響等が大きくとも、それ
によつて生じた絶対角度Θの変化を位置フイード
バツク制御で修正することができるので、バケツ
ト角度をきわめて精度よく制御することができ
る。また、バケツト角度を自動制御しているとき
に、バケツト操作レバーが操作されると、角速度
制御信号γ〓rに応じた角速度とバケツト操作レバー
の操作量に応じた角速度との大きい方の角速度ま
たは両角速度の差の角速度で、バケツト４が回動
されるから、バケツトの絶対角度Θをバケツト操
作レバーの操作両に応じた速度で変化させること
ができるので、自動制御時におけるバケツトの絶
対角度Θの手動による修正操作をスムーズに行な
うことができる。このように、この発明の効果は
顕著である。
機のバケツト角制御装置においては、作業腕を操
作しているときに、作業腕の角速度信号から、バ
ケツトの動くべき角速度に応じた角速度制御信号
γ〓rを求めて、角速度制御信号γ〓rに応じた角速度で
バケツトを回動して、オープンループ制御を行な
う。したがつて、従来のように角度偏差信号Δγ
でバケツトの角速度を制御するいわゆる位置フイ
ードバツク制御方式より、この発明のようなオー
プンループ制御の方が応答が速く、またハンチン
グを起こすことがなく、荷の重量のような系のパ
ラメータの変化、バケツトが何かに当たつたとき
のような外乱の影響が小さければ、バケツト角度
を精度よく制御することができる。そして、オー
プンループ制御に加えて、角度偏差信号Δγによ
る位置フイードバツク制御をも行なえば、系のパ
ラメータ変化、外乱の影響等が大きくとも、それ
によつて生じた絶対角度Θの変化を位置フイード
バツク制御で修正することができるので、バケツ
ト角度をきわめて精度よく制御することができ
る。また、バケツト角度を自動制御しているとき
に、バケツト操作レバーが操作されると、角速度
制御信号γ〓rに応じた角速度とバケツト操作レバー
の操作量に応じた角速度との大きい方の角速度ま
たは両角速度の差の角速度で、バケツト４が回動
されるから、バケツトの絶対角度Θをバケツト操
作レバーの操作両に応じた速度で変化させること
ができるので、自動制御時におけるバケツトの絶
対角度Θの手動による修正操作をスムーズに行な
うことができる。このように、この発明の効果は
顕著である。
第１図はローデイング油圧シヨベルのフロント
部を示す図、第２図は従来のバケツト角制御装置
を示す図、第３図はこの発明に係るバケツト角制
御装置を示す図である。 １……油圧シヨベル本体、２……ブーム、３…
…アーム、４……バケツト、５……ブームシリン
ダ、６……アームシリンダ、７……バケツトシリ
ンダ、８〜１０……角度計、１２……パイロツト
操作形流量制御弁、１３……バケツト操作レバ
ー、１４……パイロツト操作弁、１５……加算
器、１６……記憶装置、１７……スイツチ、１８
……加減算器、１９……係数器、２０……増幅
器、２１……スイツチ、２２ａ，２２ｂ……電気
油圧変換弁、２３ａ，２３ｂ……シヤトル弁、２
４……加算器、２５……微分器、２６……加算
器、２７……スイツチ、２８……ブーム操作レバ
ー、２９……アーム操作レバー、３０〜３２……
レバー操作検出器、３３……制御指令装置。
部を示す図、第２図は従来のバケツト角制御装置
を示す図、第３図はこの発明に係るバケツト角制
御装置を示す図である。 １……油圧シヨベル本体、２……ブーム、３…
…アーム、４……バケツト、５……ブームシリン
ダ、６……アームシリンダ、７……バケツトシリ
ンダ、８〜１０……角度計、１２……パイロツト
操作形流量制御弁、１３……バケツト操作レバ
ー、１４……パイロツト操作弁、１５……加算
器、１６……記憶装置、１７……スイツチ、１８
……加減算器、１９……係数器、２０……増幅
器、２１……スイツチ、２２ａ，２２ｂ……電気
油圧変換弁、２３ａ，２３ｂ……シヤトル弁、２
４……加算器、２５……微分器、２６……加算
器、２７……スイツチ、２８……ブーム操作レバ
ー、２９……アーム操作レバー、３０〜３２……
レバー操作検出器、３３……制御指令装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 油圧シリンダによつて回動される少なくとも
１つの作業腕と、その作業腕の先端に枢着されバ
ケツトシリンダにより回動されるバケツトと、上
記バケツトシリンダの速度を制御する速度制御装
置と、その速度制御装置にバケツト操作レバーの
操作量に応じたパイロツト圧を供給するパイロツ
ト操作弁とを具えた腕式作業機のバケツト角制御
装置において、上記作業腕の角速度を加算して上
記バケツトの動くべき角速度を求める関数により
上記作業腕の角速度に応じた角速度信号から上記
バケツトの動くべき角速度に応じた角速度制御信
号を求め、上記作業腕の操作時に、上記角速度制
御信号を出力する演算器と、上記角速度制御信号
に応じたパイロツト圧を発生する電気油圧変換弁
と、上記パイロツト操作弁のパイロツト圧と上記
電気油圧変換弁のパイロツト圧のうちの高い方を
選択して上記速度制御装置に供給するシヤトル弁
とを具備することを特徴とする腕式作業機のバケ
ツト角制御装置。 ２ 油圧シリンダによつて回動される少なくとも
１つの作業腕と、その作業腕の先端に枢着されバ
ケツトシリンダにより回動されるバケツトと、上
記バケツトシリンダの速度を制御する速度制御装
置と、その速度制御装置にバケツト操作レバーの
操作量に応じたパイロツト圧を供給するパイロツ
ト操作弁とを具えた腕式作業機のバケツト角制御
装置において、上記作業腕の角速度を加算して上
記バケツトの動くべき角速度を求める関数により
上記作業腕の角速度に応じた角速度信号から上記
バケツトの動くべき角速度に応じた角速度制御信
号を求め、上記バケツトの目標角度から上記作業
腕の角度の加算値を減算して上記目標角度と実際
角度との差に応じた角度偏差を求める関数により
上記作業腕の角度に応じた角度信号から上記角度
偏差に応じた角度偏差信号を求め、上記作業腕の
操作時に、上記角速度制御信号と上記角度偏差信
号とを加算した信号を出力する演算器と、その演
算器の出力信号に応じたパイロツト圧を発生する
電気油圧変換弁と、上記パイロツト操作弁のパイ
ロツト圧と上記電気油圧変換弁のパイロツト圧の
うちの高い方を選択して上記速度制御装置に供給
するシヤトル弁とを具備することを特徴とする腕
式作業機のバケツト角制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11921581A JPS5820835A (ja) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | 腕式作業機のバケツト角制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11921581A JPS5820835A (ja) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | 腕式作業機のバケツト角制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5820835A JPS5820835A (ja) | 1983-02-07 |
| JPH0320531B2 true JPH0320531B2 (ja) | 1991-03-19 |
Family
ID=14755790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11921581A Granted JPS5820835A (ja) | 1981-07-31 | 1981-07-31 | 腕式作業機のバケツト角制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5820835A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61106834A (ja) * | 1984-10-27 | 1986-05-24 | Toyoda Autom Loom Works Ltd | 荷役車両におけるバケツトレベリング装置 |
| JPS61106833A (ja) * | 1984-10-27 | 1986-05-24 | Toyoda Autom Loom Works Ltd | 荷役車両におけるバケツトレベリング装置 |
| DE10221551A1 (de) * | 2002-05-14 | 2003-12-04 | Botschafter Knopff Ilse | Steuereinrichtung für ein Arbeitswerkzeug mit einer Parallelführung |
| EP1416095B1 (de) * | 2002-10-31 | 2011-10-12 | Deere & Company | Arbeitsfahrzeug, insbesondere ein Tieflöffelbagger und/oder ein Fahrzeug mit einem Frontlader |
| US6757994B1 (en) * | 2003-04-11 | 2004-07-06 | Deere & Company | Automatic tool orientation control for backhoe with extendable dipperstick |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50603A (ja) * | 1973-03-21 | 1975-01-07 | ||
| JPS5437406A (en) * | 1977-08-29 | 1979-03-19 | Oki Electric Ind Co Ltd | Preventing system for malicious alteration of subscriber information |
| JPS5685037A (en) * | 1979-12-14 | 1981-07-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Controller for power shovel |
-
1981
- 1981-07-31 JP JP11921581A patent/JPS5820835A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50603A (ja) * | 1973-03-21 | 1975-01-07 | ||
| JPS5437406A (en) * | 1977-08-29 | 1979-03-19 | Oki Electric Ind Co Ltd | Preventing system for malicious alteration of subscriber information |
| JPS5685037A (en) * | 1979-12-14 | 1981-07-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Controller for power shovel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5820835A (ja) | 1983-02-07 |
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