JPH0617446A - 建設機械の自動掘削制御装置 - Google Patents

建設機械の自動掘削制御装置

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JPH0617446A
JPH0617446A JP19790492A JP19790492A JPH0617446A JP H0617446 A JPH0617446 A JP H0617446A JP 19790492 A JP19790492 A JP 19790492A JP 19790492 A JP19790492 A JP 19790492A JP H0617446 A JPH0617446 A JP H0617446A
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Hiroshi Taji
浩 田路
Fumikazu Higuchi
史一 樋口
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Abstract

(57)【要約】 [目的] 従来技術の自動掘削制御装置をそなえた油圧
ショベルで自動掘削を行う場合、土質の掘削抵抗が過大
のときにはバケットの動きが止まることがある。この場
合、一旦手動操作掘削に切換えて停止状態から脱却し、
さらに目標掘削モーメント値を下げ調整して再び自動掘
削を開始していた。上記脱却操作はわずらわしく、作業
に支障を及ぼしていた。本発明は、上記の問題点を解決
する。 [構成] 本発明の自動掘削制御装置では、土質の掘削
抵抗が過大のためバケットの動きが止まるときバケット
姿勢検出手段からの信号により、コントローラに入力せ
しめている目標掘削モーメント値をコントローラの判断
で下げるようにした。また上記下げ処理により選定され
た目標掘削モーメント値を、所定の時点まで維持するよ
うに構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベルなど建設
機械,作業車両の自動掘削制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、バックホータイプの油圧ショベ
ルの全体側面図である。図において、1は上部旋回体、
2は下部走行体、3は上部旋回体1のフロント部に装着
した作業アタッチメント、4はブーム、5はアーム、6
はバケット、7はバケットリンク、8はブームシリン
ダ、9はアームシリンダ、10はバケットシリンダ、1
1はブーム基端部ピン、12はアーム基端部ピン、13
はバケット基端部ピン、14は上部旋回体1の本体に対
するブーム4の回転角度を検出するブーム角度センサ
(バケット姿勢検出手段を構成)、15はブーム4に対
するアーム5の回転角度を検出するアーム角度センサ
(バケット姿勢検出手段を構成)、16はアーム5に対
するバケット6の回転角度を検出するバケット角度セン
サ(バケット姿勢検出手段を構成)、17はバケットシ
リンダ10のボトム側油室のシリンダ圧を検出するシリ
ンダ圧センサ(作用力検出手段)、18は上部旋回体1
の内部に装備しているコントローラである。
【0003】油圧ショベルが自動掘削を行う場合に、図
4のようにバケット6を土質に対して十分くい込ませる
ためにバケット6の回転を止めて掘削モーメントが十分
大きくなった後に、掘削モーメントに応じてバケット回
転及びバケット昇降の双方の制御をするようにしてい
る。なお掘削モーメントは、バケットシリンダ10に対
する作用力Fと、バケット基端部ピン13からバケット
リンク7までの距離lとにより算出される。
【0004】図5は、自動掘削におけるファジィ制御で
用いられる変数であるモーメント値(M)のメンバーシ
ップ関数を示す図である。図において、ボリューム操作
部(図示しない)によって設定された掘削モーメントの
目標値がMで、発生モーメントがたとえばMaの場合に
はメンバーシップ関数は丁度ZO、規格値で云えば50
になる(同様に、発生モーメントがMbの場合にはN
M、規格値は30、また発生モーメントがMcの場合に
はPM、規格値は70になる)が、モーメントの変化は
アナログ値であり、当然Ma〜Mb,Ma〜Mcの間の
値が存在し、その間のモーメントの変化に応じて徐々に
規格値を変えてゆく。また目標掘削モーメントMmの大
小により発生モーメントが同じでも、規格値は変化す
る。次に図6は、自動掘削におけるファジィ制御で用い
られる変数であるモーメント時間変化量(△M)のメン
バーシップ関数を示す図である。たとえばモーメント時
間変化量(△M)が+△M1とふえたときには、図6の
例ではPM(規格値で云えば70)が選択される。勿論
この場合にも、モーメント時間変化量はアナログ値であ
る故に、規格値はZO〜PM間の数値を持っている。ま
た下記の表1は、ブーム4の上下動作指令信号出力値に
ついてのルールを示す表である。
【0005】
【表1】
【0006】表1において、たとえばモーメントMが減
少してNM、かつモーメント時間変化量△Mも減少して
(マイナスになって)NMになると、ブームに対する指
令信号出力値はNMとなり、ブームが下げ作動する。す
なわちモーメントM及びモーメント時間変化量△Mが小
さいときには、ブーム4を下げるルールになっており、
したってバケット6はより深くくい込むように下げられ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】バケットの掘削モーメ
ントをパラメータとした自動掘削制御装置をそなえた油
圧ショベルで自動掘削を行う場合、土質条件により掘削
抵抗が過大のときには、リリーフ弁(図示しない)がリ
リーフ作動して作業アタッチメントの動きが止まること
がある。この場合従来技術の自動掘削制御装置では、一
旦手動操作掘削に切換えて上記停止状態から脱却し、さ
らに目標掘削モーメント値Mを下げ調整して再び自動掘
削を開始していた。上記脱却操作はわずらわしく、自動
掘削作業に支障を及ぼしていた。本発明は、上記の問題
点を解決することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の自動掘削制御装
置では、目標掘削モーメントをコントローラに対して予
め入力する手段をそなえ、その手段により目標掘削モー
メントを選定して自動掘削を行っている場合に、土質の
掘削抵抗が過大のために作業アタッチメントの動きが止
まるときバケット姿勢検出手段からの信号に基づきコン
トローラでは判断し、最初に選定されてコントローラに
記憶されている目標掘削モーメントのモーメント値を下
げるようにした。また、コントローラのモーメント値下
げ処理により選定された新規の目標掘削モーメントを、
作業アタッチメントの少なくとも1掘削サイクルが完了
するまで維持するようにした。また、コントローラのモ
ーメント値下げ処理により選定された新規の目標掘削モ
ーメントを、コントローラに別の目標掘削モーメントが
入力されるまで維持するようにした。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は、本発明の自動掘削制御装置を示す
要部回路図である。図において、従来技術と同一構成要
素を使用しているものに対しては同符号を付す。19,
20,21はそれぞれブーム用,アーム用,バケット用
油圧リモコン弁(油圧リモコン弁は前後左右の十字方向
に操作できるようにしているが説明の都合上分割して図
示している)、22,23,24はそれぞれ方向切換弁
であるパイロット切換弁、25,〜,30はそれぞれパ
イロット圧を選択するシャトル弁、31,〜,36はそ
れぞれ電油変換器である電磁比例減圧弁、37はメイン
ポンプ、38はパイロットポンプ、39はコントロー
ラ、40は自動・手動選択スイッチ、41は自動掘削を
行うとき運転者が予め目標掘削モーメントをセットする
ボリューム操作部である。図2は、上記目標掘削モーメ
ントMo がモーメント値MoAからモーメント値MoBに下
げ処理される状態を示す図表である。
【0010】次に、本発明の自動掘削制御装置の構成を
図1及び図2について述べる。本発明の自動掘削制御装
置では、目標掘削モーメント(Mo )を予めコントロー
ラ39’に対し入力する手段としてボリューム操作部4
1をそなえ、そのボリューム操作部41の選定操作によ
り目標掘削モーメントを選定して自動掘削を行っている
場合に、土質の掘削抵抗が過大のために作業アタッチメ
ント3の動きが止まるときバケット姿勢検出手段(ブー
ム角度センサ14,アーム角度センサ15,バケット角
度センサ16をいう)からの信号に基づきコントローラ
39では判断し、最初に選定されてコントローラ39に
記憶されている目標掘削モーメントのモーメント値を下
げるようにした。また、上記モーメント値下げ処理によ
り掘削負荷が軽減し、一旦作業アタッチメント3の動き
が再開すると、コントローラ39のモーメント値下げ処
理により選定された新規の目標掘削モーメントを、作業
アタッチメントの少なくとも1掘削サイクルが完了する
まで維持するようにした。また、コントローラ39の上
記モーメント値下げ処理により選定された新規の目標掘
削モーメントを、コントローラ39に別の目標掘削モー
メントが入力されるまで維持するようにした。
【0011】次に、本発明の自動掘削制御装置の作用に
ついて述べる。油圧ショベルで自動掘削を行うときに
は、運転者がバケット(6)の目標掘削モーメント(M
o )のモーメント値たとえばMoAを予めボリューム操作
部41にセット(選定操作)して、自動掘削を開始す
る。ところが土質条件により掘削抵抗が過大のときに
は、作業アタッチメント3が止まりかけたり、あるいは
止まってしまう。このような場合、たとえば具体的な例
としてブーム角速度≦1deg/sec、かつアーム角
速度≦1deg/sec、かつバケット角速度≦1de
g/secであれば、角度センサ14,15,16、及
びシリンダ圧センサ17からのそれぞれ検出信号がコン
トローラ39に入力される。コントローラ39では、上
記検出信号に基づき判断し、コントローラ39に入力さ
れている目標掘削モーメントのモーメント値MoAを、図
2に示すようにモーメント値MoB(この場合MoB<MoA
である)に下げ処理を行う。すなわち、図5に示す規格
値が同一モーメントに対し、上げ勝手の数値に変化す
る。コントローラ39からは電磁比例減圧弁(31,
〜,36のうちたとえば電磁比例減圧弁32)に対して
指令信号が出力される。ブームシリンダ8は伸長作動し
てバケット6が上昇し、掘削負荷が軽減されるので、目
標掘削モーメントのモーメント値をMoBにして、自動掘
削を停止することなく続行することができる。図3は、
目標掘削モーメントの下げ処理(モーメント値MoA→M
oB)がなされたときのバケット6の上昇(矢印イの方向
に上昇)した状態を示す側面図である。なお図3におい
て1’はコントローラ39を装備した上部旋回体であ
る。上述のように本発明の自動掘削装置をそなえた油圧
ショベルでは、土質の掘削抵抗が過大で作業アタッチメ
ント3が停止状態になるとき、コントローラ39の判断
で自動的に目標掘削モーメントのモーメント値が下げら
れるので、作業アタッチメントが上記停止状態をおこす
ことなく、常に土質にマッチした無理のない自動掘削を
行うことができる。
【0012】また上記のようにして下げられた目標掘削
モーメントのモーメント値MoBを作業アタッチメント3
の少なくとも1掘削サイクルが完了するまで維持し、そ
の後の掘削サイクル時には最初のモーメント値MoAに自
動的に復帰させることも可能である。また、下げられた
目標掘削モーメントのモーメント値MoBを運転者の意志
により、ボリューム操作部41で別の新規のモーメント
値に変えるまで維持することも可能である。したがっ
て、油圧ショベルの自動掘削制御性を向上させることが
できる。
【0013】
【発明の効果】従来技術の自動掘削制御装置をそなえた
油圧ショベルで自動掘削を行う場合、土質条件により掘
削抵抗が過大のときには、作業アタッチメントの動きが
止まることがある。この場合には自動掘削制御を一旦手
動操作掘削に切換えて上記停止状態から脱却し、さらに
目標掘削モーメント値を下げ調整して再び自動掘削を開
始していた。上記脱却操作はわずらわしく、自動掘削作
業に支障を及ぼしていた。しかし本発明の自動掘削制御
装置では、目標掘削モーメントをコントローラに対して
予め入力する手段をそなえ、その手段により目標掘削モ
ーメントを選定して自動掘削を行っている場合に、土質
の掘削抵抗が過大のために作業アタッチメントの動きが
止まるときバケット姿勢検出手段からの信号に基づきコ
ントローラでは判断し、最初に選定されてコントローラ
に記憶されている目標掘削モーメントのモーメント値を
下げるようにした。それにより、自動掘削時に土質の掘
削抵抗が過大で作業アタッチメントが停止状態になると
き、コントローラの判断処理により自動的に目標掘削モ
ーメントのモーメント値を下げ、作業アタッチメントの
停止を防止し、常に土質にマッチした無理のない自動掘
削を行うことができる。また上記のようにして下げられ
たモーメント値を作業アタッチメントの少なくとも1掘
削サイクルが完了するまで維持し、その後の掘削サイク
ル時には最初に選定したモーメント値に自動的に復帰さ
せることも可能である。また、上記下げられた目標掘削
モーメントのモーメント値を運転者の意志により、ボリ
ューム操作部で別の新規のモーメント値に変えるまで維
持することも可能であり、この場合、土質が均一であれ
ば土質に適した目標掘削モーメントを自動設定したこと
になる。したがって本発明の自動掘削制御装置をそなえ
た油圧ショベルでは、その自動掘削制御性を向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の自動掘削制御装置を示す要部回路図で
ある。
【図2】本発明における目標掘削モーメントの下げ処理
の状態を示す図表である。
【図3】本発明における目標掘削モーメントの下げ処理
がなされたときの油圧ショベルを示す側面図である。
【図4】油圧ショベルの全体側面図である。
【図5】自動掘削におけるファジィ制御で用いられる変
数であるモーメント値のメンバーシップ関数を示す図で
ある。
【図6】自動掘削におけるファジィ制御で用いられる変
数であるモーメント時間変化量のメンバーシップ関数を
示す図である。
【符号の説明】
3 作業アタッチメント 4 ブーム 5 アーム 6 バケット 8 ブームシリンダ 9 アームシリンダ 10 バケットシリンダ 14,15,16 角度センサ 17 シリンダ圧センサ 18,39 コントローラ 40 自動・手動選択スイッチ 41 ボリューム操作部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車体のフロント部にブーム,アーム,バ
    ケットを順次連結した作業アタッチメントを装着し、ま
    たバケット姿勢検出手段とバケット作用力検出手段をそ
    なえて、バケットの回転軸回りの掘削モーメントを時々
    刻々演算するとともに、そのモーメント時間変化量を演
    算し、双方の値に基づいてバケット回転駆動及びバケッ
    ト昇降駆動を制御するようにした自動掘削制御装置であ
    って、目標掘削モーメントをコントローラに対して予め
    入力する手段をそなえ、その手段により目標掘削モーメ
    ントを選定して自動掘削を行っている場合に、土質の掘
    削抵抗が過大のために作業アタッチメントの動きが止ま
    るときバケット姿勢検出手段からの信号に基づきコント
    ローラでは判断し、最初に選定されてコントローラに記
    憶されている目標掘削モーメントのモーメント値を下げ
    るようにしたことを特徴とする建設機械の自動掘削制御
    装置。
  2. 【請求項2】 特許請求の範囲請求項1記載の建設機械
    の自動掘削制御装置において、コントローラのモーメン
    ト値下げ処理により選定された新規の目標掘削モーメン
    トを、作業アタッチメントの少なくとも1掘削サイクル
    が完了するまで維持するようにしたことを特徴とする建
    設機械の自動掘削制御装置。
  3. 【請求項3】 特許請求の範囲請求項1記載の建設機械
    の自動掘削制御装置において、コントローラのモーメン
    ト値下げ処理により選定された新規の目標掘削モーメン
    トを、コントローラに別の目標掘削モーメントが入力さ
    れるまで維持するようにしたことを特徴とする建設機械
    の自動掘削制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998059118A1 (fr) * 1997-06-20 1998-12-30 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Dispositif permettant de reguler un puits de fondation a l'aide d'une machine de construction
JP2016160718A (ja) * 2015-03-05 2016-09-05 株式会社日立製作所 軌道生成装置および作業機械

Cited By (3)

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WO1998059118A1 (fr) * 1997-06-20 1998-12-30 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Dispositif permettant de reguler un puits de fondation a l'aide d'une machine de construction
US6275757B1 (en) 1997-06-20 2001-08-14 Hitachi Construction Machinery Co. Ltd. Device for controlling limited-area excavation with construction machine
JP2016160718A (ja) * 2015-03-05 2016-09-05 株式会社日立製作所 軌道生成装置および作業機械

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