JPH0663247B2 - パワ−シヨベルにおける作業機の制御装置 - Google Patents
パワ−シヨベルにおける作業機の制御装置Info
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- JPH0663247B2 JPH0663247B2 JP22552985A JP22552985A JPH0663247B2 JP H0663247 B2 JPH0663247 B2 JP H0663247B2 JP 22552985 A JP22552985 A JP 22552985A JP 22552985 A JP22552985 A JP 22552985A JP H0663247 B2 JPH0663247 B2 JP H0663247B2
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- arm
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-
- 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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- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Operation Control Of Excavators (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はパワーショベルにおける作業機の制御装置に関
する。
する。
［従来の技術］ 従来、パワーショベルの操作性向上のために、操作レバ
ーによってアーム先端点の速度ベクトルを指令するよう
にし、この指令した速度ベクトルの方向及び速度でアー
ム先端を移動させるためのブーム回動速度およびアーム
回動速度を求め、更にこれらの回動速度にかかわらずバ
ケット対地角度を一定にするためのバケット回動速度を
求め、これらの回動速度でブーム，アーム，バケットを
自動で同時制御するようにしたものがある（特開昭55−
30038）。
ーによってアーム先端点の速度ベクトルを指令するよう
にし、この指令した速度ベクトルの方向及び速度でアー
ム先端を移動させるためのブーム回動速度およびアーム
回動速度を求め、更にこれらの回動速度にかかわらずバ
ケット対地角度を一定にするためのバケット回動速度を
求め、これらの回動速度でブーム，アーム，バケットを
自動で同時制御するようにしたものがある（特開昭55−
30038）。
かかる従来の制御装置によれば、アーム先端点の速度ベ
クトル制御に、バケット対地角度θ一定のバケット傾角
制御を行なうので、第４図（ａ）に示すように直線掘削
は非常に行ないやすい。
クトル制御に、バケット対地角度θ一定のバケット傾角
制御を行なうので、第４図（ａ）に示すように直線掘削
は非常に行ないやすい。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、実際の作業として水平掘削を行なう際
は、第４図（ｂ）の実線で示すようにリーチをかせぐた
めにバケットの初期角度をシリンダストロークエンド近
くにすることが多い。この状態から速度ＶＸによる水平
掘削を行なうと、バケット対地角一定制御のためバケッ
トはすぐにストロークエンドに達してしまい、その後は
バケット制御ができなくなる。
は、第４図（ｂ）の実線で示すようにリーチをかせぐた
めにバケットの初期角度をシリンダストロークエンド近
くにすることが多い。この状態から速度ＶＸによる水平
掘削を行なうと、バケット対地角一定制御のためバケッ
トはすぐにストロークエンドに達してしまい、その後は
バケット制御ができなくなる。
そのために、バケット先端の掘削軌跡は円弧を描いて破
線で示すように目標軌跡より大きくもぐり込んでしまう
という問題があった。
線で示すように目標軌跡より大きくもぐり込んでしまう
という問題があった。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、バケットが
ストロークエンドに達してもバケット刃先点を目標方向
に移動させることができるパワーショベルにおける作業
機の制御装置を提供することを目的とする。
ストロークエンドに達してもバケット刃先点を目標方向
に移動させることができるパワーショベルにおける作業
機の制御装置を提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 本発明によれば、ブーム，アームおよびバケットを含む
平面を座標平面として該平面内におけるバケット刃先点
の移動すべき速度ベクトルを設定する速度ベクトル設定
手段と、ブーム角およびアーム角をそれぞれ検出する角
度検出手段と、バケットのストロークエンドを検出する
ストロークエンド検出手段と、前記速度ベクトル設定手
段によって設定された速度ベクトルおよび前記角度検出
手段の検出角度に基づいてバケット回動点の速度ベクト
ルが上記設定された速度ベクトルに一致するようにそれ
ぞれブーム回動速度およびアーム回動速度を求める第１
の演算手段と、バケットの対地角度が一定になるように
バケット回動速度またはバケット回動角を求める第２の
演算手段と、前記速度ベクトル設定手段によって設定さ
れた速度ベクトルおよび前記角度検出手段の検出角度に
基づいてバケットがストロークエンドで固定されている
という条件で、そのバケット刃先点の速度ベクトルが上
記設定された速度ベクトルに一致するようにそれぞれブ
ーム回動速度およびアーム回動速度を求める第３の演算
手段と、前記ストロークエンド検出手段がバケットのス
トロークエンドを検出していないとき前記第１および第
２の演算手段の演算結果を出力し、バケットのストロー
クエンドを検出したとき前記第３の演算手段の演算結果
を出力する切替手段と、前記切替手段から加わる上記演
算結果に基づいてそれぞれ対応する作業機シリンダへの
圧油供給流量を制御する流量制御手段から構成されてい
る。
平面を座標平面として該平面内におけるバケット刃先点
の移動すべき速度ベクトルを設定する速度ベクトル設定
手段と、ブーム角およびアーム角をそれぞれ検出する角
度検出手段と、バケットのストロークエンドを検出する
ストロークエンド検出手段と、前記速度ベクトル設定手
段によって設定された速度ベクトルおよび前記角度検出
手段の検出角度に基づいてバケット回動点の速度ベクト
ルが上記設定された速度ベクトルに一致するようにそれ
ぞれブーム回動速度およびアーム回動速度を求める第１
の演算手段と、バケットの対地角度が一定になるように
バケット回動速度またはバケット回動角を求める第２の
演算手段と、前記速度ベクトル設定手段によって設定さ
れた速度ベクトルおよび前記角度検出手段の検出角度に
基づいてバケットがストロークエンドで固定されている
という条件で、そのバケット刃先点の速度ベクトルが上
記設定された速度ベクトルに一致するようにそれぞれブ
ーム回動速度およびアーム回動速度を求める第３の演算
手段と、前記ストロークエンド検出手段がバケットのス
トロークエンドを検出していないとき前記第１および第
２の演算手段の演算結果を出力し、バケットのストロー
クエンドを検出したとき前記第３の演算手段の演算結果
を出力する切替手段と、前記切替手段から加わる上記演
算結果に基づいてそれぞれ対応する作業機シリンダへの
圧油供給流量を制御する流量制御手段から構成されてい
る。
［作用］ すなわち、バケットが可動範囲内にあるときには、アー
ム先端点が指令された速度ベクトル通りに移動するよう
にブーム，アームを制御すると共に、バケット対地角度
が一定になるようにバケットを制御し、バケットがスト
ロークエンドに達して対地角度一定制御が効かなくなっ
たら、バケットがそのストロークエンドでアーム先端点
に固定されたものとして、該バケット刃先点が指令され
た速度ベクトル通りに移動するようにブーム，アームを
制御するようにしている。
ム先端点が指令された速度ベクトル通りに移動するよう
にブーム，アームを制御すると共に、バケット対地角度
が一定になるようにバケットを制御し、バケットがスト
ロークエンドに達して対地角度一定制御が効かなくなっ
たら、バケットがそのストロークエンドでアーム先端点
に固定されたものとして、該バケット刃先点が指令され
た速度ベクトル通りに移動するようにブーム，アームを
制御するようにしている。
［実施例］ 以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。
第２図はパワーショベルのブーム1,アーム2,バケット３
の各作業機を模式的に示したもので、各作業機を含む平
面をXY座標平面とし、ブーム１の回動Ａを座標原点とし
ている。ここでＹ軸とブーム１とのなす角αをブーム
角、ブーム１とアーム２とのなす角βをアーム角、アー
ム２とバケット３とのなす角γをバケット角とし、Ｃを
アーム先端点、Ｄをバケット刃先点とする。なお、同図
においては、バケット３がストロークエンドに達し、バ
ケット角γがγendになっている場合に関して示してい
る。
の各作業機を模式的に示したもので、各作業機を含む平
面をXY座標平面とし、ブーム１の回動Ａを座標原点とし
ている。ここでＹ軸とブーム１とのなす角αをブーム
角、ブーム１とアーム２とのなす角βをアーム角、アー
ム２とバケット３とのなす角γをバケット角とし、Ｃを
アーム先端点、Ｄをバケット刃先点とする。なお、同図
においては、バケット３がストロークエンドに達し、バ
ケット角γがγendになっている場合に関して示してい
る。
まず、アーム先端点を指令した速度ベクトル通りに移動
させる制御と共に、バケット対地角を一定とする制御に
ついて説明する。
させる制御と共に、バケット対地角を一定とする制御に
ついて説明する。
さて、アーム先端点Ｃの座標（ＸＣ,YＣ）は、次式、 で与えられる。ここで、ｌ１およびｌ２はそれぞれブー
ム長（線分AB）およびアーム長（線分BC）を示す。
ム長（線分AB）およびアーム長（線分BC）を示す。
次に、上記第（１）式の座標（ＸＣ,YＣ）を時間微分
し、Ｘ軸およびＹ軸方向の速度成分（Ｃ，Ｃ）を求
めると次式のようになる。
し、Ｘ軸およびＹ軸方向の速度成分（Ｃ，Ｃ）を求
めると次式のようになる。
したがって、アーム先端点Ｃを速度（Ｃ，Ｃ）とな
るように速度制御するためには、上記第（２）式を満足
するブーム回動速度およびアーム回動速度でブーム
１およびアーム２の回動速度制御を行なえばよい。上記
第（２）式をブーム回動速度およびアーム回動速度
について解くと次式のようになる。
るように速度制御するためには、上記第（２）式を満足
するブーム回動速度およびアーム回動速度でブーム
１およびアーム２の回動速度制御を行なえばよい。上記
第（２）式をブーム回動速度およびアーム回動速度
について解くと次式のようになる。
また、バケット対地角を一定となるように制御するため
には、上記第（３）式によって求められるブーム回動速
度およびアーム回動速度の和の符号を反転した値−
（＋）又は実機のブーム回動速度およびアーム回動
速度の和の符号を反転した値をバケット３の回動速度指
令として与えるようにすればよい。
には、上記第（３）式によって求められるブーム回動速
度およびアーム回動速度の和の符号を反転した値−
（＋）又は実機のブーム回動速度およびアーム回動
速度の和の符号を反転した値をバケット３の回動速度指
令として与えるようにすればよい。
このようにしてバケット対地角を一定にすると、第４図
（ａ）に示すように先端点の移動軌跡とバケット刃先点
の移動軌跡は平行となり、アーム先端点が指令された速
度ベクトル通りに移動すると、バケット刃先点も指令さ
れた速度ベクトル通りに移動することになる。
（ａ）に示すように先端点の移動軌跡とバケット刃先点
の移動軌跡は平行となり、アーム先端点が指令された速
度ベクトル通りに移動すると、バケット刃先点も指令さ
れた速度ベクトル通りに移動することになる。
次に、バケットがストロークエンドに達して対地角一定
制御が効かなくなった場合に、バケット刃先点を指令し
た速度ベクトル通りに移動させる制御について説明す
る。
制御が効かなくなった場合に、バケット刃先点を指令し
た速度ベクトル通りに移動させる制御について説明す
る。
この場合、バケット３がストロークエンドでアーム先端
点に固されたものとする。このとき、バケット刃先点Ｄ
の座標（ＸＤ,YＤ）は、次式、 で与えられる。ここで、ｌ３はバケット長（線分CD）、
γendはバケットがストロークエンドのときのバケット
角を示す（第２図参照）。
点に固されたものとする。このとき、バケット刃先点Ｄ
の座標（ＸＤ,YＤ）は、次式、 で与えられる。ここで、ｌ３はバケット長（線分CD）、
γendはバケットがストロークエンドのときのバケット
角を示す（第２図参照）。
上記第（４）式を時間微分してブーム回動速度および
アーム回動速度について整理すると、 となる。
アーム回動速度について整理すると、 となる。
なお、上記第（５）式の代わりに、第２図に示すように
バケット３がストロークエンドにあるときのブーム先端
点Ｂとバケット刃先点Ｄの長さをｌ２′とし、またこの
ときの線分BCとBDとのなす角をΔβとすると、前記第
（３）式において、ｌ２をｌ２′に、βを（β−Δβ）
に置き換えてなる次式、 としてもよい。
バケット３がストロークエンドにあるときのブーム先端
点Ｂとバケット刃先点Ｄの長さをｌ２′とし、またこの
ときの線分BCとBDとのなす角をΔβとすると、前記第
（３）式において、ｌ２をｌ２′に、βを（β−Δβ）
に置き換えてなる次式、 としてもよい。
したがって、バケット３が可動範囲内にあれば、前記第
（３）式によるブーム回動速度およびアーム回動速度に
基づいてブーム１およびアーム２を制御し、かつバケッ
ト対地角一定となるバケット３の制御を行ない、バケッ
ト３がストロークエンドに達すると、前記第（５）式ま
たは第（６）式によるブーム回動速度およびアーム回動
速度に基づいてブーム１およびアーム２を制御するよう
にする。
（３）式によるブーム回動速度およびアーム回動速度に
基づいてブーム１およびアーム２を制御し、かつバケッ
ト対地角一定となるバケット３の制御を行ない、バケッ
ト３がストロークエンドに達すると、前記第（５）式ま
たは第（６）式によるブーム回動速度およびアーム回動
速度に基づいてブーム１およびアーム２を制御するよう
にする。
第１図は上述の原理に基づいてパワーショベルの作業機
を制御する制御装置の一実施例を示すブロック図であ
る。同図において、操作レバー10は運転席の適宜位置に
片持梁状に配設されるジョイスティックの操作レバー
で、その操作方向によってバケット刃先点の進行方向を
指令し、その操作量によってバケット刃先点の進行速度
を指令する。この操作レバー10によって設定されるバケ
ット刃先点の進行方向および進行速度、すなわちバケッ
ト刃先点の速度ベクトルの各速度成分（Ｄ ref，Ｄ
ref）を示す信号は、座標変換回路11に加えられる。
を制御する制御装置の一実施例を示すブロック図であ
る。同図において、操作レバー10は運転席の適宜位置に
片持梁状に配設されるジョイスティックの操作レバー
で、その操作方向によってバケット刃先点の進行方向を
指令し、その操作量によってバケット刃先点の進行速度
を指令する。この操作レバー10によって設定されるバケ
ット刃先点の進行方向および進行速度、すなわちバケッ
ト刃先点の速度ベクトルの各速度成分（Ｄ ref，Ｄ
ref）を示す信号は、座標変換回路11に加えられる。
また、この操作レバー10はレバー軸に関して回動するこ
とができ、その回動量によってバケット回動速度ref
を指定することができる。なお、操作レバー10が操作さ
れていないときにはこの操作レバーは中立位置をとり、
上記各速度指令は全て０となる。
とができ、その回動量によってバケット回動速度ref
を指定することができる。なお、操作レバー10が操作さ
れていないときにはこの操作レバーは中立位置をとり、
上記各速度指令は全て０となる。
座標変換回路11の他の入力には、ブーム角検出器12、ア
ーム角検出器13およびバケット角検出器14からそれぞれ
実機のブーム角α、アーム角βおよびバケット角γを示
す信号が加えられている。座標変換回路11は入力するバ
ケット角γを示す信号からバケット３がストロークエン
ドに達しているか否かを検出するストロークエンド検出
回路を含み、この検出回路によってバケット３がストロ
ークエンドに達していないと判断されると、入力する速
度ベクトルの各速度成分（Ｄ ref，Ｄ ref）を示す信
号、ブーム角αおよびアーム角βを示す信号に基づい
て、バケット刃先点Ｄ（アーム先端点Ｃ）を上記速度ベ
クトル通りに移動させるために必要なブーム回動速度
refおよびアーム回動速度refを算出する（第（３）
式）。
ーム角検出器13およびバケット角検出器14からそれぞれ
実機のブーム角α、アーム角βおよびバケット角γを示
す信号が加えられている。座標変換回路11は入力するバ
ケット角γを示す信号からバケット３がストロークエン
ドに達しているか否かを検出するストロークエンド検出
回路を含み、この検出回路によってバケット３がストロ
ークエンドに達していないと判断されると、入力する速
度ベクトルの各速度成分（Ｄ ref，Ｄ ref）を示す信
号、ブーム角αおよびアーム角βを示す信号に基づい
て、バケット刃先点Ｄ（アーム先端点Ｃ）を上記速度ベ
クトル通りに移動させるために必要なブーム回動速度
refおよびアーム回動速度refを算出する（第（３）
式）。
このように算出したブーム回動速度refはブーム１の
回動速度の目標値として加算点15に加えられる。加算点
15の他の入力にはブーム回動速度演算回路16からブーム
１の実際の回動速度を示すフィードバック量が加えら
れている。なお、ブーム回動速度演算回路16は、ブーム
角検出器12から加わるブーム角αの単位時間当りの差分
演算を行なうことによりブーム回動速度を求めるよう
にしている。
回動速度の目標値として加算点15に加えられる。加算点
15の他の入力にはブーム回動速度演算回路16からブーム
１の実際の回動速度を示すフィードバック量が加えら
れている。なお、ブーム回動速度演算回路16は、ブーム
角検出器12から加わるブーム角αの単位時間当りの差分
演算を行なうことによりブーム回動速度を求めるよう
にしている。
加算点15では目標回動速度に対する偏差がとられ、この
偏差信号は、この偏差を速かに打消し、かつ安定した制
御が行なわれるように比例・積分・微分補償等を行なう
補償器17を介して流量制御弁18に加えられる。
偏差信号は、この偏差を速かに打消し、かつ安定した制
御が行なわれるように比例・積分・微分補償等を行なう
補償器17を介して流量制御弁18に加えられる。
流量制御弁18は入力信号に応じた流量の圧油をブームシ
リンダ４に供給する。これにより、ブーム１は目標回動
速度refとなるように回動制御されることになる。
リンダ４に供給する。これにより、ブーム１は目標回動
速度refとなるように回動制御されることになる。
アーム２についても上記と同様に、加算点19で目標回動
速度refとアーム回動速度演算回路20から加えられる
実際のアーム回動速度との偏差がとられ、この偏差が
補償器21を介して流量制御弁22に加えられ、この流量制
御弁22によってアームシリンダ５に所要流量の圧油が供
給される。
速度refとアーム回動速度演算回路20から加えられる
実際のアーム回動速度との偏差がとられ、この偏差が
補償器21を介して流量制御弁22に加えられ、この流量制
御弁22によってアームシリンダ５に所要流量の圧油が供
給される。
これにより、アーム先端点Ｃは操作レバー10によって指
令された速度ベクトル通りに移動することになる。
令された速度ベクトル通りに移動することになる。
また、ブーム回動速度演算回路16およびアーム回動速度
演算回路20によって求められたブーム回動速度および
アーム回動速度を示す信号は加算点23で加算され、そ
の加算値は加算点24の負入力に加えられる。
演算回路20によって求められたブーム回動速度および
アーム回動速度を示す信号は加算点23で加算され、そ
の加算値は加算点24の負入力に加えられる。
加算点24の正入力には操作レバー10よりバケット回動速
度refを示す信号が加えられており、加算点24はこれ
らの入力を加算して加算器25に加える。加算点25では目
標回動速度｛ref−（＋）｝とバケット回動速度
演算回路26から加えられる実際のバケット回動速度と
の偏差がとられ、この偏差が補償器27を介して流量制御
弁28に加えられ、この流量制御弁28によってバケットシ
リンダ６に所要流量の圧油が供給される。
度refを示す信号が加えられており、加算点24はこれ
らの入力を加算して加算器25に加える。加算点25では目
標回動速度｛ref−（＋）｝とバケット回動速度
演算回路26から加えられる実際のバケット回動速度と
の偏差がとられ、この偏差が補償器27を介して流量制御
弁28に加えられ、この流量制御弁28によってバケットシ
リンダ６に所要流量の圧油が供給される。
したがって、操作レバー10によってバケット回動速度
ref＝０が指令されると、バケット３は回動速度−（
＋）で回動することになり、その結果、ブーム１およ
びアーム２の回動にかかわらずバケット３は最初の姿勢
を保持するように、すなわちバケット対地角が一定とな
るように制御される。
ref＝０が指令されると、バケット３は回動速度−（
＋）で回動することになり、その結果、ブーム１およ
びアーム２の回動にかかわらずバケット３は最初の姿勢
を保持するように、すなわちバケット対地角が一定とな
るように制御される。
一方、バケット３がストロークエンドに達し、これが座
標変換回路11中のストロークエンド検出回路によって検
出されると、座標変換回路11はバケット３がストローク
エンドで固定されているという条件で、そのバケット刃
先点Ｄの速度ベクトルが操作レバー10によって指令され
た速度ベクトルに一致するようにそれぞれブーム回動速
度refおよびアーム回動速度refを求め（第（５）式
または第（６）式）、これらの回動速度を示す信号を前
記目標値としていた回動速度を示す信号に切り替えて出
力する。
標変換回路11中のストロークエンド検出回路によって検
出されると、座標変換回路11はバケット３がストローク
エンドで固定されているという条件で、そのバケット刃
先点Ｄの速度ベクトルが操作レバー10によって指令され
た速度ベクトルに一致するようにそれぞれブーム回動速
度refおよびアーム回動速度refを求め（第（５）式
または第（６）式）、これらの回動速度を示す信号を前
記目標値としていた回動速度を示す信号に切り替えて出
力する。
これにより、バケット刃先点Ｄは操作レバー10によって
指令された速度ベクトル通りに移動することになる。
指令された速度ベクトル通りに移動することになる。
なお、操作レバー10によってバケット回動速度ref＝
０が指令されているとき、バケット３には実機のブーム
回動速度およびアーム回動速度の加算値の符号を反
転した値−（＋）が目標速度として与えられるが、
バケット３はすでにストロークエンドに達しており、上
記目標速度によってはバケット３は回動しない。また、
上記実施例に代えて、バケット角γがストロークエンド
を示す角γendにあるときには、加算点24に上記速度−
（＋）を示す信号が加わらないようにしてもよい。
０が指令されているとき、バケット３には実機のブーム
回動速度およびアーム回動速度の加算値の符号を反
転した値−（＋）が目標速度として与えられるが、
バケット３はすでにストロークエンドに達しており、上
記目標速度によってはバケット３は回動しない。また、
上記実施例に代えて、バケット角γがストロークエンド
を示す角γendにあるときには、加算点24に上記速度−
（＋）を示す信号が加わらないようにしてもよい。
次に、本発明の他の実施例について説明する。
この実施例においては、バケット３が可動範囲内にある
ときには、操作レバーによりバケット刃先点の速度ベク
トル（Ｄ ref，Ｄ ref）およびバケット絶対角速度
を与え、その通りにブーム1,アーム2,バケット３を複合
制御し、作業中に指令を与えてもバケット刃先点は直
線上を動くようにしている。また、法面角仕上用のモー
ドをスイッチ切替によって付加できるようにしたもので
ある。
ときには、操作レバーによりバケット刃先点の速度ベク
トル（Ｄ ref，Ｄ ref）およびバケット絶対角速度
を与え、その通りにブーム1,アーム2,バケット３を複合
制御し、作業中に指令を与えてもバケット刃先点は直
線上を動くようにしている。また、法面角仕上用のモー
ドをスイッチ切替によって付加できるようにしたもので
ある。
さて、バケット３が可動範囲内にあるとき、作業中にバ
ケット絶対角速度≠０を与えても、バケット刃先点を
指令された速度ベクトル通りに移動させる変換式は、次
式、 となる。ここで、制御中に、バケットシリンダがストロ
ークエンドに達して（γmaxあるいはγmin）になった
ら、バケット制御は効かなくなるので、上記第（７）式
に基づく制御から前述した第（５）式又は第（６）式に
基づく制御に切り替えて、ブーム1,アーム２のみでバケ
ット刃先点の速度ベクトル制御を行なう。
ケット絶対角速度≠０を与えても、バケット刃先点を
指令された速度ベクトル通りに移動させる変換式は、次
式、 となる。ここで、制御中に、バケットシリンダがストロ
ークエンドに達して（γmaxあるいはγmin）になった
ら、バケット制御は効かなくなるので、上記第（７）式
に基づく制御から前述した第（５）式又は第（６）式に
基づく制御に切り替えて、ブーム1,アーム２のみでバケ
ット刃先点の速度ベクトル制御を行なう。
第３図において、操作レバー30は第１図の操作レバー10
と同様にバケット刃先点の速度ベクトルの各速度成分
（Ｄ ref，Ｄ ref）を示す信号を切替スイッチ35およ
び36の接点35aおよび36aに出力し、操作レバー31はバケ
ット絶対角速度を示す信号を座標変換回路37に出力す
る。
と同様にバケット刃先点の速度ベクトルの各速度成分
（Ｄ ref，Ｄ ref）を示す信号を切替スイッチ35およ
び36の接点35aおよび36aに出力し、操作レバー31はバケ
ット絶対角速度を示す信号を座標変換回路37に出力す
る。
法面角設定器32はバケット刃先点が移動すべき法面の角
度ｎを設定するもので、その法面角ｎを示す信号を演算
回路34に出力する。操作レバー33はバケット刃先点の移
動すべき速度ｖを設定するもので、その速度ｖを示す信
号を演算回路34に出力する。
度ｎを設定するもので、その法面角ｎを示す信号を演算
回路34に出力する。操作レバー33はバケット刃先点の移
動すべき速度ｖを設定するもので、その速度ｖを示す信
号を演算回路34に出力する。
演算回路34は入力する法面角ｎおよび速度ｖを示す信号
に基づいて、バケット刃先点の速度ベクトルの各速度成
分（ref，ref）を次式より求める。
に基づいて、バケット刃先点の速度ベクトルの各速度成
分（ref，ref）を次式より求める。
このようにして求めた各速度成分（ref，ref）を示
す信号はそれぞれ切替スイッチ35および36の接点35bお
よび36bに加えられる。
す信号はそれぞれ切替スイッチ35および36の接点35bお
よび36bに加えられる。
切替スイッチ35および36は、予め設定した法面角度通り
に精度よく法面の仕上げ作業を行なうときには、それぞ
れ可動接片35cおよび36cがそれぞれ接点35bおよび36bに
切り替えられ、これらの接点に入力する信号を座標変換
回路37に出力し、それ以外の作業を行なうときには、そ
れぞれ可動接片35cおよび36cがそれぞれ接点35aおよび3
6aに切り替えられ、これらの接点に入力する信号を座標
変換回路37に出力する。
に精度よく法面の仕上げ作業を行なうときには、それぞ
れ可動接片35cおよび36cがそれぞれ接点35bおよび36bに
切り替えられ、これらの接点に入力する信号を座標変換
回路37に出力し、それ以外の作業を行なうときには、そ
れぞれ可動接片35cおよび36cがそれぞれ接点35aおよび3
6aに切り替えられ、これらの接点に入力する信号を座標
変換回路37に出力する。
座標変換回路37は、入力するバケット角γを示す信号か
らバケット３がストロークエンドに達しているか否かを
検出するストロークエンド検出回路を含み、この検出回
路によってバケット３がストロークエンドに達していな
いと判断されると、入力する速度ベクトルの各速度成分
（Ｄ ref，Ｄ ref）を示す信号、バケット絶対角速度
を示す信号、ブーム角α，アーム角βおよびブーム角
γを示す信号に基づいて、バケット刃先点Ｄを上記速度
ベクトル通りに移動させるために必要なブーム回動速度
ref，アーム回動速度refおよびバケット回動速度
refを算出する（第（８）式）。
らバケット３がストロークエンドに達しているか否かを
検出するストロークエンド検出回路を含み、この検出回
路によってバケット３がストロークエンドに達していな
いと判断されると、入力する速度ベクトルの各速度成分
（Ｄ ref，Ｄ ref）を示す信号、バケット絶対角速度
を示す信号、ブーム角α，アーム角βおよびブーム角
γを示す信号に基づいて、バケット刃先点Ｄを上記速度
ベクトル通りに移動させるために必要なブーム回動速度
ref，アーム回動速度refおよびバケット回動速度
refを算出する（第（８）式）。
また、バケット３がストロークエンドに達し、これが座
標変換回路37中のストロークエンド検出回路によって検
出されると、座標変換回路37はバケット３がストローク
エンドで固定されているという条件で、そのバケット刃
先点Ｄの速度ベクトルが指令された速度ベクトルに一致
するようにそれぞれブーム回動速度refおよびアーム
回動速度refを算出する（第（５）式または第（６）
式）。
標変換回路37中のストロークエンド検出回路によって検
出されると、座標変換回路37はバケット３がストローク
エンドで固定されているという条件で、そのバケット刃
先点Ｄの速度ベクトルが指令された速度ベクトルに一致
するようにそれぞれブーム回動速度refおよびアーム
回動速度refを算出する（第（５）式または第（６）
式）。
上記のようにして算出したブーム回動速度ref，アー
ム回動速度refおよびバケット回動速度refを示す信
号は、対応する各作業機の目標値として出力される。な
お、これらの目標値に基づいて各作業機を制御する制御
系は、第１図のものと同様のため、第１図のものと同じ
番号を付し、ここでは詳細な説明は省略する。
ム回動速度refおよびバケット回動速度refを示す信
号は、対応する各作業機の目標値として出力される。な
お、これらの目標値に基づいて各作業機を制御する制御
系は、第１図のものと同様のため、第１図のものと同じ
番号を付し、ここでは詳細な説明は省略する。
なお、本実施例では、車体本体が傾斜していない地面に
あることを前提として説明してきたが、車体本体が傾斜
していても、その傾斜角による補正によって行なうこと
によってバケット刃先点またはアーム先端点を指令した
速度ベクトル通りに制御することができる。この場合、
車体（上部旋回体）の作業機の向いている方向の傾斜角
を例えば振子式傾斜計で計測する。この傾斜角をζとす
ると、前述した第（３）式は、次式、 に置き換えることができる。
あることを前提として説明してきたが、車体本体が傾斜
していても、その傾斜角による補正によって行なうこと
によってバケット刃先点またはアーム先端点を指令した
速度ベクトル通りに制御することができる。この場合、
車体（上部旋回体）の作業機の向いている方向の傾斜角
を例えば振子式傾斜計で計測する。この傾斜角をζとす
ると、前述した第（３）式は、次式、 に置き換えることができる。
また、車体が傾斜地上にあり、かつ旋回や傾斜地での走
行などを行ない、上部旋回体の傾斜角が変化する場合に
は、その傾斜角の角速度も検出するようにし、この傾
斜角ζおよび傾斜角速度に基づいて車体傾斜および車
体傾斜変化にともなう影響を除去し、バケット刃先点ま
たはアーム先端点を指令した速度ベクトル通りに制御す
ることもできる。この場合、前述した第（３）式は、次
式、 に置き換えることができる。
行などを行ない、上部旋回体の傾斜角が変化する場合に
は、その傾斜角の角速度も検出するようにし、この傾
斜角ζおよび傾斜角速度に基づいて車体傾斜および車
体傾斜変化にともなう影響を除去し、バケット刃先点ま
たはアーム先端点を指令した速度ベクトル通りに制御す
ることもできる。この場合、前述した第（３）式は、次
式、 に置き換えることができる。
更に本実施例では、バケット対地角一定制御を、ブーム
回動速度とアーム回動速度の和の符号を反転した値
−（＋）をバケット回動速度の目標速度として与え
ることによって達成しているが、予め設定したバケット
対地角度θを一定に保つべく、ブーム角αおよびアーム
角βに応じてバケット角γを位置制御するようにしても
よい。この場合、目標とするバケット角γrefは、次
式、 γref＝（３／２）π−（α＋β＋θ）…（11） によって求めることができる。なお、上記バケット対地
角度θはバケット回動速度指令を積分して与えることが
できる。
回動速度とアーム回動速度の和の符号を反転した値
−（＋）をバケット回動速度の目標速度として与え
ることによって達成しているが、予め設定したバケット
対地角度θを一定に保つべく、ブーム角αおよびアーム
角βに応じてバケット角γを位置制御するようにしても
よい。この場合、目標とするバケット角γrefは、次
式、 γref＝（３／２）π−（α＋β＋θ）…（11） によって求めることができる。なお、上記バケット対地
角度θはバケット回動速度指令を積分して与えることが
できる。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、バケット対地角度
一定制御を行ないながらバケット刃先点を指令した速度
ベクトル通りに移動制御中に、バケットがストロークエ
ンドに達してもバケット刃先点を上記指令した速度ベク
トル通りに移動させることができ、直線掘削時において
直線性が悪くなるのを補償することができる。
一定制御を行ないながらバケット刃先点を指令した速度
ベクトル通りに移動制御中に、バケットがストロークエ
ンドに達してもバケット刃先点を上記指令した速度ベク
トル通りに移動させることができ、直線掘削時において
直線性が悪くなるのを補償することができる。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
パワーショベルの構成および各部の定数、変数を示すた
めに用いた概略図、第３図は本発明の他の実施例を示す
ブロック図、第４図（ａ）はアーム先端点の速度指令と
して水平方向指令ＶＸを与え、かつバケット対地角度一
定制御を行なった時の作業機の変化状態図、第４図
（ｂ）はバケットがストロークエンドに達してからもな
おアーム先端点の速度指令ＶＸを与え続けた場合の従来
の作業機の変化状態図である。 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、 10,30,31,33……操作レバー、 11,37……座標変換回路、12……ブーム角検出器、13…
…アーム角検出器、14……バケット角検出器、16……ブ
ーム回動速度演算回路、 17,21,27……補償器、 18,22,28……流量制御弁、20……アーム回動速度演算回
路、26……バケット回動速度演算回路、32……法面角設
定器、34……演算回路、 35,36……切替スイッチ。
パワーショベルの構成および各部の定数、変数を示すた
めに用いた概略図、第３図は本発明の他の実施例を示す
ブロック図、第４図（ａ）はアーム先端点の速度指令と
して水平方向指令ＶＸを与え、かつバケット対地角度一
定制御を行なった時の作業機の変化状態図、第４図
（ｂ）はバケットがストロークエンドに達してからもな
おアーム先端点の速度指令ＶＸを与え続けた場合の従来
の作業機の変化状態図である。 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、 10,30,31,33……操作レバー、 11,37……座標変換回路、12……ブーム角検出器、13…
…アーム角検出器、14……バケット角検出器、16……ブ
ーム回動速度演算回路、 17,21,27……補償器、 18,22,28……流量制御弁、20……アーム回動速度演算回
路、26……バケット回動速度演算回路、32……法面角設
定器、34……演算回路、 35,36……切替スイッチ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−152734（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−95035（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−131357（ＪＰ，Ｕ)
Claims (5)
- 【請求項１】ブーム，アームおよびバケットを含む平面
を座標平面として該平面内におけるバケット刃先点の移
動すべき速度ベクトルを設定する速度ベクトル設定手段
と、 ブーム角およびアーム角をそれぞれ検出する角度検出手
段と、 バケットのストロークエンドを検出するストロークエン
ド検出手段と、 前記速度ベクトル設定手段によって設定された速度ベク
トルおよび前記角度検出手段の検出角度に基づいてバケ
ット回動点の速度ベクトルが上記設定された速度ベクト
ルに一致するようにそれぞれブーム回動速度およびアー
ム回動速度を求める第１の演算手段と、 バケットの対地角度が一定になるようにバケット回動速
度またはバケット回動角を求める第２の演算手段と、 前記速度ベクトル設定手段によって設定された速度ベク
トルおよび前記角度検出手段の検出角度に基づいてバケ
ットがストロークエンドで固定されているという条件
で、そのバケット刃先点の速度ベクトルが上記設定され
た速度ベクトルに一致するようにそれぞれブーム回動速
度およびアーム回動速度を求める第３の演算手段と、 前記ストロークエンド検出手段がバケットのストローク
エンドを検出していないとき前記第１および第２の演算
手段の演算結果を出力し、バケットのストロークエンド
を検出したとき前記第３の演算手段の演算結果を出力す
る切替手段と、 前記切替手段から加わる上記演算結果に基づいてそれぞ
れ対応する作業機シリンダへの圧油供給流量を制御する
流量制御手段とを具えたパワーショベルにおける作業機
の制御装置。 - 【請求項２】前記速度ベクトル設定手段は、１本の操作
レバーと、この操作レバーの操作方向および操作量によ
ってバケット刃先点の速度ベクトルを設定する手段とか
らなる特許請求の範囲第（１）項記載のパワーショベル
における作業機の制御装置。 - 【請求項３】前記速度ベクトル設定手段は、掘削速度指
令手段と、法面角設定手段とからなる特許請求の範囲第
（１）項記載のパワーショベルにおける作業機の制御装
置。 - 【請求項４】前記第２の演算手段は、前記第１の演算回
路によって求めたブーム回動速度およびアーム回動速度
若しくは実機のブーム回動速度およびアーム回動速度の
和の符号を反転した値をバケット回動速度として求める
特許請求の範囲第（１）項記載のパワーショベルにおけ
る作業機の制御装置。 - 【請求項５】前記第２の演算手段は、バケットの対地角
度を設定する手段と、該設定手段の設定角度および前記
角度検出手段によって検出されたブーム角およびアーム
角に基づいて前記設定角度を一定に保つようバケット回
動角度を求める特許請求の範囲第（１）項記載のパワー
ショベルにおける作業機の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22552985A JPH0663247B2 (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | パワ−シヨベルにおける作業機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22552985A JPH0663247B2 (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | パワ−シヨベルにおける作業機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6286235A JPS6286235A (ja) | 1987-04-20 |
| JPH0663247B2 true JPH0663247B2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=16830730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22552985A Expired - Lifetime JPH0663247B2 (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | パワ−シヨベルにおける作業機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0663247B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE44295E1 (en) | 1997-08-08 | 2013-06-11 | Igt | Gaming machine having secondary display for providing video content |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10120369B2 (en) | 2015-01-06 | 2018-11-06 | Joy Global Surface Mining Inc | Controlling a digging attachment along a path or trajectory |
| CN112267503A (zh) * | 2017-01-10 | 2021-01-26 | 株式会社小松制作所 | 作业车辆的控制方法 |
| US12507639B2 (en) * | 2023-08-08 | 2025-12-30 | Deere & Company | Intelligent boom control with end effector leveling for a feller buncher |
-
1985
- 1985-10-09 JP JP22552985A patent/JPH0663247B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE44295E1 (en) | 1997-08-08 | 2013-06-11 | Igt | Gaming machine having secondary display for providing video content |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6286235A (ja) | 1987-04-20 |
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