JPS63194032A - パワ−シヨベルの作業機制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明はパワーショベルの作業機制御装置に関し、特
に自動掘削についての技術に関する。

を従、来の技術〕 ゛　　周知のように、パワーショベルは作業機としてバ
ケット、アーム、ブームを有し、これら作業機はバケッ
トシリンダ、アームシリンダ、ブームシリンダによって
各別に駆動され　　＋　　−＆、バケットを所望の軌跡
と姿勢で移動させるには各シリンダの伸縮を同時制御す
ることが不可欠である。

このため、バケットを所望の軌跡と姿勢で移動させるに
は、オペレータがバケット、アーム、ブームのそれぞれ
に対応する操作レバーを同時にあるいは交互に操作しな
ければならず、操作に熟練を要していた。

また、未熟練者は掘削時に、バケット刃先を進行方向に
向けなかったり、バケット底板を削ったあとの掘削面に
干渉させたりして、無用な掘削抵抗増を引き起こしてい
た。

一方、予めバケット刃先の移動軌跡（例えば、直線、円
弧等）およびこれらの軌跡に対するバケット姿勢を設定
しておき、この軌跡に沿ってバケット刃先が移動するよ
うにバケット、アーム、ブームを自動制御するようにし
たパワーショベルの制御装置が種々提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、これら従来装置においては、掘削軌跡は
固定であり、このためバケットが掘削途中に硬い土砂や
障害物等に当ったときでもバケットは前記設定した掘削
軌跡通りに動いてしまい、この結果リリーフロスが発生
し、効率が低下するという問題点がある。

この発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、設
定した軌跡を実負荷に応じて修正するようにしてリリー
フロスを低減するとともに、軌跡を修正したときでも常
に一定土量の掘削をなし得るようにするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そこでこの発明では、複数の地点によって近似したバケ
ット刃先の基準移動軌跡とこれら複数の地点にバケット
刃先が位置するときの各バケット姿勢とを予め設定し、
指定された掘削開始位置からこれら複数の地点に沿って
バケット刃先が移動し、かつこれら複数の地点において
バケットが前記設定された姿勢をとるようバケット、ア
ームおよびブームを前記複数の地点によって分割した各
掘削区間単位に自動的に回動するようにした構成におい
て、 負荷を検出する負荷検出手段と、自動掘削中、前記負荷
検出手段の検出値が第１の設定値以上になった場合、前
記検出値が第１の設定値より小さい第２の設定値になる
までブームを上昇駆動し、該上昇駆動したバケット刃先
位置を再スタート点として残った区間の自動掘削を再開
する第１の手段と、 前記自動掘削再開後自動掘削が所定の区間まで終了する
と、掘削当初から該所定の区間までの掘削体積と残り区
間の掘削体積を加算し、ブームの上昇駆動を行なわない
場合の基準移動軌跡による掘削体積から前記加算値を減
算し、該減算値に対応する体積分の直線掘削を行なう区
間を前記残り区間の前に追加する第２の手段とを具える
ようにする。

〔作用〕

前記第１の設定値は例えばリリーフ圧より少し小さい値
に設定する。このため作業機負荷が大きくなった場合、
油がリリーフする前にブームが上昇し負荷を小さくする
。このブームの上昇は負荷が第２の設定値まで小さくな
った時点で停止し、以後その位置を再スタート点として
残った区間の自動掘削を再開する。また、その後自動掘
削が例えば中間地点等の所定の区間まで終了すると前記
第２の手段によって直線掘削区間が追加されるため、軌
跡を修正したときでも掘削土量を常に一定とすることが
できる。

〔実施例〕

以下、本発明を添付図面に示す一実施例を参照して詳細
に説明する。

第２図はパワーショベルの概略構成を示すものであり、
走行体１上にはＬ部旋回体２が旋回自在に支持され、旋
回体２にはブーム３の一端が軸支され、ブーム３の他端
にはアーム４が軸支され、さらにこのアーム４の他端に
はバケット５が軸支されており、これらブーム３、アー
ム４およびバケット５はブームシリンダ６、アームシリ
ンダ７およびバケットシリンダ８によって各別に回転駆
動される。

ここで、作業機各部の長さ、角度等を第３図に示すよう
定義する。すなわち、点Ａをブーム回動点、点Ｂをアー
ム回動点、点Ｃをバケット回動点、点りをバケット刃先
点とし、 ノ１　；点Ａ、Ｂ間の長さ ノ２　；点Ｂ、Ｃ間の長さ ノコ　二点Ｃ，Ｄ間の長さ α　；線分ＡＢと垂直軸とのなす角（ブーム角）β　；
線分ＢＣと線分ＡＢの延長線とのなす角（アーム角） γ　；線分ＣＤと線分ＢＣの延長線とのなす角（バケッ
ト角） δ　；掘削方向Ｕとバケットの底板のなす角（掘削角） ε　；掘削方向Ｕと線分ＣＤのなす角 とする。尚、バケット姿勢は角度ε等で定義するように
する。

まず、自動掘削の際の掘削軌跡の設定の仕方について説
明する。この実施例では、第４図に示すようなバケット
刃先についての掘削軌跡を設定する。この軌跡は所定点
０を中心とした半径Ｒの円弧軌跡であり、この円弧軌跡
をｎ個の点ＰＩ、Ｐ２、・・・、Ｐ　で近似するように
する。軌跡設定の際、１間の掘削上量Ｖ（図示ハツチン
グ部）はバケットの満杯量に所定数ｋ（−１〜３）を掛
け゛たものとし、掘削深さｄは線分ＣＤの長さく−７３
）に所定数ｅ（−０，１〜１．５）を掛けた値とし、更
に角度ψは１０″〜１８０＠の間の適宜の値とする。こ
れらの値に、ｅ、ψと円弧の半径Ｒは土質、バケット形
状、作業内容等に応じて決められる値であり、それらの
値を特定することにより基準掘削軌跡を決定する。また
、このようにして決定した掘削軌跡に対し、前述したよ
うにｎ個の点Ｐ１〜Ｐ　を近似し、これら各点Ｐ１〜Ｐ
　を単ｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　ｎ位掘削区間毎のバケ
ット刃先の目標位置とする。

点Ｐ２〜Ｐ　の位置は掘削開始点Ｐ１の位置を基準にし
て設定する。そして、これら各目標位置ＰＩ−Ｐ　毎に
バケット姿勢すなわち前記角度ε１〜ε　を予め決めて
おく。このバケット姿勢εの決定に際しては、掘削開始
時に掘削角δが小さくなるようにするとともに、掘削中
にバケット背部がなるべく土と干渉しない範囲で掘削角
δが小さくなるようにすることにより、掘削抵抗をでき
るだけ小さくなるように　　−一　− ご−゛　　−。すなわち、 この掘削では、ブーム、アームおよびバケットを同時に
駆動することにより、バケットが姿勢ε１〜ε　をもっ
て目標位置Ｐ１〜Ｐ　に追従するよｎ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　ｎうに仮想線ＯＤを単位角Δψ（−ψ／ｎ）ずつ
回動させるようにする。

この実施例における自動掘削は第５図に示した手順にし
たがって実行され、以下その概略を説明する。この装置
では、ブーム、バケット、アームの回動指令および旋回
指令を与える２本の操作レバー１１．１２の他に、自動
掘削モードを指示する操作ペダル１０を設けており、該
操作ペダル１０の操作（ペダルを踏み続ける）により前
記円弧軌跡に沿った自動掘削が行なわれる。

まず、オペレータは操作レバー１１．１２の操作により
バケットの刃先を所望の掘削開始位置に移動させた後（
第５図（ａ））　、操作ペダル１０を踏むことにより、
自動掘削モードを選択するとともに掘削開始位置を指定
する（第５図（ｂ））。

すなわち、操作ペダル１０が踏まれたときには、該時点
におけるバケット刃先位置が求められ°、該求めた位置
を今回掘削時の掘削開始位置とするようにしている。

いま、ブーム回動点Ａに対する掘削開始位置Ｐ１を（Ｘ
、、Ｙ、）とすると、この位置（Ｘｔ、Ｙ＋）はペダル
１０が踏まれた時点におけるブーム角α！、アーム角β
Ｉおよびバケット角γ１から、次式　　　。

Ｘｌ−ノ１　ｃｏｓα電　＋ノｔｃｏｓ（α１＋β１）
＋　ノ　コ　ｃｏｓ　　　（α　１　　＋　β　１　　
＋　γ　ｌ　）Ｙｌ−ノ１ｓＩｎｆｆｌ　＋ノｔ−５ｉ
ｎ　　（ａ　１　＋β１）＋ｌ！　ｓｉｎ　　（（Ｚｌ
＋β１＋７１）・・・（１） によって求めることができる。なお、この実施例では前
記設定した複数の点Ｐ、　−Ｐ　　の車両（ブ−ム回動
点Ａ）に対する位置を掘削開始時に全て求めておくので
はなく、各単位区間において次の目標位置をその都度求
めるようにして記憶容量を削減するとともに軌跡変更へ
対応しやすいようにしている。

掘削開始が指定されると、掘削開始位置に応じて決定し
た掘削軌跡上で単位角Δψ進んだ次の目標位置Ｐ！の座
標が求められる。また、バケットの姿勢も該目標位置Ｐ
２に応じて定まっているので、この目標位置Ｐ２におけ
るブーム角α２、アーム角β２およびバケット角γ２を
一義的に決定することができる。これら作業機の目標角
α２、β２、γ２が決定されれば、現在の各作業機の実
角度との偏差をとることにより上記地点Ｐ２　　までバ
ケット刃先を移動させるための各作業機の目標Ｕ動角Δ
α、Δβ、Δγを決定することができる。

第６図は、Δα、Δβ、Δγを求める演算を説明するた
めのもので、ψ１は水平線と線分ＯＤとのなす角度１、
Ｗ　１は掘削開始点Ｐ１での線分ＣＤと線分ＯＤとのな
す角度、ｗ２は次目標位置Ｐ２での線分ＣＤと線分ＯＤ
とのなす角度である。

Ｐ２の座標を（Ｘｔ　、Ｙｔ　）とするとＸｌ−ノＩｃ
ｏｓ（ｃｚ　＋Δａ） 十ノ５ｃｏｓ（ａｌ　＋β１　＋Δα＋Δβ）＋ｊｓｃ
ｏｓ（ａｌ　　＋βＩ　　＋７１　　＋Δα＋Δβ＋　
　Δγ） →Ｘｌ　　＋Ｙ１　　Δα＋　（）ｔｃｏｓ（α１十β
１）＋ノコｃｏｓ　　（Ｃ１＋β１　＋γ＋））Δβ十
ノ３ｃｏｓ（αｉ　＋βＩ　＋γｌ）Δγ・・・　（２
） となり、またＸｔは Ｘｔ−Ｘ」＋Ｒ・Δψ・５ｌｎ（ψ１ ＋０．５Δφ）　　　　　　　・・・（３）とも表わす
ことができ１．上記（２）式のノ！　Ｃ０５（ａｌ　＋
β１）＋ノコｃｏｓ　　（Ｃ１＋βｌ　十７１）−ノ　
、ノコｃｏｓ　　（αｌ中βｌ＋７１）・Δγ−ｊ、と
すると、上記（２）、（３）式からＹｌ　・Δα＋ノ　
Δβ＋ノｂΔγ■ −Ｒ−Δψ　・５ｌｎ（ψｌ＋０．５Δψ）・・・　（
４） が成立する。

同様に、 Ｙｔ　＝Ｙ＋　　＋ｘｌ　　Δα−（）ｒｓｌｎ（ａ＋
＋　β　Ｉ　）　＋　ノ　ｘｓｉｎ（ａｌ　　　＋　β
　ｌ　　＋　γ　１　））Δβ −ノ　５ｓｉｎ（ａ＋　　　＋　β　１　　＋　７１　
　）　　Δ　γ・・・（５） −Ｙ、−Ｒ・Δψ ・ｃｏｓ　　（ψｌ十〇、５Δψ）・・・（６）が成立
し、上記（５）式のノｔｓｉｎ（ａ＋　＋βｌ）十ノａ
ｓ［ｎ（ａ＋　＋βｌ　＋７１　＞　　””〕　、ノ３
　ｓｉｎ　（αｌ中β１＋γＩ）Δγ−ノｄとすると、
上記（５）、（６）式から Ｘ１Δα＋ノ。Δβ十ノｄΔγ− ＲΔψ・ｅｏｓ　　（ψｌ＋ｏ・　５Δψ）・・・（７
） が成立す、る。

また ψ１　＋Ｗ１−Ｃ１＋βｌ　＋γ１−π／２・・・（８
） ψ１　＋Δψ＋Ｗ２、■α１　＋β１　＋γ１　＋Δα
＋Δβ＋Δ　γ　−π／２ ・・・　（９） が成立するため、これら（８）、（９）式からＷニーｗ
１！Δα＋Δβ＋Δγ−Δψ ・・・（１０） が成立する。

前記（４）、（７）、（ｌＯ）式においてΔα、Δβ、
Δγ以外は全て特定されるため、これら（４）、（７）
、（１０）式を解くことにより掘削開始点Ｐ１から次の
目標点Ｐ２．までバケット刃先を移動させるための各作
業機の回動角Δα、Δβ、Δγを求めることかできる。

このようにして求めた回動角Δα、Δβ、Δγに基づき
各作業機シリンダに対する流量指令を決定するのである
が、この際、各作業機に供給する圧油流計の和Ｑ　　（
−Ｑ　　　＋Ｑ　　　＋Ｑｂｔ；ｓ　　　　ｂｍ　　　
ａｍ Ｑ　　、アームに対する流Ｍｉｓ　Ｑ　　　＋　アーム
に対ｂｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　ａｍする流量、Ｑ　　バケットに対する流量）が、
そｂｔプ のときのポンプの吐出流−になるように、各作業機に対
する流量指令を決定する。すなわち、前記回動角Δα、
Δβ、Δγに基づき各作業機が必要とする流量配分比を
決定するとともに、第７図に示すポンプ流量Ｑとポンプ
圧Ｐとの馬カ一定関係と現時点における実ポンプ圧Ｐ、
とから最大出力時のポンプ流口Ｑ、を求め、このポンプ
流ＱＱｄを前記決定した配分比によって配分することに
より各作業機に対する流量指令値を決定する。また、こ
の際、ブーム、アームおよびバケットが同時に目標角α
２、β２、γ２に到達できるよう、各時点のブーム角、
アーム角、バケット角に基づき角作業機に供給される実
流量を求め、該算出した実流量に基づき前記配分比を随
時調整するようにする。この単位区間毎の掘削はアーム
が目標角β２になったときを終了とし、アーム角が目標
値β２になった時点で次の区間の制御に移行する。次の
区間においても、前記同様にして、まずバケット刃先の
目標位置Ｐ３とバケット姿勢角ε３が決定され、これら
決定値に基づき回動角Δα、Δβ、Δγが決定され、更
に該Δα、Δβ、Δγに対応する流量配分によって各作
業機に対する流量指令が決定される。アームが目標角β
コになった時点でこの区間の制御は終了し、次の区間の
制御に移行する。このような制御が終点Ｐ　まで繰り返
し実行されることにより、バケット刃先は第９図に示し
たごとく初期位置Ｐ＋　　（Ｃ１，β１．γ’Ｉ　）か
ら円弧軌跡−にの目標位置・・・Ｐｓ　　（αａ、β８
゜γ８）・・・ＰＩ３　（α１５．β１５．　　γ＋ｓ
）・・・Ｐ２Ｏ（α２０．β２０．γ２０）に沿って移
動することになる（第５図（Ｃ））。

第９図は上記演算制御の概念構成を示すものである。す
なわち、この自動掘削においては、各単位区間の初めに
次の目標点の座標位置を計算するとともに、これら目標
位置から求められる流量指令に実流量値を適宜の周期で
フィードバックするようにして各作業機に対する流量指
令を随時補正し、バケットが適正な姿勢で設定した掘削
軌跡上を正確に移動できるようにしている。

尚、掘削途中において操作ペダル１０が戻された場合、
各作業機に対する流量指令を零とし、操作レバー１１．
１２によって手動操作が行なわれていない限り各作業機
は直ち′に停止するようになっている。

また、自動掘削途中に手動レバー１１．１２による指令
が人力された場合には、安全性のために手動の方を優先
とし、レバー操作が中止された地点から自動掘削を再開
するようにしている。

ところで、自動掘削中には、作業機ポンプ圧を検出する
ことにより負荷検知を行っており、このポンプ圧に関し
て第１０図に示す如く２つの異なる設定値ＣＩ、Ｃ２を
設定している。設定値Ｃ１はリリーフ圧より少し小さな
値とし、設定値Ｃ２はＣ１より数〜数１０ｋｇ／ｃ−程
小さな値としである。そして、自動掘削中において、前
記作業機ポンプ圧が設定値Ｃ１より大きくなった場合、
ポンプ圧が設定値０２以下になるまでブームを上昇させ
るようにしている。このブームの上昇は負荷が設定値Ｃ
２になった時点で停止する。このブーム上昇動作の際ア
ームおよびバケットに関しては、双方がこの区間の初め
に算出した目標角△β、Δγに達するまで回動させる。

次に、前述のようにしてブームを停止させかつバケット
およびアームを目標角Δγ、Δβまで回動させたバケッ
ト刃先位置を算出し、該算出した位置を再スタート点ど
して残った区間の自動掘削を再開する。具体的には、第
１１図に示す如く、ブーム上げを行った後の再スタート
点をＰ　とすると、鎖点Ｐ　を今回ｇ　　　　　　　　
　　　　　　　　　ｇの掘削区間のスタート点として目
標位置を計算する。このため、円弧軌跡の中心は点０か
ら０′に移動し、再スタート後の軌跡は掘削当初の軌跡
をブームの上げ量に対応した汲上側にズラせた軌跡とな
る。このようにして再スタート後も点０′を中心として
仮想線ＯＤをｔ１位角Δψずつ回動させるように自動掘
削を行なう。

４−述のような軌跡修正を行った場合、軌跡修正を行わ
ない場合に比べて掘削上量が少なくなると考えられるの
で、この実施例では、掘削土量が常に一定になるように
第１２図にクロスハツチングで示した水平掘削区間■を
設けるようにした。

すなわち、ブーム上げによる軌跡修正を行った後、掘削
区間が中間地点まで進行したとすると、現時点までにバ
ケット刃先が切取った体積ｖＡと水平掘削区間を設けな
い場合にその後バケット刃先が切取ろうとする体積ＶＢ
とを計算する。そして軌跡修正を行なわない場合の基準
軌跡による掘削体積をＶ、水平掘削区間！の体積をＶｌ
とすると、上記体積Ｖも予め求めることができるので、
ド式によってＶｌを決定することができる。

Ｖ　Ｉ　−Ｖ−（ＶＡ＋ＶＢ） このようにして、Ｖｌが決定されると掘削深さｄはこの
ときのバケット刃先位置から求めることができるので、
水平掘削区間長ノー（Ｖ／ｄ）を求めることができる。

そして、該算出した長さノによる水平掘削区間を残り区
間の前に入れるようにして、掘削土量が常に一定になる
ようにしている。

また、この場合掘削の終了は油圧のポンプのポンプ圧値
に基づき検出されるようになっており、掘削区間がある
程度進んだ掘削後半になって油圧ポンプのポンプ圧が所
定値を超えた時点を掘削終了時と認知するようにしてい
る。この認知後はブームを上昇し、バケットを水平状態
までチルトして掘削を終了させる。このように、油圧ポ
ンプ圧による負荷検出によって掘削終了が検出されるよ
うになっているので、ムダ握りを防ＩＩ：、することが
できる。この掘削終了後は、バケット傾角を常に水平に
保持するバケット水平保持モードに移行する（第５図（
ｄ））。このバケット水平保持モードのときにはブーム
操作レバーおよびアーム操作レバーからの人力指令に応
じてα＋β＋γ−３／２πを満たすようにバケット角γ
を自動制御するようにしてバケット上面を常に水平に保
持する。

また、この水平保持モードのときには前記０動掘削用操
作ペダル１０の操作は無効とする。このような制御によ
って、積荷をこぼさないようにするとともに、積込作業
中の操作を簡単にする（バケット操作を不要にする）。

この自動掘削モードは前記バケット水平保持モードの際
にバケットがダンプ側に所定量以上回動されたときに解
除される。すなわち、バケット保持モード中にオペレー
タが排上のためにバケットをダンプ側に所定量以上回動
したとき、自動掘削モードが解除される（第５図（ｅ）
）。

尚、この掘削においてはバケットは掘削開始時最適な姿
勢となっているとは限らないが、このような場合バケッ
ト姿勢を次の区間までに急に最適なものに補正するので
はなく、適当数の区間を設け、これら区間の間に徐々に
最適な角度に補正するようにする。

第１図は前述の各機能を実現する制御構成例を示すもの
で、自動掘削モード指定ペダル１０が踏まれたか否かは
ペダル操作検出器１７によって検出され、検出信号はコ
ントローラ２０に入力される。また、バケットブーム操
作レバー１１の操作方向および操作量はレバー位置検出
器１３および１５によって検出され、これら検出≧＝１
３および１５からバケット回動指令Ｉ　およびブーム回
動「 指令ｄ　がスイッチ３０および３２に夫々入力される。

また、アーム操作レバー１２の操作方向および操作量は
レバー位置検出器１４によって検出され、その検出信号
であるアーム回動指令β　はスイッ３１に人力される。

これら操作レバー１１゜１２による指令信号シ　、β　
、γ　はコントロｒ　　　　　　　ｒ　　　　　　　ｒ −ラ２０に対しても人力されている。

スイッチ３０．３１および３２は夫々コントローラ２０
から人力される切替制御信号ＳＬＩ、Ｓｂ２、およびＳ
ｂ２に基づきその切替動作を行なうもので、コントロー
ラ２０から人力される°自動掘削時の指令信号テ　、／
”　　、ａ　　とレバー位置ＣＣＣ 検出器１３．１４．１５から入力される手動掘削時の指
令信号７　　、”　　、Ｃ！　　とを各別に選択切β ｒ　　　　　　　ｒ　　　　　　　ｒ 替するものである。

バケット制御系４０は、バケット角γを検出する角度セ
ンサ４１、このバケット角γを微分して実際のバケット
回動・速度テを検出する微分器４２、目標値と実際のバ
ケット回動速度ンを示す信号の偏差をとる加算点４３、
および加算点４３からの偏差信号を０にすべくその偏差
信号に応じた流量の圧油をバケットシリンダ４に供給す
る流量制御弁４４から構成されている。

同様に、アーム制御系５０およびブーム制御系６０は、
バケット制御系４０と同様にそれぞれ、角度センサ５１
．６１、微分器５２．６２、加算点５３．６３および流
量制御弁５４．６４を有し、指令値に一致するようにア
ームおよびブームを回動制御する。

尚、これら流量制御系の角度センサ４１．５１゜６１に
よって検出されたバケット角ｒ、アーム角。

β、ブーム角αはコントローラ２０にも入力されている
。また、作業機ポンプ（図示せず）のポンプ圧が油圧セ
ンサ７０によって検出され、その検出圧がコントローラ
２０に入力されている。

かかる構成の作用を第１３図に示したフローチャートを
参照して説明する。操作ペダル１０が踏まれたとすると
、これはペダル操作検出器１７によって検出され、この
検出信号はコントローラ２０に人力され、コントローラ
２０は自動掘削モードによる制御を開始する（ステップ
１００）。

自動モードが開始されると、コントローラ２０は、角度
センサ４１．５１．６１．の出力γ、β。

αに基づき該開始時点におけるバケット刃先位置Ｐ、を
求める（第（１）式参照）。続いて、コントローラ２０
はこの算出した掘削開始位置Ｐ１を前記（４）（７）（
１０）式から作成された演算プログラムに代入し、バケ
ットが次目標位置Ｐ２においてバケット姿勢ε２をとり
かつバケット刃先をＰｌからＰ２まで移動させる各作業
機の所要回動角Δα、Δβ、Δγを計算する（ステッ°
ブ１１０）。次にコントローラ２０はこれら回動角Δα
、Δβ、Δγから各作業機に供給する油の配分比を決定
しくステップ１２０）、史にこのときの油圧センサ７０
の出力からポンプ圧Ｐｄを求め、第７図に示した関係か
らこのポンプ圧Ｐｄに対応する最大出力時のポンプ流３
　Ｑ　６を求め、このポンプ流Ｑ　Ｑ　ａを前記配分比
をもって配分することにより各作業機に対する流は指令
シ　、β　、ｒＣＣ ６を求め、該指令信号ｄ　、β　　テ　をスイツＣＣ’
　　　　　Ｃ 千３２．３１．３０に夫々出力する（ステップ１３０）
。尚、自動モードが選択されると、スイッチ３０．３１
．３２の各接点はコントローラ２０の切替え制御信号Ｓ
Ｌ１．ＳＬ２　、Ｓｂ２によってコントローラ２０側に
切替えられており、コントローラ２０からの前記指令信
号ａ　　、ｆ３　　、　　テＣＣ ０はこれらスイッチ３２．３１．３０を介してブーム制
御系６０．アーム制御系５０．バケット制御系４０に入
力される。

次のステップ１４０においては、コントローラ２０はペ
ダル操作検出器１７の出力に基づきペダル１０が踏まれ
ているか否かを判定し、ペダル１０の復帰を検出した場
合は各流；制御系に入力する指令信号ｔｘ　　　７３　
．７　　を直ちに零にするＣ’　　　　　　ＣＣ （ステップ１５０）。また、ステップ１６０においては
操作レバー１１．１２の操作により手動指令テ　、β　
　み　が人力されたか否かが判定さｒ　　　　　　　ｒ
’　　　　　　ｒ れ、人力されていた場合は手動指令を優先する（ステッ
プ１７０）。すなわち、手動指令が入力された場合は、
スイッチ３０．３１．３２のうち該入力された手動指令
に対応する作業機のスイッチを操作レバー側に切換える
ようにして操作レバー側からの指令信号を対応する流量
制御系に供給するようにする。

また、ステップ１８０においては、油圧センサ７０によ
り検出されたポンプ圧が設定値Ｃ１を超えているか否か
が判定される（ステップ１８０）。

掘削当初には該判定がｒＹＥｓｊとなることは少ないの
で、手順は通常ステップ２００に移行する。

このように、操作ペダル１０と操作レバー１１゜１２の
操作態様に応じてコントローラ２０がらの指令信号ｉ１
３．ｒｃＰｔ作ペダルがオツのｃ’　　　　　ｃ　　　
　　　　ｃ ときは零）もしくは手動レバー１１．１２がらの指令信
号（Ｚ　　、ｊ　　、テ　が対応する流量制御系「ｒｒ ６０．４０．５０に入力され、これによりバケット、ア
ーム、ブームが回動される。尚、コントローラ２０は角
度センサ４１．５１．６１の出力に基づき各シリンダ８
．７．６に供給される油の実流量を求め、これら実流量
値に応じて前記配分比を逐次調整するようにしている（
ステップ２゜Ｏ）。

次に、コントローラ２０は角度センサ５１の検出出力β
に基づきアームが目標角度β２に達したか否かを判定し
くステップ２１０）、目標角β２に達していない場合は
ステップ１２０に戻り、前記同様の制御を繰り返す。ア
ームが目標角β２に達した場合は、次に掘削が中間地点
まで進んだが否かが判定され（ステップ２２０）、中間
地点でない場合はステップ１１０に戻り、バケット刃先
位置を次の目標位置Ｐ３に移動させる演算制御を前記同
様にして行なう。以下同様にしてステップ２２０で中間
地点と判断されるまで目標位置Ｐ４、Ｐ５・・・に沿っ
てバケット刃先を移動させる。

ところで、このような自動掘削途中に、油圧センサ７０
によって検出されるポンプ圧が設定値Ｃ１を超えたとす
ると（ステップ１８０）、コントローラ２０は第１０図
および第１１図に示したようにポンプ圧が設定値Ｃ２に
下がるまでブームを上昇するようにして軌跡修正を行な
う。（ステップ１９０）。このブーム上昇の際、アーム
およびバケットはこの区間の当初に算出した回動角△β
。

△γだけ回動させ、またブームはポンプ圧が設定値Ｃ２
に下った時点で停止°させる。そして、この後この点を
再スタート点として自動掘削を再開する。　このように
して、掘削が中間地点まで終了したとすると（ステップ
２２０）、軌跡修正を行ったか否かを判定しくステップ
２３０）、軌跡修正を行っている場合は、先の第１２図
を用いて説明した水子掘削区間を追加し、該水平掘削に
より作業機を駆動する（ステップ２４０）。すなわち、
コントローラ２０は、各時点において、角度センサ４１
．５１．６１の出力から計算したバケット刃先位置を記
憶しており、コントローラ２０はこの記憶データに基づ
き掘削当初から中間地点までにバケット刃先により切取
った体積ＶＡを求め、さらに、残り区間の体積ＶＢを予
め設定された基準移動軌跡と現在のバケット刃先位置か
ら求める。

そして、これら掘削体積ＶＡ、ＶＢの加算値を軌跡修正
を行わない掘削体積Ｖから差引くことにより水）１也掘
削区間Ｉの体積ＶＩを求め、該体積■を角変センサ４１
．５１．６１の出力から計算した現在の掘削深さｄで除
すことにより区間長ノを決定する。

この水平掘削が終了すると、掘削終了か否かが判定され
、（ステップ２６０）　、掘削終了でない場合は、ステ
ップ１１．０に戻り、残った区間の掘削を行なう。尚、
この場合は掘削区間が後半になって油圧センサ７０の出
力値が所定値を超えた時点を掘削終了時として検出する
ようにしている。

また、自動掘削中に手動指令が入力された場合はコント
ローラ２０は該手動指令が中止された時点で手順をステ
ップ１１０に復帰させ、該手動指令が入力されていた作
業機に対応するスイッチをコントローラ２０側に切替え
、手動操作が中止された地点を再スタート点として、全
ての作業機をコントローラ２０からの指令信号によって
再駆動するようにする。

ステップ２６０において掘削終了が判定されると、コン
トローラ２０はバケット傾角を水平に制御するバケット
水平保持モードに移行する（ステップ２７０）。この水
平保持モードにおいては、スイッチ３１．３２を手動レ
バー１１．１２側に切替え、スイッチ３０はそのままコ
ントローラ２０側に接続するようにし、ブームおよびア
ームは手動指令にしたがって駆動されるようにする。そ
してバケットに関してはα＋β十γ−３／２πを満たす
ようコントローラ２０から指令信号テ　を出力するよう
にして、ブームおよびアームが任意に手動操作されても
バケット傾角が常に水平になるようにする。このバケッ
ト水平保持モード中にバケットが所定角以上ダンプ側に
回動されたとすると、コントローラ２０は自動モードを
解除する（ステップ２８０）。

尚、上記実施例では、掘削後半になってポンプ圧が所定
の設定値を超えた時点、すなわち作業機にかかる負荷が
一定値を超えたときを掘削終了としその後手順をバケッ
ト水平保持モードに移行させるようにしたが、単に分割
区間数を計数し、所定区間数の掘削が終了したときを掘
削終了としてもよく、更にバケットの絶対姿勢を判定し
、バケット絶対姿勢がほとんど水平に近づいたときを掘
削終了と判定するようにしてもよい。

また、１．記実施例ではブーム１−昇による軌跡修正の
際、バケットおよびアームは双方が目標角になるまで回
動し、その際のバケット刃先点を再スタート点とするよ
うにしたが、ブームの上昇停止後アームが目標角になっ
た時点のバケット刃先位置を再スタート点としてもよい
。

また水−７を掘削も中間地点に限らず任意の掘削地点て
行なわせるようにしてもよく、史にブーム上昇による軌
跡修正が行なわれないときにおいても該水平掘削を適宜
に追加するようにしてもよい。

［発明の効果］ 以］二説明したように、本発明によれば、操作ペダル、
操作ボタン等の自動モード指定手段のみの簡単な操作に
よって効率のよい掘削軌跡に沿った全自動掘削制御が可
能となるとともに、この掘削時には掘削抵抗が少なく、
かつ荷こぼれがなく、さらにポンプ出力をを効利用する
ように作業機の制御が行なわれるので、作業効率の向上
および掘削時間の短縮を図ることができる。

さらに、設定した軌跡を実負荷に応じて修正するように
したので、リリーフロスが好適に低減されるとともに、
実掘削体積に応じた長さの水平掘削区間を設けるように
したので掘削土量を常に均一にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
パワーショベルの外観図、第３図は作業機の長さ、角度
等を定義するために用いた図、第４図は自動掘削軌跡の
設定法を説明するための図、第５図は自動掘削の手順を
説明するための工程図、第６図はΔα、Δβ、Δγを求
める手法を説明するために用いた図、第７図は馬カ一定
曲線を示す明するための図、第１１図はブーム−上昇の
際の軌跡の変化を示す図、第１２図は水平掘削区間を設
けた掘削例を説明するための図、第１３図は第１図のコ
ントローラの動作を説明するために用いたフローチャー
トである。 １・・・履帯、２・・・上部旋回体、３・・・ブーム、
４・・・アーム、５・・・バケット、６・・・ブームシ
リンダ、７・・・アームシリンダ、８・・・バケットシ
リンダ、１０・・・自動掘削用操作ペダル、１１・・・
バケットブーム操作レバー、１２・・・アーム旋回操作
レバー、１３１４．１５・・・レバー位置検出器、１７
・・・ペダル操作検出器、２０・・・コントローラ、３
０．３１．３２・・・スイッチ、４０・・・バケット制
御系、４１．５１．６１・・・角度センサ、４２．５２
．６２・・・微分器、４３．５３．６３・・・加算点、
４４．５４．６４・・・流量制御弁、５０・・・アーム
制御系、６０・・・ブーム制御系、７０・・・油圧セン
サ。 第２図 第５図 第７図 第８図 第９図 月間 第１０図 ０′ 第１１図 第１２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の地点によって近似したバケット刃先の基準
   移動軌跡とこれら複数の地点にバケット刃先が位置する
   ときの各バケット姿勢とを予め設定し、指定された掘削
   開始位置からこれら複数の地点に沿ってバケット刃先が
   移動し、かつこれら複数の地点においてバケットが前記
   設定された姿勢をとるようバケット、アームおよびブー
   ムを前記複数の地点によって分割した各掘削区間単位に
   自動的に駆動するパワーショベルの作業機制御装置にお
   いて、 負荷を検出する負荷検出手段と、 自動掘削中、前記負荷検出手段の検出値が第１の設定値
   以上になった場合、前記検出値が第１の設定値より小さ
   い第２の設定値になるまでブームを上昇駆動し、該上昇
   したバケット刃先位置を再スタート点として残った区間
   の自動掘削を再開する手段とを具えるパワーショベルの
   作業機制御装置。
2. （２）前記第１の設定値はリリーフ圧より少し小さい値
   である特許請求の範囲第（１）項記載のパワーショベル
   の作業機制御装置。
3. （３）複数の地点によつて近似したバケット刃先の基準
   移動軌跡とこれら複数の地点にバケット刃先が位置する
   ときの各バケット姿勢とを予め設定し、指定された掘削
   開始位置からこれら複数の地点に沿ってバケット刃先が
   移動し、かつこれら複数の地点においてバケットが前記
   設定された姿勢をとるようバケット、アームおよびブー
   ムを前記複数の地点によって分割した各掘削区間単位に
   自動的に駆動するパワーショベルの作業機制御装置にお
   いて、 負荷を検出する負荷検出手段と、 自動掘削中、前記負荷検出手段の検出値が第１の設定値
   以上になった場合、前記検出値が第１の設定値より小さ
   い第２の設定値になるまでブームを上昇駆動し、該上昇
   したバケット刃先位置を再スタート点として残った区間
   の自動掘削を再開する自動掘削を再開する第１の手段と
   、 前記自動掘削再開後、自動掘削が所定の区間まで終了す
   ると、掘削当初から該所定の区間までの掘削体積と残り
   区間の掘削体積を加算し、ブームの上昇駆動を行なわな
   い場合の基準移動軌跡による掘削体積から前記加算値を
   減算し、該減算値に対応する体積分の直線掘削を行なう
   区間を前記残り区間の前に追加する第２の手段とを具え
   るパワーショベルの作業機制御装置。