JPS6360329A - Controller for starting attitude for excavation in loading machine - Google Patents

Controller for starting attitude for excavation in loading machine

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JPS6360329A
JPS6360329A JP20195486A JP20195486A JPS6360329A JP S6360329 A JPS6360329 A JP S6360329A JP 20195486 A JP20195486 A JP 20195486A JP 20195486 A JP20195486 A JP 20195486A JP S6360329 A JPS6360329 A JP S6360329A
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JP
Japan
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excavation
bucket
value
target value
boom
Prior art date
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Pending
Application number
JP20195486A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinji Takasugi
高杉 信爾
Tadayuki Hanamoto
忠幸 花本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
Priority to JP20195486A priority Critical patent/JPS6360329A/en
Publication of JPS6360329A publication Critical patent/JPS6360329A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/435Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
    • E02F3/437Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like providing automatic sequences of movements, e.g. linear excavation, keeping dipper angle constant

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

PURPOSE:To raise the efficiency of excavation by a method in which a target value of bucket angle at the beginning of excavation is set up, the set target value is corrected by every excavation according to the minimum value of vertical resistance of bucket, and the bucket is rotationally operated on a place corresponding to the corrected target value at the beginning of next excavation. CONSTITUTION:The detected value theta1 of the angle sensor 2 of bucket is put in a micro computer 10 where vertical component, etc., of excavation resistance to be applied to bucket 1 during the excavation period is calculated using the value theta1. On the basis of the calculated values, the operation of the oil-pressure circuit of bucket cylinder 7 at the automatic excavation mode is controlled. At the beginning of automatic excavation, the switch-on of a reset button 12 is judged by the computer 10, the target value (theta1) of bottom plate angle theta1 of the bucket 1 is reset to initial value thetac, and the bucket 1 is rotationally operated. The detected output of the sensor 2 is then fed back. The value (theta1) is corrected to the target value (theta1') obtained then the set up. In the same way, the circuit 20 is controlled so that the bottom plate angle theta1 of the bucket 1 becomes the value (theta1').

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、作業機としてブーム及びバケットを有する
ホイールローダ、ペイローダ、トラクタショベル等の積
込機械において、掘削開始時のバケット姿勢を自動的に
最適化するようにした装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is a loading machine such as a wheel loader, payloader, or tractor shovel that has a boom and a bucket as a working machine, and that automatically adjusts the bucket posture at the start of excavation. The present invention relates to an optimized device.

[従来の技術] 作業別アクチュエータとしてブームおよびバケットを有
するホイールローダ、ペイローダあるいはトラクタショ
ベル等の積込機械は、コンパクトで小回りがきき、しか
も購入価格が安い等の点で土木作業現場、畜産分野、園
芸造園分野、除雪作業等の幅広い分野で使用されている
[Prior Art] Loading machines such as wheel loaders, payloaders, and tractor excavators that have booms and buckets as work-specific actuators are compact, have a small turning radius, and are inexpensive to purchase, so they are widely used at civil engineering work sites, in the livestock industry, and in the livestock industry. It is used in a wide range of fields such as horticulture, landscaping, and snow removal work.

この種の積込機械においては、ブームシリンダによって
ブームを上下に回動するとともにバケットシリンダによ
ってバケットにチルトおよびダンプ動作を行なわせるよ
うになっており、これらブームおよびバケットの回動動
作によって土砂等の掘削および積込作業を行なう。
In this type of loading machine, a boom cylinder rotates the boom up and down, and a bucket cylinder causes the bucket to perform tilt and dump operations, and these rotation operations of the boom and bucket move the earth and sand away. Carry out excavation and loading work.

かかる積込機械において、掘削開始時の作業機の姿勢は
通常1位置に固定であり、バケットは貫入性の面から底
板が略水平になるよう設定されている。このようなバケ
ットの姿勢は被削土の粒径が小さい場合には良いが、れ
ぎや岩石等を含んだ粗粒土の場合には、粗粒土がバケッ
トと地面との間に挟まれることによりバケットに上向き
の負荷抵抗が働き、このためこのような場合タイヤ°ス
リップあるいはバケットの上滑り等が発生して掘削土量
が不足することが多くある。
In such a loading machine, the attitude of the working machine at the start of excavation is usually fixed at one position, and the bucket is set so that the bottom plate is substantially horizontal in terms of penetrability. This attitude of the bucket is good when the particle size of the excavated soil is small, but in the case of coarse-grained soil that contains gravel, rocks, etc., the coarse-grained soil may get caught between the bucket and the ground. As a result, upward load resistance acts on the bucket, and in this case, tire slippage or upward slippage of the bucket often occurs, resulting in insufficient excavated soil volume.

そこで従来装置においては、このような粗粒土の場合、
掘削開始時オペレータが作業別レバーを適宜操作するこ
とによってバケット刃先が若干下向きとなるようバケッ
ト姿勢を手動で修正するようにしている。
Therefore, with conventional equipment, in the case of such coarse-grained soil,
At the start of excavation, the operator manually adjusts the attitude of the bucket so that the blade edge of the bucket points slightly downward by operating the lever for each job as appropriate.

[発明が解決しようとする問題点] このように、従来装置においては、作業機の掘削開始位
置の調整制御はオペレータの肋に頼るところが大きく、
このため運転者の運転技術によって作業能率が大きく変
化するという問題点がある。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, in the conventional equipment, adjustment and control of the excavation start position of the working machine relies heavily on the operator's control.
For this reason, there is a problem in that work efficiency varies greatly depending on the driving technique of the driver.

r問題点を解決するための手段] そこでこの発明では、掘削開始時におけるバケット角の
目標値を設定する設定手段と、掘削中にバケットに加わ
る掘削抵抗の垂直成分を逐次算出し、該算出した垂直掘
削抵抗の最小値を求め、該最小値に応じて前記設定手段
に設定されたバケット角目標値を各掘削毎に修正する設
定値修正手段と、次回掘削開始時、前記設定値修正手段
によって修正された前記設定手段の目標値に対応する掘
削開始位置へバケットを回動駆動する駆動手段とを具え
るようにする。
[Means for Solving Problems] Therefore, the present invention provides a setting means for setting a target value of the bucket angle at the start of excavation, and a means for sequentially calculating the vertical component of the excavation resistance applied to the bucket during excavation. a set value correcting means for determining a minimum value of vertical excavation resistance and correcting the bucket angle target value set in the setting means for each excavation according to the minimum value; and a drive means for rotationally driving the bucket to an excavation start position corresponding to the corrected target value of the setting means.

[作用] かかる構成によれば、掘削開始時のバケット姿勢は、前
回の掘削における垂直掘削抵抗の最小値に基づいて各掘
削毎に最適化される。
[Operation] According to this configuration, the bucket posture at the start of excavation is optimized for each excavation based on the minimum value of vertical excavation resistance in the previous excavation.

[実施例1 第2図は、この発明を適用するホイールローダの外観構
成例を示すものであり、このホイールローダには、バケ
ット1の回転角θ1を検出するバケット角センサ2、ブ
ーム3の回転角θ2を検出するブーム角センサ4、ブー
ムシリンダ5に供給する圧油の油圧Paを検出する油圧
センサ6(第2図中には図示せず)、バケットシリンダ
7に供給する圧油の油圧Pbを検出する油圧センサ8(
第2図中には図示せず)が設けられている。
[Embodiment 1] Fig. 2 shows an example of the external configuration of a wheel loader to which the present invention is applied. A boom angle sensor 4 detects the angle θ2, a hydraulic sensor 6 (not shown in FIG. 2) detects the hydraulic pressure Pa of the pressure oil supplied to the boom cylinder 5, and a hydraulic pressure Pb of the pressure oil supplied to the bucket cylinder 7. Oil pressure sensor 8 (
(not shown in FIG. 2) is provided.

これらバケット角センサ2、ブーム角センサ4、油圧セ
ンサ6および8の検出値θ1、θ2、Paおよびpbは
、第1図に示すようにマイクロコンピュータ10に入力
される。マイクロコンピュータ10においては、これら
検出値を用い掘削中にバケット1に加わる掘削抵抗の水
平成分Rhおよび垂直成分Rvを逐次計算し、自動掘削
モードのときこれら計算値RhおよびRvに基づいて油
圧回路20の駆動制御を行なう。
The detected values θ1, θ2, Pa and pb of the bucket angle sensor 2, boom angle sensor 4, and oil pressure sensors 6 and 8 are input to the microcomputer 10 as shown in FIG. The microcomputer 10 sequentially calculates the horizontal component Rh and vertical component Rv of the excavation resistance applied to the bucket 1 during excavation using these detected values, and in the automatic excavation mode, the hydraulic circuit 20 is activated based on these calculated values Rh and Rv. The drive control is performed.

なお、前記算出された水平抵抗Rh及び垂直抵抗RVは
マイクロコンピュータ10内のメモリ(図示せず)に記
憶され、該記憶された垂直抵抗Rvの方は掘削開始時の
バケット姿勢を決定するための演f9(後述する)に用
いられる。
The calculated horizontal resistance Rh and vertical resistance RV are stored in a memory (not shown) in the microcomputer 10, and the stored vertical resistance Rv is used to determine the bucket attitude at the start of excavation. Used for performance f9 (described later).

油圧回路20は、ブームシリ〉′ダ5を駆動するブーム
コントロールパルプ、バケットシリンダを駆動するバケ
ットコントロールバルブ等で構成され、マイクロコンピ
ュータ10からの指令に従ってブームシリンダ5及びバ
ケットシリンダ7を伸縮動じてブーム3の上下動及びバ
ケット1のチルト・ダンプ駆動を行なう。尚、11は自
vJ掘削U−ドを指定するスイッチ、12は掘削開始時
のバケット姿勢角をイニシャライズするためのスイッチ
である。
The hydraulic circuit 20 is composed of a boom control pulp that drives the boom cylinder 5, a bucket control valve that drives the bucket cylinder, etc., and expands and contracts the boom cylinder 5 and bucket cylinder 7 according to commands from the microcomputer 10 to control the boom 3. The bucket 1 is moved up and down and the bucket 1 is tilted and dumped. Note that 11 is a switch for specifying the own vJ excavation U-do, and 12 is a switch for initializing the bucket attitude angle at the start of excavation.

ここで、かかる実施例構成による掘削開始時のバケット
姿勢角制御を説明する前に、第3図および第4図に従っ
て水平抵抗Rhおよび垂直抵抗Rvの導出方法の一例を
説明する。
Before explaining the bucket attitude angle control at the start of excavation according to the configuration of this embodiment, an example of a method for deriving the horizontal resistance Rh and the vertical resistance Rv will be explained with reference to FIGS. 3 and 4.

この方法では、入力情報として、バケット回転角θ1、
ブーム回転角θ2、ブームシリンダ5に供給する圧油の
油圧Paおよびバケットシリンダ7に供給する圧油の油
圧pbを用い、これら検出値を用いて水平抵抗Rhおよ
び垂直抵抗Rvを導出する。
In this method, the input information is bucket rotation angle θ1,
Using the boom rotation angle θ2, the oil pressure Pa of the pressure oil supplied to the boom cylinder 5, and the oil pressure Pb of the pressure oil supplied to the bucket cylinder 7, the horizontal resistance Rh and the vertical resistance Rv are derived using these detected values.

いま、ブームシリンダ5およびバケットシリンダ7の断
面積を夫々Sa 、Sbとすると、各シリンダ5および
7のシリンダ力FaおよびFbはFa =Pa −8a
         −(1)Fb =Pb −8b  
       ・・・(2)となる。
Now, if the cross-sectional areas of the boom cylinder 5 and bucket cylinder 7 are Sa and Sb, respectively, the cylinder forces Fa and Fb of each cylinder 5 and 7 are Fa = Pa -8a
−(1)Fb =Pb −8b
...(2) becomes.

ここで、抵抗作用点PD  (XD 、 YD )がバ
ケット1の回転(回転角θ1)に対応して第4図に示す
如く変移していくと仮定する。この第4図に示すグラフ
において、縦軸はバケットの底板の先端点と抵抗作用点
POとの間隔DL、横軸はバケット回転角θ1であり、
θh (固定値)はバケット1のサイドエツジ1aが水
平となる角度、lcはサイドエツジ1aの部分の長さで
ある。
Here, it is assumed that the resistance action point PD (XD, YD) changes as shown in FIG. 4 in response to the rotation of the bucket 1 (rotation angle θ1). In the graph shown in FIG. 4, the vertical axis is the distance DL between the tip of the bottom plate of the bucket and the point of resistance PO, and the horizontal axis is the bucket rotation angle θ1.
θh (fixed value) is the angle at which the side edge 1a of the bucket 1 becomes horizontal, and lc is the length of the side edge 1a.

今、ピンPoを中心とするX−Y座標を考え、バケット
1が回動前のときのピンP1の座標を夫々(X1’、Y
1’)とすると、ブーム3がθ2回転した後のPlの座
標(Xl、Yl)はとなり、またバケットピンP1とバ
ケット底板先端点に関する図示間隔を101パケツト底
板とバケットのサイドエツジ1aとのなす角をψとする
と、バケット1およびブーム3が大々θ1およびθ2回
転した後のPOの座標(XD 、 YD )は、 XD =X1 +j e  CO2O3−1)Lcos
ψ・(4)YD =Y1+j e  Sinθ1−DL
sinψ・(5)となり、第4図のグラフに基づき、θ
1,02回転後のPDの座標を特定することができる。
Now, consider the X-Y coordinates centered on pin Po, and calculate the coordinates of pin P1 (X1', Y
1'), the coordinates (Xl, Yl) of Pl after the boom 3 rotates by θ2 are as follows, and the illustrated distance between the bucket pin P1 and the tip point of the bucket bottom plate is 101.The angle formed by the bucket bottom plate and the side edge 1a of the bucket is When ψ is ψ, the coordinates of PO (XD, YD) after bucket 1 and boom 3 rotate by θ1 and θ2 are:
ψ・(4)YD=Y1+j e Sinθ1−DL
sin ψ・(5), and based on the graph in Figure 4, θ
The coordinates of the PD after 1.02 rotations can be specified.

いま、ここで第3図図示の各寸法をLl、L2 。Now, the dimensions shown in Figure 3 are Ll and L2.

L3.L4.L5とし、ピンPoまわりのモーメントの
つり合いを考えると Rv −XD +Rh −YD −Fa −14−Fb
  −Ls=O・・・ (6) となり、またピンP1まわりのモーメントのつり合いを
考えると Rv ・(XD +X1)−Rt+ ・(Yl−YD 
)−Fb’ L3 =O・・・(7) となる。また が成立するため、これらfG)(7)(8)式を解くこ
とによりRhおよびRVを求めることができる。
L3. L4. L5 and considering the balance of moments around pin Po, Rv -XD +Rh -YD -Fa -14-Fb
-Ls=O... (6) Also, considering the balance of moments around pin P1, Rv ・(XD +X1)-Rt+ ・(Yl-YD
)−Fb′ L3 =O (7). Since the following holds true, Rh and RV can be obtained by solving these equations fG) (7) and (8).

次に、第5図に示すフローチャートを参照して、かかる
実施例構成によるバケット姿勢制御および自動掘削動作
を説明する。
Next, the bucket attitude control and automatic excavation operation according to the configuration of this embodiment will be explained with reference to the flowchart shown in FIG.

自vJ掘削を行なう場合、オペレータは白!J+掘削モ
ードスイッチ11を投入する。
When performing self-vJ excavation, the operator is white! Turn on the J+ excavation mode switch 11.

次に、オペレータは、掘削土量が極端に変化したことを
検出したとき等には、リセットボタン12を投入するよ
うにする。掘削開始時、マイクロコンピュータ10はリ
セットボタン12の投入の有無を判別しており(ステッ
プ100)、リセットボタン12が投入されているとぎ
には、掘削開始時のバケット1の底板角θ1 (第6図
参照)△ の目標値θ1を所定の初期値θC(例えば下向き2.5
度程度の値)でイニシャライズするとともに、同掘削開
始時のブーム3の回転角θ2 (第6図参照)の目標値
骨2を所定の初期値θdでイニシャライズする(ステッ
プ110)。
Next, the operator presses the reset button 12 when it is detected that the amount of excavated soil has changed drastically. At the start of excavation, the microcomputer 10 determines whether or not the reset button 12 is pressed (step 100), and as long as the reset button 12 is pressed, the bottom plate angle θ1 of the bucket 1 at the start of excavation (6th (see figure) △ target value θ1 is set to a predetermined initial value θC (for example, downward 2.5
At the same time, the target value bone 2 of the rotation angle θ2 (see FIG. 6) of the boom 3 at the start of excavation is initialized to a predetermined initial value θd (step 110).

そして、この後、マイクロコンピュータ10は油圧回路
20を適宜制御してバケットシリンダ7を駆動し、バケ
ット1の底板角θ1が前記目標値θCとなるようにバケ
ット1を回動して停止させる(ステップ130)。この
際、バケット角センサ2の検出出力がフィードバック信
号として用いられる。さらに、マイクロコンピュータ1
0は油圧回路20を制御してブームシリンダ5を駆動し
、ブーム角θ2が前記目標値θdとなるようブーム3を
回動して停止させる(ステップ140)。この際にも、
ブーム角センサ4の検出出力がフィードバック信号とし
て用いられる。
Thereafter, the microcomputer 10 appropriately controls the hydraulic circuit 20 to drive the bucket cylinder 7, rotates and stops the bucket 1 so that the bottom plate angle θ1 of the bucket 1 becomes the target value θC (step 130). At this time, the detection output of the bucket angle sensor 2 is used as a feedback signal. Furthermore, microcomputer 1
0 controls the hydraulic circuit 20 to drive the boom cylinder 5, rotates and stops the boom 3 so that the boom angle θ2 becomes the target value θd (step 140). At this time too,
The detection output of the boom angle sensor 4 is used as a feedback signal.

しかし、前記ステップ100における判定において、リ
セットボタン12が未投入の場合には、マイクロコンピ
ュータ10は前記バケット底板角目標値θ1を前回の掘
削終了後に求めた目標値△ 61′に修正設定するとともに、前記ブーム回動角目標
値θ2を前回の掘削終了後に求めた目標値へ     
         △   △02′に修正する。これ
ら目標値61′、62′については後で詳述する。この
場合、マイクロコンピュータ10は、その後油圧回路2
0を制御し△ て、バケット1の底板角θ1が目標値01′となるよう
バケットを駆動するとともに(ステップうブームを駆動
する(ステップ140)。
However, in the determination in step 100, if the reset button 12 is not pressed, the microcomputer 10 corrects and sets the bucket bottom plate angle target value θ1 to the target value Δ61' obtained after the completion of the previous excavation. Set the boom rotation angle target value θ2 to the target value obtained after the completion of the previous excavation.
△ Correct to △02'. These target values 61' and 62' will be explained in detail later. In this case, the microcomputer 10 then controls the hydraulic circuit 2.
0, the bucket is driven (step 140) so that the bottom plate angle θ1 of the bucket 1 becomes the target value 01' (step 140).

このようにして、バ、ケット1及びブーム3を夫々前記
いずれかの掘削開始位置にセットした後、自動掘削を開
始する。
After the bucket, bucket 1, and boom 3 are each set at one of the excavation start positions in this manner, automatic excavation is started.

この自動掘削としては、例えば特願昭61−65182
号に示す自動掘削技術を用いる。すなわち、水平抵抗に
関しては第7図に示す上限および下限設定値Rhuおよ
びRhdを設定し、垂直抵抗に関しては第8図に示すよ
うな設定fii Rvsを設定し、逐次検出した水平抵
抗Rhと前記上限および下限設定値との比較結束に応じ
てバケットのチルト動作とブームの上げ回動を交互に行
なうことにより水平抵抗Rhを上限設定値Rhuと下限
設定値Rhdとの間を往復させるとともに(第7図参照
)、その後、垂直抵抗の検出値RVが舶記設定値RVS
を超えてからはバケットをストロークエンドまでチルト
動させるというような自動掘削を行なうようにする。
As for this automatic excavation, for example, Japanese Patent Application No. 61-65182
The automatic excavation technology shown in the issue is used. That is, for the horizontal resistance, the upper and lower limit setting values Rhu and Rhd shown in FIG. 7 are set, and for the vertical resistance, the settings fii Rvs are set as shown in FIG. By alternately tilting the bucket and rotating the boom upward according to the bundling, the horizontal resistance Rh is made to reciprocate between the upper limit setting value Rhu and the lower limit setting value Rhd (7th (see figure), then the vertical resistance detected value RV becomes the ship's set value RVS.
After exceeding this point, automatic excavation is performed by tilting the bucket to the stroke end.

この自動掘削の最中に逐次求められた水平抵抗Rh及び
垂直抵抗RVは、マイクロコンピュータ10内のメモリ
に順次蓄積記憶されており、自動掘削が終了した後(ス
テップ160) 、該記憶された垂直抵抗RVを用いる
ことにより、次回掘削時のバケット底板角の門標値θ1
′が決定される。
The horizontal resistance Rh and vertical resistance RV sequentially determined during this automatic excavation are sequentially accumulated and stored in the memory within the microcomputer 10, and after the automatic excavation is completed (step 160), the stored vertical resistance Rh and vertical resistance RV are By using the resistance RV, the gate value θ1 of the bucket bottom plate angle at the next excavation can be
′ is determined.

△ すなわち、この目標値01′は次式に従って決定される
(ステップ170)、l。
Δ That is, this target value 01' is determined according to the following equation (step 170), l.

△ハ θ1′=θ1−Gl(Rvn−Rv ) = (9)へ 上式において、G1はステップ110で設定された初期
値θC1またはステップ120で設定された今回掘削0
九標値θ・・ (前回の掘削終了後に求められる)であ
り、Rvnは第7図に示すように今回の掘削中における
垂直抵抗RVの最小値であり通常負の値(上向きの力)
をとる。またRVは該垂直抵抗の最小値Rvn+がとる
べき目標値であり、通常8トン車で一1000Kg程度
に設定される。G1はゲイン定数である。
△C θ1' = θ1-Gl (Rvn-Rv) = (9) In the above equation, G1 is the initial value θC1 set in step 110 or the current excavation 0 set in step 120.
The nine mark value θ... (obtained after the completion of the previous excavation), and Rvn is the minimum value of the vertical resistance RV during the current excavation, as shown in Figure 7, and is usually a negative value (upward force).
Take. Further, RV is a target value that the minimum value Rvn+ of the vertical resistance should take, and is usually set to about 11,000 kg for an 8-ton vehicle. G1 is a gain constant.

次に、マイクロコンピュータ10は前記(9)式に従っ
て求めたバケット底板角の目標値01′に応じてバケッ
ト刃先高さが一定となるようブームへ 角θ2の門標値θ2を修正する(ステップ180)。第
6図において、点Paを原点とするX−Y座標を考える
。バケットピンの位置をPl、バケット刃先位置をP 
2 、バケット底板を水平にしたときのバケット刃先位
置をP2′、線分PIP2’と水平ラインとの成す角を
θe(固定値)、線分P1P2と水平ラインと成す角を
θ、バケット底板角をG1、Pa P1=J11、P1
P2 =J12、P2のY座標をP2 (Y)とすると θ=θ1+θe P2 (Y) =J11Sinθ2 +12 sin 
 (θ1+θe)・・・ (10) となる。
Next, the microcomputer 10 corrects the marker value θ2 of the boom angle θ2 so that the height of the bucket cutting edge is constant according to the target value 01' of the bucket bottom plate angle determined according to the equation (9) (step 180). . In FIG. 6, consider the X-Y coordinates with point Pa as the origin. The position of the bucket pin is Pl, the position of the bucket tip is P
2. When the bucket bottom plate is horizontal, the bucket cutting edge position is P2', the angle between line segment PIP2' and the horizontal line is θe (fixed value), the angle between line segment P1P2 and the horizontal line is θ, bucket bottom plate angle G1, Pa P1=J11, P1
P2 = J12, if the Y coordinate of P2 is P2 (Y), θ = θ1 + θe P2 (Y) = J11Sinθ2 +12 sin
(θ1+θe)... (10) It becomes.

ここで 02 =92’  (92’ は修正後のブー
△ ム角凹標値)、θ1=θ1′として、上記(10)・・
・(11) となり、P2(Y)1.!!1.12及びθeは固定値
であるので、前記修正したバケット底板角の目標△ 値01′に応じて、バケット刃先高さP2 (Y)がバ 一定となるブーム角の目標値02′を求めることができ
る。
Here, 02 = 92'(92' is the corrected boom angle concavity target value), θ1 = θ1', and the above (10)...
・(11) becomes P2(Y)1. ! ! 1.12 and θe are fixed values, so find the target value 02' of the boom angle at which the bucket cutting edge height P2 (Y) remains constant according to the corrected target value 01' of the bucket bottom plate angle. be able to.

△    △ このようにして求められた01′及び62′はマイクロ
コンピュータ10内のメモリに格納され、次回掘削時、
リセットボタン12が投入されない場合に、バケット底
板角及びブーム角の各目標値として用いられる。
△ △ 01' and 62' obtained in this way are stored in the memory in the microcomputer 10, and are used at the next excavation.
When the reset button 12 is not pressed, these values are used as target values for the bucket bottom plate angle and the boom angle.

すなわち、掘削開始時のバケット角姿勢は、リセットボ
タン12が投入されない限り前回掘削時の垂直抵抗の最
小値に応じて各掘削毎に自動的に修正されることになり
、バケット1は常に掘削負荷に応じた最適な掘削開始姿
勢をとることができる。そして、掘削土量が大きく変化
したとぎ等にはオペレータはリセットボタン12を投入
して、初期姿勢からの白!Hi!削を行なうようにする
In other words, the bucket angular posture at the start of excavation will be automatically corrected for each excavation according to the minimum value of vertical resistance during the previous excavation, unless the reset button 12 is pressed, and the bucket 1 will always maintain the excavation load. It is possible to take the optimal position for starting excavation according to the situation. Then, when the amount of excavated soil has changed significantly, the operator presses the reset button 12 and returns to the initial position! Hi! Make sure to remove it.

尚、本発明においては水平抵抗Rhおよび垂直抵抗RV
を求めるための演舞方法は、第3図および第4図を用い
て説明した方法に限るわけでなく、例えば他にロードセ
ル等の荷重計によってバケットに加わる負荷を検出し、
該検出値と水平および垂直抵抗RhおよびRvとの力の
つり合いに基づきRhおよびRvを求めるようにしても
よい。
In addition, in the present invention, the horizontal resistance Rh and the vertical resistance RV
The performance method for determining this is not limited to the method explained using FIGS. 3 and 4. For example, the load applied to the bucket may be detected using a load meter such as a load cell,
Rh and Rv may be determined based on the force balance between the detected value and the horizontal and vertical resistances Rh and Rv.

また、自動掘削の手法も特願昭61−65182号によ
るものに限らず、他の自動掘削技術を用いるようにして
もよい。
Furthermore, the method of automatic excavation is not limited to the one described in Japanese Patent Application No. 61-65182, and other automatic excavation techniques may be used.

さらに、バケット姿勢制御の際掘削開始時バケット刃先
高さが一定となるようブーム駆動を行なった方が望まし
いのであるが、前回掘削抵抗に基づいてバケットのみを
駆動してバケット初期姿勢を最適化することも可能であ
る。
Furthermore, when controlling the bucket posture, it is preferable to drive the boom so that the height of the bucket tip is constant at the start of excavation, but it is preferable to drive only the bucket based on the previous excavation resistance to optimize the initial bucket posture. It is also possible.

また、本発明を適用する積込機械はホイールローダに限
るわけでなく、他にペイローダ、トラクタショベル等、
作業機アクチュエータとしてブームおよびバケットを有
するもの全ての機械に適用可能である。
Furthermore, the loading machine to which the present invention is applied is not limited to wheel loaders, but may also include payloaders, tractor excavators, etc.
It is applicable to all machines that have a boom and a bucket as work equipment actuators.

[発明の効果] 以上説明したように、この発明によれば前回の掘削抵抗
の推移に基づき掘削開始時の作業機姿勢を自動修正する
ようにしたので、被削土の種類に関係なくバケットを常
に最適な初期姿勢にセットすることができるようになり
、これにより掘削土量が均一化し、掘削能率を向上させ
ることができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the posture of the work machine at the start of excavation is automatically corrected based on the change in the previous excavation resistance, so the bucket can be moved regardless of the type of soil to be excavated. It is now possible to always set the optimum initial position, which makes it possible to equalize the amount of excavated soil and improve excavation efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例の制御構成例を示すブロッ
ク図、第2図はホイールローダの外観的構成および各セ
ンサの配設例を示す側面図、第3図は水平・垂直抵抗R
h、Rvを求めるための演算例を説明するための図、第
4図は同演算例に用いる抵抗作用点の設定移動軌跡の1
例を示すグラフ、第5図は同実施例の具体作用例を示す
フローチャート、第6図は掘削開始時のブーム角目標値
の修正方法を説明するための図、第7図は掘削中におけ
る水平抵抗および垂直抵抗の経時変化例を示すグラフ、
第8図は垂直抵抗設定値Rvsとバケット高さyとの関
係を示すグラフである。 1・・・バケット、2・・・バケット角センサ、3・・
・ブーム、4・・・ブーム角ヒンサ、5・・・ブームシ
リンダ、6.8・・・油圧センサ、7・・・バケットシ
リンダ、10・・・マイクロコンピュータ、11・・・
自0掘削指定スイッチ、12・・・バケット姿勢イニシ
ャライズスイッチ、20・・・油圧回路。 第3図 第4図 第6図
Fig. 1 is a block diagram showing an example of the control configuration of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a side view showing the external structure of a wheel loader and an example of arrangement of each sensor, and Fig. 3 is a block diagram showing an example of the control configuration of an embodiment of the present invention.
A diagram for explaining an example of calculation for determining h and Rv. Figure 4 shows one of the set movement loci of the resistance application point used in the calculation example
Graph showing an example, Figure 5 is a flowchart showing a concrete example of the operation of the same example, Figure 6 is a diagram to explain how to correct the boom angle target value at the start of excavation, Figure 7 is a horizontal diagram during excavation. Graphs showing examples of changes in resistance and vertical resistance over time,
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the vertical resistance setting value Rvs and the bucket height y. 1...Bucket, 2...Bucket angle sensor, 3...
- Boom, 4... Boom angle hinge, 5... Boom cylinder, 6.8... Oil pressure sensor, 7... Bucket cylinder, 10... Microcomputer, 11...
Automatic zero excavation designation switch, 12...Bucket attitude initialization switch, 20...Hydraulic circuit. Figure 3 Figure 4 Figure 6

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ブーム及びバケットを有する積込機械における前
記バケットの掘削開始姿勢を自動制御する積込機械の掘
削開始姿勢制御装置において、掘削開始時におけるバケ
ット角の目標値を設定する設定手段と、 掘削中にバケットに加わる掘削抵抗の垂直成分を逐次算
出し、該算出した垂直掘削抵抗の最小値を求め、該最小
値に応じて前記設定手段に設定されたバケット角目標値
を各掘削毎に修正する設定値修正手段と、 次回掘削開始時、前記設定値修正手段によって修正され
た前記設定手段の目標値に対応する掘削開始位置へバケ
ットを回動駆動する駆動手段とを具えた積込機械の掘削
開始姿勢制御装置。
(1) In an excavation start position control device for a loading machine that automatically controls the excavation start position of the bucket in a loading machine having a boom and a bucket, a setting means for setting a target value of the bucket angle at the time of starting excavation; The vertical component of excavation resistance applied to the bucket during excavation is sequentially calculated, the minimum value of the calculated vertical excavation resistance is determined, and the bucket angle target value set in the setting means is corrected for each excavation according to the minimum value. and a drive means for rotating a bucket to an excavation start position corresponding to the target value of the setting means corrected by the set value correcting means when excavation is started next time. Excavation start attitude control device.
(2)前記設定手段の目標値は所定のスイッチの投入に
より所定の初期値に初期化される特許請求の範囲第(1
)項記載の積込機械の掘削開始姿勢制御装置。
(2) The target value of the setting means is initialized to a predetermined initial value by turning on a predetermined switch.
Excavation start position control device for the loading machine described in ).
(3)ブーム及びバケットを有する積込機械における前
記バケットの掘削開始姿勢を自動制御する積込機械の掘
削開始姿勢制御装置において、掘削開始時におけるバケ
ット角及びブーム角の目標値を夫々設定する設定手段と
、 掘削中にバケットに加わる掘削抵抗の垂直成分を逐次算
出し、該算出した垂直掘削抵抗の最小値を求め、該最小
値に応じて前記設定手段に設定されたバケット角目標値
を各掘削毎に修正する第1の設定値修正手段と、 バケット刃先高さが一定となるよう前記第1の設定値修
正手段によって修正されたバケット角目標値に応じて前
記設定手段に設定されたブーム角目標値を各掘削毎に修
正する第2の設定値修正手段と、 次回掘削開始時、前記第1及び第2の設定値修正手段に
よって修正された前記設定手段の各目標値に対応する掘
削開始位置へバケット及びブームを回動駆動する駆動手
段とを具えた積込機械の掘削開始姿勢制御装置。
(3) In an excavation start position control device for a loading machine that automatically controls the excavation start position of the bucket in a loading machine having a boom and a bucket, settings for setting target values of the bucket angle and boom angle at the time of starting excavation, respectively. means: sequentially calculating vertical components of excavation resistance applied to the bucket during excavation, determining the minimum value of the calculated vertical excavation resistance, and setting each bucket angle target value set in the setting means according to the minimum value; a first set value correcting means that is corrected for each excavation; and a boom that is set in the setting means according to the bucket angle target value that has been corrected by the first set value correcting means so that the height of the bucket cutting edge is constant. a second set value correcting means for correcting the corner target value for each excavation; and when the next excavation starts, excavation corresponding to each target value of the setting means corrected by the first and second set value correcting means. An excavation start position control device for a loading machine, comprising a drive means for rotationally driving a bucket and a boom to a starting position.
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