JPH068545B2 - バケツト角制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はローデイングシヨベルに備えられ、バケツトを
所定の形態に保持するバケツト角制御装置に関する。

〔発明の背景〕 ローデイングシヨベルのバケツトの土砂の落下を防止す
るために、バケツトの絶対角を一定に保持するバケツト
角制御手段は従来、種々のものが提案されている。これ
らの一つに本発明者が先に提案した特願昭５８−２４０
８６３号がある。以下これを第４図および第５図によつ
て説明する。

第４図はローデイング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
アーム２を俯仰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Ａ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Ｂ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γ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５図は第４図に示すローデイングシヨベルに備えられ
る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電磁制御弁、１３，１
４，１５はそれぞれブーム操作レバー，アーム操作レバ
ー，バケツト操作レバー、１６は角度信号α，β，γの
合計値すなわちバケツト絶対角信号θを求める加算器、
１７はスイツチ１８がオンになつたときの加算器１６の
出力信号θを目標絶対角度信号θ_ｏとして記憶する記憶
装置、１９は記憶装置１７の出力信号θ_ｏと加算器１６
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、２０は加減算器１９の出力信号を係数倍し
て信号ｋΔγを出力する係数器、２１は係数器２０と加
減算器２５の間に設けられたスイツチ、２２はバケツト
操作レバー１５の操作量に応じた手動操作信号を出力す
る手動操作装置、２３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、２４は加算器２３の出力
信号α＋βを微分する微分器、２５は係数器２０の出力
信号ｋΔγと微分器２４の出力信号 との差を求める加減算器、２６は加減算器２５の出力信
号と手動操作装置２２の出力信号との和を求める加算
器、２７は加減算器２５と加算器２６との間に設けられ
たスイツチ、２８は加算器２６の出力信号を増巾および
補償し、バケツトシリンダ７の速度を与えるべく電磁制
御弁１２を制御する増巾器、２９，３０，３１はそれぞ
れ操作レバー１３，１４，１５が操作されているか否か
を検出するレバー操作検出器であり、それぞれ操作レバ
ー１３，１４，１５が操作されると操作検知信号ａ，
ｂ，ｃを出力する。３３はレバー操作検出器２９〜３１
の信号ａ，ｂ，ｃおよび加算器１６の出力信号であるバ
ケツト絶対角信号θを入力し、スイツチ１８，２１，２
７に対する制御信号Ｔ，Ｓを出力する制御指令装置であ
る。

制御信号Ｔは、ブーム操作レバー１３とアーム操作レバ
ー１４のうちの少くとも一方が操作され且つバケツト絶
対角信号θが制御指令装置３３に設定された設定値θ_ｃ
より大きいときに出力され、制御信号Ｓは、制御信号Ｔ
が出力され且つバケツト操作レバー１５が操作されてい
ないときに出力される。すなわち論理式で表わせば、 Ｔ＝（ａ＋ｂ）・（θ＞θ_ｃ） Ｓ＝Ｔ・＝（ａ＋ｂ）・・（θ＞θ_ｃ） である。

制御信号Ｔが出力されると、スイツチ２７がオンにな
り、制御信号Ｓが出力されるとスイツチ１８，２１がオ
ンになる。

上述した制御装置においては、バケツト操作レバー１５
のみを操作しているかまたはバケツト絶対角信号θが設
定値θ_ｃ以下で且つブーム操作レバー１３とアーム操作
レバー１４のうちの少くとも一方とバケツト操作レバー
１５とを同時に操作しているときには、制御指令装置３
３からの制御信号Ｔ，Ｓが出力されないから、スイツチ
１８，２１，２７は共にオフであり、電磁制御弁１２は
バケツト操作レバー１５の手動操作信号に応じて切換え
られ、バケツトシリンダ７の速度すなわちバケツト４の
角速度はバケツト操作レバー１５の操作量に応じた値と
なる。

また、バケツト絶対角信号θがθ_ｃより大きく、ブーム
操作レバー１３とアーム操作レバー１４のうちの少くと
も一方を操作し、バケツト操作レバー１５を操作しなけ
れば、制御指令装置３３から制御信号Ｔ，Ｓが出力され
るから、スイツチ１８，２１，２７が共にオンとなる。
このため、バケツトシリンダ７の速度すなわちバケツト
４の角速度は加算器２６の出力信号 に応じた値となる。

ところで、バケツト４の絶対角度Θは、すなわち、バケ
ツト４の所定の基準部位、例えば底面と水平線とのなす
角度（第４図参照）は、ブーム角度、アーム角度、バケ
ツト角度が前述のように、Ａ、Ｂ、Γであるから、次式
で表わされる。

Θ＝Ａ＋Ｂ＋Γ＋Ｃ ここで、Ｃはバケツト４の形状等により定つた一定値で
ある。したがつて、絶対角信号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を一定に保つた
めには、絶対角信号θを一定に保つようにすれば良い。

一般に掘削時のバケツト絶対角信号θは設定値θ_ｃより
小さいため、制御指令装置３３から制御信号Ｔ，Ｓは出
力されないので、バケツト角の制御は行われず、掘削時
の操作性は良好となる。

この状態で掘削を終了しバケツト４を起こして土砂を積
載したとき、地表面より下方ではバケツト絶対角信号θ
はまだ設定値θ_ｃより小さい。そしてこの状態からブー
ム上げを行うに従つてバケツト絶対角度Θすなわちバケ
ツト絶対角信号θは大きくなるので、θ＞θ_ｃとなつた
時点で、バケツト目標絶対角信号θ_ｏが設定され、以後
バケツト絶対角Θが一定となるよう制御される。設定値
θ_ｃはバケツト４に積載された土砂の落下を防止する最
も好ましい値に選択されている。

ところで、このように構成される従来のバケツト角制御
装置にあつては、バケツト絶対角信号θが設定値θ_ｃ以
上であつてバケツトシリンダ７の作動制御がおこなわれ
ているとき、定常状態では制御偏差によつてθ＞θ_ｃと
なるので問題はないが、制御の応答にオーバシユートが
あつたり、本体１のゆれなどの外乱が生じるとθ＜θ_ｃ
となることがある。このような場合には、上述したよう
にバケツト角制御をおこなう条件がθ≧θ_ｃであること
から、当該バケツト角制御が一旦停止され、このためま
たθが大きくなりθ≧θ_ｃなつてバケツト角制御が再度
はじまり、以下このようなバケツト角制御の停止と実行
がくりかえされてハンチングを起すことがある。このよ
うなハンチングは、油圧の合流，分流回路を通じて他の
アクチユエータの作動に悪影響を与える。例えば、バケ
ツトの操作状態によつてアームシリンダ６へのポンプの
合流回路を切換えるように構成されている油圧回路で
は、アームシリンダ６の作動速度が断続的に変化し、ア
ームの操作性等が劣化する。

〔発明の目的〕

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、バケツト絶対角が設定値θ_ｃ
の近くに至つたときに生じるハンチングを防止すること
のできるバケツト角制御装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために本発明は、バケツトシリンダ
の作動制御中にバケツト絶対角が設定値より小さいかど
うか判別する判別手段と、この判別手段でバケツト絶対
角が設定値より小さいと判断されたとき、バケツトシリ
ンダの作動制御を続行させる制御信号を出力する出力手
段を備えた構成にしてある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明のバケツト角制御装置を図に基づいて説明
する。第１図は本発明の第１の実施例の基本内容を示す
フローチヤートで、このフローチヤートにおける論理判
断および各処理を前述した第５図に示す制御指令装置３
３でおこなわれる。なおその他の構成は、例えば同第５
図に示すものと同等である。

この第１の実施例にあつては制御指令装置３３が、前述
の設定値θ_ｃよりも小さい、すなわち前述のオーバシユ
ートや本体１のゆれ等の影響に係わりのないものと判断
される程度に小さい値である別の設定値θ_ｃ′を設定す
る設定手段と、バケツト制御中のバケツト絶対角信号θ
が設定値θ_ｃより小さいかどうか判別するとともに、該
バケツト絶対角信号θが別の設定値θ_ｃ′よりも大きい
かどうか判別する判別手段と、この判別手段で該バケツ
ト絶対角信号θが設定値θ_ｃよりも小さく、別の設定値
θ_ｃ′よりも大きいと判断されたときに、バケツト角制
御を続行させる制御信号Ｔ，Ｓを出力する出力手段とを
具有している。

そして、第４図に示すブーム２あるいはアーム３の操作
をおこなわないか、バケツト４の操作をおこなつたとき
は、第１図において手順Ｓ１または手順Ｓ２から手順Ｓ
１０に行き、制御停止指令が出されて、第５図の制御指
令装置３３から制御信号Ｔ，Ｓが出力されず、バケツト
シリンダ７の作動制御すなわちバケツト角制御は実施さ
れない。

また、ブーム２またはアーム３の操作をおこない、かつ
バケツト４の操作をおこなわないときは、フラグの値に
応じて第１図の手順Ｓ３〜Ｓ１０のように制御を実行す
るか停止するか決定される。ここで、フラグが“１”の
とき制御が実行、すなわち開始あるいは続行され、
“０”のときに制御が停止、すなわち終了あるいは中断
されるものと定めてある。

そして、手順Ｓ３でフラグが１であるかどうか判断され
るが、前回が制御がおこなわれずフラグが０のときは手
順Ｓ６に移る。この手順Ｓ６でバケツト絶対角信号θ≧
設定値θ_ｃが満足されるかどうか判別され、満足されな
い場合は手順Ｓ８の判断、手順Ｓ１０の処理を経てθ≧
θ_ｃが満足されるまで同じ動作がくり返される。したが
つてこの間は制御は停止状態にあり、制御指令装置３３
から制御信号Ｔ，Ｓは出力されない。そして、手順Ｓ６
でθ＞θ_ｃが満足されたとき、手順Ｓ７に移り、フラグ
を１にする処理がなされ、手順Ｓ８に移る。この手順Ｓ
８でフラグが１かどうか判別されるが、今、フラグが１
であるので手順Ｓ９に移り、制御実行指令が出力され、
制御指令装置３３から制御信号Ｔ，Ｓが出力され、前述
したようにバケツト角制御が開始される。

そして、このバケツト角制御が実施されている間、手順
Ｓ３の判別を経て手順Ｓ４の判別がおこなわれる。この
手順Ｓ４で絶対角信号θ≧別の設定値θ_ｃ′と判別され
たときは手順Ｓ８，Ｓ９を経て当該バケツト角制御は続
行される。そして、上記の手順Ｓ４でθ＜θ_ｃ′を満足
すると判別されたときは手順Ｓ５においてフラグ０にす
る処理がなされ、手順Ｓ８に移る。そして、今フラグが
０であるから手順Ｓ８から手順Ｓ１０に移り、制御の停
止が指令され、制御指令装置３３からの制御信号Ｔ，Ｓ
の出力が停止され、バケツト角制御が停止する。

なお、バケツト角制御をおこなつているときに、バケツ
ト絶対角θの手動修正がおこなわれた場合には、手順Ｓ
２から手順Ｓ１０に移り、制御が一旦停止するものの、
フラグの値に変更を生じないことから当該修正後には上
記したバケツト角制御に直ちに移行できる。

第２図は上述の制御内容を模式的に示した説明図で、Ａ
はバケツト角制御の停止領域を示し、Ｂは実行領域を示
しており、バケツト絶対角信号θが設定値θ_ｃ以上にな
つたときにバケツト角制御が開始され、その後は該θが
θ_ｃになつてもバケツト角制御は停止されず、該θがθ
_ｃよりも小さい別の設定値θ_ｃ′より小さくなつたとき
に当該バケツト角制御は終了する。すなわち、この第１
の実施例にあつては、バケツト角制御の開始と終了の切
換えを設定値θ_ｃと別の設定値θ_ｃ′とでおこないヒス
テリシスを描くように設定してある。

このように構成してある第１の実施例にあつては、バケ
ツト角制御中に仮に、オーバシユートや外乱によるゆれ
等によつてバケツト絶対角信号θが一時的に設定値θ_ｃ
よりも小さくなつても、該θがオーバシユートや外乱に
よるゆれ等に影響されない程度の小さな値である別の設
定値θ_ｃ′よりも大きいことから、これらのオーバシユ
ートや外乱によるゆれ等に伴う制御停止を生じることが
なく、したがつて制御の途中にθ＜θ_ｃとなることに伴
うハンチングを防止することができる。

また第３図は本発明の第２の実施例の基本内容を示すフ
ローチヤートで、このフローチヤートにおける論理判断
および各処理は、前述した第５図に示す制御指令装置３
３でおこなわれる。なお、その他の構成は例えば同第５
図に示すものと同等である。

この第２の実施例にあつては、制御装置３３がバケツト
角制御中のバケツト絶対角信号θが設定値θ_ｃよりも小
さいかどうか判別する判別手段と、この判別手段でθが
θ_ｃより小さいと判断されたときに該バケツト角制御を
続行させる制御信号を出力する出力手段とを具有してい
る。

この第２の実施例では、手順Ｓ′１でブーム２あるいは
アーム３の操作がおこなわれないと判断されたときには
手順Ｓ′６に移り、フラグを０にする処理がおこなわ
れ、手順Ｓ′８に移る。この手順Ｓ′８では制御の停止
を指令する処理がおこなわれ、前述の第５図に示す制御
指令装置３３から制御信号Ｔ，Ｓは出力されず、バケツ
ト角制御は実施されない。

また、上述の手順Ｓ′１でブーム２またはアーム３の操
作がおこなわれたと判断されたときには手順Ｓ′２に移
り、バケツト４の操作がおこなわれたかどうか判別され
る。ここで、バケツト４の操作がおこなわれたときは手
順Ｓ′８に移り、制御は停止状態となる。

そして、上記した手順Ｓ′２でバケツト４の操作がおこ
なわれないと判別されたときは手順Ｓ′３に移る。この
手順Ｓ′３ではバケツト絶対角信号θが設定値θ_ｃ以上
かどうか判別され、θがθ_ｃよりも小さいときには手順
Ｓ′７に移る。この手順Ｓ′７ではフラグが１かどうか
判別されるが、今フラグは０であるから手順Ｓ′８に移
り、バケツト角制御はおこなわれない。

そして、上記した手順Ｓ′３の判別が満足されθがθ_ｃ
以上になつたとき、手順Ｓ′４に移り、フラグを１にす
る処理がおこなわれ、次いで手順Ｓ′５に移り、制御実
行指令が出され、制御指令装置３３から制御信号Ｔ，Ｓ
が出力され、前述したようにバケツト角制御が開始され
る。

そして、このバケツト角制御がおこなわれている間、バ
ケツト絶対角信号θが設定値θ_ｃよりも小さくなつて
も、手順Ｓ′３の判別を経て手順Ｓ′７の判別に移り、
ここでフラグは１であることから手順Ｓ′５に移り、当
該制御は続行される。

そして、ブーム２あるいはアーム３の操作がおこなわれ
なくなつたときには、前述したように手順Ｓ′６を経て
手順Ｓ′８に移りバケツト角制御は終了する。

なお、バケツト角制御がおこなわれているとき、バケツ
ト絶対角信号θの手動修正がおこなわれた場合には、手
順Ｓ′２から手順Ｓ′８に移り、制御が一時停止するも
のの第１の実施例と同様にフラグの値に変更を生じない
ことから当該修正後には上記バケツト角制御に直ちに移
行できる。

このように構成してある第２の実施例にあつては、バケ
ツト角制御中においては常に手順Ｓ′５の処理がおこな
われるため、仮にオーバシユートや外乱によるゆれ等に
よつてバケツト絶対角信号θが一時的に設定値θ_ｃより
小さくなつてもバケツト角制御が停止することはなく、
したがつて当該オーバシユートや外乱によるゆれ等に起
因するハンチングを防止することができる。

〔発明の効果〕

本発明のバケツト角制御装置は以上のように構成してあ
ることから、バケツト絶対角信号θが設定値θ_ｃの近く
に至つたときに生じるハンチングを防止でき、従来に比
べて操作性が向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のバケツト角制御装置の第１の実施例の
基本内容を示すフローチヤート、第２図は第１図に示す
フローチヤートの制御内容を模式的に示した説明図、第
３図は本発明の第２の実施例の基本内容を示すフローチ
ヤート、第４図あローデイングシヨベルのフロント部を
示す図、第５図は第４図に示すローデイングシヨベルに
備えられる従来の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、
１３・・・ブーム操作レバー、１４・・・アーム操作レ
バー、１５・・・バケツト操作レバー、３３・・・制御
指令装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シヨベル本体に枢着され、ブームシリンダ
   により俯仰動されるブームと、このブームに枢着され、
   アームシリンダにより揺動されるアームと、このアーム
   に枢着され、バケツトシリンダにより回動されるバケツ
   トとを有するローデイングシヨベルに備えられ、バケツ
   ト絶対角が設定値以上で、かつブーム操作レバーとアー
   ム操作レバーのうちの少なくとも一方が操作され、バケ
   ツト操作レバーが操作されない条件が成立したとき、そ
   のときのバケツト絶対角を目標値としてバケツトシリン
   ダの作動制御をおこなうバケツト角制御装置において、
   上記バケツトシリンダの作動制御中の上記バケツト絶対
   角が上記設定値より小さいかどうか判別する判別手段
   と、この判別手段で該バケツト絶対角が該設定値より小
   さいと判別されたとき、該バケツトシリンダの作動制御
   を続行させる信号を出力する出力手段とを設けたことを
   特徴とするバケツト角制御装置
2. 【請求項２】設定値よりも小さい別の設定値を設定する
   設定手段を有するとともに、判別手段はバケツトシリン
   ダの作動制御中のバケツト絶対角が上記別の設定値より
   も大きいかどうか判別し、この判別手段は該バケツト絶
   対角が該別の設定値より大きいと判断されたときに出力
   手段によつて該バケツトシリンダの作動制御を続行させ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のバケツ
   ト角制御装置。