JPH0689549B2 - パワ−シヨベルにおける作業機制御装置 - Google Patents
パワ−シヨベルにおける作業機制御装置Info
- Publication number
- JPH0689549B2 JPH0689549B2 JP2158486A JP2158486A JPH0689549B2 JP H0689549 B2 JPH0689549 B2 JP H0689549B2 JP 2158486 A JP2158486 A JP 2158486A JP 2158486 A JP2158486 A JP 2158486A JP H0689549 B2 JPH0689549 B2 JP H0689549B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bucket
- angle
- arm
- automatic
- calculating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
- E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
- E02F3/438—Memorising movements for repetition, e.g. play-back capability
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Operation Control Of Excavators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はパワーショベルにおける作業機制御装置に関す
る。
る。
周知のように、パワーショベルは第９図に示すようにバ
ケット１、アーム２、ブーム３およびこれらを各別に円
弧運動させるバケットシリンダ４、アームシリンダ５、
ブームシリンダ６を有している。このバケット１は上記
各シリンダの伸縮による円弧運動の組み合せによって移
動する。このため、バケット１を所望の軌跡と姿勢で移
動させるには各シリンダの伸縮を同時制御することが不
可欠である。
ケット１、アーム２、ブーム３およびこれらを各別に円
弧運動させるバケットシリンダ４、アームシリンダ５、
ブームシリンダ６を有している。このバケット１は上記
各シリンダの伸縮による円弧運動の組み合せによって移
動する。このため、バケット１を所望の軌跡と姿勢で移
動させるには各シリンダの伸縮を同時制御することが不
可欠である。
したがって、バケット１を所望の軌跡と姿勢で移動させ
るには、オペレータがバケット、アーム、ブームのそれ
ぞれに対応する操作レバーを同時あるいは交互に操作し
なければならず、操作に熟練を要していた。
るには、オペレータがバケット、アーム、ブームのそれ
ぞれに対応する操作レバーを同時あるいは交互に操作し
なければならず、操作に熟練を要していた。
また、未熟練者は掘削時に、第10図（ａ）に示すように
バケット刃先を進行方向に向けなかったり、第10図
（ｂ）に示すようにバケット底板を削ったあとの掘削面
に干渉させたりして、無用な掘削抵抗増を引き起こして
いた。
バケット刃先を進行方向に向けなかったり、第10図
（ｂ）に示すようにバケット底板を削ったあとの掘削面
に干渉させたりして、無用な掘削抵抗増を引き起こして
いた。
一方、予めバケット刃先の移動軌跡（例えば、直線、円
弧等）およびこれらの軌跡に対するバケット姿勢を設定
しておき、この軌跡に沿ってバケット刃先が移動するよ
うにバケット、アーム、ブームを自動制御するようにし
たパワーショベルの制御装置は種々考案されている。し
かしながら、この装置は予め移動軌跡等を入力しなけれ
ばならないため自由度が少なく、仕上げ作業には有効で
あるが、他の掘削作業には適さない。
弧等）およびこれらの軌跡に対するバケット姿勢を設定
しておき、この軌跡に沿ってバケット刃先が移動するよ
うにバケット、アーム、ブームを自動制御するようにし
たパワーショベルの制御装置は種々考案されている。し
かしながら、この装置は予め移動軌跡等を入力しなけれ
ばならないため自由度が少なく、仕上げ作業には有効で
あるが、他の掘削作業には適さない。
本発明は、特に掘削積込時の操作レバーの操作を簡単に
し、アームの操作のみで他の作業機も掘削積込に最適な
動作をするように自動制御し、掘削積込作業の効率を向
上させることができるパワーショベルにおける作業機制
御装置を提供することを目的とする。
し、アームの操作のみで他の作業機も掘削積込に最適な
動作をするように自動制御し、掘削積込作業の効率を向
上させることができるパワーショベルにおける作業機制
御装置を提供することを目的とする。
本発明によれば、パワーショベルの作業機操作レバーに
よる操作に関連して発生する各作業機回動指令に基づい
てバケット、アーム、ブームを回動制御するパワーショ
ベルにおいて、半自動モードを選択するモード選択手段
と、パワーショベルのバケット角、アーム角およびブー
ム角をそれぞれ検出する角度検出手段と、前記モード選
択手段による半自動モードの選択時点に前記角度検出手
段により検出したバケット角およびアーム角をそれぞれ
第１のバケット角および第１のアーム角として入力する
入力手段と、前記選択時点におけるアーム回動点の位置
を変更せず、かつその時点におけるバケット刃先位置か
ら所定の深さにおいてバケット底面がほぼ水平となる第
１のバケット姿勢をとるときのバケット刃先位置を第１
の位置として算出する第１の演算手段と、バケットが前
記第１のバケット姿勢をとり、かつバケット刃先位置が
前記第１の位置となるときのバケット角およびアーム角
をそれぞれ第２のバケット角および第２のアーム角とし
て算出する第２の演算手段と、前期第１の位置から水平
方向に対して所定角だけ上方向の直線上における第２の
位置であって、前記第１の位置算出時におけるアーム回
動点の位置を変更せず、かつバケット上面がほぼ水平と
なる第２のバケット姿勢をとるときのバケット刃先位置
が前記直線上の第２の位置となるときのバケット角およ
びアーム角をそれぞれ第３のバケット角および第３のア
ーム角として算出する第３の演算手段と、前記第１のバ
ケット角および第１のアーム角と第２のバケット角およ
び第２のアーム角に基づいてバケット姿勢が半自動モー
ドの選択時点のバケット姿勢から前記第１のバケット姿
勢となるようにアーム操作レバーの操作によるアーム角
の第１のアーム角から第２のアーム角の変化に応じてバ
ケット角を徐々に変化させる自動バケット回動指令を算
出する第４の演算手段と、前記第２のバケット角および
第２のアーム角と第３のバケット角および第３のアーム
角に基づいてバケット姿勢が前記第１のバケット姿勢か
ら第２のバケット姿勢となるようにアーム操作レバーの
操作によるアーム角の第２のアーム角から第３のアーム
角の変化に応じてバケット角を徐々に変化させる自動バ
ケット回動指令を算出する第５の演算手段と、バケット
刃先位置が前記第２の位置に達したときのバケット角お
よび第２のバケット姿勢を保持するようにアーム操作レ
バーの操作によるアーム角の第３のアーム角からの変化
に応じてブーム角を徐々に変化させる自動ブームの回動
指令を算出する第６の演算手段と、前記モード選択手段
によって半自動モードが選択され、かつアーム操作レバ
ーが掘削側に操作されると、前記自動バケット回動指令
および自動ブーム回動指令をそれぞれ手動操作による各
回動指令に代えて出力する切替手段とを具えたことを特
徴としている。
よる操作に関連して発生する各作業機回動指令に基づい
てバケット、アーム、ブームを回動制御するパワーショ
ベルにおいて、半自動モードを選択するモード選択手段
と、パワーショベルのバケット角、アーム角およびブー
ム角をそれぞれ検出する角度検出手段と、前記モード選
択手段による半自動モードの選択時点に前記角度検出手
段により検出したバケット角およびアーム角をそれぞれ
第１のバケット角および第１のアーム角として入力する
入力手段と、前記選択時点におけるアーム回動点の位置
を変更せず、かつその時点におけるバケット刃先位置か
ら所定の深さにおいてバケット底面がほぼ水平となる第
１のバケット姿勢をとるときのバケット刃先位置を第１
の位置として算出する第１の演算手段と、バケットが前
記第１のバケット姿勢をとり、かつバケット刃先位置が
前記第１の位置となるときのバケット角およびアーム角
をそれぞれ第２のバケット角および第２のアーム角とし
て算出する第２の演算手段と、前期第１の位置から水平
方向に対して所定角だけ上方向の直線上における第２の
位置であって、前記第１の位置算出時におけるアーム回
動点の位置を変更せず、かつバケット上面がほぼ水平と
なる第２のバケット姿勢をとるときのバケット刃先位置
が前記直線上の第２の位置となるときのバケット角およ
びアーム角をそれぞれ第３のバケット角および第３のア
ーム角として算出する第３の演算手段と、前記第１のバ
ケット角および第１のアーム角と第２のバケット角およ
び第２のアーム角に基づいてバケット姿勢が半自動モー
ドの選択時点のバケット姿勢から前記第１のバケット姿
勢となるようにアーム操作レバーの操作によるアーム角
の第１のアーム角から第２のアーム角の変化に応じてバ
ケット角を徐々に変化させる自動バケット回動指令を算
出する第４の演算手段と、前記第２のバケット角および
第２のアーム角と第３のバケット角および第３のアーム
角に基づいてバケット姿勢が前記第１のバケット姿勢か
ら第２のバケット姿勢となるようにアーム操作レバーの
操作によるアーム角の第２のアーム角から第３のアーム
角の変化に応じてバケット角を徐々に変化させる自動バ
ケット回動指令を算出する第５の演算手段と、バケット
刃先位置が前記第２の位置に達したときのバケット角お
よび第２のバケット姿勢を保持するようにアーム操作レ
バーの操作によるアーム角の第３のアーム角からの変化
に応じてブーム角を徐々に変化させる自動ブームの回動
指令を算出する第６の演算手段と、前記モード選択手段
によって半自動モードが選択され、かつアーム操作レバ
ーが掘削側に操作されると、前記自動バケット回動指令
および自動ブーム回動指令をそれぞれ手動操作による各
回動指令に代えて出力する切替手段とを具えたことを特
徴としている。
まず、バケット刃先位置を掘削開始位置に移動させたの
ち、前記モード選択手段によって半自動モードを選択す
ると、その後アーム操作レバーによるアーム動作に応じ
て、バケットおよびブームが自動制御される。すなわ
ち、アーム操作によりアームが前記掘削開始位置におけ
る第１のアーム角から前記第２のアーム角に変化する
と、バケットはこの変化に応じて掘削開始位置における
バケット姿勢から徐々に前記第１のバケット姿勢になる
ように自動制御される。次に、アーム操作によりアーム
が第２のアーム角から前記第３のアーム角に変化する
と、バケットはこの変化に応じて第１のバケット姿勢か
ら徐々に前記第２のバケット姿勢になるように自動制御
される。続いて、アーム操作によりアームが第３のアー
ム角から更に掘削側に変化すると、ブームはこの変化に
応じて前記第２のバケット姿勢を保持するように自動制
御される。
ち、前記モード選択手段によって半自動モードを選択す
ると、その後アーム操作レバーによるアーム動作に応じ
て、バケットおよびブームが自動制御される。すなわ
ち、アーム操作によりアームが前記掘削開始位置におけ
る第１のアーム角から前記第２のアーム角に変化する
と、バケットはこの変化に応じて掘削開始位置における
バケット姿勢から徐々に前記第１のバケット姿勢になる
ように自動制御される。次に、アーム操作によりアーム
が第２のアーム角から前記第３のアーム角に変化する
と、バケットはこの変化に応じて第１のバケット姿勢か
ら徐々に前記第２のバケット姿勢になるように自動制御
される。続いて、アーム操作によりアームが第３のアー
ム角から更に掘削側に変化すると、ブームはこの変化に
応じて前記第２のバケット姿勢を保持するように自動制
御される。
以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。
まず、掘削作業を行なうときには、次の条件を満足する
ようにする。
ようにする。
掘削抵抗を小さくする。
（イ）掘削開始時に掘削角（掘削方向とバケット底板と
のなす角）が小さくなるようにする。
のなす角）が小さくなるようにする。
（ロ）掘削中にバケット背部がなるべく土と干渉しない
範囲で掘削角が小さくなるようにする。
範囲で掘削角が小さくなるようにする。
掘削作業中の操作を簡単にする。
（イ）掘削開始時にバケットの姿勢をボタンを押すなど
して自動的に設定する。
して自動的に設定する。
（ロ）アーム操作レバーでアームの回動を指示すると、
アームの回動速度に比例したバケット回動速度になるよ
うにバケットを自動的に制御する。このとき、比例係数
を適当に選んでの（ロ）の条件を満たすようにする。
アームの回動速度に比例したバケット回動速度になるよ
うにバケットを自動的に制御する。このとき、比例係数
を適当に選んでの（ロ）の条件を満たすようにする。
次に、積込作業を行なうときには、次の条件を満足する
ようにする。
ようにする。
積荷をこぼさないようにする。
バケットの上面を常に水平に保持するようにする。
積込作業中の操作を簡単にする。
（イ）アーム操作レバーを操作すると、バケットの姿勢
（傾き）を保ちながらアームの回動速度に比例したブー
ム回動速度になるようにブームを自動制御し、すくい上
げる。
（傾き）を保ちながらアームの回動速度に比例したブー
ム回動速度になるようにブームを自動制御し、すくい上
げる。
（ロ）アーム操作レバーを操作してすくい上げたバケッ
トを前方に送り出すときは、バケットの傾きを保ち土砂
をこぼさないようにバケットを自動制御する。
トを前方に送り出すときは、バケットの傾きを保ち土砂
をこぼさないようにバケットを自動制御する。
すなわち、本発明は、アーム操作レバーのみの操作で掘
削積込作業を可能にし、かつ他の作業機を掘削積込作業
に適合するよう自動制御するものである。
削積込作業を可能にし、かつ他の作業機を掘削積込作業
に適合するよう自動制御するものである。
次に、上記条件を満足するようにアーム以外の作業機を
自動制御する際の具体的な内容について説明する。
自動制御する際の具体的な内容について説明する。
まず、作業機各部の長さ、角度等を第２図に示すように
定義する。すなわち、 l1：点A,B間の長さ l2：点B,C間の長さ l3：点C,D間の長さ lx：点A,C間の長さ α：線分ABとBCとのなす角（バケット角） β：線分BCとCDとのなす角（ブーム角） γ：線分CDと水平線とのなす角（バケット角） δ：線分ABとバケット底板とのなす角（バケット刃先
角） とする。なお、点Ａはバケット刃先点、点Ｂはバケット
回動点、点Ｃはアーム回動点、点Ｄはブーム回動点であ
る。
定義する。すなわち、 l1：点A,B間の長さ l2：点B,C間の長さ l3：点C,D間の長さ lx：点A,C間の長さ α：線分ABとBCとのなす角（バケット角） β：線分BCとCDとのなす角（ブーム角） γ：線分CDと水平線とのなす角（バケット角） δ：線分ABとバケット底板とのなす角（バケット刃先
角） とする。なお、点Ａはバケット刃先点、点Ｂはバケット
回動点、点Ｃはアーム回動点、点Ｄはブーム回動点であ
る。
ここで、土地掘削作業における−（イ）の条件を満足
するバケット角αs（第３図）を求める。すなわち、線
分ACとバケット底板とが直交（掘削角θ＝０）するバケ
ット角αsを求めておく。このバケット角αsは、アーム
角βおよびブーム角γによらず一定である。そして、バ
ケット刃先点Ａを掘削開始点に移動させたのち、バケッ
ト姿勢を初期設定するためのボタンを押し、バケット角
αがαsになるように制御する。なお、このときのアー
ム角βをβsとする。また、掘削角θ＝０に限らず、０
〜10°程度の範囲となるαsを設定してもよい。
するバケット角αs（第３図）を求める。すなわち、線
分ACとバケット底板とが直交（掘削角θ＝０）するバケ
ット角αsを求めておく。このバケット角αsは、アーム
角βおよびブーム角γによらず一定である。そして、バ
ケット刃先点Ａを掘削開始点に移動させたのち、バケッ
ト姿勢を初期設定するためのボタンを押し、バケット角
αがαsになるように制御する。なお、このときのアー
ム角βをβsとする。また、掘削角θ＝０に限らず、０
〜10°程度の範囲となるαsを設定してもよい。
次に、掘削作業における−（ロ）の条件を、掘削前半
および掘削後半に分けて、アーム角変化に対応するバケ
ット変化量を次のように規定する。
および掘削後半に分けて、アーム角変化に対応するバケ
ット変化量を次のように規定する。
すなわち、第４図に示すように掘削前半においては、ア
ーム角がβsからβcに変化する場合に、バケット角α
を、次式、 に示すようにαsからαcに徐々に変化させる。ここで、
上記第（１）式におけるバケット角αcおよびアーム角
βcは、アーム回動点Ｃを移動させずに、バケット刃先
点Ａが上記掘削開始位置から深さｄの地点に達し、か
つ、このときバケット底面が水平となるバケット姿勢を
とるという条件から求める。
ーム角がβsからβcに変化する場合に、バケット角α
を、次式、 に示すようにαsからαcに徐々に変化させる。ここで、
上記第（１）式におけるバケット角αcおよびアーム角
βcは、アーム回動点Ｃを移動させずに、バケット刃先
点Ａが上記掘削開始位置から深さｄの地点に達し、か
つ、このときバケット底面が水平となるバケット姿勢を
とるという条件から求める。
同様に、掘削後半においては、アーム角がβcからβeに
変化する場合に、バケット角αを、次式、 に示すようにαcからαeに徐々に変化させる。ここで、
上記第（２）式におけるバケット角αeおよびアーム角
βeは、アーム回動点Ｃを移動させずに、バケット角お
よびアーム角がそれぞれαe，βeとなるとき、バケット
上面（線分AB）が水平となる条件、すなわち、 αe＋βe＋γ＝π ……（３） が成立し、バケット角およびアーム角がαcおよびβcの
ときのバケット刃先位置とαeおよびβeのときのバケッ
ト刃先位置とを結ぶ線分の水平とのなす角がバケット刃
先角δとなる条件、すなわち、 を満足するものとする。なお、tanδのバケット刃先角
δの代わりに、水平方向に対して所定の傾きをもった角
度を代入してもよい。
変化する場合に、バケット角αを、次式、 に示すようにαcからαeに徐々に変化させる。ここで、
上記第（２）式におけるバケット角αeおよびアーム角
βeは、アーム回動点Ｃを移動させずに、バケット角お
よびアーム角がそれぞれαe，βeとなるとき、バケット
上面（線分AB）が水平となる条件、すなわち、 αe＋βe＋γ＝π ……（３） が成立し、バケット角およびアーム角がαcおよびβcの
ときのバケット刃先位置とαeおよびβeのときのバケッ
ト刃先位置とを結ぶ線分の水平とのなす角がバケット刃
先角δとなる条件、すなわち、 を満足するものとする。なお、tanδのバケット刃先角
δの代わりに、水平方向に対して所定の傾きをもった角
度を代入してもよい。
一方、積込作業における−（イ）の条件を満足するブ
ーム角γは、次式、 γ＝π−αe−β ……（５） （β≦βe） によって求めることができる。したがって、上記第
（５）式を満たすようにアーム回動変化に応じてブーム
角γを自動制御すれば、土砂がこぼれないようにバケッ
トを持ち上げることができる（第５図）。
ーム角γは、次式、 γ＝π−αe−β ……（５） （β≦βe） によって求めることができる。したがって、上記第
（５）式を満たすようにアーム回動変化に応じてブーム
角γを自動制御すれば、土砂がこぼれないようにバケッ
トを持ち上げることができる（第５図）。
次に、積込作業における−（ロ）の条件を満足するバ
ケット角αは、次式、 α＝π−β−γ ……（６） によって求めることができる。したがって、上記第
（６）式を満たすようにアーム回動変化に応じてバケッ
ト角αを自動制御すれば、土砂がこぼれないようにバケ
ットを前方に押し出すことができる。なお、第６図で
は、ブームも同時に操作した場合に関して示している。
ケット角αは、次式、 α＝π−β−γ ……（６） によって求めることができる。したがって、上記第
（６）式を満たすようにアーム回動変化に応じてバケッ
ト角αを自動制御すれば、土砂がこぼれないようにバケ
ットを前方に押し出すことができる。なお、第６図で
は、ブームも同時に操作した場合に関して示している。
第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図で、上記
各制御を実現するものである。この装置は、半自動モー
ド選択スイッチ14により通常の手動モードと本発明に係
る半自動モードに切り換えられる。
各制御を実現するものである。この装置は、半自動モー
ド選択スイッチ14により通常の手動モードと本発明に係
る半自動モードに切り換えられる。
まず、半自動モード選択スイッチ14によって半自動モー
ドを選択しない場合（手動モード）について説明する。
この場合、演算処理装置17は、切換スイッチ18および19
の各可動接片18cおよび19cをそれぞれ接点18aおよび19b
に接続させる。
ドを選択しない場合（手動モード）について説明する。
この場合、演算処理装置17は、切換スイッチ18および19
の各可動接片18cおよび19cをそれぞれ接点18aおよび19b
に接続させる。
バケット操作レバー10は、通常中立位置にあり、レバー
操作されるとその操作方向および操作量に対応するバケ
ット回動速度指令rを示す信号がレバー位置検出器20
より出力される。このバケット回動速度指令rを示す
信号は、スイッチ18を介してバケット回動速度の目標値
としてバケット制御系30を加えられる。
操作されるとその操作方向および操作量に対応するバケ
ット回動速度指令rを示す信号がレバー位置検出器20
より出力される。このバケット回動速度指令rを示す
信号は、スイッチ18を介してバケット回動速度の目標値
としてバケット制御系30を加えられる。
バケット制御系30は、バケット角αを検出する角度セン
サ31、このバケット角αを微分して実際のバケット回動
速度を検出する微分器32、目標値と実際のバケット回
動速度を示す信号との偏差をとる加算点33および加算
点33からの偏差信号を０にすべくその偏差信号に応じた
流量の圧油をバケットシリンダ４に供給する流量制御弁
34から構成されている。したがって、バケットはバケッ
ト操作レバー10で指令された速度で回動する。
サ31、このバケット角αを微分して実際のバケット回動
速度を検出する微分器32、目標値と実際のバケット回
動速度を示す信号との偏差をとる加算点33および加算
点33からの偏差信号を０にすべくその偏差信号に応じた
流量の圧油をバケットシリンダ４に供給する流量制御弁
34から構成されている。したがって、バケットはバケッ
ト操作レバー10で指令された速度で回動する。
同様に、レバー位置検出器21はアーム操作レバー11のレ
バー操作に対応するアーム回動速度指令rを示す信号
をアーム制御系40に出力し、レバー位置検出器22はブー
ム操作レバー12のレバー操作に対応するブーム回動速度
指令rを示す信号を切換スイッチ19を介してブーム制
御系50に出力する。なお、アーム制御系40およびブーム
制御系50は、バケット制御系30と同様にそれぞれ角度セ
ンサ41,51、微分器42,52、加算点43,53および流量制御
弁44,54を有し、目標速度に一致するようにアームおよ
びブームを回動制御する。
バー操作に対応するアーム回動速度指令rを示す信号
をアーム制御系40に出力し、レバー位置検出器22はブー
ム操作レバー12のレバー操作に対応するブーム回動速度
指令rを示す信号を切換スイッチ19を介してブーム制
御系50に出力する。なお、アーム制御系40およびブーム
制御系50は、バケット制御系30と同様にそれぞれ角度セ
ンサ41,51、微分器42,52、加算点43,53および流量制御
弁44,54を有し、目標速度に一致するようにアームおよ
びブームを回動制御する。
次に、本発明に係る制御を第７図に示すフローチャート
を参照しながら説明する。
を参照しながら説明する。
演算処理装置17は、深さ設定器13、半自動モード選択ス
イッチ14、初期値設定ボタン15、レバー位置検出器21か
らの信号を入力するとともに、角度センサ31,41,51から
実機のバケット角α，アーム角β，ブーム角γを示す信
号を入力し（ステップ100）、現在半自動モードが選択
されているか否か（ステップ101）、半自動モードが選
択されていない場合には初期値設定モードか否か（ステ
ップ102）を判断する。
イッチ14、初期値設定ボタン15、レバー位置検出器21か
らの信号を入力するとともに、角度センサ31,41,51から
実機のバケット角α，アーム角β，ブーム角γを示す信
号を入力し（ステップ100）、現在半自動モードが選択
されているか否か（ステップ101）、半自動モードが選
択されていない場合には初期値設定モードか否か（ステ
ップ102）を判断する。
ここで、半自動モードとは半自動モード選択スイッチ14
が投入され、アーム操作レバー11のみの操作による作業
機制御方式をいい、初期値設定モードとは初期値設定ボ
タン15が押され、バケット角を初期掘削抵抗の少ない所
定の角度に設定する方式をいう。
が投入され、アーム操作レバー11のみの操作による作業
機制御方式をいい、初期値設定モードとは初期値設定ボ
タン15が押され、バケット角を初期掘削抵抗の少ない所
定の角度に設定する方式をいう。
いま、手動操作によりバケット刃先点を掘削開始位置ま
で移動させ、ここで初期値設定ボタン15を押して初期値
設定モードを選択した場合について説明する。この場
合、演算処理装置17は切換スイッチ18の可動接片18cを
接点18bに切り換え、バケット角αが初期掘削抵抗の少
ない所定の角度αs（第３図参照）と一致しているか否
かを判別し（ステップ103）、不一致の場合にはバケッ
ト角αが角度αsになるまで適宜の自動バケット回動速
度指令r′を示す信号を切換スイッチ18を介してバケ
ット制御系30に出力し、これによりバケット角を初期値
に設定する（ステップ104）。
で移動させ、ここで初期値設定ボタン15を押して初期値
設定モードを選択した場合について説明する。この場
合、演算処理装置17は切換スイッチ18の可動接片18cを
接点18bに切り換え、バケット角αが初期掘削抵抗の少
ない所定の角度αs（第３図参照）と一致しているか否
かを判別し（ステップ103）、不一致の場合にはバケッ
ト角αが角度αsになるまで適宜の自動バケット回動速
度指令r′を示す信号を切換スイッチ18を介してバケ
ット制御系30に出力し、これによりバケット角を初期値
に設定する（ステップ104）。
次に、バケットの初期値設定が終了後、半自動モード選
択スイッチ14を投入して半自動モードを選択した場合に
ついて説明する。
択スイッチ14を投入して半自動モードを選択した場合に
ついて説明する。
この場合、演算処理装置17は、まず切換スイッチ18およ
び19の可動接片18cおよび19cをそれぞれ接点18bおよび1
9bに切換えたのち、掘削開始時か否かを判別する（ステ
ップ105）。
び19の可動接片18cおよび19cをそれぞれ接点18bおよび1
9bに切換えたのち、掘削開始時か否かを判別する（ステ
ップ105）。
掘削開始時には、現在のバケット角αおよびアーム角β
をそれぞれ（αs，βs）として入力し、また深さ設定器
13によって予め設定された掘削深さｄを入力し、これら
の値から第４図で説明した（αc，βc）および（αe，
βe）を算出し（ステップ106）、これらを記憶する（ス
テップ107）。
をそれぞれ（αs，βs）として入力し、また深さ設定器
13によって予め設定された掘削深さｄを入力し、これら
の値から第４図で説明した（αc，βc）および（αe，
βe）を算出し（ステップ106）、これらを記憶する（ス
テップ107）。
次に、アーム操作レバー11が掘削側に操作されているか
否かをアーム回動速度指令rを示す信号から判別し
（ステップ108）、掘削側に操作されている場合にはス
テップ109に進む。
否かをアーム回動速度指令rを示す信号から判別し
（ステップ108）、掘削側に操作されている場合にはス
テップ109に進む。
ステップ109では、アーム角の範囲に応じて次式に示す
自動バケット回動速度指令r′または自動ブーム回動
速度指令r′を演算する。
自動バケット回動速度指令r′または自動ブーム回動
速度指令r′を演算する。
r′＝−r （βe≧β） ……（９） なお、第（７）式，第（８）式および第（９）式はそれ
ぞれ前述した第（１）式，第（２）式および第（５）式
を時間微分したものである。また、第（７）式，第
（８）式における比例定数はステップ107で記憶した値
から求めたものである。また、rはアーム回動速度指
令であるが、微分器42で求めた実機のアーム回動速度
でもよい。
ぞれ前述した第（１）式，第（２）式および第（５）式
を時間微分したものである。また、第（７）式，第
（８）式における比例定数はステップ107で記憶した値
から求めたものである。また、rはアーム回動速度指
令であるが、微分器42で求めた実機のアーム回動速度
でもよい。
上記のようにして求めた自動バケット回動速度指令
r′を示す信号は切換スイッチ18を介してバケット制
御系30に出力され、自動ブーム回動速度指令r′を示
す信号は切換スイッチ19を介してブーム制御系50に出力
され、これによりアームの動作に追従してバケットおよ
びブームが自動制御される（ステップ110）。
r′を示す信号は切換スイッチ18を介してバケット制
御系30に出力され、自動ブーム回動速度指令r′を示
す信号は切換スイッチ19を介してブーム制御系50に出力
され、これによりアームの動作に追従してバケットおよ
びブームが自動制御される（ステップ110）。
一方、アーム操作レバー11が積込例に操作されている場
合には、ステップ111に進む。このステップ111では、バ
ケット自動回動速度指令r′を、次式、r ′＝−r−r ……（10） によって算出する。なお、第（10）式は前述した第
（６）式を時間微分したものである。また、r，rを
示す信号はレバー位置検出器21,22の出力信号である
が、微分器42,52の信号を用いてもよい。
合には、ステップ111に進む。このステップ111では、バ
ケット自動回動速度指令r′を、次式、r ′＝−r−r ……（10） によって算出する。なお、第（10）式は前述した第
（６）式を時間微分したものである。また、r，rを
示す信号はレバー位置検出器21,22の出力信号である
が、微分器42,52の信号を用いてもよい。
この自動バケット回動速度指令r′を示す信号は切換
スイッチ18を介してバケット制御系30に出力され、これ
によりアームの動作に追従してバケットが自動制御され
る。
スイッチ18を介してバケット制御系30に出力され、これ
によりアームの動作に追従してバケットが自動制御され
る。
なお、上記アーム操作レバー11のみによる掘削積込作業
中において、バケット操作レバー10およびブーム操作レ
バー12を適宜操作してもよい。この場合、バケット操作
レバー10の操作によって発生するバケット回動速度指令
rを示す信号は、加算点23において自動バケット回動
速度指令r′を示す信号と加算され、またブーム操作
レバー12の操作によって発生するブーム回動速度指令
rを示す信号は、加算点24において自動ブーム回動速度
指令r′を示す信号と加算される。
中において、バケット操作レバー10およびブーム操作レ
バー12を適宜操作してもよい。この場合、バケット操作
レバー10の操作によって発生するバケット回動速度指令
rを示す信号は、加算点23において自動バケット回動
速度指令r′を示す信号と加算され、またブーム操作
レバー12の操作によって発生するブーム回動速度指令
rを示す信号は、加算点24において自動ブーム回動速度
指令r′を示す信号と加算される。
また、第１図の実施例では各作業機の指令値として速度
指令を与えるようにしたが、位置（角度）指令を与える
ように構成してもよい。また、操作レバーはそれぞれ作
業機ごとに独立したものに限らず、第８図に示すように
レバー25の操作方向によってアームと旋回の回動指令を
与え、レバー26の操作方向によってバケットとブームの
回動指令を与えるものでもよい。
指令を与えるようにしたが、位置（角度）指令を与える
ように構成してもよい。また、操作レバーはそれぞれ作
業機ごとに独立したものに限らず、第８図に示すように
レバー25の操作方向によってアームと旋回の回動指令を
与え、レバー26の操作方向によってバケットとブームの
回動指令を与えるものでもよい。
以上説明したように、本発明によれば、半自動モードを
選択することにより通常の手動による各作業機の制御か
ら、アーム操作レバーのみの操作による掘削制御が可能
となり、操作が簡単になる。また、この掘削時には掘削
抵抗が少なく、かつ荷こぼれがないように他の作業機の
制御が行なわれるので、作業効率の向上を図ることがで
きる。
選択することにより通常の手動による各作業機の制御か
ら、アーム操作レバーのみの操作による掘削制御が可能
となり、操作が簡単になる。また、この掘削時には掘削
抵抗が少なく、かつ荷こぼれがないように他の作業機の
制御が行なわれるので、作業効率の向上を図ることがで
きる。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
作業機の長さ、角度等を定義するために用いた図、第３
図乃至第６図はそれぞれ本発明の原理を説明するために
用いた図、第７図は第１図の演算処理装置の動作を説明
するために用いたフローチャート、第８図は作業機レバ
ーを示す図、第９図はパワーショベルの外観図、第10図
（ａ）および（ｂ）はそれぞれ従来のパワーショベルの
掘削時における不具合を説明するために用いた図であ
る。 10……バケット操作レバー、11……アーム操作レバー、
12……ブーム操作レバー、13……深さ設定器、14……半
自動モード選択スイッチ、15……初期値設定ボタン、17
……演算処理装置、18,19……切換スイッチ、20,21,22
……レバー位置検出器、30……バケット制御系、40……
アーム制御系、50……ブーム制御系。
作業機の長さ、角度等を定義するために用いた図、第３
図乃至第６図はそれぞれ本発明の原理を説明するために
用いた図、第７図は第１図の演算処理装置の動作を説明
するために用いたフローチャート、第８図は作業機レバ
ーを示す図、第９図はパワーショベルの外観図、第10図
（ａ）および（ｂ）はそれぞれ従来のパワーショベルの
掘削時における不具合を説明するために用いた図であ
る。 10……バケット操作レバー、11……アーム操作レバー、
12……ブーム操作レバー、13……深さ設定器、14……半
自動モード選択スイッチ、15……初期値設定ボタン、17
……演算処理装置、18,19……切換スイッチ、20,21,22
……レバー位置検出器、30……バケット制御系、40……
アーム制御系、50……ブーム制御系。
Claims (4)
- 【請求項１】パワーショベルの作業機操作レバーによる
操作に関連して発生する各作業機回動指令に基づいてバ
ケット、アーム、ブームを回動制御するパワーショベル
において、 半自動モードを選択するモード選択手段と、 パワーショベルのバケット角、アーム角およびブーム角
をそれぞれ検出する角度検出手段と、 前記モード選択手段による半自動モードの選択時点に前
記角度検出手段により検出したバケット角およびアーム
角をそれぞれ第１のバケット角および第１のアーム角と
して入力する入力手段と、 前記選択時点におけるアーム回動点の位置を変更せず、
かつその時点におけるバケット刃先位置から所定の深さ
においてバケット底面がほぼ水平となる第１のバケット
姿勢をとるときのバケット刃先位置を第１の位置として
算出する第１の演算手段と、 バケットが前記第１のバケット姿勢をとり、かつバケッ
トの刃先位置が前記第１の位置となるときのバケット角
およびアーム角をそれぞれ第２のバケット角および第２
のアーム角として算出する第２の演算手段と、 前記第１の位置から水平方向に対して所定角だけ上方向
の直線上における第２の位置であって、前記第１の位置
算出時におけるアーム回動点の位置を変更せず、かつバ
ケット上面がほぼ水平となる第２のバケット姿勢をとる
ときのバケット刃先位置が前記直線上の第２の位置とな
るときのバケット角およびアーム角をそれぞれ第３のバ
ケット角および第３のアーム角として算出する第３の演
算手段と、 前記第１のバケット角および第１のアーム角と第の２の
バケット角および第２のアーム角に基づいてバケット姿
勢が半自動モードの選択時点のバケット姿勢から前記第
１のバケット姿勢となるようにアーム操作レバーの操作
によるアーム角の第１のアーム角から第２のアーム角の
変化に応じてバケット角を徐々に変化させる自動バケッ
ト回動指令を算出する第４の演算手段と、 前記第２のバケット角および第２のアーム角と第３のバ
ケット角および第３のアーム角に基づいてバケット姿勢
が前記第１のバケット姿勢から第２のバケット姿勢とな
るようにアーム操作レバーの操作によるアーム角の第２
のアーム角から第３のアーム角の変化に応じてバケット
角を徐々に変化させる自動バケット回動指令を算出する
第５の演算手段と、 バケット刃先位置が前記第２の位置に達したときのバケ
ット角および第２のバケット姿勢を保持するようにアー
ム操作レバーの操作によるアーム角の第３のアーム角か
らの変化に応じてブーム角を徐々に変化させる自動ブー
ム回動指令を算出する第６の演算手段と、 前記モード選択手段によって半自動モードが選択され、
かつアーム操作レバーが掘削側に操作されると、前記自
動バケット回動指令および自動ブーム回動指令をそれぞ
れ手動操作による各回動指令に代えて出力する切替手段
と、 を具えたパワーショベルにおける作業機制御装置。 - 【請求項２】前記所定の深さを設定する深さ設定手段を
有する特許請求の範囲第（１）項記載のパワーショベル
における作業機制御装置。 - 【請求項３】前記第２のバケット姿勢を保持するために
必要な自動バケット回動指令を算出する第７の演算手段
と、 前記モード選択手段によって半自動モードが選択され、
かつアーム操作レバーが積込側に操作されると、前記自
動バケット回動指令を手動操作によるバケット回動指令
に代えて出力する第２の切替手段とを有する特許請求の
範囲第（１）項記載のパワーショベルにおける作業機制
御装置。 - 【請求項４】バケット角の初期設定を指令する指令手段
と、 前記指令手段によってバケット角の初期設定が指令され
ると、該指令時点におけるアーム回動点とバケット刃先
位置とを結ぶ線分に対してバケット底板がほぼ直交する
自動バケット回動指令を算出する第８の演算手段と、 前記自動バケット回動指令を手動操作によるバケット回
動指令に代えて出力する第３の切替手段とを有する特許
請求の範囲第（１）項記載のパワーショベルにおける作
業機制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2158486A JPH0689549B2 (ja) | 1986-02-03 | 1986-02-03 | パワ−シヨベルにおける作業機制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2158486A JPH0689549B2 (ja) | 1986-02-03 | 1986-02-03 | パワ−シヨベルにおける作業機制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62182324A JPS62182324A (ja) | 1987-08-10 |
| JPH0689549B2 true JPH0689549B2 (ja) | 1994-11-09 |
Family
ID=12059083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2158486A Expired - Lifetime JPH0689549B2 (ja) | 1986-02-03 | 1986-02-03 | パワ−シヨベルにおける作業機制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0689549B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101493361B1 (ko) * | 2013-02-08 | 2015-02-16 | 김진선 | 굴삭기 버켓의 이동경로 추적제어시스템과 추적제어방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6111354B1 (ja) * | 2016-01-29 | 2017-04-05 | 株式会社小松製作所 | 作業機械および作業機械の干渉回避方法 |
-
1986
- 1986-02-03 JP JP2158486A patent/JPH0689549B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101493361B1 (ko) * | 2013-02-08 | 2015-02-16 | 김진선 | 굴삭기 버켓의 이동경로 추적제어시스템과 추적제어방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62182324A (ja) | 1987-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR910009255B1 (ko) | 파워샤벨의 제어장치 | |
| EP0380665B1 (en) | Method and apparatus for controlling working units of power shovel | |
| US5178510A (en) | Apparatus for controlling the hydraulic cylinder of a power shovel | |
| US5065326A (en) | Automatic excavation control system and method | |
| KR100676291B1 (ko) | 작업기 제어장치 | |
| US5201177A (en) | System for automatically controlling relative operational velocity of actuators of construction vehicles | |
| EP0609445A1 (en) | Method of selecting automatic operation mode of working machine | |
| JPH0689550B2 (ja) | パワ−シヨベルにおける作業機制御方法および装置 | |
| JPH0689549B2 (ja) | パワ−シヨベルにおける作業機制御装置 | |
| JP4140940B2 (ja) | 掘削積込機械の作業機制御装置 | |
| JPH0788673B2 (ja) | パワ−シヨベルの作業機制御装置 | |
| JPH0639794B2 (ja) | 油圧ショベルの自動運転パターン選択方法 | |
| JP4076200B2 (ja) | 掘削積込機械の作業機制御装置 | |
| JP3713358B2 (ja) | 建設機械のフロント制御装置 | |
| JPH0788671B2 (ja) | パワ−シヨベルの作業機制御方法および装置 | |
| JPH0689551B2 (ja) | パワ−シヨベルにおける作業機制御方法および装置 | |
| JPH0788674B2 (ja) | パワ−シヨベルの作業機制御装置 | |
| JP3682352B2 (ja) | 建設機械のフロント制御装置 | |
| JPH0788672B2 (ja) | パワ−シヨベルの作業機制御装置 | |
| JPH0823155B2 (ja) | 作業機の制御装置 | |
| JP4111415B2 (ja) | 掘削積込機械の作業機制御装置 | |
| JPH0681361A (ja) | 作業機の制御方法 | |
| JPH01239231A (ja) | 建設機械のバケット対地角度制御装置 | |
| JPH079099B2 (ja) | パワ−シヨベルの制御装置 | |
| JPH01178620A (ja) | 掘削作業機 |