JPH111942A - 作業機械の用具を制御するための方法と装置 - Google Patents
作業機械の用具を制御するための方法と装置Info
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- JPH111942A JPH111942A JP10141252A JP14125298A JPH111942A JP H111942 A JPH111942 A JP H111942A JP 10141252 A JP10141252 A JP 10141252A JP 14125298 A JP14125298 A JP 14125298A JP H111942 A JPH111942 A JP H111942A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 作業具を制御して動かすための装置を開示す
る。 【解決手段】 作業具が作業機械に接続されており、油
圧シリンダの操作に応じて可動である。装置は、作業具
の動作の所望の速度を表すオペレータコマンド信号を発
するオペレータ制御式ジョイスティックを含む。シリン
ダ位置センサーがリフトおよびティルトシリンダの位置
に応じてシリンダ位置信号を発信する。バルブ組立体
が、電気バルブ信号を受信し、油圧流体の流れを各油圧
シリンダに与え、オペレータコマンド信号に従ってシリ
ンダを動かす。コントローラがオペレータコマンドおよ
びシリンダ位置信号を受信し、これに応じてポンプコマ
ンド信号を発信し、可変容量形ポンプの吐出量を変更
し、油圧シリンダの動作を調整するようになっている。
る。 【解決手段】 作業具が作業機械に接続されており、油
圧シリンダの操作に応じて可動である。装置は、作業具
の動作の所望の速度を表すオペレータコマンド信号を発
するオペレータ制御式ジョイスティックを含む。シリン
ダ位置センサーがリフトおよびティルトシリンダの位置
に応じてシリンダ位置信号を発信する。バルブ組立体
が、電気バルブ信号を受信し、油圧流体の流れを各油圧
シリンダに与え、オペレータコマンド信号に従ってシリ
ンダを動かす。コントローラがオペレータコマンドおよ
びシリンダ位置信号を受信し、これに応じてポンプコマ
ンド信号を発信し、可変容量形ポンプの吐出量を変更
し、油圧シリンダの動作を調整するようになっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的に作業機械の作
業具の動作を制御するための装置と方法に関する。より
詳細には、本発明は、可変容量形ポンプを制御すること
に応答して、作業具の動作を制御する装置と方法に関す
る。
業具の動作を制御するための装置と方法に関する。より
詳細には、本発明は、可変容量形ポンプを制御すること
に応答して、作業具の動作を制御する装置と方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ホイール式ローダのような作業機械が、
作業サイクル中に複数の位置を通って動くことのできる
作業具を含む。このような作業具は、一般的にバケッ
ト、フォークおよびこれとは別の土壌処理装置を含む。
バケットに組み合わされる一般的な作業サイクルは、バ
ケットを土壌で満たすために、バケットと、これに組み
合わされるリフトアームを掘削位置に位置決めし、搬送
位置、持ち上げ位置、および土壌をバケットから取り出
すための投機位置に順次位置決めすることを含む。制御
レバーがオペレンータステーションに取り付けられて、
電気油圧回路に接続されており、バケットまたはリフト
アームを動かすようになっている。オペレータは、油圧
レバーの開閉を行なうために手で制御レバーを動かし
て、加圧流体を油圧シリンダに送り、作業具を動かすよ
うになっている。例えば、リフトアームと持ち上げると
きは、オペレータは、リフトアーム油圧回路に組み合わ
された制御レバーを、加圧流体が油圧バルブによってリ
フトシリンダのヘッド端部に流れる位置に動かしてリフ
トアームを持ち上げることになる。制御レバーがニュー
トラル位置に戻ると、油圧バルブが閉じて、加圧流体は
リフトシリンダに流れない。
作業サイクル中に複数の位置を通って動くことのできる
作業具を含む。このような作業具は、一般的にバケッ
ト、フォークおよびこれとは別の土壌処理装置を含む。
バケットに組み合わされる一般的な作業サイクルは、バ
ケットを土壌で満たすために、バケットと、これに組み
合わされるリフトアームを掘削位置に位置決めし、搬送
位置、持ち上げ位置、および土壌をバケットから取り出
すための投機位置に順次位置決めすることを含む。制御
レバーがオペレンータステーションに取り付けられて、
電気油圧回路に接続されており、バケットまたはリフト
アームを動かすようになっている。オペレータは、油圧
レバーの開閉を行なうために手で制御レバーを動かし
て、加圧流体を油圧シリンダに送り、作業具を動かすよ
うになっている。例えば、リフトアームと持ち上げると
きは、オペレータは、リフトアーム油圧回路に組み合わ
された制御レバーを、加圧流体が油圧バルブによってリ
フトシリンダのヘッド端部に流れる位置に動かしてリフ
トアームを持ち上げることになる。制御レバーがニュー
トラル位置に戻ると、油圧バルブが閉じて、加圧流体は
リフトシリンダに流れない。
【０００３】通常の操作において、作業具が、急に始動
されたり、所望の作業サイクルの機能を実行した後に急
に停止されることが多く、このためにバケットまたはリ
フトアーム、機械およびオペレータの速度と加速が急速
に変化することになる。例えば、このことは、作業具
が、該作業具の所望の可動範囲の極限に動かされるとき
に起きる。ティルトまたはリフトシリンダの線形動作
と、これに関連したバケットまたはリフトアームの回転
動作との間の幾何的関係が、速度と加速における急速な
変化の結果としてオペレータに心地悪さを与えることに
なる。リンケージ組立体とこれに組み合われた油圧回路
とにより吸収された力のために、メンテナンスが増え、
これに関連する部品の故障が加速的に増大することにな
る。幾何的関係による別の可能性のある結果としては、
いくつかの線形シリンダ位置に近接するリフトアームす
なわちバケットの過度な角度回転であり、劣化した性能
を与えることになる。
されたり、所望の作業サイクルの機能を実行した後に急
に停止されることが多く、このためにバケットまたはリ
フトアーム、機械およびオペレータの速度と加速が急速
に変化することになる。例えば、このことは、作業具
が、該作業具の所望の可動範囲の極限に動かされるとき
に起きる。ティルトまたはリフトシリンダの線形動作
と、これに関連したバケットまたはリフトアームの回転
動作との間の幾何的関係が、速度と加速における急速な
変化の結果としてオペレータに心地悪さを与えることに
なる。リンケージ組立体とこれに組み合われた油圧回路
とにより吸収された力のために、メンテナンスが増え、
これに関連する部品の故障が加速的に増大することにな
る。幾何的関係による別の可能性のある結果としては、
いくつかの線形シリンダ位置に近接するリフトアームす
なわちバケットの過度な角度回転であり、劣化した性能
を与えることになる。
【０００４】機械が積載物を降ろし、オペレータが短時
間でこれに対応する油圧バルブを閉じるときに応力も発
生する。対応する油圧バルブが短時間で閉じてリフトア
ームの動作が急に停止されると、負荷と作業具の慣性力
が、リフトアーム組立体と油圧システムに力をかける。
このような停止によって、機械の摩耗が増え、オペレー
タの心地良さを低下させることになる。ある状況では、
機械の後部が地面から離れて持ち上がることもある。
間でこれに対応する油圧バルブを閉じるときに応力も発
生する。対応する油圧バルブが短時間で閉じてリフトア
ームの動作が急に停止されると、負荷と作業具の慣性力
が、リフトアーム組立体と油圧システムに力をかける。
このような停止によって、機械の摩耗が増え、オペレー
タの心地良さを低下させることになる。ある状況では、
機械の後部が地面から離れて持ち上がることもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】土工用機械の自律制御
では、閉ループ位置あるいは対応するサブシステムの速
度制御を必要とすることが多く、高レベルのコントロー
ラの制御を受けて妨害要因を排除し、高レベルの精度を
与えるようになっている。作業具はこのようなサブシス
テムの１例である。本発明は、上述に記載の１つか２つ
以上の問題を解決するものである。
では、閉ループ位置あるいは対応するサブシステムの速
度制御を必要とすることが多く、高レベルのコントロー
ラの制御を受けて妨害要因を排除し、高レベルの精度を
与えるようになっている。作業具はこのようなサブシス
テムの１例である。本発明は、上述に記載の１つか２つ
以上の問題を解決するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の１態様におい
て、作業具を制御して動かすための装置を開示する。作
業具が作業機械に接続されており、油圧シリンダの操作
に応じて可動である。装置が、作業具の動作の所望の速
度を表すオペレータコマンド信号を作り出すオペレータ
制御式ジョイスティックを含む。シリンダ位置センサー
が、リフトおよびティルトシリンダの位置に応じてシリ
ンダ位置信号を作り出す。バルブ組立体が電気バルブ信
号を受信し、油圧流体流れを各油圧シリンダに制御して
与えて、オペレータコマンド信号に応じてシリンダを動
かすようになっている。コントローラは、オペレータコ
マンドおよびシリンダ位置信号を受信し、これに応じ
て、ポンプコマンド信号を発信し、可変容量形ポンプの
吐出量を変更し、油圧シリンダの動作を調整するように
なっている。
て、作業具を制御して動かすための装置を開示する。作
業具が作業機械に接続されており、油圧シリンダの操作
に応じて可動である。装置が、作業具の動作の所望の速
度を表すオペレータコマンド信号を作り出すオペレータ
制御式ジョイスティックを含む。シリンダ位置センサー
が、リフトおよびティルトシリンダの位置に応じてシリ
ンダ位置信号を作り出す。バルブ組立体が電気バルブ信
号を受信し、油圧流体流れを各油圧シリンダに制御して
与えて、オペレータコマンド信号に応じてシリンダを動
かすようになっている。コントローラは、オペレータコ
マンドおよびシリンダ位置信号を受信し、これに応じ
て、ポンプコマンド信号を発信し、可変容量形ポンプの
吐出量を変更し、油圧シリンダの動作を調整するように
なっている。
【０００７】
【実施例】図１において、作業具制御システムが、要素
符合１００で概略的に表されている。図１は、バケット
１０８の形態でペーロードキャリヤーを有するホイール
式ローダ機械１０４の前方部分を示す。本発明は、ホイ
ール式ローダ機械に関連して記載するが、本発明は、履
帯式ローダ、油圧掘削機および同様の積載作業具を有す
る、これらとは別の機械のように多くの土工用機械にも
同じように適用できる。バケット１０８は、リフトアー
ム組立体すなわちブーム１１０に接続されており、機械
フレームに取り付けられたブームピボットピン１１２の
まわりを２つの油圧リフトアクチュエータすなわちシリ
ンダ１０６（一つだけを図示する）によりピボット運動
可能に作動する。ブーム荷重支持ピボットピン１１８が
ブーム１１０とリフトシリンダ１０６に取り付けられて
いる。バケット１０８は、バケットティルトアクチュエ
ータすなわちシリンダ１１４によりティルトピボットピ
ン１１６のまわりで傾斜する。
符合１００で概略的に表されている。図１は、バケット
１０８の形態でペーロードキャリヤーを有するホイール
式ローダ機械１０４の前方部分を示す。本発明は、ホイ
ール式ローダ機械に関連して記載するが、本発明は、履
帯式ローダ、油圧掘削機および同様の積載作業具を有す
る、これらとは別の機械のように多くの土工用機械にも
同じように適用できる。バケット１０８は、リフトアー
ム組立体すなわちブーム１１０に接続されており、機械
フレームに取り付けられたブームピボットピン１１２の
まわりを２つの油圧リフトアクチュエータすなわちシリ
ンダ１０６（一つだけを図示する）によりピボット運動
可能に作動する。ブーム荷重支持ピボットピン１１８が
ブーム１１０とリフトシリンダ１０６に取り付けられて
いる。バケット１０８は、バケットティルトアクチュエ
ータすなわちシリンダ１１４によりティルトピボットピ
ン１１６のまわりで傾斜する。
【０００８】図２を参照すると、ホイール式ローダに適
用されるような作業具制御システム１００が図式的に示
されている。作業具制御システムは、複数の入力を検出
し、これに応じて制御システムにおいて様々なアクチュ
エータに送信される出力信号を発する。好ましくは、作
業具制御システムは、マイクロプロセッサベースのコン
トローラ２０８を含む。第１、第２および第３のジョイ
スティック２０６Ａ、２０６Ｂおよび２０６Ｃが作業具
１０２に対しオペレータ制御を行うようになっている。
ジョイスティックは、単一の軸線に沿った動作を行なう
制御レバー２１９を含む。しかし、第１の軸線（水平）
に沿った動作に加え、制御レバー２１９は水平軸線に垂
直な第２の軸線に沿って動いてもよい。第１のジョイス
ティック２０６Ａは、ブーム１１０の持ち上げ操作を制
御する。第２のジョイスティック２０６Ｂは、バケット
１０８のティルト操作を制御する。第３のジョイスティ
ッック２０６Ｃは、特定の作業工具の操作のような補助
的な機能を制御する。
用されるような作業具制御システム１００が図式的に示
されている。作業具制御システムは、複数の入力を検出
し、これに応じて制御システムにおいて様々なアクチュ
エータに送信される出力信号を発する。好ましくは、作
業具制御システムは、マイクロプロセッサベースのコン
トローラ２０８を含む。第１、第２および第３のジョイ
スティック２０６Ａ、２０６Ｂおよび２０６Ｃが作業具
１０２に対しオペレータ制御を行うようになっている。
ジョイスティックは、単一の軸線に沿った動作を行なう
制御レバー２１９を含む。しかし、第１の軸線（水平）
に沿った動作に加え、制御レバー２１９は水平軸線に垂
直な第２の軸線に沿って動いてもよい。第１のジョイス
ティック２０６Ａは、ブーム１１０の持ち上げ操作を制
御する。第２のジョイスティック２０６Ｂは、バケット
１０８のティルト操作を制御する。第３のジョイスティ
ッック２０６Ｃは、特定の作業工具の操作のような補助
的な機能を制御する。
【０００９】ジョイスティック位置センサー２２０は、
ジョイスティック制御レバー２１９の位置を検出し、こ
れに応じて電気オペレータコマンド信号を発する。オペ
レータコマンド信号は各油圧シリンダの所望の速度を表
す。電気信号はコントローラ２０８の入力に送信され
る。ジョイスティック位置センサー２２０は、制御レバ
ーのピボット運動位置に応じてパルス幅変調信号を発す
る回転ポテンシオメータを含むのが好ましいが、制御レ
バーのピボット運動位置に応答して電気信号を発信でき
るセンサーであれば本発明にも適応できる。シリンダ位
置センサー２１６、２１８は、リフトおよびティルトシ
リンダ１０６、１１４の位置を検出し、これに応答して
シリンダ位置信号を発する。１実施例において、位置セ
ンサー２１６、２１８は、回転ポテンシオメータを含
む。回転ポテンシオメータは、機械に対するブーム１１
０と、該ブーム１１０に対するバケット１０８の角度位
置に応答してパルス幅変調信号を発する。ブーム１１０
の角度位置は、リフトシリンダの伸び１０６Ａ、Ｂの関
数であるが、バケット１０８の角度位置は、ティルトお
よびリフトシリンダの伸び１１４、１０６Ａ、Ｂ双方の
関数である。位置センサー２１６、２１８の関数は、直
接的に、もしくは間接的に油圧シリンダの相対的な伸び
を測定できる他のセンサーであっても簡単に達成でき
る。例えば、ポテンシオメータを、油圧シリンダ内に配
置されたラジオ周波数（ＲＦ）センサーと置き換えるこ
とができる。
ジョイスティック制御レバー２１９の位置を検出し、こ
れに応じて電気オペレータコマンド信号を発する。オペ
レータコマンド信号は各油圧シリンダの所望の速度を表
す。電気信号はコントローラ２０８の入力に送信され
る。ジョイスティック位置センサー２２０は、制御レバ
ーのピボット運動位置に応じてパルス幅変調信号を発す
る回転ポテンシオメータを含むのが好ましいが、制御レ
バーのピボット運動位置に応答して電気信号を発信でき
るセンサーであれば本発明にも適応できる。シリンダ位
置センサー２１６、２１８は、リフトおよびティルトシ
リンダ１０６、１１４の位置を検出し、これに応答して
シリンダ位置信号を発する。１実施例において、位置セ
ンサー２１６、２１８は、回転ポテンシオメータを含
む。回転ポテンシオメータは、機械に対するブーム１１
０と、該ブーム１１０に対するバケット１０８の角度位
置に応答してパルス幅変調信号を発する。ブーム１１０
の角度位置は、リフトシリンダの伸び１０６Ａ、Ｂの関
数であるが、バケット１０８の角度位置は、ティルトお
よびリフトシリンダの伸び１１４、１０６Ａ、Ｂ双方の
関数である。位置センサー２１６、２１８の関数は、直
接的に、もしくは間接的に油圧シリンダの相対的な伸び
を測定できる他のセンサーであっても簡単に達成でき
る。例えば、ポテンシオメータを、油圧シリンダ内に配
置されたラジオ周波数（ＲＦ）センサーと置き換えるこ
とができる。
【００１０】バルブ組立体２０２は、コントローラ２０
８により発せられた電気信号に応答し、油圧流体の流れ
を油圧シリンダ１０６Ａ、Ｂ、１１４に与える。好まし
い実施例において、バルブ組立体２０２は、４つの主バ
ルブ（リフトシリンダに対し２つの主バルブ、およびテ
ィルトシリンダに対し２つの主バルブ）と、８個の油圧
バルブ（各主バルブごとに２つの油圧バルブ）を含む。
主バルブは、加圧流体をシリンダ１０６Ａ、Ｂ、１１４
に送り、油圧バルブは、パイロット流体流れを主バルブ
に送る。各油圧バルブは、電気的にコントローラ２０８
に接続されている。例示的な油圧バルブば米国特許第
５、３６６、２０２号に開示されており、本発明はこの
特許明細書の記載を本発明の一部にする。２つの主ポン
プ２１２、２１４は油圧流体を主スプールに供給するの
に用いられ、パイロットポンプ２２２は、油圧流体を油
圧バルブに供給するのに用いられる。オン／オフ・ソレ
ノイドバルブと圧力リリーフバルブ２２４が含まれてお
り、油圧バルブへのパイロット流体流れを制御するよう
になっている。
８により発せられた電気信号に応答し、油圧流体の流れ
を油圧シリンダ１０６Ａ、Ｂ、１１４に与える。好まし
い実施例において、バルブ組立体２０２は、４つの主バ
ルブ（リフトシリンダに対し２つの主バルブ、およびテ
ィルトシリンダに対し２つの主バルブ）と、８個の油圧
バルブ（各主バルブごとに２つの油圧バルブ）を含む。
主バルブは、加圧流体をシリンダ１０６Ａ、Ｂ、１１４
に送り、油圧バルブは、パイロット流体流れを主バルブ
に送る。各油圧バルブは、電気的にコントローラ２０８
に接続されている。例示的な油圧バルブば米国特許第
５、３６６、２０２号に開示されており、本発明はこの
特許明細書の記載を本発明の一部にする。２つの主ポン
プ２１２、２１４は油圧流体を主スプールに供給するの
に用いられ、パイロットポンプ２２２は、油圧流体を油
圧バルブに供給するのに用いられる。オン／オフ・ソレ
ノイドバルブと圧力リリーフバルブ２２４が含まれてお
り、油圧バルブへのパイロット流体流れを制御するよう
になっている。
【００１１】本発明は、作業具の動作を正確に制御する
ためにポンプコマンド信号の大きさを求めることに関す
る。コントローラ２０８は、ＲＡＭおよびＲＯＭモジュ
ールを含むのが好ましく、本発明の特定の特徴を実行す
るのにソフトウェアプログラムを記憶する。さらに、Ｒ
ＡＭとＲＯＭモジュールは、少なくとの１つのルックア
ップ表すなわち、ポンプコマンド信号の大きさを求める
のに使用されるマップにおけるフフトウェアを記憶す
る。マップは、作業具を制御するのに用いられる作業機
能に対応する。作業機能は、リフト油圧シリンダ１０６
Ａ、Ｂを伸ばしたり引き込ませて、バケットの高さを制
御する持ち上げおよび下降操作と、ティルトシリンダ１
１４を伸ばしたり引き込ませてバケットの状態を制御す
る投棄およびラック操作を含んでいればよい。マップに
記録された数値の数は、システムの所望の精密さに依存
する。測定および計算された値がメモリに記録された別
個の値の間にある場合に、補間が用いられて実際の値を
求めるようになっていればよい。マップの数値は経験的
データのシミュレーションおよび解析に基づく。
ためにポンプコマンド信号の大きさを求めることに関す
る。コントローラ２０８は、ＲＡＭおよびＲＯＭモジュ
ールを含むのが好ましく、本発明の特定の特徴を実行す
るのにソフトウェアプログラムを記憶する。さらに、Ｒ
ＡＭとＲＯＭモジュールは、少なくとの１つのルックア
ップ表すなわち、ポンプコマンド信号の大きさを求める
のに使用されるマップにおけるフフトウェアを記憶す
る。マップは、作業具を制御するのに用いられる作業機
能に対応する。作業機能は、リフト油圧シリンダ１０６
Ａ、Ｂを伸ばしたり引き込ませて、バケットの高さを制
御する持ち上げおよび下降操作と、ティルトシリンダ１
１４を伸ばしたり引き込ませてバケットの状態を制御す
る投棄およびラック操作を含んでいればよい。マップに
記録された数値の数は、システムの所望の精密さに依存
する。測定および計算された値がメモリに記録された別
個の値の間にある場合に、補間が用いられて実際の値を
求めるようになっていればよい。マップの数値は経験的
データのシミュレーションおよび解析に基づく。
【００１２】操作において、コントローラ２０８は、オ
ペレータコマンド信号を受信し、これに応じて電気バル
ブ信号とポンプコマンド信号を発信し、所望の速度で各
油圧シリンダを制御するようになっている。バルブ組立
体２０２は、電気バルブ信号を受信し、ポンプ２１２、
２１４のいずれか、あるいは双方ともがポンプコマンン
ド信号を受信して、電気バルブとポンプコマンド信号の
大きさに応答して各油圧シリンダに油圧流体を制御して
流すようになっている。図３を参照すると、コントロー
ラ２０８の制御構造の好ましい実施例を表している。図
示のように、制御構造は、位置フィードバックに基づく
制御システム３００から構成される。好ましい実施例に
おいて、制御システム３００は、リフトシリンダ１０６
に対応する持ち上げ機能を調整する。しかし、制御シス
テム３００は、リフトシリンダ１０６に対応する下降機
能と、ティルトシリンダ１１４に対応するラックおよび
投棄機能を制御する同一の実施例により表されていても
よい。制御システム３００の操作については以下のよう
に記載する。
ペレータコマンド信号を受信し、これに応じて電気バル
ブ信号とポンプコマンド信号を発信し、所望の速度で各
油圧シリンダを制御するようになっている。バルブ組立
体２０２は、電気バルブ信号を受信し、ポンプ２１２、
２１４のいずれか、あるいは双方ともがポンプコマンン
ド信号を受信して、電気バルブとポンプコマンド信号の
大きさに応答して各油圧シリンダに油圧流体を制御して
流すようになっている。図３を参照すると、コントロー
ラ２０８の制御構造の好ましい実施例を表している。図
示のように、制御構造は、位置フィードバックに基づく
制御システム３００から構成される。好ましい実施例に
おいて、制御システム３００は、リフトシリンダ１０６
に対応する持ち上げ機能を調整する。しかし、制御シス
テム３００は、リフトシリンダ１０６に対応する下降機
能と、ティルトシリンダ１１４に対応するラックおよび
投棄機能を制御する同一の実施例により表されていても
よい。制御システム３００の操作については以下のよう
に記載する。
【００１３】第１に、バルブ変換ブロック３１０が、オ
ペレータコマンド信号を対応する油圧式バルブ３１５の
所望のステムの変位を表す電気バルブ信号に変換する。
次いで、電気バルブ信号がバルブ３１５に送信され、バ
ケット１０８を所望速度で持ち上げるためにリフトシリ
ンダ１０６Ａ、１０６Ｂへの流体の流れを制御するよう
になっている。流れ制限マップ３２０は、さらにオペレ
ータコマンド信号と、バケットの高さを表すリフトシリ
ンダ位置信号を受信し、これに応じて、ポンプコマンド
信号を発信する。ポンプコマンド信号は、持ち上げ操作
の最高速度を調整するのに使用される所望のポンプの吐
出量を表す。ポンプとバルブスプールの吐出量を制御す
ることによって、リフトシリンダ１０６に給送される流
体流れが制御され、持ち上げ操作の速度を調整すること
になる。流れ制限マップ３２０については、図４により
わかりやすく図示する。
ペレータコマンド信号を対応する油圧式バルブ３１５の
所望のステムの変位を表す電気バルブ信号に変換する。
次いで、電気バルブ信号がバルブ３１５に送信され、バ
ケット１０８を所望速度で持ち上げるためにリフトシリ
ンダ１０６Ａ、１０６Ｂへの流体の流れを制御するよう
になっている。流れ制限マップ３２０は、さらにオペレ
ータコマンド信号と、バケットの高さを表すリフトシリ
ンダ位置信号を受信し、これに応じて、ポンプコマンド
信号を発信する。ポンプコマンド信号は、持ち上げ操作
の最高速度を調整するのに使用される所望のポンプの吐
出量を表す。ポンプとバルブスプールの吐出量を制御す
ることによって、リフトシリンダ１０６に給送される流
体流れが制御され、持ち上げ操作の速度を調整すること
になる。流れ制限マップ３２０については、図４により
わかりやすく図示する。
【００１４】図４に図示されているように、流れ制限マ
ップ３２０は、複数のオペレータコマンドおよびリフト
シリンダ位置信号の大きさに対応する複数のポンプコマ
ンド信号の大きさを記憶する。従って、オペレータコマ
ンドおよびリフトシリンダ位置とに基づき、コントロー
ラ２０８は、所望のポンプコマンド信号の大きさを求
め、リフトシリンダ１０６Ａ、Ｂが工程の終了に向かっ
て動いているときに、バケットの持ち上げを遅くしたり
制限する。コントローラ２０８は、バケット１０８が最
高リフト位置に近接するときに、持ち上げ操作に関連す
る速度を低下させるのに用いられる大きさを有するポン
プコマンド信号を発するので有効である。図４に示した
ような、別のマップを下降操作を制御するのに用いるこ
とができることに留意する。さらに別の同様なマップを
投棄およびラック操作を制御するのに用いることができ
る。さらに、マップが図示され記載されているが、本分
野の当業者であれば明白なように、マップを経験的な式
により表してもよい。オペレータコマンドおよびリフト
シリンダ位置とに応答して、マップからポンプコマンド
信号の大きさを選択するのではなく、コントローラ２０
８は、オペレータコマンドおよびリフトシリダ位置とに
応じて経験的式に基づき、ポンプコマンド信号の大きさ
を計算できる。
ップ３２０は、複数のオペレータコマンドおよびリフト
シリンダ位置信号の大きさに対応する複数のポンプコマ
ンド信号の大きさを記憶する。従って、オペレータコマ
ンドおよびリフトシリンダ位置とに基づき、コントロー
ラ２０８は、所望のポンプコマンド信号の大きさを求
め、リフトシリンダ１０６Ａ、Ｂが工程の終了に向かっ
て動いているときに、バケットの持ち上げを遅くしたり
制限する。コントローラ２０８は、バケット１０８が最
高リフト位置に近接するときに、持ち上げ操作に関連す
る速度を低下させるのに用いられる大きさを有するポン
プコマンド信号を発するので有効である。図４に示した
ような、別のマップを下降操作を制御するのに用いるこ
とができることに留意する。さらに別の同様なマップを
投棄およびラック操作を制御するのに用いることができ
る。さらに、マップが図示され記載されているが、本分
野の当業者であれば明白なように、マップを経験的な式
により表してもよい。オペレータコマンドおよびリフト
シリンダ位置とに応答して、マップからポンプコマンド
信号の大きさを選択するのではなく、コントローラ２０
８は、オペレータコマンドおよびリフトシリダ位置とに
応じて経験的式に基づき、ポンプコマンド信号の大きさ
を計算できる。
【００１５】本発明を、上述の好ましい実施例を参照し
て、詳細に図示し記載してきたが、本分野の当業者であ
れば、様々な付加的な実施例を本発明の精神と範囲から
逸脱することなく実行できることがわかるであろう。ホ
イール式ローダのような、各作業機械が、作業サイクル
ウ中に複数の位置を介し動くことのできる作業具を含
む。バケットに組み合わされる一般的な作業サイクルで
は、ブームおよびバケットを土壌で満たすための掘削位
置に、搬送位置に、持ち上げ位置に、および土壌をバケ
ットから降ろすための投棄位置に位置決めすることを含
む。本発明は、シリンダが工程の終わりに達するときに
作業具の速度を低減させる制御システムを利用する方法
と装置を提供する。より詳細には、本発明は、リフトシ
リンダが、オペレータコマンドおよびリフトシリンダの
位置に応じて工程の終わりに達するときに、持ち上げ操
作の速度を低減させる。
て、詳細に図示し記載してきたが、本分野の当業者であ
れば、様々な付加的な実施例を本発明の精神と範囲から
逸脱することなく実行できることがわかるであろう。ホ
イール式ローダのような、各作業機械が、作業サイクル
ウ中に複数の位置を介し動くことのできる作業具を含
む。バケットに組み合わされる一般的な作業サイクルで
は、ブームおよびバケットを土壌で満たすための掘削位
置に、搬送位置に、持ち上げ位置に、および土壌をバケ
ットから降ろすための投棄位置に位置決めすることを含
む。本発明は、シリンダが工程の終わりに達するときに
作業具の速度を低減させる制御システムを利用する方法
と装置を提供する。より詳細には、本発明は、リフトシ
リンダが、オペレータコマンドおよびリフトシリンダの
位置に応じて工程の終わりに達するときに、持ち上げ操
作の速度を低減させる。
【００１６】好ましい実施例の機能では、ブームと、こ
れに対応する油圧回路に関し記載されているが、本発明
は、他の種類の土工用機械の作業具の位置を制御するの
にも簡単に適応する。例えば、本発明は、油圧掘削機、
バケットホーおよび油圧作動式作業具を有する同様の機
械の作業具を制御するのに用いることができる。本発明
の別の態様、目的および利点を、図、発明の開示および
請求の範囲を研究することから得ることができる。
れに対応する油圧回路に関し記載されているが、本発明
は、他の種類の土工用機械の作業具の位置を制御するの
にも簡単に適応する。例えば、本発明は、油圧掘削機、
バケットホーおよび油圧作動式作業具を有する同様の機
械の作業具を制御するのに用いることができる。本発明
の別の態様、目的および利点を、図、発明の開示および
請求の範囲を研究することから得ることができる。
【図１】ローダ機械またはホイール式ローダの前方部の
側面図である。
側面図である。
【図２】ローダ機械の電気油圧制御システムのブロック
線図である。
線図である。
【図３】電気油圧制御の制御システムの１実施例のブロ
ック線図である。
ック線図である。
【図４】流れ制限マップの３次元のグラフ図である。
１００ 作業具制御システム １０２ 作業具 １０６、１１４ 油圧シリンダ １０８ バケット １１０ ブーム １１２ ブームピボットピン １１６ ピボットピン ２０６ ジョイスティック ２１９ 制御レバー ２１６、２１８ シリンダ位置センサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シンシア エム ガードナー アメリカ合衆国 イリノイ州 60543 オ ズウィーゴ クリークサイド コート 504 (72)発明者 ジェームズ イー シンプフ アメリカ合衆国 イリノイ州 60544 プ レインフィールド ウェスト プレイズマ ン サークル 23860
Claims (8)
- 【請求項１】 ブームとバケットが取り付けられてお
り、該ブームが油圧リフトシリンダにより作動される場
合の持ち上げおよび下降操作と、前記バケットが油圧テ
ィルトシリンダにより作動される場合のラックおよび投
棄操作とを含む複数の作業機能を含む、内燃機関を有す
る土工用機械の作業具を制御して動かすための装置であ
って、 オペレータ制御式ジョイスティックと、 該ジョイスティックの位置を検出し、これに応じてオペ
レータコマンド信号を発するためのジョイスティック位
置センサーと、 前記リフトおよびティルトシリンダの位置を検出し、こ
れに応答して各シリンダ位置信号を発するためのシリン
ダ位置センサーと、 前記オペレータコマンド信号を受信し、これに応じて電
気バルブ信号を発するための手段と、 前記電気バルブ信号を受信し、油圧流体流れを前記各油
圧シリンダに制御して与え、該油圧シリンダを前記オペ
レータコマンド信号に従って動かすようになっているバ
ルブ組立体と、 加圧流体を該バルブ組立体に与える可変容量形ポンプ
と、 前記オペレータコマンドおよびシリンダ位置信号を受信
し、これに応答してポンプコマンド信号を送信し、前記
可変容量形ポンプの吐出量を変更して前記各油圧シリン
ダの動作を調整するようになっている手段と、 が設けられた装置。 - 【請求項２】 複数のオペレータコマンドおよびシリン
ダ位置信号の大きさに応じて複数のポンプコマンド信号
の大きさを記憶するソフトウェアマップを含むことを特
徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 前記オペレータコマンドおよびシリンダ
位置信号の大きさに応答して、前記マップから前記複数
のポンプコマンド信号の大きさの１つを選択する手段を
含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。 - 【請求項４】 前記ポンプコマンド信号の大きさは、前
記リフトシリンダが持ち上げ操作中に工程の終わりに達
するときに前記リフトシリンダの速度を遅くするために
前記ポンプの吐出量を減少させるよう選択されることを
特徴とする請求項３に記載の装置。 - 【請求項５】 複数の油圧シリンダと、加圧流体を該油
圧シリンダに与える可変容量形ポンプとを含む、内燃機
関を有する土工用機械の作業具を制御して動かす方法で
あって、 オペレータコマンド信号を発し、 リフトおよびティルトシリンダの位置を検出し、これに
応答して各シリンダ位置信号を発し、 前記オペレータコマンド信号を受信し、これに応答して
電気バルブ信号を発信し、 該電気バルブ信号を受信し、油圧流体流れを前記各油圧
シリンダに制御して与え、該油圧シリンダを前記オペレ
ータコマンド信号に従って動し、 前記オペレータコマンドおよびシリンダ位置信号を受信
し、これに応じてポンプコマンド信号を発信し、可変容
量形ポンプの吐出量を変更し、前記各油圧シリンダの動
作を調整する、 段階からなる方法。 - 【請求項６】 複数のオペレータコマンドおよびシリン
ダ位置信号の大きさに相当する、複数のポンプコマンド
信号の大きさを記憶する段階を含むことを特徴とする請
求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 前記オペレータコマンドおよびシリンダ
位置信号の大きさに応答して前記記憶された大きさから
前記複数のコマンド信号の大きさのうち１つを選択する
段階を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 前記油圧シリンダ速度を低減させるよう
前記ポンプの吐出量を減少させるために前記記憶された
ポンプコマンド信号を選択する段階を含むことを特徴と
する請求項７記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/861,554 US5899008A (en) | 1997-05-22 | 1997-05-22 | Method and apparatus for controlling an implement of a work machine |
| US08/861554 | 1997-05-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH111942A true JPH111942A (ja) | 1999-01-06 |
| JP4243366B2 JP4243366B2 (ja) | 2009-03-25 |
Family
ID=25336128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14125298A Expired - Fee Related JP4243366B2 (ja) | 1997-05-22 | 1998-05-22 | 作業機械の用具を制御するための方法と装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5899008A (ja) |
| JP (1) | JP4243366B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108127560A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-06-08 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | 用于方形光学元件双面快速抛光的控制系统 |
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| US6115660A (en) * | 1997-11-26 | 2000-09-05 | Case Corporation | Electronic coordinated control for a two-axis work implement |
| JPH11181843A (ja) * | 1997-12-17 | 1999-07-06 | Komatsu Ltd | ホイールローダ |
| US6282453B1 (en) * | 1998-12-02 | 2001-08-28 | Caterpillar Inc. | Method for controlling a work implement to prevent interference with a work machine |
| FR2802664B1 (fr) * | 1999-12-21 | 2002-03-08 | Dev Industrialisation Assistan | Dispositif et systeme de controle sur bus informatique pour machine mobile |
| US6951067B1 (en) | 2000-08-31 | 2005-10-04 | Caterpillar, Inc. | Method and apparatus for controlling positioning of an implement of a work machine |
| JP3777114B2 (ja) * | 2001-11-05 | 2006-05-24 | 日立建機株式会社 | 油圧作業機の油圧回路装置 |
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| US7748147B2 (en) * | 2007-04-30 | 2010-07-06 | Deere & Company | Automated control of boom or attachment for work vehicle to a present position |
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-
1997
- 1997-05-22 US US08/861,554 patent/US5899008A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-05-22 JP JP14125298A patent/JP4243366B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5899008A (en) | 1999-05-04 |
| JP4243366B2 (ja) | 2009-03-25 |
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