JPH0791845B2 - バケット角度制御方法 - Google Patents

バケット角度制御方法

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JPH0791845B2
JPH0791845B2 JP263388A JP263388A JPH0791845B2 JP H0791845 B2 JPH0791845 B2 JP H0791845B2 JP 263388 A JP263388 A JP 263388A JP 263388 A JP263388 A JP 263388A JP H0791845 B2 JPH0791845 B2 JP H0791845B2
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bucket angle
control method
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Komatsu Ltd
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; 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
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/431Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
    • E02F3/432Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like for keeping the bucket in a predetermined position or attitude
    • E02F3/433Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like for keeping the bucket in a predetermined position or attitude horizontal, e.g. self-levelling

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  • Mining & Mineral Resources (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明はショベルローダ等の産業車両に係り,特に上
下回動するブームにバケットを前傾・後傾自在に連結し
たバケットリンクのバケット姿勢を一定に保持する方法
に用いて好適なものである。
(従来の技術) 上下回動するブームにバケットを前傾・後傾自在に連結
したバケットリンクを有するショベルローダ等の産業車
両においては,ブームを上下に回動するとバケットの地
面に対する姿勢が変化してバケット内の土砂等が落下し
たりするので,従来はブームとバケットリンクとで構成
するリンク機構によりバケット角度をある程度補正して
いるが,リンク機構だけではバケット角度を完全に一定
に保つことは困難であった。この問題の解決のためブー
ム角およびバケット角を電気的に検出し,バケット角の
絶対角度が一定となるような従来の制御方法の一例を図
を用いて説明する。
第1図はショベルローダの作業機のバケット角度制御方
法における検出部分の説明図であって,この発明と従来
の技術のものとの両者に共通なものである。図において
ブーム1はブームシリンダ3により上下に回動し,バケ
ット2はバケットシリンダ4により前傾・後傾し,ブー
ム1が回動して1′の位置に来たときバケット2は2′
の位置に来るものとする。そして6はブーム1が回動す
る時の角度を検出してブーム角度信号θ2を出力するブ
ーム角度センサであり,7はブーム1に対しバケット2が
回動する時のバケット角を,バケット2とブーム1との
相対角度,またはバケットシリンダ4のストローク,ま
たはリンク5とブーム1との相対角度により検出し,バ
ケット角度信号θ1を出力するバケット角度センサであ
る。
第5図は従来のバケット角度制御方法の作動説明図であ
って,aはバケットシリンダ4(第1図参照)と油圧ポン
プbとの間に設けられた手動操作弁で,バケット操作レ
バーcにはバケット操作レバーcの中立位置を検出する
バケット中立センサdが設けられている。eはバケット
角補正用の電磁弁で,補助ポンプfからの圧油をバケッ
トシリンダ4へ合流させるものである。gはバケット2
(第1図参照)とブーム1(第1図参照)との相対角度
信号θ1とブーム角度信号θ2とにより,バケット絶対角
θ0を演算する第1演算器,hはバケット操作レバーcが
中立位置のときバケット中立センサdの信号によりスイ
ッチiがONされることによってバケット絶対角θ0がバ
ケットの目標保持角θ0Mとして記憶される記憶装置,jは
記憶装置hにより記憶されたバケット2の目標保持角θ
0Mとブーム1が回動中のバケット角θ0との差Δθ0を演
算する第2演算器である。そしてKは第2演算器jによ
り演算されたバケット角偏差Δθ0をK1(定数)倍する
第3演算器,lはスイッチiと連動しバケット操作レバー
cが中立のときに限りバケット角偏差信号K1・Δθ0
出力するスイッチ,mはバケット角偏差信号K1・Δθ0
増幅しバケット角補正用電磁弁eを作動させる信号I
(q)を出力する増幅器である。そしてバケット操作レ
バーcが中立になったとき,バケット中立センサdから
の信号でスイッチiがONになり,バケット絶対角θ0
記憶装置hにより記憶され,ブーム1が回動するとこの
記憶装置hによって記憶されたバケット目標保持角θ0M
に対しバケット2の絶対角度θ0が変化して,第2演算
器jおよび第3演算器kによりバケット角偏差信号K1
Δθ0が演算されると,バケット絶対角θ0を目標保持角
θ0Mとの差が無くなるよう適当なバケット角速度になる
ように増幅器mを介してバケット角補正用電磁弁eに出
力信号I(q)が出力される。このように第5図に示す
従来の制御方法は,バケット2の角度をブーム1が回動
しても一定に保持するよう制御するため,バケット角偏
差Δθ0に比例した偏差信号K1・Δθ0によって制御を行
っている。
(発明が解決しようとする問題点) 上記第5図で示したような従来のバケット角度制御方法
では,目標とするバケット保持角に対する実際のバケッ
ト角度の偏差によりバケット角を補正するためのバケッ
トの角速度を得ているため,目標とするバケット角度に
対して常に遅れて追従するものであり,例えばブーム下
降時など作業機および積荷の自重によりブーム降下速度
が増加し,さらにエンジン回転数が低く油圧ポンプの吐
出量が少ない状態でバケット角度の補正を行なわなけれ
ばならない時などは,ブーム降下中のバケット角度の追
従性が悪くなり,バケット角偏差が大きくなってしまう
ことがある。この問題点を第4図のグラフを用いて以下
説明する。第4図において,X0は従来のリンクのみのバ
ケット角の軌跡の一例であり,Xで示す理想のバケット角
軌跡から大きく外れていることがわかる。X1は第5図で
示した従来の制御方法によるバケット角軌跡の一例であ
り,このX1もXから稍々大きく外れていると同時に,横
軸(ブーム角θ2を示す)の右半分(ブーム回動の後
半)の範囲においてはバケット角θ0は後傾から前傾へ
傾動していることを示している。このようにバケット刃
先が目標より前傾の場合には積荷が落下する可能性を生
ずるため危険である。また理想バケット角軌跡Xに対す
る偏差量を減少するため制御系のゲイン(第5図の定数
K1)を大きくするとショベルローダ等の作業機および積
荷の荷重が大きい車両では制御系の安定性が小さくなっ
てショックやハンチングを生ずるという大きい問題点が
ある。
(問題点を解決するための手段及び作用) この発明は上記の点に鑑みなされたものであって,車体
に対し上下回動するブームと,該ブームの先端に前後傾
動するバケットと,ブームを回動させるブームシリンダ
と,バケットを傾動させるバケットシリンダとを備えた
車両の作業機装置において,ブーム角度及びバケット角
度を検出し,ブームの上下回動によってリンク機構によ
り生ずるバケット角度が変化する偏差量を演算し,その
偏差量に応じたバケット角度補正信号を出力する制御手
段を設けるとともに,ブームが上下回動中のブーム角速
2に応じた補正角度k・|2|だけ目標のバケット
角θ0Mに対し後傾側に制御目標をおくようにすることに
より,ブーム回動中のバケット角はブーム回動開始時の
目標角θ0Mよりも常に後傾側で変化するようになるもの
である。
(実施例) 次にこの発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第2図(a)はこの発明によるバケット角度制御方法の
一実施例の作動説明図であって,前記第5図で示した従
来のものと同様な作動をするものには同じ符号を付して
詳しい説明は省略する。また第1図も参照して以下説明
する。図において,21はブーム角度センサ6の出力信号
θ2を時間tで微分してブーム角速度dθ2/dt(=2
を演算する微分器,22は微分器21により演算されたブー
ム角速度信号2の絶対値|2|に係数k2を乗ずる第3
演算器,23は第2演算器jにより演算されたバケット角
偏差信号Δθ0と第3演算器22により演算された補正信
号K2・|2|とを加算する第4演算器,24は第4演算器
23により加算された補正信号(Δθ0+K2・|2|)に
係数K3倍する第5演算器である。
この第2図(a)によるバケット角制御方法において
は,バケット操作レバーcが中立になった時,バケット
中立センサdからの信号でスイッチiがONになりバケッ
ト角θ0が記憶装置hによってバケットの目標保持角θ
0Mとして記憶され,ブーム1が回動すると記憶装置hに
よって記憶されたバケット目標保持角θ0に対しバケッ
ト絶対角θ0が変化して第2演算器jによりバケット角
偏差信号Δθ0が演算される。同時に微分器21によりブ
ーム角θ2を微分してブーム角速度2を演算し,第3演
算器22によりブーム角速度2により決まるバケット角
補正信号K2・|2|を演算して前記バケット角偏差信
号Δθ0に第4演算器23において加算される。これによ
って目標とするバケット角θ0Mに対してブーム1が回動
している間は,補正信号K2・|2|だけ上向きの位置
をバケット角補正目標とすることになる。そしてブーム
1が停止すると当初の目標角θ0Mと実際のバケット絶対
角θ0との差が0になりバケット角度はθ0Mに保たれ
る。
上記第2図(a)によるバケット角制御方法によるバケ
ット刃先軌跡を第4図においてX2で示す。このX2は図示
のようにブーム角速度2に応じた補正角度K2・|2
だけ目標のバケット角θ0Mに対し後傾側に制御目標を置
いているため,ブーム1回動中のバケット軌跡X2はブー
ム回動開始点Aにおける目標角θ0Mよりも常に後傾側に
あるのでバケット2の積荷が落下するような恐れがない
ものである。
第2図(b)は第2図(a)によるバケット制御方法の
フローチャートを示す。
第3図はこの発明によるバケット角制御方法の別の実施
例であって,25はバケットシリンダ4と油圧ポンプbと
の間に設けられた電磁弁,26はバケット操作用電気レバ
ーでレバー操作量に比例した信号を出力する。27は電気
レバー26の出力信号を入力し増幅して電磁弁25に制御信
号を出力する増幅器である。バケット操作を行なわない
中立状態の時は第2図(a)と同様にスイッチlがONに
なりバケット角補正信号に対応した出力信号を電磁弁25
に出力し,バケット操作中はスイッチlはOFFとなり,
電気レバー26の出力信号に対応して電磁弁は作動する。
そしてこの実施例ではバケット2の操作が電気レバー26
による制御のため,第2図(a)の実施例のように補正
用の電磁弁e及びバケット中立センサdを設ける必要が
なく,増幅器27で電気レバー26からの出力信号と補正信
号K3(Δθ0+K2・|2|)を加算するだけで第2図
(a)に示した実施例のものと同様の制御が可能になる
ものである。
(発明の効果) この発明は以上詳述したようにして成るので,ブーム回
動中のバケット角度が目標のバケット保持角に極めて近
い制御ができると同時に目標のバケット保持角よりも後
傾側で制御されるため制御系の応答遅れや油圧ポンプ吐
出量不足により制御の精度が低下する場合でもバケット
積荷を安全に上昇,下降ができるという大きい効果を奏
するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係るショベルローダの作業機のバケ
ット角度制御方法における検出部分の説明図,第2図
(a)はこの発明によるバケット角度制御方法の一実施
例の作動説明図,第2図(b)は第2図(a)によるバ
ケット制御方法のフローチャート,第3図は別の実施例
の作動説明図,第4図はブーム角に対するバケット角の
軌跡を示す説明用グラフ,第5図は従来のものを示す。 1……ブーム,2……バケット,3……ブームシリンダ,4…
…バケットシリンダ,21……微分器,22……第3演算器,2
3……第4演算器,24……第5演算器,e……バケット角補
正用電磁弁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車体に対し上下回動するブームと,該ブー
    ムの先端に前後傾動するバケットと,ブームを回動させ
    るブームシリンダと,バケットを傾動させるバケットシ
    リンダとを備えた車両の作業機装置において,ブーム角
    度及びバケット角度を検出し,ブームの上下回動によっ
    てリンク機構により生ずるバケット角度が変化する偏差
    量を演算し,その偏差量に応じたバケット角度補正信号
    を出力する制御手段を設けるとともに,ブームが上下回
    動中のブーム角速度に応じて前記バケット角度補正信号
    に実際の偏差量よりもバケットが上向きになるような制
    御信号を加算することを特徴とするバケット角度制御方
    法。
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US6609315B1 (en) * 2002-10-31 2003-08-26 Deere & Company Automatic backhoe tool orientation control
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