JPH0718704A - 掘削機のスイング、ブームの速度比維持方法 - Google Patents
掘削機のスイング、ブームの速度比維持方法Info
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- JPH0718704A JPH0718704A JP5312332A JP31233293A JPH0718704A JP H0718704 A JPH0718704 A JP H0718704A JP 5312332 A JP5312332 A JP 5312332A JP 31233293 A JP31233293 A JP 31233293A JP H0718704 A JPH0718704 A JP H0718704A
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- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D16/00—Control of fluid pressure
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- 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
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- Operation Control Of Excavators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 本発明は従来の掘削機に各種のセンサ、電子
比例バルブ、マイクロプロセッサ等を用いた電子制御式
掘削機に関するもので、運転者が、スイング、ブーム作
動速度比を予めＩ／Ｏ部に設定してブームとスイング用
ジョイスティックペダルを運転者が最大に操作すれば、
コントローラはＩ／Ｏ部に設定され選択された運転者の
速度比に従ってスイングとブームの関節を制御してや
り、このときバケツ用ジョイスティックペダルを最大に
操作しなくても、バケツ関節が自動に制御してやること
により土を落とさないようにする。 【効果】 すなわち、運転者がトラックの位置に従って
速度比を設定してスイングとブーム用ジョイスティック
ペダルを最大に操作すれば土を掘ってトラックに盛る作
業である積載作業が容易になり願う位置まで土を落とす
ことがなく運ぶことができるし熟練者には一層作業が便
利になり、未熟練者には容易に作業を仕上げることがで
きるので人件費節減に効果を奏する。
比例バルブ、マイクロプロセッサ等を用いた電子制御式
掘削機に関するもので、運転者が、スイング、ブーム作
動速度比を予めＩ／Ｏ部に設定してブームとスイング用
ジョイスティックペダルを運転者が最大に操作すれば、
コントローラはＩ／Ｏ部に設定され選択された運転者の
速度比に従ってスイングとブームの関節を制御してや
り、このときバケツ用ジョイスティックペダルを最大に
操作しなくても、バケツ関節が自動に制御してやること
により土を落とさないようにする。 【効果】 すなわち、運転者がトラックの位置に従って
速度比を設定してスイングとブーム用ジョイスティック
ペダルを最大に操作すれば土を掘ってトラックに盛る作
業である積載作業が容易になり願う位置まで土を落とす
ことがなく運ぶことができるし熟練者には一層作業が便
利になり、未熟練者には容易に作業を仕上げることがで
きるので人件費節減に効果を奏する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子制御式掘削機の作
動方法に関するもので、より具体的には土を掘って、そ
の土をトラックに盛る作業である積載作業を手軽に仕上
げるスイングとブーム作動速度比を維持する方法に関す
るものである。
動方法に関するもので、より具体的には土を掘って、そ
の土をトラックに盛る作業である積載作業を手軽に仕上
げるスイングとブーム作動速度比を維持する方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の方法では運転者が積載作業をする
ためには純粋な手動作業を行わなければならいため運転
者の経験によりスイング、ブーム、アームバケツ用等４
つのジョイスティックペダルを利用して作業を遂行して
いたので未熟練者にとっては難しく非効率的であった。
ためには純粋な手動作業を行わなければならいため運転
者の経験によりスイング、ブーム、アームバケツ用等４
つのジョイスティックペダルを利用して作業を遂行して
いたので未熟練者にとっては難しく非効率的であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明は運転
者がトラックの位置に従ってスイングとブームの作動速
度比を入出力部（Ｉ／Ｏ部）に予め設定してスイングと
ブーム用ジョイスティックペダルを最大に操作すればコ
ントローラが前記の速度比に従い、願う位置まで土を落
とすことなく運ぶことができるし、バケツとアーム用ジ
ョイスティックペダルを操作すれば願う位置に土を捨て
ることができるので、未熟練者には迅速正確に、熟練者
にはより便利に作業を遂行することにその目的がある。
者がトラックの位置に従ってスイングとブームの作動速
度比を入出力部（Ｉ／Ｏ部）に予め設定してスイングと
ブーム用ジョイスティックペダルを最大に操作すればコ
ントローラが前記の速度比に従い、願う位置まで土を落
とすことなく運ぶことができるし、バケツとアーム用ジ
ョイスティックペダルを操作すれば願う位置に土を捨て
ることができるので、未熟練者には迅速正確に、熟練者
にはより便利に作業を遂行することにその目的がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、ポンプの吐出
量を制御するため所定のパイロット（pilot）圧力を発
生させて前記ポンプへ供給する第１の電子比例バルブ
と、掘削作業のための関節等の作業を制御するメインコ
ントロールバルブと、前記メインコントロールバルブへ
所定のパイロット圧力を供給する第２の電子比例バルブ
と、関節の位置を検出する関節センサ部と、記憶手段と
表示手段を備えたキーパット（key pad）を通じて命令
を入力するとか、前記表示手段に文字および画像を表す
入出力部と、前記入出力部を通じて入力される所定の命
令に応答するか、手動操作手段から与えられる所定の操
作信号等に応答して、前記第１および第２比例バルブの
作動を制御する制御部を備える電子制御式掘削機におい
て、スイング、ブームの速度比維持方法は次のとおりで
ある。
量を制御するため所定のパイロット（pilot）圧力を発
生させて前記ポンプへ供給する第１の電子比例バルブ
と、掘削作業のための関節等の作業を制御するメインコ
ントロールバルブと、前記メインコントロールバルブへ
所定のパイロット圧力を供給する第２の電子比例バルブ
と、関節の位置を検出する関節センサ部と、記憶手段と
表示手段を備えたキーパット（key pad）を通じて命令
を入力するとか、前記表示手段に文字および画像を表す
入出力部と、前記入出力部を通じて入力される所定の命
令に応答するか、手動操作手段から与えられる所定の操
作信号等に応答して、前記第１および第２比例バルブの
作動を制御する制御部を備える電子制御式掘削機におい
て、スイング、ブームの速度比維持方法は次のとおりで
ある。
【０００５】運転者が手動速度調節器具であるジョイス
ティックペダルを操作すれば、その操作量に該当する電
気的信号を、Ａ／Ｄコンバータを通じて読入れたディジ
タル信号が本発明であるソフトウェアルーティンに入る
と、メインプロセッサがジョイスティック操作による整
形化された要求速度を計算する段階と、運転者がＩ／Ｏ
部にある“スイング、ブーム速度比選択”ボタンを押す
と、通信ポートを通じて、コントローラのメインプロセ
ッサに内蔵されたソフトウェアルーティンにスイング、
ブーム速度比が入る段階と、スイング用とブーム用ジョ
イスティックペダルが同時に操作されると、ソフトウェ
アルーティンを続いて行って、メインプロセッサに設定
された速度比がブーム優先であるかスイング優先である
かを判断して、ブーム優先であればブーム要求シリンダ
速度を角速度に換算する段階を経て（何故ならばスイン
グはスイング油圧モータにより回転運動をするが、ブー
ム、アーム、バケツ等は機構的にシリンダの直線運動を
回転運動に変えるメカニズムになっているからであ
る。）前記ブーム角速度を基準に設定されたシリンダ速
度比に適うようにスイング角速度を計算し、速度比がス
イング優先であればスイング要求角速度を基準に速度比
に適うようにブーム角速度を計算してシリンダ速度に換
算する段階と、運転者がバケツ用ジョイスティックペダ
ルを操作すれば運転者がバケツ維持角を変更しようとす
る意図であるからブーム、アーム、バケツ関節角度セン
サと掘削機上部の任意の位置に装着された傾斜角センサ
からの位置信号をＡ／Ｄコンバータを経てメインプロセ
ッサ内のソフトウェアへ受入れ続いて絶対水平面に対す
るバケツ維持角を再設定して速度を制御し、ポンプおよ
びメインコントロールバルブ用アンプへ電圧を出力する
段階と、バケツ用ジョイスティックペダルを操作しない
と、絶対水平面に対するバケツ角維持のため、バケツの
目標を計算してバケツの目標角度をシリンダの目標位置
に換算した後、前記換算されたバケツシリンダの目標位
置と、現在バケツシリンダの位置と速度を持ってバケツ
シリンダの目標速度を計算した後、前記から求めた各関
節の目標要求速度に、前に要求した各関節の要求速度と
実際の関節センサからの位置を持って決めた各関節の速
度の誤差を補償して各関節の目標速度を決めて速度を制
御し、前記速度等を決めるのに必要な流量をポンプから
吐出することができるようにして、前記流量をメインコ
ントロールバルブから各関節別に必要流量程出るよう
に、指令値をＤ／Ａコンバータへ出力するとポンプおよ
びメインコントロールバルブ用アンプへ電圧を出力する
段階を含み、前記アンプは電圧を電流に変換してポンプ
およびメインコントロールバルブ用電子比例バルブへ送
り、ポンプ用電子比例バルブではパイロット圧力を発生
させてポンプの斜板角を調節して、願う吐出流量をメイ
ンコントロールバルブへ送り、メインコントロールバル
ブ用電子比例バルブでも、パイロット圧力を発生させて
メインコントロールバルブ内の各関節別スプールストロ
ーク（Spool Stroke）を調節してポンプからの流量を各
関節（ブーム、アーム、バケツ、スイング、走行）に分
配して駆動させることを特徴とする。
ティックペダルを操作すれば、その操作量に該当する電
気的信号を、Ａ／Ｄコンバータを通じて読入れたディジ
タル信号が本発明であるソフトウェアルーティンに入る
と、メインプロセッサがジョイスティック操作による整
形化された要求速度を計算する段階と、運転者がＩ／Ｏ
部にある“スイング、ブーム速度比選択”ボタンを押す
と、通信ポートを通じて、コントローラのメインプロセ
ッサに内蔵されたソフトウェアルーティンにスイング、
ブーム速度比が入る段階と、スイング用とブーム用ジョ
イスティックペダルが同時に操作されると、ソフトウェ
アルーティンを続いて行って、メインプロセッサに設定
された速度比がブーム優先であるかスイング優先である
かを判断して、ブーム優先であればブーム要求シリンダ
速度を角速度に換算する段階を経て（何故ならばスイン
グはスイング油圧モータにより回転運動をするが、ブー
ム、アーム、バケツ等は機構的にシリンダの直線運動を
回転運動に変えるメカニズムになっているからであ
る。）前記ブーム角速度を基準に設定されたシリンダ速
度比に適うようにスイング角速度を計算し、速度比がス
イング優先であればスイング要求角速度を基準に速度比
に適うようにブーム角速度を計算してシリンダ速度に換
算する段階と、運転者がバケツ用ジョイスティックペダ
ルを操作すれば運転者がバケツ維持角を変更しようとす
る意図であるからブーム、アーム、バケツ関節角度セン
サと掘削機上部の任意の位置に装着された傾斜角センサ
からの位置信号をＡ／Ｄコンバータを経てメインプロセ
ッサ内のソフトウェアへ受入れ続いて絶対水平面に対す
るバケツ維持角を再設定して速度を制御し、ポンプおよ
びメインコントロールバルブ用アンプへ電圧を出力する
段階と、バケツ用ジョイスティックペダルを操作しない
と、絶対水平面に対するバケツ角維持のため、バケツの
目標を計算してバケツの目標角度をシリンダの目標位置
に換算した後、前記換算されたバケツシリンダの目標位
置と、現在バケツシリンダの位置と速度を持ってバケツ
シリンダの目標速度を計算した後、前記から求めた各関
節の目標要求速度に、前に要求した各関節の要求速度と
実際の関節センサからの位置を持って決めた各関節の速
度の誤差を補償して各関節の目標速度を決めて速度を制
御し、前記速度等を決めるのに必要な流量をポンプから
吐出することができるようにして、前記流量をメインコ
ントロールバルブから各関節別に必要流量程出るよう
に、指令値をＤ／Ａコンバータへ出力するとポンプおよ
びメインコントロールバルブ用アンプへ電圧を出力する
段階を含み、前記アンプは電圧を電流に変換してポンプ
およびメインコントロールバルブ用電子比例バルブへ送
り、ポンプ用電子比例バルブではパイロット圧力を発生
させてポンプの斜板角を調節して、願う吐出流量をメイ
ンコントロールバルブへ送り、メインコントロールバル
ブ用電子比例バルブでも、パイロット圧力を発生させて
メインコントロールバルブ内の各関節別スプールストロ
ーク（Spool Stroke）を調節してポンプからの流量を各
関節（ブーム、アーム、バケツ、スイング、走行）に分
配して駆動させることを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明に従えば、運転者がトラックの位置に従
って速度比を設定してスイングとブーム用ジョイスティ
ックペダルを最大に操作すれば土を掘ってトラックに盛
る作業である積載作業が容易になり願う位置まで土を落
とすことがなく運ぶことができるし熟練者には一層作業
が便利になり、未熟練者には容易に作業を仕上げること
ができるので人件費節減に効果を奏する。
って速度比を設定してスイングとブーム用ジョイスティ
ックペダルを最大に操作すれば土を掘ってトラックに盛
る作業である積載作業が容易になり願う位置まで土を落
とすことがなく運ぶことができるし熟練者には一層作業
が便利になり、未熟練者には容易に作業を仕上げること
ができるので人件費節減に効果を奏する。
【０００７】
【実施例】次は、本発明の構成と具体的な動作説明を添
付された図面に基づいて詳細に説明する。
付された図面に基づいて詳細に説明する。
【０００８】図１は、本発明を具現するための制御シス
テムと掘削機の主要部分等の間の有機的な結合関係を示
した図面である。
テムと掘削機の主要部分等の間の有機的な結合関係を示
した図面である。
【０００９】前記掘削機の主要部分等はブームシリンダ
４、アームシリンダ５、バケツシリンダ６、スイングモ
ータ８、走行モータ９，１０で構成された関節と、エン
ジン１１およびポンプ部１２と、前記ポンプ部１２は通
常油圧エナジーを発生させるための２つの主ポンプ１２
ａ，１２ｂとパイロット圧力を発生させるための補助ポ
ンプで構成されて、手動操作部であるジョイスティック
およびペタル１３と電気信号等により制御される電子比
例バルブ１４ａ，１４ｂ、メインコントロールバルブ１
５で構成され、前記メインコントロールバルブ１５は前
記関節４〜６，８〜１０等各々に対応する数の制御バル
ブ等で構成される。
４、アームシリンダ５、バケツシリンダ６、スイングモ
ータ８、走行モータ９，１０で構成された関節と、エン
ジン１１およびポンプ部１２と、前記ポンプ部１２は通
常油圧エナジーを発生させるための２つの主ポンプ１２
ａ，１２ｂとパイロット圧力を発生させるための補助ポ
ンプで構成されて、手動操作部であるジョイスティック
およびペタル１３と電気信号等により制御される電子比
例バルブ１４ａ，１４ｂ、メインコントロールバルブ１
５で構成され、前記メインコントロールバルブ１５は前
記関節４〜６，８〜１０等各々に対応する数の制御バル
ブ等で構成される。
【００１０】そして前記電子比例バルブ１４ａ，１４ｂ
も前記ポンプ部１２を構成するポンプ等の個数と前記メ
インコントロールバルブ１５をなす制御バルブ等の個数
と各々同一な個数の比例バルブ等で構成される。
も前記ポンプ部１２を構成するポンプ等の個数と前記メ
インコントロールバルブ１５をなす制御バルブ等の個数
と各々同一な個数の比例バルブ等で構成される。
【００１１】そして本発明による制御システムの構成
は、データ記憶手段と表示手段および命令等を入力する
ためのキーパットのような入力手段を有するＩ／Ｏ部１
００と本発明による制御を実現するための制御部２００
と各関節の形態を感知する関節センサ部３００で構成さ
れ、運転者がＩ／Ｏ部１００内のキーパットにある“ス
イング、ブーム選択”ボタンを押すと通信ポートを通じ
て制御部２００内のシステムバス２０１に連結されたメ
インプロセッサ２０２に内蔵されたソフトウェアルーテ
ィンに速度比が入ることになる。
は、データ記憶手段と表示手段および命令等を入力する
ためのキーパットのような入力手段を有するＩ／Ｏ部１
００と本発明による制御を実現するための制御部２００
と各関節の形態を感知する関節センサ部３００で構成さ
れ、運転者がＩ／Ｏ部１００内のキーパットにある“ス
イング、ブーム選択”ボタンを押すと通信ポートを通じ
て制御部２００内のシステムバス２０１に連結されたメ
インプロセッサ２０２に内蔵されたソフトウェアルーテ
ィンに速度比が入ることになる。
【００１２】また、前記システムバスと連結されて手動
操作部および関節センサ３００からジョイスティック操
作量に該当するアナログ電気信号をディジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換部（Analog to Digital Converter）
２０４ａ，２０４ｂと、前記メインプロセッサ２０２か
らシステムバス２０１を通じて与えられるディジタルデ
ータ信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部（Digi
tal to AnalogConverter）２０５ａ，２０５ｂと、これ
ら変換部２０５ａ，２０５ｂから各々与えられる信号を
増幅して電子比例バルブ１４ａ，１４ｂへ与えられる増
幅部２０６ａ，２０６ｂで構成される。次は、前記した
構成を有する本発明の動作に対して添付された図面とと
もに詳細に説明する。
操作部および関節センサ３００からジョイスティック操
作量に該当するアナログ電気信号をディジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換部（Analog to Digital Converter）
２０４ａ，２０４ｂと、前記メインプロセッサ２０２か
らシステムバス２０１を通じて与えられるディジタルデ
ータ信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部（Digi
tal to AnalogConverter）２０５ａ，２０５ｂと、これ
ら変換部２０５ａ，２０５ｂから各々与えられる信号を
増幅して電子比例バルブ１４ａ，１４ｂへ与えられる増
幅部２０６ａ，２０６ｂで構成される。次は、前記した
構成を有する本発明の動作に対して添付された図面とと
もに詳細に説明する。
【００１３】図２は、本発明によるフローチャートであ
る。まず、運転者によるジョイスティックペダルの操作
量に該当する電気的信号がＡ／Ｄ変換部２０４ａを通じ
てメインプロセッサ２０２へ伝達され、前記メインプロ
セッサ２０２は手動操作部１３であるジョイスティック
ペダルの操作により入力される調節量データを受入れて
各関節で、速度命令値等を計算した後（Ｓ１）、その値
等を表すデータ信号等を出力する。
る。まず、運転者によるジョイスティックペダルの操作
量に該当する電気的信号がＡ／Ｄ変換部２０４ａを通じ
てメインプロセッサ２０２へ伝達され、前記メインプロ
セッサ２０２は手動操作部１３であるジョイスティック
ペダルの操作により入力される調節量データを受入れて
各関節で、速度命令値等を計算した後（Ｓ１）、その値
等を表すデータ信号等を出力する。
【００１４】出力される前記データ信号等はＤ／Ａ変換
部２０５ａ，２０５ｂによりアナログ電圧信号に変換さ
れた後増幅部２０６ａ，２０６ｂへ伝達される。
部２０５ａ，２０５ｂによりアナログ電圧信号に変換さ
れた後増幅部２０６ａ，２０６ｂへ伝達される。
【００１５】前記ジョイスティック操作量が最少である
ときには最低速度に、最高であるときには最大速度にし
ながら、前記ジョイスティック操作量に対する３次関数
で各軸に対する速度が決められる。
ときには最低速度に、最高であるときには最大速度にし
ながら、前記ジョイスティック操作量に対する３次関数
で各軸に対する速度が決められる。
【００１６】速度が決められると図２に表示したよう
に、Ｓ５では、Ｓ１から出たブームシリンダの要求速度
ｄbmをブーム角速度θbmに変換するもので、関係式は次
のとおりである。
に、Ｓ５では、Ｓ１から出たブームシリンダの要求速度
ｄbmをブーム角速度θbmに変換するもので、関係式は次
のとおりである。
【００１７】図３に表示したように、ＬＥＮ ＡＢはピ
ンＡとピンＢの直線の長さであり、ＬＥＮ ＡＣはピン
ＡとピンＣの直線の長さであり、ＡＮＧ ＣＡＥは直線
ＣＡと直線ＡＥの間の角度を表し、ｄbmはブームシリン
ダの長さ（ピンＢとピンＣの直線の長さ）であり、ＡＮ
Ｇ ＢＡＸ３は直線ＢＡとＸ３の軸の間の角度を表し、
式は、 (θ4)＝(ｄbm＊ｄbm)／(LEN AB＊LEN AC＊sin（ANG CAE
+θbm+ANG BAX3) で表す。
ンＡとピンＢの直線の長さであり、ＬＥＮ ＡＣはピン
ＡとピンＣの直線の長さであり、ＡＮＧ ＣＡＥは直線
ＣＡと直線ＡＥの間の角度を表し、ｄbmはブームシリン
ダの長さ（ピンＢとピンＣの直線の長さ）であり、ＡＮ
Ｇ ＢＡＸ３は直線ＢＡとＸ３の軸の間の角度を表し、
式は、 (θ4)＝(ｄbm＊ｄbm)／(LEN AB＊LEN AC＊sin（ANG CAE
+θbm+ANG BAX3) で表す。
【００１８】そしてＳ６では前記Ｓ５で求めたブーム角
速度を基準に設定された速度比に適うように図４で表示
したごとく、スイング角速度を求めることができるし、
また、ブームとスイング用ジョイスティックペダルを同
一な角度に操作すれば、設定された速度比に適うように
ブームとスイングが制御され、ジョイスティック操作角
が合わないと速度比が合わないが設定された速度比に従
って線形化させた速度関数に変わるため操作性が良好に
なる。
速度を基準に設定された速度比に適うように図４で表示
したごとく、スイング角速度を求めることができるし、
また、ブームとスイング用ジョイスティックペダルを同
一な角度に操作すれば、設定された速度比に適うように
ブームとスイングが制御され、ジョイスティック操作角
が合わないと速度比が合わないが設定された速度比に従
って線形化させた速度関数に変わるため操作性が良好に
なる。
【００１９】つまり、運転者がブームとスイングのジョ
イスティックペダルを最大に操作すれば最大速度で速度
比を維持しながら機能を遂行することができるようにな
る。速度比がブーム優先に選択される場合、スイングの
角速度（θSW）は、 θSW＝θbm＊Ｒ＊（１＋（φSW−φbm）／（φbm−ＤＥ
Ｇ ＭＩＮ）） で表わされた式に依って求められる。
イスティックペダルを最大に操作すれば最大速度で速度
比を維持しながら機能を遂行することができるようにな
る。速度比がブーム優先に選択される場合、スイングの
角速度（θSW）は、 θSW＝θbm＊Ｒ＊（１＋（φSW−φbm）／（φbm−ＤＥ
Ｇ ＭＩＮ）） で表わされた式に依って求められる。
【００２０】前記式でＲは設定されたブームとスイング
の角速度比を表し、φSWはスイング用ジョイスティック
操作角度、φbmはブーム用ジョイスティック操作角度、
ＤＥＧ ＭＩＮはジョイスティック最小操作角度を表わ
す。
の角速度比を表し、φSWはスイング用ジョイスティック
操作角度、φbmはブーム用ジョイスティック操作角度、
ＤＥＧ ＭＩＮはジョイスティック最小操作角度を表わ
す。
【００２１】しかし、単独操作のとき、スイング最大角
速度がブーム最大角速度より速いのでＩ／Ｏ部１００か
ら設定された速度比を絶対角速度比と見なさなく、ブー
ムとスイングの最大絶対角速度比Ｎは、 θSW＝θbm＊Ｒ＊Ｎ＊(１＋(φSW−φbm)／(φbm−ＤＥ
Ｇ ＭＩＮ)） で表す。前記式でθSWはスイング角速度、θbmはブーム
角速度を表す。そしてＳ７で速度比がスイング優先に選
択される場合、ブームの角速度は、 θbm＝θｂｍ＊（１／Ｎ）＊（１／Ｒ）＊ （１＋（φbm−φsw）／（φSW−ＤＥＧ ＭＩＮ）） で求めることができる。
速度がブーム最大角速度より速いのでＩ／Ｏ部１００か
ら設定された速度比を絶対角速度比と見なさなく、ブー
ムとスイングの最大絶対角速度比Ｎは、 θSW＝θbm＊Ｒ＊Ｎ＊(１＋(φSW−φbm)／(φbm−ＤＥ
Ｇ ＭＩＮ)） で表す。前記式でθSWはスイング角速度、θbmはブーム
角速度を表す。そしてＳ７で速度比がスイング優先に選
択される場合、ブームの角速度は、 θbm＝θｂｍ＊（１／Ｎ）＊（１／Ｒ）＊ （１＋（φbm−φsw）／（φSW−ＤＥＧ ＭＩＮ）） で求めることができる。
【００２２】また、Ｓ８ではブーム角速度（θbm）をブ
ームシリンダ速度（ｄbm）に換算して求める。つまり、
ＬＥＮ ＡＢは図３に表示したようにピンＡとピンＢの
直線の長さで、ＡＮＧ ＣＡＥは直線ＣＡと直線ＡＥの
間の角度を表し、ｄbmはブームシリンダの長さ（ピンＢ
とピンＣの直線の長さ）であり、ＡＮＧ ＢＡＸ３は直線
ＢＡとＸ３軸の間の角度を表し、ブーム角速度（θbm）
をシリンダ速度（ｄbm）に換算した式は、 ｄbm＝θbm＊LEN AB＊LEN AC＊sin(θbm+ANG CAE+ANG B
AX3)／dbm で表される。
ームシリンダ速度（ｄbm）に換算して求める。つまり、
ＬＥＮ ＡＢは図３に表示したようにピンＡとピンＢの
直線の長さで、ＡＮＧ ＣＡＥは直線ＣＡと直線ＡＥの
間の角度を表し、ｄbmはブームシリンダの長さ（ピンＢ
とピンＣの直線の長さ）であり、ＡＮＧ ＢＡＸ３は直線
ＢＡとＸ３軸の間の角度を表し、ブーム角速度（θbm）
をシリンダ速度（ｄbm）に換算した式は、 ｄbm＝θbm＊LEN AB＊LEN AC＊sin(θbm+ANG CAE+ANG B
AX3)／dbm で表される。
【００２３】バケツ用ジョイスティックペダルが操作さ
れると（Ｓ９）、Ｓ１０では現在のブームの角度
（θbm），アームの角度（θarm）、バケツの角度（θ
bk），傾斜角（θp）を読入れてバケツ維持角（φ）を
決める。すなわち、φ＝θbm＋θarm＋θbk＋θpであ
る。
れると（Ｓ９）、Ｓ１０では現在のブームの角度
（θbm），アームの角度（θarm）、バケツの角度（θ
bk），傾斜角（θp）を読入れてバケツ維持角（φ）を
決める。すなわち、φ＝θbm＋θarm＋θbk＋θpであ
る。
【００２４】そしてジョイスティックペダルが操作され
なければＳ１１で絶対水平面に対するバケツ維持角を維
持するためのバケツの目標角を現在のブームの角度（θ
bm）とアームの角度（θarm），傾斜角（θp）を読取っ
て既に決められたバケツ維持角（φ）を持って決める。
θbk＝φ−θbm−θarm−θpで表される。
なければＳ１１で絶対水平面に対するバケツ維持角を維
持するためのバケツの目標角を現在のブームの角度（θ
bm）とアームの角度（θarm），傾斜角（θp）を読取っ
て既に決められたバケツ維持角（φ）を持って決める。
θbk＝φ−θbm−θarm−θpで表される。
【００２５】前記式はＳ１２ではバケツ関節角度
（θbk）をバケツシリンダの長さ（ｄbk）に換算した
し、関係式は次のとおりである。 α＝π−（θ0＋ＡＮＧ ＬＪＫ＋ＡＮＧ ＨＪＥ） ｃ６＝sqrt((LEN JK)2+(LEN HJ)2-2＊LEN JK＊LEN HJ＊cos(α)) ψ＝acos(((c6)2+(LEN HI)2-(LEN IK)2)／(2＊LEN HI＊Ｃ６）） β＝ａｃｏｓ（（（ＬＥＮ ＨＪ）２＋（ｃ６）２−（ＬＥＮ ＪＫ）２）
／(2＊c6＊LEN HJ)) φ＝ＡＮＧ ＧＨＪ−ψ−β （if θ0＞＝BK ALGO CHG ANG） ＡＮＧ ＧＨＪ−（ψ−β）（if θ0＜ BK ALGO CHG ANG） ｄbk＝sqrt((LEN GH)2+(LEN HI)2-2＊LEN GH＊LEN HI＊cos(φ)) 前記式等で、ＬＥＮ ＪＫは関節Ｊと関節Ｋの直線の長
さを表し、ＬＥＮ ＨＪは関節Ｈと関節Ｊの直線の長さ
であり、ＬＥＮ ＨＩは関節Ｈと関節Ｉの直線の長さで
あり、ＬＥＮ ＩＫは関節Ｉと関節Ｋの直線の長さであ
り、ＬＥＮ ＪＫは関節Ｊと関節Ｋの直線の長さで、Ｌ
ＥＮ ＧＨは関節Ｇと関節Ｈの直線の長さを表す。
（θbk）をバケツシリンダの長さ（ｄbk）に換算した
し、関係式は次のとおりである。 α＝π−（θ0＋ＡＮＧ ＬＪＫ＋ＡＮＧ ＨＪＥ） ｃ６＝sqrt((LEN JK)2+(LEN HJ)2-2＊LEN JK＊LEN HJ＊cos(α)) ψ＝acos(((c6)2+(LEN HI)2-(LEN IK)2)／(2＊LEN HI＊Ｃ６）） β＝ａｃｏｓ（（（ＬＥＮ ＨＪ）２＋（ｃ６）２−（ＬＥＮ ＪＫ）２）
／(2＊c6＊LEN HJ)) φ＝ＡＮＧ ＧＨＪ−ψ−β （if θ0＞＝BK ALGO CHG ANG） ＡＮＧ ＧＨＪ−（ψ−β）（if θ0＜ BK ALGO CHG ANG） ｄbk＝sqrt((LEN GH)2+(LEN HI)2-2＊LEN GH＊LEN HI＊cos(φ)) 前記式等で、ＬＥＮ ＪＫは関節Ｊと関節Ｋの直線の長
さを表し、ＬＥＮ ＨＪは関節Ｈと関節Ｊの直線の長さ
であり、ＬＥＮ ＨＩは関節Ｈと関節Ｉの直線の長さで
あり、ＬＥＮ ＩＫは関節Ｉと関節Ｋの直線の長さであ
り、ＬＥＮ ＪＫは関節Ｊと関節Ｋの直線の長さで、Ｌ
ＥＮ ＧＨは関節Ｇと関節Ｈの直線の長さを表す。
【００２６】ＡＮＧ ＬＪＫは直線ＬＪと直線ＪＫの間
の角度であり、ＡＮＧ ＨＪＥは直線ＨＪと直線ＪＥの
間の角度で、ＡＮＧ ＧＨＪは直線ＧＨと直線ＨＪの間
の角度を表す。
の角度であり、ＡＮＧ ＨＪＥは直線ＨＪと直線ＪＥの
間の角度で、ＡＮＧ ＧＨＪは直線ＧＨと直線ＨＪの間
の角度を表す。
【００２７】ＢＫ ＡＬＧＯ ＣＨＧ ＡＮＧは関係式
φを替えるバケツ関節角度であり、ＡＮＧ ＡＬＰＨＡ
７＝π−ＡＮＧ ＪＥＦ−ＡＮＧ ＣＥＤ−ＡＮＧ Ｂ
ＥＣでｓｑｒｔ＝√を表す。
φを替えるバケツ関節角度であり、ＡＮＧ ＡＬＰＨＡ
７＝π−ＡＮＧ ＪＥＦ−ＡＮＧ ＣＥＤ−ＡＮＧ Ｂ
ＥＣでｓｑｒｔ＝√を表す。
【００２８】Ｓ１３ではバケツシリンダの目標位置と現
在バケツシリンダ位置と現在バケツシリンダ速度をもっ
てバケツシリンダの目標速度を計算し、Ｓ１４では各関
節の目標要求速度に前に要求した各関節の要求速度と実
際の関節センサからの位置により決められた各関節の速
度の誤差を補償して各関節の目標速度を決めて、Ｓ１５
では前記速度等を決めるのに必要な流量をポンプから吐
出することができるようにして、前記流量をメインコン
トロールバルブ１５から各関節別に必要流量程出るよう
に命令値をＤ／Ａ変換部２０５ａ，２０５ｂへ出力すれ
ばポンプおよびメインコントロールバルブ用アンプリフ
ァイア２０６ａ，２０６ｂへ電圧を出力することにな
る。
在バケツシリンダ位置と現在バケツシリンダ速度をもっ
てバケツシリンダの目標速度を計算し、Ｓ１４では各関
節の目標要求速度に前に要求した各関節の要求速度と実
際の関節センサからの位置により決められた各関節の速
度の誤差を補償して各関節の目標速度を決めて、Ｓ１５
では前記速度等を決めるのに必要な流量をポンプから吐
出することができるようにして、前記流量をメインコン
トロールバルブ１５から各関節別に必要流量程出るよう
に命令値をＤ／Ａ変換部２０５ａ，２０５ｂへ出力すれ
ばポンプおよびメインコントロールバルブ用アンプリフ
ァイア２０６ａ，２０６ｂへ電圧を出力することにな
る。
【００２９】このとき、アンプリファイアは電圧を電流
に変換してポンプおよびメインコントロールバルブ用電
子比例バルブ１４ａ，１４ｂへ送り、ポンプ用電子比例
バルブ１４ｂではパイロット圧力を発生させてポンプの
斜板角を調節して願う吐出流量をメインコントロールバ
ルブ１５へ送りメインコントロールバルブ用電子比例バ
ルブ１４ａでもパイロット圧力を発生させて、メインコ
ントロールバルブ１５内の各関節別スプールストローク
を調節してポンプからの流量を各関節（ブーム、アー
ム、バケツ、スイング、走行）に分配して駆動させる。
に変換してポンプおよびメインコントロールバルブ用電
子比例バルブ１４ａ，１４ｂへ送り、ポンプ用電子比例
バルブ１４ｂではパイロット圧力を発生させてポンプの
斜板角を調節して願う吐出流量をメインコントロールバ
ルブ１５へ送りメインコントロールバルブ用電子比例バ
ルブ１４ａでもパイロット圧力を発生させて、メインコ
ントロールバルブ１５内の各関節別スプールストローク
を調節してポンプからの流量を各関節（ブーム、アー
ム、バケツ、スイング、走行）に分配して駆動させる。
【００３０】
【発明の効果】以上で説明したように、本発明は、運転
者が願うブームとスイングの速度比維持が容易になり、
バケツが自動に維持されるので土を落とすことがなく正
確で安全に掘削機の積載作業を行うことができる。
者が願うブームとスイングの速度比維持が容易になり、
バケツが自動に維持されるので土を落とすことがなく正
確で安全に掘削機の積載作業を行うことができる。
【図１】本発明を実現するための制御システムと掘削機
の構成要素等との連結関係を概略的に示した図である。
の構成要素等との連結関係を概略的に示した図である。
【図２】本発明を説明するためのフローチャートであ
る。
る。
【図３】本発明による油圧掘削機を示した側面図であ
る。
る。
【図４】本発明のブーム、スイングの各速度関数を示し
たグラフである。
たグラフである。
１ ブーム ２ ディッパ ３ バケツ ４ ブームシリンダ ５ ディッパーシリンダ ６ バケツシリンダ ７ ヨーク １００ 入出力部（Ｉ／Ｏ部） ２００ 制御部 ３００ 関節センサ
Claims (5)
- 【請求項１】 電子制御式掘削機の作動に関する方法で
スイングとブーム速度比を維持して積載作業を便利で手
軽に行うスイングとブーム速度比維持方法において、 運転者によるジョイスティック操作量に該当する電気的
アナログ信号をＡ／Ｄ変換部を通じて入ったディジタル
信号に従ってメインプロセッサが整形化された要求速度
を計算する段階（第１段階）と、 スイング、ブーム速度比を運転者が設定してスイング、
ブームジョイスティックペダルを操作して前記速度比が
ブーム優先であれば要求ブームシリンダ速度を角速度に
換算し、 ブームの要求角速度を基準に設定されたシリンダ速度比
に適うようにスイング角速度を計算し、 前記速度比がスイング優先であれば要求スイング角速度
を基準に設定された速度比に適うようにブーム要求角速
度を計算して、 前記ブーム要求角速度をブーム要求シリンダ速度に換算
する段階（第２段階）と、 運転者がバケツ用ジョイスティックペダルを操作すれば
ブーム、アーム、バケツ関節角度センサと掘削機上部の
所定の位置に装着されている傾斜角センサからの位置信
号をＡ／Ｄ変換部を通じてメインプロセッサから絶対水
平面に対するバケツ維持角を再設定する段階と（第３段
階）、 バケツ用ジョイスティックペダルを操作しないと絶対水
平面に対するバケツ維持角を維持するためにバケツの目
標角度を計算して、 前記バケツの目標角度をバケツシリンダの目標位置に換
算し、 換算された前記バケツシリンダの目標位置と現在バケツ
シリンダの位置と現在バケツシリンダ速度をもってバケ
ツシリンダの目標速度を計算して、 前記目標要求速度と実際の関節センサからの位置により
計算された各関節の速度の誤差を補償して、各関節の目
標速度を設定し、前記目標速度を決めるのに必要な流量
をポンプから吐出することができるようにして、前記流
量をメインコントロールバルブから各関節別に必要流量
程出ることができるようにメインプロセッサから下され
た命令値をＤ／Ａ変換部へ出力すればポンプおよびメイ
ンコントロールバルブ用増幅器へ電圧を出力する段階
（第４段階）を含むことを特徴とする掘削機のスイン
グ、ブームの速度比維持方法。 - 【請求項２】 第１項において、 前記第２段階で、 ブームとスイング用ジョイスティックペダルを同一の角
度で操作するとメインプロセッサにより設定された速度
比に適うようにブームとスイングが制御され、ジョイス
ティック操作角が合わないと速度比は合わないが設定さ
れた速度比と線形化させた速度関数に従って変わるよう
にして操作性を向上させる掘削機のスイング、ブームの
速度比維持方法。 - 【請求項３】 第１項において、 前記第３段階で、 絶対水平面に対するバケツ維持角はブーム、アーム、バ
ケツの関節角度と傾斜角を全部加えて角度を決めること
を特徴とする掘削機のスイング、ブームの速度比維持方
法。 - 【請求項４】 第１項において、 前記第４段階のバケツの目標角度計算は、前記バケツ維
持角からブームの角度、アームの角度、傾斜角を順に差
引いた値であることを特徴とする掘削機のスイング、ブ
ームの速度比維持方法。 - 【請求項５】 第１項において、 前記第４段階で、 前記メインコントロールバルブ用増幅器は電圧を電流に
変換してポンプおよびメインコントロールバルブ用電子
比例バルブへ送りポンプ用電子比例バルブでは、パイロ
ット圧力を発生させてポンプの斜板角を調節して願う吐
出流量をメインコントロールバルブへ送りメインコント
ロールバルブ用電子比例バルブでもパイロット圧力を発
生させてメインコントロールバルブ内の各関節別スプー
ルストロークを調節してポンプからの流量を各関節（ブ
ーム、アーム、バケツ、スイング、走行）に分配して駆
動させることを特徴とする掘削機のスイング、ブームの
速度比維持方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019930012198A KR950001445A (ko) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 굴삭기의 스윙, 붐의 속도비 유지방법 |
| KR1993P12198 | 1993-06-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0718704A true JPH0718704A (ja) | 1995-01-20 |
| JP2598221B2 JP2598221B2 (ja) | 1997-04-09 |
Family
ID=19358431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5312332A Expired - Lifetime JP2598221B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-12-13 | 掘削機の旋回、ブームの速度比維持方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5442868A (ja) |
| JP (1) | JP2598221B2 (ja) |
| KR (1) | KR950001445A (ja) |
| DE (1) | DE4344894C2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100540999B1 (ko) * | 1998-05-12 | 2006-03-14 | 볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비 | 중장비 차량의 붐-선회 속도비 제어장치 |
| KR20150099922A (ko) * | 2014-02-24 | 2015-09-02 | 두산인프라코어 주식회사 | 건설기계 선회체 제어 방법 및 장치 |
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| JP2566745B2 (ja) * | 1994-04-29 | 1996-12-25 | 三星重工業株式会社 | 電子制御油圧掘削機の自動平坦作業方法 |
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- 1993-06-30 KR KR1019930012198A patent/KR950001445A/ko active IP Right Grant
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- 1993-12-22 US US08/168,507 patent/US5442868A/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-12-29 DE DE4344894A patent/DE4344894C2/de not_active Expired - Fee Related
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