JPH0689552B2 - 積込機械の自動掘削装置 - Google Patents
積込機械の自動掘削装置Info
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- JPH0689552B2 JPH0689552B2 JP6518186A JP6518186A JPH0689552B2 JP H0689552 B2 JPH0689552 B2 JP H0689552B2 JP 6518186 A JP6518186 A JP 6518186A JP 6518186 A JP6518186 A JP 6518186A JP H0689552 B2 JPH0689552 B2 JP H0689552B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ホイールローダ、ペイローダやトラクタシ
ョベル等の積込機械において、作業機アクチュエータを
負荷に応じてマイクロコンピュータ制御することにより
運転者の技術によらない効率良い掘削作業をなし得るよ
うにした積込機械の自動掘削装置に関する。
ョベル等の積込機械において、作業機アクチュエータを
負荷に応じてマイクロコンピュータ制御することにより
運転者の技術によらない効率良い掘削作業をなし得るよ
うにした積込機械の自動掘削装置に関する。
作業機アクチュエータとしてブームおよびバケットを有
するホイールローダ、ペイローダあるいはトラクタショ
ベル等の積込機械は、コンパクトで小回りがきき、しか
も購入価格が安い等の点で土木作業現場、畜産分野、園
芸造園分野、除雪作業等の幅広い分野で使用されてい
る。
するホイールローダ、ペイローダあるいはトラクタショ
ベル等の積込機械は、コンパクトで小回りがきき、しか
も購入価格が安い等の点で土木作業現場、畜産分野、園
芸造園分野、除雪作業等の幅広い分野で使用されてい
る。
この種の積込機械においては、ブームシリンダによって
ブームを上下に回動するとともにバケットシリンダによ
ってバケットにチルトおよびダンプ動作を行なわせるよ
うになっており、これらブームおよびバケットの回動動
作によって土砂等の掘削および積込作業を行なう。
ブームを上下に回動するとともにバケットシリンダによ
ってバケットにチルトおよびダンプ動作を行なわせるよ
うになっており、これらブームおよびバケットの回動動
作によって土砂等の掘削および積込作業を行なう。
ところで、かかる積込機械の油圧回路には通常バケット
優先のタンデム回路が用いられ、またブームシリンダお
よびバケットシリンダを駆動する各切換バルブは流量固
定のオン・オフ制御が行なわれているため、ブームおよ
びバケットを同時操作することができず、各作業機アク
チュエータを上手く切換えて能率良い掘削を行なうには
極めて高度な熟練を要し、この為、未熟な運転者では、
バケットを水平方向に突込み過ぎで垂直抵抗が過大にな
り車両後部が持ち上がる、バケットが早く上がり過ぎて
掘削土量が不足する、あるいは負荷が過大となりタイヤ
がスリップすること等が多くあり、運転者の運転技術に
よって作業能率が大きく変化するという問題点がある。
優先のタンデム回路が用いられ、またブームシリンダお
よびバケットシリンダを駆動する各切換バルブは流量固
定のオン・オフ制御が行なわれているため、ブームおよ
びバケットを同時操作することができず、各作業機アク
チュエータを上手く切換えて能率良い掘削を行なうには
極めて高度な熟練を要し、この為、未熟な運転者では、
バケットを水平方向に突込み過ぎで垂直抵抗が過大にな
り車両後部が持ち上がる、バケットが早く上がり過ぎて
掘削土量が不足する、あるいは負荷が過大となりタイヤ
がスリップすること等が多くあり、運転者の運転技術に
よって作業能率が大きく変化するという問題点がある。
この発明は上記実情に鑑みてなされたもので、現在の主
流である流量固定でかつ一方のアクチュエータの単独操
作しかできない油圧回路が搭載された積込機械におい
て、その構成をほとんど変えることなく、運転者の技術
に左右されずに常に所定土量の掘削を能率良くなし得る
積込機械の自動掘削装置を提供しようとするものであ
る。
流である流量固定でかつ一方のアクチュエータの単独操
作しかできない油圧回路が搭載された積込機械におい
て、その構成をほとんど変えることなく、運転者の技術
に左右されずに常に所定土量の掘削を能率良くなし得る
積込機械の自動掘削装置を提供しようとするものであ
る。
かかる問題点を解決するために、この発明では、バケッ
トに加わる掘削抵抗の水平成分および垂直成分を逐次算
出する手段と、前記水平掘削抵抗の上限および下限設定
値と垂直掘削抵抗設定値とを設定する手段と、前記算出
した水平掘削抵抗が前記上限設定値と下限設定値との間
にあって、前記算出した垂直掘削抵抗が同垂直掘削抵抗
の設定値より小なるときにのみ、ブームの上げ回動を行
ない、前記算出した垂直掘削抵抗が同垂直掘削抵抗の設
定値より大となってから所定の掘削終了時までの間にの
みバケットのチルト動を行なうべくブームおよびバケッ
トを夫々駆動する各作業機バルブの切替え制御を行なう
制御手段とを具えるようにする。
トに加わる掘削抵抗の水平成分および垂直成分を逐次算
出する手段と、前記水平掘削抵抗の上限および下限設定
値と垂直掘削抵抗設定値とを設定する手段と、前記算出
した水平掘削抵抗が前記上限設定値と下限設定値との間
にあって、前記算出した垂直掘削抵抗が同垂直掘削抵抗
の設定値より小なるときにのみ、ブームの上げ回動を行
ない、前記算出した垂直掘削抵抗が同垂直掘削抵抗の設
定値より大となってから所定の掘削終了時までの間にの
みバケットのチルト動を行なうべくブームおよびバケッ
トを夫々駆動する各作業機バルブの切替え制御を行なう
制御手段とを具えるようにする。
かかる構成によれば、水平掘削抵抗値に応じて、貫入走
行→貫入走行・ブーム上昇→貫入走行のサイクル動作が
行なわれ、その後垂直掘削抵抗値が所定の設定値より大
となった時点でバケットのチルト動が開始されることに
なる。
行→貫入走行・ブーム上昇→貫入走行のサイクル動作が
行なわれ、その後垂直掘削抵抗値が所定の設定値より大
となった時点でバケットのチルト動が開始されることに
なる。
第２図は、この発明を適用するホイールローダの外観構
成例を示すものであり、このホイールローダには、バケ
ット１の回転角θ1を検出するバケット角センサ２、ブ
ーム３の回転角θ2を検出するブーム角センサ４、ブー
ムシリンダ５に供給する圧油の油圧Paを検出する油圧セ
ンサ６（第２図中には図示せず）、バケットシリンダ７
に供給する圧油の油圧Pbを検出する油圧センサ８（第２
図中には図示せず）が設けられている。
成例を示すものであり、このホイールローダには、バケ
ット１の回転角θ1を検出するバケット角センサ２、ブ
ーム３の回転角θ2を検出するブーム角センサ４、ブー
ムシリンダ５に供給する圧油の油圧Paを検出する油圧セ
ンサ６（第２図中には図示せず）、バケットシリンダ７
に供給する圧油の油圧Pbを検出する油圧センサ８（第２
図中には図示せず）が設けられている。
これらバケット角センサ２、ブーム角センサ４、油圧セ
ンサ６および８の検出値θ1、θ2、PaおよびPbは、第１
図に示すようにマイクロコンピュータ10に入力される。
マイクロコンピュータ10においては、これら検出値を用
い掘削中にバケット１に加わる掘削抵抗の水平成分Rhお
よび垂直成分Rvを逐次計算し、自動掘削モードのときこ
れら計算値RhおよびRvに基づいて油圧回路20の駆動制御
を行なう。
ンサ６および８の検出値θ1、θ2、PaおよびPbは、第１
図に示すようにマイクロコンピュータ10に入力される。
マイクロコンピュータ10においては、これら検出値を用
い掘削中にバケット１に加わる掘削抵抗の水平成分Rhお
よび垂直成分Rvを逐次計算し、自動掘削モードのときこ
れら計算値RhおよびRvに基づいて油圧回路20の駆動制御
を行なう。
この油圧回路20は、ブームシリンダ５を駆動するブーム
コントロールバルブ21、バケットシリンダ７を駆動する
バケットコントロールバルブ22、タンク23、作業機ポン
プ24、パイロットオペレートコントロール（POC）ポン
プ25、ブームコントロールバルブ21の切換え制御を行な
うリフト用パイロット弁26、バケットコントロールバル
ブ22の切換え制御を行なうチルト用パイロット弁27で構
成される通常のON・OFF制御形式のタンデム回路構成
に、マイクロコンピュータ10からの切替信号S1およびS2
によって夫々作動する切替弁30および40を追加するよう
にした。切替弁30はリフト用パイロット弁26からブーム
コントロールバルブ21の上側（あげがわ）リフトスプー
ル28へのパイロット管路に配設されており、切替信号S1
が未入力のときにはパイロット弁26と上側リフトスプー
ル28とを接続するが、切替信号S1が入力されたときには
POCポンプ25を上側リフトスプール28に直結する。切替
弁40はチルト用パイロット弁27からバケットコントロー
ルバルブ22のチルト側ダンプスプール29へのパイロット
管路に配設されており、切替信号S2が未入力のときには
パイイロット弁27とチルト側ダンプスプール29とを接続
するが、切替信号S2が入力されたときには、POCポンプ2
5をチルト側ダンプスプール29に直結する。これら切替
信号S1およびS2はスイッチ11の投入によって自動掘削モ
ードが指定された時、マイクロコンピュータ10から入力
される。
コントロールバルブ21、バケットシリンダ７を駆動する
バケットコントロールバルブ22、タンク23、作業機ポン
プ24、パイロットオペレートコントロール（POC）ポン
プ25、ブームコントロールバルブ21の切換え制御を行な
うリフト用パイロット弁26、バケットコントロールバル
ブ22の切換え制御を行なうチルト用パイロット弁27で構
成される通常のON・OFF制御形式のタンデム回路構成
に、マイクロコンピュータ10からの切替信号S1およびS2
によって夫々作動する切替弁30および40を追加するよう
にした。切替弁30はリフト用パイロット弁26からブーム
コントロールバルブ21の上側（あげがわ）リフトスプー
ル28へのパイロット管路に配設されており、切替信号S1
が未入力のときにはパイロット弁26と上側リフトスプー
ル28とを接続するが、切替信号S1が入力されたときには
POCポンプ25を上側リフトスプール28に直結する。切替
弁40はチルト用パイロット弁27からバケットコントロー
ルバルブ22のチルト側ダンプスプール29へのパイロット
管路に配設されており、切替信号S2が未入力のときには
パイイロット弁27とチルト側ダンプスプール29とを接続
するが、切替信号S2が入力されたときには、POCポンプ2
5をチルト側ダンプスプール29に直結する。これら切替
信号S1およびS2はスイッチ11の投入によって自動掘削モ
ードが指定された時、マイクロコンピュータ10から入力
される。
ここで、かかる実施例構成による自動掘削動作を説明す
る前に、第３図および第４図に従って水平抵抗Rhおよび
垂直抵抗Rvの導出方法の一例を説明する。
る前に、第３図および第４図に従って水平抵抗Rhおよび
垂直抵抗Rvの導出方法の一例を説明する。
この方法では、入力情報として、バケット回転角θ1、
ブーム回転角θ2、ブームシリンダ５に供給する圧油の
油圧Paおよびバケットシリンダ７に供給する圧油の油圧
Pbを用い、これら検出値を用いて水平抵抗Rhおよび垂直
抵抗Rvを導出する。
ブーム回転角θ2、ブームシリンダ５に供給する圧油の
油圧Paおよびバケットシリンダ７に供給する圧油の油圧
Pbを用い、これら検出値を用いて水平抵抗Rhおよび垂直
抵抗Rvを導出する。
いま、ブームシリンダ５およびバケットシリンダ７の断
面積を夫々Sa,Sbとすると、各シリンダ５および７のシ
リンダ力FaおよびFbは Fa＝Pa・Sa …（１） Fb＝Pb・Sb …（２） となる。
面積を夫々Sa,Sbとすると、各シリンダ５および７のシ
リンダ力FaおよびFbは Fa＝Pa・Sa …（１） Fb＝Pb・Sb …（２） となる。
ここで、抵抗作用点PD（XD,YD）がバケット１の回転
（回転角θ1）に対応して第４図に示す如く変移してい
くと仮定する。この第４図に示すグラフにおいて、縦軸
はバケットの底板の先端点と抵抗作用点PDとの間隔DL、
横軸はバケット回転角θ1であり、θｈ（固定値）はバ
ケット１のサイドエッジ1aが水平となる角度、Lcはサイ
ドエッジ1aの部分の長さである。
（回転角θ1）に対応して第４図に示す如く変移してい
くと仮定する。この第４図に示すグラフにおいて、縦軸
はバケットの底板の先端点と抵抗作用点PDとの間隔DL、
横軸はバケット回転角θ1であり、θｈ（固定値）はバ
ケット１のサイドエッジ1aが水平となる角度、Lcはサイ
ドエッジ1aの部分の長さである。
ここで、ピンPoを中心とするＸ−Ｙ座標を考え、バケッ
ト１が回動前のときのピンP1の座標を夫々（X1′，
Y1′）とすると、ブーム３がθ2回転した後のP1の座標
（X1,Y1）は となり、またバケットピンP1とバケット底板先端点に関
する図示間隔をl1、バケット底板とバケットのサイドエ
ッジ1aとのなす角をψとすると、バケット１およびブー
ム３が夫々θ1およびθ2回転した後のPDの座標（XD,Y
D）は、 XD＝X1+l1・cosθ1−DL・cosψ …（４） YD＝Y1+l1・sinθ1−DL・sinψ …（５） となり、第４図のグラフに基づき、θ1，θ2回転後のPD
の座標を特定することができる。
ト１が回動前のときのピンP1の座標を夫々（X1′，
Y1′）とすると、ブーム３がθ2回転した後のP1の座標
（X1,Y1）は となり、またバケットピンP1とバケット底板先端点に関
する図示間隔をl1、バケット底板とバケットのサイドエ
ッジ1aとのなす角をψとすると、バケット１およびブー
ム３が夫々θ1およびθ2回転した後のPDの座標（XD,Y
D）は、 XD＝X1+l1・cosθ1−DL・cosψ …（４） YD＝Y1+l1・sinθ1−DL・sinψ …（５） となり、第４図のグラフに基づき、θ1，θ2回転後のPD
の座標を特定することができる。
いま、ここで第３図図示の各寸法をL1,L2,L3,L4,L5と
し、ピンP0のまわりのモーメントのつり合いを考えると Rv・XD＋Rh・YD−Fa・L4 −Fb・L5＝０ …（６） となり、またピンP1まわりのモーメントのつり合いを考
えると Rv・（XD＋X1）−Rh・（Y1−YD） −Fb′・L3＝０ …（７） となる。また が成立するため、これら（６）（７）（８）式を解くこ
とによりRhおよびRvを求めることができる。
し、ピンP0のまわりのモーメントのつり合いを考えると Rv・XD＋Rh・YD−Fa・L4 −Fb・L5＝０ …（６） となり、またピンP1まわりのモーメントのつり合いを考
えると Rv・（XD＋X1）−Rh・（Y1−YD） −Fb′・L3＝０ …（７） となる。また が成立するため、これら（６）（７）（８）式を解くこ
とによりRhおよびRvを求めることができる。
次に、第５図に示すフローチャートを参照して、かかる
実施例構成による自動掘削動作を説明する。
実施例構成による自動掘削動作を説明する。
オペレータは、自動掘削を行なう場合、自動掘削モード
スイッチ11を投入した後、エンジンを始動し、ギヤを例
えば１速にし、盛土に対して車両を走行させる（ステッ
プ100）。この最初の掘削段階においては、ブーム３お
よびバケット１を初期位置に停止させた状態で車両を走
行させる水平突込み（貫入）掘削を行なう。マイクロコ
ンピュータ10は、上記スイッチ11の投入を検知すると、
バケット角センサ２、ブーム角センサ４、油圧センサ６
および油圧センサ８の各検出値θ1，θ2,PaおよびPbを
取込み、これら検出値を用いて先の第３図および第４図
で説明した方法にしたがって水平抵抗Rhを演算する（ス
テップ110）。そして、マイクロコンピュータ10は、該
算出した水平抵抗Rhを予設定した水平抵抗の上限設定値
Rhuと比較し（ステップ120）、Rh≦Rhuである場合はス
テップ100に戻り、ステップ100、ステップ110の手順を
再び実行する。すなわち、掘削開始からRhが上限設定値
Rhuを越えるまでの間はブーム３およびバケット１は回
動しないで水平方向への突込み掘削を行なう。
スイッチ11を投入した後、エンジンを始動し、ギヤを例
えば１速にし、盛土に対して車両を走行させる（ステッ
プ100）。この最初の掘削段階においては、ブーム３お
よびバケット１を初期位置に停止させた状態で車両を走
行させる水平突込み（貫入）掘削を行なう。マイクロコ
ンピュータ10は、上記スイッチ11の投入を検知すると、
バケット角センサ２、ブーム角センサ４、油圧センサ６
および油圧センサ８の各検出値θ1，θ2,PaおよびPbを
取込み、これら検出値を用いて先の第３図および第４図
で説明した方法にしたがって水平抵抗Rhを演算する（ス
テップ110）。そして、マイクロコンピュータ10は、該
算出した水平抵抗Rhを予設定した水平抵抗の上限設定値
Rhuと比較し（ステップ120）、Rh≦Rhuである場合はス
テップ100に戻り、ステップ100、ステップ110の手順を
再び実行する。すなわち、掘削開始からRhが上限設定値
Rhuを越えるまでの間はブーム３およびバケット１は回
動しないで水平方向への突込み掘削を行なう。
しかし、Rh＞Rhuとなったときには、マイクロコンピュ
ータ10は切替信号S1を出力することにより切替弁30を切
替え、POCポンプ25の油圧をブームコントロールバルブ2
1の上側スプール28へ送り、ブームシリンダ５を上側
（あげがわ）に駆動することにより、ブーム３を上昇さ
せる（ステップ130）。尚、自動掘削モードのときに切
替信号S1が入力されていない場合、切替弁30はパイロッ
ト弁26側に接続されているが、該パイロット弁26のレバ
ーが中立位置にあるので、ブームコントロールバルブ21
のスプール28へ油圧が送られることはなく、この場合ブ
ーム３は停止している。
ータ10は切替信号S1を出力することにより切替弁30を切
替え、POCポンプ25の油圧をブームコントロールバルブ2
1の上側スプール28へ送り、ブームシリンダ５を上側
（あげがわ）に駆動することにより、ブーム３を上昇さ
せる（ステップ130）。尚、自動掘削モードのときに切
替信号S1が入力されていない場合、切替弁30はパイロッ
ト弁26側に接続されているが、該パイロット弁26のレバ
ーが中立位置にあるので、ブームコントロールバルブ21
のスプール28へ油圧が送られることはなく、この場合ブ
ーム３は停止している。
次に、マイクロコンピュータ10は再びセンサ2,4,6およ
び８の検出値θ1，θ2,PaおよびPbを取込み、これら検
出値を用い前記（６）（７）（８）式等に従って水平抵
抗Rhおよび垂直抵抗Rvを算出する（ステップ140）。そ
して、マイクロコンピュータ10は今度は該算出した垂直
抵抗Rvを予め設定した垂直抵抗設定値Rvsと比較する
（ステップ150）。尚、垂直抵抗設定値Rvsは、垂直抵抗
Rvによる前輪まわりのモーメントを考えた場合、前輪か
らバケット重心までの距離の水平成分がブーム３の回動
に伴なってその長さが変化するため、前記垂直抵抗Rvに
よる前輪まわりのモーメントを一定とすべくバケットピ
ンP1の高さｙ（掘削開始時を０としたバケットピン高
さ）に応じて第６図に示す如く変化させる。なお、第６
図においてyaは掘削終了ピン高さの設定値である。
び８の検出値θ1，θ2,PaおよびPbを取込み、これら検
出値を用い前記（６）（７）（８）式等に従って水平抵
抗Rhおよび垂直抵抗Rvを算出する（ステップ140）。そ
して、マイクロコンピュータ10は今度は該算出した垂直
抵抗Rvを予め設定した垂直抵抗設定値Rvsと比較する
（ステップ150）。尚、垂直抵抗設定値Rvsは、垂直抵抗
Rvによる前輪まわりのモーメントを考えた場合、前輪か
らバケット重心までの距離の水平成分がブーム３の回動
に伴なってその長さが変化するため、前記垂直抵抗Rvに
よる前輪まわりのモーメントを一定とすべくバケットピ
ンP1の高さｙ（掘削開始時を０としたバケットピン高
さ）に応じて第６図に示す如く変化させる。なお、第６
図においてyaは掘削終了ピン高さの設定値である。
前述の比較の結果、RvがRvsに満たない場合（Rvs≧R
v）、マイクロコンピュータ10は、今度は前記算出した
水平抵抗Rhを予め設定した水平抵抗の下限設定値Rhdと
比較し（ステップ160）、Rh＞Rhdである場合は切替信号
S1を出力して前記同様ブームシリンダ５を上側に駆動す
ることによりブーム３を上昇させる（ステップ130）。
そして、以後、ステップ150およびステップ160の各比較
の結果がRv≦RvsでかつRh＞Rhdである限りマイクロコン
ピュータ10は切替信号S1を出力してブーム３の上昇動作
を続行させる。
v）、マイクロコンピュータ10は、今度は前記算出した
水平抵抗Rhを予め設定した水平抵抗の下限設定値Rhdと
比較し（ステップ160）、Rh＞Rhdである場合は切替信号
S1を出力して前記同様ブームシリンダ５を上側に駆動す
ることによりブーム３を上昇させる（ステップ130）。
そして、以後、ステップ150およびステップ160の各比較
の結果がRv≦RvsでかつRh＞Rhdである限りマイクロコン
ピュータ10は切替信号S1を出力してブーム３の上昇動作
を続行させる。
しかし、ステップ160における比較の結果がRh≦Rhdとな
った場合、マイクロコンピュータ10は切替信号S1の出力
を停止し、ブーム３を一旦停止する。車両は常に前進し
ているので、ブーム３の上昇を一時停止するようにすれ
ば、負荷による水平抵抗Rhが増大するようになり、掘削
土量不足を防止することができる。この場合、この後手
順は再びステップ100に戻り、その後、算出した水平抵
抗Rhが水平抵抗の上限設定値Rhuを超えるまではブーム
３の停止状態を維持し、Rh＞Rhuとなった時点でブーム
３は前記一時停止位置からの上昇運動を再開する。
った場合、マイクロコンピュータ10は切替信号S1の出力
を停止し、ブーム３を一旦停止する。車両は常に前進し
ているので、ブーム３の上昇を一時停止するようにすれ
ば、負荷による水平抵抗Rhが増大するようになり、掘削
土量不足を防止することができる。この場合、この後手
順は再びステップ100に戻り、その後、算出した水平抵
抗Rhが水平抵抗の上限設定値Rhuを超えるまではブーム
３の停止状態を維持し、Rh＞Rhuとなった時点でブーム
３は前記一時停止位置からの上昇運動を再開する。
前記したブーム３の上昇駆動は、ステップ150における
比較の結果がRv＞Rvsとなった時点で終了する（ステッ
プ180）。マイクロコヒンピュータ10はRv＞Rvsとなった
場合、切替信号S1の出力を停止してブーム３の上昇駆動
を終了するとともに今度は切替信号S2を出力することに
より切替弁40を切替え、これによりPOCポンプ25の油圧
をバケットコントロールバルブ22のチルト側スプール29
へ送り、バケットシリンダ７をチルト側に駆動すること
によりバケット１のチルト動作を開始する（ステップ19
0）。そして、この後マイクロコンピュータ10は所定の
掘削終了時まで、前記切替信号S2を出力し続けることに
よりバケット１を所定角チルトさせた後、今回の掘削動
作を終了する（ステップ200）。なお、掘削終了時の検
出方法としては、バケット１のサンドエッジ1aが水平に
なった時点を掘削終了時とする方法、バケットピンP1の
地上高が所定高さとなった時点を掘削終了時とする方
法、バケットシリングのストロークエンドを検出する方
法等がある。
比較の結果がRv＞Rvsとなった時点で終了する（ステッ
プ180）。マイクロコヒンピュータ10はRv＞Rvsとなった
場合、切替信号S1の出力を停止してブーム３の上昇駆動
を終了するとともに今度は切替信号S2を出力することに
より切替弁40を切替え、これによりPOCポンプ25の油圧
をバケットコントロールバルブ22のチルト側スプール29
へ送り、バケットシリンダ７をチルト側に駆動すること
によりバケット１のチルト動作を開始する（ステップ19
0）。そして、この後マイクロコンピュータ10は所定の
掘削終了時まで、前記切替信号S2を出力し続けることに
よりバケット１を所定角チルトさせた後、今回の掘削動
作を終了する（ステップ200）。なお、掘削終了時の検
出方法としては、バケット１のサンドエッジ1aが水平に
なった時点を掘削終了時とする方法、バケットピンP1の
地上高が所定高さとなった時点を掘削終了時とする方
法、バケットシリングのストロークエンドを検出する方
法等がある。
第７図は、かかる実施例によるバケットの軌跡例を示す
ものであり、状態（Ｉ）は掘削開始段階における貫入走
行のみの状態（第５図ステップ100,110,120）を示し、
状態（II）はブームが上昇駆動されている状態での貫入
走行を示し（130,140,150,160）、状態（III）はブーム
が一時停止した状態での貫入走行を示し（ステップ170,
100,110,120）、状態（IV）はブームが上昇駆動されて
いる状態での貫入走行を示し（ステップ130,140,150,16
0）、状態（Ｖ）はバケットがチルト駆動されている状
態での貫入走行を示している。
ものであり、状態（Ｉ）は掘削開始段階における貫入走
行のみの状態（第５図ステップ100,110,120）を示し、
状態（II）はブームが上昇駆動されている状態での貫入
走行を示し（130,140,150,160）、状態（III）はブーム
が一時停止した状態での貫入走行を示し（ステップ170,
100,110,120）、状態（IV）はブームが上昇駆動されて
いる状態での貫入走行を示し（ステップ130,140,150,16
0）、状態（Ｖ）はバケットがチルト駆動されている状
態での貫入走行を示している。
かかる実施例によれば、水平抵抗に関しては上限および
下限設定値RhuおよびRhdを設定し、垂直抵抗に関しては
第６図に示すような設定値Rvsを設定し、逐次検出した
水平抵抗Rhと前記上限および下限設定値との比較結果に
応じて貫入走行→貫入走行・ブーム上昇→貫入走行のサ
イクル制御を行なうとともに、その後垂直抵抗の検出値
Rvが前記設定値Rvsを超えた時点でブームの上昇を終了
しかつバケットのチルト動を開始するような自動掘削を
行なうようにしたので、タイヤスリップ、掘削土量不足
等の不具合が起こることなく、常に所定量の土砂を自動
掘削することができる。また、この自動掘削制御によれ
ば、作動させているアクチユエータは、常にバケットシ
リンダおよびブームシリンダのうちのいずれか一方であ
るので、現行の主流機種である流量固定のタンデム回路
構成の油圧回路が搭載された積込機械の内部構成を一部
変更するのみで能率的な掘削をなし得る自動掘削機械を
実現することができる。
下限設定値RhuおよびRhdを設定し、垂直抵抗に関しては
第６図に示すような設定値Rvsを設定し、逐次検出した
水平抵抗Rhと前記上限および下限設定値との比較結果に
応じて貫入走行→貫入走行・ブーム上昇→貫入走行のサ
イクル制御を行なうとともに、その後垂直抵抗の検出値
Rvが前記設定値Rvsを超えた時点でブームの上昇を終了
しかつバケットのチルト動を開始するような自動掘削を
行なうようにしたので、タイヤスリップ、掘削土量不足
等の不具合が起こることなく、常に所定量の土砂を自動
掘削することができる。また、この自動掘削制御によれ
ば、作動させているアクチユエータは、常にバケットシ
リンダおよびブームシリンダのうちのいずれか一方であ
るので、現行の主流機種である流量固定のタンデム回路
構成の油圧回路が搭載された積込機械の内部構成を一部
変更するのみで能率的な掘削をなし得る自動掘削機械を
実現することができる。
なお、上記実施例において、水平抵抗の上限および下限
設定値RhuおよびRhdと垂直抵抗設定値Rvとを掘削が１回
終了する毎に任意に変更できるような構成としてもよ
い。
設定値RhuおよびRhdと垂直抵抗設定値Rvとを掘削が１回
終了する毎に任意に変更できるような構成としてもよ
い。
また、水平抵抗Rhおよび垂直抵抗Rvを求めるための演算
方法も、第３図および第４図を用いて説明した方法に限
るわけでなく、例えば他にロードセル等の荷重計によっ
てバケットに加わる負荷を検出し、該検出値と水平およ
び垂直抵抗RhおよびRvとの力のつり合いに基づきRhおよ
びRvを求めるようにしてもよい。
方法も、第３図および第４図を用いて説明した方法に限
るわけでなく、例えば他にロードセル等の荷重計によっ
てバケットに加わる負荷を検出し、該検出値と水平およ
び垂直抵抗RhおよびRvとの力のつり合いに基づきRhおよ
びRvを求めるようにしてもよい。
また、本発明を適用する積込機械もホイールローダに限
るわけでなく、他のペイローダ、トラクタショベル等、
作業機アクチュエータとしてブームおよびバケットを有
するもの全ての機械に適用可能である。
るわけでなく、他のペイローダ、トラクタショベル等、
作業機アクチュエータとしてブームおよびバケットを有
するもの全ての機械に適用可能である。
以上説明したように、この発明によれば、 （１）掘削抵抗に応じてブーム駆動およびバケット駆動
を切替え制御するようにしたので、掘削抵抗が過大にな
るといったことがなくなりこれによりタイヤスリップを
防止しタイヤを長寿命化することができるとともに、掘
削効率を大幅に向上させることができる （２）オペレータの経験および技術によらずに、常に均
一な土量を掘削することができる （３）作動させているアクチュエータは常にバケットお
よびブームのうちのいずれか一方であるので、現在の主
流であるタンデム回路構成の積込機械に適用して好適で
ある 等の優れた効果を奏する。
を切替え制御するようにしたので、掘削抵抗が過大にな
るといったことがなくなりこれによりタイヤスリップを
防止しタイヤを長寿命化することができるとともに、掘
削効率を大幅に向上させることができる （２）オペレータの経験および技術によらずに、常に均
一な土量を掘削することができる （３）作動させているアクチュエータは常にバケットお
よびブームのうちのいずれか一方であるので、現在の主
流であるタンデム回路構成の積込機械に適用して好適で
ある 等の優れた効果を奏する。
第１図はこの発明の一実施例装置について全体的制御構
成例を示す概略図、第２図はホイールローダの外観的構
成および各センサの配設例を示す側面図、第３図は水平
・垂直抵抗Rh,Rvを求めるための演算例を説明するため
の図、第４図は同演算例に用いる抵抗作用点の設定移動
軌跡の１例を示すグラフ、第５図は同実施例装置の具体
作用例を示すフローチャート、第６図は垂直抵抗設定値
Rvsとバケット高さｙとの関係を示すグラフ、第７図は
本実施例装置によるバケット軌跡例を示す図である。 １……バケット、２……バケット角センサ、３……ブー
ム、４……ブーム角センサ、５……ブームシリンダ、6,
8……油圧センサ、７……バケットシリンダ、10……マ
イクロコンピュータ、20……油圧回路、21……ブームコ
ントロールバルブ、22……バケットコントロールバル
ブ、23……タンク、24……作業機ポンプ、25……POCポ
ンプ、26……リフト用パイロット弁、27……チルト用パ
イロット弁、28,29……スプール、30,40……切替弁。
成例を示す概略図、第２図はホイールローダの外観的構
成および各センサの配設例を示す側面図、第３図は水平
・垂直抵抗Rh,Rvを求めるための演算例を説明するため
の図、第４図は同演算例に用いる抵抗作用点の設定移動
軌跡の１例を示すグラフ、第５図は同実施例装置の具体
作用例を示すフローチャート、第６図は垂直抵抗設定値
Rvsとバケット高さｙとの関係を示すグラフ、第７図は
本実施例装置によるバケット軌跡例を示す図である。 １……バケット、２……バケット角センサ、３……ブー
ム、４……ブーム角センサ、５……ブームシリンダ、6,
8……油圧センサ、７……バケットシリンダ、10……マ
イクロコンピュータ、20……油圧回路、21……ブームコ
ントロールバルブ、22……バケットコントロールバル
ブ、23……タンク、24……作業機ポンプ、25……POCポ
ンプ、26……リフト用パイロット弁、27……チルト用パ
イロット弁、28,29……スプール、30,40……切替弁。
Claims (1)
- 【請求項１】ブームおよびバケットを有する積込機械を
走行させた状態でブームおよびバケットを自動的に駆動
制御することにより掘削を行なう積込機械の自動掘削装
置において、 バケットに加わる掘削抵抗の水平成分および垂直成分を
逐次算出する手段と、 前記水平掘削抵抗の上限および下限設定値と垂直掘削抵
抗設定値とを設定する手段と、 前記算出した水平掘削抵抗が前記上限設定値と下限設定
値との間にあって、前記算出した垂直掘削抵抗が同垂直
掘削抵抗の設定値より小なるときにのみ、ブームの上げ
回動を行ない、前記算出した垂直掘削抵抗が同垂直掘削
抵抗の設定値より大となってから所定の掘削終了時まで
の間にのみバケットのチルト動を行なうべくブームおよ
びバケットを夫々駆動する各作業機バルブの切替え制御
を行なう切替制御手段とを具えた積込機械の自動掘削装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6518186A JPH0689552B2 (ja) | 1986-03-24 | 1986-03-24 | 積込機械の自動掘削装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6518186A JPH0689552B2 (ja) | 1986-03-24 | 1986-03-24 | 積込機械の自動掘削装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62220619A JPS62220619A (ja) | 1987-09-28 |
| JPH0689552B2 true JPH0689552B2 (ja) | 1994-11-09 |
Family
ID=13279484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6518186A Expired - Lifetime JPH0689552B2 (ja) | 1986-03-24 | 1986-03-24 | 積込機械の自動掘削装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0689552B2 (ja) |
-
1986
- 1986-03-24 JP JP6518186A patent/JPH0689552B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62220619A (ja) | 1987-09-28 |
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