JPS6016540B2 - 旋回式建設車輛の旋回停止位置制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は油圧式パワーショベル等の旋回式建設車輪の旋
回停止位置の制御装置に関する。

油圧式パワーショベルで掘削作業を行ない、掘削完了後
榎Ｅ士位置まで作業機を旋回させ、排士後再度掘削位置
まで旋回させて掘削作業を行う際に問題となるのは、作
業機のアームの長短及びバケットに土砂があるか否かに
よって負荷（慣性モーメント）が大きく変化することで
ある。

従って、オペレータは負荷の大４・をエンジン音或は旋
回油圧モータのリリーフ音を聴いて判断し、所定の排土
位置または掘削位置に停止させるため、非常な熟練を要
し且つ作業能率も悪い。

実際に旋回操作レバーをストローク一杯操作して右或は
左旋回させて、例えば１８０ｏ旋回時点で旋回操作レバ
ーを中立に戻しても、機種及び負荷によって異なるが、
停止位置が３０ｏ前後ずれてしまうことが多い。このた
め、ダンプトラックへの積込み作業及び溝掘削作業を行
う場合は非常に熟練したオペレータが必要である。本発
明は上述の点に鑑みてなされたもので、油圧式パワーシ
ョベル等の旋回式建設車輪の旋回スタート時から定速度
になるまでの加速時間を検出し、この時間に応じた停止
パターンで旋回停止させ、旋回操作レバーで起動発進の
み行えば予設定ダンプ位置及び予設定掘削位置に精度よ
く停止させるようにした旋回式建設車糠の旋回停止位置
制御装置を提供するものである。

以下本発明を添附図面の一実施例に基いて詳述する。

第１図は旋回位置制御装置のブロック図で、ダンプ位置
設定器１、掘削位置設定器２は夫々例えば油圧式パワ−
ショベルの作業機（図示せず）のダンプ位置、掘削位置
を設定するためのものである。

これらの設定器１，２は例えばポテンショメータ（図示
せず）で、その回動軸に第２図に示すようにッマミｌａ
，２ａを固定し旋回停止位置をパネルに刻示した値に左
、右方向自在に適宜の位置に設定し得るようになってい
る。そして、これらの設定器１，２は夫々設定したダン
プ位置、掘削位置に応じた信号Ｅ，，Ｅ２を出力し選択
回路３に加える。手動操作弁９は当該油圧式パワーショ
ベルに装着されているもので、旋回操作レバー１０を右
旋回または左旋回操作することにより油圧モータ１１を
作動させる。

リミットスイッチ１３，１４は右旋回操作か左旋回操作
かを検出するためのもので、旋回操作レバー１０によっ
て駆動され、右旋回操作時にはリミットスイッチ１３が
、左旋回操作時にはリミットスイッチ１４が夫々作動し
、オン信号を論理回路１６に加える。

論理回路１６はリミットスイッチ１３，１４からの入力
信号に基いて信号Ｅ２〜Ｅ５を出力し、手動−自動切換
弁１２、選択回路３、サンプリングパルス発生器１７、
判定器２４、加速時間設定器２６〜２８に加える。

手動−自動切換弁１２は信号Ｅ３が加えられると自動位
置に切換られ、作動油を当該切換弁１２を介して油圧制
御弁８に加える。

また、信号Ｅ３が加えられない場合には手動位置に切換
えられており、作動油を当該功換弁１２を介して手動操
作弁９に加える。選択回路３は例えば信号Ｅ４が加えら
れているときには信号Ｅ，を、信号Ｅ４が０のときには
信号Ｅ２を夫々選択出力して減算器４に加える。

旋回位置検出器１５は作業機旋回位置を検出するための
もので、例えばポテンショメータ（図示せず）で構成さ
れており、車輪の旋回中心のセンタスイーベル（図示せ
ず）に取付けられている。そして、旋回角に応じた位置
信号ｅを出力する。ところで、作業機は静止状態から一
定の旋回速度に達するまでの間加速度が加えられ、従っ
て、検出器１５の出力信号ｅは作業機の旋回速度変化に
応じたものとなる。従って、例えば作業機が旋回角０の
位置にあり且つ静止状態から旋回開始したとすると、位
置信号ｅは第３図に示すような特性のグラフとなる。そ
して、信号ｅが時間ｔに対して曲線的に変化している区
間すなわち時間Ｔの間、作業機には加速度が加えられる
ことになる。尚、この加速度が加えられる時間（以下加
速時間という）Ｔは作業機負荷、アームの長さ等により
異なることは勿論である。サンプリングパルス発生器１
７は信号Ｅ５が加えられるとパルス信号Ｐを出力し、位
置信号ｅをメモリ回路１８，１９に交互に入力させる。

すなわち、例えば第４図に示すように、時刻Ｌ‘こおい
て最初のパルスＰ，により信号ｅ，をメモＩＪ回路１８
に、次の時刻らにおいて２つ目のパルスＰ２により信号
ｅ２をメモリ回路１９に入力させる。このようにしてメ
モリ回路１８には時刻ち，ｔ３，ｔ５……における信号
だ，，ｅ３，ｅ５，……を、、メモリ回路１９には時刻
ら，ｔ４，ｔ６，……における信号ｅ２，ｅ４，ｅ６，
・・・・・・（ｅ．＜ｅ２＜ｅ３＜ｅ４…・・・）を順
次入力させる。メモリ回路１８は例えばアナログメモリ
回路で、時刻Ｌ‘こおいてパルスＰ，が加えられると、
このときの信号ｅ４の値を記憶する。

そして、この信号ｅ，の値を出力保持し演算器２０１こ
加える。そして、時刻ら１こおいてパルスＰ３が加えら
れると記憶内容ｅ，をこのときの信号ｅ３の値に書き替
え、この信号に３を出力保持する。すなわち、時間ら〜
ｔ，の間信号ｅ，の値を記憶する。このようにして、順
次信号竿３，ｅ５，ｅ７・・・・・・を記憶し、その値
を演算器２０‘こ加える。メモリ回路１９もメモリ回路
１８と同様であり、信号竿２，ｅ４，ｅ６，・・・・・
・を順次演算器２川こ加える。演算器２０は入力信号の
偏差ご２を演算出力する。

すなわち、第４図に示すように例えば時刻ｔ２〜らの間
には偏差ご２，＝ｅ２一ｅ，を、時刻ｔ３一ｔ４の間に
は偏差ご２＝ｅ３一ｅ２を演算出力する。このようにし
て順次ご蟹＝ｅ４−ｅ３，ご桝＝ｅ５一ｅ４，・・・・
・・を演算出力する。そして、この偏差ご２ の値は加
速度が加えられているときには変化し、等速度になると
一定の値例えばｚｏとなる。この偏差・２，，ご物 ご
捌・・・・・・はサンプリングパルス発生器１７のパル
スＰによりメモリ回路２１，２２に交互に順次入力され
る。すなわち、例えば偏差ご２，，ご靴 どろ，……は
メモリ回路２１に、偏差ご２２，ご２４’ご２６’．・
・．・・はメモリ回路２２に順次入力される。メモリ回
路２１，２２は前述のメモリ回路１８，１９と同様にア
ナログメモリ回路でありこれらと全く同様に機能する。

そして、メモリ回路２１は偏差ｚ２，，ご２３，ご風…
…を、メモリ回路２２は偏差ご２２，ご２４， 【２６
，・・・・・・を夫々順次演算器２３に加える。演算器
２３は前述の演算器２０と同様に入力信号の偏差ご３
を演算出力する。

すなわち、偏差ご幻ニご２２一ごａ， ご３２ニどめ一
ご２２，ご松ニご２４一ご職・…・・を順次演算出力し
判定器２４に加える。この偏差ご３は前記偏差ご２・，
ご２２’ご２３’．・・．・・が等しくないとき、すな
わち加速度が加えられている間は零にはならない。しか
しながら、作業機が一定速度になると前記偏差・２ は
一定値ごｏとなり、従って、偏差ご３が０となる。信号
ｅが出力された時点からこの偏差ご３が０となるまでの
時間を求めれば加速時間Ｔを検知することができる。判
定器２４は信号ｅが加えられた時点から入力信号ご３が
０となるまでの時間Ｔの間加速時間ｅＴを出力し比較器
２５に加える。

この加速時間Ｔは作業機の負荷が小さいときには短く、
大きくなるにつれて良くなる。加速時間設定器２６〜２
８は信号Ｅ５が加えられると一定時間ｍ，〜Ｔ３（Ｔ．
＜Ｌ＜Ｔ３）の間信号ｅＴ，〜ｅＴ３を出力し比較器２
５に加える。

尚、各時情ｍ，〜Ｔ３は負荷条件に応じ適宜の値に設定
し得るようになっている。比較器２５は時間ＴとＴ，〜
ｔとを比較し、Ｔ＜Ｔ，のときには信号ｅＴ，を、Ｔ．
＜Ｔ＜Ｔ２，Ｔ２＜Ｔ＜Ｌのときには夫々信号ｅＴ２，
ｅＴ３を出力し選択スイッチ２９に加える。

停止パターン信号発生器３０は作業機の停止パターンを
設定するためのもので、減算器４からの偏差ど，による
停止パターンの基準値として停止パターン信号ＥＴ，，
ＥＴ２，Ｅｒ３を出力する。

この信号ＥＴ，は偏差ど，が値ご，，以下になったとき
に作業機を停止制御させる場合のパターン信号で例えば
第５図の直線１で示すように設定されている。信号Ｅ，
２，Ｅ丁３についても信号ＥＴ，と同様に夫々値ご，２
，ご，３（ご，くご２＜ご３）になったときに作業機を
停止制御させる場合のパターン信号で直線０，ｍで示す
ように設定されている。これらの信号ＥＴ，〜ＥＴ２の
パターンは前述の加速時間Ｔ，〜Ｔ３と同様に適宜の値
に設定されている。選択スイッチ２９は信号ｅ・，，ｅ
Ｔ２，ｅｒ３が加えられたときに対応する信号ＥＴ，，
Ｅ・２，ＥＴ３を選択出力して比較器５に加える。すな
わち、加速時間Ｔに相当する停止パターン信号を選択出
力する。比較器５は作業機を停止させるときの停止制御
開始時点を求めるためのもので、偏差６，が６．，〜６
．３よりも大きく、且つ信号ＥＴ，〜ＥＴ３のいずれも
が加えられないときには第５図の直線Ｗで示すような信
号Ｅｏを出力する。

そして、例えば信号ＥＴ３が加えられている場合には、
偏差ご，がご，３となったときに第５図に示すように信
号Ｅｏに替えて信号Ｅ，３を出力する。また、信号ＥＴ
２が加えられている場合には偏差がご，２になったとき
に信号Ｅｏに替えて信号ＥＴ２を出力する。信号Ｂｒ，
についても同様である。流量制御信号発生器６は入力信
号Ｅｏ，ＥＴ，〜Ｅ，３に応じた制御信号Ｓを出力し、
増幅器７を介して油圧制御弁８に加える。

油圧制御弁８は例えば比例制御弁で、入力信号に応じて
開□し作動油を手動操作弁９を介して油圧モータ１１に
供給する。

すなわち、第６図に示すように、信号Ｅｏが出力されて
いる間は最大流量Ｑｍを供給し、例えば、信号ＥＴ３が
出力されると直線ｍ（第６図）で示すパターンに基いて
流量Ｑを供給し、このパターンに応じて油圧モータ１１
を停止制御させる。さて、一動作例として、ダンプ位置
設定器１を右旋回位置９０ｏに、掘削位置設定器２を０
０に設定したとする。

尚、掘削位置ｏｏにおいては作業機は前進方向且つ履帯
と平行な位置になるものとする。次いで、オペレータが
旋回操作レバー１０を右旋回操作すると、リミットスイ
ッチ１３が作動し論理回路１６が信号Ｅ３〜Ｅ５を出力
し、ダンプ位置設定信号Ｅ，が選択出力され、手動−自
動切換弁１２が自動位置に切換えられる。

一方、このときには未だ旋回位置検出器１５の出力ｅは
０である。従って、信号Ｅ，とｅとの偏差ご，は最大で
あり、流量制御信号発生器６は第６図に示すような最大
流量Ｑｍを供Ｖ給させるべく信号Ｓを出力する。従って
、油圧モータ１１が最大のトルクで負荷すなわち作業機
を右旋回させる。旋回位置検出器１５は負荷の旋回に応
じて位置信号ｅを出力する。旋回開始すると位置信号ｅ
に基いて負荷による加速時間Ｔが算出され、対応する停
止パターン信号例えばＥＴ２が選択出力され比較器５に
加えられる。

そして、旋回が進むにつれて偏差ご，が小さくなりご，
２になると、流量制御信号発生器６が停止パターン信号
ＥＴ２に応じた制御信号Ｓを出力する。

従って、作業機は偏差ど，２以下になるとこの信号Ｓに
基いて第６図の直線ｍこ沿って減速制御され、予設定停
止位置すなわち、右旋回９０ｏの位置に停止する。停止
後、オペレー外ま手敷操作により作業機から土砂を例え
ばダンプトラック（図示せず）に擬士積載する。

作業機は掘削位置ｏｏに戻す場合には、オペレータが旋
回操作レバー１０を左旋回操作すると、リミットスイッ
チ１４が作動し、設定信号Ｅ２が出力されると同時に手
動−自動切換弁１２が自動位置に切換えられる。

以後前述と同様にして左旋回制御される。この場合、作
業機は土砂を緋±した分だけ負荷トルクが減少し、従っ
て、加速時間Ｔが例えばＴ．以下となり、信号ＢＴ，が
選択出力される。従って、流量制御信号発生器６は偏差
がど，．以下になると信号ＥＴ，に応じた制御信号Ｓを
出力し、作業機を第６図の直線１に沿って予設定掘削位
置００に停止させる。以上説明したように本発明によれ
ば、ダンプ及び掘削の停止位置を設定するのみで負荷ト
ルクに応じた旋回始動時の加速時間を自動的に検出し、
これに応じた停止パターンで作業機を自動的に所定位置
に正確に停止させることができ、オペレータは旋回操作
レバーのみを操作すればよく、作業能率が向上し、しか
も、熟練オペレータを必要とすることもない。

更に本装置を従来の旋回式建設車輪に簡単に付加するこ
とができる等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る旋回式建設車繭の旋回停止位置制
御装置の−実施例を示すブロック図、第２図は本装置の
ダンプ位置、掘削位置設定器の一実施例を示す平面図、
第３，４，５，６図は動作説明図である。 １・・・…ダンプ位置設定器、２…・・・掘削位置設定
器、３・・・・・・選択回路、４・・・・・・減算器、
５，２５・・・・・・比較器、６・・・・・・流量制御
信号発生器、８・・・・・・油圧制御弁、９・・・・・
・手動操作弁、１０・・・・・・レバー、１１…・・・
油圧モータ、１２…・・・手動−自動切襖弁、１５……
旋回位置検出器、１６……論理回路、１７・・・…パル
ス発生器、１８，１９，２１，２２…・・・メモリ回路
、２０，２３・・・・・・演算器、２４・・・・・・判
定器、２６〜２８・・…・加速時間設定器、２９・・・
・・・選択スイッチ、３０・・・・・・停止パターン信
号発生器。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 旋回式建設車輛において、適宜の予設定ダンプ位置
   、掘削位置に応じた位置信号を出力する位置設定器と、
   作業機操作レバーの位置を検出し前記予設定位置信号の
   いずれか一方を選択する手段と、作業機の旋回位置を検
   出し対応する位置信号を出力する位置検出器と、該位置
   信号に基いて作業機旋回始動開始時点から定速旋回時点
   までの加速時間を検出する手段と、作業機の基準の停止
   制御パターン信号を出力する停止パターン信号発生器と
   、前記加速時間に応じた停止パターン信号を選択出力す
   る手段と、前記予設定位置信号と検出位置信号との偏差
   が所定値以上のときには最大量流信号を、以下のときに
   は前記停止パターン信号に応じた流量信号を出力する流
   量制御信号発生器と、該流量信号に応じて作業機への油
   圧流量を制御する油圧制御弁とを具え、作業機負荷に応
   じて所定のパターンで停止制御させるようにした旋回式
   建設車輛の旋回停止位置制御装置。