JPH07259118A - 掘削作業サイクルの掘り工程完了判定システム及びその方法 - Google Patents
掘削作業サイクルの掘り工程完了判定システム及びその方法Info
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- JPH07259118A JPH07259118A JP7063643A JP6364395A JPH07259118A JP H07259118 A JPH07259118 A JP H07259118A JP 7063643 A JP7063643 A JP 7063643A JP 6364395 A JP6364395 A JP 6364395A JP H07259118 A JPH07259118 A JP H07259118A
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- boom
- hydraulic cylinder
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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
- E02F3/437—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like providing automatic sequences of movements, e.g. linear excavation, keeping dipper angle constant
Abstract
(57)【要約】
【目的】 機械作業サイクルを通して掘削機械の作業用
具を自動的に制御する制御システムに関する。 【構成】 作業用具は、ブーム、スティック、及びバケ
ットを備えており、各々は少なくとも一つの別個の油圧
シリンダによって制御可能に作動される。位置センサ
が、ブーム、スティック及びバケットの各位置に応答し
て各位置信号を発する。圧力センサが、ブーム、スティ
ック及びバケットに対応する油圧力に応答して各圧力信
号を発する。マイクロプロセッサが位置信号と圧力信号
を受信し、命令信号を発する。
具を自動的に制御する制御システムに関する。 【構成】 作業用具は、ブーム、スティック、及びバケ
ットを備えており、各々は少なくとも一つの別個の油圧
シリンダによって制御可能に作動される。位置センサ
が、ブーム、スティック及びバケットの各位置に応答し
て各位置信号を発する。圧力センサが、ブーム、スティ
ック及びバケットに対応する油圧力に応答して各圧力信
号を発する。マイクロプロセッサが位置信号と圧力信号
を受信し、命令信号を発する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的に掘削の分野に
関する。より詳細には、本発明は、掘削作業サイクルの
うちの掘り工程の完了を判定するシステムと方法に関す
る。
関する。より詳細には、本発明は、掘削作業サイクルの
うちの掘り工程の完了を判定するシステムと方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】掘削、バックホー、フロントショベル等
のような作業機械が掘削作業のために用いられている。
これら掘削機械は、ブーム、スティック及びバケットリ
ンケージからなる作業用具を有する。ブームは、一端に
おいてピボット運動可能に掘削機械に取りつけられてお
り、他端には、スティックがピボット運動可能に取りつ
けられている。バケットは、スティックの自由端にピボ
ット運動可能に取りつけられている。各作業用具リンケ
ージは、垂直面における運動が行えるように、少なくと
も一つの油圧シリンダによって制御可能に付勢される。
オペレータは、一般的に作業用具を操作して、完全な掘
削作業サイクルを構成する、連続した別個の機能を実施
する。典型的な作業サイクルにおいて、オペレータは、
まず、掘削位置に作業用具を配置し、バケットが土壌を
貫通するまで、作業用具を下方に下げる。次いで、オペ
レータは、掘削工程を行い、バケットを掘削機械の方に
向かって動かす。続いて、オペレータはバケットを曲げ
て土壌を掘り起こす。捕獲した土壌を廃棄するためにオ
ペレータは作業用具を上げ、作業用具を横方向に振って
廃棄位置に移動させ、スティックを延ばし、かつバケッ
トを曲げないことによって土壌を離す。次いで作業用具
を深割位置に戻して、作業サイクルを再び開始する。以
下の記載において、上述の操作は、ブームを地上にまで
下げる、掘り工程、土壌の捕獲、土壌を投棄するための
振り、土壌の投棄、及び深割位置への戻り、としてそれ
ぞれ表す。
のような作業機械が掘削作業のために用いられている。
これら掘削機械は、ブーム、スティック及びバケットリ
ンケージからなる作業用具を有する。ブームは、一端に
おいてピボット運動可能に掘削機械に取りつけられてお
り、他端には、スティックがピボット運動可能に取りつ
けられている。バケットは、スティックの自由端にピボ
ット運動可能に取りつけられている。各作業用具リンケ
ージは、垂直面における運動が行えるように、少なくと
も一つの油圧シリンダによって制御可能に付勢される。
オペレータは、一般的に作業用具を操作して、完全な掘
削作業サイクルを構成する、連続した別個の機能を実施
する。典型的な作業サイクルにおいて、オペレータは、
まず、掘削位置に作業用具を配置し、バケットが土壌を
貫通するまで、作業用具を下方に下げる。次いで、オペ
レータは、掘削工程を行い、バケットを掘削機械の方に
向かって動かす。続いて、オペレータはバケットを曲げ
て土壌を掘り起こす。捕獲した土壌を廃棄するためにオ
ペレータは作業用具を上げ、作業用具を横方向に振って
廃棄位置に移動させ、スティックを延ばし、かつバケッ
トを曲げないことによって土壌を離す。次いで作業用具
を深割位置に戻して、作業サイクルを再び開始する。以
下の記載において、上述の操作は、ブームを地上にまで
下げる、掘り工程、土壌の捕獲、土壌を投棄するための
振り、土壌の投棄、及び深割位置への戻り、としてそれ
ぞれ表す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】土壌運搬産業では、い
くつかの理由のために掘削機械の作業サイクルを自動化
する要望が高まっている。人間によるオペレータとは異
なり、自動化された掘削機械では、環境条件と作業時間
が長引くこととは関係なく一定に操作できる。自動化さ
れた掘削機械は、人間が作業を行うには作業条件が危険
で、不適当であったり好ましくない領域で使用するのに
は有利である。更に、自動化された機械では、より正確
に掘削作業を行うことができ、オペレータの技術を補う
ことができる。本発明は、上述の問題の一つか二つ以上
を解決する。
くつかの理由のために掘削機械の作業サイクルを自動化
する要望が高まっている。人間によるオペレータとは異
なり、自動化された掘削機械では、環境条件と作業時間
が長引くこととは関係なく一定に操作できる。自動化さ
れた掘削機械は、人間が作業を行うには作業条件が危険
で、不適当であったり好ましくない領域で使用するのに
は有利である。更に、自動化された機械では、より正確
に掘削作業を行うことができ、オペレータの技術を補う
ことができる。本発明は、上述の問題の一つか二つ以上
を解決する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様におい
て、掘削機械の作業用具を機械作業サイクルによって自
動的に制御する制御システムを開示する。作業用具は、
ブーム、スティック及びバケットを含んでおり、それぞ
れが少なくとも一つの別個の油圧シリンダによって制御
可能に作動される。位置センサは、前記ブーム、スティ
ック及びバケットの各位置に応答して各位置信号を発す
る。圧力センサは、前記ブーム油圧シリンダ、スティッ
ク油圧シリンダ及びバケット油圧シリンダに対応する油
圧力に応答して、各圧力信号を発する。マイクロプロセ
ッサは、前記位置及び圧力信号を受信し、命令信号を発
する。電子油圧システムが前記命令信号を受信し、所定
の前記油圧シリンダを制御可能に作動させて、前記作業
サイクルを実施する。前記マイクロプロセッサは、前記
バケットに加えられた外力、該バケット力の角度を判定
して、前記バケット力の前記角度を所定の値と比較し、
それに応答して前記作業サイクルの掘り工程がいつ終了
するか、を判定する。
て、掘削機械の作業用具を機械作業サイクルによって自
動的に制御する制御システムを開示する。作業用具は、
ブーム、スティック及びバケットを含んでおり、それぞ
れが少なくとも一つの別個の油圧シリンダによって制御
可能に作動される。位置センサは、前記ブーム、スティ
ック及びバケットの各位置に応答して各位置信号を発す
る。圧力センサは、前記ブーム油圧シリンダ、スティッ
ク油圧シリンダ及びバケット油圧シリンダに対応する油
圧力に応答して、各圧力信号を発する。マイクロプロセ
ッサは、前記位置及び圧力信号を受信し、命令信号を発
する。電子油圧システムが前記命令信号を受信し、所定
の前記油圧シリンダを制御可能に作動させて、前記作業
サイクルを実施する。前記マイクロプロセッサは、前記
バケットに加えられた外力、該バケット力の角度を判定
して、前記バケット力の前記角度を所定の値と比較し、
それに応答して前記作業サイクルの掘り工程がいつ終了
するか、を判定する。
【０００５】
【実施例】図１を参照すると、図１は、掘削機、バック
ホーローダ及びフロントショベルと同様な掘削、あるい
は積載機能を実施する、掘削機械の作業用具１００の平
面図である。掘削機械は、掘削機、パワーショベル、ホ
イールローダ等を含んでいる。作業器具１００は、ブー
ム１１０、スティック１１５及びバケット１２０を含ん
でいる。ブーム１１０は、ブームピボットピン１によっ
て、ピボット運動可能に掘削機械１０５に取りつけられ
ている。ブームの重心（ＧＢＭ）を点１２に表す。ステ
ィック１１５は、スティックピボットピン４でブーム１
１０の自由端部にピボット運動可能に接続されている。
スティックの重心（ＧＳＴ）を点１３で表す。バケット
１２０は、バケットピボットピン８でスティック１１５
にピボット運動可能に取りつけられている。バケット１
２０は、円形状部分１３０、点１６によって示されてい
る床面、点１５によって示されている先端を含んでい
る。バケットの重心（ＧＢＫ）を点１４で表す。水平標
準軸Ｒは、ピン１で始まり、点２６を通って延びる。軸
Ｒは、作業用車両１０５と、作業用具１００の様々なピ
ンと、各点との間の相対的な角度の関係を計測するのに
用いられる。
ホーローダ及びフロントショベルと同様な掘削、あるい
は積載機能を実施する、掘削機械の作業用具１００の平
面図である。掘削機械は、掘削機、パワーショベル、ホ
イールローダ等を含んでいる。作業器具１００は、ブー
ム１１０、スティック１１５及びバケット１２０を含ん
でいる。ブーム１１０は、ブームピボットピン１によっ
て、ピボット運動可能に掘削機械１０５に取りつけられ
ている。ブームの重心（ＧＢＭ）を点１２に表す。ステ
ィック１１５は、スティックピボットピン４でブーム１
１０の自由端部にピボット運動可能に接続されている。
スティックの重心（ＧＳＴ）を点１３で表す。バケット
１２０は、バケットピボットピン８でスティック１１５
にピボット運動可能に取りつけられている。バケット１
２０は、円形状部分１３０、点１６によって示されてい
る床面、点１５によって示されている先端を含んでい
る。バケットの重心（ＧＢＫ）を点１４で表す。水平標
準軸Ｒは、ピン１で始まり、点２６を通って延びる。軸
Ｒは、作業用車両１０５と、作業用具１００の様々なピ
ンと、各点との間の相対的な角度の関係を計測するのに
用いられる。
【０００６】ブーム１１０、スティック１１５及びバケ
ット１２０は、線状に伸延可能な油圧シリンダによって
独立して、かつ制御可能に作動する。ブーム１１０は、
スティック１１５が上下運動できるように少なくとも一
つのブーム用油圧シリンダ１４０によって作動される。
ブーム油圧シリンダ１４０は、ピン１１とピン２で作業
機械１０５とブーム１１０との間に接続されている。ブ
ームシリンダ及びシリンダーロッドの重心は、点ＣＧ１
９、ＣＧ２０によってそれぞれ表されている。スティッ
ク１１５は、バケット１２０が長手方向に水平運動がで
きるように、少なくとも一つのスティック油圧シリンダ
１４５によって作動される。スティック油圧シリンダ１
４５は、ピン３と５でブーム１１０とスティック１１５
の間に接続される。スティックシリンダとシリンダロッ
ドの重心は、点ＣＧ２２、ＣＧ２３によってそれぞれ表
されている。バケット１２０は、バケット油圧シリンダ
１５０によって作動され、バケットピボットピン８のま
わりに半径方向の範囲の運動を行う。バケット油圧シリ
ンダ１５０は、ピン６でスティック１１５に接続され、
ピン９でリンケージ１５５に接続される。リンケージ１
５５は、スティック１１５にピン７で接続され、バケッ
ト１２０にはピン１０で接続される。バケットシリンダ
とシリンダロッドの重心は、点ＣＧ２５とＣＧ２６にそ
れぞれ表されている。図示のために、一個のみのブー
ム、スティック、バケット、油圧シリンダ１４０、１４
５、１５０を図１に示す。
ット１２０は、線状に伸延可能な油圧シリンダによって
独立して、かつ制御可能に作動する。ブーム１１０は、
スティック１１５が上下運動できるように少なくとも一
つのブーム用油圧シリンダ１４０によって作動される。
ブーム油圧シリンダ１４０は、ピン１１とピン２で作業
機械１０５とブーム１１０との間に接続されている。ブ
ームシリンダ及びシリンダーロッドの重心は、点ＣＧ１
９、ＣＧ２０によってそれぞれ表されている。スティッ
ク１１５は、バケット１２０が長手方向に水平運動がで
きるように、少なくとも一つのスティック油圧シリンダ
１４５によって作動される。スティック油圧シリンダ１
４５は、ピン３と５でブーム１１０とスティック１１５
の間に接続される。スティックシリンダとシリンダロッ
ドの重心は、点ＣＧ２２、ＣＧ２３によってそれぞれ表
されている。バケット１２０は、バケット油圧シリンダ
１５０によって作動され、バケットピボットピン８のま
わりに半径方向の範囲の運動を行う。バケット油圧シリ
ンダ１５０は、ピン６でスティック１１５に接続され、
ピン９でリンケージ１５５に接続される。リンケージ１
５５は、スティック１１５にピン７で接続され、バケッ
ト１２０にはピン１０で接続される。バケットシリンダ
とシリンダロッドの重心は、点ＣＧ２５とＣＧ２６にそ
れぞれ表されている。図示のために、一個のみのブー
ム、スティック、バケット、油圧シリンダ１４０、１４
５、１５０を図１に示す。
【０００７】作業用具１００と油圧シリンダ１４０、１
４５、１５０の操作の理解を深めるために次のような関
係が観察される。ブーム１１０は、ブームシリンダ１４
０を延ばすことによって持ち上がり、このシリンダ１４
０を収縮することによって下がる。スティックシリンダ
ー１４５の収縮によってスティック１１５は掘削機械１
０５から離れるように動き、スティック油圧シリンダ１
４５を延ばすことによってスティック１１５が機械１０
５の方向に動く。最後に、バケット１２０は、バケット
油圧シリンダ１５０が収縮するときに、バケット１２０
が堀削機械１０５から離れるように回転し、シリンダ１
２０が延びるときに、機械１０５の方向に回転する。図
３を参照すると、本発明に係る電子油圧システム２００
のブロック線図が示されている。手段２０５は、作業用
具１００の位置に応答して、位置信号を発する。手段２
０５は、ブーム油圧シリンダ１４０、スティック油圧シ
リンダ１４５、バケット油圧シリンダ１５０におけるシ
リンダの延び量を検知する変位センサ２１０、２１５、
２２０を含む。米国特許第４、７３７、７０５において
記載されたラジオ周波数ベースのセンサを用いてもよ
い。
４５、１５０の操作の理解を深めるために次のような関
係が観察される。ブーム１１０は、ブームシリンダ１４
０を延ばすことによって持ち上がり、このシリンダ１４
０を収縮することによって下がる。スティックシリンダ
ー１４５の収縮によってスティック１１５は掘削機械１
０５から離れるように動き、スティック油圧シリンダ１
４５を延ばすことによってスティック１１５が機械１０
５の方向に動く。最後に、バケット１２０は、バケット
油圧シリンダ１５０が収縮するときに、バケット１２０
が堀削機械１０５から離れるように回転し、シリンダ１
２０が延びるときに、機械１０５の方向に回転する。図
３を参照すると、本発明に係る電子油圧システム２００
のブロック線図が示されている。手段２０５は、作業用
具１００の位置に応答して、位置信号を発する。手段２
０５は、ブーム油圧シリンダ１４０、スティック油圧シ
リンダ１４５、バケット油圧シリンダ１５０におけるシ
リンダの延び量を検知する変位センサ２１０、２１５、
２２０を含む。米国特許第４、７３７、７０５において
記載されたラジオ周波数ベースのセンサを用いてもよ
い。
【０００８】作業用具１００の位置を作業用具の結合角
の計測から導けることは明らかである。作業用具の位置
信号を形成する他の装置では、回転電位差計のような回
転角度センサを含んでおり、例えばブーム１１０、ステ
ィック１１５、バケット１２０間の角度を計測する。作
業用具の位置は、油圧シリンダの延びの計測、或いは三
角測量法による結合角の計測のいずれかによって計算し
てもよい。バケット位置を判定するこのような技術は公
知であり、例えば、米国特許第３、９９７、０７１号、
及び同第４、３７７、０４３号にみることができる。手
段２２５は、作業用具１００にかけられた力に応答して
圧力信号を発する。手段２２５は、ブーム油圧シリンダ
１４０、スティック油圧シリンダ１４５、バケット油圧
シリンダ１５０における油圧力を計測する、圧力センサ
２３０、２３５及び２４０を含んでいる。圧力センサ２
３０、２３５、２４０の各々は、各油圧シリンダ１４
０、１４５、１５０の圧力に応答して各信号を発生す
る。例えば、シリンダ圧力センサ２３０、２３５、２４
０がブーム、スティック及びバケットの油圧シリンダヘ
ッド、及びロッドの端部圧力をそれぞれ検知する。適当
な圧力センサにはプレサイスセンサ社から入手可能な、
例えばシリーズ５５５圧力トランジューサがある。
の計測から導けることは明らかである。作業用具の位置
信号を形成する他の装置では、回転電位差計のような回
転角度センサを含んでおり、例えばブーム１１０、ステ
ィック１１５、バケット１２０間の角度を計測する。作
業用具の位置は、油圧シリンダの延びの計測、或いは三
角測量法による結合角の計測のいずれかによって計算し
てもよい。バケット位置を判定するこのような技術は公
知であり、例えば、米国特許第３、９９７、０７１号、
及び同第４、３７７、０４３号にみることができる。手
段２２５は、作業用具１００にかけられた力に応答して
圧力信号を発する。手段２２５は、ブーム油圧シリンダ
１４０、スティック油圧シリンダ１４５、バケット油圧
シリンダ１５０における油圧力を計測する、圧力センサ
２３０、２３５及び２４０を含んでいる。圧力センサ２
３０、２３５、２４０の各々は、各油圧シリンダ１４
０、１４５、１５０の圧力に応答して各信号を発生す
る。例えば、シリンダ圧力センサ２３０、２３５、２４
０がブーム、スティック及びバケットの油圧シリンダヘ
ッド、及びロッドの端部圧力をそれぞれ検知する。適当
な圧力センサにはプレサイスセンサ社から入手可能な、
例えばシリーズ５５５圧力トランジューサがある。
【０００９】作業用具ピボット点１８０に配置された、
回転電位差計のような振り角度センサ２４３が、掘削位
置に対して振り軸Ｙのまわりの作業用具の回転量に対応
して角度計測を行う。位置信号と圧力信号は、信号調整
機２４５に伝達される。信号調整機２４５では、従来の
信号励振とフィルタリングを行う。例えば、メジャメン
トグループ社によって製造されているヴィシャイ信号調
整増幅２３００システム（Ｖｉｓｈａｙ Ｓｉｇｎａｌ
Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ２
３００Ｓｙｓｔｅｍ）がこのような目的のために用いら
れている。調整された位置と圧力信号が、ロジック手段
２５０に伝達される。ロジック手段２５０は、計算ユニ
ットを利用し、ソフトウェアプログラムに従って処理を
制御するシステムに基づいたマイクロプロセッサであ
る。一般的に、プログラムが固定記憶装置、ランダムア
クセスメモリ等に記録される。プログラムは様々なフロ
ーチャートに関して記載される。ロジック手段２５０
は、複数の操縦スティック制御レバー２５５とオペレー
タインターフェイス２６０からなる二つの他のソースか
らの入力を含む。制御レバー２５５は、作業用具１００
の手動制御を行う。制御レバー２５５の出力は、作業用
具１００の運動方向と速度を判定する。
回転電位差計のような振り角度センサ２４３が、掘削位
置に対して振り軸Ｙのまわりの作業用具の回転量に対応
して角度計測を行う。位置信号と圧力信号は、信号調整
機２４５に伝達される。信号調整機２４５では、従来の
信号励振とフィルタリングを行う。例えば、メジャメン
トグループ社によって製造されているヴィシャイ信号調
整増幅２３００システム（Ｖｉｓｈａｙ Ｓｉｇｎａｌ
Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ２
３００Ｓｙｓｔｅｍ）がこのような目的のために用いら
れている。調整された位置と圧力信号が、ロジック手段
２５０に伝達される。ロジック手段２５０は、計算ユニ
ットを利用し、ソフトウェアプログラムに従って処理を
制御するシステムに基づいたマイクロプロセッサであ
る。一般的に、プログラムが固定記憶装置、ランダムア
クセスメモリ等に記録される。プログラムは様々なフロ
ーチャートに関して記載される。ロジック手段２５０
は、複数の操縦スティック制御レバー２５５とオペレー
タインターフェイス２６０からなる二つの他のソースか
らの入力を含む。制御レバー２５５は、作業用具１００
の手動制御を行う。制御レバー２５５の出力は、作業用
具１００の運動方向と速度を判定する。
【００１０】機械のオペレータは、掘削の深さと床面の
傾斜のような掘削データをオペレータインターフェイス
２６０装置を介して記録する。オペレータインターフェ
イス２６０は掘削機械のペイロードに関する情報を表示
する。インターフェイス２６０装置は、文字数字式のキ
ーパッドを備えた液晶表示スクリーンを含む。タッチ式
検知スクリーンの器具もまた可能である。更にオペレー
タインターフェイス２６０は、オペレータが様々な掘削
状態を設定できるように複数のダイヤル、またはスイッ
チを含んでいる。ロジック手段２５０は、位置信号を受
信し、それに応答して、公知の差動技術を用いてブーム
１１０、スティック１１５、及びバケット１２０の速度
を決定する。別の速度センサを同じように用いてブー
ム、スティック及びバケットの速度を判定できることは
当業者であれば明らかであろう。ロジック手段２５０
は、更に位置及び圧力信号の情報に応答して、作業用具
の幾何的図形と力を判定する。例えばロジック手段２５
０は、圧力信号を受信し、ブーム、スティック及びバケ
ットシリンダの力を次の式に従って計算する。
傾斜のような掘削データをオペレータインターフェイス
２６０装置を介して記録する。オペレータインターフェ
イス２６０は掘削機械のペイロードに関する情報を表示
する。インターフェイス２６０装置は、文字数字式のキ
ーパッドを備えた液晶表示スクリーンを含む。タッチ式
検知スクリーンの器具もまた可能である。更にオペレー
タインターフェイス２６０は、オペレータが様々な掘削
状態を設定できるように複数のダイヤル、またはスイッ
チを含んでいる。ロジック手段２５０は、位置信号を受
信し、それに応答して、公知の差動技術を用いてブーム
１１０、スティック１１５、及びバケット１２０の速度
を決定する。別の速度センサを同じように用いてブー
ム、スティック及びバケットの速度を判定できることは
当業者であれば明らかであろう。ロジック手段２５０
は、更に位置及び圧力信号の情報に応答して、作業用具
の幾何的図形と力を判定する。例えばロジック手段２５
０は、圧力信号を受信し、ブーム、スティック及びバケ
ットシリンダの力を次の式に従って計算する。
【００１１】 シリンダの力＝（Ｐ2 ＊Ａ2 ）−（Ｐ1 ＊Ａ1 ） ここでＰ2 とＰ1 は、特定のシリンダ１４０、１４５、
１５０のヘッドとロッド端部における各油圧力であり、
Ａ2 とＡ1 は、各端部における断面積である。ロジック
手段２５０は、伝達のためのブーム、スティック及びバ
ケットシリンダコマンド信号を制御可能に作業用具１０
０を動かす作動手段２６５に発する。作動手段２６５
は、油圧制御バルブ２７０、２７５、２８０を含んでお
り、ブーム油圧シリンダ１４０、スティック油圧シリン
ダ１４５及びバケット油圧シリンダ１５０への油圧の流
れを制御する。作動手段２６５は、振り組立体１８５へ
の油圧の流れを制御する。図４を参照すると、自動化さ
れた掘削作業サイクルの流れ線図が示されている。掘削
機械１０５の作業サイクルは、一般的に６個の連続した
機能に分けることができる。即ちこの６個の機能とは、
ブームを地上まで下げる（ｂｏｏｍ−ｄｏｗｎ−ｉｎｔ
ｏ−ｇｒｏｕｎｄ）、掘削前（ｐｒｅ−ｄｉｇ）３０
７、掘削工程（ｄｉｇ−ｓｔｒｏｋｅ）３１０、土壌捕
獲（ｃａｐｔｕｒｅ−ｌｏａｄ）３１５、土壌投棄（ｄ
ｕｍｐ−ｌｏａｄ）３２０、及び掘削に戻る（ｒｅｔｕ
ｒｎ−ｔｏ−ｄｉｇ）３２３である。
１５０のヘッドとロッド端部における各油圧力であり、
Ａ2 とＡ1 は、各端部における断面積である。ロジック
手段２５０は、伝達のためのブーム、スティック及びバ
ケットシリンダコマンド信号を制御可能に作業用具１０
０を動かす作動手段２６５に発する。作動手段２６５
は、油圧制御バルブ２７０、２７５、２８０を含んでお
り、ブーム油圧シリンダ１４０、スティック油圧シリン
ダ１４５及びバケット油圧シリンダ１５０への油圧の流
れを制御する。作動手段２６５は、振り組立体１８５へ
の油圧の流れを制御する。図４を参照すると、自動化さ
れた掘削作業サイクルの流れ線図が示されている。掘削
機械１０５の作業サイクルは、一般的に６個の連続した
機能に分けることができる。即ちこの６個の機能とは、
ブームを地上まで下げる（ｂｏｏｍ−ｄｏｗｎ−ｉｎｔ
ｏ−ｇｒｏｕｎｄ）、掘削前（ｐｒｅ−ｄｉｇ）３０
７、掘削工程（ｄｉｇ−ｓｔｒｏｋｅ）３１０、土壌捕
獲（ｃａｐｔｕｒｅ−ｌｏａｄ）３１５、土壌投棄（ｄ
ｕｍｐ−ｌｏａｄ）３２０、及び掘削に戻る（ｒｅｔｕ
ｒｎ−ｔｏ−ｄｉｇ）３２３である。
【００１２】本発明は、掘削工程機能３１０の一実施例
を含んでおり、より詳細には掘削工程、即ち掘削機能が
いつ完了するかを判定する。このように、他の機能の記
載については本発明にとって重要ではないので、掘削工
程機能３１０のみを詳細に述べる。図６を参照すると、
掘削工程機能の制御が示されている。掘削工程機能３１
０は、バケット１２０を地面に沿って掘削機械１０５の
方向に動かす。掘削工程機能は、ブロック５０５でバケ
ット位置を計算することによって開始する。“バケット
位置”という用語は、バケット先端位置、並びに図１に
示したようにバケット角Φのことをいう。バケット位置
は、位置信号に応答して計算される。バケット位置は、
公知の様々な方法によって計算することができる。掘削
サイクルが連続して行われると、バケット１２０は、地
面内にまで深く延びる。従って、制御部は、ブロック５
１０でバケットが地面内により深く延びるときにバケッ
ト１２０の位置を記録する。判定ブロック５１５におい
て、ブームシリンダ圧力が設定点Ｆと比較される。ブー
ムシリンダ圧力が設定点Ｆを超える場合には、機械は、
安定性がなく傾いていると考えられる。従って、ブーム
シリンダ圧力が設定点Ｆを超える場合には、プログラム
制御がブロック５２０に示されているように停止する。
或いは、制御が判定ブロク５２５まで続く。設定点Ｆ
は、様々な幾何的形状の作業用具１００に対して掘削の
不安定さを表す複数の値に対応する圧力値の表から得る
ことができる。
を含んでおり、より詳細には掘削工程、即ち掘削機能が
いつ完了するかを判定する。このように、他の機能の記
載については本発明にとって重要ではないので、掘削工
程機能３１０のみを詳細に述べる。図６を参照すると、
掘削工程機能の制御が示されている。掘削工程機能３１
０は、バケット１２０を地面に沿って掘削機械１０５の
方向に動かす。掘削工程機能は、ブロック５０５でバケ
ット位置を計算することによって開始する。“バケット
位置”という用語は、バケット先端位置、並びに図１に
示したようにバケット角Φのことをいう。バケット位置
は、位置信号に応答して計算される。バケット位置は、
公知の様々な方法によって計算することができる。掘削
サイクルが連続して行われると、バケット１２０は、地
面内にまで深く延びる。従って、制御部は、ブロック５
１０でバケットが地面内により深く延びるときにバケッ
ト１２０の位置を記録する。判定ブロック５１５におい
て、ブームシリンダ圧力が設定点Ｆと比較される。ブー
ムシリンダ圧力が設定点Ｆを超える場合には、機械は、
安定性がなく傾いていると考えられる。従って、ブーム
シリンダ圧力が設定点Ｆを超える場合には、プログラム
制御がブロック５２０に示されているように停止する。
或いは、制御が判定ブロク５２５まで続く。設定点Ｆ
は、様々な幾何的形状の作業用具１００に対して掘削の
不安定さを表す複数の値に対応する圧力値の表から得る
ことができる。
【００１３】掘削機械１０５は掘削工程を実施する、即
ち、バケット１２０を掘削機械の方向に動かすことによ
って作業サイクルのうちの掘削部分を行う。判定ブロッ
ク５２５は、掘削工程がいつ完了するかを表示する。第
一に、バケット角Φは、バケットの所望の充填量に対応
した所定のバケットの曲がりを表す、設定点Ｇに比較さ
れる。第二に、プログラム制御は、例えばオペレータイ
ンターフェイス２６０を介して掘りが終了されなければ
ならないことをオペレータが知らされたかどうかを判定
する。第三に、スティックシリンダ一が、掘り工程の完
了を表す設定点Ｉに比較される。設定点Ｉは、掘りに対
して最高のスティックシリンダの延びを表している。最
後に、バケット力の角度βが、設定点Ｈに比較される。
例えば設定点Ｈは、一般的にゼロの角度値を表す。例え
ば、βが設定点Ｈよりも小さい場合には、バケットは一
方に傾いていると考えられる。この傾きは、バケット上
のネット力がバケットの下側にかけられると生じ、これ
以上の材料をバケットが積載できないことを表す。いか
に本発明がバケットの一方の傾きを判定するかをよりわ
かりやすく表すために、図７を参照すると、掘削作業サ
イクルの様々な工程における、作業用具１００の様々な
位置を表す。バケット力βの角度がバケット床面から延
びる線から表される。位置６０５において、掘りが開始
する。βの値は、大きな正の値であり、このことはバケ
ット１２０上の力のベクトルが望ましい掘り位置で配置
されていることを表している。位置６１０において、β
は、作業用具が掘削機械の方向に動くにつれて、より小
さくなる。位置６１５において、βは負となる。このこ
とは、バケットが一方に傾いており、バケット上の力が
バケットの下側にあるために掘り位置には相応しくない
ことを示している。
ち、バケット１２０を掘削機械の方向に動かすことによ
って作業サイクルのうちの掘削部分を行う。判定ブロッ
ク５２５は、掘削工程がいつ完了するかを表示する。第
一に、バケット角Φは、バケットの所望の充填量に対応
した所定のバケットの曲がりを表す、設定点Ｇに比較さ
れる。第二に、プログラム制御は、例えばオペレータイ
ンターフェイス２６０を介して掘りが終了されなければ
ならないことをオペレータが知らされたかどうかを判定
する。第三に、スティックシリンダ一が、掘り工程の完
了を表す設定点Ｉに比較される。設定点Ｉは、掘りに対
して最高のスティックシリンダの延びを表している。最
後に、バケット力の角度βが、設定点Ｈに比較される。
例えば設定点Ｈは、一般的にゼロの角度値を表す。例え
ば、βが設定点Ｈよりも小さい場合には、バケットは一
方に傾いていると考えられる。この傾きは、バケット上
のネット力がバケットの下側にかけられると生じ、これ
以上の材料をバケットが積載できないことを表す。いか
に本発明がバケットの一方の傾きを判定するかをよりわ
かりやすく表すために、図７を参照すると、掘削作業サ
イクルの様々な工程における、作業用具１００の様々な
位置を表す。バケット力βの角度がバケット床面から延
びる線から表される。位置６０５において、掘りが開始
する。βの値は、大きな正の値であり、このことはバケ
ット１２０上の力のベクトルが望ましい掘り位置で配置
されていることを表している。位置６１０において、β
は、作業用具が掘削機械の方向に動くにつれて、より小
さくなる。位置６１５において、βは負となる。このこ
とは、バケットが一方に傾いており、バケット上の力が
バケットの下側にあるために掘り位置には相応しくない
ことを示している。
【００１４】ブロック５２５の状態のうちどれか一つが
生じた場合には、作業サイクルの掘削部分が完了する。
掘りが完了しない場合には、掘削工程機能はブロック５
２５に続く。ブロック５２５では、前回の通過の間に、
スティック及びバケットシリンダ１４５、１５０によっ
てなされた作業が計算され、記録される。次に、ブロッ
ク５４０、５４５、５５０において、各シリンダ１４
０、１４５、１５０を延ばすことによってブーム１１０
が持ち上がり、スティック１１５が機械の方向に動き、
バケットは曲がる。次の記載は、バケット力の角度β
と、更にバケット力の大きさと方向が如何に計算される
かに関する。図１と図２における作業用具の概略図を参
照する。第一に、ロジック手段２５０が、位置情報に応
答して標準軸Ｒに関する作業用具の幾何形状を判定す
る。所定のピン、点及び重心の関連位置が公知の幾何、
及び三角法を用いて計算される。例えば、作業用具の幾
何形状は、逆三角関数、正弦及び余弦関数の法則及び逆
正弦、逆余弦関数を用いることによって判定される。更
に、所定のピン上の様々な力が位置及び圧力情報に応答
して判定される。例えば、ピン上の力の位置と大きさ
は、二次元ベクトル交差及び点の積を用いることによっ
て判定される。作業用具幾何形状と力の情報は、当業者
によって公知の幾つかの方法によって判定できる。例え
ば、ピン上の様々な力が、ひずみゲージ、或いは他の構
造的な荷重計測法を用いることによって直接計測でき
る。
生じた場合には、作業サイクルの掘削部分が完了する。
掘りが完了しない場合には、掘削工程機能はブロック５
２５に続く。ブロック５２５では、前回の通過の間に、
スティック及びバケットシリンダ１４５、１５０によっ
てなされた作業が計算され、記録される。次に、ブロッ
ク５４０、５４５、５５０において、各シリンダ１４
０、１４５、１５０を延ばすことによってブーム１１０
が持ち上がり、スティック１１５が機械の方向に動き、
バケットは曲がる。次の記載は、バケット力の角度β
と、更にバケット力の大きさと方向が如何に計算される
かに関する。図１と図２における作業用具の概略図を参
照する。第一に、ロジック手段２５０が、位置情報に応
答して標準軸Ｒに関する作業用具の幾何形状を判定す
る。所定のピン、点及び重心の関連位置が公知の幾何、
及び三角法を用いて計算される。例えば、作業用具の幾
何形状は、逆三角関数、正弦及び余弦関数の法則及び逆
正弦、逆余弦関数を用いることによって判定される。更
に、所定のピン上の様々な力が位置及び圧力情報に応答
して判定される。例えば、ピン上の力の位置と大きさ
は、二次元ベクトル交差及び点の積を用いることによっ
て判定される。作業用具幾何形状と力の情報は、当業者
によって公知の幾つかの方法によって判定できる。例え
ば、ピン上の様々な力が、ひずみゲージ、或いは他の構
造的な荷重計測法を用いることによって直接計測でき
る。
【００１５】以下の記載のための“角度Ｒ．Ｘ．Ｙ”と
いう用語は、標準軸Ｒの平行線と、ピンＸ及びＹによっ
て形成された線との間の角度をラジアン単位で表す。
“長さＹ．Ｙ”は、点ＸとＹとの間の長さを表す。第一
に、Ｘ方向におけるブーム・スティック・バケット上の
力の総和が次の方法によって決定される。 ΣＦX ブーム−スティック−バケット＝ＦX バケット＋ＦX ピン１＋ＦX ピン ２＝０ （１） ここで、ＦX バケットは、Ｘ方向におけるバケットに加
えられた外力である。ＦX ピン１は、Ｘ方向にピン１に
加えられた力を表しており、ピン１におけるブーム上の
力を総和することによって決定される。ＦX ピン２は、
Ｘ方向にピン２に加えられた力を表しており、ブームシ
リンダの軸力に起因する。式（１）を解いて力成分を解
くとＦX バケット、式（１）は次のように簡素化され
る。 ＦX バケット＝−ＦX ピン１−（ブームシリンダにおける軸力）＊ｃｏｓ（ 角度Ｒ．１１．２） 第二に、Ｙ方向におけるブーム−スティック−バケット
上の力の総和は、同様にして計算できる。
いう用語は、標準軸Ｒの平行線と、ピンＸ及びＹによっ
て形成された線との間の角度をラジアン単位で表す。
“長さＹ．Ｙ”は、点ＸとＹとの間の長さを表す。第一
に、Ｘ方向におけるブーム・スティック・バケット上の
力の総和が次の方法によって決定される。 ΣＦX ブーム−スティック−バケット＝ＦX バケット＋ＦX ピン１＋ＦX ピン ２＝０ （１） ここで、ＦX バケットは、Ｘ方向におけるバケットに加
えられた外力である。ＦX ピン１は、Ｘ方向にピン１に
加えられた力を表しており、ピン１におけるブーム上の
力を総和することによって決定される。ＦX ピン２は、
Ｘ方向にピン２に加えられた力を表しており、ブームシ
リンダの軸力に起因する。式（１）を解いて力成分を解
くとＦX バケット、式（１）は次のように簡素化され
る。 ＦX バケット＝−ＦX ピン１−（ブームシリンダにおける軸力）＊ｃｏｓ（ 角度Ｒ．１１．２） 第二に、Ｙ方向におけるブーム−スティック−バケット
上の力の総和は、同様にして計算できる。
【００１６】 ΣＦY ブーム−スティック−バケット＝ ＦY バケット＋ＦY ピン１＋ＦY ピン２−リンケージ部品の重量＝０ （２） ここで、ＦY バケットは、Ｙ方向にバケットにかけられ
た外力である。ＦY ピン１は、Ｙ方向においてピン１に
かけられた力を表しており、ブーム上のピン１における
力の総和によって決定される。ＦY ピン２は、Ｙ方向に
おいてピン２にかけられた力を表しており、ブームシリ
ンダにおける軸力に起因する。式（２）を解いて、力成
分を解くと、ＦY バケットの式（２）は次のようにな
る。 ＦY バケット＝−ＦY ピン１−（ブームシリンダ内の軸
力）＊ｓｉｎ（角度Ｒ．１１．２）＋Σブーム−スティ
ック−バケット重量＋（スティック及びバケットシリン
ダ及びロッド重量）＋（ピン２におけるブームシリンダ
及びロッド重量） バケットに加えられた外力、ＦXYは、次の式に従って計
算される。 ＦXY＝√〔（ＦY バケット）2 ＋（ＦX バケット）2 〕 次にバケットＦXYにかけられた外力の角度βは、次のよ
うにバケット床面に関して計算される。
た外力である。ＦY ピン１は、Ｙ方向においてピン１に
かけられた力を表しており、ブーム上のピン１における
力の総和によって決定される。ＦY ピン２は、Ｙ方向に
おいてピン２にかけられた力を表しており、ブームシリ
ンダにおける軸力に起因する。式（２）を解いて、力成
分を解くと、ＦY バケットの式（２）は次のようにな
る。 ＦY バケット＝−ＦY ピン１−（ブームシリンダ内の軸
力）＊ｓｉｎ（角度Ｒ．１１．２）＋Σブーム−スティ
ック−バケット重量＋（スティック及びバケットシリン
ダ及びロッド重量）＋（ピン２におけるブームシリンダ
及びロッド重量） バケットに加えられた外力、ＦXYは、次の式に従って計
算される。 ＦXY＝√〔（ＦY バケット）2 ＋（ＦX バケット）2 〕 次にバケットＦXYにかけられた外力の角度βは、次のよ
うにバケット床面に関して計算される。
【００１７】 β＝標準線αに対するＦXYの角度−角度Ｒ．１５．１６ ここで、α＝アークタンジェント（ＦY バケット／ＦX
バケット） αがある四分円形を適当に区別するために、ＦX バケッ
トとＦY バケットの正負に基づいてαが調整される。例
えば、ＦX バケットとＦY バケットが、双方とも負の値
であれば、Πラジアンがαから引かれる。更に、ＦX バ
ケットが負の値であり、ＦY バケットが正の値であれ
ば、Πラジアンがαに加えられる。バケット上の外力の
モーメントアーム、ＭＡ バケットは、望ましい情報を
提供し、ピン８のまわりのモーメントを総和するころに
よってピン８について計算される。第一に、線８．１５
に垂直なバケット上の力、ＦN バケットは、次の関係に
従って計算される。 ＦN バケット＝ＦXY＊〔（ｃｏｓ（α）＊ｃｏｓ（角度
Ｒ．１５．１６＋Π／２））＋（ｓｉｎ（α）＊ｓｉｎ
（角度Ｒ．１５．１６＋Π／２）〕 次に、ピン８のまわりのモーメント、Ｍ8 は次のように
計算される。
バケット） αがある四分円形を適当に区別するために、ＦX バケッ
トとＦY バケットの正負に基づいてαが調整される。例
えば、ＦX バケットとＦY バケットが、双方とも負の値
であれば、Πラジアンがαから引かれる。更に、ＦX バ
ケットが負の値であり、ＦY バケットが正の値であれ
ば、Πラジアンがαに加えられる。バケット上の外力の
モーメントアーム、ＭＡ バケットは、望ましい情報を
提供し、ピン８のまわりのモーメントを総和するころに
よってピン８について計算される。第一に、線８．１５
に垂直なバケット上の力、ＦN バケットは、次の関係に
従って計算される。 ＦN バケット＝ＦXY＊〔（ｃｏｓ（α）＊ｃｏｓ（角度
Ｒ．１５．１６＋Π／２））＋（ｓｉｎ（α）＊ｓｉｎ
（角度Ｒ．１５．１６＋Π／２）〕 次に、ピン８のまわりのモーメント、Ｍ8 は次のように
計算される。
【００１８】Ｍ8 ＝８．１０の長さ＊９．１０上の力＊
〔ｃｏｓ（角度Ｒ．８．１０）＊ｓｉｎ（角度Ｒ．９．
１０）−ｃｏｓ（角度Ｒ．９．１０）＊ｓｉｎ（角度
Ｒ．８．１０）〕＋８．１４の長さ＊バケット重量＊
〔ｃｏｓ（角度Ｒ．８．１４）＊ｓｉｎ（−Π／２）−
ｃｏｓ（−Π／２）＊ｓｉｎ（角度Ｒ．８．１４）〕 最後に、バケット上の外力のモーメントアーム、ＭＡバ
ケットは次のように計算される。 ＭＡバケット＝Ｍ8 ／ＦN バケット 本発明の操作は、土壌移動用車両、詳細には、掘削機、
バックホーローダ及びフロントショベルのような掘削、
積載機能を行う車両における使用に関して最も適するよ
うに述べられている。例えば、油圧掘削機は、図５に示
されており、ここで線Ｙは、基準の垂直軸である。本発
明の一実施例において、掘削機オペレータは、自由に二
つの作業用具制御レバーと、制御バネル、即ちオペレー
タインターフェイス２６０を備えている。一つのレバー
が、ブーム１１０とバケット１１５の動きを制御し、他
方のレバーは、スティック１１５と振りの運動を制御す
る。オペレータインターフェイス２６０は、オペレータ
の任意による選択、性能の説明記録、掘削状態の幾何的
表示を提供する。
〔ｃｏｓ（角度Ｒ．８．１０）＊ｓｉｎ（角度Ｒ．９．
１０）−ｃｏｓ（角度Ｒ．９．１０）＊ｓｉｎ（角度
Ｒ．８．１０）〕＋８．１４の長さ＊バケット重量＊
〔ｃｏｓ（角度Ｒ．８．１４）＊ｓｉｎ（−Π／２）−
ｃｏｓ（−Π／２）＊ｓｉｎ（角度Ｒ．８．１４）〕 最後に、バケット上の外力のモーメントアーム、ＭＡバ
ケットは次のように計算される。 ＭＡバケット＝Ｍ8 ／ＦN バケット 本発明の操作は、土壌移動用車両、詳細には、掘削機、
バックホーローダ及びフロントショベルのような掘削、
積載機能を行う車両における使用に関して最も適するよ
うに述べられている。例えば、油圧掘削機は、図５に示
されており、ここで線Ｙは、基準の垂直軸である。本発
明の一実施例において、掘削機オペレータは、自由に二
つの作業用具制御レバーと、制御バネル、即ちオペレー
タインターフェイス２６０を備えている。一つのレバー
が、ブーム１１０とバケット１１５の動きを制御し、他
方のレバーは、スティック１１５と振りの運動を制御す
る。オペレータインターフェイス２６０は、オペレータ
の任意による選択、性能の説明記録、掘削状態の幾何的
表示を提供する。
【００１９】独立した掘削操作に対して、オペレータ
は、所望の掘り深さ、掘り位置及び積載物の投棄位置が
得られる。図７を参照すると、掘削作業サイクルが示さ
れており、オペレータによって制御可能に増加できる。
この図に説明のために、バケット１２０が地面に入って
いたとする。第一に、ロジック手段２５０は、バケット
１２０に所定の切断角度に到達するまで、ほぼ全速で曲
がるように命令することによって作業サイクル３０７の
掘り前の工程を開始する。バケットが曲がるにつれて、
ブーム１１０が所定の速度で持ち上げられる。同時に、
スティック１１５が所定の速度で内側になるように命令
される。バケット１２０が所定の切断角にまで曲げられ
ると、ロジック手段２５０は、ブーム１１０に上がるよ
うに命令し、バケット１２０に曲がるように命令するこ
とによって、作業サイクル３１０の掘り工程部分を開始
する。しかしながら、スティック１１５は、ほぼ全速で
できるだけ地面から材料を回収するように命令される。
機械が掘削する間に、ロジック手段２５０は、上述の力
計算を連続して行う。バケットに加えられた外力を容易
に計算できるために、オペレータインターフェイス２６
０は、外力の大きさと方向を表示できる。例えば、オペ
レータインターフェイスは、外力の図形的な表示を表し
たり、バケットが一方に傾いたり、作業サイクルの掘り
部分が完了することを音響アラームで知らせたりする。
ロジック手段２５０が、掘りが完了することを知らせる
と、オペレータは、作業サイクル内で、手動制御を手で
開始したり、或いはロジック手段２５０は、自動的に積
載捕獲工程を開始する。作業サイクルの積載捕獲工程
は、スティック速度をゼロに減速し、ブーム１１０を上
げて、バケット１２０を曲げる段階からなる。
は、所望の掘り深さ、掘り位置及び積載物の投棄位置が
得られる。図７を参照すると、掘削作業サイクルが示さ
れており、オペレータによって制御可能に増加できる。
この図に説明のために、バケット１２０が地面に入って
いたとする。第一に、ロジック手段２５０は、バケット
１２０に所定の切断角度に到達するまで、ほぼ全速で曲
がるように命令することによって作業サイクル３０７の
掘り前の工程を開始する。バケットが曲がるにつれて、
ブーム１１０が所定の速度で持ち上げられる。同時に、
スティック１１５が所定の速度で内側になるように命令
される。バケット１２０が所定の切断角にまで曲げられ
ると、ロジック手段２５０は、ブーム１１０に上がるよ
うに命令し、バケット１２０に曲がるように命令するこ
とによって、作業サイクル３１０の掘り工程部分を開始
する。しかしながら、スティック１１５は、ほぼ全速で
できるだけ地面から材料を回収するように命令される。
機械が掘削する間に、ロジック手段２５０は、上述の力
計算を連続して行う。バケットに加えられた外力を容易
に計算できるために、オペレータインターフェイス２６
０は、外力の大きさと方向を表示できる。例えば、オペ
レータインターフェイスは、外力の図形的な表示を表し
たり、バケットが一方に傾いたり、作業サイクルの掘り
部分が完了することを音響アラームで知らせたりする。
ロジック手段２５０が、掘りが完了することを知らせる
と、オペレータは、作業サイクル内で、手動制御を手で
開始したり、或いはロジック手段２５０は、自動的に積
載捕獲工程を開始する。作業サイクルの積載捕獲工程
は、スティック速度をゼロに減速し、ブーム１１０を上
げて、バケット１２０を曲げる段階からなる。
【００２０】土壌が捕獲されると、ロジック手段２５０
は、所望の積載物を廃棄する位置に到達するまで、作業
用具１００が土壌を廃棄する位置の方向に回転し、ブー
ム１１０が上昇し、スティック１１５が延び、バケット
１２０が曲がらないように命令することによって、作業
サイクル３２０の積載物廃棄工程を開始する。積載物が
廃棄された後に、ロジック手段２５０は、掘り位置に到
達するまで、作業用具１００に掘り位置の方向に回転さ
せ、ブーム１１０に下降させ、スティック１１５にかな
り延びるように命令することによって作業サイクル３２
３の掘り位置に戻る工程を開始する。最後に、ロジック
手段２５０は、バケット１２０が地面と接触するまで、
ブーム１１０に地面の方に下がるように命令することに
よって、作業サイクル３０５のブームが地上にまで下が
る工程を開始する。本発明の他の態様、目的及び利点は
図面、記載及び請求の範囲から得ることができるであろ
う。
は、所望の積載物を廃棄する位置に到達するまで、作業
用具１００が土壌を廃棄する位置の方向に回転し、ブー
ム１１０が上昇し、スティック１１５が延び、バケット
１２０が曲がらないように命令することによって、作業
サイクル３２０の積載物廃棄工程を開始する。積載物が
廃棄された後に、ロジック手段２５０は、掘り位置に到
達するまで、作業用具１００に掘り位置の方向に回転さ
せ、ブーム１１０に下降させ、スティック１１５にかな
り延びるように命令することによって作業サイクル３２
３の掘り位置に戻る工程を開始する。最後に、ロジック
手段２５０は、バケット１２０が地面と接触するまで、
ブーム１１０に地面の方に下がるように命令することに
よって、作業サイクル３０５のブームが地上にまで下が
る工程を開始する。本発明の他の態様、目的及び利点は
図面、記載及び請求の範囲から得ることができるであろ
う。
【図１】掘削機械の作業用具の線図である。
【図２】掘削機械の作業用具の線図である。
【図３】掘削機械の制御システムのハードウェアブロッ
ク線図である
ク線図である
【図４】掘削作業サイクルの制御を表す上部レベルのフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図５】掘削機械の側面図である。
【図６】作業サイクルの掘り工程の制御を表す第二のレ
ベルのフローチャートである。
ベルのフローチャートである。
【図７】前記掘削作業サイクルの様々な工程の間の作業
用具の線図である。
用具の線図である。
１００ 作業用具 １０５ 掘削機械 １１０ ブーム １１５ スティック １２０ バケット １４０ ブーム油圧シリンダ １４５ スティック油圧シリンダ １５０ バケット油圧シリンダ ２７０、２７５、２８０ 油圧制御バルブ
Claims (5)
- 【請求項１】 加圧された油圧流体を含んだ少なくとも
一つの個々の油圧シリンダによって制御可能にそれぞれ
が作動されるブームと、スティックと、バケットとを備
える掘削機械の作業用具を機械作業サイクルによって自
動的に制御する方法において、 前記ブーム、スティック及びバケットの各位置に応答し
て、個々の位置信号を発し、 前記ブーム油圧シリンダ、スティック油圧シリンダ及び
バケット油圧シリンダに対応する油圧力に応答して各圧
力信号を発し、 前記位置信号と圧力信号を受信し、それに応答して命令
信号を発し、 前記命令信号を受信して所定の前記油圧シリンダを制御
可能に作動させて、前記作業サイクルを実施し、 前記バケットに加えられた外力と該バケット力の角度を
判定し、前記バケット力の前記角度を所定の値と比較
し、それに応答して前記作業サイクルの掘り工程がいつ
完了するか、を判定する、 段階からなる方法。 - 【請求項２】 前記バケット力の前記角度を所定の値と
比較する前記段階に応答して、前記バケットがいつ一方
に傾くか、を判定する段階を含むことを特徴とする請求
項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記圧力信号を受信し、これに応答して
各前記ブーム油圧シリンダ、前記スティック油圧シリン
ダ及び前記バケット油圧シリンダに対する相関力の信号
を計算する段階を含んでおり、前記命令信号を発する前
記段階は、前記力信号を受信する段階を含んでいること
を特徴とする請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 前記外力のモーメントアームを判定する
前記段階を含むことを特徴とする請求項３に記載の方
法。 - 【請求項５】 前記外力の大きさと方向を表示し、いつ
前記バケットが一方に傾くか、を示す段階を含んでいる
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
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