JPH05118056A - 作業機の自動運転モード選択方法 - Google Patents
作業機の自動運転モード選択方法Info
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- JPH05118056A JPH05118056A JP3308281A JP30828191A JPH05118056A JP H05118056 A JPH05118056 A JP H05118056A JP 3308281 A JP3308281 A JP 3308281A JP 30828191 A JP30828191 A JP 30828191A JP H05118056 A JPH05118056 A JP H05118056A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 バケット等の先端作業機を任意の特殊バケッ
トに交換しても固有の刃先角αをユーザが校正する必要
がなく、オペレータの意図する軌跡制御が自動で行なえ
るようにする。 【構成】 運転モード判断部９において、バケット姿勢
角γが所定角からどれだけ離れているかによって運転モ
ードが刃先固定モードてある可能性Ｕ２を算出すると共
に、対地保持余裕角演算値の大小によって運転モードが
対地角一定モードーである可能性Ｕ１を算出し、これら
の可能性Ｕ１、Ｕ２の比較によって、自動軌跡制御中の
運転モードを自動判断する。
トに交換しても固有の刃先角αをユーザが校正する必要
がなく、オペレータの意図する軌跡制御が自動で行なえ
るようにする。 【構成】 運転モード判断部９において、バケット姿勢
角γが所定角からどれだけ離れているかによって運転モ
ードが刃先固定モードてある可能性Ｕ２を算出すると共
に、対地保持余裕角演算値の大小によって運転モードが
対地角一定モードーである可能性Ｕ１を算出し、これら
の可能性Ｕ１、Ｕ２の比較によって、自動軌跡制御中の
運転モードを自動判断する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、油圧パワーショベル等
のリンク式の作業機を有する建設機械で、この作業機の
軌跡制御を行なうものにおいて、バケット等先端作業機
の対地角制御を行なうかどうかを、オペレータの入力設
定なしに自動的に判断する作業機の自動運転モード選択
方法に関するものである。
のリンク式の作業機を有する建設機械で、この作業機の
軌跡制御を行なうものにおいて、バケット等先端作業機
の対地角制御を行なうかどうかを、オペレータの入力設
定なしに自動的に判断する作業機の自動運転モード選択
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１は上記油圧パワーショベルの作業機
を示すもので、図１はブーム、２はアーム、３はバケッ
ト、４はブームシリンダ、５はアームシリンダ、６はバ
ケットシリンダであり、各シリンダを伸縮動作すること
により、ブーム１、アーム２、バケット３が回動してバ
ケット３の先端が所定の軌跡を描いて掘削作動するもの
である。従来、油圧ショベルによる法面の自動掘削整正
作業では、図２（ａ）に示す様に、ブーム１、アーム２
の２軸を連動してバケット刃先で平面を掘削・仕上げを
行うバケット固定（刃先固定モード）と、図２（ｂ）に
示す様にブーム１、アーム２、バケット３の３軸を連動
してバケット底面で掘削・仕上げを行うバケット対地角
保持（対地角一定モード）とがあり、自動運転を始める
前に、これら２者のいずれにするかをオペレータがスイ
ッチ等により選択しなければならない。このモード選択
を自動的に行わせるための従来技術としては、図３に示
した特開平２−４７４３２号公報に示される様に、ブー
ム角θ１、アーム角θ２、バッケット角θ３、車体傾斜
角θ０及び、目標掘削勾配θを入力し、自動運転開始時
の掘削平面に対するバケット底面の設置角βを下記
（１）式により求め、所定値と大小比較してモード判断
自動的に行なうものがあった。 β＝３／２π−（θ０＋θ１＋θ２＋θ３＋θ＋α） …（１） （但し、αはバケット刃先角）
を示すもので、図１はブーム、２はアーム、３はバケッ
ト、４はブームシリンダ、５はアームシリンダ、６はバ
ケットシリンダであり、各シリンダを伸縮動作すること
により、ブーム１、アーム２、バケット３が回動してバ
ケット３の先端が所定の軌跡を描いて掘削作動するもの
である。従来、油圧ショベルによる法面の自動掘削整正
作業では、図２（ａ）に示す様に、ブーム１、アーム２
の２軸を連動してバケット刃先で平面を掘削・仕上げを
行うバケット固定（刃先固定モード）と、図２（ｂ）に
示す様にブーム１、アーム２、バケット３の３軸を連動
してバケット底面で掘削・仕上げを行うバケット対地角
保持（対地角一定モード）とがあり、自動運転を始める
前に、これら２者のいずれにするかをオペレータがスイ
ッチ等により選択しなければならない。このモード選択
を自動的に行わせるための従来技術としては、図３に示
した特開平２−４７４３２号公報に示される様に、ブー
ム角θ１、アーム角θ２、バッケット角θ３、車体傾斜
角θ０及び、目標掘削勾配θを入力し、自動運転開始時
の掘削平面に対するバケット底面の設置角βを下記
（１）式により求め、所定値と大小比較してモード判断
自動的に行なうものがあった。 β＝３／２π−（θ０＋θ１＋θ２＋θ３＋θ＋α） …（１） （但し、αはバケット刃先角）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に油圧パワーショ
ベルで使われるバケットは図４（ａ）に示す様に、標準
のツースバケットを作業に応じて各種特殊バケットに交
換する必要がある。ところが図４（ｂ）に示す法面バケ
ットだけでもその形状は無数にあり、建機メーカの純正
バケットよりも一般の鉄工所で作られた物の方が多く、
これらはバケットのピン間を除いて寸法はまちまちであ
る。すなわち、上記底面の接地角βを求めてモード判断
を行う方法では、予め定められたバケット以外を使う場
合には、バケット交換毎に刃先角αを校正する必要があ
った。また、自動運転を掘削以外に利用する場合、例え
ば、図５に示す様な吊り作業でフックの位置を直線に移
動させる場合では、上記方式によるモード判断では、移
動方向とバケット底面角の向きが大きく異なっているた
め、バケット固定モードと自動判断されてしまい、フッ
ク点がオペの意図する軌跡を移動しないと言う問題があ
った。
ベルで使われるバケットは図４（ａ）に示す様に、標準
のツースバケットを作業に応じて各種特殊バケットに交
換する必要がある。ところが図４（ｂ）に示す法面バケ
ットだけでもその形状は無数にあり、建機メーカの純正
バケットよりも一般の鉄工所で作られた物の方が多く、
これらはバケットのピン間を除いて寸法はまちまちであ
る。すなわち、上記底面の接地角βを求めてモード判断
を行う方法では、予め定められたバケット以外を使う場
合には、バケット交換毎に刃先角αを校正する必要があ
った。また、自動運転を掘削以外に利用する場合、例え
ば、図５に示す様な吊り作業でフックの位置を直線に移
動させる場合では、上記方式によるモード判断では、移
動方向とバケット底面角の向きが大きく異なっているた
め、バケット固定モードと自動判断されてしまい、フッ
ク点がオペの意図する軌跡を移動しないと言う問題があ
った。
【０００４】すなわち、作業機の移動方向が与えられる
と、バケット３が現在の対地角を保つために、バケット
３がダンプ側・掘削側のいずれの方法に回転しなければ
ならないかが決まる。ここで図６（ａ）に示すようにバ
ケット３が、その方向に回転可能な角度が少なければ、
対地角一定モードでは、すぐに対地角を保てなくなるこ
とからオペレータの意図はバケット刃先固定モードてあ
る可能性が高い。また、一方、アーム２に対するバケッ
ト３の相対角が図６（ｂ）に示す様に、大きい場合は、
バケット３を動かさずにアーム２を回転させた場合（バ
ケット固定モード）では、バケット刃先点が描く円弧よ
りも外にでる部分（斜線部）が生じるので、自動運転中
に目標掘削面を荒らす部分が生じてしまう。よって、こ
の場合のオペレータの意図は、バケット対地角一定モー
ドである可能性が高い。以上より、本発明では上記２点
の可能性を算出し、それぞれの値の大小により自動運転
モードの判別を行なう方法を提案する。
と、バケット３が現在の対地角を保つために、バケット
３がダンプ側・掘削側のいずれの方法に回転しなければ
ならないかが決まる。ここで図６（ａ）に示すようにバ
ケット３が、その方向に回転可能な角度が少なければ、
対地角一定モードでは、すぐに対地角を保てなくなるこ
とからオペレータの意図はバケット刃先固定モードてあ
る可能性が高い。また、一方、アーム２に対するバケッ
ト３の相対角が図６（ｂ）に示す様に、大きい場合は、
バケット３を動かさずにアーム２を回転させた場合（バ
ケット固定モード）では、バケット刃先点が描く円弧よ
りも外にでる部分（斜線部）が生じるので、自動運転中
に目標掘削面を荒らす部分が生じてしまう。よって、こ
の場合のオペレータの意図は、バケット対地角一定モー
ドである可能性が高い。以上より、本発明では上記２点
の可能性を算出し、それぞれの値の大小により自動運転
モードの判別を行なう方法を提案する。
【０００５】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、バケットの底面と目標勾配のなす接地角を求めず
に運転モードを自動判断でき、バケットを任意の特殊形
状のバケットに交換しても、固有の刃先角αをユーザが
校正する必要がなく、またバケット後部に付けたフック
によって吊り作業を行う場合でも対地余裕角及び刃先の
姿勢によって運転モードを自動判断するので、よりオペ
レータの意図する軌跡制御が自動で行なうことができ、
さらに上記演算処理が簡単にしてより容易に運転モード
の簡易自動判断が行なえる等の作用効果を奏する作業機
の自動運転モード選択方法を提供することを目的とする
ものである。
ので、バケットの底面と目標勾配のなす接地角を求めず
に運転モードを自動判断でき、バケットを任意の特殊形
状のバケットに交換しても、固有の刃先角αをユーザが
校正する必要がなく、またバケット後部に付けたフック
によって吊り作業を行う場合でも対地余裕角及び刃先の
姿勢によって運転モードを自動判断するので、よりオペ
レータの意図する軌跡制御が自動で行なうことができ、
さらに上記演算処理が簡単にしてより容易に運転モード
の簡易自動判断が行なえる等の作用効果を奏する作業機
の自動運転モード選択方法を提供することを目的とする
ものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第１の本発明に係る作業機の自動運転モード選択方法
は、バケット３等の先端作業機を有する建設機械で、こ
の先端作業機の先端を直線軌跡制御を行なう作業機にお
いて、先端作業機のアーム２に対する相対姿勢であるバ
ケット姿勢角γを検出する先端作業機姿勢検出手段７
と、上記バケット姿勢角γと、先端作業機の回動方向ｄ
から、その方向に先端作業機が現在の対地角をどれだけ
保持できるかの対地保持余裕角δを演算する対地保持余
裕角演算部８と、上記バケット姿勢角γと対地保持余裕
角δに基づいて、自動軌跡制御時に先端作業機が、アー
ム２との相対角を保つ刃先固定モードであるか、対地角
を一定に保つ対地角一定モードかを判断する運転モード
判断部９を有し、この運転モード判断部９において、上
記バケット姿勢角γが所定角からどれだけ離れているか
によって運転モードが刃先固定モードてある可能性Ｕ２
を算出すると共に、対地保持余裕角演算値の大小によっ
て運転モードが対地角一定モードーである可能性Ｕ１を
算出し、これらの可能性Ｕ１、Ｕ２の比較によって、自
動軌跡制御中の運転モードを自動判断するようにした。
また第２の本発明に係る作業機の自動運転モード選択方
法は、バケット３等の先端作業機を有する建設機械で、
この先端作業機の先端を直線軌跡制御を行なう作業機に
おいて、先端作業機のアーム２に対する相対姿勢である
バケット姿勢角γを検出する先端作業機姿勢検出手段７
と、上記バケット姿勢角γと、先端作業機の回動方向ｄ
から、その方向に先端作業機が現在の対地角をどれだけ
保持できるかの対地保持余裕角δを演算する対地保持余
裕角演算部８と、上記対地保持余裕角δに基づいて、自
動軌跡制御時に先端作業機が、アーム２との相対角を保
つ刃先固定モードであるか、対地角を一定に保つ対地角
一定モードかを判断する運転モード判断部９を有し、こ
の運転モード判断部９において、対地保持余裕角演算値
の大小によって運転モードが対地角一定モードである可
能性Ｕ１を算出し、この可能性Ｕ１の大小さによって自
動軌跡制御中の運転モードを自動判断するようにした。
また第３の本発明に係る作業機の自動運転モード選択方
法は、バケット３等の先端作業機を有する建設機械で、
この先端作業機の先端を直線軌跡制御を行なう作業機に
おいて、先端作業機のアーム２に対する相対姿勢である
バケット姿勢角γを検出する先端作業機姿勢検出手段７
と、上記バケット姿勢角γに基づいて、自動軌跡制御時
に先端作業機が、アーム２との相対角を保つ刃先固定モ
ードであるか、対地角を一定に保つ対地角一定モードか
を判断する運転モード判断部９を有し、この運転モード
判断部９において、上記バケット姿勢角γが所定角から
どれだけ離れているかによって運転モードが刃先固定モ
ードである可能性Ｕ２を算出し、この可能性Ｕ２の大小
によって自動軌跡制御中の運転モードを自動判断するよ
うにした。そして上記各発明において、運転モードを自
動判断で行なうか、強制的に刃先固定モードまたは対地
角一定モードにするかをモード判断スイッチ１０にて選
択するようにした。さらに上記各発明において、現在の
モード自動判断値が刃先固定モードか対地角一定モード
かを運転モード制御部９からの出力により表示灯１１，
１２にて表示するようにした。そしてさらに上記各発明
において、作業機操作用の操作レバー１３にノブスイッ
チ１４を設け、このノブスイッチ１４が押されたときは
運転モード判断部９の判断値を逆にして出力するように
した。
の第１の本発明に係る作業機の自動運転モード選択方法
は、バケット３等の先端作業機を有する建設機械で、こ
の先端作業機の先端を直線軌跡制御を行なう作業機にお
いて、先端作業機のアーム２に対する相対姿勢であるバ
ケット姿勢角γを検出する先端作業機姿勢検出手段７
と、上記バケット姿勢角γと、先端作業機の回動方向ｄ
から、その方向に先端作業機が現在の対地角をどれだけ
保持できるかの対地保持余裕角δを演算する対地保持余
裕角演算部８と、上記バケット姿勢角γと対地保持余裕
角δに基づいて、自動軌跡制御時に先端作業機が、アー
ム２との相対角を保つ刃先固定モードであるか、対地角
を一定に保つ対地角一定モードかを判断する運転モード
判断部９を有し、この運転モード判断部９において、上
記バケット姿勢角γが所定角からどれだけ離れているか
によって運転モードが刃先固定モードてある可能性Ｕ２
を算出すると共に、対地保持余裕角演算値の大小によっ
て運転モードが対地角一定モードーである可能性Ｕ１を
算出し、これらの可能性Ｕ１、Ｕ２の比較によって、自
動軌跡制御中の運転モードを自動判断するようにした。
また第２の本発明に係る作業機の自動運転モード選択方
法は、バケット３等の先端作業機を有する建設機械で、
この先端作業機の先端を直線軌跡制御を行なう作業機に
おいて、先端作業機のアーム２に対する相対姿勢である
バケット姿勢角γを検出する先端作業機姿勢検出手段７
と、上記バケット姿勢角γと、先端作業機の回動方向ｄ
から、その方向に先端作業機が現在の対地角をどれだけ
保持できるかの対地保持余裕角δを演算する対地保持余
裕角演算部８と、上記対地保持余裕角δに基づいて、自
動軌跡制御時に先端作業機が、アーム２との相対角を保
つ刃先固定モードであるか、対地角を一定に保つ対地角
一定モードかを判断する運転モード判断部９を有し、こ
の運転モード判断部９において、対地保持余裕角演算値
の大小によって運転モードが対地角一定モードである可
能性Ｕ１を算出し、この可能性Ｕ１の大小さによって自
動軌跡制御中の運転モードを自動判断するようにした。
また第３の本発明に係る作業機の自動運転モード選択方
法は、バケット３等の先端作業機を有する建設機械で、
この先端作業機の先端を直線軌跡制御を行なう作業機に
おいて、先端作業機のアーム２に対する相対姿勢である
バケット姿勢角γを検出する先端作業機姿勢検出手段７
と、上記バケット姿勢角γに基づいて、自動軌跡制御時
に先端作業機が、アーム２との相対角を保つ刃先固定モ
ードであるか、対地角を一定に保つ対地角一定モードか
を判断する運転モード判断部９を有し、この運転モード
判断部９において、上記バケット姿勢角γが所定角から
どれだけ離れているかによって運転モードが刃先固定モ
ードである可能性Ｕ２を算出し、この可能性Ｕ２の大小
によって自動軌跡制御中の運転モードを自動判断するよ
うにした。そして上記各発明において、運転モードを自
動判断で行なうか、強制的に刃先固定モードまたは対地
角一定モードにするかをモード判断スイッチ１０にて選
択するようにした。さらに上記各発明において、現在の
モード自動判断値が刃先固定モードか対地角一定モード
かを運転モード制御部９からの出力により表示灯１１，
１２にて表示するようにした。そしてさらに上記各発明
において、作業機操作用の操作レバー１３にノブスイッ
チ１４を設け、このノブスイッチ１４が押されたときは
運転モード判断部９の判断値を逆にして出力するように
した。
【０００７】
【作 用】第１の発明では、運転モード判断部９に
て、先端作業機姿勢検出手段７からの検出値であるバケ
ット姿勢角γと、このバケット姿勢角γと作業機の回動
方向ｄから対地保持余裕角演算部８にて演算した対地保
持余裕角δとに基づいて、先端作業機が対地角一定モー
ド、刃先固定モードかが判断される。第２の発明では、
上記対地保持余裕角演算部８からの対地保持余裕角δか
ら運転モード判断部９にてバケット対地角一定モードの
可能性が演算されて対地角一定モード、刃先固定モード
のいずれかの判断がなされる。第３の発明では、先端作
業機姿勢検出手段７からの検出値のバケット姿勢角γの
みより運転モード判断部９においてバケット固定モード
の可能性から、いずれのモードかの判断を行なう。そし
て上記各発明において、各モードはモード判断スイッチ
１０にて選択され、またこのときの各状態が表示灯にて
表示される。さらに操作レバーにノブスイッチを設けた
場合、このノブスイッチによりモード判断値が逆転され
る。
て、先端作業機姿勢検出手段７からの検出値であるバケ
ット姿勢角γと、このバケット姿勢角γと作業機の回動
方向ｄから対地保持余裕角演算部８にて演算した対地保
持余裕角δとに基づいて、先端作業機が対地角一定モー
ド、刃先固定モードかが判断される。第２の発明では、
上記対地保持余裕角演算部８からの対地保持余裕角δか
ら運転モード判断部９にてバケット対地角一定モードの
可能性が演算されて対地角一定モード、刃先固定モード
のいずれかの判断がなされる。第３の発明では、先端作
業機姿勢検出手段７からの検出値のバケット姿勢角γの
みより運転モード判断部９においてバケット固定モード
の可能性から、いずれのモードかの判断を行なう。そし
て上記各発明において、各モードはモード判断スイッチ
１０にて選択され、またこのときの各状態が表示灯にて
表示される。さらに操作レバーにノブスイッチを設けた
場合、このノブスイッチによりモード判断値が逆転され
る。
【０００８】
【実 施 例】本発明の実施例を図７以下に基づいて説
明する。なお、この実施例の説明において図１から図６
に示した従来例の説明に用いた構成の同一部材は同一符
号で示し、説明を省略する。図７（ａ）において、７は
バケット姿勢検出手段であり、これはアーム２に対する
バケット３の回転軸回りの角度であるバケット姿勢角γ
をポテンショメータ、あるいはエンコーダ等のロータリ
センサで検出する方法や、回転軸廻りの角度を直接検出
せずに、シリンダリンク部のアーム２に対する姿勢を上
記ロータリセンサにより検出してリンク部の幾何学的関
係から相対角を求める方法や、バケット３の回転角とシ
リンダストローク長を直動ポテンショメータ、あるいは
リニアエンコーダにより検出して幾何学的関係から相対
角を求める方法等が考えられる。８は対地保持余裕角演
算部であり、これは、まず対地角保持のためにはバケッ
ト３がいずれの方向に回動するかを、アーム２の回動方
向ｄにより判断する。すなわち、一般に刃先軌跡制御時
には、ブーム１よりもアーム２の回動角が大きいので、
バケット３は対地角を一定に保つためにアーム２と逆方
向に回動することがわかる。アーム２の回動方向ｄは下
記に示すような方法により求める。 （１）掘削方向を指示スイッチ等でオペレータが指示す
る場合は、スイッチの指令がアーム掘削側（ｄ＞０）を
意味するか、アームダンプ側（ｄ＜０）を意味するか
を、スイッチ信号の状態（ＨｉｇｈかＬｏｗか）から求
める。これは一意的に決まる。 （２）自動運転をアーム軸等の手動操作に応じて他の軸
を自動制御する軌跡制御の場合（アーム主導自動運
転）、あるいは方向をベクトル指示入力するマスタース
レーブ式自動運転の場合はは、アーム軸の操作信号をｄ
（＞０、＜０）として求める。 （３）自動運転開始時のアーム２の姿勢がダンプ側、掘
削側のどちらに近いかで移動方向を自動判断する場合
は、その方向判断値が掘削側なりｄ＞０、ダンプ側なら
ｄ＜０とする。
明する。なお、この実施例の説明において図１から図６
に示した従来例の説明に用いた構成の同一部材は同一符
号で示し、説明を省略する。図７（ａ）において、７は
バケット姿勢検出手段であり、これはアーム２に対する
バケット３の回転軸回りの角度であるバケット姿勢角γ
をポテンショメータ、あるいはエンコーダ等のロータリ
センサで検出する方法や、回転軸廻りの角度を直接検出
せずに、シリンダリンク部のアーム２に対する姿勢を上
記ロータリセンサにより検出してリンク部の幾何学的関
係から相対角を求める方法や、バケット３の回転角とシ
リンダストローク長を直動ポテンショメータ、あるいは
リニアエンコーダにより検出して幾何学的関係から相対
角を求める方法等が考えられる。８は対地保持余裕角演
算部であり、これは、まず対地角保持のためにはバケッ
ト３がいずれの方向に回動するかを、アーム２の回動方
向ｄにより判断する。すなわち、一般に刃先軌跡制御時
には、ブーム１よりもアーム２の回動角が大きいので、
バケット３は対地角を一定に保つためにアーム２と逆方
向に回動することがわかる。アーム２の回動方向ｄは下
記に示すような方法により求める。 （１）掘削方向を指示スイッチ等でオペレータが指示す
る場合は、スイッチの指令がアーム掘削側（ｄ＞０）を
意味するか、アームダンプ側（ｄ＜０）を意味するか
を、スイッチ信号の状態（ＨｉｇｈかＬｏｗか）から求
める。これは一意的に決まる。 （２）自動運転をアーム軸等の手動操作に応じて他の軸
を自動制御する軌跡制御の場合（アーム主導自動運
転）、あるいは方向をベクトル指示入力するマスタース
レーブ式自動運転の場合はは、アーム軸の操作信号をｄ
（＞０、＜０）として求める。 （３）自動運転開始時のアーム２の姿勢がダンプ側、掘
削側のどちらに近いかで移動方向を自動判断する場合
は、その方向判断値が掘削側なりｄ＞０、ダンプ側なら
ｄ＜０とする。
【０００９】以上（１）、（２）、（３）のいずれかに
よりアーム２の移動方向ｄと、またバケット姿勢検出手
段７にて検出したバケット姿勢角γを対地保持余裕角演
算部８に与え、図８（ａ）に示すアルコリズムによりバ
ケット３の移動方向側のストロークエンド角度までの回
動可能角を求め対地保持余裕角δとする。なお図８
（ｂ）はバケット３の姿勢を示す説明図である。すなわ
ち、移動方向側ストロークエンド角をγ0 とすると、 δ＝｜γ0 −γ｜ …（２） 上記のようにして求めたバケット姿勢角γと対地保持余
裕角δを運転モード判断部９に入力し、対地角一定モー
ドである可能性Ｕ１として、例えば（３）式に示すよう
に対地保持余裕角δの関数として与える。 Ｕ１＝Ｋ1 ・δ …（３） （Ｋ1 は適当な係数） また、あるいは（４）式のように、Ｕ１はδの大小によ
って階段状に与えてもよい。 Ｕ１＝１．０ （δ≧Ｃ１の場合） Ｕ２＝０．５ （Ｃ１＞δ≧Ｃ２の場合） Ｕ３＝０．０ （δ＜Ｃ２の場合） （Ｃ１、Ｃ２は所定の余裕角しきい角） 一方、刃先固定モードである可能性Ｕ２としては、バケ
ット３の後部が掘削済の法面に当接してこれが荒されな
いようにする必要性からダンプ側ｍａｘ姿勢（γ＝γｍ
ｉｎ）が最適であり、また掘削長さを大きくとるため
に、刃先をアームピンの延長上にとって、リーチを長く
とる（γ＝０）ことが一般的であるので、（５）式に示
すように、バケット姿勢角γの関数として与えればよ
い。 Ｕ２＝Ｋ2 ・（γs −γ）2 …（５） （Ｋ2 ：適当な係数、γs は所定の基準角、例えばγs
＝０［ｄｅｇ］） また、あるいは上記（４）式と同様にγの大小によって
階段状に与えてもよい。
よりアーム２の移動方向ｄと、またバケット姿勢検出手
段７にて検出したバケット姿勢角γを対地保持余裕角演
算部８に与え、図８（ａ）に示すアルコリズムによりバ
ケット３の移動方向側のストロークエンド角度までの回
動可能角を求め対地保持余裕角δとする。なお図８
（ｂ）はバケット３の姿勢を示す説明図である。すなわ
ち、移動方向側ストロークエンド角をγ0 とすると、 δ＝｜γ0 −γ｜ …（２） 上記のようにして求めたバケット姿勢角γと対地保持余
裕角δを運転モード判断部９に入力し、対地角一定モー
ドである可能性Ｕ１として、例えば（３）式に示すよう
に対地保持余裕角δの関数として与える。 Ｕ１＝Ｋ1 ・δ …（３） （Ｋ1 は適当な係数） また、あるいは（４）式のように、Ｕ１はδの大小によ
って階段状に与えてもよい。 Ｕ１＝１．０ （δ≧Ｃ１の場合） Ｕ２＝０．５ （Ｃ１＞δ≧Ｃ２の場合） Ｕ３＝０．０ （δ＜Ｃ２の場合） （Ｃ１、Ｃ２は所定の余裕角しきい角） 一方、刃先固定モードである可能性Ｕ２としては、バケ
ット３の後部が掘削済の法面に当接してこれが荒されな
いようにする必要性からダンプ側ｍａｘ姿勢（γ＝γｍ
ｉｎ）が最適であり、また掘削長さを大きくとるため
に、刃先をアームピンの延長上にとって、リーチを長く
とる（γ＝０）ことが一般的であるので、（５）式に示
すように、バケット姿勢角γの関数として与えればよ
い。 Ｕ２＝Ｋ2 ・（γs −γ）2 …（５） （Ｋ2 ：適当な係数、γs は所定の基準角、例えばγs
＝０［ｄｅｇ］） また、あるいは上記（４）式と同様にγの大小によって
階段状に与えてもよい。
【００１０】上記のようにして求めた可能性Ｕ１、Ｕ２
の大小を図９（ａ）に示すアルゴリズムに従って比較し
てＵ１＞Ｕ２であれば、運転モードとして対地角一定モ
ードを、またＵ１＜Ｕ２なら刃先固定モードを選択す
る。
の大小を図９（ａ）に示すアルゴリズムに従って比較し
てＵ１＞Ｕ２であれば、運転モードとして対地角一定モ
ードを、またＵ１＜Ｕ２なら刃先固定モードを選択す
る。
【００１１】また、別の実施例として対地角一定モード
の可能性Ｕ１のみからモードを判断する方法も考えられ
る。図７（ｂ）と図８（ｂ）は第２の実施例を示すもの
で、まず図７（ｂ）において、バケット姿勢角γとバケ
ット３の移動方向ｄから対地保持余裕角演算部８にて演
算して求めた対地保持余裕角δのみを運転モード判断部
９に入力し、ここでこのδの大小によって運転モードが
対地角一定モードである可能性を算出し、この可能性の
大小によって、軌跡制御中の運転モードを自動判断す
る。すなわち、図９（ｂ）に示すように、対地保持余裕
角δから対地角一定モードの可能性Ｕ１を求め、所定の
しきい値ＵＳとの大小比較を行ない、Ｕ１＞ＵＳならば
対地角一定モードを、またＵ１＜ＵＳであれば刃先固定
モードを選択する。
の可能性Ｕ１のみからモードを判断する方法も考えられ
る。図７（ｂ）と図８（ｂ）は第２の実施例を示すもの
で、まず図７（ｂ）において、バケット姿勢角γとバケ
ット３の移動方向ｄから対地保持余裕角演算部８にて演
算して求めた対地保持余裕角δのみを運転モード判断部
９に入力し、ここでこのδの大小によって運転モードが
対地角一定モードである可能性を算出し、この可能性の
大小によって、軌跡制御中の運転モードを自動判断す
る。すなわち、図９（ｂ）に示すように、対地保持余裕
角δから対地角一定モードの可能性Ｕ１を求め、所定の
しきい値ＵＳとの大小比較を行ない、Ｕ１＞ＵＳならば
対地角一定モードを、またＵ１＜ＵＳであれば刃先固定
モードを選択する。
【００１２】図７（ｃ）と図９（ｃ）は第３の実施例を
示すもので、まず図７（ｃ）において、運転モード判断
部９にバケット姿勢角γを入力し、ここで上記バケット
姿勢角γが所定角からどれだけ離れているかによって運
転モードが刃先固定モードである可能性を算出し、この
可能性の大小によって軌跡制御中の運転モードを自動判
断する。すなわち、図９（ｃ）に示すように、刃先固定
モードの可能性Ｕ２のみから所定のしきい値ＵＳとの大
小比較を行ない、Ｕ２＞ＵＳなら刃先固定モードを、Ｕ
２＜ＵＳなら対地角一定モードを選択する。
示すもので、まず図７（ｃ）において、運転モード判断
部９にバケット姿勢角γを入力し、ここで上記バケット
姿勢角γが所定角からどれだけ離れているかによって運
転モードが刃先固定モードである可能性を算出し、この
可能性の大小によって軌跡制御中の運転モードを自動判
断する。すなわち、図９（ｃ）に示すように、刃先固定
モードの可能性Ｕ２のみから所定のしきい値ＵＳとの大
小比較を行ない、Ｕ２＞ＵＳなら刃先固定モードを、Ｕ
２＜ＵＳなら対地角一定モードを選択する。
【００１３】図１０（ａ）、（ｂ）はさらに第４の実施
例を示すもので、これは図１０（ａ）に示すように、自
動設定モード、対地角一定モード、刃先固定モードの各
モードを選択可能にしたモード判断スイッチ１０と、こ
れの選択結果を表示するＬＥＤ等の表示灯１１，１２を
設ける。図１０（ｂ）はこの実施例におけるアルゴリズ
ムを示すもので、運転モード出力は上記モード判断スイ
ッチ１０にて選択されたモードが強制的に出力される。
このときのモードは表示灯１１，１２の点灯により確認
でき、バケット３がオペレータの意図と異なった動きを
することを防ぐことができる。
例を示すもので、これは図１０（ａ）に示すように、自
動設定モード、対地角一定モード、刃先固定モードの各
モードを選択可能にしたモード判断スイッチ１０と、こ
れの選択結果を表示するＬＥＤ等の表示灯１１，１２を
設ける。図１０（ｂ）はこの実施例におけるアルゴリズ
ムを示すもので、運転モード出力は上記モード判断スイ
ッチ１０にて選択されたモードが強制的に出力される。
このときのモードは表示灯１１，１２の点灯により確認
でき、バケット３がオペレータの意図と異なった動きを
することを防ぐことができる。
【００１４】図１１（ａ）、（ｂ）は第５の実施例を示
すもので、操作レバー１３にノブスイッチ１４を設け、
図１１（ｂ）に示すアルゴリズムによりノブスイッチ１
４が押された場合はモード判断値を逆転させるようにな
っている。
すもので、操作レバー１３にノブスイッチ１４を設け、
図１１（ｂ）に示すアルゴリズムによりノブスイッチ１
４が押された場合はモード判断値を逆転させるようにな
っている。
【００１５】
【発明の効果】請求項（１）に示す発明によれば、バケ
ット３等の先端作業機の底面と目標勾配のなす接地角を
求めずに運転モードを自動判断するので、バケット３等
の先端作業機を任意の特殊バケットに交換しても固有の
刃先角αをユーザが校正する必要がなく、また先端作業
機の後部に付けたフックによって吊り作業を行なう場合
でも対地余裕角及び刃先の姿勢によって運転モードを自
動判断するので、よりオペレータの意図する軌跡制御が
自動で行なえる。また請求項（２）及び（３）では演算
処理を簡単にして、より容易に運転モードの簡易自動判
断が行える。請求項（４）ではスイッチによりモード判
断を自動と強制設定とを選択可能にしたので、オペレー
タが安全のため、いずれかのモードでのみ行いたい場合
には有効である。また請求項（５）では、自動運転開始
時にオペレータがモード自動判断値を目で確認してから
開始することができ、より安全である。さらに請求項
（６）によれば、操作レバーにノブスイッチを設け、こ
のスイッチが押されると自動判断値を逆転させるので、
モード判断値を表示灯で表示しておけば、自動運転開始
時にオペレータの意図するモードでない場合にノブスイ
ッチを押してモードを逆転させることができ、オペレー
タは操作レバーから手を離さずに自動運転を連続的に行
なうことができる。
ット３等の先端作業機の底面と目標勾配のなす接地角を
求めずに運転モードを自動判断するので、バケット３等
の先端作業機を任意の特殊バケットに交換しても固有の
刃先角αをユーザが校正する必要がなく、また先端作業
機の後部に付けたフックによって吊り作業を行なう場合
でも対地余裕角及び刃先の姿勢によって運転モードを自
動判断するので、よりオペレータの意図する軌跡制御が
自動で行なえる。また請求項（２）及び（３）では演算
処理を簡単にして、より容易に運転モードの簡易自動判
断が行える。請求項（４）ではスイッチによりモード判
断を自動と強制設定とを選択可能にしたので、オペレー
タが安全のため、いずれかのモードでのみ行いたい場合
には有効である。また請求項（５）では、自動運転開始
時にオペレータがモード自動判断値を目で確認してから
開始することができ、より安全である。さらに請求項
（６）によれば、操作レバーにノブスイッチを設け、こ
のスイッチが押されると自動判断値を逆転させるので、
モード判断値を表示灯で表示しておけば、自動運転開始
時にオペレータの意図するモードでない場合にノブスイ
ッチを押してモードを逆転させることができ、オペレー
タは操作レバーから手を離さずに自動運転を連続的に行
なうことができる。
【図１】油圧パワーショベルの作業機を示す構成説明図
である。
である。
【図２】（ａ）刃先固定モードを示す作用説明図であ
る。 （ｂ）対地角一定モードを示す作用説明図である。
る。 （ｂ）対地角一定モードを示す作用説明図である。
【図３】従来技術の作用説明図である。
【図４】（ａ）標準のツースバケットを示す側面図であ
る。 （ｂ）法面バケットを示す側面図である。
る。 （ｂ）法面バケットを示す側面図である。
【図５】バケットによる吊り作業を示す作用説明図であ
る。
る。
【図６】（ａ）バケット刃先固定モードである可能性が
高い状態を示す作用説明図である。 （ｂ）バケット対地角一定モードである可能性が高い状
態を示す作用説明図である。
高い状態を示す作用説明図である。 （ｂ）バケット対地角一定モードである可能性が高い状
態を示す作用説明図である。
【図７】（ａ）本発明の第１の実施例を示すブロック図
である。 （ｂ）本発明の第２の実施例を示すブロック図である。 （ｃ）本発明の第３の実施例を示すブロック図である。
である。 （ｂ）本発明の第２の実施例を示すブロック図である。 （ｃ）本発明の第３の実施例を示すブロック図である。
【図８】（ａ）対地保持余裕角を演算するためのアルコ
リズムを示すブロック図である。 （ｂ）バケットの姿勢を示す説明図である。
リズムを示すブロック図である。 （ｂ）バケットの姿勢を示す説明図である。
【図９】（ａ）本発明の第１の実施例のアルゴリズムを
示すブロック図である。 （ｂ）本発明の第２の実施例のアルゴリズムを示すブロ
ック図である。 （ｃ）本発明の第３の実施例のアルゴリズムを示すブロ
ック図である。
示すブロック図である。 （ｂ）本発明の第２の実施例のアルゴリズムを示すブロ
ック図である。 （ｃ）本発明の第３の実施例のアルゴリズムを示すブロ
ック図である。
【図１０】（ａ）本発明の第４の実施例を示す説明図で
ある。 （ｂ）本発明の第４の実施例のアルゴリズムを示すブロ
ック図である。
ある。 （ｂ）本発明の第４の実施例のアルゴリズムを示すブロ
ック図である。
【図１１】（ａ）本発明の第５の実施例を示す説明図で
ある。 （ｂ）本発明の第５の実施例のアルゴリズムを示すブロ
ック図である。
ある。 （ｂ）本発明の第５の実施例のアルゴリズムを示すブロ
ック図である。
【符号の説明】 １…ブーム、２…アーム、３…バケット、４…ブームシ
リンダ、５…アームシリンダ、６…バケットシリンダ、
７…バケット姿勢検出手段、８…対地保持余裕角演算、
９…運転モード判断部、１０…モード判断スイッチ、１
１，１２…表示灯、１３…操作レバー、１４…ノブスイ
ッチ。
リンダ、５…アームシリンダ、６…バケットシリンダ、
７…バケット姿勢検出手段、８…対地保持余裕角演算、
９…運転モード判断部、１０…モード判断スイッチ、１
１，１２…表示灯、１３…操作レバー、１４…ノブスイ
ッチ。
Claims (6)
- 【請求項１】 バケット３等の先端作業機を有する建設
機械で、この先端作業機の先端を直線軌跡制御を行なう
作業機において、先端作業機のアーム２に対する相対姿
勢であるバケット姿勢角γを検出する先端作業機姿勢検
出手段７と、上記バケット姿勢角γと、先端作業機の回
動方向ｄから、その方向に先端作業機が現在の対地角を
どれだけ保持できるかの対地保持余裕角δを演算する対
地保持余裕角演算部８と、上記バケット姿勢角γと対地
保持余裕角δに基づいて、自動軌跡制御時に先端作業機
が、アーム２との相対角を保つ刃先固定モードである
か、対地角を一定に保つ対地角一定モードかを判断する
運転モード判断部９を有し、この運転モード判断部９に
おいて、上記バケット姿勢角γが所定角からどれだけ離
れているかによって運転モードが刃先固定モードてある
可能性Ｕ２を算出すると共に、対地保持余裕角演算値の
大小によって運転モードが対地角一定モードーである可
能性Ｕ１を算出し、これらの可能性Ｕ１、Ｕ２の比較に
よって、自動軌跡制御中の運転モードを自動判断するよ
うにしたことを特徴とする作業機の自動運転モード選択
方法。 - 【請求項２】 バケット３等の先端作業機を有する建設
機械で、この先端作業機の先端を直線軌跡制御を行なう
作業機において、先端作業機のアーム２に対する相対姿
勢であるバケット姿勢角γを検出する先端作業機姿勢検
出手段７と、上記バケット姿勢角γと、先端作業機の回
動方向ｄから、その方向に先端作業機が現在の対地角を
どれだけ保持できるかの対地保持余裕角δを演算する対
地保持余裕角演算部８と、上記対地保持余裕角δに基づ
いて、自動軌跡制御時に先端作業機が、アーム２との相
対角を保つ刃先固定モードであるか、対地角を一定に保
つ対地角一定モードかを判断する運転モード判断部９を
有し、この運転モード判断部９において、対地保持余裕
角演算値の大小によって運転モードが対地角一定モード
である可能性Ｕ１を算出し、この可能性Ｕ１の大小さに
よって自動軌跡制御中の運転モードを自動判断するよう
にしたことを特徴とする作業機の自動運転モード選択方
法。 - 【請求項３】 バケット３等の先端作業機を有する建設
機械で、この先端作業機の先端を直線軌跡制御を行なう
作業機において、先端作業機のアーム２に対する相対姿
勢であるバケット姿勢角γを検出する先端作業機姿勢検
出手段７と、上記バケット姿勢角γに基づいて、自動軌
跡制御時に先端作業機が、アーム２との相対角を保つ刃
先固定モードであるか、対地角を一定に保つ対地角一定
モードかを判断する運転モード判断部９を有し、この運
転モード判断部９において、上記バケット姿勢角γが所
定角からどれだけ離れているかによって運転モードが刃
先固定モードである可能性Ｕ２を算出し、この可能性Ｕ
２の大小によって自動軌跡制御中の運転モードを自動判
断するようにしたことを特徴とする作業機の自動運転モ
ード選択方法。 - 【請求項４】 運転モードを自動判断で行なうか、強制
的に刃先固定モードまたは対地角一定モードにするかを
モード判断スイッチ１０にて選択するようにしたことを
特徴とする請求項（１）、（２）、（３）記載の作業機
の自動運転モード選択方法。 - 【請求項５】 現在のモード自動判断値が刃先固定モー
ドか対地角一定モードかを運転モード判断部９からの出
力により表示灯１１，１２にて表示することを特徴とす
ることを特徴とする請求項（１）、（２）、（３）、
（４）記載の作業機の自動運転モード選択方法。 - 【請求項６】 作業機操作用の操作レバー１３にノブス
イッチ１４を設け、このノブスイッチ１４が押されたと
きは運転モード判断部９の判断値を逆にして出力するこ
とを特徴とする請求項（１）、（２）、（３）、
（４）、（５）、（６）記載の作業機の自動運転選択方
法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30828191A JP3173618B2 (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 作業機の自動運転モード選択方法 |
| EP98250010A EP0835964A2 (en) | 1991-10-29 | 1992-10-29 | Method of selecting automatic operation mode of working machine |
| US08/232,177 US5446981A (en) | 1991-10-29 | 1992-10-29 | Method of selecting automatic operation mode of working machine |
| PCT/JP1992/001400 WO1993009300A1 (en) | 1991-10-29 | 1992-10-29 | Method of selecting automatic operation mode of working machine |
| EP92922196A EP0609445A4 (en) | 1991-10-29 | 1992-10-29 | METHOD FOR SELECTING THE AUTOMATIC OPERATING MODE OF A CONSTRUCTION MACHINE. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30828191A JP3173618B2 (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 作業機の自動運転モード選択方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05118056A true JPH05118056A (ja) | 1993-05-14 |
| JP3173618B2 JP3173618B2 (ja) | 2001-06-04 |
Family
ID=17979148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30828191A Expired - Lifetime JP3173618B2 (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 作業機の自動運転モード選択方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3173618B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1088610A (ja) * | 1996-09-10 | 1998-04-07 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | 電子制御式作業車の制御方法 |
| WO2011162561A3 (ko) * | 2010-06-23 | 2012-05-03 | 두산인프라코어 주식회사 | 건설기계의 작업궤적 제어 장치 및 그 방법 |
| WO2022071584A1 (ja) * | 2020-10-01 | 2022-04-07 | 日立建機株式会社 | 作業機械 |
-
1991
- 1991-10-29 JP JP30828191A patent/JP3173618B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1088610A (ja) * | 1996-09-10 | 1998-04-07 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | 電子制御式作業車の制御方法 |
| WO2011162561A3 (ko) * | 2010-06-23 | 2012-05-03 | 두산인프라코어 주식회사 | 건설기계의 작업궤적 제어 장치 및 그 방법 |
| EP2586918A4 (en) * | 2010-06-23 | 2014-10-29 | Doosan Infracore Co Ltd | DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING THE MOVEMENT TRAIN OF CONSTRUCTION MACHINES |
| WO2022071584A1 (ja) * | 2020-10-01 | 2022-04-07 | 日立建機株式会社 | 作業機械 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3173618B2 (ja) | 2001-06-04 |
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