JPH07259137A

JPH07259137A - 掘削機械のペイロードを求める方法

Info

Publication number: JPH07259137A
Application number: JP6066295A
Authority: JP
Inventors: David J Rocke; ジェイロックディヴィッド; William C Sahm; シーザームウィリアム
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1994-03-23
Filing date: 1995-03-20
Publication date: 1995-10-09
Also published as: DE19510375A1

Abstract

(57)【要約】【目的】掘削機械のペイロードを決定する方法を提供
する。【構成】掘削機械は油圧シリンダによって制御自在に
動かされるブーム、ステッキ、およびバケットから成る
フロントアタッチメントを装備する。位置センサはブー
ム、ステッキ、およびバケットの位置に応じてそれぞれ
の位置信号を発生する。力センサはブーム、ステッキお
よびバケットシリンダに加わる力に応じてそれぞれの力
信号を発生する。マイクロプロセッサはブームおよびス
テッキの速度に応じてそれぞれの速度信号を発生する。
マイクロプロセッサは力信号と位置信号を受け取り、ほ
ぼ一定であるブーム速度とステッキ速度に応じて、バケ
ットによって運ばれるペイロードを決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般には掘削機械の分
野、より詳細には掘削機械のペイロードを求める装置に
関するものである。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】掘削機、バックホウ、
フロントショベルなどの作業機械を使用して、トラック
や貨車などの運搬車に土砂などを積み込むことができ
る。そのような積込み作業においては、運搬車に積み込
むペイロードを測定し、最大法定定格積載量で積み込む
ことが望ましい。過少積載は運搬サイクルが非効率であ
り、また運搬車が十分に活用されない。過剰積載は余分
の保守費用が必要であり、またトラックのタイヤやサス
ペンション装置が余計に磨耗する。

【０００３】ペイロードの測定はそのほかに土砂などの
運搬作業の生産性の尺度として望ましい。１回の移動の
間に、２４時間の間に、あるいは他の任意の時間間隔の
間に積み込まれる土砂などの重量を累算する能力は作業
管理者にとって役に立つ。従って、運搬作業の生産性を
高めるためにペイロードの計算を自動化されたやり方で
実行することが望ましい。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１の態様と
して、掘削機械のペイロードを求める装置を提供する。
掘削機械は油圧シリンダによって制御自在に動かされる
ブーム、ステッキ、及びバケットを含むフロントアタッ
チメントを装備する。位置センサは、ブーム、ステッ
キ、及びバケットの位置に応じて対応する位置信号を発
生する。力センサはブーム、ステッキ、及びバケット油
圧シリンダに加わる力に応じて対応する力信号を発生す
る。マイクロプロセッサはブーム及びステッキの速度に
応じて対応する速度信号を発生する。最後に、マイクロ
プロセッサは力信号と位置信号を受け取り、実質上一定
であるブーム速度おステッキ速度に応じて、バケットに
よって運ばれるペイロードを求める。

【０００５】

【実施例】図１に、掘削機、バックホウローダー、及び
フロントショベルの機能と同様な掘削機能又は積込み機
能を実行する掘削機械のフロントアタッチメント１００
の側面図を示す。

【０００６】掘削機械には掘削機、パワーショベル、ホ
ィールローダー、又は同種の機械が含まれる。フロント
アタッチメント１００はブーム１１０、ステッキ１１
５、及びバケット１２０を含んでいる。ブーム１１０は
ブーム旋回ピン１で掘削機械本体１０５に旋回自在に取
り付けられている。ブームの重心（ＧＢＭ）は点１２で
示してある。ステッキ１１５はステッキ旋回ピン４でブ
ーム１１０の自由端に旋回自在に連結されている。ステ
ッキの重心（ＧＳＴ）は点１３で示してある。バケット
１２０はバケット旋回ピン８でステッキ１１５に旋回自
在に取り付けられている。バケット１２０は湾曲部分１
３０と、点１６で示したフロワー部分と、点１５で示し
た先端部分を有している。バケットの重心（ＧＢＫ）は
点１４で示してある。

【０００７】水平基準軸Ｒの原点は、点２６を通って延
びているピン１の所にある、と定義する。水平基準軸Ｒ
は掘削機械本体１０５とフロントアタッチメント１００
の種々のピン及び点との相対的角度関係を測定するのに
使用される。

【０００８】ブーム１１０、ステッキ１１５、及びバケ
ット１２０は直線的に伸縮可能な油圧シリンダによって
個別に、制御自在に動かされる。ブーム１１０は少なく
とも１個のブームシリンダ１４０によって動かされ、ス
テッキ１１５を上方向下に動かす。ブームシリンダ１４
０はピン１１とピン２によって掘削機械本体１０５とブ
ーム１１０の間に連結されている。ブームシリンダとシ
リンダロッドの重心はそれぞれ点ＣＧ１９とＣＧ２０で
示してある。ステッキ１１５は少なくとも１個のステッ
キシリンダ１４５によって動かされ、バケット１２０を
縦及び水平に動かす。ステッキシリンダ１４５は、ピン
３とピン５によってブーム１１０とステッキ１１５と間
に連結されている。ステッキシリンダとシリンダロッド
の重心はそれぞれ点ＣＧ２２とＣＧ２３で示してある。
バケット１２０はバケットシリンダ１５０によって動か
され、バケット旋回ピン８のまわりに半径運動範囲を有
する。バケットシリンダ１５０はピン６によりステッキ
１１５に連結され、ピン９でリンケージ１５５に連結さ
れている。リンケージ１５５はピン７とピン１０によっ
てそれぞれステッキ１１５とバケット１２０に連結され
ている。バケットシリンダとシリンダロッドの重心はそ
れぞれ点ＣＧ２５とＣＧ２６で示してある。簡潔に示す
ため、図１にはブーム、ステッキ、及びバケットシリン
ダ１４０，１４５，１５０を１個だけ示してある。

【０００９】フロントアタッチメント１００とシリンダ
１４０，１４５，１５０の作用をしっかり理解してもら
うため、以下の関係について説明する。ブームシリンダ
１４０を伸長させるとブーム１１０が起立し、同シリン
ダ１４０を引っ込めるとブーム１１０が下がる。ステッ
キシリンダ１４５を引っ込めるとステッキ１１５が掘削
機械本体１０５から離れる方向に動き、ステッキシリン
ダ１４５を伸長させるとステッキ１１５が掘削機械本体
１０５に向けて動く。最後に、バケットシリンダ１５０
を引っ込めるとバケット１２０が掘削機械本体１０５か
ら離れる方向に回転し、同シリンダ１５０を伸長させる
とバケット１２０が掘削機械本体１０５へ近づく方向に
回転する。

【００１０】図２に、本発明に関係する電子油圧装置２
００のブロック図を示す。手段２０５はフロントアタッ
チメント１００の位置に応じて位置信号を発生する。手
段２０５はブーム、ステッキ、及びバケットシリンダ１
４０，１４５，１５０のシリンダ伸長量をそれぞれ検出
する変位センサ２１０，２１５，２２０を有する。変位
センサとして米国特許第４，７３７，７０５号（１９８
８年４月１２日発行）に記載されている無線周波数ベー
スセンサを使用することができる。

【００１１】またフロントアタッチメントのジョイント
角を測定してもフロントアタッチメント１００の位置が
得られることは明らかである。フロントアタッチメント
位置信号を発生する代替装置として、例えばブーム１１
０、ステッキ１１５、及びバケット１２０間の角度を測
定するロータリ・ポテンショメータなど、回転角センサ
を使用することができる。フロントアタッチメント１０
０の位置はシリンダの伸長量又はジョイント角を測定
し、三角法によって計算することができる。バケットの
位置を求める上記の方法はこの分野では周知であり、例
えば、米国特許第３，９９７，０７１号（１９７６年１
２月１４日発行）や同第４，３７７，０４３号（１９８
３年３月２２日発行）に記載されている。

【００１２】手段２２５は、フロントアタッチメント１
００に作用する力に応じて圧力信号を発生する。手段２
２５はブーム、ステッキ、及びバケットシリンダ１４
０，１４５，１５０内の油圧を測定する圧力センサ２３
０，２３５，２４０を有している。各圧力センサ２３
０，２３５，２４０は対応するシリンダ１４０，１４
５，１５０の圧力に相当する信号を発生する。例えば、
圧力センサ２３０，２３５，２４０はそれぞれブーム、
ステッキ、及びバケットシリンダヘッド圧力とロッドエ
ンド圧力を測定する。適当な圧力センサとして、例え
ば、 Precise Sensors,Inc. (米国) から Series ５５
５ Pressure Transducer を入手できる。

【００１３】フロントアタッチメント旋回点に設置され
た旋回角センサ２４３（例えば、ロータリ・ポテンショ
メータ）は、掘削位置に対する旋回軸Ｙまわりのフロン
トアタッチメントの回転量に相当する角度信号を発生す
る。

【００１４】これらの位置信号と圧力信号は信号調整器
２４５へ送られる。信号調整器２４５は通常の信号励起
とフィルタリングを行なう。この目的のためには、例え
ば、Measurements Group, Inc. (米国) 製の Vishay Si
gnal Conditioning Amplifier 2300 System を使用する
ことができる。調整された位置信号と圧力信号は論理手
段２５０へ送られる。論理手段２５０は演算装置を使用
し、ソフトウェアプログラムに従ってプロセスを制御す
るマイクロプロセッサベースシステムである。一般に、
プログラムはＲＯＭ、ＲＡＭ、又は同種のデバイスに格
納されている。プログラムは後で種々のフローチャート
に関して説明する。

【００１５】論理手段２５０は複数のジョイスティック
形制御レバー２５５とオペレータインタフェース２６０
の２つの他のソースから入力を受け取る。制御レバー２
５５はフロントアタッチメント１００を手動で制御する
ためのものである。制御レバー２５５の出力がフロント
アタッチメント１００の運動方向と速度を決める。

【００１６】オペレータは、オペレータインタフェース
２６０によって掘削の深さやフロワー面の傾斜などの掘
削仕様を入力することができる。オペレータインタフェ
ース２６０はさらに掘削機械のペイロードに関する情報
を表示することができる。オペレータインタフェース２
６０は、英数字キーパッドをもつ液晶表示画面を備える
ことができる。またタッチ感知式画面はオペレータイン
タフェースに向いている。オペレータインタフェース２
６０はそのほかにオペレータが種々の掘削状態を設定す
るための複数のダイヤルと（又は）スイッチを備えるこ
とができる。

【００１７】論理手段２５０は位置信号を受け取り、そ
れに応じて周知の微分法を用いてブーム１１０、ステッ
キ１１５、及びバケット１２０の速度を求める。独立し
た速度センサを使用してブーム、ステッキ、及びバケッ
トの速度を求め得ることは、この分野の専門家には明ら
かであろう。

【００１８】論理手段２５０はそのほかに位置信号と圧
力信号の情報に応じてフロントアタッチメントのジオメ
トリ（幾何図形的配置）と力を求める。

【００１９】例えば、論理手段２５０は圧力信号を受け
取り、次式に従ってブーム、ステッキ、及びバケットシ
リンダの力を計算する。シリンダの力＝（Ｐ₂×Ａ₂）−（Ｐ₁×Ａ₁）ここで、Ｐ₂，Ｐ₁は個々のシリンダ１４０，１４５，
１５０のシリンダヘッドとロッドエンドの油圧であり、
Ａ₂，Ａ₁は対応する端部の断面積である。

【００２０】論理手段２５０は、フロントアタッチメン
ト１００を制御自在に動かす作動手段２６５へ送るブー
ム、ステッキ、及びバケットシリンダ指令信号を発生す
る。作動手段２６５は、対応するブーム、ステッキ、及
びバケットシリンダ１４０，１４５，１５０へ送る作動
油の流れを制御する油圧制御弁２７０，２７５，２８０
を有している。作動手段２６５はそのほかに旋回装置１
８５へ送る作動油の流れを制御する油圧制御弁２８５を
有している。

【００２１】次に、バケットに加わる力Ｆ_{Y BUCKET}（す
なわち、ペイロードを表す）を論理手段２５０が計算す
る方法を説明する。再び図１のフロントアタッチメント
の略図を参照して説明すると、最初に、論理手段２５０
は位置情報に応じて基準軸Ｒに対するフロントアタッチ
メントの幾何図形的配置を求める。所定のピン、点、及
び重心の相対的位置は周知の幾何学及び三角法の諸定理
を使用して計算する。例えば、フロントアタッチメント
の幾何図形的配置は逆三角関数、正弦定理と余弦定理、
及び逆正弦定理と逆余弦定理を使用して求めることがで
きる。所定のピンに加わるいろいろな力は、位置及び圧
力の情報に応じて求めることができる。例えば、ピンに
加わる力の位置及び大きさは、２次元ベクトルクロス・
ドット積（two-dimensional vector cross and dot pro
ducts)を用いて求めることができる。フロントアタッチ
メントの幾何図形的配置と力の情報は周知の幾つかの方
法を用いて決定できることに留意すべきである。例え
ば、ピンに加わる種々の力は歪ゲージ法、その他の構造
荷重測定法を用いて直かに求めることができる。

【００２２】以下の説明において、用語「∠Ｒ．Ｘ．
Ｙ」は、基準軸Ｒに対して平行な直線と、ピンＸとピン
Ｙを結ぶ直線とがなす角度（ラジアン）を表す。用語
「長さＸ．Ｙ」は、点Ｘと点Ｙ間の長さを表す。

【００２３】最初に、ブーム、ステッキ、バケットに加
わるｙ方向の力の和は、以下のやり方で求めることがで
きる。 ΣＦ_Y（boom-stick-bucket ）＝Ｆ_{Y BUCKET} ＋Ｆ_{Y pin 1}＋Ｆ_{Y pin 2}−リンケージ構成要素の重量＝０（１）ここで、Ｆ_{Y BUCKET} はバケットに加わるｙ方向の外力
である。Ｆ_{Y pin 1}はピン１に加わるｙ方向の力を表
し、ピン１の所でブームに加わる力を加算することによ
って求めることができる。Ｆ_{Y pin 2}はピン２に加わる
ｙ方向の力を表し、ブームシリンダの軸力によるもので
ある。

【００２４】式（１）を並べ替えて、力成分Ｆ_{Y BUCKET}
について解くと、次式（２）のようになる。Ｆ_{Y BUCKET} ＝−Ｆ_{Y pin 1} −（ブームシリンダの軸力）×ｓｉｎ∠Ｒ．１１．２＋Σ（boom-stick-bucket の重量）＋（ステッキシリンダとバケットシリンダの重量）＋ピン２でのブームシリンダとロッドの重量（２）Ｆ_{Y BUCKET} はバケット１２０に加わる外力（ペイロー
ドを表す）である。

【００２５】次に図４及び図５のフローチャートを参照
して、本発明のソフトウェア制御を説明する。制御はブ
ーム１１０が上方に動いているときのペイロードを推定
する。ブームが上方に動いているとき、荷重がバケット
によってすくい込まれ、従って掘削機械は荷重をダンプ
するところであると考えられる。従って、荷重の入った
バケットのペイロードを推定することが望ましい。ブー
ムが上方へ動いているときペイロードを計算するので、
最小動的状態でペイロードを求めることが望ましい。図
４及び図５に関係するステップは動的状態に関係する劣
化を最小にする。

【００２６】図４に、較正手続きに関するプログラム制
御を示す。較正手続きは、実際のペイロード決定の前に
使用する。較正手続きは、フロントアタッチメントが動
いているとき（動的）、例えばブームが上方へ動いてい
るとき行なわれたペイロード計算結果と、フロントアタ
ッチメントが静止しているとき（静的）に行なわれたペ
イロード計算結果との数学的相関関係を計算する。数学
的相関関係が決定されると、図５に示したプログラム制
御は掘削機械が掘削しているときのペイロードを概算す
る、すなわち推定する。

【００２７】最初に、ブロック４０５において、制御は
ブームが上方へ動いているかどうか判断する。次に、ブ
ロック４１０において、制御はブーム指令信号がほぼ最
大ブーム速度を指示しているかどうか判断する。もし指
示していれば、制御はブロック４１５へ進み、ブーム指
令信号が所定の時間間隔の間生じていたかどうか判断す
る。この所定の時間間隔は例えば 0.6 秒にすることが
できる。

【００２８】ブロック４１０と４１５の判断がＹＥＳで
あれば、制御はブロック４２０へ進み、フロントアタッ
チメントが実質上安定であるか、すなわちふらついてい
ないかどうか判断する。ブロック４２０は以下の２つの
条件を含むことができる。第１に、制御はブーム速度が
所定のブーム速度より大きいかどうか判断することによ
って、ブームがほぼ一定速度で動いているかどうかを求
める。この所定のブーム速度は、例えば最大ブーム速度
の６５％にすることができる。例えば、もしブームがほ
ぼ最大速度で動いていれば、ブームの動きはほぼ一定で
ある。

【００２９】第２に、制御はステッキ速度が所定のステ
ッキ速度より小さいかどうか判断する。この所定のステ
ッキ速度は例えば最大ステッキ速度の１０％以下にする
ことができる。例えば、もしステッキが小さい速度で動
いていれば、ステッキの動きは事実上無視できる。

【００３０】フロントアタッチメントの動的状態を最小
にするのを支援するために、以下の２つの追加の判断を
行なうことができる。

【００３１】第１に、制御はバケットが水平基準面Ｘを
通過したかどうか調べることによって、バケットが地面
の近くにあるかどうか判断することができる。この基準
面Ｘは掘削機械の無限軌道１５５の底面によって定める
ことができる。例えば、水平基準面Ｘは基準軸Ｒに対し
平行にすることができる。もしバケットが基準面Ｘを通
過したならば、バケットは地面の近くにある。従って、
フロントアタッチメントの動きはたぶん安定しているで
あろう。

【００３２】第２に、制御は、ブームとステッキの速度
が一定であるかどうか直かに判断することができる。例
えば、ブーム及びステッキの速度をサンプルし、比較す
ることによってすべての変動を求めることができる。も
しほんの少しの変動しか起きなければ、ブームとステッ
キの速度は事実上一定である。

【００３３】次に、制御はブロック４２５へ進み、上に
述べたバケットに加わる垂直力Ｆ_Y _BUCKET を計算す
る。制御は所定の時間間隔にわたって幾つかの計算を実
行し、計算結果を平均することによって動的ペイロード
計算を終える。

【００３４】相関関係を完全なものにするため、制御は
ブロック４３０に従ってフロントアタッチメントが静止
しているときのペイロードを計算する（静止ペイロード
測定）。例えば、フロントアタッチメントが静止してい
るとき、制御はバケットに加わる垂直力Ｆ_{Y BUCKET} を
計算する。しかし、より正確にするために、ペイロード
を計算せずに、直接測定することができる。

【００３５】より高い精度を達成するために、種々のサ
イズのペイロードについて、ステップ４０５〜４３５を
数回繰り返すことができる。

【００３６】次に制御はブロック４３５へ進み、静的力
計算結果と動的力計算結果との数学的相関関係を求め
る。例えば、この相関関係は線形化され、以下に示す線
形方程式の形をとることができる。ｙ＝ｍｘ＋ｂここで、ｙは静的ペイロード計算結果であり、ｍは直線
の勾配であり、ｘは動的ペイロード計算結果であり、ｂ
は相関定数である。

【００３７】線形相関方程式を決定した後、制御は図５
に示したフローチャートへ移って、掘削機械が作業サイ
クルをしているときのバケットペイロードを推定する。
図５のブロック５０５〜５２５は、図４のブロック４０
５〜４２５に対応していることに留意されたい。

【００３８】ブロック５０５において、制御は、ブーム
が上方へ動いているかどうか判断する。次にブロック５
１０において、制御はブーム指令信号がほぼ最大速度を
指示しているかどうか判断する。もし指示していれば、
ブロック５１５において、制御はブーム指令信号が所定
の時間間隔の間生じていたかどうか判断する。もし判断
がＹＥＳであれば、制御はブロック５２０へ進み、ブロ
ック４２０において述べたように条件によって定義した
ように、フロントアタッチメントが事実上安定であるか
どうか判断する。

【００３９】フロントアタッチメント事実上安定である
と仮定して、制御はブロック５２５へ進み、バケットに
加わる平均垂直力（Ｆ_{Y BUCKET}の平均値）を計算する。
この平均垂直力は、あとでブロック５３０に従って推定
ペイロードを求める線形相関方程式に使用される。例え
ば、推定ペイロードは以下の相関方程式から決定され
る。ｙ＝ｍｘ＋ｂここで、ｙは推定ペイロードであり、ｍは直線の勾配で
あり、ｘはＦ_{Y BUCKET}の平均値であり、ｂは相関定数で
ある。

【００４０】このペイロード計算結果をブームアップ速
度に従って補償することが望ましいことがある。例え
ば、ペイロード計算結果はブームアップ速度に対し直線
関係を有することがある。すなわちブームアップ速度が
大きければ大きいほど、ペイロード計算結果も大きい。
従って、線形シフトを補償するため調整が必要なことが
ある。例えば、推定ペイロードを計算した平均速度Ｖ
_aveで次式に従って調整することにより、そのような補
償を行なうことができる。ｑ×Ｖ_ave＋ｗここで、ｑとｗは経験的に導かれる。

【００４１】計算したペイロード値はそのあと格納し、
表示することができる。ペイロード値はそのほかに生産
性の合計を計算する際に使用することができるし、特定
の運搬車やダンプ場所について累算することもできる。

【００４２】図４及び図５に示したフローチャートは、
本発明の好ましい実施例を実施するコンピュータソフト
ウェア論理を表現している。フローチャートに記述され
たプログラムは適当なすべてのマイクロプロセッサシス
テムによって使用できるように構成されている。これら
のフローチャートからソフトウェアコードを書き込む処
理はこの分野の専門家には単なる機械的な仕事に過ぎな
い。

【００４３】次に、図５のフローチャートと図３の掘削
機械の略図を参照して、ペイロード測定の実例を説明す
る。ここに示したすべての値は例示に過ぎないこと、そ
して本発明を限定するものでないことに留意されたい。
掘削機械に関する線形係数方程式は既に計算されたもの
と仮定して、制御はブロック５０５で始まり、ブーム１
１０が上方へ動いているかどうか判断する。もしそうで
あれば、制御はブロック５１０へ進み、ブーム指令信号
がほぼ最大速度値を指示しているかどうか判断する。も
しこの条件が満たされていれば、制御はブロック５１５
へ進み、最大ブーム指令速度が少なくとも 0.6 秒の間
生じていたかどうか判断する。もしそうであれば、制御
はブロック５２０へ進み、例えば（１）ブーム速度が最
大速度の６５％より大きいかどうか、（２）ステッキ速
度が最大速度の１０％より小さいかどうか、（３）バケ
ット先端が水平面Ｘより上にあるかどうか判断する。も
しこれらの条件が満たされていれば、制御は、ブロック
５２５において、所定の時間間隔にわたってバケットに
加わる平均垂直力（Ｆ_{Y BUCKET}の平均値）を求める。従
って、制御は、ブロック５３０において、以下の線形相
関方程式に従って、バケットの推定ペイロードｙを求め
る。

【００４４】ｙ＝ｍｘ＋ｂある実例の場合、ｙ＝（ 0.87659) × ( 28412 N）− 141.6 N である。

【００４５】本発明は自動作業サイクル又は手動作業サ
イクルのときのペイロード計算を実行するように適応さ
せることができる。例えば、手動作業サイクルを実行す
る場合には、オペレータは所望の最小動的状態でフロン
トアタッチメントを制御することに責任を有する。オペ
レータインタフェース２６０はペイロード計算のときフ
ロントアタッチメントが十分に安定であるか否か指示す
ることができる。

【００４６】本発明のその他の特徴、目的、及び利点
は、添付図面、発明の詳細な説明、及び特許請求の範囲
を熟読すれば理解することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】掘削機械のフロントアタッチメントの略図であ
る。

【図２】掘削機械の制御装置のハードウェアブロック図
である。

【図３】掘削機械の略図である。

【図４】掘削機械のペイロードの決定を支援する較正手
続きの制御を示すフローチャートである。

【図５】掘削機械のペイロードを求める制御を示フロー
チャートである。

【符号の説明】

１００フロントアタッチメント１０５掘削機械本体１１０ブーム１１５ステッキ１２０バケット１３０湾曲部分１４０ブームシリンダ１４５ステッキシリンダ１５０バケットシリンダ１５５リンケージ２００電子油圧装置２０５位置信号発生手段２１０，２１５，２２０変位センサ２２５圧力信号発生手段２３０，２３５，２４０圧力センサ２４３旋回角センサ２４５信号調整器２５０論理手段２５３メモリ２５５制御レバー２６０オペレータインタフェース２６５作動手段２７０，２７５，２８０，２８５油圧制御弁

フロントページの続き (72)発明者ウィリアムシーザームアメリカ合衆国イリノイ州 61615 ピオーリアノーススリーピーハローロード 10621

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水平基準面Ｘとフロントアタッチメント
を備え、前記フロントアタッチメントの各々が、内部の
作動油の圧力に応じて第１の引っ込み位置と複数の第２
の位置の間で伸長できる可動部分を持つ少なくとも１個
の対応する油圧シリンダによって制御自在に動かされる
ブーム、ステッキ、及びバケットから成る形式の掘削機
械においてペイロードを求める方法であって、ブーム、ステッキ、及びバケットの位置に応じて、それ
ぞれの位置信号を発生し、ブーム、ステッキ、及びバケットシリンダ内の圧力に応
じて、それぞれの圧力信号を発生し、ブーム及びステッキの速度に応じて、それぞれの速度信
号を発生し、位置信号、圧力信号、及び速度信号を受け取り、実質上
一定であるブーム速度とステッキ速度に応じて、バケッ
トにより運ばれるペイロードを求めること、の諸ステッ
プから成ることを特徴とする方法。
【請求項２】前記ペイロードを求めるステップが、ブ
ーム速度が所定のブーム速度値より大きいかどうか、そ
してステッキ速度が所定のステッキ速度値より小さいか
どうか判断するステップを含んでいることを特徴とする
請求項１に記載の方法。
【請求項３】ブーム、ステッキ、及びバケットシリン
ダに関する圧力に応じて、それぞれの力信号を発生する
ステップを含んでおり、前記ペイロードを求めるステッ
プが前記力信号を受け取るステップ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】ブーム、ステッキ、及びバケットの所望
の方向及び速度を指示するそれぞれの指令信号を発生す
るステップを含んでおり、前記ペイロードを求めるステ
ップが上に向かう方向及びほぼ最大速度を指示するブー
ム指令信号を発生するステップを含んでいることを特徴
とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】バケットが水平基準面Ｘを通過したかど
うか判断するステップを含んでいることを特徴とする請
求項４に記載の方法。
【請求項６】バケットに加わる垂直力Ｆ_{Y BUCKET} を
求めるステップを含んでいることを特徴とする請求項５
に記載の方法。
【請求項７】動作しているフロントアタッチメントと
静止しているフロントアタッチメントに応じて、バケッ
トに加わる垂直力Ｆ_{Y BUCKET} を求めるステップを含ん
でいることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】動作中の前記フロントアタッチメントに
応じて決定した垂直力Ｆ_{Y BUCKET} と、静止している前
記フロントアタッチメントに応じて決定した垂直力Ｆ
_{Y BUCKET} と間の数学的相関関係を決定し、それに応じ
て相関方程式を生成するステップを含んでいることを特
徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】前記相関方程式に応じてペイロードを求
めるステップを含んでいることを特徴とする請求項８に
記載の方法。