JPH07104693B2 - パワ−シヨベルの制御方法 - Google Patents

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の制御方法に係り、特に上部旋
回体の旋回角に応じて各作業機を制御するパワーショベ
ルの制御方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、掘削地点と積込地点間におけるパワーショベルの
作業機の目標姿勢を、上部旋回体の旋回角をパラメータ
として予めティーチングしておき、掘削地点から積込地
点までの積込作業中の作業機制御および積込地点から掘
削地点までの復帰中の作業機制御を、上部旋回体の旋回
角に対応して読み出される上記作業機目標姿勢に基づい
て各作業機を制御することにより行なう制御方法があ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記従来の制御方法において、例えばオペレー
タによる上部旋回体の旋回速度指令が速過ぎる場合、旋
回角に対応して読み出される作業機目標姿勢に実際の作
業機が追従せず、誤差が大きくなる。この誤差が大きい
と作業機が急に動くため危険であり、また、積込作業時
に作業機がトラック等と衝突するといった問題も生じ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明では、作業機としてブーム、アーム及びバケッ
トを有し、上部旋回体の旋回角に対応して前記各作業機
の目標姿勢を予めティーチングするティーチングモード
と、その後旋回操作レバーによる旋回速度指令によって
前記上部旋回体が旋回すると、その旋回角に対応して前
記ティーチングした各作業機の目標姿勢を読み出し、こ
の読み出した作業機目標姿勢となるように各作業機を制
御する半自動モードとを有するパワーショベルの制御方
法において、前記半自動モードによる作業機の制御中、
前記ブーム、アーム及びバケットそれぞれについて目標
姿勢と実際の姿勢との各誤差を求め、これら各誤差のう
ちの何れかが規定値よりも大きくなると、前記旋回操作
レバーによる旋回速度指令を減速若しくは停止させる指
令に切替え、その後前記各誤差が規定値以内になると、
前記半自動モードによる作業機制御を再開するようにし
たことを特徴とする。

〔作用〕

すなわち、作業機目標姿勢と実際の作業機の姿勢との誤
差が規定値よりも大きくなると、オペレータによって指
令される上部旋回体の旋回速度指令を減速若しくは停止
させる指令に修正し、上部旋回体の旋回速度を低速若し
くは零にすることにより、作業機目標姿勢に対する実機
の姿勢誤差が規定値内に入るようにしている。

〔実施例〕

以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。同
図において、半自動モード選択スイッチ14は通常の手動
モードと本発明に係る半自動モードとを選択切り換えす
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、旋回操作レバー13のみの操作による
作動機制御方式をいう。また、ティーチングモード選択
スイッチ15は、通常の手動モード時に選択可能なスイッ
チで、このスイッチ15が投入されると、上部旋回体の旋
回角θをパラメータとして各作業機（バケット、アー
ム、ブーム）のバケット角α、アーム角β、ブーム角γ
がメモリ16に記憶される。

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24,25,26お
よび27の各可動接片24c,25c,26cおよび27cをそれぞれ接
点24a,25a,26aおよび27a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24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に加えられる。

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。

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
を切換スイッチ25を介してアーム制御系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26を介してブーム制御系50に出力し、レバー位置検
出器23は旋回操作レバー13のレバー操作に対応する旋回
速度指令^ｒを示す信号を切換スイッチ27を介して旋回
制御系60に出力する。

なお、アーム制御系40、ブーム制御系50および旋回制御
系60は、バケット制御系30と同様にそれぞれ角度センサ
41,51,61、微分器42,52,62、加算点43,53,63、流量制御
弁44,54,64およびアームシリンダ５、ブームシリンダ
６、旋回モータ７を有し、目標速度に一致するようにア
ーム、ブームおよび上部旋回体を制御する。

この手動モード時に、ティーチングモード選択スイッチ
15を投入すると、ティーチングモードになり、演算処理
装置17は角度センサ31,41,51および61からそれぞれバケ
ット角α、アーム角β、ブーム角γおよび旋回角θを示
す信号を入力し、これらを第１表に示すように旋回角を
パラメータとしてメモリ16に記憶させる。

次に、本発明に係る制御方法を説明する。

半自動モード選択スイッチ14を投入すると、旋回操作レ
バー13のみの操作によって各作業機を制御する半自動モ
ードとなる。

この半自動モードが選択されると、演算処理装置17は旋
回角θを取り込み、この旋回角が予めティーチングした
旋回角の範囲内（θ_１〜θ_ｎ）であるか否かを調べる。
そして、現在の旋回角がティーチング範囲外のときに
は、表示ランプ28を点燈してこれをオペレータに知らせ
る。

オペレータは作業機がティーチングで記憶した範囲内に
入っていることを前記表示ランプ28で確認すると、旋回
操作レバー13を操作して積込位置あるいは掘削位置への
旋回指令を与える。

演算処理装置17は、半自動モードが選択されると、切換
スイッチ24,25および26の可動接片24c,25cおよび26cを
それぞれ接点24b,25bおよび26bに接続させる。続いて、
上部旋回体の角度センサ61から入力する旋回角θ_ｉに基
づいてこの旋回角θ_ｉに対応して記憶したバケット角α
_ｉ、アーム角β_ｉおよびブーム角γ_ｉをメモリ16から読
み出し、これらの角度と現在の角度との偏差に関連した
例えば次式に示す自動バケット回動速度指令^r*、自動
アーム回動速度指令^r*および自動ブーム回動速度指令
^r*を作成する。

そして、この各速度指令^r*，^r*，^r*を第２図に示
す特性の関数発生器（図示せず）を介してそれぞれ自動
バケット回動速度指令^ｒ′、自動アーム回動速度指令
^ｒ′および自動ブーム回動速度指令^ｒ′として切換
スイッチ24,25,26の接点24b,25b,26bに出力する。すな
わち、上記関数発生器によって各作業機の急激な動作が
抑制され、特にプレイバック制御開始時に作業機誤差が
大きくても作業機スピードが制限される。

バケット制御系30、アーム制御系40およびブーム制御系
50は、上記自動バケット回動速度指令^ｒ′、自動アー
ム回動速度指令^ｒ′および自動ブーム回動速度指令
^ｒ′をそれぞれ目標速度として実機がこの目標速度と一
致するように制御する。

ここで、上部旋回体の旋回速度指令^ｒが速過ぎて、目
標角α_ｉ，β_ｉ，γ_ｉと実機の角度α，β，γとの誤差
が大きくなる場合、すなわち自動バケット回動速度指令
^r*、自動アーム回動速度指令^r*および自動ブーム回
動速度指令^r*のうちのいずれかが規定値よりも大きく
なって制御系がこれに追従できない場合、演算処理装置
17はこれを検知し、切換スイッチ27の可動接片27cを接
点27cに切換える。

これにより、上部旋回体の旋回速度指令^ｒが零にな
り、旋回が停止する。そして、この間に各作動機が上記
関数発生器の特性に応じた速度で動作し、上記各指令
^r*，^r*，^r*が規定値以内になると、演算処理装置17
は切換スイッチ27の可動接片27cを接点27aに切り換え、
再び旋回操作レバー13の操作による旋回速度指令^ｒを
旋回制御系60に加え、上部旋回体の旋回を開始させる。

なお、本実施例では、作業機誤差が規定値を越えると旋
回速度指令^ｒを零にするようにしたが、旋回速度指令
^ｒを低速の速度指令に修正変更するようにしてもよ
い。また、本実施例ではバケット、アーム、ブームのう
ちいずれか１つの誤差が規定値を越えると本発明による
制御をかけるようにしたが、これに限らず、例えば目標
角α_ｉ，β_ｉ，γ_ｉおよび実機の角度α、β、γからそ
れぞれバケット先端位置を求め、両者の距離が所定距離
を越える場合に本発明による制御をかけるようにしても
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３図に示すようにレバー18の操作方
向によってアームと旋回の指令を与え、レバー19の操作
方向によってバケットとブームの指令を与えるものでも
よい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、旋回操作レバーの
みの操作によるプレイバック時に、作業機目標姿勢と実
際の作業機姿勢との誤差が規定値以上になると、旋回操
作レバーの操作にかかわらず上部旋回体の旋回速度を減
速若しくは停止させるため、上記誤差が常に規定値内に
することができる。これにより、掘削地点と積込地点間
の作業機動作を迅速に、かつ安全に行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図の演算処理装置内の関数発生器特性を示すグラ
フ、第３図は操作レバーを示す図である。 ４…バケットシリンダ、５…アームシリンダ、６…ブー
ムシリンダ、７…旋回モータ、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
…旋回操作レバー、14…半自動モード選択スイッチ、15
…ティーチングモード選択スイッチ、16…メモリ、17…
演算処理装置、24,25,26,27…切換スイッチ、28…表示
ランプ、30…バケット制御系、40…アーム制御系、50…
ブーム制御系、60…旋回制御系。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作業機としてブーム、アーム及びバケット
   を有し、上部旋回体の旋回角に対応して前記各作業機の
   目標姿勢を予めティーチングするティーチングモード
   と、その後旋回操作レバーによる旋回速度指令によって
   前記上部旋回体が旋回すると、その旋回角に対応して前
   記ティーチングした各作業機の目標姿勢を読み出し、こ
   の読み出した作業機目標姿勢となるように各作業機を制
   御する半自動モードとを有するパワーショベルの制御方
   法において、 前記半自動モードによる作業機の制御中、前記ブーム、
   アーム及びバケットそれぞれについて目標姿勢と実際の
   姿勢との各誤差を求め、これら各誤差のうちの何れかが
   規定値よりも大きくなると、前記旋回操作レバーによる
   旋回速度指令を減速若しくは停止させる指令に切替え、
   その後前記各誤差が規定値以内になると、前記半自動モ
   ードによる作業機制御を再開するようにしたことを特徴
   とするパワーショベルの制御方法。