JP2000282513A - 作業機械の器具を制御する方法および装置 - Google Patents
作業機械の器具を制御する方法および装置Info
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
- E02F9/2033—Limiting the movement of frames or implements, e.g. to avoid collision between implements and the cabin
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
- E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
- E02F3/28—Dredgers; 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
- E02F3/36—Component parts
- E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
- E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
- E02F3/431—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
- E02F3/432—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like for keeping the bucket in a predetermined position or attitude
-
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- E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
- E02F9/2278—Hydraulic circuits
- E02F9/2292—Systems with two or more pumps
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- Operation Control Of Excavators (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 土移動機械の作業器具を制御可能に動かす装
置を開示する。 【解決手段】 作業器具は、それに取り付けられている
ブームとバケットを備えており、ブームはリフト油圧シ
リンダーで作動され、バケットは傾斜油圧シリンダーで
作動される。オペレーターに制御される操作レバーは、
作業器具の運動を制御するためのオペレーター命令信号
を発生する。器具の位置センサーは、ブームの昇降位置
と、バケットの旋回位置を感知し、それに応じて、個々
の器具位置信号を発生する。コントローラーは、器具の
位置、及び、オペレーターの命令信号を受信し、作業器
具の瞬時の位置を決定し、ブームが持ち上げられ、バケ
ットが旋回されている時に、オペレーター命令信号を減
じ、前記減少されたオペレーター命令信号に基づいて、
バルブ電気信号を発生する。バルブ組立体は、前記バル
ブ電気信号を受信し、前記バルブ電気信号の大きさに応
じて、個々の油圧シリンダーに制御可能に油圧流体を供
給する。
置を開示する。 【解決手段】 作業器具は、それに取り付けられている
ブームとバケットを備えており、ブームはリフト油圧シ
リンダーで作動され、バケットは傾斜油圧シリンダーで
作動される。オペレーターに制御される操作レバーは、
作業器具の運動を制御するためのオペレーター命令信号
を発生する。器具の位置センサーは、ブームの昇降位置
と、バケットの旋回位置を感知し、それに応じて、個々
の器具位置信号を発生する。コントローラーは、器具の
位置、及び、オペレーターの命令信号を受信し、作業器
具の瞬時の位置を決定し、ブームが持ち上げられ、バケ
ットが旋回されている時に、オペレーター命令信号を減
じ、前記減少されたオペレーター命令信号に基づいて、
バルブ電気信号を発生する。バルブ組立体は、前記バル
ブ電気信号を受信し、前記バルブ電気信号の大きさに応
じて、個々の油圧シリンダーに制御可能に油圧流体を供
給する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、一般に、作業機
械の作業器具の動きを制御する方法および装置に関し、
より詳しくは、作業器具の位置とオペレーターの命令に
基づいて、作業器具の動きを制御する装置および方法に
関する。
械の作業器具の動きを制御する方法および装置に関し、
より詳しくは、作業器具の位置とオペレーターの命令に
基づいて、作業器具の動きを制御する装置および方法に
関する。
【従来技術】ホイール型ローダーのような作業機械は、
一作業周期の間に、いくつかの位置を通って動かすこと
のできる作業器具を備えている。そのような器具には、
通常、バケット、フォークおよびその他の材料を処理す
る装置がある。バケットの代表的な作業周期は、バケッ
トに材料を満たすためのディギング位置、キャリング位
置、持ち上げ位置、およびバケットから材料を排出する
ためのダンピング位置に、バケットとそれに連結したリ
フトアームとを連続的に位置決めすることからなる。
一作業周期の間に、いくつかの位置を通って動かすこと
のできる作業器具を備えている。そのような器具には、
通常、バケット、フォークおよびその他の材料を処理す
る装置がある。バケットの代表的な作業周期は、バケッ
トに材料を満たすためのディギング位置、キャリング位
置、持ち上げ位置、およびバケットから材料を排出する
ためのダンピング位置に、バケットとそれに連結したリ
フトアームとを連続的に位置決めすることからなる。
【０００２】制御レバーは、オペレーターステーション
に設置され、バケット及び／或いはリフトアームを動か
すために、電子式油圧回路に連結されている。オペレー
ターは、順番に器具を動かすもとになる油圧シリンダー
に、加圧流体を向かわせる電子式油圧バルブを開閉する
ために、制御レバーを手動で動かさねばならない。例え
ば、リフトアームを持ち上げなければならないとき、オ
ペレーターは、リフトアーム油圧回路に連結した制御レ
バーを、油圧バルブが加圧流体を、リフトシリンダーの
頂端部に流す位置に動かし、こうすると、リフトアーム
が持ち上がる。制御レバーがニュートラル位置に戻る
と、油圧バルブが閉じて、加圧流体は、もうリフトシリ
ンダーに流れなくなる。
に設置され、バケット及び／或いはリフトアームを動か
すために、電子式油圧回路に連結されている。オペレー
ターは、順番に器具を動かすもとになる油圧シリンダー
に、加圧流体を向かわせる電子式油圧バルブを開閉する
ために、制御レバーを手動で動かさねばならない。例え
ば、リフトアームを持ち上げなければならないとき、オ
ペレーターは、リフトアーム油圧回路に連結した制御レ
バーを、油圧バルブが加圧流体を、リフトシリンダーの
頂端部に流す位置に動かし、こうすると、リフトアーム
が持ち上がる。制御レバーがニュートラル位置に戻る
と、油圧バルブが閉じて、加圧流体は、もうリフトシリ
ンダーに流れなくなる。
【０００３】通常の操作のときには、作業器具は、所望
の作業周期機能を達成した後、しばしば急激に始動され
たり、急激に止められたりするが、その結果、バケット
及び／或いは、リフトアーム、機械、およびオペレータ
ーに速度や加速度の急激な変化がもたらされる。このよ
うなことは、例えばダンピング作業中に、バケットがダ
ンピング位置の所望の運動範囲の端まで動かされ、ブー
ムが急に持ち上げられる時起こり得る。この場合、ブー
ム上に設けられた物理的なダンプ止め具に過度の力を負
わせるであろう。このような力は、ブームに損傷を与
え、同時にリンケージ組立体を通して伝わるショックの
一部を吸収する関連する油圧回路に損傷を与えることに
なる。これにより、メンテナンスが増加したり、関連部
品に加速度的に故障が増加しがちになる。
の作業周期機能を達成した後、しばしば急激に始動され
たり、急激に止められたりするが、その結果、バケット
及び／或いは、リフトアーム、機械、およびオペレータ
ーに速度や加速度の急激な変化がもたらされる。このよ
うなことは、例えばダンピング作業中に、バケットがダ
ンピング位置の所望の運動範囲の端まで動かされ、ブー
ムが急に持ち上げられる時起こり得る。この場合、ブー
ム上に設けられた物理的なダンプ止め具に過度の力を負
わせるであろう。このような力は、ブームに損傷を与
え、同時にリンケージ組立体を通して伝わるショックの
一部を吸収する関連する油圧回路に損傷を与えることに
なる。これにより、メンテナンスが増加したり、関連部
品に加速度的に故障が増加しがちになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上に述べた
ような問題の一つ或いはいくつかを克服しようとするも
のである。
ような問題の一つ或いはいくつかを克服しようとするも
のである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明の一つの態様に
おいて、作業器具を制御可能に動かす装置が開示されて
いる。作業器具は、ブームとそれに取付けられているバ
ケットを備えており、ブームはリフト油圧シリンダーで
作動され、バケットは傾斜油圧シリンダーで作動され
る。オペレーターに制御される操作レバーは、作業器具
を制御するため、オペレーターの命令信号を発生する。
器具の位置センサーは、ブームの昇降位置と、バケット
の旋回位置を感知し、それに応じて、個々の器具の位置
信号を発生する。コントローラーは、器具の位置及びオ
ペレーターの命令信号を受信し、作業器具の現在の位置
を求め、ブームが持ち上げられ及びバケットが旋回され
ているとき、オペレーターの命令信号を弱め、前記弱め
られたオペレーターの命令信号に基づいてバルブ電気信
号を発生する。バルブ組立体は前記バルブ電気信号を受
信し、前記バルブ電気信号の大きさに応じて、個々の油
圧シリンダーに、制御可能に油圧流体流を供給する。
おいて、作業器具を制御可能に動かす装置が開示されて
いる。作業器具は、ブームとそれに取付けられているバ
ケットを備えており、ブームはリフト油圧シリンダーで
作動され、バケットは傾斜油圧シリンダーで作動され
る。オペレーターに制御される操作レバーは、作業器具
を制御するため、オペレーターの命令信号を発生する。
器具の位置センサーは、ブームの昇降位置と、バケット
の旋回位置を感知し、それに応じて、個々の器具の位置
信号を発生する。コントローラーは、器具の位置及びオ
ペレーターの命令信号を受信し、作業器具の現在の位置
を求め、ブームが持ち上げられ及びバケットが旋回され
ているとき、オペレーターの命令信号を弱め、前記弱め
られたオペレーターの命令信号に基づいてバルブ電気信
号を発生する。バルブ組立体は前記バルブ電気信号を受
信し、前記バルブ電気信号の大きさに応じて、個々の油
圧シリンダーに、制御可能に油圧流体流を供給する。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は、バケット108の形の積荷
運搬装置を持つホイール型ローダー機械104の前部を示
す。本発明は、ホイール型ローダー機械に関して述べら
れているが、履帯型ローダー、油圧式掘削機および同様
の運搬器具を持つ他の機械などの多くの土作業機械に等
しく適用できる。バケット108は、リフトアーム組立
体、即ちブーム110に連結されており、2つの油圧リフト
アクチュエーター即ちシリンダー106(そのうちの一つの
み示されている)により、機械のフレームに取り付けら
れたブームピボットピン112のまわりを旋回するように
作動する。ブームロードベアリングピボットピン118
は、ブーム110とリフトシリンダー106に取り付けられて
いる。バケット108は、バケット傾斜アクチュエーター
即ちシリンダー114によって、チルトピボットピン116の
まわりを傾斜する。
運搬装置を持つホイール型ローダー機械104の前部を示
す。本発明は、ホイール型ローダー機械に関して述べら
れているが、履帯型ローダー、油圧式掘削機および同様
の運搬器具を持つ他の機械などの多くの土作業機械に等
しく適用できる。バケット108は、リフトアーム組立
体、即ちブーム110に連結されており、2つの油圧リフト
アクチュエーター即ちシリンダー106(そのうちの一つの
み示されている)により、機械のフレームに取り付けら
れたブームピボットピン112のまわりを旋回するように
作動する。ブームロードベアリングピボットピン118
は、ブーム110とリフトシリンダー106に取り付けられて
いる。バケット108は、バケット傾斜アクチュエーター
即ちシリンダー114によって、チルトピボットピン116の
まわりを傾斜する。
【０００７】図2に関連して、ホイール型ローダーに適
用されているものとして、器具制御システム100が図示
されている。器具制御システムは、多くの入力を感知
し、それに応じて、制御システム中の種々のアクチュエ
ーターに送られる出力信号を発生するようになってい
る。器具制御システムは、マイクロプロセッサーを基本
とするコントローラー208を備えていることが望まし
い。
用されているものとして、器具制御システム100が図示
されている。器具制御システムは、多くの入力を感知
し、それに応じて、制御システム中の種々のアクチュエ
ーターに送られる出力信号を発生するようになってい
る。器具制御システムは、マイクロプロセッサーを基本
とするコントローラー208を備えていることが望まし
い。
【０００８】第１、第2、第３操作レバー206A、206B、2
06Cによって、オペレーターの制御が作業器具102に行き
わたる。操作レバーは、単軸線に沿う動きをもつ制御レ
バー219を備えている。しかし、第１軸（水平）に沿う
動きに加えて、制御レバー219は、水平軸に垂直な第２
の軸に沿っても動くことができる。第１操作レバー206A
は、ブーム110の昇降動作を制御する。第２操作レバー2
06Bは、バケット108の傾斜動作を制御する。第３操作レ
バー206Cは、特別な作業具の操作のような補助機能を制
御する。
06Cによって、オペレーターの制御が作業器具102に行き
わたる。操作レバーは、単軸線に沿う動きをもつ制御レ
バー219を備えている。しかし、第１軸（水平）に沿う
動きに加えて、制御レバー219は、水平軸に垂直な第２
の軸に沿っても動くことができる。第１操作レバー206A
は、ブーム110の昇降動作を制御する。第２操作レバー2
06Bは、バケット108の傾斜動作を制御する。第３操作レ
バー206Cは、特別な作業具の操作のような補助機能を制
御する。
【０００９】操作レバーの位置センサー220は、操作レ
バーの制御レバー219の位置を感知し、それに応じてオ
ペレーターの電気命令信号を発生させる。前記電気信号
は、コントローラー208の入力に送られる。操作レバー
の位置センサー220は、好ましくは、制御レバーの旋回
位置に応じて、パルス巾変調信号を発生する回転式ポテ
ンショメーターを備えたい。しかし、制御レバーの旋回
位置に応じて電気信号を発生できるどのようなセンサー
でも、この発明に使用できるだろう。
バーの制御レバー219の位置を感知し、それに応じてオ
ペレーターの電気命令信号を発生させる。前記電気信号
は、コントローラー208の入力に送られる。操作レバー
の位置センサー220は、好ましくは、制御レバーの旋回
位置に応じて、パルス巾変調信号を発生する回転式ポテ
ンショメーターを備えたい。しかし、制御レバーの旋回
位置に応じて電気信号を発生できるどのようなセンサー
でも、この発明に使用できるだろう。
【００１０】器具の位置センサー216、218は、作業機械
104に対する作業器具102の位置を感知し、それに応じ
て、複数の器具の位置信号を発生する。前記器具の位置
信号は、個々の油圧シリンダー106、119の位置の関数で
あって、個々の油圧シリンダーの伸びの量を表してい
る。好ましい実施態様では、位置センサー216、218は、
ブーム110の昇降位置を検知するためのリフト位置セン
サー216と、バケット108の旋回位置を検知するための傾
斜位置センサー218を有している。
104に対する作業器具102の位置を感知し、それに応じ
て、複数の器具の位置信号を発生する。前記器具の位置
信号は、個々の油圧シリンダー106、119の位置の関数で
あって、個々の油圧シリンダーの伸びの量を表してい
る。好ましい実施態様では、位置センサー216、218は、
ブーム110の昇降位置を検知するためのリフト位置セン
サー216と、バケット108の旋回位置を検知するための傾
斜位置センサー218を有している。
【００１１】一つの実施態様においては、リフト及び傾
斜位置センサー216、218は、ロータリーポテンショメー
ターを備えている。ロータリーポテンショメーターは、
車両に対するブーム110の、およびブーム110に対するバ
ケット108の角度位置に応じてパルス巾変調信号を発生
する。ブームの角度位置は、リフトシリンダーの伸び10
6A、Bの関数であり、一方、バケット108の角度位置は、
傾斜及びリフトシリンダーの伸び114および106A、Bの双
方の関数である。検知手段216、218の機能は、直接的、
或いは間接的に、油圧シリンダーの相対的な伸びを測定
できれば、他のどのセンサ−でも適合できる。例えば、
ロータリーポテンショメーターは、油圧シリンダーの伸
びを測るために使われる磁気歪センサーあるいは線形位
置ポテンショメーターと置き換えることができる。バル
ブ組立体202は、コントローラーによって発生される電
気信号に応答し、油圧シリンダー106A、B、114に油圧流
体流を供給する。
斜位置センサー216、218は、ロータリーポテンショメー
ターを備えている。ロータリーポテンショメーターは、
車両に対するブーム110の、およびブーム110に対するバ
ケット108の角度位置に応じてパルス巾変調信号を発生
する。ブームの角度位置は、リフトシリンダーの伸び10
6A、Bの関数であり、一方、バケット108の角度位置は、
傾斜及びリフトシリンダーの伸び114および106A、Bの双
方の関数である。検知手段216、218の機能は、直接的、
或いは間接的に、油圧シリンダーの相対的な伸びを測定
できれば、他のどのセンサ−でも適合できる。例えば、
ロータリーポテンショメーターは、油圧シリンダーの伸
びを測るために使われる磁気歪センサーあるいは線形位
置ポテンショメーターと置き換えることができる。バル
ブ組立体202は、コントローラーによって発生される電
気信号に応答し、油圧シリンダー106A、B、114に油圧流
体流を供給する。
【００１２】好ましい実施態様としては、バルブ組立体
202は、２つのメインバルブ(１つはリフトシリンダー用
メインバルブであり、１つは傾斜シリンダー用メインバ
ルブ)と４つの油圧アクチュエーターバルブ(各メインバ
ルブに対して２つ)を備える。前記メインバルブは、圧
力流体を、シリンダー106A、B、114に流し、油圧アクチ
ュエーターバルブは、パイロット流をメインバルブに流
す。各油圧アクチュエーターバルブは、コントローラー
208と電気的に接続されている。代表的な油圧アクチュ
エ−ターバルブは、1994年11月22日に、スチーブン・ブ
イ・ランズマンに許可され、参照によってここに取り入
れている米国特許第5.366.202号に開示されている。2つ
のメインポンプ212、214はメインスプールに油圧流体を
供給するのに使われる一方、パイロットポンプ222は、
油圧アクチュエーターバルブに油圧流体を供給するのに
使われる。オン・オフ電磁弁と安全弁224が、油圧アク
チュエーターバルブへのパイロット流体流を制御するた
めに備えられている。
202は、２つのメインバルブ(１つはリフトシリンダー用
メインバルブであり、１つは傾斜シリンダー用メインバ
ルブ)と４つの油圧アクチュエーターバルブ(各メインバ
ルブに対して２つ)を備える。前記メインバルブは、圧
力流体を、シリンダー106A、B、114に流し、油圧アクチ
ュエーターバルブは、パイロット流をメインバルブに流
す。各油圧アクチュエーターバルブは、コントローラー
208と電気的に接続されている。代表的な油圧アクチュ
エ−ターバルブは、1994年11月22日に、スチーブン・ブ
イ・ランズマンに許可され、参照によってここに取り入
れている米国特許第5.366.202号に開示されている。2つ
のメインポンプ212、214はメインスプールに油圧流体を
供給するのに使われる一方、パイロットポンプ222は、
油圧アクチュエーターバルブに油圧流体を供給するのに
使われる。オン・オフ電磁弁と安全弁224が、油圧アク
チュエーターバルブへのパイロット流体流を制御するた
めに備えられている。
【００１３】本発明は、作業器具の動きを正確に制御す
るために、バルブ電気信号の大きさを決めるためになさ
れた。できるならば、コントローラー208は、本発明の
ある一定の特徴を果たすためのソフトウェアプログラム
を記憶したRAM及びROMモジュールを備えた方が好まし
い。さらに、前記RAM及びROMモジュールには、バルブ電
気信号の大きさを決定するために使われる多数のルック
アップテーブルのソフトウェアを記憶しておくことが好
ましい。コントローラー208は、器具位置及びオペレー
ターの命令信号を受信し、前記オペレーターの命令信号
を修正し、前記修正されたオペレーターの命令信号に応
じた大きさをもつバルブ電気信号を発生する。バルブ組
立体202は、前記バルブ電気信号を受信し、前記バルブ
電気信号の大きさに応じて、個々の油圧シリンダーに、
制御可能に油圧流体流を供給する。
るために、バルブ電気信号の大きさを決めるためになさ
れた。できるならば、コントローラー208は、本発明の
ある一定の特徴を果たすためのソフトウェアプログラム
を記憶したRAM及びROMモジュールを備えた方が好まし
い。さらに、前記RAM及びROMモジュールには、バルブ電
気信号の大きさを決定するために使われる多数のルック
アップテーブルのソフトウェアを記憶しておくことが好
ましい。コントローラー208は、器具位置及びオペレー
ターの命令信号を受信し、前記オペレーターの命令信号
を修正し、前記修正されたオペレーターの命令信号に応
じた大きさをもつバルブ電気信号を発生する。バルブ組
立体202は、前記バルブ電気信号を受信し、前記バルブ
電気信号の大きさに応じて、個々の油圧シリンダーに、
制御可能に油圧流体流を供給する。
【００１４】前記バルブ電気信号の大きさは、オペレー
ターの命令信号の大きさにより、スケーリングファクタ
ーを増加することにより決定される。例えば、前記スケ
ーリングファクターは、0〜100％までの範囲の数値を持
つことができる。スケーリングのこの様態により、オペ
レーターが命令し得る(作業器具御動きの)最大速度変化
率が減少し、オペレーターの命令し得る(作業器具の動
きの)全体の最大速度が減少する。このことは、図3に図
示されたグラフに示されている。オペレーターの命令信
号は、破線で、バルブ電気信号は、実線で示されてい
る。
ターの命令信号の大きさにより、スケーリングファクタ
ーを増加することにより決定される。例えば、前記スケ
ーリングファクターは、0〜100％までの範囲の数値を持
つことができる。スケーリングのこの様態により、オペ
レーターが命令し得る(作業器具御動きの)最大速度変化
率が減少し、オペレーターの命令し得る(作業器具の動
きの)全体の最大速度が減少する。このことは、図3に図
示されたグラフに示されている。オペレーターの命令信
号は、破線で、バルブ電気信号は、実線で示されてい
る。
【００１５】コントローラー208の機能は、図4のブロッ
ク線図に示されている。リフトシリンダー106、108の位
置は、角度情報を、リフト及び傾斜運動テーブル405、4
10によって、直線位置情報に転換して決められる。例え
ば、前記運動テーブル405,410は、複数のシリンダー位
置に対応する複数の角度数値を記憶した二次元のルック
アップテーブルを表している。リフト制御テーブル415
は、リフト及び傾斜シリンダーの位置情報を受信し、ス
ケーリング値をつくりだす。前記スケーリング値は、上
昇動作、或いは下降動作の間に、ブーム110の速度を減
少するバルブ電気信号を発生させるため、オペレーター
のリフト命令により増加される。
ク線図に示されている。リフトシリンダー106、108の位
置は、角度情報を、リフト及び傾斜運動テーブル405、4
10によって、直線位置情報に転換して決められる。例え
ば、前記運動テーブル405,410は、複数のシリンダー位
置に対応する複数の角度数値を記憶した二次元のルック
アップテーブルを表している。リフト制御テーブル415
は、リフト及び傾斜シリンダーの位置情報を受信し、ス
ケーリング値をつくりだす。前記スケーリング値は、上
昇動作、或いは下降動作の間に、ブーム110の速度を減
少するバルブ電気信号を発生させるため、オペレーター
のリフト命令により増加される。
【００１６】次に図5について説明すると、リフト制御
テーブル500の1つの実施態様が示されている。前記リフ
ト制御テーブル500は、リフト及び傾斜シリンダー106、
114の位置に対応する複数のスケーリング値を記憶する
３次元のルックアップテーブルを表している。前記スケ
ーリング値は、リフト及び傾斜シリンダー106,114の両
方が、所定の長さに達するときに、ブーム110の速度を
制御するように選ばれている。スケーリング値について
述べているが、リミッテイング値も、当業者には明白な
ように、同様に使用することができる。
テーブル500の1つの実施態様が示されている。前記リフ
ト制御テーブル500は、リフト及び傾斜シリンダー106、
114の位置に対応する複数のスケーリング値を記憶する
３次元のルックアップテーブルを表している。前記スケ
ーリング値は、リフト及び傾斜シリンダー106,114の両
方が、所定の長さに達するときに、ブーム110の速度を
制御するように選ばれている。スケーリング値について
述べているが、リミッテイング値も、当業者には明白な
ように、同様に使用することができる。
【００１７】前記スケーリング値は、バケット108がダ
ンピングポジションにあり、ブーム110が、バケット108
が、大きな力でブーム110の中に旋回するのを防ぐため
に、持ち上げられている時、自動的速度制限効果を与え
るように選ばれる。図1に示されるように、このこと
は、バケット108が旋回し、或いは下方に傾いて、バケ
ット108の底部の後方部分に位置するバケットダンプ止
め具(図示されていない)が、ブーム110に設けられたブ
ームダンプ止め具(示されていない)を打つ時に起こるか
もしれない。有利なことには、本発明の速度制限効果
が、ブームにかかる構造的荷重、シリンダーにかかる力
及びそれによってオペレーターが感じる過酷な“衝撃い
わゆるジャーク”を減ずることである。
ンピングポジションにあり、ブーム110が、バケット108
が、大きな力でブーム110の中に旋回するのを防ぐため
に、持ち上げられている時、自動的速度制限効果を与え
るように選ばれる。図1に示されるように、このこと
は、バケット108が旋回し、或いは下方に傾いて、バケ
ット108の底部の後方部分に位置するバケットダンプ止
め具(図示されていない)が、ブーム110に設けられたブ
ームダンプ止め具(示されていない)を打つ時に起こるか
もしれない。有利なことには、本発明の速度制限効果
が、ブームにかかる構造的荷重、シリンダーにかかる力
及びそれによってオペレーターが感じる過酷な“衝撃い
わゆるジャーク”を減ずることである。
【００１８】図6には、リフトコントロールテーブル500
の別の実施態様が示されている。図5に示された実施態
様は、ブームの予め決められた距離内に、バケットが旋
回すると、ブーム110の動きが即座に止められる、すみ
やかに応答した制御を表す。図5に示された実施態様
を、図6に示された実施態様と比べると、ブーム110の動
きは、ブームの予め決められた距離内にバケットが旋回
するとき、徐々に遅くなっている。図6の実施態様は、
バケットがブームに衝突するのを防ぐために、或いは、
バケットがブームと衝突する時に、軟らかいクッション
効果を与えるために用いることができる。示されたどち
らの実施態様も、（１）バケットがブームに衝突するの
を防ぐ、（２）バケットがブームに衝突する前にブーム
の速度を制限する（所定の大きさの衝突する力はバケッ
トから材料を飛び出させる）、あるいは（３）いったん
バケットがブームと旋回的に接触した時にブームの動き
を制限するために用いることができることに注目すべき
である。
の別の実施態様が示されている。図5に示された実施態
様は、ブームの予め決められた距離内に、バケットが旋
回すると、ブーム110の動きが即座に止められる、すみ
やかに応答した制御を表す。図5に示された実施態様
を、図6に示された実施態様と比べると、ブーム110の動
きは、ブームの予め決められた距離内にバケットが旋回
するとき、徐々に遅くなっている。図6の実施態様は、
バケットがブームに衝突するのを防ぐために、或いは、
バケットがブームと衝突する時に、軟らかいクッション
効果を与えるために用いることができる。示されたどち
らの実施態様も、（１）バケットがブームに衝突するの
を防ぐ、（２）バケットがブームに衝突する前にブーム
の速度を制限する（所定の大きさの衝突する力はバケッ
トから材料を飛び出させる）、あるいは（３）いったん
バケットがブームと旋回的に接触した時にブームの動き
を制限するために用いることができることに注目すべき
である。
【００１９】次に下降動作を図示する図7を説明する。
この発明は、バケット108がラックバック位置に旋回さ
れるのに応じて、ブーム110が下降されている時、ブー
ム110の速度を落とすためにも使うことができる。リフ
トコントロール表415を経由して、コントローラー208
は、下降動作中にブーム110の速度を減ずるバルブ電気
信号を発生するために、オペレーターのリフト命令によ
って増加されるスケーリング値を発生する。この実施態
様の場合は、リフト制御テーブル415は、リフト及び傾
斜シリンダー106,104の位置に応じた多数のスケーリン
グ値を記憶した3次元ルックアップテーブルを表す。前
記スケーリング値は、リフト及び傾斜シリンダーが、所
定の収縮位置に達するとき、ブームおよびバケット機構
が大きな力で、ブーム110を打つのを防ぐために、ブー
ム110の速度を制限するように選ばれる。リフト制御テ
ーブルの図例は示されていないが、所望の結果を達成す
るため、そのようなルックアップテーブルをどのように
作るか、当業者には明白であろう。従って、本発明は特
に好ましい実施態様に関して、上に図示され、述べられ
てきたが、当業者には、本発明の真意と範囲から離れる
ことなく、色々な追加の実施態様が考えられることは理
解されるであろう。
この発明は、バケット108がラックバック位置に旋回さ
れるのに応じて、ブーム110が下降されている時、ブー
ム110の速度を落とすためにも使うことができる。リフ
トコントロール表415を経由して、コントローラー208
は、下降動作中にブーム110の速度を減ずるバルブ電気
信号を発生するために、オペレーターのリフト命令によ
って増加されるスケーリング値を発生する。この実施態
様の場合は、リフト制御テーブル415は、リフト及び傾
斜シリンダー106,104の位置に応じた多数のスケーリン
グ値を記憶した3次元ルックアップテーブルを表す。前
記スケーリング値は、リフト及び傾斜シリンダーが、所
定の収縮位置に達するとき、ブームおよびバケット機構
が大きな力で、ブーム110を打つのを防ぐために、ブー
ム110の速度を制限するように選ばれる。リフト制御テ
ーブルの図例は示されていないが、所望の結果を達成す
るため、そのようなルックアップテーブルをどのように
作るか、当業者には明白であろう。従って、本発明は特
に好ましい実施態様に関して、上に図示され、述べられ
てきたが、当業者には、本発明の真意と範囲から離れる
ことなく、色々な追加の実施態様が考えられることは理
解されるであろう。
【００２０】ホイール型ローダーや掘削機のような土作
業機械は、作業周期の間に、多くの位置を通って動かす
ことのできる作業器具を備える。代表的な作業周期に
は、バケットを材料でいっぱいにするためのディギング
位置、バケットから材料を移すために、ブームを持ち上
げ、バケットを前に傾けるダンピング位置、およびブー
ムが下げられ、バケットがラック位置に傾斜を戻される
キャリング位置とにブームとバケットを位置させること
が含まれる。本発明は、ダンピング及び下降動作中に、
ブーム110に“強く打ち当ること、いわゆるスラミン
グ”によりバケット108に生ずる過度の力を減じるため
に、ブームの速度を自動的に制限し、その結果、作業器
具の損傷と、オペレーターが感じる過度の“衝撃、いわ
ゆるジャーク”を防止する方法と装置を提供する。
業機械は、作業周期の間に、多くの位置を通って動かす
ことのできる作業器具を備える。代表的な作業周期に
は、バケットを材料でいっぱいにするためのディギング
位置、バケットから材料を移すために、ブームを持ち上
げ、バケットを前に傾けるダンピング位置、およびブー
ムが下げられ、バケットがラック位置に傾斜を戻される
キャリング位置とにブームとバケットを位置させること
が含まれる。本発明は、ダンピング及び下降動作中に、
ブーム110に“強く打ち当ること、いわゆるスラミン
グ”によりバケット108に生ずる過度の力を減じるため
に、ブームの速度を自動的に制限し、その結果、作業器
具の損傷と、オペレーターが感じる過度の“衝撃、いわ
ゆるジャーク”を防止する方法と装置を提供する。
【００２１】好ましい実施態様の機能が、ブームとそれ
に連結した油圧回路に関連して述べられているが、本発
明は、他のタイプの土作業機械の器具の位置を制御する
のに、ただちに適合できることは、理解して欲しい。例
えば、本発明は油圧掘削機、バックホー、油圧で操作さ
れる器具をもつ同様の機械の器具を制御するのに使うこ
とができる。本発明の他の様態、目的及び利点は、図
面、詳細な説明及び添えられた特許請求項の精査から学
ぶことができるだろう。
に連結した油圧回路に関連して述べられているが、本発
明は、他のタイプの土作業機械の器具の位置を制御する
のに、ただちに適合できることは、理解して欲しい。例
えば、本発明は油圧掘削機、バックホー、油圧で操作さ
れる器具をもつ同様の機械の器具を制御するのに使うこ
とができる。本発明の他の様態、目的及び利点は、図
面、詳細な説明及び添えられた特許請求項の精査から学
ぶことができるだろう。
本発明をより理解できるように、次の付図を参照された
い。
い。
【図１】ダンピング運転中のローダー機械、即ちホイー
ル型ローダーの前部の側面図である。
ル型ローダーの前部の側面図である。
【図２】ローダー機械の電子式油圧制御システムのブロ
ック図である。
ック図である。
【図３】ローダー機械の電子制御システムのブロック図
である。
である。
【図４】全時間にわたるオペレーターの命令信号および
バルブ電気信号を示すグラフである。
バルブ電気信号を示すグラフである。
【図５】リフティング関数に関連するソフトウェアのル
ックアップテーブルの一つの実施態様を示している。
ックアップテーブルの一つの実施態様を示している。
【図６】リフティング関数に関連するソフトウェアのル
ックアップテーブルの別の実施態様を示している。
ックアップテーブルの別の実施態様を示している。
【図７】下降運転中のローダー機械、即ちホイール型ロ
ーダーの前部の側面図である。
ーダーの前部の側面図である。
106 リフトシリンダー 108 バケット 110 ブーム 114 傾斜シリンダー 202 バルブ組立体 206A、206B、206C 操作レバー 208 コントローラ 212、214 油圧シリンダー 216、218 位置センサー 219 制御レバー 220 位置センサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス ピー ディーツ アメリカ合衆国 イリノイ州 61565 ネ イパーヴィル ストーントン ロード 516
Claims (4)
- 【請求項１】 ブームとバケットが作業器具に取付けら
れ、前記ブームがリフト油圧シリンダーで作動され、前
記バケットが傾斜油圧シリンダーで作動されるようにな
った土移動機械の作業器具を、制御可能に動かすための
装置であって、 前記作業器具の動きを制御するために、オペレーターの
命令信号を発生するオペレーターに制御される操作レバ
ーと、 前記ブームの昇降位置と、前記バケットの旋回位置を感
知し、それに応じて、個々の器具の位置信号を発生する
器具の位置センサーと、 前記器具の位置信号と前記オペレーターの命令信号を受
信し、前記作業器具の現在位置を決め、ブームが移動さ
れておりバケットが旋回されているときに、前記オペレ
ーターの命令信号を弱め、弱められたオペレーターの命
令信号に基づいてバルブ電気信号を発生するコントロー
ラーと、 前記バルブ電気信号を受信し、その信号の大きさに応じ
て、個々の油圧シリンダーに、制御可能に油圧流体流を
供給するバルブ組立体とからなることを特徴とする装
置。 - 【請求項２】 作業器具に取り付けられているブームと
バケットを有し、該ブームを上昇及び下降させるための
リフト油圧シリンダーと、該バケットを傾けたり元に戻
したりするための傾斜油圧シリンダーとを備えた土移動
機械の作業器具を、オペレーターに制御される操作レバ
ーの位置に応じて制御可能に動かす方法であって、 前記リフトシリンダーと前記傾斜シリンダーの位置を感
知し、個々の器具の位置信号を発生するステップと、 前記器具の位置信号とオペレーターの命令信号を受信
し、前記リフト及び傾斜シリンダーの所定の位置に応じ
て前記オペレーターの命令信号を弱め、前記バケットが
所定の角度位置に旋回するとき前記ブームの昇降速度を
減ずるために、前記弱められたオペレーターの命令信号
に基づいて、バルブ電気信号を発生するステップと、 前記バルブ電気信号を受信し、前記バルブ電気信号の大
きさに応じて、個々の油圧シリンダーに制御可能に油圧
流体流を供給するステップとからなることを特徴とする
方法。 - 【請求項３】 作業器具に取り付けられているブームと
バケットを有し、該ブームを上昇及び下降させるための
リフト油圧シリンダーと、該バケットを旋回するための
傾斜油圧シリンダーとを備えた土移動機械の作業器具
を、オペレーターに制御される操作レバーの位置に応じ
て制御可能に動かす方法であって、 前記リフト及び傾斜シリンダーの位置を感知し、個々の
器具の位置信号を発生するステップと、 前記器具の位置信号とオペレーターの命令信号を受信
し、前記リフト及び傾斜シリンダーの所定の位置に応じ
て前記オペレーターの命令信号を弱め、前記バケットが
前記ブームの中に旋回するのを防ぐために、前記弱めら
れたオペレーターの命令信号に基づいてバルブ電気信号
を発生するステップと、 前記バルブ電気信号を受信し、前記バルブ電気信号の大
きさに応じて、個々の油圧シリンダーに制御可能に油圧
流体流を供給するステップとからなることを特徴とする
方法。 - 【請求項４】 作業器具に取り付けられているブームと
バケットを有し、該ブームを上昇及び下降させるための
リフト油圧シリンダーと、該バケットを旋回するための
傾斜油圧シリンダーとを備えた土移動機械の作業器具
を、オペレーターに制御される操作レバーの位置に応じ
て制御可能に動かす方法であって、 前記リフト及び傾斜シリンダーの位置を感知し、個々の
器具の位置信号を発生するステップと、 前記器具の位置信号とオペレーターの命令信号を受信
し、前記ブームが動かされており、前記バケットが旋回
されているとき、前記オペレーターの命令信号を弱め、
前記弱められたオペレーターの命令信号に基づいてバル
ブ電気信号を発生するステップと、 前記バルブ電気信号を受信し、前記バルブ電気信号の大
きさに応じて、個々の油圧シリンダーに制御可能に油圧
流体流を供給するステップとからなることを特徴とする
方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/267,542 US6185493B1 (en) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | Method and apparatus for controlling an implement of a work machine |
| US09/267542 | 1999-03-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000282513A true JP2000282513A (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=23019227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000067953A Pending JP2000282513A (ja) | 1999-03-12 | 2000-03-13 | 作業機械の器具を制御する方法および装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6185493B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000282513A (ja) |
| DE (1) | DE10007433A1 (ja) |
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