JPH0325125A - 掘削機械の掘削制御装置 - Google Patents

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、油圧バツクホーなとの掘削機
械の掘削制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のこの種の掘削制御装置としては、例えば特公昭５
２−４０１２１号、特開昭５５−１２６８１９号、及び
特開昭６１−８３７２７号の各公報に示されるものがあ
る。

上記従来例のうち、特公昭５２−４０１２１号公報に示
されたものは、作業機と同一の動きをし、かつ作業機と
相似なモデルリンク機構と、このモデルリンク機構によ
り操作されて作業機の掘削深さを制限する掘削深さ制限
用リミツタ及び作業機の安息角を越える掘削を制限する
安息角制限用リミッタとを運転者の目視可能な箇所に設
置したもので、作業機に追従して動くモデルリンク機構
を観察することにより作業機の掘作状況を容易に把握で
きると共に、所定の掘削深さ及び安息角を越える掘削を
自動的に制限するようにしたものである。

また特開昭５５−１２６６１９号公報に示されたものは
、法面掘削作業において最終仕上げ直線以上に堀り過ぎ
た場合には警報を発して運転者に知らせることにより、
過掘削を防止するようにしたものである。

さらに特開昭８１−８３７２７号公報に示されたものも
、法面掘削作業のような勾配形或を伴う作業において、
形成中の勾配を演算により算出し、この勾配と予め指定
した基準勾配との偏差が所定の範囲から外れたとき警報
信号を出力して、基準勾配からずれたことを音響により
運転者に報知するようにしたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来例のうち、特公昭５２−４０１２１号公報に示
されたものにおいては、作業機の他にこれと相似なモデ
ルリンク機構があるため装置全体が複雑になり、それに
付随して信頼性低下などの問題があった。

またその構成上、所定の掘削深さを越えて掘削した場合
には作業機がその位置に停止してしまうため、この停止
状態を人為的に解除して作業機を作動可能な状態にした
うえで、再度掘削深さをセットして以後の掘削作業を行
う必要があった。

このため特に所定の目標掘削深さに沿って掘削する場合
には、目標掘削深さを越えないようにたえず注意しなけ
ればならず、さらに目標掘削深さを越えた場合には、上
記のように作業機の停止状態の解除、及び掘削深さのセ
ットが必要で、作業が繁雑になるとともに掘削＃＋１度
を向上させることも困難であった。

また特開昭５５−１２６８１９号、及び特開昭６１−８
３７２７号の各公報に示されたものにあっては、最終仕
上げ直線または基準勾配からずれて掘削しようとする場
合、ブザーや警報ランプなどの警告手段で運転者に警告
するものであるが、掘削機械のエンジン音が大きくて気
がつかなかったり、運転者は作業機の刃先を注現してい
て気がつかないということがしばしば起こる。

さらに警報に気づいても、作業気を何れの方向へ作動さ
せるべきかをその都度、運転者は判断して作業機操作手
段を操作しなければならず、作業が繁雑で掘削精度の向
上も困難であった。

本発明は上記のことに鑑みなされたもので、油圧ショベ
ル、油圧バックホーなとの掘削機械において、指定した
掘削面より浅い部分は自由に掘削できるが、指定した掘
削面より深い部分は掘削できないように作業機の動きを
制限することにより、上記の課題を解決するようにした
掘削機械の掘削制御装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る掘削機械の掘
削制御装置は、車体に回転自在に一端を軸支されたブー
ム、該ブームの他端に軸支されたアーム、該アームの他
端に軸支されたバケット及びこれらを駆動するシリンダ
を具備する構成において、 上記ブーム、アーム、及びバケットの各回動支点に夫々
設けられこれらの回動角に応じた信号を出力する角度検
出器と、 上記角度検出器からの信号に基づいてバケット刃先点の
現在位置を演算し対応する位置信号を出力する作業機刃
先位置演算手段と、指定した掘削面を規定する掘削深さ
と掘削角とを設定する掘削深さ・掘削角設定手段と、上
記作業機刃先位置演算手段からの信号および掘削深さ・
掘削角設定手段によって設定される掘削深さと掘削角と
に基づいて、指定した掘削面に対するバケット刃先点の
位置関係を比較演算し、バケット刃先点が指定した掘削
面より浅い部分に位置する場合とそれ以外の場合とに応
じた指令信号を出力する比較演算手段と、上記比較演算
手段からの指令信号に基づいて、バケット刃先点が指定
した掘削面より浅い部分に位置する場合にはバケット刃
先点の動きを制限せず、それ以外の場合にはバケット刃
先点のさらに深くなる方向への動きを停止させる信号を
出力する作業機方向判定演算手段とを備え、上記作業機
方向判定演算手段からの信号により上記の各シリンダに
接続されている操作弁をし−て各シリンダを作動可能ま
たは作動停止させる構成となっている。

〔作　用〕

作業機刃先位置演算手段により演算されるバケット刃先
点の位置と予め掘削深さ・掘削角設定手段により指定さ
れる掘削面との関係が比較演算手段において比較され、
その比較結果に基づく指令信号が作業機方向判定演算手
段へ入力されることによって、ブーム、アーム、及びバ
ケットに対する作動可能信号または作動停止信号とがこ
の作業機方向判定演算手段から出力されて、上記の各シ
リンダに接続されている操作弁をして各シリンダの作動
を制御することで作業機の動きを制御する。

〔実　　施　　例〕

以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。

第３図は油圧ショベルの概略構成を示すものであり、走
行体１上には車体、例えば上部旋回体２が支持され、旋
回体２にはブーム３の一端が軸支され、ブーム３の他端
にはアーム４が軸支され、さらにこのアーム４の他端に
はバケット５が軸支されており、これらプーム３、アー
ム４、及びバケット５はブームシリンダ６、アームシリ
ンダ７、及びバケットシリンダ８によって各別に回転駆
動される。

ここで作業機各部の長さ、角度等を第４図に示すよう定
義する。すなわち点Ｏをブーム回動支点、点Ａをアーム
回動支点、点Ｂをバケット回動支点、点Ｃをバケット刃
先点とし、またこの点Ｏを通過する車体水平軸をＸ軸、
点Ｏを通過する車体垂直軸をＹ軸とするとき、 Ｌ１；点０，Ａ間の長さ Ｌ２．点Ａ，Ｂ間の長さ Ｌ３．点Ｂ，Ｃ間の長さ α；Ｙ軸と線分ＯＡとのなす角（ブーム角）β；線分Ｏ
Ａの延長線と線分ＡＢとのなす角（アーム角） γ；線分ＡＢの延長線と線分ＢＣとのなす角（バケット
角） と定義する。

いま、ブーム回動支点Ｏに対するバケット刃先点Ｃの位
置を（Ｘｃ，Ｙｃ）とするとこの位置（Ｘｃ，Ｙｃ）は
次式 Ｘｃ＝ＬＩ・ＳＩＮｇ＋Ｌ２・ＳＩＮ（ｇ＋β）＋Ｌ３
・ＳＩＮ（ｇ＋β＋ｒ）−（１）Ｙｃ＝Ｌｌ・ＣＯＳｇ
＋Ｌ２・ＣＯＳ０＋β）＋Ｌ３・ＣＯＳ（ｇ＋Ｉ９＋ｙ
）−　（２）によって求めることができる。

さらに第４図において、点Ｐを指定した掘削面とＹ軸と
の交点、点Ｄをバケット刃先点Ｃよりこの掘削面へ下し
た垂線との交点とするとき、ｈ；点０，Ｐ間の長さ（掘
削深さ） 但しｈは点ＰがＯの上に位置する場合に正、点Ｏの下に
位置する場合に負する。

θ；Ｘ軸に対する掘削面ＰＤのなす角（掘削角） Ｕ；点Ｄ，Ｃ間の長さ（掘削而からバケット刃先点まで
の距離） とすると、掘削面は次式 ｙ−ｔａｎ　θ　＠Ｘ＋ｈ　　　　　　　　　　　・（
３）により表される。

そこで上記の掘削面より浅い部分を掘削する場合、及び
掘削面上もしくは掘削面より深い部分を掘削しようとす
る場合に分けて作業機の動きを説明する。

まず掘削面より浅い部分を掘削する場合は、上記（１）
、（２）、（３）式から Ｙｃ＞ｔａｎθ◆Ｘｃ＋ｈ　　　　　　＝｛４）が或立
し、この場合には作業機の動きを制限することなく自由
に掘削できるようにする。

次に掘削面上もしくは掘削面より深い部分を掘削しよう
とする場合は、同様に上記（１）、（２）、（３）式か
ら Ｙｃ≦ｔａｎθ・Ｘｃ＋ｈ　　　　　　−”（５）が成
立し、この場合にはその時の作業機の作動方向に対応し
てプーム３、アーム４、及ヒノ＜ケット５の動きをそれ
ぞれ制御することによって、掘削面より深い部分の掘削
を制限するようにする。

すなわち、上記のブーム角α、アーム角β、及びバケッ
ト角γの変化に対する掘削而からバケット刃先点Ｃまで
の距ｆｉｕの変化を調べることにより、そのときの作業
機の作動方向を判定し、この判定結果に基づき作業機の
動きを制御する。具体的には以下のようにする。

掘削面からバケット刃先点Ｃまでの距Ｍｕは次式 ｕ＝Ｌ１　・ＣＯＳ（ｇ＋＃）＋Ｌ２・ＣＯＳ（ａ＋β
＋ｆｌ）＋Ｌ３・ＣＯＳ（ａ＋β＋１＋θ）＋ｈｅＣＯ
Ｓθ　　　　　　−（６）によって求められ、またこの
距ｆｌｌｔｕは、バケット刃先点Ｃが掘削面より浅い部
分に位置するときは　ｕ＞０ バケット刃先点Ｃが掘削面より深い部分に位置するとき
は　ｕ＜０ バケット刃先点Ｃが掘削面上に位置するときは　　ｕ−
０ の各符号をとるものである。

そこで上記（６）式をα，β，γでそれぞれ微分するこ
とにより次の各式 ？ｕ／ｄａ＝−Ｌｌ　・ＳＩＮ（ｇ＋ｆｌ　）−Ｌ２　
・ＳＩＮ（ｇ＋β十〇）−Ｌ３・ＳＩＮ（ｇ＋β十γ＋
θｌ　　　　　　　　　　　　　−（７）ｄｕ／ｄβ■
−Ｌ２・ＳＩＮ０＋β＋θ）−Ｌ３・ＳＩＮ（ｇ＋β＋
７十〇）・・・（８） ｄｕ／ｄｙ■−Ｌ３・ＳＩＮ（ｇ＋β十丁十〇）　　　
　　　　　　　　　　　　−（９）が得られる。

ここで上記ｄｕ／ｄα，ｄｕ／ｄβ，ｄｕ／ｄ７は、そ
れぞれブーム角α、アーム角β、及びバケット角γの変
化に対する掘削面からノ（ケット刃先点Ｃまでの距離Ｕ
の変化率を意味しており（その詳細な意味を上記α，β
，γに対するＵの変化を説明する第５図を併用して次１
こ説明する。

ｄｕ／ｄａ，ｄｕ／ｄβ，ｄｕ／ｄγ＞０のときは、α
，β．γの増加、つまりブーム３、アーム４、及びバケ
ット５が下向きまたζよ掘削方向に作動する状態におい
て、上記の距離Ｕカ《増加する、すなわちノくケ・ノト
刃先点Ｃ力《現在位置より浅い方向へ移動することであ
り、この場合にはα，β，γとＵとの関係ｌよ第５図（
Ａ）のようになる。

ｄｕ／ｄα，ｄｕ／ｄβ，ｄｕ／ｄ７＜０のときは、α
，β，γの増加、つまりブーム３、アーム４、及びバケ
ット５が下向きまたは掘削方向に作動する状態において
、上記の距離ｕ力《減少する、すなわちバケ・ソト刃先
点Ｃが現在位置より深い方向へ移動することであり、こ
の場合にはα，β，γとＵとの関係は第５図（Ｂ）のよ
うになる。

さらにｄ　ｕ　／　ｄ　ａ　，　ｄ　ｕ　／　ｄβ，ｄ
ｕ／ｄγ一〇のときは、α．β，γの増加に関係なく上
記の距１１１１ｕが一時的に一定となる、すなわちα，
β，γとＵとの関係は第５図（Ｃ）の極小部のようにな
る。

そこで指定した掘削面より浅い部分につＬ）ては（上記
（４）式が或立）、上記のように作業機の動きを制限す
ることなく自由に掘削できるようにするとともに、バケ
・ソト刃先点Ｃが指定した掘削面（ＰＤ）に達したとき
は（上記（５）式が成立）、下記の表に示すように作業
機の動きを制限することによって、指定した掘削面より
浅い部分だけを掘削し、指定した掘削面に仕次に、上記
の原理に括づく本発明の制御構成例を説明する。

第１図は本発明の実施例を示すブロック図で、９はブー
ム操作レバー　１０はアーム操作レバー　１１はバケッ
ト操作レバーであり、これらは何れも車体、例えば上部
旋回体２の運転室に設けられている。

１２はブームの上げ停止回路、１３はブームの下げ停止
回路で、これらは上記ブーム操作レバー９と、このブー
ム操作レバー９の操作により切り換え制御されるブーム
操作弁１９との中間に設けられ、本発明の原理に基づき
後述のコントローラ１８からの制御信号を受けて、各々
プーム３の上向きまたは下向きの動きを停止させるよう
上記ブーム操作弁１９を制御する。

また１４はアームの掘削停止回路、１５はアームのダン
ブ停止回路で、これらは上記アーム操作レバー１０と、
このアーム操作レバー１０の操作により切り換え制御さ
れるアーム操作弁２０との中間に設けられ、コントロー
ラ１８からの制御信号を受けて、各々アーム４の掘削方
向またはダンブ方向への動きを停止させるよう上記アー
ム操作弁２０を制御する。

さらに１６はバケットの掘削停止回路、１７はバケット
のダンブ停止回路で、これらは上記バケット操作レバー
１１と、このバケット操作レバー１１の操作により切り
換え制御されるバケット操作弁２１との中間に設けられ
、コントローラ１８からの＄１３　ａｌｌ信号を受けて
、各々バケット５の掘削方向またはダンブ方向への動き
を停止させるよう上記バケット操作弁２１を制御する。

そしてブーム操作弁１９、アーム操作弁２０，及びバケ
ット操作弁２１には、これらの各操作弁１９．２０．２
１の上記のような切り換え制御によって液圧的に伸縮作
動される前記のブームシリンダ６、アームシリンダ７、
及びバケットシリンダ８が各々接続されていて、それぞ
れブーム３、アーム４、及びバケット５を回転駆動する
ようになっている。

次に前記のブーム回劾支点Ｏ，アーム回動支点Ａ１及び
バケット回動支点Ｂには、ブーム３、アーム４、及びバ
ケット５の回動量、すなわち前記ブーム角αを検出する
ためのブーム角度検出器２２、前記アーム角βを検出す
るためのアーム角度検出器２３、及び前記バケット角γ
を検出するためのバケット角度検出器２４がそれぞれ設
けられていて、ブーム角α、アーム角β、及びバケット
角γの現在値に応じた信号を出力してコントローラ１８
へ入力する。

このコントローラ１８の構成Ｉ：．ついて次に説明する
。

２５は作業機刃先位置演算手段で、上記のブーム角α、
アーム角β、及びバケット角γの現在値に応じた信号を
これに人力することにより、前記（１）、（２）式から
ブーム回動点Ｏに対するバケット刃先点Ｃの現在位ｆＷ
（Ｘｃ，Ｙｃ）を演算し、対応する位置信号を出力して
後述の比較演算手段２７へ入力する。

２６は掘削深さ・掘削角設定手段で、指定したい掘削面
を規定する掘削深さｈと掘削角θとを設定し比較演算千
段２７へ入力するようになっている。

この比較演算手段２７は、上記バケット刃先点Ｃの現在
位置（Ｘｃ，Ｙｃ）に対応する信号および掘削深さ・掘
削角設定手段２６から人力される掘削深さｈと掘削角θ
とに基づいて、指定した掘削面に対するバケット刃先点
の位置関係を比較演算するもので、バケット刃先点Ｃが
、指定された掘削而より浅い部分に位置するのか（前記
（４）式が成立）、それとも指定された掘削面上もしく
はこれより深い部分に位置するのか（前記（５）式が成
立）を求め、それぞれの場合に応じた指令信号を作業機
方向判定演算手段２８へ入力する。

作業機方向判定演算手段２８は、上記指令信号を受け、
バケット刃先点Ｃの現在位置とその時のブーム３、アー
ム４、バケット５のそれぞれの作動方向とに対応して、
これらの動きを制御するための制御信号を出力するもの
で、前記（４）式が成立するときはこれらを作動可能に
する信号を出力し、また前記（５）式が成立するときは
前記（７）、（８）、（９）式により求められる値の符
号に応じて、作動を停止させる信号または作動を可能に
する信号を出力し、作業機停止回路２つへ入力するよう
になっている。

第２図は本発明装置の油圧回路図を示し、３０はパイロ
ットボンブで、これはブーム操作弁ｌ９、アーム操作弁
２０、及びバケット操作弁２１を切り換えるためのパイ
ロット圧を供給し、またこのパイロット圧供給管路の途
中には、これらの各操作弁１９，２０．２１を切り換え
るためのパイロット圧の供給を制御するため、ブーム操
作レバー９に連動するブーム上げ用パイロット弁３１と
ブーム下げ用パイロット弁３２、アーム操作レバー１０
に連動するアーム掘削用パイロット弁３３とアームダン
プ用パイロット弁３４、及びバケット操作レバー１１に
連動するバケット掘削用パイロット弁３５とバケットダ
ンプ用パイロット弁３６がそれぞれ設けてある。

そしてブーム上げ用パイロット弁３１とブーム操作弁１
９との間にはブーム上げ停止弁３７が、ブーム下げ用パ
イロット弁３２とブーム操作弁１９との間にはブーム下
げ停止弁３８が、アーム掘削用パイロット弁３３とアー
ム操作弁２０との間にはアーム掘削停止弁３９が、アー
ムダンプ用パイロット弁３４とアーム操作弁２０との間
にはアームダンブ停止弁４０が、バケット掘削用パイロ
ット弁３５とバケット操作弁２ｌの間にはバケット掘削
停止弁４１が、及びバケットダンブ用パイロット弁３６
とバケット操作弁２１との間にはバケットダンブ停止弁
４２がそれぞれ設けられるとともに、これらの各停止弁
３７．３８．３９，４０，４１．４２が、上記コントロ
ーラ１８の作業機方向判定演算手段２８から出力される
制御信号によって各別に切り換えれるようになっている
。

４３はメインボンブで、このメインボンブ４３の油圧供
給管路の途中にそれぞれ設けたブーム操作弁１９、アー
ム操作弁２０，及びバケット操作弁２１が、上記の各パ
イロット弁３１，３２，３３，３４，３５．３６あるい
は各停止弁３７，３８，３９，４０，４１．４２の切り
換えに伴うパイロット圧の供給によって切り換えられ、
各操作弁１９，２０．２１に各々接続されているブーム
シリンダ６、アームシリンダ７、及びバケットシリンダ
８へ圧浦を供給することにより、これらのシリンダ６，
７．８を伸縮作動させる。

かかる構成の作用をコントローラ１８の動作を説明する
フローチャートを示す第８図を併用して説明する。

まず、掘削深さ・掘削角設定手段２６に掘削深さｈと掘
削角θとを人力して掘削したい掘削面を指定する（第８
図ステップ１００）。

次にブーム操作レバー９、アーム操作レバー１０、及び
バケット操作レバー１１を操作することにより、これら
の操作レバー９，１０，Ｉ１に各別に連動する各パイロ
ット弁３１．３２，３３，３４．３５．３６を切り換え
、パイロットボンブ３０から供給されるパイロット圧の
作業機停止回路２９に設けた各停止弁３７，３８，３９
，４０．４１．４２への供給を制御する。

すなわちブーム操作レバー９をブーム上げ側に操作する
と、ブーム上げ用パイロット弁３１が切り換えられパイ
ロット圧がブーム上げ停止弁３７へ供給されるが、ブー
ム下げ用パイロット弁３２は切り換えられずパイロット
圧はブーム下げ停止弁３８へ供給されない。

逆にブーム操作レバー９をブーム下げ側に操作すると、
ブーム下げ用パイロット弁３２が切り換えられてパイロ
ット圧がブーム下げ停止弁３８へ供給され、ブーム上げ
停止弁３７へは供給されない。

アーム操作レバー１０、及びバケット操作レバー１１の
操作に対応する各停止弁３９．４０，４１．４２へのパ
イロット圧の供給についても同様である。

ここで掘削作業開始時には、バケット刃先点Ｃは掘削面
より浅い部分に位置するから、ブーム角度検出器２２、
アーム角度検出器２３、及びバケット角度検出器２４に
よってそれぞれ検出されるブーム角α、アーム角β、及
びバケット角γの値に応じて、作業機刃先位置演算子段
２５においてバケット刃先点Ｃの位置（Ｘｃ，Ｙｃ）が
演算され（第８図ステップ１１０）、さらに比較演算手
段２７において Ｙｃ＞ｔａｎθ●ＸＣ十ｈ に応じた指令信号が出力されることによって（第８図ス
テップ１２０）、作業機方向判定演算手段２８において
ブーム３、アーム４、及びバケット５を作動可能にする
信号（以下、作動可能信号という）が出力される（第８
図ステップ１３２，１４２，１５２）。

この作動可能信号が作業機停止回路２９へ入力されると
き、上記の各停止弁３７，３８，３９，４０，４１．４
２は、各パイロット弁３１，３２，３３．３４，３５．
３６からこれらのパイロット弁に対応して設けられた各
操作弁１９．２０２１へのパイロット圧の供給を可能に
する。

このためブーム操作レバー９、アーム操作レバー１０、
及びバケット操作レバー１１の操作に追従して、対応す
る各操作弁１９，２０．２１がパイロット圧によって切
り換えられ、ブームシリンダ６、アームシリンダ７、及
びバケットシリンダ８を油圧によっ゛て伸縮作動させ、
自由に掘削することができる。

このようにして掘削を続け、バケット刃先点Ｃがついに
掘削面まで達すると、上記と同様にしてバケット刃先点
Ｃの位置が演算され（第８図ステップ１１０）、比較演
算手段２７からはＹｃ≦ｔａｎθ・Ｘｃ＋ｈ に応じた指令信号が出力される（第８図ステッブ１２０
）。

そして作業機方向判定演算手段２８では、ｄｕ／ｄｃｒ
，ｄｕ／ｄβ，ｄｕ／ｄγが演算され（第８図ステップ
８１、ステップ８２、ステップ８３、なおＵは掘削面か
らバケット刃先点までの距離である）、さらにそれらの
値のとる符号に応じて作業機の作動を停止させる信号（
以下、停止信号という）、または作動可能信号が出力さ
れる（第８図ステップ１３１，１３２、１３３，１４１
，１４２，１４３，１５１，１５２，１５３）。

例えば第９図に示すような掘削而の掘削において、バケ
ット刃先点Ｃが掘削面まで達した場合を考えると、それ
までのブーム３、アーム４、及びバケット５の作動方向
から判断して、α．β，γのすべてが増加するのに対応
してＵが減少しているため、ｄ　ｕ　／　ｄ　ａ　，　
　ｄ　ｕ　／　ｄβ，　ｄｕ／ｄγの値は何れも負の値
をとり、ブーム下げ停止信号、アーム掘削停止信号、及
びバケット掘削停止信号が出力される（第８図ステップ
１３３，　　１４３，　　１５３）　　。

そしてブーム下げ停止弁３８、アーム掘削停止弁３９、
及びバケット掘削停止弁４１が切り換えられて、ブーム
操作レバー９、アーム操作レバー１０、及びバケット操
作レバー１１の操作に追従することなく各操作弁１９，
２０．２１は中立位置に復帰し、ブーム下げ、アーム掘
削、及びバケット掘削の各動きが停止して、第９図に示
すとおりバケット刃先点Ｃはそれより深い位置へ移動す
ることがない。

そこでこの場合、ブーム操作レバー９を上げ側に操作す
るとともに、アーム操作レバー１ｏとバケット操作レバ
ー１１は依然として掘削側に各々燥作することにより、
掘削面から上部だけを掘削できる。

すなわち掘削、掘削停止、掘削面の上部掘削という一連
の動作を繰り返すことにより、最終的には指定した掘削
面を掘削できる。

なお図示しないが、掘削面に対するバケット刃先点の位
置に対応して、ｄ　ｕ　／　ｄα，ｄｕ／ｄβ，ｄｕ／
ｄγの値は正、負、０の各値を選択的にとるのであって
、これらの値がすべて同時に正、負、０をとるとは限ら
ないが、それらの場合にも上記の作用に準じて掘削而を
掘削できる。

このようにこの実施例では、指定した掘削内より浅い部
分は自由に掘削するとともに、この掘削而より深い部分
は掘削できないように作業機の動きを制眼するようにし
たから、運転者は掘削面に対するバケット刃先点の位置
にｌ主意することなく掘削を続けることで掘削向を掘削
でき、運転者の負担が軽減されるとともに、作業能率や
掘削精度が向上し、また従来の掘削機械の制御系を少し
改造すればよく装置全体が簡！１１で信頼性も高い。

第６図、第７図は本発明の他の丈施例を示し、先の実施
例におけるパイロット弁、停止弁、及び操作弁のかわり
に、バルブドライバによって駆動される電子制御弁を操
作弁として用いるもので、第６図はブロック図、第７図
は油圧回路図であり、第１図、第２図と同一の箇所には
同じ符号を付して説明を省略する。

すなわち第６図において、ブーム操作レバー９、アーム
操作レバー１０、及びバケット操作レバー１１の各操作
角度に応して後述のバルブドライバ５４内至５９を制御
するための信号を出力するブーム操作レバー用の角度セ
ンサ５１、アーム操作レバー用の角度センサ５２、及び
バケットｌ・κ作レバー用の角度センサ５３を、対応す
る各操作レバーとバルブドライバとの中間に設ける。

また作業機方向判定演算手段２８から出力されるプーム
３、アーム４、及びバケット５に対する作動可能信号と
作動停止信号についても、対応するバルブドライバ５４
内至５９へ人力されるように、作業機方向判定演算手段
２８とバルブドライバ５４内至５９とを接続する。

このうちブーム下げ用バルブドライバ５４には上記ブー
ム操作レバー用の角度センサ５１からの信号とブーム下
げに対する作動可能信号及び作動停止信号が、ブーム上
げ用バルブドライバ５５にはブーム操作レバー用の角度
センサ５ｌからの信号とブーム上げに対する作動可能信
号及び作動停止信号がそれぞれ人力され、これらのバル
ブドライバ５４または５５を駆動することによって、両
バルブドライバ５４．５５にχ１応して設けられた電子
制御弁からなるブーム操作弁６０を下げ位置や上げ位置
にＱＪり換えたり、またはそのような切り換えを停止さ
せるようになっている。

同様にアームダンブ用バルブドライバ５６にはアーム操
作レバー用の角度センサ５２からの信号とアームダンブ
に対する作動可能信号及び作動停止信号が、アーム掘削
用バルブドライバ５７にはアーム撮作レバー用角度セン
サ５２からの信号とアーム掘削に対する作動ｒｌＪ能信
号及び作動停止信号が人力され、対応して設けられた電
子制御弁からなるアーム撮作弁６１を切り換えたり、ま
たは切り換えを停止させる。

さらにバケットダンブ用バルブドライバ５８にはバケッ
ト操作レバー用の角度センサ５３からの信号とバケット
ダンプに対する作動可能信号及び作動停止信号が、バケ
ットＩＷ削用バルブドライバ５９にはバケット操作レバ
ー用角度センサ５３からの信号とバケット掘削にス・ｌ
する作動可能信号及び作動停止信号が人力され、χ・｛
応ずる電子制御弁からなるバケット！ｋ作弁６２を切り
換えたり、または切り換えをｆ’：’　＋トさせる。

次に第７図は第６図にブロック図で示した実施例を実現
するための浦圧四路図であり、上記の各撮作レバー用の
角度センサ５１．，５２．５３とこれらに対応する各操
作弁６０，６１．６２との間に設けたコントローラ６３
は、これらの操作弁として用いられる電子制御弁の切り
換えを制御するものであり、作業機刃先位置演克手段２
５、掘削面設定手段２６、比較漬算手段２７、作業機方
向判定演算手段２８、及び各バルブドライバ５４内至５
９を上記のように組み合わせて構成してある。

そしてこの第６図、第７図からなる｛１４成においても
、作業機刃先位置演算手段２５により漬算されるバケッ
ト刃先点の位置（Ｘｃ，Ｙｃ）と予め掘削面設定手段２
６により指定される掘削面との関係が比較漬算手段２７
において比較され、その比較結果に基づく指令信号が作
業機方向判定演算手段２８へ入力されることによって、
ブーム３、アーム４、及びバケット５に対する作動可能
信号または作動停止信号とがこの作業機方向判定演算子
段２８から出力されて上記の各バルブドライバ５４内至
５９を選択的に駆動し、対応する各操作弁６０，６１．
６２を切り換えることで作業機の動きを制御する。

この実施例の場合は、先の大施例と同様な効果があると
ともに、ブーム、アーム、及ヒバケット操作弁としてバ
ルブドライバにより駆動される電子制御弁を用いたので
、これらの１・κ作弁を切り換えるためのパイロット圧
供給用の構成が不要となり、浦圧回路の構成がより簡単
になる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、指定した掘削面より浅い部分は自由に
掘削するとともに、この掘削面より深い部分は掘削でき
ないように作業機の動きを制限するようにしたから、運
転者は掘削面に対するバケット刃先点の位置に注意する
ことなく掘削を続けることで掘削面を掘削でき、運転者
の負担が軽減されるとともに、作業能率や掘削精度が向
上し、また従来の掘削機械の制御系を少し改造すればよ
く装置全体が簡単で信頼性も高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は第
１図に対応する油圧回路図、第３図は油圧ショベルの外
観図、第４図は作業機各部の長さ、角度等を定義するた
めに用いた図、第５図はα，β，γに対するＵの変化を
説明するために用いた図で、第５図（Ａ）はａ，β，γ
の増加に対しＵが増加する場合、第５図（Ｂ）はα，β
，γの増加に対しＵが減少する場合、第５図（Ｃ）はα
，β，γの増加に対しＵが一定の場合をそれぞれ説明す
る図、第６図は本発明の他の実施例を示すブロック図、
第７図は第６図に対応する油圧回路図、第８図はコント
ローラの動作を説明するために用いたフローチャート、
第９図はバケット刃先点が掘削面まで達した場合を説明
するために用いた図である。 ３はブーム、４はアーム、５はバケット、６，７，８は
シリンダ、２２，２３．２４は角度検出器、２５は作業
機刃先位置演算手段、２６は掘削深さ・掘削角設定手段
、２７は比較演算手段、２８は作業機方向判定演算手段
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）車体に回転自在に一端を軸支されたブーム３、該
   ブーム３の他端に軸支されたアーム４、該アーム４の他
   端に軸支されたバケット５及びこれらを駆動するシリン
   ダ６、７、８を具備した掘削機械の制御装置において、 上記ブーム３、アーム４、及びバケット５の各回動支点
   Ｏ、Ａ、Ｂに夫々設けられこれらの回動角に応じた信号
   を出力する角度検出器２２、２３、２４と 上記角度検出器２２、２３、２４からの信号に基づいて
   バケット刃先点の現在位置を演算し対応する位置信号を
   出力する作業機刃先位置演算手段２５と 指定した掘削面を規定する掘削深さと掘削角とを設定す
   る掘削深さ・掘削角設定手段２６と上記作業機刃先位置
   演算手段２５からの信号および掘削深さ・掘削角設定手
   段２６によって設定される掘削深さと掘削角とに基づい
   て、指定した掘削面に対するバケット刃先点の位置関係
   を比較演算し、バケット刃先点が指定した掘削面より浅
   い部分に位置する場合とそれ以外の場合とに応じた指令
   信号を出力する比較演算手段２７と 上記比較演算手段２７からの指令信号に基づいて、バケ
   ット刃先点が指定した掘削面より浅い部分に位置する場
   合にはバケット刃先点の動きを制限せず、それ以外の場
   合にはバケット刃先点のさらに深くなる方向への動きを
   停止させる信号を出力する作業機方向判定演算手段２８
   とを備え 上記作業機方向判定演算手段２８からの信号により上記
   の各シリンダ６、７、８に接続されている操作弁をして
   各シリンダを作動可能または作動停止させるようにした
   ことを特徴とする掘削機械の掘削制御装置。