JPH08165677A - パワーショベルのバケット位置制御方法及び装置 - Google Patents
パワーショベルのバケット位置制御方法及び装置Info
- Publication number
- JPH08165677A JPH08165677A JP30913194A JP30913194A JPH08165677A JP H08165677 A JPH08165677 A JP H08165677A JP 30913194 A JP30913194 A JP 30913194A JP 30913194 A JP30913194 A JP 30913194A JP H08165677 A JPH08165677 A JP H08165677A
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- Japan
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- power shovel
- bucket
- arm
- sin
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明はパワーショベルのバケット位置制御
方法及び装置に関し、特に、パワーショベルのバケット
で地面を水平にならす場合のバケットの位置を自動的に
油圧制御することを目的とする。 【構成】 本発明によるパワーショベルのバケット位置
制御方法及び装置は、パワーショベル(2)の第１アーム
(3)の第１関接(3a)と地面の基準面(30)との間の第１高
さ(hA)を求め、バケット(5)の先端と基準面(30)との間
の第２高さ(hB)を求め、バケット(5)の先端と基準面(3
0)との間の第３高さ(H)をＨA−ＨBで得るようにした構
成である。
方法及び装置に関し、特に、パワーショベルのバケット
で地面を水平にならす場合のバケットの位置を自動的に
油圧制御することを目的とする。 【構成】 本発明によるパワーショベルのバケット位置
制御方法及び装置は、パワーショベル(2)の第１アーム
(3)の第１関接(3a)と地面の基準面(30)との間の第１高
さ(hA)を求め、バケット(5)の先端と基準面(30)との間
の第２高さ(hB)を求め、バケット(5)の先端と基準面(3
0)との間の第３高さ(H)をＨA−ＨBで得るようにした構
成である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、パワーショベルのバケ
ット位置制御方法及び装置に関し、特に、パワーショベ
ルのバケットで地面を水平にならす場合のバケットの位
置を自動的に油圧制御するための新規な改良に関する。
ット位置制御方法及び装置に関し、特に、パワーショベ
ルのバケットで地面を水平にならす場合のバケットの位
置を自動的に油圧制御するための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、用いられていたパワーショベルの
バケット位置を制御するための方法としては、図７で示
すように、バケット５が地面の基準面３０に対して一定
の高さ位置となるようにパワーショベル本体１のパワー
ショベル２のピッチ角度θを固定し、この状態下で、パ
ワーショベル本体１を矢印Ａのように前後に走行させて
基準面３０の整地を行っていた。
バケット位置を制御するための方法としては、図７で示
すように、バケット５が地面の基準面３０に対して一定
の高さ位置となるようにパワーショベル本体１のパワー
ショベル２のピッチ角度θを固定し、この状態下で、パ
ワーショベル本体１を矢印Ａのように前後に走行させて
基準面３０の整地を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法は、以上の
ように構成されていたため、次のような課題が存在して
いた。すなわち、パワーショベル本体を前後に走行させ
ている時に、地面に大きい凹凸があったような場合に
は、バケットの位置を迅速に変えなければ、整地面にも
凹凸が形成されることになり、その制御には多大の熟練
を必要とすると共に、作業効率が大幅に低下することに
なっていた。
ように構成されていたため、次のような課題が存在して
いた。すなわち、パワーショベル本体を前後に走行させ
ている時に、地面に大きい凹凸があったような場合に
は、バケットの位置を迅速に変えなければ、整地面にも
凹凸が形成されることになり、その制御には多大の熟練
を必要とすると共に、作業効率が大幅に低下することに
なっていた。
【０００４】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、パワーショベルのバケット
で地面を水平にならす場合のバケットの位置を自動的に
油圧制御するようにしたパワーショベルのバケット位置
制御方法及び装置を提供することを目的とする。
めになされたもので、特に、パワーショベルのバケット
で地面を水平にならす場合のバケットの位置を自動的に
油圧制御するようにしたパワーショベルのバケット位置
制御方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によるパワーショ
ベルのバケット位置制御方法は、第１〜第２アーム及び
バケットを有するパワーショベルに直接設けた前記第１
アームの第１関接の軸線と地面の基準面との間の第１高
さ(hA)を下記第１式で求め、前記パワーショベルのバケ
ット先端と前記第１関接との間の第２高さ(hB)を下記第
２式で求め、前記バケットの先端と前記基準面との間の
第３高さ(H)を下記第３式で求め、前記第３高さ(H)を設
定した設定値に保つことにより、前記基準面に対する前
記バケット先端の位置を前記設定値に保つように制御す
る方法である。
ベルのバケット位置制御方法は、第１〜第２アーム及び
バケットを有するパワーショベルに直接設けた前記第１
アームの第１関接の軸線と地面の基準面との間の第１高
さ(hA)を下記第１式で求め、前記パワーショベルのバケ
ット先端と前記第１関接との間の第２高さ(hB)を下記第
２式で求め、前記バケットの先端と前記基準面との間の
第３高さ(H)を下記第３式で求め、前記第３高さ(H)を設
定した設定値に保つことにより、前記基準面に対する前
記バケット先端の位置を前記設定値に保つように制御す
る方法である。
【０００６】
【数１】
【０００７】但し、ｖは、パワーショベルの任意の時刻
での対地速度 θは、パワーショベル本体の任意の時刻でのパワーショ
ベルのピッチ角 hB＝L1 sin(θ0+θ1)＋L2 sin θ2＋L3 sinθ3 ・・・・・・・・ 第２式 但し、Ｌ1は第１アームの長さ Ｌ2は第２アームの長さ Ｌ3は第３アームの長さ θ0は基準面に対するパワーショベル本体の傾き θ1はパワーショベル本体に対する第１アームの傾き θ2は第１アームに対する第２アームの傾き θ3は第２アームに対するバケットの傾き Ｈ＝hA＋hB ＝∫v sin θdt+L1sin(θ0+θ1)+L2sinθ2+L3sinθ3 ・・・・・・ 第３式
での対地速度 θは、パワーショベル本体の任意の時刻でのパワーショ
ベルのピッチ角 hB＝L1 sin(θ0+θ1)＋L2 sin θ2＋L3 sinθ3 ・・・・・・・・ 第２式 但し、Ｌ1は第１アームの長さ Ｌ2は第２アームの長さ Ｌ3は第３アームの長さ θ0は基準面に対するパワーショベル本体の傾き θ1はパワーショベル本体に対する第１アームの傾き θ2は第１アームに対する第２アームの傾き θ3は第２アームに対するバケットの傾き Ｈ＝hA＋hB ＝∫v sin θdt+L1sin(θ0+θ1)+L2sinθ2+L3sinθ3 ・・・・・・ 第３式
【０００８】本発明によるパワーショベルのバケット位
置制御装置は、第１〜第３アーム及びバケットを有する
パワーショベルを有するパワーショベル本体と、前記各
アーム及びバケットの関接の回転角度を検出する第１〜
第３関接角度検出器と、前記パワーショベル本体の対地
速度を検出するための対地速度計と、前記パワーショベ
ルのピッチ角を検出するためのジャイロと、前記各角度
検出器、対地速度計及びジャイロからの各信号を入力す
ると共にバケットの軌跡を制御するための指令を入力す
るための演算手段と、前記演算手段からの制御信号によ
り油圧が制御される複数の油圧シリンダと、を備え、前
記指令に基づき前記各油圧シリンダを介して前記各アー
ム及びバケットの角度を制御するようにした構成であ
る。
置制御装置は、第１〜第３アーム及びバケットを有する
パワーショベルを有するパワーショベル本体と、前記各
アーム及びバケットの関接の回転角度を検出する第１〜
第３関接角度検出器と、前記パワーショベル本体の対地
速度を検出するための対地速度計と、前記パワーショベ
ルのピッチ角を検出するためのジャイロと、前記各角度
検出器、対地速度計及びジャイロからの各信号を入力す
ると共にバケットの軌跡を制御するための指令を入力す
るための演算手段と、前記演算手段からの制御信号によ
り油圧が制御される複数の油圧シリンダと、を備え、前
記指令に基づき前記各油圧シリンダを介して前記各アー
ム及びバケットの角度を制御するようにした構成であ
る。
【０００９】
【作用】本発明によるパワーショベルのバケット位置制
御方法及び装置においては、第１〜第３アーム及びバケ
ットを有するパワーショベルに直接設けた前記第１アー
ムの第１関接の軸線と地面の基準面との間の第１高さ(h
A)を下記第１式で求め、前記パワーショベルのバケット
先端と前記第１関接との間の第２高さ(hB)を下記第２式
で求め、前記バケットの先端と前記基準面との間の第３
高さ(H)を下記第３式で求め、前記第３高さ(H)を設定し
た設定値に保つことにより、前記基準面に対する前記バ
ケット先端の位置を前記設定値に保つように制御するこ
とができる。
御方法及び装置においては、第１〜第３アーム及びバケ
ットを有するパワーショベルに直接設けた前記第１アー
ムの第１関接の軸線と地面の基準面との間の第１高さ(h
A)を下記第１式で求め、前記パワーショベルのバケット
先端と前記第１関接との間の第２高さ(hB)を下記第２式
で求め、前記バケットの先端と前記基準面との間の第３
高さ(H)を下記第３式で求め、前記第３高さ(H)を設定し
た設定値に保つことにより、前記基準面に対する前記バ
ケット先端の位置を前記設定値に保つように制御するこ
とができる。
【００１０】
【数２】
【００１１】但し、ｖは、パワーショベルの任意の時刻
での対地速度 θは、パワーショベル本体の任意の時刻でのパワーショ
ベルのピッチ角 hB＝L1 sin(θ0+θ1)＋L2 sin θ2＋L3 sinθ3 ・・・・・・・・ 第２式 但し、Ｌ1は第１アームの長さ Ｌ2は第２アームの長さ Ｌ3は第３アームの長さ θ0は基準面に対するパワーショベル本体の傾き θ1はパワーショベル本体に対する第１アームの傾き θ2は第１アームに対する第２アームの傾き θ3は第２アームに対するバケットの傾き Ｈ＝hA＋hB ＝∫v sin θdt+L1sin(θ0+θ1)+L2sinθ2+L3sinθ3 ・・・・・・ 第３式
での対地速度 θは、パワーショベル本体の任意の時刻でのパワーショ
ベルのピッチ角 hB＝L1 sin(θ0+θ1)＋L2 sin θ2＋L3 sinθ3 ・・・・・・・・ 第２式 但し、Ｌ1は第１アームの長さ Ｌ2は第２アームの長さ Ｌ3は第３アームの長さ θ0は基準面に対するパワーショベル本体の傾き θ1はパワーショベル本体に対する第１アームの傾き θ2は第１アームに対する第２アームの傾き θ3は第２アームに対するバケットの傾き Ｈ＝hA＋hB ＝∫v sin θdt+L1sin(θ0+θ1)+L2sinθ2+L3sinθ3 ・・・・・・ 第３式
【００１２】
【実施例】以下、図面と共に本発明によるパワーショベ
ルのバケット位置制御方法及び装置の好適な実施例につ
いて詳細に説明する。図２において符号１で示されるも
のは、キャタピラー２で駆動されるパワーショベル本体
であり、このパワーショベル本体１の前部１ａには、パ
ワーショベル２を構成する第１アーム３が第１関接３ａ
及び第１油圧シリンダ３ｂを介して作動自在に設けら
れ、この第１アーム３は、第２関接４ａ及び第２油圧シ
リンダ４ｂを介して第２アーム４が接続されている。
ルのバケット位置制御方法及び装置の好適な実施例につ
いて詳細に説明する。図２において符号１で示されるも
のは、キャタピラー２で駆動されるパワーショベル本体
であり、このパワーショベル本体１の前部１ａには、パ
ワーショベル２を構成する第１アーム３が第１関接３ａ
及び第１油圧シリンダ３ｂを介して作動自在に設けら
れ、この第１アーム３は、第２関接４ａ及び第２油圧シ
リンダ４ｂを介して第２アーム４が接続されている。
【００１３】前記第２アーム４は、第３関接５ａ及び第
３油圧シリンダ５ｂを介してバケット５が接続されてお
り、前記各関接３ａ，４ａ，５ａには、周知のシンクロ
又はレゾルバ、エンコーダ、ポテンショメータ等の何れ
かからなる第１、第２、第３角度検出器１０，１１，１
２が、図３に示すように設けられている。
３油圧シリンダ５ｂを介してバケット５が接続されてお
り、前記各関接３ａ，４ａ，５ａには、周知のシンクロ
又はレゾルバ、エンコーダ、ポテンショメータ等の何れ
かからなる第１、第２、第３角度検出器１０，１１，１
２が、図３に示すように設けられている。
【００１４】前記第１関接３ａには、前記第１アーム３
すなわちパワーショベル２自体のピッチ角θ（図６で示
す）を検出するためのジャイロ１３が配設されており、
このパワーショベル２自体すなわちパワーショベル本体
１の走行を検出する対地速度計１４が前記パワーショベ
ル本体１に設けられている。
すなわちパワーショベル２自体のピッチ角θ（図６で示
す）を検出するためのジャイロ１３が配設されており、
このパワーショベル２自体すなわちパワーショベル本体
１の走行を検出する対地速度計１４が前記パワーショベ
ル本体１に設けられている。
【００１５】前記第１〜第３角度検出器１０〜１２、ジ
ャイロ１３及び対地速度計１４の各出力１０ａ〜１４ａ
は、演算回路部２０に入力され、この演算回路部２０の
演算出力２０ａは、前記バケット５の軌跡を制御するた
めの指令２１が入力される比較演算回路部２２に入力さ
れ、前記演算回路部２０と比較演算回路部２２とにより
演算手段２２を構成している。
ャイロ１３及び対地速度計１４の各出力１０ａ〜１４ａ
は、演算回路部２０に入力され、この演算回路部２０の
演算出力２０ａは、前記バケット５の軌跡を制御するた
めの指令２１が入力される比較演算回路部２２に入力さ
れ、前記演算回路部２０と比較演算回路部２２とにより
演算手段２２を構成している。
【００１６】前記比較演算回路部２２から得られた第１
アーム指令２２ａ、第２アーム指令２２ｂ及び第３アー
ム指令２２ｃは、前記第１〜第３油圧シリンダ３ｂ，４
ｂ及び５ｂを制御するための油圧ポンプ２３が接続され
たサーボバルブ制御部２４に入力されている。
アーム指令２２ａ、第２アーム指令２２ｂ及び第３アー
ム指令２２ｃは、前記第１〜第３油圧シリンダ３ｂ，４
ｂ及び５ｂを制御するための油圧ポンプ２３が接続され
たサーボバルブ制御部２４に入力されている。
【００１７】次に、動作について述べる。まず、第１関
接３ａの軸線と地面（ならし工事をしようとする土地の
面）の基準面３０（図２及び図５に示す）との間の第１
高さｈA（図５で示す）は、
接３ａの軸線と地面（ならし工事をしようとする土地の
面）の基準面３０（図２及び図５に示す）との間の第１
高さｈA（図５で示す）は、
【００１８】
【数３】
【００１９】 ＝∫v・sin θdt ・・・・・・・・ (1)式 で求めることができる。但し、ｖは任意の時刻でのパワ
ーショベル本体１の対地速度、θはパワーショベルのピ
ッチ角である。
ーショベル本体１の対地速度、θはパワーショベルのピ
ッチ角である。
【００２０】次に、パワーショベル２のバケット５の先
端と第１関接３ａの軸線との間の第２高さｈB（図２で
示す）は、 hB＝L1 sin(θ0+θ1)＋L2 sin θ2＋L3 sinθ3 ・・・・・・・・ (2)式 但し、Ｌ1は第１アーム３の長さ Ｌ2は第２アーム４の長さ Ｌ3は第３アーム５の長さ θ0は基準面３０に対するパワーショベル本体１の傾き θ1はパワーショベル本体１に対する第１アーム３の傾
き θ2は第１アーム３に対する第２アーム４の傾き θ3は第２アーム４に対するバケット５の傾き よって、バケット５の先端と基準面３０との間の第３高
さＨは、 Ｈ＝hA＋hB＝∫v sin θdt+L1sin(θ0+θ1)+L2sinθ2+L
3sinθ3 で求めることができる。従って、要求される第
３高さＨの数値に基づいて設定値を設定し前述の各アー
ム３，４，５の各傾きθ1，θ2，θ3を各油圧シリンダ
３ｂ，４ｂ，５ｂにより設定することにより、パワーシ
ョベル本体１が水平方向に前後動して作業を行い、凹凸
があった場合でも、常に一定の水平整地作業を行うこと
ができるものである。
端と第１関接３ａの軸線との間の第２高さｈB（図２で
示す）は、 hB＝L1 sin(θ0+θ1)＋L2 sin θ2＋L3 sinθ3 ・・・・・・・・ (2)式 但し、Ｌ1は第１アーム３の長さ Ｌ2は第２アーム４の長さ Ｌ3は第３アーム５の長さ θ0は基準面３０に対するパワーショベル本体１の傾き θ1はパワーショベル本体１に対する第１アーム３の傾
き θ2は第１アーム３に対する第２アーム４の傾き θ3は第２アーム４に対するバケット５の傾き よって、バケット５の先端と基準面３０との間の第３高
さＨは、 Ｈ＝hA＋hB＝∫v sin θdt+L1sin(θ0+θ1)+L2sinθ2+L
3sinθ3 で求めることができる。従って、要求される第
３高さＨの数値に基づいて設定値を設定し前述の各アー
ム３，４，５の各傾きθ1，θ2，θ3を各油圧シリンダ
３ｂ，４ｂ，５ｂにより設定することにより、パワーシ
ョベル本体１が水平方向に前後動して作業を行い、凹凸
があった場合でも、常に一定の水平整地作業を行うこと
ができるものである。
【００２１】
【発明の効果】本発明によるパワーショベルのバケット
位置制御方法及び装置は、以上のように構成されている
ため、次のような効果を得ることができる。すなわち、
パワーショベル本体が地面の凹凸によりその姿勢及び高
さを変化した場合でも、前述の第１式及び第２式によっ
てバケットの高さを制御するように各油圧シリンダを制
御するため、バケットの高さ及び位置は常に一定に制御
され、常に安定した水平状態の地ならしを行うことがで
きる。
位置制御方法及び装置は、以上のように構成されている
ため、次のような効果を得ることができる。すなわち、
パワーショベル本体が地面の凹凸によりその姿勢及び高
さを変化した場合でも、前述の第１式及び第２式によっ
てバケットの高さを制御するように各油圧シリンダを制
御するため、バケットの高さ及び位置は常に一定に制御
され、常に安定した水平状態の地ならしを行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるパワーショベルのバケット位置制
御装置を示すブロック図である。
御装置を示すブロック図である。
【図２】パワーショベル本体を示す構成図である。
【図３】図１の要部の構成図である。
【図４】図１の要部の構成図である。
【図５】作業状態を示す構成図である。
【図６】ピッチ角を示す特性図である。
【図７】従来の方法を示す構成図である。
１ パワーショベル本体 ２ パワーショベル ３ 第１アーム ３ａ 第１関接 ３ｂ 第１油圧シリンダ ４ 第２アーム ４ａ 第２関接 ４ｂ 第２油圧シリンダ ５ バケット ５ａ 第３関接 ５ｂ 第３油圧シリンダ θ ピッチ角 １０ 第１角度検出器 １１ 第２角度検出器 １２ 第３角度検出器 １３ ジャイロ １４ 対地速度計 ２１ 指令 ２２ 演算手段 ３０ 基準面
Claims (2)
- 【請求項１】 第１、第２アーム(3,4)及びバケット(5)
を有するパワーショベル(2)に直接設けた前記第１アー
ム(3)の第１関接(3a)の軸線と地面の基準面(30)との間
の第１高さ(hA)を下記第１式で求め、前記パワーショベ
ル(2)のバケット(5)の先端と前記第１関接(3a)との間の
第２高さ(hB)を下記第２式で求め、前記バケット(5)の
先端と前記基準面(30)との間の第３高さ(H)を下記第３
式で求め、前記第３高さ(H)を設定した設定値に保つこ
とにより、前記基準面(30)に対する前記バケット(5)の
先端の位置を前記設定値に保つように制御することを特
徴とするパワーショベルのバケット位置制御方法。 第１式 但し、ｖは、パワーショベルの任意の時刻での対地速度 θは、パワーショベル本体の任意の時刻でのパワーショ
ベルのピッチ角 hB＝L1 sin(θ0+θ1)＋L2 sin θ2＋L3 sinθ3 ・・・・・・・・ 第２式 但し、Ｌ1は第１アームの長さ Ｌ2は第２アームの長さ Ｌ3は第３アームの長さ θ0は基準面に対するパワーショベル本体の傾き θ1はパワーショベル本体に対する第１アームの傾き θ2は第１アームに対する第２アームの傾き θ3は第２アームに対するバケットの傾き Ｈ＝hA＋hB ＝∫v sin θdt+L1sin(θ0+θ1)+L2sinθ2+L3sinθ3 ・・・・・・ 第３式 - 【請求項２】 第１、第２アーム(3,4)及びバケット(5)
を備えたパワーショベル(2)を有するパワーショベル本
体(1)と、前記各アーム(3,4)及びバケット(5)の関接の
回転角度を検出する第１〜第３関接角度検出器(10〜12)
と、前記パワーショベル本体(1)の対地速度を検出する
ための対地速度計(14)と、前記パワーショベル(2)のピ
ッチ角(θ)を検出するためのジャイロ(13)と、前記各角
度検出器(10〜12)、対地速度計(14)及びジャイロ(13)か
らの各信号を入力すると共にバケット(5)の軌跡を制御
するための指令(21)を入力するための演算手段(22)と、
前記演算手段(22)からの制御信号により油圧が制御され
る複数の油圧シリンダ(3b,4b,5b)と、を備え、前記指令
に基づき前記各油圧シリンダ(3b,4b,5b)を介して前記各
アーム(3,4)及びバケット(5)の角度を制御するように構
成したことを特徴とするパワーショベルのバケット位置
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30913194A JPH08165677A (ja) | 1994-12-13 | 1994-12-13 | パワーショベルのバケット位置制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30913194A JPH08165677A (ja) | 1994-12-13 | 1994-12-13 | パワーショベルのバケット位置制御方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08165677A true JPH08165677A (ja) | 1996-06-25 |
Family
ID=17989275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30913194A Pending JPH08165677A (ja) | 1994-12-13 | 1994-12-13 | パワーショベルのバケット位置制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08165677A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10183675A (ja) * | 1996-12-04 | 1998-07-14 | Caterpillar Inc | モービル機械に取付けられ、該モービル機械に対し可動な作業具上の点の位置を求めるための装置と方法 |
| WO2023067898A1 (ja) * | 2021-10-22 | 2023-04-27 | 株式会社小松製作所 | 作業機械、及び、作業機械を制御するための方法 |
-
1994
- 1994-12-13 JP JP30913194A patent/JPH08165677A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10183675A (ja) * | 1996-12-04 | 1998-07-14 | Caterpillar Inc | モービル機械に取付けられ、該モービル機械に対し可動な作業具上の点の位置を求めるための装置と方法 |
| WO2023067898A1 (ja) * | 2021-10-22 | 2023-04-27 | 株式会社小松製作所 | 作業機械、及び、作業機械を制御するための方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20031216 |