JPH0324933B2 - - Google Patents
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- JPH0324933B2 JPH0324933B2 JP17171085A JP17171085A JPH0324933B2 JP H0324933 B2 JPH0324933 B2 JP H0324933B2 JP 17171085 A JP17171085 A JP 17171085A JP 17171085 A JP17171085 A JP 17171085A JP H0324933 B2 JPH0324933 B2 JP H0324933B2
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- JP
- Japan
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- arm
- boom
- bucket
- amount
- work machine
- Prior art date
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- Expired
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Classifications
-
- 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
- E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
- E02F3/437—Control 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)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、高精度の制御が可能な油圧シヨベル
の掘削制御装置に関するものである。
の掘削制御装置に関するものである。
（従来技術）
従来、油圧シヨベルの掘削を制御する装置とし
て、たとえば特公昭57−28771号公報のように、
アーム押しに追従してブームを自動的に下げるよ
うに制御し、バケツトを一定の高さに保持しなが
ら水平押出しを行う装置が知られている。この装
置は、水平押出しのためのバケツトの目標高さ
と、アーム押しによつて変化するバケツトの現在
高さとの偏差に応じた流量制御信号をブーム系に
フイードバツクし、この信号によりブーム用電磁
油圧切替弁を切替え、ブームシリンダを伸縮させ
てブームを下げるようにフイードバツク制御し、
バケツトを水平移動させるようにしたものであ
る。この場合、上記バケツトの高さ偏差をブーム
シリンダの流量に対応するブーム用電磁油圧切替
弁の切替量に変換するために、所定のフイードバ
ツクゲインを乗じてブーム用電磁油圧切換弁に対
する制御信号を算出している。
て、たとえば特公昭57−28771号公報のように、
アーム押しに追従してブームを自動的に下げるよ
うに制御し、バケツトを一定の高さに保持しなが
ら水平押出しを行う装置が知られている。この装
置は、水平押出しのためのバケツトの目標高さ
と、アーム押しによつて変化するバケツトの現在
高さとの偏差に応じた流量制御信号をブーム系に
フイードバツクし、この信号によりブーム用電磁
油圧切替弁を切替え、ブームシリンダを伸縮させ
てブームを下げるようにフイードバツク制御し、
バケツトを水平移動させるようにしたものであ
る。この場合、上記バケツトの高さ偏差をブーム
シリンダの流量に対応するブーム用電磁油圧切替
弁の切替量に変換するために、所定のフイードバ
ツクゲインを乗じてブーム用電磁油圧切換弁に対
する制御信号を算出している。
ところでこの種の油圧シヨベルは、ブームとア
ームおよびバケツトの関節運動の制御であり、上
部旋回体に対するバケツトの上下方向および前後
方向の位置の相違、すなわちバケツトの位置が高
い場合と低い場合、およびブームとアームの相対
角度が大きい場合と小さい場合で、アームおよび
ブームの回動角度に対するバケツトの高さの変化
量が異なり、かつ、慣性モーメントの働きにより
応答速度も異なるものである。
ームおよびバケツトの関節運動の制御であり、上
部旋回体に対するバケツトの上下方向および前後
方向の位置の相違、すなわちバケツトの位置が高
い場合と低い場合、およびブームとアームの相対
角度が大きい場合と小さい場合で、アームおよび
ブームの回動角度に対するバケツトの高さの変化
量が異なり、かつ、慣性モーメントの働きにより
応答速度も異なるものである。
しかし、上記従来のフイードバツク制御は、単
にバケツトの高さ偏差に一定のフイードバツクゲ
インを乗じてブーム用電磁油圧切換弁に対する制
御信号を演算するだけに過ぎないため、バケツト
の位置に応じた高精度の制御が困難であつた。と
くに急速に操作した場合、それだけ最初の偏差が
大きく、その大きな偏差に応じた制御をするため
には、上記フイードバツクゲインを大きくする必
要があり、そのフイードバツクゲインを大きくし
過ぎると、制御過多になつて目標値を越えてしま
い、次いで、それを戻す制御が行われ、その繰返
しによりハンチングが生じることになる。また、
大型の油圧シヨベルの場合、慣性モーメントが大
きく、応答遅れがあるために上記の現象が顕著で
ある。
にバケツトの高さ偏差に一定のフイードバツクゲ
インを乗じてブーム用電磁油圧切換弁に対する制
御信号を演算するだけに過ぎないため、バケツト
の位置に応じた高精度の制御が困難であつた。と
くに急速に操作した場合、それだけ最初の偏差が
大きく、その大きな偏差に応じた制御をするため
には、上記フイードバツクゲインを大きくする必
要があり、そのフイードバツクゲインを大きくし
過ぎると、制御過多になつて目標値を越えてしま
い、次いで、それを戻す制御が行われ、その繰返
しによりハンチングが生じることになる。また、
大型の油圧シヨベルの場合、慣性モーメントが大
きく、応答遅れがあるために上記の現象が顕著で
ある。
（発明の目的）
本発明は、このような従来の問題を解消するた
めになされたものであり、急速に操作した場合で
あつても、また、大型機であつても、バケツトの
位置に応じて常に的確に制御でき、ハンチングが
生じることなく、高精度に制御できる油圧シヨベ
ルの掘削制御装置を提供するものである。
めになされたものであり、急速に操作した場合で
あつても、また、大型機であつても、バケツトの
位置に応じて常に的確に制御でき、ハンチングが
生じることなく、高精度に制御できる油圧シヨベ
ルの掘削制御装置を提供するものである。
（発明の構成）
本発明は、油圧シヨベルのブーム、アーム、バ
ケツトの各作業機のうち、一の作業機を基準作業
機、他の一の作業機を追従作業機とし、基準作業
機の作動機構と、その作動機構に対する手動操作
手段と、追従作業機の作動機構と、この追従作業
機の作動機構に対し上記基準作業機の作動に追従
して追従作業機を作動させる信号を送る制御機構
とを具備し、上記制御機構は、上部旋回体に対す
るバケツトの現在位置を測定する検出手段と、同
バケツトの目標位置を決める設定手段と、バケツ
トの現在位置と目標位置との偏差にフイードバツ
クゲインを乗じて上記追従作業機の作動機構に対
するフイードバツク量を演算する手段と、上記バ
ケツトの位置によつて変動する基準作業機の移動
量と追従作業機の移動量との関係に基いてバケツ
トの現在位置に応じた補正値を求める補正手段
と、上記フイードバツク量と補正値とに基いて追
従作業機の作動量相当信号を出力する信号発生手
段とを具備していることを特徴とするものであ
る。
ケツトの各作業機のうち、一の作業機を基準作業
機、他の一の作業機を追従作業機とし、基準作業
機の作動機構と、その作動機構に対する手動操作
手段と、追従作業機の作動機構と、この追従作業
機の作動機構に対し上記基準作業機の作動に追従
して追従作業機を作動させる信号を送る制御機構
とを具備し、上記制御機構は、上部旋回体に対す
るバケツトの現在位置を測定する検出手段と、同
バケツトの目標位置を決める設定手段と、バケツ
トの現在位置と目標位置との偏差にフイードバツ
クゲインを乗じて上記追従作業機の作動機構に対
するフイードバツク量を演算する手段と、上記バ
ケツトの位置によつて変動する基準作業機の移動
量と追従作業機の移動量との関係に基いてバケツ
トの現在位置に応じた補正値を求める補正手段
と、上記フイードバツク量と補正値とに基いて追
従作業機の作動量相当信号を出力する信号発生手
段とを具備していることを特徴とするものであ
る。
これにより、偏差によるフイードバツク制御に
対し、バケツトの現在位置に応じた補正を行い、
制御性能を高めるようにしている。
対し、バケツトの現在位置に応じた補正を行い、
制御性能を高めるようにしている。
（実施例）
まず油圧シヨベルの全体構成を第７図によつて
説明する。同図において、１は下部走行体で、そ
の上部に上部旋回体２が旋回自在に設けられてい
る。上部旋回体２にはブーム３の基部がピン９に
より起伏自在に支持され、ブーム３の先端にアー
ム４の基部がピン１０により回動自在に取付けら
れ、アーム４の先端にバケツト５がピン１１によ
り回動自在に取付けられている。ブームシリンダ
６の基部はピン（図示省略）により上部旋回体２
に取付けられ、そのロツド先端がピン１２により
ブーム３に連結されている。アームシリンダ７の
基部はピン（図示省略）によりブーム３に取付け
られ、そのロツド先端がピン１３によりアーム４
に連結されている。バケツトシリンダ８の基部は
ブーム３の先端近くに取付けられ、そのロツド先
端と、アーム４の先端近くにピン１５により取付
けられたリンク１６の先端と、バケツト５にピン
１７により取付けられたリンク１８の先端とがピ
ン１９により連結されている。
説明する。同図において、１は下部走行体で、そ
の上部に上部旋回体２が旋回自在に設けられてい
る。上部旋回体２にはブーム３の基部がピン９に
より起伏自在に支持され、ブーム３の先端にアー
ム４の基部がピン１０により回動自在に取付けら
れ、アーム４の先端にバケツト５がピン１１によ
り回動自在に取付けられている。ブームシリンダ
６の基部はピン（図示省略）により上部旋回体２
に取付けられ、そのロツド先端がピン１２により
ブーム３に連結されている。アームシリンダ７の
基部はピン（図示省略）によりブーム３に取付け
られ、そのロツド先端がピン１３によりアーム４
に連結されている。バケツトシリンダ８の基部は
ブーム３の先端近くに取付けられ、そのロツド先
端と、アーム４の先端近くにピン１５により取付
けられたリンク１６の先端と、バケツト５にピン
１７により取付けられたリンク１８の先端とがピ
ン１９により連結されている。
第１図は制御系のブロツク図であり、同図にお
いて、２０はアーム用操作レバー、２１はその操
作量検出器、２２はコントローラ、２３はアーム
用操作弁、２４はアーム用方向制御弁、２５は手
動自動切替スイツチ、２６はブーム用操作レバ
ー、２７はその操作量検出器、２８はブーム用操
作弁、２９はブーム用方向制御弁を示す。上記各
操作量検出器２１，２７はたとえばポテンシヨメ
ータで構成されて各レバー２０，２６に付設さ
れ、各レバー２０，２６の操作量に応じた操作信
号をコントローラ２２に送る。手動自動切替スイ
ツチ２５は手動か自動かを選択し、それに応じて
コントローラ２２から上記各操作信号をそのま
ま、もしくは後述するように演算処理された制御
信号を出力させる。上記各操作弁２３，２８はた
とえば電磁比例減圧弁にて構成され、上記コント
ローラ２２からの制御信号（電気信号）を入力
し、その入力信号に応じた油圧信号（パイロツト
圧）を出力し、その油圧信号によつて方向制御弁
２４，２９のスプールを制御し、これによつてア
ームシリンダ７およびブームシリンダ６を伸縮さ
せ、アーム４およびブーム３を回動させる。
いて、２０はアーム用操作レバー、２１はその操
作量検出器、２２はコントローラ、２３はアーム
用操作弁、２４はアーム用方向制御弁、２５は手
動自動切替スイツチ、２６はブーム用操作レバ
ー、２７はその操作量検出器、２８はブーム用操
作弁、２９はブーム用方向制御弁を示す。上記各
操作量検出器２１，２７はたとえばポテンシヨメ
ータで構成されて各レバー２０，２６に付設さ
れ、各レバー２０，２６の操作量に応じた操作信
号をコントローラ２２に送る。手動自動切替スイ
ツチ２５は手動か自動かを選択し、それに応じて
コントローラ２２から上記各操作信号をそのま
ま、もしくは後述するように演算処理された制御
信号を出力させる。上記各操作弁２３，２８はた
とえば電磁比例減圧弁にて構成され、上記コント
ローラ２２からの制御信号（電気信号）を入力
し、その入力信号に応じた油圧信号（パイロツト
圧）を出力し、その油圧信号によつて方向制御弁
２４，２９のスプールを制御し、これによつてア
ームシリンダ７およびブームシリンダ６を伸縮さ
せ、アーム４およびブーム３を回動させる。
３０はブーム傾角検出器、３１はアーム傾角検
出器であり、各検出器３０，３１はたとえばポテ
ンシヨメータで構成されて各ピン９，１０に装着
され、ピン９を通り上部旋回体２の旋回中心C0
と平行な鉛直線C1を基準として上部旋回体２に
対するブーム３の傾角θ1およびブーム３に対する
アーム４の傾角θ2をそれぞれ測定し、それらの測
定値に応じた信号を出力する。
出器であり、各検出器３０，３１はたとえばポテ
ンシヨメータで構成されて各ピン９，１０に装着
され、ピン９を通り上部旋回体２の旋回中心C0
と平行な鉛直線C1を基準として上部旋回体２に
対するブーム３の傾角θ1およびブーム３に対する
アーム４の傾角θ2をそれぞれ測定し、それらの測
定値に応じた信号を出力する。
３２はバケツト現在位置演算器で、この演算器
３２と上記両傾角検出器３０，３１によりバケツ
ト５の現在位置検出手段を構成している。すなわ
ちこの演算器３２により、上記ブーム傾角検出器
３０から入力したブーム３の傾角θ1と、ブーム３
の長さl1（ピン９とピン１０との距離）とに基い
てピン９からピン１０までの高さh1＝l1 cosθ1を
計算するとともに、アーム４の絶対角θ20＝θ1＋
θ2と、アーム４の長さl2（ピン１０とピン１１と
の距離）とに基いてピン１０からピン１１までの
高さh2＝l2 cosθ20を計算し、そして、上記両高さ
h1，h2の和によりピン９からピン１１までの高さ
Ｚ＝l1 cosθ1＋l2 cosθ20を計算し、この高さＺを
バケツト５の現在位置とする。
３２と上記両傾角検出器３０，３１によりバケツ
ト５の現在位置検出手段を構成している。すなわ
ちこの演算器３２により、上記ブーム傾角検出器
３０から入力したブーム３の傾角θ1と、ブーム３
の長さl1（ピン９とピン１０との距離）とに基い
てピン９からピン１０までの高さh1＝l1 cosθ1を
計算するとともに、アーム４の絶対角θ20＝θ1＋
θ2と、アーム４の長さl2（ピン１０とピン１１と
の距離）とに基いてピン１０からピン１１までの
高さh2＝l2 cosθ20を計算し、そして、上記両高さ
h1，h2の和によりピン９からピン１１までの高さ
Ｚ＝l1 cosθ1＋l2 cosθ20を計算し、この高さＺを
バケツト５の現在位置とする。
３３は目標値設定器で、水平押出し開始時にお
けるバケツト５の位置すなわち高さZ0＝l1・
cosθ1＋l2・cosθ20を目標値として記憶する。比較
器３４は上記目標値設定器３３から入力された目
標値Z0と、バケツト現在位置演算器３２から入力
された現在位置Ｚとに基いてその高さ偏差ΔZ＝
Z0−Ｚを計算する。ブーム角度偏差演算器３５は
比較器３４から入力された高さ偏差ΔZに基いて
ブーム角度偏差Δθ1＝−ΔZ／（l1 cosθ1）を計算
する。フイードバツク量演算器３６は上記演算器
３５から入力されたブーム角度偏差Δθ1に所定の
フイードバツクゲイン（流量換算係数）を乗じて
ブーム角度偏差Δθ1に応じたフイードバツク量
（ブームシリンダ６の流量）Ub0を計算する。
けるバケツト５の位置すなわち高さZ0＝l1・
cosθ1＋l2・cosθ20を目標値として記憶する。比較
器３４は上記目標値設定器３３から入力された目
標値Z0と、バケツト現在位置演算器３２から入力
された現在位置Ｚとに基いてその高さ偏差ΔZ＝
Z0−Ｚを計算する。ブーム角度偏差演算器３５は
比較器３４から入力された高さ偏差ΔZに基いて
ブーム角度偏差Δθ1＝−ΔZ／（l1 cosθ1）を計算
する。フイードバツク量演算器３６は上記演算器
３５から入力されたブーム角度偏差Δθ1に所定の
フイードバツクゲイン（流量換算係数）を乗じて
ブーム角度偏差Δθ1に応じたフイードバツク量
（ブームシリンダ６の流量）Ub0を計算する。
３７は高さ補正器で、上記演算器３２から入力
されたバケツト５の現在高さＺに応じた高さ補正
ゲインKZを計算する。この高さ補正ゲインKZは
上記高さＺの関数であり、上記高さＺに応じて変
動するところの、高さＺの変位量とアーム４の回
動量との関係を比率で表し、その比率を高さ補正
ゲインKZとして上記高さＺから求めるもので、
たとえば第２図に示すように高さ補正ゲインKZ
を高さＺの最低点Zminからある中間点まではほ
ぼ一定にし、その中間点から最高点Zmaxに至る
程次第に小さくする。
されたバケツト５の現在高さＺに応じた高さ補正
ゲインKZを計算する。この高さ補正ゲインKZは
上記高さＺの関数であり、上記高さＺに応じて変
動するところの、高さＺの変位量とアーム４の回
動量との関係を比率で表し、その比率を高さ補正
ゲインKZとして上記高さＺから求めるもので、
たとえば第２図に示すように高さ補正ゲインKZ
を高さＺの最低点Zminからある中間点まではほ
ぼ一定にし、その中間点から最高点Zmaxに至る
程次第に小さくする。
３８はマーム角補正器で、アーム傾角検出器３
１から入力されたアーム４の傾角θ2に応じた角度
補正ゲインKθ2を計算する。この角度補正ゲイン
Kθ2はアーム傾角θ2の関数であり、その傾度θ2に
応じて変動するところの、アーム４の回動量と高
さＺの変位量との関係を比率で表し、その比率を
角度補正ゲインKZとして上記アーム傾角θ2から
求めるもので、たとえば第３図に示すようにアー
ム傾角θ2が大きくなる程角度補正ゲインKθ2を大
きくする。なお、上記高さ補正ゲインKZおよび
角度補正ゲインKθ2は、ブーム３およびアーム４
の長さl1，l2、重量その他機械のパラメータによ
つて決まるもので、実際には曲線状となるが、第
２図、第３図では分り易くするために直線的に図
示している。
１から入力されたアーム４の傾角θ2に応じた角度
補正ゲインKθ2を計算する。この角度補正ゲイン
Kθ2はアーム傾角θ2の関数であり、その傾度θ2に
応じて変動するところの、アーム４の回動量と高
さＺの変位量との関係を比率で表し、その比率を
角度補正ゲインKZとして上記アーム傾角θ2から
求めるもので、たとえば第３図に示すようにアー
ム傾角θ2が大きくなる程角度補正ゲインKθ2を大
きくする。なお、上記高さ補正ゲインKZおよび
角度補正ゲインKθ2は、ブーム３およびアーム４
の長さl1，l2、重量その他機械のパラメータによ
つて決まるもので、実際には曲線状となるが、第
２図、第３図では分り易くするために直線的に図
示している。
乗算器３９，４０は上記演算器３６により計算
されたフイードバツク量Ub0に高さ補正器３７で
計算された高さ補正ゲインKZおよび角度補正器
３８により計算された角度補正ゲインKθ2を乗じ
て補正されたフイードバツク量Ub1およびUb2を
順次計算する。
されたフイードバツク量Ub0に高さ補正器３７で
計算された高さ補正ゲインKZおよび角度補正器
３８により計算された角度補正ゲインKθ2を乗じ
て補正されたフイードバツク量Ub1およびUb2を
順次計算する。
４１は上記補正されたフイードバツク量Ub2か
らブーム用方向制御弁２９のスプール制御信号
Uiを求める信号発生器である。なお、フイード
バツク量Ub2はブームシリンダ６の伸縮量に対応
した流量相当信号であり、その流量は方向制御弁
２９の開口面積ａとほぼ比例し、開口面積ａはス
プールストロークｓによつて決まる。そこで、ま
ず第４図ａに示す方向制御弁２９のスプールスト
ロークｓと開口面積ａとの関係（非線形特性）に
基いて、その関係を同図ｂのように逆に書換え、
そして、上記フイードバツク量Ub2に対応した開
口面積ａからスプールストロークｓを求め、その
スプールストロークｓに対応したスプール制御信
号Uiを出力させるようにする。すなわちフイー
ドバツク量Ub2とスプール制御信号Uiとの関係
は、方向制御弁２９のスプールストロークｓと開
口面積ａとの関係の逆関数となる。なお、上記フ
イードバツク量Ub2に対応した開口面積ａと、ス
プールストロークｓに対応したスプール制御信号
Uiとの関係を第５図のように線形化してもよい。
らブーム用方向制御弁２９のスプール制御信号
Uiを求める信号発生器である。なお、フイード
バツク量Ub2はブームシリンダ６の伸縮量に対応
した流量相当信号であり、その流量は方向制御弁
２９の開口面積ａとほぼ比例し、開口面積ａはス
プールストロークｓによつて決まる。そこで、ま
ず第４図ａに示す方向制御弁２９のスプールスト
ロークｓと開口面積ａとの関係（非線形特性）に
基いて、その関係を同図ｂのように逆に書換え、
そして、上記フイードバツク量Ub2に対応した開
口面積ａからスプールストロークｓを求め、その
スプールストロークｓに対応したスプール制御信
号Uiを出力させるようにする。すなわちフイー
ドバツク量Ub2とスプール制御信号Uiとの関係
は、方向制御弁２９のスプールストロークｓと開
口面積ａとの関係の逆関数となる。なお、上記フ
イードバツク量Ub2に対応した開口面積ａと、ス
プールストロークｓに対応したスプール制御信号
Uiとの関係を第５図のように線形化してもよい。
上記の構成において、バケツト５の自動水平押
出しを行う場合、切替スイツチ２５を自動にし、
アーム用操作レバー２０をアーム押し方向に操作
すると、そのレバー２０の操作量に応じた操作信
号Ｍが検出器２１からコントローラ２２を経てア
ーム用操作弁２３に送られ、操作弁２３が作動さ
れるとともに、その二次側に上記操作量Ｍに応じ
たパイロツト圧Piが導かれてアーム用方向制御弁
２４がアーム押し側に切替えられ、アームシリン
ダ７が伸ばされ、アーム４が押出される。
出しを行う場合、切替スイツチ２５を自動にし、
アーム用操作レバー２０をアーム押し方向に操作
すると、そのレバー２０の操作量に応じた操作信
号Ｍが検出器２１からコントローラ２２を経てア
ーム用操作弁２３に送られ、操作弁２３が作動さ
れるとともに、その二次側に上記操作量Ｍに応じ
たパイロツト圧Piが導かれてアーム用方向制御弁
２４がアーム押し側に切替えられ、アームシリン
ダ７が伸ばされ、アーム４が押出される。
このとき、各傾角検出器３０，３１によりブー
ル傾角θ1、アーム傾角θ2が検出され、演算器３２
によりバケツト５の現在位置Ｚが求められ、上記
水平押出し開始点を基準として目標値設定器３３
に設定された目標値Z0と上記現在位置Ｚとに基い
て比較器３４により高さの偏差ΔZが計算され、
ブーム角度偏差演算器３５により上記高さ偏差
ΔZに対応するブーム傾角の偏差Δθ1が演算され、
フイードバツク量演算器３６により上記角度偏差
Δθ1に対応したブームシリンダ６の流量に相当す
るフイードバツク量Ub0が演算される。一方、高
さ補正器３７により上記高さＺに応じた高さ補正
ゲインKZが計算されるとともに、アーム角補正
器３８によりアーム傾角θ2に応じた角度補正ゲイ
ンKθ2が計算される。
ル傾角θ1、アーム傾角θ2が検出され、演算器３２
によりバケツト５の現在位置Ｚが求められ、上記
水平押出し開始点を基準として目標値設定器３３
に設定された目標値Z0と上記現在位置Ｚとに基い
て比較器３４により高さの偏差ΔZが計算され、
ブーム角度偏差演算器３５により上記高さ偏差
ΔZに対応するブーム傾角の偏差Δθ1が演算され、
フイードバツク量演算器３６により上記角度偏差
Δθ1に対応したブームシリンダ６の流量に相当す
るフイードバツク量Ub0が演算される。一方、高
さ補正器３７により上記高さＺに応じた高さ補正
ゲインKZが計算されるとともに、アーム角補正
器３８によりアーム傾角θ2に応じた角度補正ゲイ
ンKθ2が計算される。
次いで、乗算器３９，４０により上記フイード
バツク量Ub0に高さ補正ゲインKZおよび角度補
正ゲインKθ2を乗じて補正されたフイードバツク
量Ub1，Ub2が順次計算され、信号発生器４１に
よりブーム３の作動量相当信号としてブーム用方
向制御弁２９のスプールストローク制御信号Ui
が計算され、この信号Uiがコントローラ２２に
入力される。そして、コントローラ２２から上記
制御信号Uiがブーム用操作弁２８に入力され、
同操作弁２８から上記信号Uiに応じたパイロツ
ト圧Upがブーム用方向制御弁２９に送られ、こ
の方向制御弁２９のスプールが上記パイロツト圧
Upに応じたストロークだけブーム下げ方向に切
替えられ、ブームシリンダ６が縮められ、ブーム
３が上記偏差Δθ1に対応した角度だけ下げられる
とともに、バケツト５が上記偏差ΔZに対応した
量だけ下げられる。
バツク量Ub0に高さ補正ゲインKZおよび角度補
正ゲインKθ2を乗じて補正されたフイードバツク
量Ub1，Ub2が順次計算され、信号発生器４１に
よりブーム３の作動量相当信号としてブーム用方
向制御弁２９のスプールストローク制御信号Ui
が計算され、この信号Uiがコントローラ２２に
入力される。そして、コントローラ２２から上記
制御信号Uiがブーム用操作弁２８に入力され、
同操作弁２８から上記信号Uiに応じたパイロツ
ト圧Upがブーム用方向制御弁２９に送られ、こ
の方向制御弁２９のスプールが上記パイロツト圧
Upに応じたストロークだけブーム下げ方向に切
替えられ、ブームシリンダ６が縮められ、ブーム
３が上記偏差Δθ1に対応した角度だけ下げられる
とともに、バケツト５が上記偏差ΔZに対応した
量だけ下げられる。
こうして、アーム用操作レバー２０をアーム押
し方向に操作するだけで、アームシリンダ７を伸
ばしてアーム４を押出すとともに、このアーム押
しに追従してブームシリンダ６を縮めてブーム３
を下げ、バケツト５の自動水平押出しが行われ
る。この場合、単にバケツト５の高さ偏差ΔZお
よびブーム３の角度偏差Δθ1に基づくフイードバ
ツク量Ub0をそのままブーム用操作弁２８にフイ
ードバツクするのではなく、そのフイードバツク
量Ub0を高さ補正ゲインKZおよび角度補正ゲイ
ンKθ2により補正（乗算）し、さらに、信号発生
器４１によりスプール制御信号Uiに直し、コン
トローラ２２を経てブーム用操作弁２８に入力さ
せ、この操作弁２８によりブーム用方向制御弁２
９を切替えてブームシリンダ６を縮め、ブーム３
を下げるようにしている。このため、バケツト５
が低い位置から制御開始する場合、高い位置から
制御開始する場合、上部旋回体に近い位置から制
御開始する場合、上部旋回体から離れた位置から
制御開始する場合のいずれの場合であつても、か
つ、急速にアーム操作した場合であつても、ハン
チングが生じることなく、円滑に高精度に水平押
出しさせることができる。
し方向に操作するだけで、アームシリンダ７を伸
ばしてアーム４を押出すとともに、このアーム押
しに追従してブームシリンダ６を縮めてブーム３
を下げ、バケツト５の自動水平押出しが行われ
る。この場合、単にバケツト５の高さ偏差ΔZお
よびブーム３の角度偏差Δθ1に基づくフイードバ
ツク量Ub0をそのままブーム用操作弁２８にフイ
ードバツクするのではなく、そのフイードバツク
量Ub0を高さ補正ゲインKZおよび角度補正ゲイ
ンKθ2により補正（乗算）し、さらに、信号発生
器４１によりスプール制御信号Uiに直し、コン
トローラ２２を経てブーム用操作弁２８に入力さ
せ、この操作弁２８によりブーム用方向制御弁２
９を切替えてブームシリンダ６を縮め、ブーム３
を下げるようにしている。このため、バケツト５
が低い位置から制御開始する場合、高い位置から
制御開始する場合、上部旋回体に近い位置から制
御開始する場合、上部旋回体から離れた位置から
制御開始する場合のいずれの場合であつても、か
つ、急速にアーム操作した場合であつても、ハン
チングが生じることなく、円滑に高精度に水平押
出しさせることができる。
なお、自動でアーム用操作レバー２０をアーム
引き方向に操作すれば、上記と同様の制御でアー
ム引きに追従してブーム上げを行い、バケツト５
の自動水平引込みをが行われる。
引き方向に操作すれば、上記と同様の制御でアー
ム引きに追従してブーム上げを行い、バケツト５
の自動水平引込みをが行われる。
また、切替スイツチ２５を手動に切替え、各操
作レバー２０，２７（ただしバケツト系は図示省
略）を操作することによりブーム３、アーム４、
バケツト５を個々に操作できることはいうまでも
ない。
作レバー２０，２７（ただしバケツト系は図示省
略）を操作することによりブーム３、アーム４、
バケツト５を個々に操作できることはいうまでも
ない。
第６図は別の実施例を示すものであり、この実
施例は第１図の制御系にアーム角速度検出器４
２、ブーム角速度換算器４３、フイードフオワー
ド量演算器４４によるフイードフオワード制御を
付加したものである。なお、第６図において、第
１図と同一部分には同一符号を付している。
施例は第１図の制御系にアーム角速度検出器４
２、ブーム角速度換算器４３、フイードフオワー
ド量演算器４４によるフイードフオワード制御を
付加したものである。なお、第６図において、第
１図と同一部分には同一符号を付している。
上記アーム角速度検出器４２は、ブーム傾角検
出器３０とアーム傾角検出器３１から入力されか
つ時々刻々変化するブーム傾角θ1とアーム傾角θ2
に基いてアーム絶対角θ20の変化率つまり角速度
ωθ20を測定する。ブーム角速度換算器４２は上
記アーム角速度ωθ20と、ブーム３およびアーム
４の長さl1，l2と、ブーム傾角θ1と、アーム傾角
θ2に基いてブーム角換算速度ωθ1＝ωθ20（−l2
sinθ20）／（l1 sinθ1）を計算する。フイードフオ
ワード量演算器４３は、上記ブーム角換算速度
ωθ1にフイードフオワードゲインを乗じてフイー
ドフオワード量Ufを計算する。加算器４４は上
記乗算器４０から出力されたフイードバツク量
Ub2に上記フイードフオワード量Ufを加算してブ
ームシリンダ６の伸縮量に対応した流量に相当す
る制御信号U0を計算する。そして、この制御信
号U0に基いて信号発生器４１によりスプール制
御信号Uiを出力させ、以下、上記と同様の制御
を行わせることにより、より正確な制御が行わ
れ、制御精度を大幅に向上させることができるの
である。
出器３０とアーム傾角検出器３１から入力されか
つ時々刻々変化するブーム傾角θ1とアーム傾角θ2
に基いてアーム絶対角θ20の変化率つまり角速度
ωθ20を測定する。ブーム角速度換算器４２は上
記アーム角速度ωθ20と、ブーム３およびアーム
４の長さl1，l2と、ブーム傾角θ1と、アーム傾角
θ2に基いてブーム角換算速度ωθ1＝ωθ20（−l2
sinθ20）／（l1 sinθ1）を計算する。フイードフオ
ワード量演算器４３は、上記ブーム角換算速度
ωθ1にフイードフオワードゲインを乗じてフイー
ドフオワード量Ufを計算する。加算器４４は上
記乗算器４０から出力されたフイードバツク量
Ub2に上記フイードフオワード量Ufを加算してブ
ームシリンダ６の伸縮量に対応した流量に相当す
る制御信号U0を計算する。そして、この制御信
号U0に基いて信号発生器４１によりスプール制
御信号Uiを出力させ、以下、上記と同様の制御
を行わせることにより、より正確な制御が行わ
れ、制御精度を大幅に向上させることができるの
である。
ところで、上記各実施例ではアーム４を基準作
業機、ブーム３を追従作業機とし、アーム４の押
または引き操作に追従してブームを下げまたは上
げてバケツト５の自動水平押出しまたは自動水平
引き込みを行うようにしたが、逆にブーム３を基
準作業機、アーム４を追従作業機とし、ブーム３
の操作に追従してアーム４を作動させるようにし
てもよい。
業機、ブーム３を追従作業機とし、アーム４の押
または引き操作に追従してブームを下げまたは上
げてバケツト５の自動水平押出しまたは自動水平
引き込みを行うようにしたが、逆にブーム３を基
準作業機、アーム４を追従作業機とし、ブーム３
の操作に追従してアーム４を作動させるようにし
てもよい。
また図例では、バケツト５の制御系を図示省略
しているが、たとえばバケツト５に掬い込んだ荷
をブーム上げ操作だけで放出位置まで上げる場
合、ブーム３を基準作業機、バケツト５を追従作
業機とし、上記と同様の機構でブーム上げに追従
してアーム４に対するバケツト５の傾角を補正
し、荷が零れないように制御することを容易に可
能である。
しているが、たとえばバケツト５に掬い込んだ荷
をブーム上げ操作だけで放出位置まで上げる場
合、ブーム３を基準作業機、バケツト５を追従作
業機とし、上記と同様の機構でブーム上げに追従
してアーム４に対するバケツト５の傾角を補正
し、荷が零れないように制御することを容易に可
能である。
（発明の効果）
以上のように本発明は、バケツトの高さ偏差に
よるフイードバツク制御だけでなく、そのフイー
ドバツク制御に対し、バケツトの現在位置に応じ
た補正を行うようにしたものであり、これによつ
て急速に操作した場合であつても、また、大型機
であつても、バケツトの位置に応じて常に的確に
制御でき、ハンチングが生じることなく、高精度
に制御できるものである。
よるフイードバツク制御だけでなく、そのフイー
ドバツク制御に対し、バケツトの現在位置に応じ
た補正を行うようにしたものであり、これによつ
て急速に操作した場合であつても、また、大型機
であつても、バケツトの位置に応じて常に的確に
制御でき、ハンチングが生じることなく、高精度
に制御できるものである。
第１図は本発明の実施例を示す制御系のブロツ
ク図、第２図は高さ補正ゲインの算出例を示すグ
ラフ、第３図は角度補正ゲインの算出例を示すグ
ラフ、第４図ａ，ｂは方向制御弁のスプールスト
ロークと開口面積との関係およびその逆の関係に
基づくスプール制御信号の算出例を示すグラフ、
第５図はスプール制御信号の別の算出例を示すグ
ラフ、第６図は制御系の別の実施例を示す第１図
相当図、第７図は油圧シヨベルの側面図である。 １……下部走行体、２……上部旋回体、３……
ブーム（追従作業機）、４……アーム（基準作業
機）、５……バケツト、６……ブームシリンダ、
７……アームシリンダ、８……バケツトシリン
ダ、２０……アーム用操作レバー、２１……アー
ム用操作量検出器、２２……コントローラ、２３
……アーム用操作弁、２４……アーム用方向制御
弁、２６……ブーム用操作レバー、２７……ブー
ム用操作量検出器、２８……ブーム用操作弁、２
９……ブーム用方向制御弁、３０……ブーム傾角
検出器、３１……アーム傾角検出器、３２……バ
ケツト現在位置演算器、３３……目標値設定器、
３４……比較器、３５……ブーム角度偏差演算
器、３６……フイードバツク量演算器、３７……
高さ補正器、３８……角度補正器、３９，４０…
…乗算器、４１……信号発生器、４２……アーム
角速度演算器、４３……ブーム角速度演算器、４
４……フイードフオワード量演算器。
ク図、第２図は高さ補正ゲインの算出例を示すグ
ラフ、第３図は角度補正ゲインの算出例を示すグ
ラフ、第４図ａ，ｂは方向制御弁のスプールスト
ロークと開口面積との関係およびその逆の関係に
基づくスプール制御信号の算出例を示すグラフ、
第５図はスプール制御信号の別の算出例を示すグ
ラフ、第６図は制御系の別の実施例を示す第１図
相当図、第７図は油圧シヨベルの側面図である。 １……下部走行体、２……上部旋回体、３……
ブーム（追従作業機）、４……アーム（基準作業
機）、５……バケツト、６……ブームシリンダ、
７……アームシリンダ、８……バケツトシリン
ダ、２０……アーム用操作レバー、２１……アー
ム用操作量検出器、２２……コントローラ、２３
……アーム用操作弁、２４……アーム用方向制御
弁、２６……ブーム用操作レバー、２７……ブー
ム用操作量検出器、２８……ブーム用操作弁、２
９……ブーム用方向制御弁、３０……ブーム傾角
検出器、３１……アーム傾角検出器、３２……バ
ケツト現在位置演算器、３３……目標値設定器、
３４……比較器、３５……ブーム角度偏差演算
器、３６……フイードバツク量演算器、３７……
高さ補正器、３８……角度補正器、３９，４０…
…乗算器、４１……信号発生器、４２……アーム
角速度演算器、４３……ブーム角速度演算器、４
４……フイードフオワード量演算器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 油圧シヨベルのブーム、アーム、バケツトの
各作業機のうち、一の作業機を基準作業機、他の
一の作業機を追従作業機とし、基準作業機の作動
機構と、その作動機構に対する手動操作手段と、
追従作業機の作動機構と、この追従作業機の作動
機構に対し上記基準作業機の作動に追従して追従
作業機を作動させる信号を送る制御機構とを具備
し、上記制御機構は、上部旋回体に対するバケツ
トの現在位置を測定する検出手段と、同バケツト
の目標位置を決める設定手段と、バケツトの現在
位置と目標位置との偏差にフイードバツクゲイン
を乗じて上記追従作業機の作動機構に対するフイ
ードバツク量を演算する手段と、上記バケツトの
位置によつて変動する基準作業機の移動量と追従
作業機の移動量との関係に基いてバケツトの現在
位置に応じた補正値を求める補正手段と、上記フ
イードバツク量と補正値とに基いて追従作業機の
作動量相当信号を出力する信号発生手段とを具備
していることを特徴とする油圧シヨベルの掘削制
御装置。 ２ アームを基準作業機、ブームを追従作業機と
し、上記検出手段は、上部旋回体に対するブーム
の傾角と、ブームに対するアームの傾角と、ブー
ムおよびアームの長さとに基いてバケツトの位置
を測定するものとし、かつ、上記補正手段として
バケツトの高さによつて変動するバケツトの高さ
変位量とアームの回動量との関係に基いてバケツ
トの高さの関数として算出された高さ補正ゲイン
と、上記アームの傾角によつて変動するバケツト
の高さ変位量とアームの回動量との関係に基いて
同アームの傾角の関数として算出された角度補正
ゲインとを用い、信号発生手段は、上記フイード
バツク量に高さ補正ゲインおよび角度補正ゲイン
を乗じてブームの作動量相当信号を出力すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の油圧シ
ヨベルの掘削制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17171085A JPS6233936A (ja) | 1985-08-02 | 1985-08-02 | 油圧シヨベルの掘削制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17171085A JPS6233936A (ja) | 1985-08-02 | 1985-08-02 | 油圧シヨベルの掘削制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6233936A JPS6233936A (ja) | 1987-02-13 |
| JPH0324933B2 true JPH0324933B2 (ja) | 1991-04-04 |
Family
ID=15928240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17171085A Granted JPS6233936A (ja) | 1985-08-02 | 1985-08-02 | 油圧シヨベルの掘削制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6233936A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2677815B2 (ja) * | 1988-04-23 | 1997-11-17 | 日立建機株式会社 | 油圧シヨベルの制御装置 |
| DE4030954C2 (de) * | 1990-09-29 | 1994-08-04 | Danfoss As | Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines hydraulisch bewegbaren Arbeitsgeräts und Bahnsteuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| CN111501865A (zh) * | 2020-04-26 | 2020-08-07 | 三一重机有限公司 | 一种挖掘机用电子围栏的作业方法、电子围栏及挖掘机 |
-
1985
- 1985-08-02 JP JP17171085A patent/JPS6233936A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6233936A (ja) | 1987-02-13 |
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