JPH0585230A - 建設車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】建設車両の作業効率向上とオペレータの負担軽
減を図る。 【構成】ＣＰＵ１５において実車速センサ２１の出力に
基づきブームが移動していないことが検出されると、時
間経過とともにエンジン回転数を上昇させる指令がアク
セルペダル３０に出力される。この結果、ブーム用油圧
シリンダに供給される圧油の流量が増加してやがてブー
ムは迅速に目標値に到達することになる。また、ＣＰＵ
１５においてアクセルペダル３０に対する操作量が最大
値となっており、ブームがいまだ目標角度に到達してい
なことが検出されると、エンジン回転数を増大させる指
令がアクセルペダル３０に出力される。この結果、ブー
ムは目標角度に迅速に到達することになるが、同時に車
速も増大することになる。しかし、増大した車速を目標
車速に修正するブレーキ制御が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建設車両の制御装置に
関し、特に作業機の位置を目標位置まで移動させる制御
を行う装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】作業機を具えた建設車両、たとえばブー
ム（リフトアーム）、バケットからなる作業機を具えた
ホイールローダでは、作業機の位置、つまり上記ブー
ム、バケットの姿勢角度を作業に適した目標位置まで移
動させる必要がある。

【０００３】かかる作業機の位置制御の方式としては、
古くは、作業機に近接スイッチを設けるとともに、作業
機を駆動させる作業機用操作レバーを手動操作して、上
記近接スイッチで設定された目標位置に作業機に達した
とき同スイッチが動作し、上記操作レバーをニュートラ
ル位置に戻して作業機を目標位置に停止させるようにし
たものがある。

【０００４】しかし、この方式では、作業機の目標位置
が近接スイッチの取り付け位置によって固定されてしま
い、目標位置の設定の柔軟性に乏しく、オペレータが望
む任意の位置に目標位置を設定したいという要求に応え
ることができない。

【０００５】そこで、近年、建設車両において、作業機
の位置を検出する位置センサを設け、任意の値に目標位
置を可変設定し、この目標位置と位置センサで検出され
る現在位置との偏差に応じて作業機の位置を自動制御す
る試みが本出願人によってなされている。

【０００６】ところで、建設車両はその性質上、エンジ
ンを駆動源として、油圧ポンプ、油圧シリンダ等の油圧
アクチュエータを介して作業機が駆動されるようになっ
ている。このため、油圧ポンプと油圧アクチュエータと
の間に設けられた操作弁の操作量の大きさによって油圧
アクチュエータに供給される圧油の流量が変化して作業
機の移動速度が変化してしまうばかりでなく、エンジン
の回転数の大きさによっても油圧ポンプから吐出される
流量が変化してしまい、結果として油圧アクチュエータ
に供給される圧油の流量が変化して作業機の移動速度が
変化してしまうことになる。したがって、上記作業位置
を自動制御する際、操作弁の操作量の制御と同時にエン
ジン回転数をも制御する必要がある。

【０００７】また、エンジンは作業機を駆動するばかり
でなく、車両走行、あるいはステアリング駆動のための
駆動源としても用いられる。すなわち、エンジンの駆動
力はトルクコンバータを介してトランスミッションへ伝
達され、さらにデファレンシャルギヤ等を介して駆動輪
を駆動するとともに、油圧ポンプから吐出される圧油が
ステアリングを駆動する油圧アクチュエータに供給され
てステアリングを駆動する。

【０００８】オペレータとしては建設車両を運転する
際、各種操作レバー、操作ペダルを駆使して車両走行、
作業機移動、ステアリングの同時操作を行なうことにな
るが、ここで、上記するように駆動源が共通のエンジン
となっているため、各系統のパワーの配分を感覚的、経
験的に覚え、各系統の動作が最適に行われる操作手法を
経験を積んで学習していくという試練を受けねばならな
い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように建設車両
は油圧駆動であるということから、油圧駆動の特性ゆえ
作業機の位置を自動制御する際、同じ操作量で操作弁の
スプールを駆動し、同じ回転数にエンジン回転数を設定
したとしても、作動油の温度、油圧駆動系の劣化度合い
等によって作業機の移動速度が異なることがあったり、
また全く作業機が動かないことさえある。そこで、これ
ら作動油の温度等の影響にかかわらず、作業機の位置制
御を迅速かつ確実に行うことができる装置の開発が望ま
れ、本発明はこれを実現することを第１の目的としてい
る。

【００１０】また、建設車両では、駆動源が共通のもの
であるため、オペレータによる複合的な操作の際、作業
機の位置制御のスピードアップのためアクセルペダルを
踏み込んだとしてもこれが走行系に影響を与え、位置制
御のスピードアップと同時に車速も増大させてしまうこ
とになる。このため、オペレータとしては車速を目標車
速に修正すべく、再度アクセル操作量低減操作、あるい
はブレーキ操作を行う必要がある。このような複雑な操
作をオペレータに強いるのは酷であるとともに、熟練を
必要とし、操作の確実性にも欠けることになる。したが
って、オペレータに複雑な操作の負担を課すことなく、
位置制御のスピードアップの向上と同時に車速制御とが
自動的に確実になされる装置の開発が望まれる。本発明
はこれを実現することを第２の目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の第１発
明では、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、この
油圧ポンプから吐出される圧油が加えられ、作業機を駆
動する油圧アクチュエータに対して操作量に応じた流量
の圧油を供給して前記作業機の移動速度を可変する操作
弁と、前記エンジンの回転数を操作量に応じた大きさに
設定するエンジン回転数設定手段とを有し、前記作業機
の目標位置と現在位置との偏差に応じた操作量を前記操
作弁に付与することにより前記作業機の位置を制御する
ようにした建設車両の制御装置において、前記作業機が
移動しているか否かを検出する作業機移動検出手段を具
え、前記作業機を駆動するための操作量が前記操作弁に
付与され、かつ前記作業機移動検出手段によって前記作
業機が移動していないことが検出された場合に、前記作
業機移動検出手段によって前記作業機が移動しているこ
とが検出されるまで前記エンジン回転数設定手段に付与
する操作量を漸増して前記エンジンの回転数を増大させ
るようにしている。

【００１２】また、本発明の第２発明では、エンジンの
駆動力が入力され、選択された速度段に対応する減速比
で駆動輪を駆動するトランスミッションと、前記駆動輪
を制動するブレーキ手段と、前記エンジンにより駆動さ
れる油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油
が加えられ、作業機を駆動する油圧アクチュエータに対
して操作量に応じた流量の圧油を供給して前記作業機の
移動速度を可変する操作弁と、前記エンジンの回転数を
操作量に応じた大きさに設定するエンジン回転数設定手
段とを有し、前記作業機の目標位置と現在位置との偏差
に応じた操作量を前記操作弁に付与することにより前記
作業機の位置を制御するようにした建設車両の制御装置
において、前記操作弁に付与される操作量が所定の操作
量以上であり、かつ前記偏差が所定値以下に達していな
い場合に、前記偏差が前記所定値以下に達するまで前記
エンジン回転数設定手段に付与する操作量を漸増して前
記エンジンの回転数を増大させる回転数漸増手段と、前
記建設車両の車速を検出する車速検出手段と、前記回転
数漸増手段により前記エンジンの回転数が増大した場合
に、前記建設車両の車速が目標車速となるように該目標
車速と前記車速検出手段の検出車速との偏差に応じた制
動力が前記ブレーキ手段で得られるよう該ブレーキ手段
を駆動制御する手段とを具えるようにしている。

【００１３】

【作用】かかる第１発明の構成によれば、作業機を駆動
させるために、作業機の目標位置と現在位置との偏差に
応じた操作量が操作弁に付与されており、エンジン回転
数設定手段において所定のエンジン回転数が設定されて
いたとしても、作動油の温度等に起因して作業機が全く
動かないことが作業機移動検出手段により検出される
と、この作業機移動検出手段によって作業機が移動して
いることが検出されるまでエンジン回転数設定手段に付
与する操作量を漸増させる。この結果、エンジン回転数
が上記所定のエンジン回転数から増大して作業機に供給
される圧油の流量が増加することになり、やがて作業機
が移動する。すなわち、作動油の温度等の影響にかかわ
らず作業機が確実に移動され、位置制御のスピードアッ
プが図られる。

【００１４】また、第２発明の構成によれば、作業機を
駆動させるために、作業機の目標位置と現在位置との偏
差に応じた操作量が操作弁に付与されており、しかもこ
の操作量が所定の操作量以上になったとしても作業機の
目標位置と現在位置との偏差が所定値以下に達するまで
に収束していない場合には、エンジンのパワーが他の駆
動系（走行系あるいはステアリング系）にも配分されて
おり、もはや作業機に配分されたエンジンパワーだけで
は位置制御を行うに十分でないと判断する。そこで、作
業機に供給されるエンジンパワーを増大すべく、上記偏
差が所定値以下に収束するまでエンジン回転数設定手段
に付与する操作量を漸増する。この結果、エンジンの回
転数が増大し、作業機に供給される圧油の流量が増加し
て、やがて作業機が目標位置に達する（偏差が所定値以
内に収束する）ことになる。

【００１５】しかし、ここでエンジン回転数が増大して
しまったので、車速も同時に増加してしまうことにな
る。そこで、建設車両の目標車速と車速検出手段で検出
された車速との偏差に応じた制動力が与えられて建設車
両の車速が目標車速に修正される。すなわち、位置制御
のスピードアップが達成されるとともに、位置および車
速の同時制御が達成される。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る建設車両
の制御装置の実施例について説明する。

【００１７】図１は実施例の装置構成をブロック図にて
示したものであり、同図（ａ）は建設車両、たとえばホ
イールローダに搭載されるとする制御装置の構成を概念
的に示したものであり、同図（ｂ）はホイールローダの
パワートレインの構成を概念的に示したものである。な
お、ホイールローダは作業機として、ブーム（リフトア
ーム）とバケットとを具えている。

【００１８】同図に示すように実施例のホイールローダ
（以下、単に車両という）は、エンジン１を駆動源とし
て、走行、操舵、作業機の駆動等が行われるものであ
り、エンジン１にはこのエンジン１の回転数をアクセル
ペダル３０で設定された回転数に調整するガバナ２が付
設されている。そしてガバナ２を介して図示せぬ燃料噴
射ポンプの燃料噴射量が調整され、エンジン１の回転数
が上記設定回転数にされる。アクセルペダル３０は、オ
ペレータの踏込操作によりエンジン回転数を設定するこ
とができるが、この実施例では後述するようにコントロ
ーラ１４からアクセルペダル３０に対して回転数設定指
令電圧Ｖａが加えられることによりこの指令電圧Ｖａの
大きさに応じてアクセルペダル３０の操作量が調整さ
れ、この調整された操作量に応じてガバナ２が駆動さ
れ、エンジン回転数が上記指令値Ｖａに応じた回転数に
自動設定されるようになっている。

【００１９】エンジン１で発生した出力（パワー）Ｐ
は、それぞれトルクコンバータ３および油圧ポンプ４に
パワーＰ１、Ｐ２に配分されて伝達される。

【００２０】トルクコンバータ３には、エンジン１の出
力軸の回転力が入力され、この回転力を後段のトランス
ミッション５に伝達する。トランスミッション５は、そ
れぞれ異なる速度段を選択する変速クラッチ１ｓｔ、２
ｎｄ、３ｒｄと、前進走行または後進走行を選択する前
・後進クラッチＦ、Ｒとを中心に構成されており、トラ
ンスミッション５に対して後述するコントラーラ１４か
らクラッチ選択信号Ｃ1 、Ｃ2 が加えられることにより
対応するクラッチに圧油が供給されてクラッチが係合し
て、最適速度段が選択される。すなわち、上記前進クラ
ッチＦを係合する内容のクラッチ選択信号Ｃ1 が入力さ
れると、前進走行状態になるとともに、各変速クラッチ
１ｓｔ、２ｎｄ、３ｒｄのいずれかを係合させる内容の
クラッチ選択信号Ｃ2 が入力されると、選択されたクラ
ッチに対応する減速比でトランスミッション５の出力軸
が回転する。逆に、クラッチ選択信号Ｃ1 の内容が後進
クラッチＲを係合させる内容であるならば、後進クラッ
チＲが係合することにより車両は後進走行状態になる。

【００２１】なお、クラッチ選択信号Ｃ1 の内容が前・
後進クラッチＦ、Ｒのいずれも選択しない内容である場
合は、ニュートラル位置にシフトポジションが選択され
た場合であり、トランスミッション５から後段へ動力が
伝達されず、車両は停止する。

【００２２】トランスミッション５の出力は、差動装
置、終減速機６を介して駆動輪７に伝達される。そし
て、この駆動輪７には図示せぬ油圧のブレーキ機構で発
生するブレーキ力が付与され、制動される。このブレー
キ機構はブレーキペダル３１がオペレータにより踏み込
み操作されることにより駆動され、踏込操作量に対応す
るブレーキ力を発生するが、この実施例ではブレーキペ
ダル３１の操作量がコントローラ１４から出力されるブ
レーキ力設定指令電圧Ｖｂに応じて設定され、指令電圧
Ｖｂに応じた油圧力で駆動輪７が制動されるようになっ
ている。

【００２３】さて、一方、エンジン１により駆動される
油圧ポンプ４の吐出圧油は、それぞれステアリング用操
作弁８、ブーム用操作弁９、バケット用操作弁１０に加
えられる。各操作弁８、９、１０は後述するようにコン
トローラ１４から出力されるステアリング移動速度指令
電圧Ｖｓ、ブーム移動速度指令電圧Ｖｂｍ、バケット移
動速度指令電圧Ｖｂｋの大きさに応じた操作量だけスプ
ールが操作されるものであり、操作弁８、９、１０が駆
動すると、その操作量に応じた流量の圧油がそれぞれス
テアリング用油圧シリンダ１１、ブーム用油圧シリンダ
１２、バケット用油圧シリンダ１３の各油室に供給さ
れ、供給される圧油の流量に応じた速度でシリンダのロ
ッドが移動する。

【００２４】このため、指令電圧Ｖｓ、Ｖｂｍ、Ｖｂｋ
が操作弁中立位置に対応する操作量を示すものであるな
らば、ステアリングは現在の舵角が保持され、この保持
した舵角の方向に車両が走行するとともに、ブーム、バ
ケットの作業機は現在の姿勢角度を保持することにな
る。一方、指令電圧Ｖｓが中立位置に対応する電圧より
も大きい電圧であるならば、ステアリングが右方向に指
令電圧Ｖｓに応じた移動速度で操舵され、逆に指令電圧
Ｖｓが中立位置に対応する電圧よりも小さい電圧である
ならば、ステアリングが左方向に指令電圧Ｖｓに応じた
移動速度で操舵される。ブーム、バケットの作業機も同
様に指令電圧Ｖｂｍ、Ｖｂｋが中立位置に対応する電圧
よりも大きい電圧となっているならば、油圧シリンダ１
２、１３が伸長して作業機を指令電圧Ｖｂｍ、Ｖｂｋに
応じた移動速度で上昇させるとともに、逆に指令電圧Ｖ
ｂｍ、Ｖｂｋが中立位置に対応する電圧よりも小さい電
圧となっているならば、油圧シリンダ１２、１３が縮退
して作業機を指令電圧Ｖｂｍ、Ｖｂｋに応じた移動速度
で下降させる。なお、各操作弁８、９、１０は対応する
操作レバーによる手動操作が可能となっている。

【００２５】エンジンパワーの観点からみると油圧ポン
プ４に供給されたエンジンパワーＰ２は、さらにＰ２
１、Ｐ２２、Ｐ２３にそれぞれ配分されて油圧シリンダ
１１、１２、１３にそれぞれ供給されることになる。

【００２６】さて、同図（ａ）の制御装置は、上述した
各指令Ｖｓ、Ｖｂｍ、Ｖｂｋ、Ｖａ、Ｖｂ、Ｃ1 、Ｃ2
を出力するものであり、コントローラ１４を中心に構成
されている。

【００２７】ブームには、その移動位置、つまり車体に
対する姿勢角度θｒを検出する回転位置センサ１９（た
とえば、回動支点に設けられたポテンショメータ）が配
設されている。ここで、ブームの回転角速度ωｒはセン
サ１９の出力θｒを微分することにより容易に求めるこ
とができる。

【００２８】バケットにも同様にブームに対するバケッ
トの姿勢角度φｒを検出する回転位置センサ２０が配設
されており、バケットの回転角速度γｒもセンサ２０の
出力φｒを微分することにより求められる。

【００２９】駆動輪７には、車輪の回転速度を検出する
ことにより車速ｖｒを検出する実車速センサ２１（たと
えば、電磁ピックアップが使用される）が付設されてい
る。そして、車両は、アーティキュレート（関節）型の
車両であり、ステアリンク機構がセンタピボットステア
リング式であるため、車両の前後の車体を連結するピボ
ットピンには、前後車体の屈曲角を検出することにより
ステアリング角度Φｒを検出するステアリング角センサ
２２（たとえば、ポテンショメータが使用される）が付
設されている。

【００３０】上記ブーム回転位置センサ１９、バケット
回転位置センサ２０、実車速センサ２１、ステアリング
角センサ２２の出力は、入力部１７でアンプ、Ａ／Ｄコ
ンバータ等により所要のディジタル信号に変換されて、
ＣＰＵ１５に入力される。

【００３１】メモリ１６には、ＣＰＵ１５を動作させる
ためのプログラム等が格納されており、ＣＰＵ１５はメ
モリ１６の記憶プログラムに応じて後述する図２、図
６、図９、図１１、図１３に示す処理を実行する。

【００３２】すなわち、ＣＰＵ１５の処理実行によって
ステアリングを駆動するステアリング移動速度指令信号
Ｖｓ、ブームを移動させるブーム移動速度指令信号Ｖｂ
ｍ、バケットを移動させるバケット移動速度指令信号Ｖ
ｂｋ、エンジン１の回転数を設定する回転数設定指令信
号Ｖａ、ブレーキ機構を駆動するブレーキ力設定指令信
号Ｖｂ、車両の前進または後進を選択するクラッチ選択
信号Ｃ1、速度段を選択するクラッチ選択信号Ｃ2 が生
成され、これら各信号がＤ／Ａコンバータ、アンプ等か
らなる出力部１８を介して所要レベルの電圧に変換さ
れ、対応する比例電磁弁２３、２４、２５、２６、２
６、２７、２８、２９に出力される。しかして、これら
電磁弁が加えられた電圧に応じて各電磁弁２３〜２９が
付勢されて上記操作弁８、９、１０が動作され、アクセ
ルペダル３０、ブレーキペダル３１の操作量が調整さ
れ、そしてトランスミッション５の各クラッチに係合用
の圧油が供給される。

【００３３】なお、車両は、地面に敷設された図示せぬ
誘導ケーブルから発生する磁界を車体下方において左右
に配設された１対のピックアップコイルで検出し、この
検出結果に基づき誘導ケーブルに対する車体のずれが補
正されるようステアリングが操舵され誘導走行される。
しかし、この種の無人誘導走行方式は、本出願人の特許
出願等によりすでに公知であり、本発明の主旨とは直接
関係してこないので詳しい説明は省略する。以下、かか
る構成に基づく第１の実施例および第２の実施例につい
て説明する。

【００３４】・第１の実施例 以下、図２のフローチャートおよび図３〜図５のグラフ
を併せ参照して、第１の実施例について説明する。

【００３５】図２に示すように、まず、コントローラ内
１４のカウンタ、つまりクロックパルス信号をカウント
することにより時間Ｔを計測するカウンタのカウント値
が零にクリヤされる（ステップ１０１）。ここで、作業
機、たとえばブームの目標角度θｇが所定の入力操作に
より設定される（ステップ１０２）。

【００３６】つぎに、ブームの回転角度θｒが目標角度
θｇに達したか否かを判断するための上限不感帯幅θd
+、下限不感帯幅θd-が所定の入力操作により設定され
る。なお、これら不感帯幅θd-、θd+は自由に変更する
ことができ、ブームを目標角度θｇに正確に停止させた
いときには、不感帯幅を小さい値に設定すればよく、目
標角度θｇ付近にラフに停止させたいときには、不感帯
幅を大きい値に設定すればよい（ステップ１０３）。つ
ぎに、ブーム回転位置センサ１９の検出値θｒを入力し
て、入力したブーム現在角度θｒが、目標角度をθｇを
中心とする上限不感帯θd+、下限不感帯θd-内の範囲に
入っているか否かが、つまり下記（１）式の関係が満た
されているか否かが判断される。

【００３７】 θｇーθd-＜θr ＜θｇ＋θd+ …（１） （ステップ１０４） 上記（１）式の関係が満たされたならば、ブームは目標
角度θｇにほぼ達しており、もはやブームを移動させる
必要がないので、ブーム用操作弁９を中立位置にするた
めのブーム移動速度指令電圧ＶｂｍN がコントローラ１
４から出力され、ブームは現在位置に保持される（図３
のＶｂｍN 参照）。

【００３８】一方、エンジン回転数を設定するための指
令電圧Ｖａについてみてみると、ブーム移動速度指令電
圧Ｖｂｍが出力された状態でブームが移動している通常
の状態では、図４（ａ）に示すように、ブームの目標角
度θｇと現在角度θｒとの偏差θε＝θｇーθｒが零よ
りも大きければ、一定電圧Ｖａ0 がアクセルペダル３０
に付与されている。このため、アクセルペダル３０は電
圧Ｖａ0 に応じた一定操作量に調整され、エンジン１の
回転数は一定電圧Ｖａ0 に応じた一定回転数に維持され
ている。つまり、エンジン１では、この電圧Ｖａ0 の大
きさに応じたエンジンパワーをＰを出力しており、これ
は、作業機を駆動するに十分な大きさとなっている。ま
た、ブーム角度偏差θεが零以下マイナスになる場合
は、ブームを下降させる場合であり、下降するときはブ
ームは自重により自然に降下するので、エンジンパワー
は最低でもよく指令電圧Ｖａを零にしてエンジン回転数
をアイドリング状態に設定している（同４図（ａ）参
照）。

【００３９】上記（１）式が満たされていないと判断さ
れたならば、以下のように（１）式が満たされるまで、
指令電圧Ｖｂｍおよび指令電圧Ｖａが下記のように生成
され、出力される。

【００４０】すなわち、ブーム角度偏差θε＝θｇーθ
ｒが演算され（ステップ１０６）、この偏差θεに応じ
た指令電圧Ｖｂｍが図３の関係に基づき求められ、この
指令電圧Ｖｂｍがブーム用操作弁９に出力される。な
お、図３の関係を予めメモリ１６に記憶させておき、こ
れを読み出すことにより指令電圧Ｖｂｍを求めてもよ
く、また図３の関係を演算により求めるようにしてもよ
い。図３に示す関係から明かなように偏差θεが上限不
感帯幅θd+よりも大きいプラス極性であるならば、その
偏差の大きさに比例して指令電圧Ｖｂｍは上昇すること
になり、電圧Ｖｂｍに応じた操作量でブーム用操作弁９
が駆動される。このため、偏差θεの大きさに比例した
速度でブーム用油圧シリンダ１２が伸長して、ブームを
該偏差θεに比例した移動速度で上昇させる。

【００４１】逆に、偏差θεの絶対値が下限不感帯幅θ
d-よりも大きくなり、マイナス極性であるならば、その
偏差の絶対値の大きさに比例して指令電圧Ｖｂｍは減少
することになり、電圧Ｖｂｍに応じた操作量でブーム用
操作弁９が駆動される。このため、偏差θεの絶対値の
大きさに比例した速度でブーム用油圧シリンダ１２が縮
退して、ブームを該偏差θεの絶対値に比例した移動速
度で下降させる。

【００４２】ここで、作業機たるブームは油圧駆動であ
るため、油温による油の粘性の変化、油圧駆動系の劣化
等の影響を受ける。このため、油温の大きさ等によって
はアクセルペダル３０に上記一定電圧Ｖａ0 を付与し
て、エンジン１に所定のパワーＰを発生させたとしても
ブームが全く動かないことがある。そこで、ブームに移
動指令が出力された時点からの時間を計測すべく上記カ
ウンタによるカウントが開始される（ステップ１０
７）。

【００４３】つぎにカウンタのカウント値Ｔが零より大
きいか否かが判断される（ステップ１０８）が、最初は
カウント値Ｔは零であるので、図４（ａ）に示すように
一定指令値Ｖａ0 が出力されることになる（ステップ１
０９）。

【００４４】つぎに、ブーム回転位置センサ１９から現
在角度θｒが入力され（ステップ１１１）、微小時間Δ
Ｔだけ待って、再度角度θｒが入力される（ステップ１
１２）。

【００４５】つぎにステップ１１１、１１２で入力され
た角度θｒを比較して、ブームが移動したか否かが判断
される（ステップ１１３）。ここでブームが移動したと
判断されたばらば、再びステップ１０５に移行され、ブ
ームが移動していると判断されている限りにおいて、ス
テップ１０５〜１０８、１０９、１１１〜１１３の処理
が繰り返し実行され、やがてステップ１０５においてブ
ームは目標角度θｇに達したと判断され、処理が終了す
る。このように指令電圧Ｖａ0 に応じた回転数でブーム
が確実に移動していれば、特に問題ないのであるが、上
述するように油温等の影響によりステップ１１３におい
てブームが移動していないと判断されることがある。

【００４６】この場合は、つぎのステップ１１４におい
てカウンタのカウント値に上記微小時間ΔＴが加算さ
れ、カウント値Ｔがインクリメントされる（ステップ１
１４）。そしてカウント値Ｔが予設定された最大値Ｔｍ
ａｘよりも小さいか否かが判断さ（ステップ１１５）、
最大値Ｔｍａｘよりも小さければ、ステップ１０５に再
び移行される。

【００４７】すると、今度はステップ１０８においてカ
ウント値Ｔが零よりも大きいと判断されるので、手順は
ステップ１１０に移行され、図４（ｂ）に示すような関
係に基づきカウント値Ｔの大きさに応じた指令電圧Ｖａ
が求められ、これがアクセルペダル３０に出力される。

【００４８】同図（ｂ）に示すようにカウント値Ｔと指
令電圧Ｖａとの関係は、カウント値Ｔに比例して指令電
圧Ｖａが初期値Ｖａ0 から大きくなり、カウント値Ｔが
最大値Ｔｍａｘとなった時点以後は、指令電圧Ｖａが最
大値Ｖａｍａｘとなるような関係となっている。

【００４９】すなわち、この関係の意味するところは、
ブームがステップ１１３において移動してないと判断さ
れている限りは、つぎのステップ１１４においてカウン
ト値Ｔに微小時間ΔＴが逐次加算されカウント値Ｔが徐
徐に大きくなり、指令電圧Ｖａが漸増していくというこ
とである。したがって、ブームが動かないでいると、時
間経過とともに、エンジン回転数が漸増して、ブーム用
油圧シリンダ１２に供給される圧油の流量が増加してエ
ンジンパワーが増大していくので、やがてブームとして
はどんなに油温が低かろうが確実に移動することにな
る。

【００５０】このように油温等の影響により最初は動か
なかったブームもパワー増大により迅速に移動する。

【００５１】なお、エンジン回転数を漸増していっても
まったくブームが動かなく、カウンタのカウント値Ｔが
最大値Ｔｍａｘに達してしまうような場合には（ステッ
プ１１５の判断ＹＥＳ）、故障と判断して、処理を中止
するなど適宜な処理を実行する。図５は、上記図２に示
す処理が故障と判断されることなく実行された場合にお
けるブーム角度θｒの時間変化の様子を示したのであ
る。

【００５２】すなわち、この実施例では、偏差θεが大
きい場合には、ブームの移動速度を大きくする指令電圧
Ｖｂｍを出力するとともに（図３参照）、仮にブームが
動かなければ時間経過に応じてエンジンパワーを漸増さ
せる指令電圧Ｖａを出力するようにしているので（図４
（ｂ）参照）、領域Ａに示すように立ち上がり時間が速
く、また、目標値θｇに近づき偏差θεが小さくなると
ブームの移動速度を小さくする指令電圧Ｖｂｍを出力す
るようにしているので（図３参照）、領域Ｂに示すよう
にブームはゆっくりと滑らかに動いて目標値θｇにオー
バーシュートなく達することになる。

【００５３】このようにこの実施例によれば、油温等の
影響にかかわりなく、作業機が迅速に立ち上がるととも
に、迅速かつオーバーシュートなく滑らかに目標値に達
することができ、作業機による作業効率の向上が図られ
る。なお、この実施例では、作業機としてブームの一方
のみについて説明したが、バケットについても同様の処
理が実行される。そして同様に油温等の影響のかかわり
なくバケット位置を迅速かつ精度よく制御することがで
きる。

【００５４】・第２の実施例 まず、この第２の実施例に適用される原理について説明
する。

【００５５】いま、前述したようにエンジン１のパワー
をＰ、車両の走行に使われるパワーをＰ１、油圧モータ
４に使われるパワーをＰ２とし、さらにＰ２のうちステ
アリングに使われるパワーをＰ２１、ブームに使われる
パワーをＰ２２、バケットに使われるパワーをＰ２３と
すると、 Ｐ＝Ｐ１＋Ｐ２ …（２） Ｐ２＝Ｐ２１＋Ｐ２２＋Ｐ２３ …（３） Ｐ１＝ｊ１・Ｐ …（４） （ただし、０≦ｊ１≦１） Ｐ２＝ｊ２・（ＰーＰ１）＝ｊ２・（１ーｊ１）・Ｐ …（５） （ただし、０≦ｊ２≦１） Ｐ２１＝ｋ１・Ｐ２ …（６） （Ｐ２１＝ｋ１・ｊ２・（１ーｊ１）・Ｐ） （ただし、０≦ｋ１≦１） Ｐ２２＝ｋ２・（Ｐ２ーＰ２１）＝ｋ２・（１ーｋ１）・Ｐ２ …（７） （Ｐ２２＝ｋ２・（１ーｋ１）・ｊ２・（１ーｊ１）・Ｐ） （ただし、０≦ｋ２≦１） Ｐ２３＝ｋ３・（Ｐ２ーＰ２１ーＰ２２） ＝ｋ３・（Ｐ２ーｋ１・Ｐ２ーｋ２・（１ーｋ１）・Ｐ２） ＝ｋ３・（１ーｋ１ーｋ２・（１ーｋ１））・Ｐ２ …（８） （Ｐ２３＝ｋ３・（１ーｋ１ーｋ２・（１ーｋ１））・ｊ２・（１ーｊ１）・ Ｐ） （ただし、０≦ｋ３≦１） という関係が成立する。

【００５６】上記式において、ｊ１、ｊ２は、エンジン
パワーＰをパワーＰ１、Ｐ２にどのように配分するかを
決定するゲインである。また、ｋ１、ｋ２、ｋ３の値
は、パワーＰ２をステアリング駆動、ブーム駆動、バケ
ット駆動のぞれぞれにどのように配分するかを決定する
ゲインである。ゲインｋ１、ｋ２、ｋ３の値は、操作弁
８、９、１０に付与される操作量、つまりステアリング
移動速度指令電圧Ｖｓの値、ブーム移動速度指令電圧Ｖ
ｂｍの値、バケット移動速度指令電圧Ｖｂｋの値により
決定されることになる。

【００５７】すなわち、ゲインｋ１と指令電圧Ｖｓとの
間には、指令電圧の最大値をＶｓｍａｘとして、 ｋ１＝（１／Ｖｓｍａｘ）・Ｖｓ …（９） （ただし、ーＶｓｔｍａｘ≦Ｖｓ≦Ｖｓｔｍａｘ） という関係がある。ここで説明の便宜のため指令電圧Ｖ
ｓがプラス、マイナスの極性をとるものとする。そし
て、指令電圧Ｖｓがマイナス場合ーＶｓｔｍａｘ≦Ｖｓ
ｔ≦０は、操作弁８が中立位置から左に舵角を切る方向
に操作される場合であり、逆に指令電圧Ｖｓがプラスの
場合０≦Ｖｓｔ≦Ｖｓｔｍａｘは、操作弁８が、中立位
置から右に舵角を切る方向に操作された場合とする。

【００５８】同様にして、ゲインｋ２と指令電圧Ｖｂｍ
との間にも、 ｋ２＝（１／Ｖｂｍｍａｘ）・Ｖｂｋ …（１０） （ただし、ーＶｂｍｍａｘ≦Ｖｂｍ≦Ｖｂｍｍａｘ） という関係があり、指令電圧Ｖｂｍがプラスの場合０≦
Ｖｂｍ≦Ｖｂｍｍａｘは、ブームが上昇する方向に操作
された場合であり、逆に指令電圧Ｖｂｍがマイナスの場
合ーＶｂｍｍａｘ≦Ｖｂｍ≦０は、ブームが下降する方
向に操作された場合である。

【００５９】同様に、ゲインｋ３と指令電圧Ｖｂｋとの
間にも、 ｋ３＝（１／Ｖｂｋｍａｘ）・Ｖｂｋ …（１１） （ただし、ーＶｂｋｍａｘ≦Ｖｂｋ≦Ｖｂｋｍａｘ） という関係があり、指令電圧Ｖｂｋがプラスの場合０≦
Ｖｂｋ≦Ｖｂｋｍａｘは、バケットが上昇する（チル
ト）方向に操作された場合であり、逆に指令電圧Ｖｂｋ
がマイナスの場合ーＶｂｋｍａｘ≦Ｖｂｋ≦０は、バケ
ットが下降する（ダンプ）方向に操作された場合であ
る。

【００６０】上記（２）〜（８）式を検討すると、以下
の場合に分類される。

【００６１】・トランスミッション５のシフト位置がニ
ュートラルとなっており、かつステアリング、ブーム、
バケットのいずれも動作しない場合。

【００６２】この場合は、ｊ１＝０、ｊ２＝０、Ｐ＝０
となっており、トルクコンバータ３、油圧ポンプ４のい
ずれにもエンジンパワーＰが伝達されていないアイドリ
ング状態となっている。

【００６３】・トランスミッション５が前進または後進
にシフトされており、かつステアリング、ブーム、バケ
ットいずれも動作しない場合。

【００６４】この場合は、ｊ１＝１、ｊ２＝０で、Ｐ＝
Ｐ１となっており、エンジン１のパワーＰはすべて車両
が走行するために使用される。

【００６５】・トランスミッション５のシフト位置がニ
ュートラルとなっており、ステアリング、バケット、ブ
ームのいずれかが動作する場合。

【００６６】この場合は、ｊ１＝０、ｊ２＝１で、Ｐ＝
Ｐ２となっており、エンジン１のパワーＰはすべて油圧
ポンプ４を駆動するために使用される。

【００６７】・ｊ１＝１かつｊ２＝１である状態は物理
的に存在しない。

【００６８】・トランスミッション５が前進または後進
にシフトされており、ステアリング、バケット、ブーム
のいずれかが作動する場合。

【００６９】この場合は、０＜ｊ１＜１かつ０＜ｊ２＜
１となっており、エンジン１のパワーＰが車両を走行さ
せるためのパワーＰ１と油圧モータ４を駆動させるため
のパワーＰ２に配分されて使用される。なお、以下のＰ
´だけのパワーがロスすることになる。

【００７０】Ｐ´＝Ｐ−Ｐ１ーＰ２ ＝Ｐーｊ１・Ｐーｊ２・（１ーｊ１）・Ｐ ＝（１ーｊ１ーｊ２・（１ーｊ１））・Ｐ …（１２） 以下に述べる実施例は、この最後の場合に適用されるも
のである。

【００７１】さて、エンジン１で発生するパワーＰの配
分の優先順序は、上記（２）〜（８）式から明かなよう
に走行、ステアリング、ブーム、バケットの順となって
いる。そして、（９）〜（１１）式に示したようにステ
アリング、ブーム、バケットに対する各指令電圧の大き
さによって各ゲインｋ１、ｋ２、ｋ３が決定されること
になる。

【００７２】このため、作業機たるブーム、バケットを
より速く駆動させようとした場合、走行用に供給された
パワーＰ１を任意に必要なだけブーム用油圧シリンダ１
２、バケット用油圧シリンダ１３に供給することができ
なく、エンジンパワーＰが一定ならば上記優先順序で従
いブーム、バケットに供給されたパワーの範囲内でかつ
ゲインｋ２、ｋ３に応じたパワー分しか使うことができ
ない。

【００７３】また、適用車両は油圧駆動であるため油温
等の影響によってもブーム、バケットに配分されてくる
パワーが異なる。

【００７４】そこで、従来オペレータとしては、ブー
ム、バケットを速く移動させようした場合、アクセルペ
ダルを操作して元となるエンジンパワーを増大させるし
かなく、この場合にエンジン回転数増大により上昇した
車速の修正もブレーキ操作により同時に行う必要があっ
た。

【００７５】かかる複合操作はパワーの配分を経験的に
捕らえ操作する必要があり、熟練を要するとともに煩に
耐えない。そこで、この第２の実施例では以上の複合動
作を自動的に行おうとするものである。

【００７６】ＣＰＵ１５で行われるプログラム構成は、
メインルーチンと、タイマ割り込みルーチンの２段構成
となっており、メインルーチンでは、作業機による自動
堀削、すくい込みの動作を実現するためのアルゴリズム
がプログラム化されている。よってメインルーチンで
は、ブームの目標角度θｇ、バケットの目標角度φｇ、
目標車速ｖｇ、目標ステアリング角Φｇ、クラッチの選
択内容Ｃ1、Ｃ2 をメモリ１６に書き込む処理がなされ
る。一方、タイマ割り込みルーチンは、一定の周期で割
り込みがかかり実行されるプログラムであり、速度制御
ルーチン（図６）、ステアリング制御ルーチン、クラッ
チ切り換え制御ルーチン、ブーム位置制御ルーチン（図
９）、バケット位置制御ルーチン（図１１）、ブレーキ
制御ルーチン（図１３）とからなっている。

【００７７】各割り込みルーチンでは、各センサ１９〜
２２の検出値θｒ〜Φｒを入力してこれをメモリ１６に
書き込むとともに、メモリ１６に格納された各目標値θ
ｇ…および各検出値θｒを読みだし、速度制御、ステア
リング制御、ブーム位置制御、バケット位置制御、ブレ
ーキ制御、クラッチ切り換え制御が行われる。すなわ
ち、これら各種制御の同時並列処理が可能となってい
る。

【００７８】以下、各割り込みルーチンで実行される内
容について説明する。

【００７９】なお、クラッチ切り換え制御については説
明を省略する。

【００８０】・速度制御ルーチン 図６に示すように速度制御の割り込みがかかると、ま
ず、メモリ１６から目標車速ｖｇが読み出され（ステッ
プ２０１）、ついで現在の車速ｖｇが入力される（ステ
ップ２０２）。そこで、目標車速ｖｇを中心として上下
に速度不感帯幅ｖｄが設定され、現在の車速ｖｒが、目
標車速ｖｇにほぼ達しているか否か、つまり目標車速ｖ
ｇを中心として上下に速度不感帯幅ｖｄの範囲内、 ｖｇ−ｖｄ＜ｖｒ＜ｖｇ＋ｖｄ …（１３） にあるか否かが判断される（ステップ２０３）。

【００８１】ここで、車速ｖｒが上記（１３）式の範囲
内にあり、目標車速ｖｇに達していると判断されたなら
ば、この割り込みルーチンの処理を終了してメインルー
チンに移行して、つぎのステアリング制御ルーチンの割
り込みがかかる。

【００８２】一方、ステップ２０３において車速ｖｒが
目標車速ｖｇに達していないと判断されたならば、つぎ
に車速の偏差ｖε＝ｖｇ−ｖｄが演算され、この偏差ｖ
εに応じた電圧増減分値Δｖａが図７の関係に基づき求
められる。図７は、車速偏差ｖεと現在のエンジン回転
数設定指令電圧Ｖａに加算すべき電圧増減分値ΔＶａと
の関係を示したものであり、上記（１３）式の関係が満
たされている場合には、増減分値ΔＶａは零となり、偏
差ｖεの大きさに比例して増減分値ΔＶａが大きくなる
関係となっている（ステップ２０４）。

【００８３】これをエンジンパワーの点でみると、エン
ジン回転数設定指令電圧ＶａがΔＶａだけ変化してエン
ジンパワーＰがΔＰだけ増加すると、上記（４）式より
走行系へのパワーＰ１は、ｊ１・ΔＰだけ変化すること
になる。そして上記（５）式より油圧ポンプ４へのパワ
ーＰ２はｊ２・（１ーｊ１）・ΔＰだけ変化することに
なる。

【００８４】ステップ２０４で求められた電圧増減分値
ΔＶａが現在の指令電圧Ｖａに加算され、指令電圧Ｖａ
がインクリメントされる（ステップ２０５）。以下、こ
の指令電圧Ｖａが零より小さくなく（ステップ２０６の
判断ＮＯ）、かつ最大値Ｖａｍａｘを超えてないときに
は（ステップ２０８の判断ＮＯ）、ステップ２０５でイ
ンクリメントされた指令電圧Ｖａがそのままアクセルペ
ダル３０に出力され、処理が終了することになるが、増
減分値ΔＶａを加算した結果の指令電圧Ｖａが零よりも
小さくなってしまうと（ステップ２０６の判断ＹＥ
Ｓ）、指令電圧Ｖａを零にして、アクセルペダル３０に
出力するとともに（ステップ２０７）、指令電圧Ｖａが
最大値Ｖａｍａｘが超えてしまうときには（ステップ２
０８の判断ＹＥＳ）、指令電圧Ｖａを最大値Ｖａｍａｘ
にして、アクセルペダル３０に出力する（ステップ２０
９）。

【００８５】以下、車速ｖｒが目標車速ｖｇに到達しな
いで（ステップ２０３の判断ＮＯ）、時間が経過する
と、この速度制御ルーチンの割り込みがかかかる度に、
ステップ２０５において指令電圧Ｖａが順次インクリメ
ントされることになる。

【００８６】したがって、たとえば車速ｖｒが目標車速
ｖｇよりも低いままである限りは、指令電圧Ｖａが車速
偏差ｖεに応じた増分ΔＶａづつ増加していくことにな
り、エンジン１の回転数が増大し続けることになる。こ
れをオペレータの操作に置き換えてみると車速が目標値
より低いと、アクセルペダルを踏み続け、加速度を上昇
させていく操作に相当する。一方、車速ｖｒが目標車速
ｖｇ近くになったり、目標車速ｖｇを超えてしまうと、
電圧増分ΔＶａが小さくなったり、また、マイナスのΔ
Ｖａが加わることになり、指令電圧Ｖａの増加の度合い
を小さくしたり、指令電圧Ｖａを減少させたりすること
ができるので、車速ｖｒを目標車速ｖｇに滑らかに到達
させることができる。

【００８７】・ステアリング制御ルーチン このルーチンは上記速度制御ルーチンのつぎに割り込み
がかかって実行される。フローチャートは省略するが、
概ね以下のような処理が実行される。

【００８８】まず、目標ステアリング角Φｇがメモリ１
６から読み出される。なお、この目標ステアリング角Φ
ｇは、前述するように車両は誘導ケーブルに沿って誘導
されるよう操舵制御されているため、時時刻刻変化して
おり一定していない。

【００８９】ステアリング角不感帯幅Φｄが設定され、
ステアリング角センサ２２で検出された現在のステアリ
ング角Φｒが、 ΦｇーΦｄ＜Φｒ＜Φｇ＋Φｄ …（１４） の関係を満足するまで、ステアリングが操舵される。

【００９０】すなわち、図８（ａ）は、ステアリング角
偏差Φε＝ΦｇーΦｒと、ステアリング指令電圧Ｖｓと
の関係を示しており、また同図（ｂ）は車速ｖｒとオフ
セット電圧Ｖｓｏとの関係を示している。ステアリング
移動速度指令電圧Ｖｓがプラス極性の場合は、ステアリ
ングを右に切る指令に対応しており、ステアリング移動
速度指令電圧Ｖｓがマイナス極性の場合は、ステアリン
グを左に切る指令に対応している。

【００９１】最終的にステアリング移動速度指令電圧Ｖ
ｓは、図８（ａ）の指令電圧Ｖｓに図８（ｂ）のオフセ
ット電圧Ｖｓｏを加算または減算したものとして以下の
ように求められる。

【００９２】 Φｇ−Φｒ＞Φｄならば、Ｖｓ＝Ｖｓ＋Ｖｓｏ ーΦｄ≦Φｇ−Φｒ≦Φｄならば、Ｖｓ＝０ ΦｇーΦｒ＜ーΦｄならば、Ｖｓ＝ＶｓーＶｓｏ …（１５） このようにしてステアリング移動速度指令電圧Ｖｓｔが
決定され、（９）式よりゲインｋ１が決定される。な
お、オフセット電圧Ｖｓｏは、ステアリングを切るパワ
ーを増幅させるため電圧増分であり、ゲインｋ１の値を
大きくするためのものである。すなわち、車速ｖｒが小
さくなるほど、操舵輪と路面との摩擦が大きくなりステ
アリングを切るのにパワーを必要とするために、同図
（ｂ）に示すように車速ｖｒが小さくなるほどオフセッ
ト電圧Ｖｓｏを大きくしてステアリング移動速度指令電
圧Ｖｓの絶対値を大きくするようにしている。

【００９３】なお、目標ステアリング角Φｇは、上述し
たように一定していないものであるから、ステアリング
移動速度指令電圧Ｖｓ、つまりゲインｋ１の値も一定し
ていないので、常にブーム、バケットにはある一定以上
のパワーＰ２２、Ｐ２３が供給されるようにしておかね
ばならない。そのため（１５）式で得られるステアリン
グ移動速度指令電圧Ｖｓは、上記一定以上のパワーを供
給できる最大指令電圧Ｖｓｍａｘより小さい関係、 ｜Ｖｓｔ｜＜Ｖｓｍａｘ …（１６） となるように図８（ａ）、（ｂ）の関係を決定しておく
必要がある。

【００９４】・ブーム位置制御 上記ステアリング制御ルーチンが終了すると、つぎに図
９に示すブーム位置制御ルーチンの割り込みがかかる。

【００９５】まず、メモリ１６からブームの目標角度θ
ｇが読み出され（ステップ３０１）、ブーム回転位置セ
ンサ１９からブームの現在角度θｒが入力される（ステ
ップ３０２）。

【００９６】図１０（ａ）は、ブーム角度偏差θε＝θ
ｇ−θｒとブーム目標角速度ωｇとの関係を示したもの
であり、この図１０（ａ）の関係より現在の偏差θεに
比例した大きさの目標角速度ωｇが求められる（ステッ
プ３０３）。

【００９７】そして、前述したようにブーム回転位置セ
ンサ１９の出力を微分することにより、ブームの現在の
角速度ωｒが演算される（ステップ３０４）。

【００９８】そして、ブーム角度不感帯幅θｄが設定さ
れ、ブームの現在角度θｒが、目標値θｇになったか否
か、すなわち、 θｇーθｄ＜θｒ＜θｇ＋θｄ …（１７） の関係が満足されたか否かが判断される（ステップ３０
５）。上記（１７）式の関係が満足されたならば、もは
やブームを移動させる必要がないので、現在位置にブー
ムを保持すべくブーム用操作弁９を中立位置にするため
のブーム移動速度指令電圧ＶｂｍN が出力されて処理が
終了する（ステップ３０７）。

【００９９】一方、上記（１７）式の関係が満足されて
いなくて、ブームを移動させる必要がある場合には、つ
ぎに、ステップ３０３、３０４で得られた目標角速度ω
ｇ、現在角速度ωｇに基づきブーム角速度偏差ωε＝ω
ｇーωｒが演算され、この偏差ωεに応じたブーム指令
電圧増減分値ΔＶｂｍが求められる。図１０（ｂ）はブ
ーム角速度ωεとブーム指令電圧増減分値ΔＶｂｍとの
関係を示したものであり、比例関係となっている（ステ
ップ３０６）。

【０１００】そして、つぎにステップ３０６で得られた
増減分値ΔＶｂｍを現在のブーム移動速度指令電圧Ｖｂ
ｍに加算することで、指令電圧Ｖｂｍがインクリメント
され、これがブーム用操作弁９に出力される（ステップ
３０８）。

【０１０１】ここで、図１０の関係より明かようにブー
ムの角度の偏差θεが大きいほど、ブーム目標角速度ω
ｇが大きくなり、これにしたがいブームの指令電圧の増
減分値が大きくなっている。よって、これをオペレータ
による操作に置き換えてみると、ブームの現在角度と目
標角度との隔たりが大きいほど、操作レバーの操作量を
大きくしてブームの移動速度を速くするよう操作するこ
とに相当している。このような位置（角度）制御が行わ
れることにより、ブームが目標角度に迅速に到達するこ
とになる。また、ブームの現在角度が目標角度に近傍に
到達したり、また目標角度を超えてしまうような場合に
は、増減分値ΔＶｂｍが小さくなったり、マイナスのΔ
Ｖｂｍとなるので、指令電圧Ｖｂｍの増加の度合いを小
さくしたり、指令電圧Ｖｂｍを減少させたりすることが
でき、目標角度θｇに滑らかに到達させることができ
る。

【０１０２】以上のようにしてブーム指令電圧Ｖｂｍが
決定され（１０）式よりゲインｋ２が決定される。ステ
ップ３０８において演算されたブーム指令電圧Ｖｂｍの
絶対値が、ブーム指令電圧の最大値Ｖｂｍｍａｘ以下、 ｜Ｖｂｍ｜≦Ｖｂｍｍａｘ …（１８） に収まっている場合（ステップ３０９、３１０の判断Ｎ
Ｏ）には、ステップ３０６で演算されたブーム移動速度
指令電圧Ｖｂｍがそのままブーム用操作弁９に出力され
ることになるが、ステップ３０８で演算されたブーム指
令電圧Ｖｂｍの絶対値が、ブーム指令電圧の最大値Ｖｂ
ｍｍａｘよりも大きくなった場合、 ｜Ｖｂｍ｜＞Ｖｂｍｍａｘ …（１９） には（ステップ３０９、３１０の判断ＹＥＳ）にはつぎ
のステップ３１１、３１２に移行される。すなわち、操
作弁９を操作する方向が上昇方向の場合にはブーム指令
電圧Ｖｂｍを最大値Ｖｂｍｍａｘにしてブーム用操作弁
９に出力するとともに、操作弁９を操作する方向が下降
方向の場合には絶対値を最大にする指令電圧ーＶｂｍｍ
ａｘをブーム用操作弁９に出力する（ステップ３１１、
３１２）。このようにブーム用操作弁９が最大操作量と
なっているにもかかわらずブームが目標角度に達しない
場合は、ブームに供給されているパワーＰ２２はブーム
の角度を目標角度にするに十分なパワーではないと判断
する。すなわち、現在ゲインｋ２が１となっており、
（７）式より、 Ｐ２２＝（１ーｋ１）・Ｐ２＝（１ーｋ１）・ｊ２・（１ーｊ１）・Ｐ …（２０） となるが、このパワーＰ２２では、ブームの角度を目標
角度にするに（角速度を目標角速度にするに）十分なパ
ワーではないと判断する。そこで、パワーＰ２２の元と
なるエンジン１のパワーＰを増大させることによりパワ
ーＰ２２を増大させるべくエンジン回転数を上昇させる
処理が実行される。

【０１０３】すなわち、現在のエンジン回転数設定指令
電圧Ｖａに対して微小増加分ΔＶａが加算され、指令電
圧Ｖａがインクリメントされる。この微小増加分ΔＶａ
は、ステップ３０９、３１０において最大値Ｖｂｍｍａ
ｘを超えた分（絶対値）に相当する（ステップ３１
３）。

【０１０４】つぎにエンジン回転数指令電圧Ｖａが最大
値Ｖａｍａｘよりも大きくなったか否かが判断され（ス
テップ３１４）、指令電圧Ｖａが最大値Ｖａｍａｘ以内
である場合には、ステップ３１３で演算された指令電圧
Ｖａがそのままアクセルペダル３０に出力されて処理が
終了するが、指令電圧Ｖａが最大値Ｖａｍａｘを超えて
しまうような場合には、指令電圧Ｖａを最大値Ｖａｍａ
ｘにしてアクセルペダル３０に出力されて（ステップ３
１５）、処理が終了する。

【０１０５】ブームのパワーＰ２２を上昇させるための
かかるエンジン回転数増加処理を行うことにより、パワ
ーＰ２２は、（５）、（７）式より、 ΔＰ２２＝（１ーｋ１）・ΔＰ２＝（１ーｋ１）・ｊ２・（１ーｊ１）・ΔＰ …（２１） だけ増加させることができる。

【０１０６】しかし、（４）式より明かなように走行系
へのパワーＰ１も、 ΔＰ１＝ｊ１・ΔＰ …（２２） だけ増分することになる。これにより車速ｖｒが増加し
てしまうことになる。そこで、増加した車速ｖｒを目標
車速ｖｇに修正すべく、図１３に示すブレーキ制御処理
が実行される。これについては後述する。

【０１０７】・バケット位置制御 上記ブーム位置制御ルーチンが終了すると、つぎに図１
１に示すバケット位置制御ルーチンの割り込みがかか
る。

【０１０８】まず、メモリ１６からバケットの目標角度
φｇが読み出され（ステップ４０１）、バケット回転位
置センサ２０からバケットの現在角度φｒが入力される
（ステップ４０２）。

【０１０９】図１２（ａ）は、バケット角度偏差φε＝
φｇ−φｒとバケット目標角速度νｇとの関係を示した
ものであり、この図１２（ａ）の関係より現在の偏差φ
εに比例した大きさの目標角速度νｇが求められる（ス
テップ４０３）。

【０１１０】そして、前述したようにバケット回転位置
センサ２０の出力を微分することにより、バケットの現
在の角速度νｒが演算される（ステップ４０４）。

【０１１１】そして、バケット角度不感帯幅φｄが設定
され、バケットの現在角度φｒが、目標値φｇになった
か否か、すなわち、 φｇーφｄ＜φｒ＜φｇ＋φｄ …（２３） の関係が満足されたか否かが判断される（ステップ４０
５）。上記（２３）式の関係が満足されたならば、もは
やバケットを移動させる必要がないので、現在位置にバ
ケットを保持すべくバケット用操作弁１０を中立位置に
するためのバケット移動速度指令電圧ＶｂｋN が出力さ
れて処理が終了する（ステップ４０７）。

【０１１２】一方、上記（２３）式の関係が満足されて
いなくて、バケットを移動させる必要がある場合には、
つぎに、ステップ４０３、４０４で得られた目標角速度
νｇ、現在角速度νｇに基づきバケット角速度偏差νε
＝νｇーνｒが演算され、この偏差νεに応じたバケッ
ト指令電圧増減分値ΔＶｂｋが求められる。図１２
（ｂ）はバケット角速度νεとバケット指令電圧増減分
値ΔＶｂｋとの関係を示したものであり、比例関係とな
っている（ステップ４０６）。

【０１１３】そして、つぎにステップ４０６で得られた
増減分値ΔＶｂｋを現在のバケット指令電圧Ｖｂｋに加
算することで、指令電圧Ｖｂｋがインクリメントされ、
これがバケット用操作弁１０に出力される（ステップ４
０８）。

【０１１４】ここで、図１２の関係より明かなようにバ
ケットの角度の偏差φεが大きいほど、バケット目標角
速度νｇが大きくなり、これにしたがいバケットの指令
電圧の増減分値が大きくなっている。よって、これをオ
ペレータによる操作に置き換えてみると、バケットの現
在角度と目標角度との隔たりが大きいほど、操作レバー
の操作量を大きくしてバケットの移動速度を速くするよ
う操作することに相当している。このような位置（角
度）制御が行われることにより、バケットが目標角度に
迅速に到達することになる。また、バケットの現在角度
が目標角度に近傍に到達したり、また目標角度を超えて
しまうような場合には、増減分値ΔＶｂｋが小さくなっ
たり、マイナスのΔＶｂｋとなるので、指令電圧Ｖｂｋ
の増加の度合いを小さくしたり、指令電圧Ｖｂｋを減少
させたりすることができ、目標角度φｇに滑らかに到達
させることができる。

【０１１５】以上のようにしバケット指令電圧Ｖｂｋが
決定され（１１）式よりゲインｋ３が決定される。ステ
ップ４０８において演算されたバケット指令電圧Ｖｂｋ
の絶対値が、バケット指令電圧の最大値Ｖｂｋｍａｘ以
下、 ｜Ｖｂｋ｜≦Ｖｂｋｍａｘ …（２４） に収まっている場合（ステップ４０９、４１０の判断Ｎ
Ｏ）には、ステップ４０６で演算されたバケット移動速
度指令電圧Ｖｂｋがそのままバケット用操作弁１０に出
力されることになるが、ステップ４０８で演算されたバ
ケット指令電圧Ｖｂｋの絶対値が、バケット指令電圧の
最大値Ｖｂｋｍａｘよりも大きくなった場合、 ｜Ｖｂｋ｜＞Ｖｂｋｍａｘ …（２５） には（ステップ４０９、４１０の判断ＹＥＳ）、つぎの
ステップ４１１、４１２に移行される。ここで、操作弁
１０を操作する方向が上昇方向の場合には、バケット指
令電圧Ｖｂｋを最大値Ｖｂｋｍａｘにしてバケット用操
作弁１０に出力するとともに、操作弁１０を操作する方
向が下降方向の場合には絶対値を最大にする指令電圧ー
Ｖｂｋｍａｘをバケット用操作弁１０に出力する（ステ
ップ４１１、４１２）。

【０１１６】このようにバケット用操作弁１０が最大操
作量となっているにもかかわらずバケットが目標角度に
達しない場合は、バケットに供給されているパワーＰ２
３バケットの角度を目標角度にするに十分なパワーでは
ないと判断する。すなわち、現在ゲインｋ３が１となっ
ており、（８）式より、 Ｐ２３＝（１ーｋ１ーｋ２・（１ーｋ１））・Ｐ２ ＝（１ーｋ１ーｋ２・（１ーｋ１））・ｊ２・（１ーｊ１）・Ｐ …（２６） となるが、このパワーＰ２３では、バケットの角度を目
標角度にするに（角速度を目標角速度にするに）十分な
パワーではないと判断する。そこで、パワーＰ２２の元
となるエンジン１のパワーＰを増大させることによりパ
ワーＰ２３を増大させるべくエンジン回転数を上昇させ
る処理が実行される。

【０１１７】すなわち、現在のエンジン回転数設定指令
電圧Ｖａに対して微小増加分ΔＶａが加算され、指令電
圧Ｖａがインクリメントされる。この微小増加分ΔＶａ
は、ステップ４０９、４１０において最大値Ｖｂｋｍａ
ｘを超えた分（絶対値）に相当する（ステップ４１
３）。

【０１１８】つぎにエンジン回転数指令電圧Ｖａが最大
値Ｖａｍａｘよりも大きくなったか否かが判断され（ス
テップ４１４）、指令電圧Ｖａが最大値Ｖａｍａｘ以内
である場合には、ステップ４１３で演算された指令電圧
Ｖａがそのままアクセルペダル３０に出力されて処理が
終了するが、指令電圧Ｖａが最大値Ｖａｍａｘを超えた
しまうような場合には、指令電圧Ｖａを最大値Ｖａｍａ
ｘにしてアクセルペダル３０に出力されて（ステップ４
１５）、処理が終了する。

【０１１９】バケットのパワーＰ２３を上昇させるため
のかかるエンジン回転数増加処理が行なわれることによ
り、パワーＰ２３は、（５）、（８）式より、 ΔＰ２３＝（１ーｋ１ーｋ２・（１ーｋ１））・ｊ２・（１ーｊ１）・ΔＰ …（２７） だけ増分させることができる。

【０１２０】しかし、（５）式より明かなように走行系
へのパワーＰ１も、 ΔＰ１＝ｊ１・ΔＰ …（２８） だけ増分することになる。これにより車速ｖｒが増加し
てしまうことになる。そこで車速ｖｒを目標車速ｖｇに
修正すべく図１３に示すブレーキ制御処理が実行され
る。

【０１２１】・ブレーキ制御ルーチン 上記バケット制御ルーチンが終了すると、図１３に示す
ブレーキ制御の割り込みがかかる。まず、メモリ１６か
ら目標車速ｖｂが読み出され（ステップ５０１）、つい
で実車速センサ２１の車速ｖｒが入力される（ステップ
５０２）。ついで速度不感帯幅ｖｄが設定され、車速ｖ
ｒが、式、 ｖｒ＜ｖｇ＋ｖｄ …（２９） を満足するまで、ブレーキペダル３１へブレーキ力指令
電圧Ｖｂが出力される（ステップ５０３）。

【０１２２】すなわち、ブレーキ力指令電圧Ｖｂは、現
在の指令電圧をＶｂとし、指令電圧増分値をΔＶｂとす
ると、 ｖｒ＜ｖｇ＋ｖｄならば、Ｖｂ＝Ｖｂ＋ΔＶｂ ｖｒ≧ｖｇ＋ｖｄならば、Ｖｂ＝ＶｂーΔＶｂ …（３０） となる。ここで、車速ｖｒが目標値ｖｇに達しない場合
には、偏差ｖｇーｖｒに応じたブレーキ力ΔＶｂだけブ
レーキ力を増大させる指令がブレーキペダル３１へ出力
されるとともに（ステップ５０７）、車速ｖｒが目標値
ｖｇを超えた場合には、偏差ｖｇ−ｖｒに応じたブレー
キ力ΔＶｂだけブレーキ力を減少させる指令がブレーキ
ペダル３１に出力される（ステップ５０４）。

【０１２３】ただし、ステップ５０４でインクリメント
された指令電圧Ｖｂが零よりも小さくなる場合には（ス
テップ５０５の判断ＹＥＳ）、指令電圧Ｖｂを零にして
ブレーキペダル３１に出力されるとともに（ステップ５
０６）、ステップ５０７でインクリメントされた指令電
圧Ｖｂが最大値Ｖｂｍａｘよりも大きくなる場合には
（ステップ５０８の判断ＹＥＳ）、指令電圧Ｖｂを最大
値Ｖｂｍａｘにしてブレーキペダル３１に出力される。

【０１２４】このように、ブーム、バケットの角速度を
目標値まで迅速へ移動させるために、エンジンパワーＰ
を増大させた結果、走行系へのパワーＰ１も増大して車
速ｖｒが目標車速ｖｇを超えることとなってしまったと
しても、ブレーキ制御が行われ、自動的に車速を再び目
標値に修正する処理が実行される。

【０１２５】なお、実施例では、ブーム、バケットかな
らなる作業機を有した建設車両に適用する場合を想定し
たが、これに限定されることなく、ブーム、アーム、バ
ケットを有したパワーショベルなどの建設車両に適用す
る実施である。要は作業機の位置制御が行われる建設車
両に任意に適用可能である。

【０１２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、油
圧駆動系における油温の変化等の影響にかかわりなく作
業機を確実に、かつ迅速に目標位置まで移動させること
ができる。また、作業機の位置制御を迅速を行うべくエ
ンジンパワーを増大させた場合に増大する車速が目標値
になるようブレーキ制御を行うようにしたので、作業機
の迅速な位置制御と、車速制御とが同時に自動的に行わ
れる。この結果、建設車両の作業効率が大幅に向上する
とともに、オペレータにかかる負担が大幅に低減され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明にかかる建設車両の実施例の構成
を示すブロック図であり、同図（ａ）は実施例の制御装
置の構成を示し、同図（ｂ）は実施例の建設車両のパワ
ートレインの構成を示す図である。

【図２】図２は、図１に示すＣＰＵで実行される第１の
実施例の処理手順を示すフローチャートである。

【図３】図３は図２に示す処理で使用される、ブームの
角度偏差とブーム指令電圧との関係を示すグラフであ
る。

【図４】図４は図２に示す処理で使用される、ブーム角
度偏差とエンジン回転数設定指令電圧との関係を示すグ
ラフで、同図（ａ）はブームが移動する通常の場合の指
令電圧を示し、同図（ｂ）はブームが移動しない場合の
経過時間と指令電圧との関係を示すグラフである。

【図５】図５は第１の実施例におけるブームの角度の時
間変化の様子を示すグラフである。

【図６】図６は第２の実施例の車速制御ルーチンの処理
を示すフローチャートである。

【図７】図７は図６に示す車速制御処理で使用される、
車速の偏差とエンジン回転数増減分値との関係を示すグ
ラフである。

【図８】図８（ａ）は第２の実施例のステアリング制御
処理で使用される、ステアリング角偏差とステアリング
指令電圧との関係を示すグラフであり、同図（ｂ）はス
テアリング指令電圧に加算されるべきオフセット電圧を
車速との関係で示すグラフである。

【図９】図９は第２の実施例のブーム位置制御ルーチン
の処理を示すフローチャートである。

【図１０】図１０（ａ）は図９に示すブーム位置制御で
使用される、ブーム角度偏差とブーム目標角速度との関
係を示すグラフであり、同図（ｂ）はブーム角速度偏差
とブーム指令電圧増減分値との関係を示すグラフであ
る。

【図１１】図１１は第２の実施例のバケット位置制御ル
ーチンの処理を示すフローチャートである。

【図１２】図１２（ａ）は図１１に示すバケット位置制
御で使用される、バケット角度偏差とバケット目標角速
度との関係を示すグラフであり、同図（ｂ）はブバケッ
ト角速度偏差とバケット指令電圧増減分値との関係を示
すグラフである。

【図１３】図１３は第２の実施例にブレーキ制御ルーチ
ンの処理を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ エンジン ４ 油圧ポンプ ５ トランスミッション ８ ステアリング用操作弁 ９ ブーム用操作弁 １０ バケット用操作弁 １１ ステアリング用油圧シリンダ １２ ブーム用油圧シリンダ １３ バケット用油圧シリンダ １４ コントローラ １５ ＣＰＵ １９ ブーム回転位置センサ ２０ バケット回転位置センサ ２１ 実車速センサ ３０ アクセルペダル ３１ ブレーキペダル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田辺 賢司 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンにより駆動される油圧ポン
   プと、この油圧ポンプから吐出される圧油が加えられ、
   作業機を駆動する油圧アクチュエータに対して操作量に
   応じた流量の圧油を供給して前記作業機の移動速度を可
   変する操作弁と、前記エンジンの回転数を操作量に応じ
   た大きさに設定するエンジン回転数設定手段とを有し、
   前記作業機の目標位置と現在位置との偏差に応じた操作
   量を前記操作弁に付与することにより前記作業機の位置
   を制御するようにした建設車両の制御装置において、 前記作業機が移動しているか否かを検出する作業機移動
   検出手段を具え、 前記作業機を駆動するための操作量が前記操作弁に付与
   され、かつ前記作業機移動検出手段によって前記作業機
   が移動していないことが検出された場合に、前記作業機
   移動検出手段によって前記作業機が移動していることが
   検出されるまで前記エンジン回転数設定手段に付与する
   操作量を漸増して前記エンジンの回転数を増大させるよ
   うにした建設車両の制御装置。
2. 【請求項２】 前記作業機を駆動するための操作量
   を前記操作弁に付与し始めた時点でスタートし、前記作
   業機移動検出手段によって前記作業機が移動していない
   ことが継続して検出されている時間を計測するととも
   に、前記偏差が所定値以下になった時点でリセットされ
   るタイマが設けられ、該タイマの計測時間に応じた回転
   数を設定する操作量を前記エンジン回転数設定手段に付
   与するようにした請求項１記載の建設車両の制御装置。
3. 【請求項３】 前記操作弁に付与される操作量は、
   前記偏差が大きくなるにつれて前記油圧アクチュエータ
   に供給される圧油の流量が増加する操作量である請求項
   １記載の建設車両の制御装置。
4. 【請求項４】 エンジンの駆動力が入力され、選択
   された速度段に対応する減速比で駆動輪を駆動するトラ
   ンスミッションと、前記駆動輪を制動するブレーキ手段
   と、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、この
   油圧ポンプから吐出される圧油が加えられ、作業機を駆
   動する油圧アクチュエータに対して操作量に応じた流量
   の圧油を供給して前記作業機の移動速度を可変する操作
   弁と、前記エンジンの回転数を操作量に応じた大きさに
   設定するエンジン回転数設定手段とを有し、前記作業機
   の目標位置と現在位置との偏差に応じた操作量を前記操
   作弁に付与することにより前記作業機の位置を制御する
   ようにした建設車両の制御装置において、 前記操作弁に付与される操作量が所定の操作量以上であ
   り、かつ前記偏差が所定値以下に達していない場合に、
   前記偏差が前記所定値以下に達するまで前記エンジン回
   転数設定手段に付与する操作量を漸増して前記エンジン
   の回転数を増大させる回転数漸増手段と、 前記建設車両の車速を検出する車速検出手段と、 前記回転数漸増手段により前記エンジンの回転数が増大
   した場合に、前記建設車両の車速が目標車速となるよう
   に該目標車速と前記車速検出手段の検出車速との偏差に
   応じた制動力が前記ブレーキ手段で得られるよう該ブレ
   ーキ手段を駆動制御する手段とを具えた建設車両の制御
   装置。
5. 【請求項５】 前記操作弁に付与される操作量は、
   前記作業機の目標位置と現在位置との偏差の大きさに応
   じた大きさの目標移動速度を設定し、この目標移動速度
   と現在の移動速度との偏差の大きさに応じた流量の圧油
   を前記油圧アクチュエータに供給する操作量である請求
   項４記載の建設車両の制御装置。