JPH0480168B2 - - Google Patents
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- JPH0480168B2 JPH0480168B2 JP58068273A JP6827383A JPH0480168B2 JP H0480168 B2 JPH0480168 B2 JP H0480168B2 JP 58068273 A JP58068273 A JP 58068273A JP 6827383 A JP6827383 A JP 6827383A JP H0480168 B2 JPH0480168 B2 JP H0480168B2
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- JP
- Japan
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- bucket
- arm
- boom
- speed
- cylinder
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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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)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はポンプ制御方式の油圧シヨベルの掘削
軌跡制御装置、さらに詳しくはバケツト刃先の動
作軌跡を制御する装置に関するものである。
軌跡制御装置、さらに詳しくはバケツト刃先の動
作軌跡を制御する装置に関するものである。
油圧シヨベルは一般に旋回体に設けたブーム
と、このブームを俯仰させるブームシリンダと、
ブームの先端に取付けたアームと、このアームを
揺動させるアームシリンダと、このアーム先端に
取付けたバケツトと、このバケツトを揺動させる
バケツトシリンダとを備えている。通常、各シリ
ンダは運転席に配置した操作レバーによつて操作
される。
と、このブームを俯仰させるブームシリンダと、
ブームの先端に取付けたアームと、このアームを
揺動させるアームシリンダと、このアーム先端に
取付けたバケツトと、このバケツトを揺動させる
バケツトシリンダとを備えている。通常、各シリ
ンダは運転席に配置した操作レバーによつて操作
される。
この油圧シヨベルのバケツトによつて単純な掘
削作業を行う場合には、各レバーの操作により各
油圧シリンダを順次操作すれば良いが、斜面の仕
上げ作業や溝底を水平に掘削する作業のように、
バケツト刃先を一定の直線に沿つて動かす場合に
は複数個のシリンダに対応するレバーを同時に操
作しなければならず、相当の熱練を必要とするば
かりでなく作業能率が良好でない。
削作業を行う場合には、各レバーの操作により各
油圧シリンダを順次操作すれば良いが、斜面の仕
上げ作業や溝底を水平に掘削する作業のように、
バケツト刃先を一定の直線に沿つて動かす場合に
は複数個のシリンダに対応するレバーを同時に操
作しなければならず、相当の熱練を必要とするば
かりでなく作業能率が良好でない。
この問題点を解決するために油圧シヨベルにお
けるバケツト刃先を直線移動操作、いわゆる直線
掘削を自動化する方策が種々提案されている。そ
の一方策として特公昭54−37406号公報に記載さ
れたものがある。この直線掘削制御装置ではアー
ム先端の移動軌跡が所望の直線に沿うように制御
すると共に、バケツトの姿勢が固定座標（被掘削
面）に対して一定値を保つように制御している。
この制御方式は被掘削面に対して、常に掘削効率
の良い刃先角にバケツト姿勢を維持できるため、
掘削効率を高めることができるが、逆に、アーム
に対するバケツトの相対角度を掘削が進むにつれ
て変化させる必要があるため、バケツトが車体に
近づくと、バケツトシリンダがストロークエンド
に到達してしまい、直線掘削できる範囲が狭くな
る欠点がある。また、直線掘削の途中で、手動優
先制御によつてバケツト角を変化させた場合には
掘削軌跡が所望の直線から大幅にずれてしまうと
いう欠点がある。
けるバケツト刃先を直線移動操作、いわゆる直線
掘削を自動化する方策が種々提案されている。そ
の一方策として特公昭54−37406号公報に記載さ
れたものがある。この直線掘削制御装置ではアー
ム先端の移動軌跡が所望の直線に沿うように制御
すると共に、バケツトの姿勢が固定座標（被掘削
面）に対して一定値を保つように制御している。
この制御方式は被掘削面に対して、常に掘削効率
の良い刃先角にバケツト姿勢を維持できるため、
掘削効率を高めることができるが、逆に、アーム
に対するバケツトの相対角度を掘削が進むにつれ
て変化させる必要があるため、バケツトが車体に
近づくと、バケツトシリンダがストロークエンド
に到達してしまい、直線掘削できる範囲が狭くな
る欠点がある。また、直線掘削の途中で、手動優
先制御によつてバケツト角を変化させた場合には
掘削軌跡が所望の直線から大幅にずれてしまうと
いう欠点がある。
本発明は、自動直線掘削の途中で手動操作によ
りバケツトの姿勢を任意に変化させても、油圧シ
ヨベルのバケツト先端の軌跡が所望の直線軌跡か
らずれないようにブーム、アームの各シリンダを
制御することができ、且つ、直線掘削のできる範
囲を大きく取れる油圧シヨベルの直線掘削制御装
置を提供することを目的とする。
りバケツトの姿勢を任意に変化させても、油圧シ
ヨベルのバケツト先端の軌跡が所望の直線軌跡か
らずれないようにブーム、アームの各シリンダを
制御することができ、且つ、直線掘削のできる範
囲を大きく取れる油圧シヨベルの直線掘削制御装
置を提供することを目的とする。
本発明の掘削軌跡制御底板は、直線掘削動作中
においても、運転者の意志によつて油圧シヨベル
のバケツト姿勢が変更できるようにすると共にバ
ケツト姿勢の変化を検出することによつて、ブー
ム、アームの動作を制御し、バケツト姿勢の如何
にかかわらず、バケツト先端の移動軌跡が所望の
直線に沿うように制御するものである。
においても、運転者の意志によつて油圧シヨベル
のバケツト姿勢が変更できるようにすると共にバ
ケツト姿勢の変化を検出することによつて、ブー
ム、アームの動作を制御し、バケツト姿勢の如何
にかかわらず、バケツト先端の移動軌跡が所望の
直線に沿うように制御するものである。
第１図は本発明の制御装置の一例を備えた油圧
シヨベルのフロント機構を示すもので、図におい
て１は油圧シヨベル本体系を構成する旋回体、２
は旋回体１に設けたブーム、３はブーム２の先端
に取付けたアーム、４はアーム３の先端に取付け
たバケツトである。これらのブーム２、アーム３
及びバケツト４はそれぞれブームシリンダC1、
アームシリンダC2、及びバケツトシリンダC3に
よつて操作される。これらのブーム２、アーム３
及びバケツト４の相対角度は各枢着点またはその
近傍に設けた検出器５〜７によつて検出される。
検出器５〜７の検出値は検出回路８によつて入力
側に伝送される。油圧シヨベルの運転席（図示せ
ず）には入力装置９が設置されている。この入力
装置９は掘削面Ｗの勾配を設定するためのダイヤ
ル類及び掘削速度の大きさを与える操作レバー及
び油圧シヨベルを従来通りの操作方法で操作する
ための操作レバー類を備えている。掘削速度は入
力装置９により掘削面の勾配に応じて水平方向成
分vxと垂直方向成分vyとに分解され、その信号が
演算装置１０に送られる。
シヨベルのフロント機構を示すもので、図におい
て１は油圧シヨベル本体系を構成する旋回体、２
は旋回体１に設けたブーム、３はブーム２の先端
に取付けたアーム、４はアーム３の先端に取付け
たバケツトである。これらのブーム２、アーム３
及びバケツト４はそれぞれブームシリンダC1、
アームシリンダC2、及びバケツトシリンダC3に
よつて操作される。これらのブーム２、アーム３
及びバケツト４の相対角度は各枢着点またはその
近傍に設けた検出器５〜７によつて検出される。
検出器５〜７の検出値は検出回路８によつて入力
側に伝送される。油圧シヨベルの運転席（図示せ
ず）には入力装置９が設置されている。この入力
装置９は掘削面Ｗの勾配を設定するためのダイヤ
ル類及び掘削速度の大きさを与える操作レバー及
び油圧シヨベルを従来通りの操作方法で操作する
ための操作レバー類を備えている。掘削速度は入
力装置９により掘削面の勾配に応じて水平方向成
分vxと垂直方向成分vyとに分解され、その信号が
演算装置１０に送られる。
演算装置１０はバケツト先端の速度成分vx，vy
から、バケツト先端（ｘ，ｙ）が所望の掘削軌
跡、すなわち掘削開始点（x0，y0）を通り、掘削
角度設定ダイヤルで設定された角度φで表記され
る直線に沿つて移動するために必要なブームシリ
ンダC1及びアームシリンダC2の動作速度を演算
し、更に各シリンダの有効受圧面積から、各シリ
ンダへ供給すべき圧油の流量、すなわち、各ポン
プの吐出量指令値を演算する。例えば、ポンプが
アキシヤルピストン型の可変容量式斜板ポンプの
場合には、前記ポンプの吐出量指令値はポンプの
斜板傾転位置指令値として演算される。この吐出
量指令信号はポンプ制御装置１１に送られる。ま
た、本発明においてはバケツト４は通常の操作方
法で操作できることを特徴としているため、バケ
ツトシリンダC3へ供給すべき流量は掘削軌跡と
は無関係に決定され、それを実現するために必要
なポンプ吐出量指令信号がポンプ制御装置１１に
送られる。
から、バケツト先端（ｘ，ｙ）が所望の掘削軌
跡、すなわち掘削開始点（x0，y0）を通り、掘削
角度設定ダイヤルで設定された角度φで表記され
る直線に沿つて移動するために必要なブームシリ
ンダC1及びアームシリンダC2の動作速度を演算
し、更に各シリンダの有効受圧面積から、各シリ
ンダへ供給すべき圧油の流量、すなわち、各ポン
プの吐出量指令値を演算する。例えば、ポンプが
アキシヤルピストン型の可変容量式斜板ポンプの
場合には、前記ポンプの吐出量指令値はポンプの
斜板傾転位置指令値として演算される。この吐出
量指令信号はポンプ制御装置１１に送られる。ま
た、本発明においてはバケツト４は通常の操作方
法で操作できることを特徴としているため、バケ
ツトシリンダC3へ供給すべき流量は掘削軌跡と
は無関係に決定され、それを実現するために必要
なポンプ吐出量指令信号がポンプ制御装置１１に
送られる。
ポンプ制御装置１１はそれぞれの油圧ポンプ１
２，１３，１４の吐出量検出器、例えばポンプが
前記斜板ポンプの場合には斜板傾転位置検出器１
５，１６，１７から得られる吐出量信号とポンプ
の吐出量指令信号とを比較し、両者の間に誤差が
あると、その誤差が小さくなるように各ポンプ１
２〜１４の吐出量を制御する。油圧ポンプ１２〜
１４の吐出する圧油はそれぞれ直接各シリンダ
C1〜C3に導かれる。これにより油圧シヨベルの
バケツト４の先端は所望の直線軌跡に沿つて移動
する。なお第１図の油圧回路では、簡単化するた
めに油圧ポンプと片ロツドの油圧シリンダを直結
して表示しているが、実際の油圧回路では油圧シ
リンダの伸縮に伴つて生ずるポンプ吐出流量と吸
込み流量との過不足を補うためにチヤージポン
プ、フラツシング弁等の油圧機器を備えている。
２，１３，１４の吐出量検出器、例えばポンプが
前記斜板ポンプの場合には斜板傾転位置検出器１
５，１６，１７から得られる吐出量信号とポンプ
の吐出量指令信号とを比較し、両者の間に誤差が
あると、その誤差が小さくなるように各ポンプ１
２〜１４の吐出量を制御する。油圧ポンプ１２〜
１４の吐出する圧油はそれぞれ直接各シリンダ
C1〜C3に導かれる。これにより油圧シヨベルの
バケツト４の先端は所望の直線軌跡に沿つて移動
する。なお第１図の油圧回路では、簡単化するた
めに油圧ポンプと片ロツドの油圧シリンダを直結
して表示しているが、実際の油圧回路では油圧シ
リンダの伸縮に伴つて生ずるポンプ吐出流量と吸
込み流量との過不足を補うためにチヤージポン
プ、フラツシング弁等の油圧機器を備えている。
第１図に示された演算制御装置１０について更
に詳しく説明する。
に詳しく説明する。
第２図は演算制御装置１０の機能ブロツク図で
ある。演算制御装置１０はバケツト先端速度演算
ブロツク１５、角度角速度演算ブロツク１６、サ
ーボ制御ブロツク１７、ポンプ流量変換ブロツク
１８から構成されている。バケツト先端速度演算
ブロツク１５では入力装置９の速度入力レバー１
９からの接続速度信号vtと角度設定ダイヤル２０
からの掘削角度信号φとから、バケツト先端の速
度成分vxとvyを演算する部分であり、この演算ブ
ロツク１５における入出力の関係は次のように表
記することができる。すなわち vx＝vtcosφ (1) vy＝vtsinφ (2) 角度角速度演算ブロツク１６はバケツト先端速
度演算ブロツク１５の出力であるバケツト先端速
度成分vx，vyと入力装置９のバケツト操作レバー
２１からのバケツト角速度指令値γ〓r及び検出回路
８からのブーム２、アーム３及びバケツト４の相
対角度信号β，α，γに基づいて、ブーム２、ア
ーム３及びバケツト４の相対角速度指令信号β〓r，
α〓r及びγ〓rならびに相対角度βr，αr，γrを演算
して
出力する。
ある。演算制御装置１０はバケツト先端速度演算
ブロツク１５、角度角速度演算ブロツク１６、サ
ーボ制御ブロツク１７、ポンプ流量変換ブロツク
１８から構成されている。バケツト先端速度演算
ブロツク１５では入力装置９の速度入力レバー１
９からの接続速度信号vtと角度設定ダイヤル２０
からの掘削角度信号φとから、バケツト先端の速
度成分vxとvyを演算する部分であり、この演算ブ
ロツク１５における入出力の関係は次のように表
記することができる。すなわち vx＝vtcosφ (1) vy＝vtsinφ (2) 角度角速度演算ブロツク１６はバケツト先端速
度演算ブロツク１５の出力であるバケツト先端速
度成分vx，vyと入力装置９のバケツト操作レバー
２１からのバケツト角速度指令値γ〓r及び検出回路
８からのブーム２、アーム３及びバケツト４の相
対角度信号β，α，γに基づいて、ブーム２、ア
ーム３及びバケツト４の相対角速度指令信号β〓r，
α〓r及びγ〓rならびに相対角度βr，αr，γrを演算
して
出力する。
この演算を実行するために油圧シヨベルにおけ
る各部の角度及び長さを第３図に基づいて次のよ
うに定める。ブームフートピンの位置Ｏを座標原
点として水平、垂直方向にＸ，Ｙ座標系を構成す
る。ブーム２に対するアーム３の回動支点をＡ、
アーム３に対するバケツト４の回動支点をＢ、バ
ケツト先端をＰとし ∠AOX＝β ∠BAO−90°＝α ∠PBA−90°＝γ ＝Lb ＝La ＝Ld このように角度と長さを定めると、バケツト先
端ＰのＸ，Ｙ座標値（Xp，Yp）は以下の(1)，(2)
式のように表される。
る各部の角度及び長さを第３図に基づいて次のよ
うに定める。ブームフートピンの位置Ｏを座標原
点として水平、垂直方向にＸ，Ｙ座標系を構成す
る。ブーム２に対するアーム３の回動支点をＡ、
アーム３に対するバケツト４の回動支点をＢ、バ
ケツト先端をＰとし ∠AOX＝β ∠BAO−90°＝α ∠PBA−90°＝γ ＝Lb ＝La ＝Ld このように角度と長さを定めると、バケツト先
端ＰのＸ，Ｙ座標値（Xp，Yp）は以下の(1)，(2)
式のように表される。
Xp＝Lb×cosβ＋La×sin（α＋β）
−Ld×cos（α＋β＋γ） ……(1)
Yp＝Lb×sinβ−La×cos（α＋β）
−Ld×sin（α＋β＋γ） ……(2)
この(1)，(2)式を微分することによりバケツト先
端ＰにおけるＸ，Ｙ方向の速度成分vx，vyは以下
の(3)，(4)式のように表される。
端ＰにおけるＸ，Ｙ方向の速度成分vx，vyは以下
の(3)，(4)式のように表される。
vx＝｛−Lb×sinβ＋La×cos（α＋β）
＋Ld×sin（α＋β＋γ）｝×β〓
＋｛La×cos（α＋β）
＋Ld×sin（α＋β＋γ）｝×α〓
＋Ld×sin（α＋β＋γ）×γ〓 ……(3)
vy＝｛Lb×cosβ＋La×sin（α＋β）
−Ld×cos（α＋β＋γ）｝×β〓
＋｛La×sin（α＋β）
−Ld×cos（α＋β＋γ）｝×α〓
−Ld×cos（α＋β＋γ）×γ〓 ……(4)
また、上記(3)，(4)式より、ブーム２の角速度β〓
及びアーム３の角速度α〓は以下に示す(5)，(6)式の
ように書き表わすことができる。
及びアーム３の角速度α〓は以下に示す(5)，(6)式の
ように書き表わすことができる。
β〓＝［−vx×｛La×sin（α＋β）
−Ld×cos（α＋β＋γ）｝
＋vy×｛La×cos（α＋β）
＋Ld×sin（α＋β＋γ）｝
＋γ〓×La×Ld×cosγ］
／［Lb×｛La×cosα
＋Ld×sin（α＋γ）｝］ ……(5)
α〓＝［vx×｛Lb×cosβ
＋La×sin（α＋β）
−Ld×cos（α＋β＋γ）｝
−vy×｛−Lb×sinβ
＋La×cos（α＋β）
＋Ld×sin（α＋β＋γ）｝
−γ〓×Ld×｛La×cosγ
＋Lb×sin（α＋γ）｝］
／［Lb×｛La×cosα
＋Ld×sin（α＋γ）｝］ ……(6)
また、角速度α〓，β〓，γ〓と角度α，β，γとの
関
係は時間をｔ、角度α，β，γの初期値（自動運
転開始時の値）をα0，β0，γ0とすると自明のこと
ながら、 α（ｔ）＝∠t〓 α〓dt＋α0 ……(7) β（ｔ）＝∠t〓 β〓dt＋β0 ……(8) γ（ｔ）＝∠t〓 γ〓dt＋γ0 ……(9) となる。
関
係は時間をｔ、角度α，β，γの初期値（自動運
転開始時の値）をα0，β0，γ0とすると自明のこと
ながら、 α（ｔ）＝∠t〓 α〓dt＋α0 ……(7) β（ｔ）＝∠t〓 β〓dt＋β0 ……(8) γ（ｔ）＝∠t〓 γ〓dt＋γ0 ……(9) となる。
第４図は(5)〜(9)式の演算をブロツク線図で表現
したものである。
したものである。
入力装置９及びバケツト先端速度演算ブロツク
１５の出力γ〓r，vx，vyを入力として、油圧シヨベ
ルのブーム２、アーム３及びバケツト４の目標角
速度β〓r，α〓r，γ〓rならびに目標角度βr，αr及
びγrを
演算し出力するものである。第４図において、
ADは加算ブロツクを、MUは乗算ブロツクを、
DIは除算ブロツクを、INは積分ブロツクをSIは
正弦関数ブロツクを、COは余弦関数ブロツクを、
Ｋは係数ブロツクを表わす。
１５の出力γ〓r，vx，vyを入力として、油圧シヨベ
ルのブーム２、アーム３及びバケツト４の目標角
速度β〓r，α〓r，γ〓rならびに目標角度βr，αr及
びγrを
演算し出力するものである。第４図において、
ADは加算ブロツクを、MUは乗算ブロツクを、
DIは除算ブロツクを、INは積分ブロツクをSIは
正弦関数ブロツクを、COは余弦関数ブロツクを、
Ｋは係数ブロツクを表わす。
次にサーボ制御ブロツク１７について詳細に説
明する。第５図はサーボ制御ブロツク１７におけ
る処理を示すブロツク線図である。図における記
号は第４図と同様にADは加算器をＫは係数器を
表わす。すなわち、アーム系について説明する
と、角度角速度演算ブロツク１６の出力であるア
ーム角度指令値α〓rと実際のアーム角度αとを比較
してその差をとり、その値委ε〓に係数K〓をかけた
結果と、角度角速度演算ブロツク１６の出力であ
るアーム角速度指令値α〓rを加算して、新たなアー
ム角速度指令値αを出力する。ブーム系、バケツ
ト系についても同様の処理を施して、ブーム角速
度指令値β〓及びバケツト角速度指令値γ〓を出力す
る。
明する。第５図はサーボ制御ブロツク１７におけ
る処理を示すブロツク線図である。図における記
号は第４図と同様にADは加算器をＫは係数器を
表わす。すなわち、アーム系について説明する
と、角度角速度演算ブロツク１６の出力であるア
ーム角度指令値α〓rと実際のアーム角度αとを比較
してその差をとり、その値委ε〓に係数K〓をかけた
結果と、角度角速度演算ブロツク１６の出力であ
るアーム角速度指令値α〓rを加算して、新たなアー
ム角速度指令値αを出力する。ブーム系、バケツ
ト系についても同様の処理を施して、ブーム角速
度指令値β〓及びバケツト角速度指令値γ〓を出力す
る。
次にポンプ流量変換ブロツク１８について第６
図を用いて説明する。第６図において２１〜２３
はシヨベルの各部材の角度信号α，β，γを入力
として、各部材のシリンダ速度と角速度との比を
出力する関数発生器である。すなわち、関数発生
器２１にアーム角度αを入力すると、そのαに対
するシリンダ速度Z〓2とアーム角速度α〓の比が出力
される。このZ〓2／α〓にα〓を乗ずると、そのときの
アームシリンダ速度Z〓2が得られる。ブームシリン
ダ速度Z〓1、バケツトシリンダ速度Z3も同様にして
得られる。これらのシリンダ速度に油圧シリンダ
C1，C2，C3の受圧面積を乗ずると油圧ポンプ１
２，１３，１４の吐出すべき流量が得られるが、
油圧シヨベルに用いられる油圧シリンダは片ロツ
ドシリンダであるため、油圧シリンダの受圧面積
としてヘツド側の面積を選ぶかロツド側の面積を
選ぶかが問題となる。油圧シヨベルとしてポンプ
制御方式を実施例として採り上げて説明してきて
いるので、油圧閉回路に設けたフラツシング弁の
位置によつて油圧シリンダの有効受圧面積を判定
する方法について説明する。
図を用いて説明する。第６図において２１〜２３
はシヨベルの各部材の角度信号α，β，γを入力
として、各部材のシリンダ速度と角速度との比を
出力する関数発生器である。すなわち、関数発生
器２１にアーム角度αを入力すると、そのαに対
するシリンダ速度Z〓2とアーム角速度α〓の比が出力
される。このZ〓2／α〓にα〓を乗ずると、そのときの
アームシリンダ速度Z〓2が得られる。ブームシリン
ダ速度Z〓1、バケツトシリンダ速度Z3も同様にして
得られる。これらのシリンダ速度に油圧シリンダ
C1，C2，C3の受圧面積を乗ずると油圧ポンプ１
２，１３，１４の吐出すべき流量が得られるが、
油圧シヨベルに用いられる油圧シリンダは片ロツ
ドシリンダであるため、油圧シリンダの受圧面積
としてヘツド側の面積を選ぶかロツド側の面積を
選ぶかが問題となる。油圧シヨベルとしてポンプ
制御方式を実施例として採り上げて説明してきて
いるので、油圧閉回路に設けたフラツシング弁の
位置によつて油圧シリンダの有効受圧面積を判定
する方法について説明する。
第７図はアームシリンダC2と油圧ポンプ１３
を含む油圧回路の回路図である。この回路には片
ロツドシリンダC2が押し出されるときに生ずる
回路内の圧油の不足分及び油圧閉回路から外部へ
流出する漏れ分を補うためのチヤージポンプ２
４、油圧シリンダが引込まれるときに生ずる圧油
の余剰分をタンクに戻すためのフラツシング弁２
５、低圧リリーフ弁２６、チエツク弁２７，２８
などが設けられている。
を含む油圧回路の回路図である。この回路には片
ロツドシリンダC2が押し出されるときに生ずる
回路内の圧油の不足分及び油圧閉回路から外部へ
流出する漏れ分を補うためのチヤージポンプ２
４、油圧シリンダが引込まれるときに生ずる圧油
の余剰分をタンクに戻すためのフラツシング弁２
５、低圧リリーフ弁２６、チエツク弁２７，２８
などが設けられている。
フラツシング弁２５は油圧シリンダC2のロツ
ド側とヘツド側のいずれか低い方の回路を低圧リ
リーフ弁に接続する。したがつて、油圧シリンダ
C2の移動速度は油圧ポンプ１３の吐出流量を、
ヘツド側かロツド側か、いずれか高圧側の受圧面
積で除した値となる。
ド側とヘツド側のいずれか低い方の回路を低圧リ
リーフ弁に接続する。したがつて、油圧シリンダ
C2の移動速度は油圧ポンプ１３の吐出流量を、
ヘツド側かロツド側か、いずれか高圧側の受圧面
積で除した値となる。
いまフラツシング弁２５にリミツトスイツチ２
９を設け、ヘツド側の圧力が高いとき、すなわ
ち、フラツシング弁が状態Ｉのときに信号S〓が出
力されるようにしておく。この状態では油圧シリ
ンダC2の有効受圧面積はヘツド側の面積A1〓とな
り、そうでないとき、すなわち信号S〓が出力され
ないときは油圧シリンダC2の有効受圧面積はロ
ツド側の受圧面積A2〓となる。
９を設け、ヘツド側の圧力が高いとき、すなわ
ち、フラツシング弁が状態Ｉのときに信号S〓が出
力されるようにしておく。この状態では油圧シリ
ンダC2の有効受圧面積はヘツド側の面積A1〓とな
り、そうでないとき、すなわち信号S〓が出力され
ないときは油圧シリンダC2の有効受圧面積はロ
ツド側の受圧面積A2〓となる。
第６図の右側部分はこの原理を用いて油圧ポン
プが吐出すべき流量q〓を求めるためのブロツクで
ある。すなわち、リミツトスイツチからの信号、
S〓，S〓，S〓によつて、油圧シリンダ速度Z〓2，Z〓1
，
Z〓1に乗ずるべき面積に相当する係数器を切換え
て、正しい吐出流量が得られるように構成してい
る。
プが吐出すべき流量q〓を求めるためのブロツクで
ある。すなわち、リミツトスイツチからの信号、
S〓，S〓，S〓によつて、油圧シリンダ速度Z〓2，Z〓1
，
Z〓1に乗ずるべき面積に相当する係数器を切換え
て、正しい吐出流量が得られるように構成してい
る。
このようにして、演算制御装置１０によつて得
られた流量指令信号q〓，q〓，q〓はそれぞれポンプ
制御装置１１に送られる。
られた流量指令信号q〓，q〓，q〓はそれぞれポンプ
制御装置１１に送られる。
ポンプ制御装置１１ではこの流量指令信号に応
じた流量を各ポンプ１２，１３，１４が吐出する
ように、それぞれのポンプの斜板傾転位置を制御
する。
じた流量を各ポンプ１２，１３，１４が吐出する
ように、それぞれのポンプの斜板傾転位置を制御
する。
このように油圧シヨベルの直線掘削制御装置を
構成すると、油圧シヨベルのバケツト先端は、入
力装置９の操作レーザ１９によつて与えられた速
度で、傾きφの直線軌跡上を移動し、しかも、バ
ケツト４の姿勢角γは入力装置９のバケツト操作
レバー２１によつて随時操作が可能である。そし
て、バケツト４の姿勢角γを任意に変えても、バ
ケツト４の先端は所望の直線軌跡上からずれるこ
とがない。
構成すると、油圧シヨベルのバケツト先端は、入
力装置９の操作レーザ１９によつて与えられた速
度で、傾きφの直線軌跡上を移動し、しかも、バ
ケツト４の姿勢角γは入力装置９のバケツト操作
レバー２１によつて随時操作が可能である。そし
て、バケツト４の姿勢角γを任意に変えても、バ
ケツト４の先端は所望の直線軌跡上からずれるこ
とがない。
なお、以上の説明において演算制御装置１０の
内容を、判り易くするために、アナログ的表現で
説明したが、この演算制御装置１０をマイクロコ
ンピユータ等のデイジタル的手段によつて構成し
ても本発明の主旨から外れるものではない。
内容を、判り易くするために、アナログ的表現で
説明したが、この演算制御装置１０をマイクロコ
ンピユータ等のデイジタル的手段によつて構成し
ても本発明の主旨から外れるものではない。
また、実施例の説明では油圧シリンダへ供給す
る流量制御手段として可変吐出量ポンプを用いた
が、本発明の制御装置は油圧制御弁（サーボ弁）
を用いても構成できることは言うまでもない。
る流量制御手段として可変吐出量ポンプを用いた
が、本発明の制御装置は油圧制御弁（サーボ弁）
を用いても構成できることは言うまでもない。
以上述べたように、本発明によれば、自動直線
掘削の過程において随時バケツトの姿勢変更が可
能となり、しかも、バケツト姿勢を変更してもバ
ケツト先端の移動軌跡は所望の直線軌跡からはず
れることがない。したがつて、直線掘削のストロ
ークが長くとれるようになると共に、油圧シヨベ
ルの操作性が良くなり、且つ直線掘削の作業効率
が著しく向上する。
掘削の過程において随時バケツトの姿勢変更が可
能となり、しかも、バケツト姿勢を変更してもバ
ケツト先端の移動軌跡は所望の直線軌跡からはず
れることがない。したがつて、直線掘削のストロ
ークが長くとれるようになると共に、油圧シヨベ
ルの操作性が良くなり、且つ直線掘削の作業効率
が著しく向上する。
第１図は本発明の制御装置の一例を備えた油圧
シヨベルの油圧回路の構成を示す図、第２図は本
発明に用いられる演算制御装置の機能ブロツク
図、第３図は油圧シヨベルの幾何学的関係を示す
説明図、第４図は本発明を構成する角度角速度演
算ブロツクの実行処理内容を示すブロツク線図、
第５図は本発明を構成するサーボ制御ブロツクの
実行処理内容を示すブロツク線図、第６図は本発
明を構成する流量変換ブロツクの実行処理内容を
示すブロツク線図、第７図は片ロツドシリンダを
含む油圧閉回路の回路構成図である。 １……旋回体、２……ブーム、３……アーム、
４……バケツト、５〜７……検出器、８……検出
回路、９……入力装置、１０……演算制御装置、
１１……ポンプ制御装置、１２〜１４……油圧ポ
ンプ、C1……ブームシリンダ、C2……アームシ
リンダ、C3……バケツトシリンダ、２１……バ
ケツト角速度指令値入力手段（バケツト操作レバ
ー）。
シヨベルの油圧回路の構成を示す図、第２図は本
発明に用いられる演算制御装置の機能ブロツク
図、第３図は油圧シヨベルの幾何学的関係を示す
説明図、第４図は本発明を構成する角度角速度演
算ブロツクの実行処理内容を示すブロツク線図、
第５図は本発明を構成するサーボ制御ブロツクの
実行処理内容を示すブロツク線図、第６図は本発
明を構成する流量変換ブロツクの実行処理内容を
示すブロツク線図、第７図は片ロツドシリンダを
含む油圧閉回路の回路構成図である。 １……旋回体、２……ブーム、３……アーム、
４……バケツト、５〜７……検出器、８……検出
回路、９……入力装置、１０……演算制御装置、
１１……ポンプ制御装置、１２〜１４……油圧ポ
ンプ、C1……ブームシリンダ、C2……アームシ
リンダ、C3……バケツトシリンダ、２１……バ
ケツト角速度指令値入力手段（バケツト操作レバ
ー）。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 入力手段によつて掘削面の勾配、掘削速度な
どの条件を与え、それらの条件の下で油圧シヨベ
ルのフロント機構の構成部材であるブーム、アー
ム、バケツトを動作させる各油圧シリンダの操作
量を逐次演算し、演算結果を入力信号として各部
材の運動を制御し、バケツトの刃先を所望の直線
軌跡上を移動させるものにおいて、手動によりバ
ケツトの姿勢を変更するバケツト角速度指令値入
力手段と、バケツト角速度指令値、掘削面の勾
配、掘削速度およびブーム、アーム、バケツトの
相対角度検出値に基づいて、バケツト刃先が所望
の直線軌跡からずれないためのブーム、アーム、
バケツトの各油圧シリンダへの圧油流量を演算す
る演算制御手段とを備えたことを特徴とする油圧
シヨベルの直線掘削制御装置。 ２ 演算制御手段は、入力手段からの掘削面の勾
配および掘削速度によつてバケツト先端速度を演
算する演算部と、この演算部からのバケツト先端
速度とバケツト角速度指令入力手段からのバケツ
ト角速度指令値とブーム、アーム、バケツトの相
対角度検出値とによつてブーム、アーム、バケツ
トの目標角度および目標角速度を演算する演算部
と、この演算部からの各目標角度と各目標各速度
および各相対角度検出値とからブーム、アーム、
バケツトの実際の各角速度指令値を演算するサー
ボ制御部と、ブーム、アーム、バケツトの各相対
角度入力信号に対する予め設定された各シリンダ
の速度と相対角速度との比を求め、この比に前記
実際の各角速度指令値を乗じてブームシリンダ速
度、アームシリンダ速度およびバケツトシリンダ
速度を求めると共に各シリンダ速度に各油圧シリ
ンダの受圧面積を乗じて各シリンダへの圧油流量
を演算する演算部とを備えた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直線掘
削制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6827383A JPS59195939A (ja) | 1983-04-20 | 1983-04-20 | 油圧シヨベルの直線掘削制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6827383A JPS59195939A (ja) | 1983-04-20 | 1983-04-20 | 油圧シヨベルの直線掘削制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59195939A JPS59195939A (ja) | 1984-11-07 |
| JPH0480168B2 true JPH0480168B2 (ja) | 1992-12-17 |
Family
ID=13368980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6827383A Granted JPS59195939A (ja) | 1983-04-20 | 1983-04-20 | 油圧シヨベルの直線掘削制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59195939A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0835964A2 (en) * | 1991-10-29 | 1998-04-15 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Method of selecting automatic operation mode of working machine |
| JP3250893B2 (ja) * | 1993-10-08 | 2002-01-28 | 株式会社小松製作所 | 作業機の作業具上下位置補正方法および作業機の作業具位置検出装置 |
| JP3571142B2 (ja) * | 1996-04-26 | 2004-09-29 | 日立建機株式会社 | 建設機械の軌跡制御装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5437406A (en) * | 1977-08-29 | 1979-03-19 | Oki Electric Ind Co Ltd | Preventing system for malicious alteration of subscriber information |
| JPS5826128A (ja) * | 1981-08-11 | 1983-02-16 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 腕式作業機のバケツト角制御方法 |
-
1983
- 1983-04-20 JP JP6827383A patent/JPS59195939A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59195939A (ja) | 1984-11-07 |
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