JPS6241826A - バケツト角制御装置 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明はローデイングショベルに備えられ、ハ／ｙ・ン
トを所定の形態に保持するバケット角制御装置に関する
。

〔発明の背景〕

ｒローディングショベルのバケットの土砂の落下を防＋
Ｌするために、バケットの絶対角を一定に保持するバケ
ット角制御手段は従来、種々のものが１に案されている
。これらの一つに本発明者が先に（に案し７た特願昭５
８−２４０８６３号がある。以下これを第４Ｍおよび第
５図によって説明する。

第４図はローデイングショヘルのフロント部を示す図で
ある。図において１は油圧シヨヘル本体、２は本体１に
枢着されたブーム、３はブーム２の先端にＵＫ着された
アーム、４はアーム３の先端に）１ス着されたバケット
、５はアーム２を俯仰するブームシリンダ、６はアーム
３を揺動するアームシリンダ、７はバケット４を回動す
るバケットシリンダ、８は本体１に対するブーム２の角
度すなわちブーム角度を検出し、ブーム角度信号αを出
力する角度計、９はブーム２に対するアーム３の角度す
なわちアーム角度を検出し、アーム角度信号βを出力す
る角度計、１０はアーム３に対するバケット４の角度す
なわちバケット角度を検出し、バケツ］・角度信号γを
出力する角度計である。

第５図は第４図に示すローデイングショヘルに備えられ
る従来のバケット角制御装置を示す図である。図におい
て１１は油圧ポンプ、１２は油圧ポンプ１１とバケツＩ
−シリンダ７との間に設けられた電磁制御弁、１３．１
４．１５はそれぞれブーム操作レバー、アーム操作レバ
ー、へケツト操作レバー、１６は角度信号α、β、γの
合計値すなわちバケット鞄対角信号θを求める加算器、
１７はスイッチ１８がオンになったときの加算器１６の
出力信号θを目標絶対角度信号θ。とし２て記１．ａす
る記１．１装置、１９ば記４、ａ装置１７の出力信号θ
。と加算器１６の出力信号θとの差すなわち角度偏差信
号へＴを算出する力１１城算器、２０は力１１城算器１
９の出力信号を係数倍して信号にΔＴを出力する係数器
、２１は係数器２０と加減算器２５の間に設けられたス
イッチ、２２はバケット操作レバー１５の操作量に応じ
た手動操作信号を出力する手動操作装置、２３はブーム
角度信号αとアーム角度信号βとの和を求める加算器、
２４は加算器２３の出力信号αトβをｉ数分する微分器
、２５ば係数器２０の出力信号にΔＴと微分器２４の出
力信号α十β−一γ、との差を求める加減算器、２６は
加減算器２５の出力信号と手動操作装置２２の出力信号
との和を求める加算器、２７は加減算器２５と加算器２
６との間に設けられたスイッチ、２８は加算器２６の出
力信号を増巾および補償し、バケツ、トシリンダ７の速
度を与えるべく電磁制御弁１２を制御する増巾器、２９
，３０゜３１はそれぞれ操作レバー１３．１４．１５が
操作されているか否かを検出するレバー操作検出器であ
り、それぞれ操作レバー１３．１４．１５が操作される
と操作検知信号ａ、ｂ、ｃを出力する。

３３はレバー操作検出器１３〜１５の信号ａ、　　ｂ。

Ｃおよび加算器１６の出力信号であるバケット絶対角信
号θを入力し、スイッチ１８，２１．２７に対する制御
信号Ｔ、　　Ｓを出力する制御指令装置である。

Ｗ−１１卸信号Ｔは、ブーム操作レバー１３とアーム操
作レバー１４のうちの少くとも一方が操作され且つへゲ
ット絶対角信号θが制御指令装置３３に設定された設定
値θ。より大きいときに出力され、制御信号Ｓは、制御
信号Ｔが出力され且つバケット操作レバー１５が操作さ
れていないときに出力される。すなわち論理式で表わせ
ば、 Ｔ＝（ａ＋ｂ）　　・　（θ〉θＣ） Ｓ−Ｔ−τ−（ａ十ｂ）　　・τ（θ〉θＣ）である。

制御信号Ｔが出力されると、スイッチ２７がオンになり
、制御信号Ｓが出力されるとスイッチ１８．２１がオン
になる。

上述した制御装置においては、バケット操作レバーー１
５のみを操作しているかまたはバケット絶対角信号θが
設定値θ。以下で且つブーム操作レバー１３とアーム操
作レバー１４のうちの少くとも一方とバケット操作レバ
ー１５とを同時に操作しているときには、制御指令装置
３３からの制御信号Ｔ、Ｓが出力されないから、スイッ
チ１８゜２１．２７は共にオフであり、電磁制御弁１２
はバケット操作レバー１５の手動操作信号に応して切換
えられ、バケットシリンダ７の速度すなわちバケット４
の角速度はバケット操作レバー１５の操作量に応じた値
となる。

また、ハゲ・シ）・絶対角信号θがθ６より人きく、フ
”　ｌｉ　作レバー１３とアーム操作レバー１４のうら
の少くとも一方を操作し、ハヶッ１〜操作レバー１５を
操作しなければ、制御指令装置３３から制御信号１゛、
Ｓが出力されるから、スイッチ１８゜２１．２７が共に
オンとなる。このため、ハケッ１シリンダ７の速度すな
わちバケット４の角速度は加’Ｇ′Ｊ器２６の出力信号
７、−１−　ｋΔＴに応した値となる。

ところで、バケット４の絶対角度θ（第４図参照）（１
１シーＪ、角度、アーム角度、バケット角度をそれぞれ
Ａ、Ｒ，Ｆとすると、次式で表わされるｅ　−Ａ　−＋
　Ｂ→「十〇 ここで、Ｃはバケット４の形状等により定った一定値で
ある。したがって、絶対角信号θ−α十β−Ｌ　７は絶
対角度Ｏに応した値となるから、絶対角度Ｏを一定に保
つためには、絶対角信号θを一定に保つようにすれば良
い。

一般に掘削時のバケット絶対角信号θは設定値θ０より
小さいため、制御指令装置３３から制御信号’ｒ、ｓは
出力されないので、バケット角の制御は行われず、掘削
時の操作性は良好となる。

この状態で掘削を終了しバケット４を起こして土砂を積
載したとき、地表面より下方ではバケット絶対角信号θ
はまだ設定値θ。より小さい。そしてこの状態からブー
ム上げを行うに従ってバケット絶対角度Ｏすなわちバケ
ット絶対角信号θは大きくなるので、θ〉θ。となった
時点で、バケット目標絶対角信号θ。が設定され、以後
バケット絶対角Ｏが一定となるよう制御される。設定値
θ０はバケット４に積載された土砂の落下を防止する最
も好ましい値に選択されている。

ところで、このように構成される従来のバケット角制御
装置にあっては、ハケ・ント絶対角信号θが設定値θ。

以」二であってバケットシリンダ７の作動制御がおこな
われているとき、定常状態では制御偏差によってθ〉θ
。となるので問題はないが、制御の応答にオーバシュー
トがあったり、本体１のゆれなどの外乱が生じるとθ〉
θ６となることがある。このような場合には、−１−述
したよう　　　　　　　ｊｌｌにハノノ゛ツＩ−角制御
をおこなう条イア１がθ≧θ０であるごとから、当該ハ
／、−ット角制御か−！−１停止１され、ごのためまた
θが大きくなりθ≧θ。となってハケウド角制御コロが
再度はじまり、以下ごのようなハノｒツト角制御の停止
１と実行がくりかえされてハンチングを起すことがある
。このようなハンチングは、油圧の合流１分流回路を通
して他のアクチュエータの作動に悪影響を９．える。例
えば、バケットの操作状態によってアームシリンダ６へ
のポンプの合流回路を切換えるように構成されている油
圧回路では、アームシリンダ６の作動速度が断続的に変
化し、アームの操作性等が劣化する。

［発明の目的〕 本発明は、上記した従来技術における実情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、ハケッ日色対角が設定値θゎ
の近（に至ったときに生じるハンチングを防１１−する
ことのできるバケット角制御装置を提供することにある
。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために本発明は、バケットシリンダ
の作動側？’ｆｆ１ｌ中にバケット絶対角が設定値より
小さいかどうか判別する判別手段と、この判別手段でバ
ケット絶対角が設定値より小さいと判断されたとき、へ
ケツトシリンダの作動制御を続行させる制御信号を出力
する出力手段を備えた構成にしである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明のバケット角制御装置を図に基づいて説明
する。第１図は本発明の第１の実施例の基本内容を示す
フローチャートで、このフローチャートにおける論理判
断および各処理は前述した第５図に示す制御指令装置３
３でおこなわれる。

なおその他の構成は、例えば同第５図に示すものと同等
である。

この第１の実施例にあっては制御指令装置３３が、前述
の設定値θ。よりも小さい、すなわち前述のオーバシュ
ートや本体１のゆれ等の影響に係わりのないものと判断
される程度に小さい値である別の設定値θ、′　を設定
する設定手段と、バケット制御中のバケット絶対角信号
θが設定値θ。

より小ざいかどうか判別するとともに、該ハ／、ツ）・
絶対角信号θが別の設定値θ。′　よりも大きいかどう
か判別する判別手段と、この判別手段で該バケット絶対
角信号θが設定イ直θ。よりも小さく、別の設定値θ３
′　よりも太きいと判断されたときに、ハ／、ット角制
御を続行させる制御信号’Ｆ、ｓを出力する出力手段と
を具有している。

そして、第４図に示すブーム２あるいはアーム３の操作
をおこなわないか、バケット４の操作をおこなったとき
は、第１図において手順Ｓ１または手順Ｓ２から手順Ｓ
　１．０に行き、制御停止Ｉ−指令が出されて、第５図
の制御指令装置３３から制御信号’ｒ、ｓが出力されず
、バケットシリンダ７の作動制御すなわちバケット角制
御は実施されない。

また、ブー１．２またはアー１．３の操作をおこない、
かつバケット４の操作をおこなわないときは、フラグの
値に応して第１図の手順８３〜３１０のように制御を実
行するか停止するか決定される。

ここで、フラグが“１”のとき制御が実行、ずなわら開
始あるいは続行され、“Ｏ゛のときに制御が停止、すな
わち終了あるいは中断されるものと定めである。

そして、手順Ｓ３でフラグが１であるかどうか判断され
るが、６１１回が制御がおこなわれずフラグが０のとき
は手順Ｓ６に移る。この手順Ｓ６でハゲット絶対角信号
θ≧設定値θ。が満足されるかどうか判別され、満足さ
れない場合は手順ｓ８の判断、手順Ｓ１０の処理を経て
θ≧θ。が満足されるまで同じ動作がくり返される。し
たがってこの間は制御は停止状態にあり、制御指令装置
３３から制御信号Ｔ、Ｓは出力されない。そして、手順
Ｓ６でθ〉θ。が満足されたとき、手順ｓ７に移り、フ
ラグを１にする処理がなされ、手順Ｓ８に移る。この手
順Ｓ８でフラグが１かどうか判別されるが、今、フラグ
力月であるので手順Ｓ９に移り、制御実行指令が出力さ
れ、制御指令装置３３から制御信号Ｔ、　　Ｓが出力さ
れ、前述したようにバケット角制御が開始される。

そして、このバケット角制御が実施されている間、丁、
順Ｓ３の判別を経て手順Ｓ４の判別がおこなわれる。ご
の手順Ｓ４で絶対角信号θ≧別の設定値θ。′　と判別
されたときは手順Ｓ８．Ｓ９を経て当該バケット角制御
は続行される。そして、上記の手順Ｓ４でθ〈θ０′　
を満足すると判別されたときは手順Ｓ５においてフラグ
０にする処理がなされ、手順Ｓ８４こ移る。ぞして、今
フラグが０であるから手順Ｓ８から手順ＳＩＯに移り、
制御の停止ｌが指令され、制御指令装置３３がらの制御
信号Ｔ、Ｓの出力が停止され、バケット角制御が続行す
る。

なお、バケット角制御をおこなっているときに、バケッ
ト絶対角θの手動修正がおこなわれた場合には、手順Ｓ
２から手順ＳＩＯに移り、制御が−・！１停止１するも
のの、フラグの値に変更を４二しないことから当該修正
後には１−記したバケット角制御に直ちに移行できる。

第２図は十述の制御内容を模式的に示した説明図で、Ａ
はバケット角制御の停止領域を示し、Ｂは実行領域を示
しており、ハケッ１−絶対角信号θが設定値θ。以上に
なったときにハゲツｌ−角制御が開始され、その後は該
θがθ。になってもハ／、〜・ント角制１ｆｆｌｌは停
止トされず、該θがθゎよりも小さい別の設定値θ。′
　より小さくなったときに当該バケット角制御は終了す
る。すなわち、この第１の実施例にあっては、バケット
角制御御の開始と終了の切換えを設定値θ、と別の設定
値θゎ′　とでおこないヒステリシスを描くように設定
しである。

このように構成しである第１の実施例にあっては、バケ
ット角制御中に仮に、オーバシュー］・や外乱によるゆ
れ等によってバケツ［絶対角信号θが一時的に設定値θ
３よりも小さくなっても、該θがオーバシュートや外乱
によるゆれ等に影響されない程度の小さな値である別の
設定値θ。′　よりも大きいことから、これらのオーバ
シュートや外乱によるゆれ等に伴う制御停止Ｉ−を４１
−しることがなく、したがって制御の途中にθ〈θ。と
なることに伴うハンチングを防止することができる。

また第３図は本発明の第２の実施例の基本内容を示すフ
ローチャートで、このフローチャートにおりる論理判断
および各処理は、前述した第５図にボー４制御指令装’
（ｉｆ　３３でおごなわれる。なお、その他の構成は例
え（Ｊ同第５Ｍに示すものと同等である。

この第２の実施例にあっては、制御装置３３がハケウド
角制御１１中のバケット絶対角信号θが設定値θ。より
も小さいかどうか判別ずろ判別手段と、この判別手段で
θがθ。より小さいと判断されたときＧ、二該バケット
角制御を続行させろ制御■信号を出力する出力手段とを
具有している。

この第２の実施例では、手順Ｓ’ｌでブーム２あるいは
アーム３の操作がおごなわれないと判断されたときには
手順Ｓ’６に移り、フラグをＯにする処理がおこなわれ
、手１１ｊＳ’８に移る。この手順Ｓ’８では制御の停
止Ｉ−を指令する処理がおこなわれ、前述の第５図に示
す制御指令装置３３から制御信号′Ｔ’、Ｓは出力され
ず、バケット角制御は実施されない。

また、上述の手順Ｓ’ｌでブーム２またはアーム３の操
作がおこなわれたと判断されたときには手順Ｓ’２に移
り、バケット４の操作がおこなわれたかどうか判別され
る。こごで、バケット４の操作がおこなわれたときは手
順Ｓ’８に移り、制御は停止状態となる。

そして、上記した手順Ｓ’２でバケット４の操作がおこ
なわれないと判別されたときは手順Ｓ’３に移る。この
手順Ｓ’３で乙１１バケット絶対角信号θが設定値θ。

以−トかどうか判別され、θがθ。よりも小さいときに
は手順Ｓ’１に移る。

この手順Ｓ’７ではフラグが１かどうか判別されるが、
今フラグはＯであるから手順Ｓ’Ｓに移り、ハケツｉ・
角制御はおごなねれない。

そして、上記した手順Ｓ’３の判別が満足されθがθ６
以」二になったとき、手順Ｓ’４に移り、フラグを１に
する処理がおごなわれ、次いで手順Ｓ　’　ｌ）に移り
、制御実行指令が出され、制？ｆｆ１ｌ指令装置３３か
ら制御信号Ｔ、Ｓが出力され、前述したようにバケット
角制御が開始される。

そして、このバケット角制御がおこなわれている間、ハ
ケツ）・箱列角信号θが設定値θ。よりも小さくなって
も、手順Ｓ’３の判別を経て手順　　　　　　　　　ｌ
ｌ＋１Ｓ’７の判別に移り、ごごでフラグば１であるこ
とから手順Ｓ’５に移り、当該制御は続行される。

そして、ブーム２あるいはアーム３の操作がおこなわれ
なくなったときには、前述したように手順Ｓ’６を経て
手順Ｓ’Ｓに移りバケット角制御は終了する。

なお、バケット月割′４〕■がおこなわれているときに
、バケット絶対角信号θの手動修正がおこなわれた場合
には、手順Ｓ’２から手順Ｓ’８に移り、制御が一時停
止するものの第１の実施例と同様にフラグの値に変更を
生じないことから当該修正後には上記したバケット角制
御に直ちに移行できる。

このように構成しである第２の実施例にあっては、バケ
ット角制御中においては常に手順Ｓ’５の処理がおこな
われるため、仮にオーバシュートや外乱によるゆれ等に
よってバケット絶対角信号θが一時的に設定値θ。より
小さくなってもハゲツト月割御刊が（亨１１−１するこ
とばなく、したがって当該オーバシュートや外乱による
ゆれ等上記因するハンチングを防１１−することができ
る。

〔発明の＠果〕

本発明のハケツＩ・角制御装置は以上のように構成しで
あることから、バケツｌ−絶対角が設定値θ０の近くに
至ったときに生じるハンチングを防止でき、従来に比べ
て操作性が同士する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のハケ・ント角制御装置の第１の実施例
の基本内容を示すフローチャート、第２図は第１図に示
すフローチャー１・の制御内容を模式的に示した説明図
、第３図は本発明の第２の実施例の基本内容を示すフロ
ーチャート、第４図はローデイングショベルのフロント
部を示す図、第５図は第４図に示すローデイングショベ
ルに（＋ｔｔｔえられる従来のバケット角制御装置を示
す図である。 １・・・油圧ショベル本体、２・・・ブーＪい３・・・
アーｌ１．４・・・バケット、５・・・ブームシリンダ
、６・・・アーＪ１シリンダ、７・・・ハケツ１−シリ
ンダ、１３・・・ブーム操作レバー、１４・・・アーム
操作レバー、１５・・・ハケラト操作レバー、３３・・
・制御指令装置。 第３図 第４図 β

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ショベル本体に枢着され、ブームシリンダにより俯
   仰動されるブームと、このブームに枢着され、アームシ
   リンダによる揺動されるアームと、このアームに枢着さ
   れ、バケットシリンダにより回動されるバケットとを有
   するローディングショベルに備えられ、バケット絶対角
   が設定値以上で、かつブーム操作レバーとアーム操作レ
   バーのうちの少なくとも一方が操作され、バケット操作
   レバーが操作されない条件が成立したとき、そのときの
   バケット絶対角を目標値としてバケットシリンダの作動
   制御をおこなうバケット角制御装置において、上記バケ
   ットシリンダの作動制御中の上記バケット絶対角が上記
   設定値より小さいかどうか判別する判別手段と、この判
   別手段で該バケット絶対角が該設定値より小さいと判断
   されたとき、該バケットシリンダの作動制御を続行させ
   る信号を出力する出力手段とを設けたことを特徴とする
   バケット角制御装置。 ２、設定値よりも小さい別の設定値を設定する設定手段
   を有するとともに、判別手段はバケットシリンダの作動
   制御中のバケット絶対角が上記別の設定値よりも大きい
   かどうか判別し、この判別手段で該バケット絶対角が該
   別の設定値より大きいと判断されたときに出力手段によ
   って該バケットシリンダの作動制御を続行させることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のバケット角制御
   装置。