JPS58120925A - 油圧シヨベルの作業軌跡制御装置 - Google Patents

油圧シヨベルの作業軌跡制御装置

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Publication number
JPS58120925A
JPS58120925A JP222682A JP222682A JPS58120925A JP S58120925 A JPS58120925 A JP S58120925A JP 222682 A JP222682 A JP 222682A JP 222682 A JP222682 A JP 222682A JP S58120925 A JPS58120925 A JP S58120925A
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JP
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signal
angle
arm
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cylinder
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Application number
JP222682A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Watanabe
洋 渡邊
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS58120925A publication Critical patent/JPS58120925A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2203Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は油圧ショベルの作業軌跡制御装置に係り、特に
水平掘削に好適な油圧ショベルの作業軌跡制御装置に関
する。
狛1図は油圧ショベルの概略構成を示す側面図で、1は
油圧ショベルの上部旋回体、2は下部走行体、3は70
ンNIIIである。フロント機構3は、上部旋回体1の
一部αに俯仰自在に支持されたブーム4、ブーム4の先
端部すに揺動自在に支持されたアーム5、アーム5の先
端部Cに回動自在に支持されたパケット6で構成されて
いる。7は前記部分αを中心にプーム4を俯仰させるプ
ームシリンダ、8は前記先端部すを中心にアーム5を揺
動させるアームシリンダ、9は前記先端部Cを中心にリ
ンク10G、10bを介してパケット6を回動させるパ
ケットシリンダである。図中、atはプーム4とアーム
5との相対角度を示し、α2ffllfiは最小の相対
角度、α1 mGxは最大の相対角度を示す。
このような油圧シ璽ベルを用いて地面を水平に掘削する
(即ち、先端部Cを水平に移動する)ためには、図示の
機構から明らかなように、ブームシリンダ7とアームシ
リンダ8とを相互に関連をもった適宜な速度で伸縮させ
ることを要し、この操作はきわめて複雑であって高度の
熟練を必要とした。
このため、従来から簡単な操作で水平軌跡に沿った掘削
作業ができる装置が提供されている。第2図にこのよう
な従来の油圧ショベルの作業軌跡制御装置を示す。図中
、第1図に示す部分と同一部分には同一符号を付して説
明を省略する。
第2図で、α、は上部旋回体1とプーム4 との相対角
度を示す。11cLはこの相対角度α1を検出する角度
計である。llbは前記したプーム4とアーム5との相
対角度α、を検出する角度計である。
12cLおよび12bは可変吐出容量ボン1等の油圧系
の流量調整機構であり、流量調整機構12Gは電気的信
号によりブームシリンダ7への流量を調整し、流量調整
機構12bは電気的信号によりアームシリンダ8への流
量を調整する。
13は油圧ショベル運転席に設けられている操作レバー
である。操作レバー13は、これを操作することにより
電気的信号q、を発生する。即ち、操作レバー13をア
ームシリンダ7が伸びる方向へ操作するとその操作蓋に
応じた正の電気信号十q、が発生し、アームシリンダ7
が縮む方向へ操作するとその操作量に応じた負の電気信
号−qtが発生する。又、操作レバー13を中立位置と
したときは何等の信号も発生しない。操作レバー13の
信号9重は前記流量調整機構12bへ入力され信号qt
に応じた速度でアームシリンダ7を伸縮する。
14は角度計11で検出したプーム4とアーム5の相対
角度の信号α雪に対応して、定められた信号を発生する
関数発生器である。$S図に、この関数発生器14の特
性図を示す。この特性図において、qlは、前記信Fq
tを流量調整機構12bへ入力してこれに応じた速度で
アームシリンダ8が伸び又は縮んでいる場合に、前記先
端部Cを水平に移動させる(水平掘削する)ためのブー
ムシリンダ7が伸び又は縮むべき速度を得るために、流
量調整機構121%へ入力される信号である0特性図は
横軸に相対角度α8、縦軸に信号q1と信号q、との比
ql/Q!がとってあり、関数発生器14に角度信号α
、が入力されると、 この信号に相当する角度における
q*/q鵞の値が、信号qs/qtとしてR数発生器1
4から出力されるようになっている。値Ql/Q、は予
め机上計算により求められた値である。
15は関数発生器14からの信号q、/qtと操作レバ
ー13からの信号q、とを入力し、q鵞XQt/Qtの
掛算を行う乗算器である。この掛算の結果、乗算器15
においては値q、が得られ、これが乗算器15から信号
Qiとして出力される。
このような制御装置において、乗算1!!15からの出
力信号q1を流量調整機構12cLへ入力すれば、ブー
ムシリンダ7は最適の速度で伸縮し、アームシリンダ8
の伸縮と相俟って先端部Cを水平に移動することができ
る。しかし、角度計11b1流量調整機構12a、12
b、操作レバー13の精度の問題などで先端部Cの水平
移動に多少の誤差を生ずる場合がある。そこで、この誤
差を補正するための手段が設けられる。以下にこの手段
を説明する。
16は信号q、を入力とするウィンドコンパレータであ
る。ウィンドコンパレータ16は入力がOの近辺におい
てのみその出力は「0」であり、入力が00近辺以外の
場合はその出力は「1.Iである。ウィンドフンパレー
タ16からの出力「1」によりスイッチ17が閉じ、出
力「0」によりスイッチ17が開く。したがって、操作
レバー13が中立位置以外の位置にあるときはスイッチ
17は閉じ、中立位置に戻ったときスイッチ17は開く
 。
18はアーム先端位置演算器である。アーム先端位置演
算器18は、ある定められた基準点(例えば上部旋回体
の一部a点)から先端部Cまでの高さくこの高さをyと
する。)を算出する。この高さyは、部分αから先端部
すまでの長さ、先端部すから先端部Cまでの長さ、角度
α1および角度α!が判れば算出することができる。こ
のため、アーム先端位置演算#18には、角度信号α重
 およびα、が入力される。アーム先端位置演算器18
は前記の高さyに応じた信号yを出力する。
19はサンプルホールド回路である。サンプルホールド
回路19は、スイッチ17が閉じたときアーム先端位置
演算器18からの信号yを入力してこれを保持し、その
後アーム先端位置演算器18の出力信号yが変化しても
、保持している信号は変らない。スイッチ17が開くと
保持している信号は消える。したがって、操作レバーを
操作しバクット5の先端を所期の掘削位置までもってき
て、先端部Cが目標高さになり、次に操作レバー13を
操作して掘削を開始したとき、スイッチ17が閉じてそ
のときの先端部Cの目標高さくこの高さをyoとする。
)がサンプルホールド回路19へ入力される。以後、こ
の目標高さの信号y0はスイッチ17が開くまでホール
ド回路19に保持されている。
20は、アーム先端位置演算器18からの信号yとサー
〉プルホールド回路19からの信号y0 とを人力して
引算をする減算器である。減算器20は信号y0に応じ
た値から信号yに応じた値を引き、その結果に応じた信
号Δyを出力する。この出刃信号47は、掘削作粱中に
おける先端部Cの高さyの目標高さ7oに対する偏差を
表わす信号で信号ayが大きい種目的の掘削軌跡から大
きく外れていることを意味する。
21は減算器20からの出力信号Δyを増巾する増巾器
である。油圧ショベルの70> )m構3の駆動の応答
性は比較的遅いので、増巾器21の増巾器を大きくする
と先端部Cは目標高さを中心にその上下の移動を繰り返
すいわゆるハンチングを生ずる。したがって、増巾器2
1の増巾器はハンチングを起さない程度に小さく設電さ
れている。
増巾器21は信号ノyを増巾した信号 、1を出力する
。この信号q1°が補正信号として用いられる。
22は乗算!#15からの出力信号q、と増巾器21か
らの出力信号ql’とを加える加Il器である。
加算器22は、乗算器15からの信号q、を補正した信
号q1を出力する。 この場合の補正された出力信号q
1は実際の掘削に適した信号であり、ブームシリンダ7
の流量調整機構126へ入力すれる。
第2図に示す制御装置の動作を説明する。
水平掘削を行うため、フロント機構3を操作してバナッ
ト5の先端を所期の掘削面へ移動する。
このとき、アームシリンダ8は最も縮んだ状態、即ち、
相対角度6は最小角度α、minにあるものとする。今
、掘削のため操作レバー13をアームシリンダ8の伸び
方向に操作すると、信号中q、が流量調整機構12bに
入力し、アームシリンダ8が伸長をはじめる。同時に、
角度計11bからの相対角度α、minに相当する角度
信号α鵞が関数発生器14へ入力し、関数発生器14は
角度αtmtnk応じた信号Ql/q2を発生する。乗
算器15は、この信号q、/q、と操作レバー13の信
号q2とを掛算して信号q1を作る。
一方、アーム先端位置演算W#18は角度信号α8、α
、を入力して演算を行い、先端部Cの高さに相当する信
号yを出力する。ウィンドコンパレータ16は操作レバ
ー13の信号q、の入力により「1」を出力するので、
スイッチ17は閉じ、これによりアーム先端位置演算器
18の出力信号yはサンプルホールド回路19へ入力し
、ここに保持される。この場合、バナット5の先端は目
的の軌跡上にあり、先端部Cは目標高さにあるので、サ
ンプルホールド回路19に保持された信号yが信号y0
となる。
この状態で、アームシリンダ8は操作レバー13の信号
q、に応じた速度で伸長し角度α2は角度α。
mlnから角度5E! mazへ向って大きくなり、関
数発生1114からの出力信号QI/Chおよび乗算器
15からの出力信号q1はこれに応じて変化する。 こ
の出力信号q1は加算器22を径で流量調整機構12α
へ入力され、アームシリンダ7は信号q1に応じた速度
で縮み、水平掘削が行われる。
このように、水平掘削が行われるにしたがい、角度αい
α、も逐次変化し、アーム先端位置演算器18の入力も
変化することとなるが、先端部Cの位置が目標高さにあ
る限り、その出力信号yはサンプルホールド回路19の
出力信号7oと等しく、シたがって、偏差信号Δyおよ
び補正信号q1は0となり、流量調整機構12cLへは
乗算器15の出力信号q、がそのまま入力される。
しかし、何等かの原因で先端部Cの位置が目標高さを外
れると、信号yと信号y0との間に差を生じ、減算器2
0は偏差信号Δyを出力する。増巾器21はこの偏差信
号ノyを増巾して補正信号q1を出力し、乗算器15の
出力信号q、を加算器22で加算補正して、補正された
信号qIとする。
補正された信号q1が流量調整機構12Gへ入力するこ
とにより、目標高さから外れていた先端部Cの位置は、
増巾器21の増中度が小さいため、ハンチングを生じる
ことなく少しづつ目標高さへ向って戻されてゆき、最終
的に目標高さと一致する位置に戻る。このとき、補正信
号q1は0となり、流量調整機構12Gへは乗算器15
の出力信号q1がそのまま入力される。
以上の動作は操作レバー13が操作されていれば、角度
α!が角度α1ffllnから角度α、 maxになる
まで連続して行われる。先端部Cの移動速度は操作レバ
ー13の操作蓋即ち信号q!を調節することにより任意
の速度とすることができる。アーム5を角度α2 tn
cLzから角度αtozinへと伸長させて作業する場
合も、操作レバー13をアームシリンダ8が縮む方向に
操作することにより信号−q!を出力し、前述の動作と
同様の動作で、先端部Cを角度α! m(Lz @で水
平に移動させるー このようにして、きわめて容易に水
平掘削を行うことができる。
ところで、例えばアームシリンダ8を伸長してゆき、最
後にアームシリンダ8のストロークエンドに達して角度
a!がα1 mcL)(に達したとき、依然として操作
レバー13が操作されていると、信号+q、は出力を続
け、関数発生器14は角度α2mcLzに対応する信号
qt/Qtを、又、乗算N15はこれにより信号q1を
出力する。この結果、プームシリンダ7は縮む行程を続
け、アーム5は動作を停止しているにも拘らずプーム4
は下げ方向に動作することとなる。このため、それまで
の掘削は水平に行われても最後の掘削個所で掘削し過ぎ
を生じ水平掘削の目的が達成できなくなる。角度α、が
α!minに達した場合も、操作レバー13が操作され
ていれば同じ動作が行われて掘削し過ぎを生じ、水平掘
削ができなくなる。
一方、過度の掘削が発生すると、先端部Cの位置が目標
高さから外れることになるので補正信号q、が出力され
て信号q、に対し補正を行う筈であるが、前述のように
増巾器21の増中度はハンチング防止のため小さく選定
されており、したがって、プーム4は直ちに停止するこ
となく動作を続けてしまい、前記掘削し過ぎを防止する
ことはできない。
又、アームシリンダ8がストロークエンドに達したとき
、操作レバー13を中立位置に戻せば信号q!は0とな
り、プームも停止して掘削し過ぎという状態は発生しな
いが、運転者がアームシリンダ8のストロークエンドを
感知することは困難であるばかりでなく、これを感知し
て一瞬のうちに操作レバー13を中立位置に戻すことは
より困難である。したがって、運転者の操作によっても
、ストロークエンドにおける前記掘削し過ぎを免れるこ
とはできない。
本発明の目的は、油圧ショベルにより一定の作業軌跡に
沿って掘削する場合、アームシリンダのストロークエン
ドにおいても作業軌跡が乱れることのない油圧ショベル
の作業軌跡制御装置を提供するにある。
この目的を達成するため、本発明は、アームシリンダが
少なくともそのストロークエンドの近傍に達したときブ
ームシリンダの動きを停止させる手段を設けたことを特
徴とする。
以下、本発明を@4図に示す一実施例に基づいて詳細に
説明する。
第4図で、一点鎖線で囲まれる部分は、第2図で示す一
点鎖線で囲まれた制御部23に相当する制御部501で
ある。乗算器15、ウィンドフンパレータ16、スイッ
チ17、アーム先端位置演算器18、サン1ルホールド
回路19、減算器20゜増巾器21、加算器22、およ
び信号αi、αt+q1、魁は第2図に示すものと同じ
であるので説明は省略する、 14gは関数発生器である。第5図(α)に関数発生器
14αの特性図を示す。この特性図が#13図に示す特
性図と興なる点は、第3図に示す特性図においては角度
alが相対角度α1 mGXに達しても値Ql/q、が
一定値を有するのに対して、 この特性図は角度α、が
角度α1 tnaxに達する少し以前の角度(!!’ 
maxから角# a、 au$xまでの間1値q1/q
tがOとなる点である。この特性図から明らかなように
、関数発生器14cLは、角度α意がα1 minから
α!mcLxへ向って増大してゆき角質α、 WtLX
に達するまではその特性図にしたがった所定の信号虫/
q、を出力するが、角度α2 ma’2cを超える角質
ではその出力を0とする。以後、この出力0となる角変
範囲を停止帯と称する。
14bは他の関数発生器であり、第5図(b)にその特
性図を示す。この特性図が#I3図に示す特性図と異な
る点は、#13図に示す特性図においては角度α、が相
対角度α、 mlnにおいても値q>/qtが一定値を
有するのに対して、この特性図は角度α!がα!ml口
に達する少し以前の角度α、゛mlnと角度α、mln
との間、値Q t / qtがOとなる点である。この
特性図から明らかなように、関数発生器14bは、角度
α、が(El rnazからa!minへ向ッテ減少し
てゆき角度α、°mlnに達するまではその特性図にし
たがった所定の信号q+/qtを出力するが、角度α、
°mlnより小さな角度ではその出力を0とする0即ち
1角度α1ffllnから角度α、’m1ot、での関
は停止帯となる。
24はフンパレータであり、操作し/<−13の出力信
号q、が「+」又は「0」の時に「1」を出力し、信号
q!が「−」の時に「0」を出力する。
25aは上限角度発生器であり、関数発生器14Gの特
性図(11115図(cL) )における角度α2 t
nlB)(に相当する信号αg’ maxを発生する。
又、25bは下限角度発生器であり、関数発生器14b
の特性図(1115図(b))における角度g、’ml
nに相当する信号a!”mlnを発生する。
26aは、上限角度発生器258の信号α! 0IGX
と信号a!とを入力信号とするコンパレータであり、信
号α!が信号α、”maxより大きいよき、即ち、角度
α!が停止帯にあるときrlJを出力し、信号α。
が信号αg’ m(Lxと等しいとき又はそれより小さ
いとき「0」を出力する。又、26bは、下限角度発生
器25bの信号α、’winと信号α、とを入力信号と
するコンパレータであり、信号α、が信号αim i 
nと等しいか又はそれより大きいとき「1」を出力し、
信号α、が信号α;mlnより小さいとき、即ち、角度
α、が停止帯にあるときrOJを出力する。
27はコンパレータ26aの出カドフンパレータ24の
出力を入力とするNAND @路である。
NAND回路27は、フンパレータ265およびコンパ
レータ24の出力が「1」のときrOJを出力し、それ
以外の場合は「1」を出力する。即ち、操作レバー13
がアームシリンダ8を伸長させて角度α鵞がα1rnl
rlからα!maxへ向って増加してゆき停止帯に入っ
たときのみNAND回路の出力が「0」となる。
28はコンパレータ26bの出力とフンパレータ24の
出力を入力とするOR回路である。08回M28は、コ
ンパレータ26bおよびフンパレータ24の出力がいず
れもrOJのときrOJを出力し、それ以外の場合は「
1」を出力する。即ち、操作レバー13がアームシリン
ダ8を縮めて角度α、がα1 tncLzからα、mi
n  へ向って減少してゆき停止帯に入ったときのみ0
8回路の出力が「0」となる。
29はNAND回路27の出力とOR回路28の出力を
入力とするAND回路である。AND回路29はNAN
D 回路27およびOR回路28の出力のいずれかが「
0」である場合はその出力は「0」であり、両市力が「
1」のときその出力がrlJとなる。即ち1角度α!が
どちらかの停止帯にあれば、AND回路29の出力は「
O」となり、角度α宜かいずれの停止帯にもないとき、
AND回路29の出力は常に「1」である。
30は増巾器21と加算器22との間に介在するスイッ
チであり、AND回路29の出力が「1」のとき閉とな
り、「0」のとき開となる。即ち、角度α、が停止帯に
ないときスイッチ30は閉じて流量調整機構128への
入力信号q、の補正を行い、角度α2が停止帯にあると
きスイッチ30は開いて入力信号q1の加算器22への
入力を阻止する。
31は2個の端子A、Bを有するスイッチであり、端子
Aは関数発生器14αと接続され、端子Bは関数発生器
14bと接続されている。スイッチ−31は、フ〉パレ
ータ24の出力が「l」のとき端子へに切換えられ、出
力が「0」のとき端子Bに切換えられる。即ち、操作レ
バー13が、角度α、がα2m1nからαHrn5)(
に向う方向に操作されているときには関数発生器14α
が使用され、角度α!mcLxから角度α! minに
向う方向に操作されているときには関数発生器14bが
使用されることとなる。
次に、この実施例の動作を説明する。
今、アームシリンダ8が縮み、相対角度α!がα!ml
nの状態にあるとする、パケット6の先端を目的の掘削
面に移動しくこのとき先fIA部Cは目標高さyoとな
っている。)、操作レバー13を操作すると信号+q、
が出力される。この信号は流量調整機構13bへ入力す
れ、アームシリンダ8を操作しS−1317)11作量
に応じた速度で伸長する。又、信号子q!はコンパレー
タ24の入力となるのでコンパレータ24の出力は「1
」となる。したがって、スイッチ31は端子ムへ切換え
られる。アームシリンダ8の伸長に応じて大きくなる角
度信号α!は、スイッチ31の端子Aから関数発生器1
4αに入力され、関数発生器14cLは第5図(α)に
示す特性に応じた信号Ql/Qtを発生し、この信号を
乗算器・15に入力する。乗算器15はこの信号qt/
qtに操作レバー13の出力信号子q、を乗じて信号q
、を出力する。
コンパレータ268は、その一方の入力信号α:が上限
角度発生器258からの信号(! ’t rh&* <
より小さいので、「0」を出力する。又、コンパレータ
26bは、入力信号α、がα’!ma、Anより小さい
とき「0」、α9鵞mih”以上のとき「1」を出力す
る。しかし、コンパレータ24の出力が「1」であるの
で、コンパレータ26bの出力の如何によらず、OR回
路28の出力は「1」となる。一方、NAND回路27
は、コンパレータ26αの出力力「O」、コンパレータ
24の出力が「1」であるので、「1」を出力する。し
たがって、AND回路29の入力は両方とも「1」とな
り、その出力は「1」となる。この結果、スイッチ30
は閉じるつ ウィンドコンパレータ16、スイッチ17、アーム先端
位置演算器18、サンプルホールド回路19、減算器2
0、増巾器21で構成される回路は、前述のように、先
端部Cが目標高さを外れたとき、補正信号q1′を発生
する。スイッチ30はAND回路29の出力「1」によ
り閉じられているので、補正信号qllは加算器22へ
入力され、乗算器15の出力信号q1を補正して、補正
された信号q1とし、これを流量調整機構12αへ入力
して適正な速度でプーム4を作動する。
相対角度α!はアームシリンダ8の伸長に応じて大きく
なり遂に角度αB’ mcLxを超える。このとき、コ
ンパレータ26αの出力はrOJから「l」に変るので
、NAND Ig回路27の出力は「1」から「0」に
変り、この結果、AND回j!829の出力は「0」と
なってスイッチ31は開き、補正信号、1は補正に関与
しなくなる。
一方、相対角度α、が(! @ ’ mG Xを超えた
ことにより、関数発生器14Gは、第5図(α)に示す
特性図から明らかなように停止帯に入って、出力「0」
となる。したがって、流量調整機構12eLの入力も「
0」となり、プーム4はアームシリンダ8のスト賞−ク
エンドに達する少し前に停止することとなる。
以上の、説明とは逆に、アームシリンダ8を縮めてアー
ム5の相対角度α、がα1rn(LXからα2 min
の方へ変化してゆく場合を考える。この場合、操作レバ
ー13は−qmを出力しているのでコンパレータ24の
出力はrOJとなり、スイッチ31は端子Bに切換えら
れ、関数発生器14bが接続される。又、NAND回路
27はコンパレータ24の出力が「OJであるので、コ
ンパレータ26αの出力の如何によらず「1」を出力す
る。虞号α2は下限角度発生器25bの出力信号’! 
’1rAitL lより大きいので、コンパレータ26
bの出力G−ArlJとなり、OR回路28の出力もr
lJとなる。この結果、AND回路29の出力は「1」
となり、スイッチ30は閉となる。
関数発生器14bはその特性にしたがって入力信号α鵞
に相当する出力信号qt/qtを発生し、乗算器15で
信号q1を得、必要な場合は加算器22で補正してこれ
を流量IiI整機構12αへ入力して適正な速度でブー
ム4を作動する。
アームシリンダ8が縮んでゆき、相対角度α。
がα’! mih・1より小さくなると、コンパレータ
26bの出力は「0」となり、OR回路28の出力も「
0」となるので、AND回路29の出力も「0」となっ
てスイッチ30を開き補正信号q”の加算器 器22への入力を胴上する。
一方、相対角度α、がα□!Ir1ヨ、1より小さくな
ったことにより、関数発生器14bは、第5図(b)に
示す特性図から明らかなように停止帯に入り、出力「0
」となる。したがって、流量調整機構12αの入力も「
0」となり、ブーム4はアームシリンダ8のストローク
エンドに達する少し前に停止することとなる。
なお、以上の実施例においては、関数発生器14α、1
4b17)特性を第5図(G)、(b)に示すように角
度α’t mixおよびα”nih’でqt/Qtが0
となるように定めたが、角度α、mりC,、αz ff
l I nにおいてql/Q!が0となるように定めて
もよい。
又、関数発生器14cL、14b(7)!¥f性を、第
5図(cL)、(b)に示すものに代えて第6図(α)
、(b)に示す特性とすることもできる。この場合、角
度αg ’mcLxからα2 mazまでおよび角度α
2” winからα1ffllnまでの間、q、 /q
!はなだらかにOに近づき、角度α1 m(LX % 
62 ml!1に到って0となるように定めである。
この実施例においては、角度α!がα1m1nからα!
maxの方へ大きくなってゆく場合に使用する関数発生
器と、角度a!がα2 aMs)(からα1lnlfl
の方へ小さくなってゆく場合に使用する関数発生器とを
備え、各関数発生器の特性を少なくともアームシリンダ
がそのストロークエンド近傍に達したときブームシリン
ダの流jjkM整機構への入力を0としてブームを停止
するようにし、さらに、そのとき補正信号のブームシリ
ンダの流量調整機構への入力も阻止するようにしたので
、アームシリンダのストロークエンドにおける掘削軌跡
の乱れを防止することができる。
又、各関数発生器の特性を、アームシリンダのストロー
クエンド近傍からストロークエンドにがけて徐々に出力
が城少し、ストロークエンドに到ってOとなるような特
性とすることにより、ブームシリンダを徐々に停止させ
ることができ、急激な停止によるショックを緩和し、か
つ、掘削軌跡の乱れを防止することができる。
本発明の他の実施例を第7図に示す。
この実施例が第4図に示す実施例とJl!なる点は、加
算器22と流jl調整機構12Gとの間にスイッチ32
を介在せしめた点のみであり、その他は第4図に示す実
施例のものと同じである。スイッチ32は端子^および
端子Bを有し、端子Aは加算器22の出力端子に接続さ
れている。−力、端子Bはブームレバー33の信号発生
器33Gの出力端子に接続されている スイッチ32を端子Aの方へ切換えると、第4図に示す
実施例のものと同一の構成となり、同一の動作を行う。
又、スイッチ32を端子Bの方へ切換えると、制御部5
0eLは流IL悶整機構12αトUJfl!され、ブー
ムシリンダ7はブームレバー33の操作量に応じた信号
発生器33cLよりの信号で作動される。
この実施例においては、スイッチ32を端子への方へ切
換えることにより、前述と同様掘削軌跡の乱れを防止す
ることができ、スイッチ32を端子Bの方へ切換えるこ
とに、より、関数発生器14G、14bのいずれか一方
のみを使用し、他方の関数発生器は使用せずに、それに
代えてブームレバー33でプーム4を操作することがで
きる一本発明のさらに他の実施例を糖8図に示す。
この実施例において、一点鎖線で囲まれた部分50bは
、fj!44図に示す実施例の制御部50cLに代る制
御部である。この制御部50bにおける乗算器15、加
算器22、上限角度発生器25cL%下限角度発生器2
5b1コンパレータ24.26α、25 b 、 NA
ND回路27、OR回路28、AND回M29、スイッ
チ30、および、補正信号q1°を発生する装置をms
するウインドフンノくレータ16、スイッチ17、アー
ム先端位置演算器18、サンプルホールドば路19、減
算@20、増巾器21、さらに、信号αi、αv、Q+
、chについては、第4図に示す実施例のものと同じで
あるので説明は省略する。
舶8図で140は関数発生器である。関数発生器14C
の特性は第3図に示す特性を有する。即ち、角度α!が
α、 minおよびα、 maXとなっても、値Ql/
Q!は第5図(α)、(b)、第6図<a>、(b)に
示す特性図におけるように0とはならない。
34は0信号発生器である。0信号発生器34は、スイ
ッチ31が端子Bへ切換えられると、入力信号α、の如
何に拘らず0を出力する。
31はスイッチであり、関数発生器14Cに接続された
端子Aと0信号発生装置34に接続された端子Bとを有
する。$4図に示す実施例においては、スイッチ31は
フンパレータ24の出力により切換えられる1s成とな
っているが、この実施例においては、AND[gl路2
9の出力がrlJのとき端子Aに切換えられ、「0」の
とき端子Bに切換えられる。
次に、この実施例の動作を説明する。
まず1角度α!がα!mlnからα2 rrl(LXへ
向って大きくなってゆく場合を考える。第4図に示す実
施例の動作で説明したように、操作レバー13の出力信
号は「+」、コンパレータ24の出力は「1」で角度α
tがα@ ’ maix以下のときはANDg路29路
用9は「1」となりスイッチ31は端子Aに切換えられ
、関数発生器14Cには信号α、が入力する1、又、^
ND@路29の出力がrxJであるから、スイッチ30
も閉となり、増巾器21からの補正信号qiを加算器2
2へ入力する、関数発生1114cからはfIs3v!
Jに示す臂性にしたがって、人力信号α、に相当する出
力信号qs/qtが発生し、乗算器15、加算器22を
経て信号q1を作り、これを流量調整機構128へ入力
してブームシリンダ7を適正な速度で作動する。
角度α、が大きくなってゆき、α; maxを超えると
コシパレータ26αの出力は「1」となるのでNAND
回127の出力は「0」となり、AND回路29の出力
はrOJとなる。この結果、スイッチ30は開いて補正
信号q:の加算器への入力を阻止し、又、スイッチ31
は端子Bへ切換わる。
スイッチ31が端子Bへ切換わると0信号発生器34か
らは入力信号α!の如何に拘らず0が出力され、流量調
整機構12αの入力は0となる。したがって、プーム4
はアームシリンダ80ストロークエンドに達する少し前
に停止することとなる。
今度は角度α!がα、 mcLxからα!rnlfiへ
向って小さくなってゆく場合を考える。この場合、操作
レバー13は信号−q!を出力しているのでコンパレー
タ24の出力は「0」であり、NAND回路27の出力
はrlJ 、OR回路28の出力は[1コ、AND回路
z9の出力も「1」となる。したがって、スイッチ30
は閉じて補正信号q:を加算器22へ入力し、スイッチ
31は端子Aに切換わり関数発生器14cからは入力信
号a、に相当する出力信号q、 /Qtを発生する。こ
の結果、流量調整機構12αには信号q1が入力してブ
ームシリンダ7を適正な速度で作動する。
角闇α鵞が小さくなってゆき、α−エ1b  より小さ
くなるとフンパレータ26bの出力が「0」となるので
OR回路28の出力も「0」、したがってNAND回路
27の出力の如°何に拘らずAND回路29の出力はr
OJとなる。したがって、スイッチ30は開いて補正信
号q;の加算器22への入力を阻止し、スイッチ31は
端子Bへ切換わる。スイッチ31が端子Bへ切換わった
ことにより、0個号発生器34の出力は、入力信号α2
の如何に拘らず0となり、流量調整機構12aへの入力
も0となる。この結果、プーム4はアームシリンダ80
ストロークエンドに達する少し前に停止することとなる
@ 以上述べたように、この実施例においては、アームシリ
ンダがそのストロークエンドに達する少し前に0信号発
生器によりプームシリンダの流量調整機構への入力を0
としてプームを停止するようにし、さらに、補正信号の
ブームシリンダの流量調整機構への入力も阻止するよう
にしたので、アームシリンダのストロークエンドにおけ
る掘削の乱れを防止することができる。
又、関数発生器の使用は1個だけであるので、lIIg
造も簡単になる。
次に、本発明の別の実施例を第9図および1110図に
示す。
第9図で50Cは#18図の一点鎖線内の制御部50b
をマイクロコンピュータを用いて構成した制御部である
。その他の部分については、第2図に示すものと同じで
あるので、同一部分に同一符号を付して説明を省略する
第10図に制御部50Cのシステム構成図を示す。図で
、36はマルチプレクサであり、上部旋回体1とプーム
4との相対角度を検出する角度計118からの角度信号
αいプーム4とアーム5との相対角度を検出する角度計
11bからの角度信号α!、および操作レバー13の操
作方向と操作量に応じた信号q、の3つの信号を切換え
て入力する。
37はマルチプレクサ36へ入力されたアナログ信号α
1.α2.q!  をデジタル信号に変換するアナログ
・デジタル変換器(以下A/D変換器という。)である
。なお、角度計11’qllb’15よび操作レバ−1
3自体がA/D変換器を有し、信号α1.α!、qtが
デジタル信号であればA/D変換器37は不要である。
39はマイクロコンピュータを示す。マイクロコンピュ
ータ39は中央制御装置(以下CP[Jという。)40
1 リードオンリーメモリ (以下ROMという。’)
41.42、ランダムアクセスメそり(以下RAMとい
う。)43を有する。CP U 39はマイクロコンピ
ュータ39の外部から取込んだデータやマイクロコンピ
ュータ39に内蔵されたデータに基づいて必要な演算、
制御を行う装置である。ROM41はCPU39の演算
、制御の動作手順即ち処理プログラムを記憶したメモリ
であり、cPU39はROM41に記憶されたプログラ
ムにしたがって動作する。ROM42は、角度計11b
で検出される角度α! minからα2 m1sXまで
の各角度の角度信号α、に対するブームシリンダの流量
調整機構128へ入力すべき信号q1とアームシリンダ
の流量調整機構12bへの入力信号q!との比であるq
、/q、のテーブルを記憶しているメモリである。RA
M43はマイクロコンピュータ39の外部から取込んだ
データやCPU4Qで演算した結果を一時記憶しておく
メモリである。
38はマイクロコンピュータ39からの出力をアナマグ
信号に変換するためのデジタル・アナログ変換器(以下
D/A変換器という。)であり、マイクロコンピュータ
39で得られたデジタル値を流量調整機構12Gへ直接
入力するのに適したアナログ信号q1に変換する。
次に、制御部50Cの動作を第111Aに示すフローチ
ャートを参照しながら説明する。
制御部50Cの作動開始時、マルチプレクサ36が切換
えられてまず操作レバー13の出力信号q宜を読込みA
/D変換器37でデジタル信号に変換してこれをRAM
43に記憶する(第1のステップS、。以下LI/42
、第3・・・・・・・・・のステップを8. 、S。
・・・・・・・・・で表す。)。次にマルチプレクサ3
6を切換えて上部旋回体1とプーム4との相対角度信号
α1を読込みA/D変換器37を経てRAM43に記憶
する(8t)。 さらにマルチプレクサ36を切換えて
プーム4とアーム5との相対角度信号α!を読込み、A
/D変換器37を経てRAM43に紀憶する(S、)。
次に、RAM43に記憶した信号α1、α! を取出し
、上部旋回体1の一部C点からアーム5の先端部Cまで
の高さyを演算し、算出された値yをRAM43に記憶
する(S4)。
次に、RAM43から信号q、を取出し、これカー〇で
あるか否か、即ち操作レバー13が操作されているか否
かを判断する(81)。Qt−o、KJチ操作レバー1
3が操作されていない場合、qs ’−0としくS、)
、D/A変換器38を経てOを出力する (8丁)〇 一方、操作レバー13が操作されている場合、その操作
が操作され初めであるか否かを判断する(S@)。即ち
、911図に示すフローチャートに記載されている1サ
イクルの動作は高速で繰返されるものであるが、このス
テップS8は、前のステップS、の判断が前回のすイク
ルまではrqm−0」であったのに今回のサイクルで初
めて「q。
−〇ではない」となったものか又は前回のサイクルてす
で)Crqt−0ではない」となって(・たものか、の
いずれであるかを判断するステップである。この判断は
目標高さyoを設定するために必要なものである。
この判断は例えば次のように行う。前述のようにステッ
プS、でqt二〇と判断するとステップS6でqs=O
とするが、このときRAM43に専用のアドレスを1つ
設けておき、ステップS・の動作があったとき、そのア
ドレスに「0」を記憶しておく。したがって、ステップ
S6の過程を通る限り当該アドレスに記憶された値は「
0」ということになる。そこで、ステップSaでは当該
アドレスの値が「0」であるか否かを判断し、「0」で
あれば今回のサイクルで初めてq、=Oでなくなった、
即ち操作レバー13の操作のされ初めであるということ
が判る。
ステップS、で操作レノ<−13は操作のされ初めであ
ると判断されると、さきにRAM43に記憶した高さy
を目標高さyoとして新たにRAM43に記憶する(S
−)。この動作があったとき、前述のアドレスに「1」
を記憶させれば、次回以降のサイクルにおけるステップ
S、において、操作レバー13は操作され初めではない
という判断ができる。
目標高さyoを記憶すると今度は記憶した信号q!が「
+」であるか「−」であるか、即ち、アーム5が角度α
、m1nからα@ flllX の方へ動かされている
のか又はその逆の方向へ動かされているのかを判断する
。信号q!が「+」である場合、即ち角度α!がα1m
1n からα1 rrlxの方へ大きくなってゆく場合
、角度α鵞がα−自1に×を超えたか否かを判断する(
311)。超えていなければ、その角度S宏に対応する
比qt/qtをROM42に記憶されているテーブルか
ら読出しく5st)、これをRAM43に記憶する0次
に、ステラ1S番で算出した高さyをRAM43から取
出し、この高さyから前記目標高さyoを引算し、この
値に適宜の値K(前記第4図、第7図、第8図における
増巾器21の増巾器に相当する。)を乗算して補正信号
91′、を算出する(Su)。信号q、が初めて0では
なくなった場合のサイクルではy=y。
であるが、それ以降のサイクルにおいて取込んだ高さy
が目標高さYoから外れると補正信号91”・が生ずる
次に、信号q鵞、比Q s / qs 、補正信号q、
′1に基づいて演算を行い、信号q1を算出する(亀。
)。
算出された信号q1はD/A変換器38を経て制御部5
0Cの出力信号となって出力される(Sl)。
ステップSitにおいて、角度α、がαl’msXを超
えていると判断したときは、比qt/Q宜=0としく5
se)、又、補正信号Qt ’ = OとしくSsイ)
、前記ステップ814における演算を行い、結局、制御
部50cからは信号q、=0が出力される。この結果、
ブーム4は停止する。
ステップS1゜において、信号q!が「−」であると判
断した場合、即ち、角度α、がα1m1nからa、ma
xの方へ小さくなってゆく場合、角度α鵞がσl’mi
nより小さくなったか否かを判断する(Sl、)。小さ
くなっていなければ、前記ステップSi! 、Sja 
、S!4 、S?  の手順により信号q1を出力する
。ス1デツプ81Bにおいて、角度α、が(1g ’m
111より小さいと判断したときは、前記ステップ81
6、S1?、S14、S、の手順により信号q、−0が
出力される。この結果、ブーム4は停止する。
ステラ1S丁 が終了し1サイクルが完了すると再びス
テップS1  に戻り同じ動作が繰返される。
この1サイクルに要する時間は制御性能に支障のない時
間とする。又、前記角度αl’mαXおよびα!“mi
nはプログラムにより任意に設定できる。
このよ5に、この実施例においては、さぎの各実施例と
同様、乱れのない掘削軌跡を得ることができるばかりで
な(、マイクロコンピュータを利用することにより、装
置の信頼性を向上し、小型化に寄与するものである。
なお、これまでの説明においては、水平掘削の例につい
て述べたが、ブームとアームの相対角度に対する関数値
を適宜選定し、又、目標高さに対して前記関数値に応じ
た調整を行えば、乱れなく任意の掘削軌跡に沿った掘削
を行うことができる。
さらに、ブームとアームの位置関係を角度とし【検出す
る説明をしたが、アームシリンダのストロークにより検
出してもよく、要はブームとアームの相対位置が検出で
きればよい。
以上述べたように、本発明では、アームシリンダが少な
くともそのストロークエンド近傍に達したときブームシ
リンダの動きを停止するようにしたので乱れのない掘削
軌跡を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は油圧ショベルの概略構成を示す側面図、第2図
は従来の油圧ショベルの作業軌跡制御装置のブロック図
、第3図は第2図における関数発生器の特性を示す図、
第4図は本発明の一実施例に係る油圧ショベルの作業軌
跡制御装置のブロック図、第5図(α)、(b)および
第6図(α)、(b)は第4図における関数発生器の特
性を示す図、第7図は本発明の他の実施例に係る油圧シ
ョベルの作業軌跡制御装置のブロック図、第8囚は本発
明のさらに他の実施例に係る油圧ショベルの作業軌跡制
御装置のブロック図、第9図は本発明の別の実施例に係
る油圧ショベルの作業軌跡制御装置のブロック図、第1
0図は第9図における制御部のシステム構成図、第10
図は第9図に示す油圧ショベルの作業軌跡制御装置の動
作を説明するためのフローチャートである。 1・−・・・・上部旋回体、 2・・・・・・下部走行
体、3・・・・−・フロント機構、 4・・・・・・ブ
ーム、 5・・・・・・アーム、 6・・・・・・パケ
ット、 7・・・・・・ブームシリンダ、 8・・・・
・・アームシリンダ、 9・・・・・・パケットシリン
ダ、 11G、llb・・・・・・角度針、12α、1
2b・・・・−流量調整機構、 13・・・・・・操作
レバー、 14G、14b、14C−−−−−・関数発
生器、  15・・・・・・乗算器、  16・・・・
・・ウィンドコンパレータ、  17・・・・・・スイ
ッチ、  18・・・・・・アーム先端位置演算器、 
19・・・・・・サンプルホールド回路、 20・・・
・・・減算器、 21・・・・・・増巾器、22・・・
・・・加算器、  24.26α、26b・・・・・・
コンパレータ、  27・・・・・・NANDLIIM
、  28・・・・・・OR回路、 29・・・・・・
AND回路、 30,31・・パ°°スイッチ、 34
・・・・・・O信号発生器、36・・・・・・iルチプ
レクサ、 37・・・・・・A/D変換器、38・・・
・・・D/A変換器、 39・・・・・・マイクロコン
ピュータ、  40・・・・・・CPU、   41.
42・・・・・・ROM、   43・・・・・・RA
M、   50α、50b。 50C・・・・・・制御部、 a・・・・・・上部旋回
体の一部、C・・・・・・アームの先端部。 72 図 す 3 飼 生 5 図 (A) tl) T 6 目 raン tit) 手続補正書(方式) 昭和57年5月6日 特許庁長1 k出番−殿 1 事件の表示 昭和57年特 許 願第2226 号 2、発明の名称  油圧シ冒ベルの作業軌跡制御執叡3
 補正をする者 事件との関係   特許出願人 4・ 代  理  人   〒、。5 明細書の区内の論単な説明の− 8、補正の内容 (1)明細書第40頁第20行「第10図」を「第11
図」に訂正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 下部走行体と、上部旋回体と、ブーム、アームお
    よびパケットからなるフロント機構と、前記ブームを俯
    仰動させるブームシリンダと、前記アームを揺動させる
    アームシリンダと、前記バ+yトを回動させるパケット
    シリンダと、前記上部旋回体と前記ブームの相対位置を
    検出する第1の検出装置と、前記ブームと前記アームの
    相対位置を検出する第2の検出装置と、この#12の検
    出装置の検出信号から目的の作業軌跡に応じたブームシ
    リンダ速度とアームシリンダ速度との比を求める手段と
    、この速度比に応じた信号により前記ブームシリンダお
    よびアームシリンダへの流量を制御する手段と、前記1
    s1の検出装置および前記第2の検出装置の検出信号か
    ら前記目的の作業軌跡と実際の作業軌跡との高さの差を
    求める手段と、この差に応じた信号により前に、速度比
    に応じた信号を補正する手段とを備えた油圧ショベルの
    作業軌跡制御装置において、前記アームシリンダが少な
    くともストシークエンド近傍に達したとき前記ブームシ
    リンダの動きを停止させる手段を設けたことを特徴とす
    る油圧ショベルの作業軌跡制御装置。 2、特許請求の範囲第1項において、前記停止手段は、
    前記アームシリンダがストロークエンド近傍に達したと
    きからブームシリンダ速度を徐々に減少して停止させる
    手段であることを特徴とする油圧ショベルの作業軌跡制
    御装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60165548U (ja) * 1984-04-10 1985-11-02 株式会社タダノ 油圧シヨベルの自動掘削制御装置
JPH03241124A (ja) * 1990-02-19 1991-10-28 Kubota Corp バックホウの作業用操作構造
US7478581B2 (en) * 2005-12-12 2009-01-20 Caterpillar Inc. Method of ameliorating an end of stroke effect in an implement system of a machine and machine using same
KR20200032149A (ko) * 2018-04-17 2020-03-25 히다찌 겐끼 가부시키가이샤 작업 기계

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49132801A (ja) * 1973-04-25 1974-12-20
JPS56163332A (en) * 1980-04-24 1981-12-15 Hitachi Constr Mach Co Ltd Trace controlling method for working tool such as hydraulic shovel

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49132801A (ja) * 1973-04-25 1974-12-20
JPS56163332A (en) * 1980-04-24 1981-12-15 Hitachi Constr Mach Co Ltd Trace controlling method for working tool such as hydraulic shovel

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60165548U (ja) * 1984-04-10 1985-11-02 株式会社タダノ 油圧シヨベルの自動掘削制御装置
JPH03241124A (ja) * 1990-02-19 1991-10-28 Kubota Corp バックホウの作業用操作構造
US7478581B2 (en) * 2005-12-12 2009-01-20 Caterpillar Inc. Method of ameliorating an end of stroke effect in an implement system of a machine and machine using same
KR20200032149A (ko) * 2018-04-17 2020-03-25 히다찌 겐끼 가부시키가이샤 작업 기계

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