JPH0689553B2 - 積込機械の自動掘削装置 - Google Patents
積込機械の自動掘削装置Info
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- JPH0689553B2 JPH0689553B2 JP6518286A JP6518286A JPH0689553B2 JP H0689553 B2 JPH0689553 B2 JP H0689553B2 JP 6518286 A JP6518286 A JP 6518286A JP 6518286 A JP6518286 A JP 6518286A JP H0689553 B2 JPH0689553 B2 JP H0689553B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ホイールローダ、ペイローダやトラクタシ
ョベル等の積込機械において、作業機アクチュエータを
負荷に応じてマイクロコンピュータ制御することにより
運転者の技術によらない効率良い掘削作業をなし得るよ
うにした積込機械の自動掘削装置に関する。
ョベル等の積込機械において、作業機アクチュエータを
負荷に応じてマイクロコンピュータ制御することにより
運転者の技術によらない効率良い掘削作業をなし得るよ
うにした積込機械の自動掘削装置に関する。
作業機アクチュエータとしてブームおよびバケットを有
するホイールローダ、ペイローダあるいはトラクタショ
ベル等の積込機械は、コンパクトで小回りがきき、しか
も購入価格が安い等の点で土木作業現場、畜産分野、園
芸造園分野、除雪作業等の幅広い分野で使用されてい
る。
するホイールローダ、ペイローダあるいはトラクタショ
ベル等の積込機械は、コンパクトで小回りがきき、しか
も購入価格が安い等の点で土木作業現場、畜産分野、園
芸造園分野、除雪作業等の幅広い分野で使用されてい
る。
この種の積込機械においては、ブームシリンダによって
ブームを上下に回動するとともにバケットシリンダによ
ってバケットにチルトおよびダンプ動作を行なわせるよ
うになっており、これらブームおよびバケットの回動動
作によって土砂等の掘削および積込作業を行なう。
ブームを上下に回動するとともにバケットシリンダによ
ってバケットにチルトおよびダンプ動作を行なわせるよ
うになっており、これらブームおよびバケットの回動動
作によって土砂等の掘削および積込作業を行なう。
ところで、かかる積込機械の油圧回路には通常バケット
優先のタンデム回路が用いられ、またブームシリンダお
よびバケットシリンダを駆動する各切換バルブは流量固
定のオン・オフ制御が行なわれているため、ブームおよ
びバケットを同時操作することができず、各作業機アク
チュエータを上手く切換えて能率良い掘削を行なうには
極めて高度な熟練を要し、この為、未熟な運転者では、
バケットを水平方向に突込み過ぎで垂直抵抗が過大にな
り車両後部が持ち上がる、バケットが早く上がり過ぎて
掘削土量が不足する、あるいは負荷が過大となりタイヤ
がスリップすること等が多くあり、運転者の運転技術に
よって作業能率が大きく変化するという問題点がある。
優先のタンデム回路が用いられ、またブームシリンダお
よびバケットシリンダを駆動する各切換バルブは流量固
定のオン・オフ制御が行なわれているため、ブームおよ
びバケットを同時操作することができず、各作業機アク
チュエータを上手く切換えて能率良い掘削を行なうには
極めて高度な熟練を要し、この為、未熟な運転者では、
バケットを水平方向に突込み過ぎで垂直抵抗が過大にな
り車両後部が持ち上がる、バケットが早く上がり過ぎて
掘削土量が不足する、あるいは負荷が過大となりタイヤ
がスリップすること等が多くあり、運転者の運転技術に
よって作業能率が大きく変化するという問題点がある。
この発明は上記実情に鑑みてなされたもので、現在の主
流である流量固定でかつ一方のアクチュエータの単独操
作しかできない油圧回路が搭載された積込機械におい
て、その構成をほとんど変えることなく、運転者の技術
に左右されずに常に所定土量の掘削を能率良くなし得る
積込機械の自動掘削装置を提供しようとするものであ
る。
流である流量固定でかつ一方のアクチュエータの単独操
作しかできない油圧回路が搭載された積込機械におい
て、その構成をほとんど変えることなく、運転者の技術
に左右されずに常に所定土量の掘削を能率良くなし得る
積込機械の自動掘削装置を提供しようとするものであ
る。
かかる問題点を解決するために、この発明では、バケッ
トに加わる掘削抵抗の水平成分および垂直成分を逐次算
出する手段と、前記水平掘削抵抗に関して、第１の設定
値、上限設定値および下限設定値を設定するとともに、
前記垂直掘削抵抗に関する設定値を設定する設定手段
と、前記算出した水平掘削抵抗が第１の設定値より大と
なってかつ前記算出した垂直掘削抵抗が同垂直掘削抵抗
の設定値より小なるときは、前記水平掘削抵抗を前記上
限設定値と下限設定値との間で往復させるようバケット
のチルト動およびブームの上げ回動を交互切替え制御を
行なうとともに、前記算出した垂直掘削抵抗が同垂直掘
削抵抗の設定値より大となってからは所定の掘削終了時
までバケットのチルト動を行なわせるべく、ブームおよ
びバケットを夫々駆動する各作業機バルブの切替え制御
を行なう切替制御手段とを具えるようにする。
トに加わる掘削抵抗の水平成分および垂直成分を逐次算
出する手段と、前記水平掘削抵抗に関して、第１の設定
値、上限設定値および下限設定値を設定するとともに、
前記垂直掘削抵抗に関する設定値を設定する設定手段
と、前記算出した水平掘削抵抗が第１の設定値より大と
なってかつ前記算出した垂直掘削抵抗が同垂直掘削抵抗
の設定値より小なるときは、前記水平掘削抵抗を前記上
限設定値と下限設定値との間で往復させるようバケット
のチルト動およびブームの上げ回動を交互切替え制御を
行なうとともに、前記算出した垂直掘削抵抗が同垂直掘
削抵抗の設定値より大となってからは所定の掘削終了時
までバケットのチルト動を行なわせるべく、ブームおよ
びバケットを夫々駆動する各作業機バルブの切替え制御
を行なう切替制御手段とを具えるようにする。
かかる構成によれば、水平掘削抵抗値に応じて、貫入走
行→貫入走行・バケットチルト→貫入走行・ブーム上昇
→貫入走行・バケットチルト→貫入走行・ブーム上昇→
のサイクル動作が行なわれることにより水平抵抗は上限
設定値と下限設定値との間を往復し、その後垂直掘削抵
抗値が所定の設定値より大となってからはバケットのチ
ルト動が掘削終了時まで行なわれることになる。
行→貫入走行・バケットチルト→貫入走行・ブーム上昇
→貫入走行・バケットチルト→貫入走行・ブーム上昇→
のサイクル動作が行なわれることにより水平抵抗は上限
設定値と下限設定値との間を往復し、その後垂直掘削抵
抗値が所定の設定値より大となってからはバケットのチ
ルト動が掘削終了時まで行なわれることになる。
第２図は、この発明を適用するホイールローダの外観構
成例を示すものであり、このホイールローダには、バケ
ット１の回転角θ1を検出するバケット角センサ２、ブ
ーム３の回転角θ2を検出するブーム角センサ４、ブー
ムシリンダ５に供給する圧油の油圧Paを検出する油圧セ
ンサ６（第２図中には図示せず）、バケットシリンダ７
に供給する圧油の油圧Pbを検出する油圧センサ８（第２
図中には図示せず）が設けられている。
成例を示すものであり、このホイールローダには、バケ
ット１の回転角θ1を検出するバケット角センサ２、ブ
ーム３の回転角θ2を検出するブーム角センサ４、ブー
ムシリンダ５に供給する圧油の油圧Paを検出する油圧セ
ンサ６（第２図中には図示せず）、バケットシリンダ７
に供給する圧油の油圧Pbを検出する油圧センサ８（第２
図中には図示せず）が設けられている。
これらバケット角センサ２、ブーム角センサ４、油圧セ
ンサ６および８の検出値θ1、θ2、PaおよびPbは、第１
図に示すようにマイクロコンピュータ10に入力される。
マイクロコンピュータ10においては、これら検出値を用
い掘削中にバケット１に加わる掘削抵抗の水平成分Rhお
よび垂直成分Rvを逐次計算し、自動掘削モードのときこ
れら計算値RhおよびRvに基づいて油圧回路20の駆動制御
を行なう。
ンサ６および８の検出値θ1、θ2、PaおよびPbは、第１
図に示すようにマイクロコンピュータ10に入力される。
マイクロコンピュータ10においては、これら検出値を用
い掘削中にバケット１に加わる掘削抵抗の水平成分Rhお
よび垂直成分Rvを逐次計算し、自動掘削モードのときこ
れら計算値RhおよびRvに基づいて油圧回路20の駆動制御
を行なう。
この油圧回路20は、ブームシリンダ５を駆動するブーム
コントロールバルブ21、バケットシリンダ７を駆動する
バケットコントロールバルブ22、タンク23、作業機ポン
プ24、パイロットオペレートコントロール（POC）ポン
プ25、ブームコントロールバルブ21の切換え制御を行な
うリフト用パイロット弁26、バケットコントロールバル
ブ22の切換え制御を行なうチルト用パイロット弁27で構
成される通常のON・OFF制御形式のタンデム回路構成
に、マイクロコンピュータ10からの切替信号S1およびS2
によって夫々作動する切替弁30および40を追加するよう
にした。切替弁30はリフト用パイロット弁26からブーム
コントロールバルブ21の上側（あげがわ）リフトスプー
ル28へのパイロット管路に配設されており、切替信号S1
が未入力のときにはパイロット弁26と上側リフトスプー
ル28とを接続するが、切替信号S1が入力されたときには
POCポンプ25を上側リフトスプール28に直結する。切替
弁40はチルト用パイロット弁27からバケットコントロー
ルバルブ22のチルト側ダンプスプール29へのパイロット
管路に配設されており、切替信号S2が未入力のときには
パイイロット弁27とチルト側ダンプスプール29とを接続
するが、切替信号S2が入力されたときには、POCポンプ2
5をチルト側タンプスプール29に直結する。これら切替
信号S1およびS2はスイッチ11の投入によって自動掘削モ
ードが指定された時、マイクロコンピュータ10から入力
される。
コントロールバルブ21、バケットシリンダ７を駆動する
バケットコントロールバルブ22、タンク23、作業機ポン
プ24、パイロットオペレートコントロール（POC）ポン
プ25、ブームコントロールバルブ21の切換え制御を行な
うリフト用パイロット弁26、バケットコントロールバル
ブ22の切換え制御を行なうチルト用パイロット弁27で構
成される通常のON・OFF制御形式のタンデム回路構成
に、マイクロコンピュータ10からの切替信号S1およびS2
によって夫々作動する切替弁30および40を追加するよう
にした。切替弁30はリフト用パイロット弁26からブーム
コントロールバルブ21の上側（あげがわ）リフトスプー
ル28へのパイロット管路に配設されており、切替信号S1
が未入力のときにはパイロット弁26と上側リフトスプー
ル28とを接続するが、切替信号S1が入力されたときには
POCポンプ25を上側リフトスプール28に直結する。切替
弁40はチルト用パイロット弁27からバケットコントロー
ルバルブ22のチルト側ダンプスプール29へのパイロット
管路に配設されており、切替信号S2が未入力のときには
パイイロット弁27とチルト側ダンプスプール29とを接続
するが、切替信号S2が入力されたときには、POCポンプ2
5をチルト側タンプスプール29に直結する。これら切替
信号S1およびS2はスイッチ11の投入によって自動掘削モ
ードが指定された時、マイクロコンピュータ10から入力
される。
ここで、かかる実施例構成による自動掘削動作を説明す
る前に、第３図および第４図に従って水平抵抗Phおよび
垂直抵抗Rvの導出方法の一例を説明する。
る前に、第３図および第４図に従って水平抵抗Phおよび
垂直抵抗Rvの導出方法の一例を説明する。
この方法では、入力情報として、バケット回転角θ1、
ブーム回転角θ2、ブームシリンダ５に供給する圧油の
油圧Paおよびバケットシリンダ７に供給する圧油の油圧
Pbを用い、これら検出値を用いて水平抵抗Rhおよび垂直
抵抗Rvを導出する。
ブーム回転角θ2、ブームシリンダ５に供給する圧油の
油圧Paおよびバケットシリンダ７に供給する圧油の油圧
Pbを用い、これら検出値を用いて水平抵抗Rhおよび垂直
抵抗Rvを導出する。
いま、ブームシリンダ５およびバケットシリンダ７の断
面積を夫々Sa,Sbとすると、各シリンダ５および７のシ
リンダ力FaおよびFbは Fa＝Pa・Sa …（１） Fb＝Pb・Sb …（２） となる。
面積を夫々Sa,Sbとすると、各シリンダ５および７のシ
リンダ力FaおよびFbは Fa＝Pa・Sa …（１） Fb＝Pb・Sb …（２） となる。
ここで、抵抗作用点PD（XD,YD）がバケット１の回転
（回転角θ1）に対応して第４図に示す如く変移してい
くと仮定する。この第４図に示すグラフにおいて、縦軸
はバケットの底板の先端点と抵抗作用点PDとの間隔DL、
横軸はバケット回転角θ1であり、θｈ（固定値）はバ
ケット１のサイドエッジ1aが水平となる角度、Lcはサイ
ドエッジ1aの部分の長さである。
（回転角θ1）に対応して第４図に示す如く変移してい
くと仮定する。この第４図に示すグラフにおいて、縦軸
はバケットの底板の先端点と抵抗作用点PDとの間隔DL、
横軸はバケット回転角θ1であり、θｈ（固定値）はバ
ケット１のサイドエッジ1aが水平となる角度、Lcはサイ
ドエッジ1aの部分の長さである。
ここで、ピンP0を中心とするＸ−Ｙ座標を考え、バケッ
ト１が回動前のときのピンP1の座標を夫々（X1′，
Y1′）とすると、ブーム３がθ2回転した後のP1の座標
（X1，Y1）は となり、またバケットピンP1とバケット底板先端点に関
する図示間隔をl1、バケット底板とバケットのサイドエ
ッジ1aとのなす角をψとすると、バケット１およびブー
ム３が夫々θ1およびθ2回転した後のPDの座標（XD,Y
D）は、 XD＝X1+l1・cosθ1−DL・cosψ …（４） YD＝Y1+l1・sinθ1−DL・sinψ …（５） となり、第４図のグラフに基づき、θ1．θ2回転後のPD
の座標を特定することができる。
ト１が回動前のときのピンP1の座標を夫々（X1′，
Y1′）とすると、ブーム３がθ2回転した後のP1の座標
（X1，Y1）は となり、またバケットピンP1とバケット底板先端点に関
する図示間隔をl1、バケット底板とバケットのサイドエ
ッジ1aとのなす角をψとすると、バケット１およびブー
ム３が夫々θ1およびθ2回転した後のPDの座標（XD,Y
D）は、 XD＝X1+l1・cosθ1−DL・cosψ …（４） YD＝Y1+l1・sinθ1−DL・sinψ …（５） となり、第４図のグラフに基づき、θ1．θ2回転後のPD
の座標を特定することができる。
いま、ここで第３図図示の各寸法をL1,L2,L3,L4,L5と
し、ピンP0のまわりのモーメントのつり合いを考えると Pv・XD＋Rh・YD−Fa・L4 −Fb・L5＝０ …（６） となり、またピンP1まわりのモーメントのつり合い考え
ると Rv・（XD＋X1）−Rh・（Y1−YD） −Fb′・L3＝０ …（７） なる。また が成立するため、これら（６）（７）（８）式を解くこ
とによりRhおよびRvを求めることができる。
し、ピンP0のまわりのモーメントのつり合いを考えると Pv・XD＋Rh・YD−Fa・L4 −Fb・L5＝０ …（６） となり、またピンP1まわりのモーメントのつり合い考え
ると Rv・（XD＋X1）−Rh・（Y1−YD） −Fb′・L3＝０ …（７） なる。また が成立するため、これら（６）（７）（８）式を解くこ
とによりRhおよびRvを求めることができる。
次に、第５図に示すフローチャートを参照して、かかる
実施例構成による自動掘削装置を説明する。
実施例構成による自動掘削装置を説明する。
この実施例では、水平抵抗Rhに関して３つの設定値Rh
u、RhdおよびRhm（Rhu＞Rhm＞Rhd）を設定する。また、
垂直抵抗Rvに関しては、第６図に示すような設定値Rvs
を設定する。すなわち垂直抵抗設定値Rvsは、垂直抵抗R
vによる前輪まわりのモーメントを考えた場合、前輪か
らバケット重心までの距離の水平成分がブーム３の回動
に伴なってその長さが変化するため、前記垂直抵抗Rvに
よる前輪まわりのモーメントを一定とすべくバケットピ
ンP1の高さｙ（掘削開始時を０としたバケットピン高
さ）に応じて第６図に示す如く変化させる。なお、第６
図においてyaは掘削終了ピン高さの設定値である。
u、RhdおよびRhm（Rhu＞Rhm＞Rhd）を設定する。また、
垂直抵抗Rvに関しては、第６図に示すような設定値Rvs
を設定する。すなわち垂直抵抗設定値Rvsは、垂直抵抗R
vによる前輪まわりのモーメントを考えた場合、前輪か
らバケット重心までの距離の水平成分がブーム３の回動
に伴なってその長さが変化するため、前記垂直抵抗Rvに
よる前輪まわりのモーメントを一定とすべくバケットピ
ンP1の高さｙ（掘削開始時を０としたバケットピン高
さ）に応じて第６図に示す如く変化させる。なお、第６
図においてyaは掘削終了ピン高さの設定値である。
さて、自動掘削を行なう場合、オペレータは、自動掘削
モードスイッチ11を投入した後、エンジンを始動し、ギ
ヤを例えば１速にし、盛土に対して車両を走行させる
（ステップ100）。この最初の掘削段階においては、ブ
ーム３およびバケット１の初期位置に停止させた状態で
車両を走行させる水平突込み（貫入）掘削を行なう。マ
イクロコンピュータ10は、上記スイッチ11の投入を検知
すると、バケット角センサ２、ブーム角センサ４、油圧
センサ６および油圧センサ８の各検出値θ1，θ2,Paお
よびPbを取込み、これら検出値を用いて先の第３図およ
び第４図で説明した方法にしたがって水平抵抗Rhおよび
垂直抵抗Rvを演算する（ステップ110）。そして、マイ
クロコンピュータ10は、該算出した水平抵抗Rhをまず前
記設定値Rhmと比較し（ステップ120）、Rh≦Rhmである
場合はステップ100に戻り、ステップ100、ステップ110
の手順を再び実行する。すなわち、掘削開始からRhが上
限設定値Rhmを超えるまでの間はブーム３およびバケッ
ト１は回動しないで水平方向への突っ込み掘削を行な
う。この結果、バケット１に加わる水平抵抗Rhは第７図
（Ｉ）に示す如く次第に増大してゆく。
モードスイッチ11を投入した後、エンジンを始動し、ギ
ヤを例えば１速にし、盛土に対して車両を走行させる
（ステップ100）。この最初の掘削段階においては、ブ
ーム３およびバケット１の初期位置に停止させた状態で
車両を走行させる水平突込み（貫入）掘削を行なう。マ
イクロコンピュータ10は、上記スイッチ11の投入を検知
すると、バケット角センサ２、ブーム角センサ４、油圧
センサ６および油圧センサ８の各検出値θ1，θ2,Paお
よびPbを取込み、これら検出値を用いて先の第３図およ
び第４図で説明した方法にしたがって水平抵抗Rhおよび
垂直抵抗Rvを演算する（ステップ110）。そして、マイ
クロコンピュータ10は、該算出した水平抵抗Rhをまず前
記設定値Rhmと比較し（ステップ120）、Rh≦Rhmである
場合はステップ100に戻り、ステップ100、ステップ110
の手順を再び実行する。すなわち、掘削開始からRhが上
限設定値Rhmを超えるまでの間はブーム３およびバケッ
ト１は回動しないで水平方向への突っ込み掘削を行な
う。この結果、バケット１に加わる水平抵抗Rhは第７図
（Ｉ）に示す如く次第に増大してゆく。
その後、マイクロコンピュータ10はステップ20の比較に
より、Rh＞Rhmとなったことを検知した場合切替信号S2
を出力することにより切替弁40を切替え、これによりPO
Cポンプ25の油圧をバケットコントロールバルブ22のチ
ルト側スプール29へ送り、バケットシリンダ７をチルト
側に駆動することによりバケット１のチルト動作を開始
する（ステップ130）。この結果、水平抵抗Rhは今度は
第７図（II）に示す如く次第に減少してゆく。
より、Rh＞Rhmとなったことを検知した場合切替信号S2
を出力することにより切替弁40を切替え、これによりPO
Cポンプ25の油圧をバケットコントロールバルブ22のチ
ルト側スプール29へ送り、バケットシリンダ７をチルト
側に駆動することによりバケット１のチルト動作を開始
する（ステップ130）。この結果、水平抵抗Rhは今度は
第７図（II）に示す如く次第に減少してゆく。
次に、マイクロコンピュータは、再び水平抵抗Rhおよび
および垂直抵抗Rvを算出し（ステップ140）、バケット
シリンダ７のストロークエンドを検知しない限り（ステ
ップ150）、今度は該算出した垂直抵抗Rvを前記第６図
に示した垂直抵抗設定値Rvsと比較し、Rv≦Rvsである場
合は、さらに前記算出した水平抵抗Rhを該水平抵抗の下
限設定値Rhdと比較する（ステップ170）。そして、この
比較の結果、水平抵抗Rhが下限設定値Rhdより大である
場合（Rh＞Rhd）、マイクロコンピュータ10は前記切替
信号S2の送出を続行し、バケット１をさらにチルトさせ
る（ステップ130）。これ以後、Rv≦RvsでかつRh＞Rhd
である限り、マイクロコンピュータ10は切替信号S2の送
出を続行し、バケット１にさらにチルトさせる。
および垂直抵抗Rvを算出し（ステップ140）、バケット
シリンダ７のストロークエンドを検知しない限り（ステ
ップ150）、今度は該算出した垂直抵抗Rvを前記第６図
に示した垂直抵抗設定値Rvsと比較し、Rv≦Rvsである場
合は、さらに前記算出した水平抵抗Rhを該水平抵抗の下
限設定値Rhdと比較する（ステップ170）。そして、この
比較の結果、水平抵抗Rhが下限設定値Rhdより大である
場合（Rh＞Rhd）、マイクロコンピュータ10は前記切替
信号S2の送出を続行し、バケット１をさらにチルトさせ
る（ステップ130）。これ以後、Rv≦RvsでかつRh＞Rhd
である限り、マイクロコンピュータ10は切替信号S2の送
出を続行し、バケット１にさらにチルトさせる。
しかし、ステップ170における比較の結果、水平抵抗Rh
が下限設定値Rhdより小さくなった場合、マイクロコン
ピュータ10は切替信号S2の送出を停止してバケット１の
チルト動を一旦停止するとともに、今度は切替信号S1を
出力することにより切替弁30を切替え、POCポンプ25の
油圧をブームコントロールバルブ21の上側スプール28へ
送り、ブームシリンダ５を上側（あげがわ）に駆動する
ことにより、ブーム３を上昇させる（ステップ180）。
このブームの上昇によって、水平抵抗Rhは今度は第７図
（III）に示す如く増大する方向に向かう。
が下限設定値Rhdより小さくなった場合、マイクロコン
ピュータ10は切替信号S2の送出を停止してバケット１の
チルト動を一旦停止するとともに、今度は切替信号S1を
出力することにより切替弁30を切替え、POCポンプ25の
油圧をブームコントロールバルブ21の上側スプール28へ
送り、ブームシリンダ５を上側（あげがわ）に駆動する
ことにより、ブーム３を上昇させる（ステップ180）。
このブームの上昇によって、水平抵抗Rhは今度は第７図
（III）に示す如く増大する方向に向かう。
次に、マイクロコンピュータ10は、再び水平抵抗Rh,Rv
を算出し（ステップ190）、ブーム角θ1が所定の設定角
を超えない限り（ステップ200）、今度は該算出した垂
直抵抗Rvを前記設定値Rvsと比較し（ステップ210）、Rv
＞Rvsでない場合は、さらに前記算出した水平抵抗Rhを
該水平抵抗の上限設定値Rhuと比較する（ステップ22
0）。そして、この比較の結果、水平抵抗Rhが上限設定
値Rhuに満たない場合には（Rh≦Rhu）、マイクロコンピ
ュータ10は、まずこの水平抵抗Rhを前回算出した水平抵
抗値Rhpと比較する（ステップ230）。そして、この比較
の結果がRh≧Rhpである場合には、マイクロコンピュー
タ10は前記切替信号S1の送出を続行し、ブーム３をさら
に上昇させる（ステップ180）。そして、これ以後、マ
イクロコンピュータ10はRv≦Rvs,Rh≦Rhu,Rh≧Rhpであ
る限り切替信号S1の送出を続行し、ブーム３の上げ回動
を行なう。
を算出し（ステップ190）、ブーム角θ1が所定の設定角
を超えない限り（ステップ200）、今度は該算出した垂
直抵抗Rvを前記設定値Rvsと比較し（ステップ210）、Rv
＞Rvsでない場合は、さらに前記算出した水平抵抗Rhを
該水平抵抗の上限設定値Rhuと比較する（ステップ22
0）。そして、この比較の結果、水平抵抗Rhが上限設定
値Rhuに満たない場合には（Rh≦Rhu）、マイクロコンピ
ュータ10は、まずこの水平抵抗Rhを前回算出した水平抵
抗値Rhpと比較する（ステップ230）。そして、この比較
の結果がRh≧Rhpである場合には、マイクロコンピュー
タ10は前記切替信号S1の送出を続行し、ブーム３をさら
に上昇させる（ステップ180）。そして、これ以後、マ
イクロコンピュータ10はRv≦Rvs,Rh≦Rhu,Rh≧Rhpであ
る限り切替信号S1の送出を続行し、ブーム３の上げ回動
を行なう。
そして、マイクロコンピュータ10は、ステップ220にお
ける比較の結果がRh＞Rhuとなった時点、すなわち水平
抵抗Rhが上限設定値Rhuを超えた時点で、切替信号S1の
送出を停止してブーム３の上昇動を停止するとともに、
今度は切替信号S2を出力することによりバケット１のチ
ルト動を再開する（ステップ130）。そのバケットのチ
ルト動によって水平抵抗Rhは第７図（IV）に示す如く再
び下降してゆく。
ける比較の結果がRh＞Rhuとなった時点、すなわち水平
抵抗Rhが上限設定値Rhuを超えた時点で、切替信号S1の
送出を停止してブーム３の上昇動を停止するとともに、
今度は切替信号S2を出力することによりバケット１のチ
ルト動を再開する（ステップ130）。そのバケットのチ
ルト動によって水平抵抗Rhは第７図（IV）に示す如く再
び下降してゆく。
また、マイクロコンピュータ10では、前述したブーム３
の上昇の最中に、水平抵抗Rhが前回の水平抵抗演算値Rh
pより小さくなったときには（Rh＜Rhp）、前記同様切替
信号S1の送出を停止してブーム３の上昇動を一旦停止さ
せるとともに、今度は切替信号S1を出力してバケット１
をチルトさせるようにしている（ステップ130）。すな
わち、ブームの上昇駆動中においては、水平抵抗Rhが該
水平抵抗の上限設定値Rhuに達しないままゆっくり下降
していくことがあり、この場合、ブームは負荷による水
平掘削抵抗Rhが不十分なまま上昇され続けることにな
る。そこで、ブーム上昇中においては、ステップ230
で、現在の水平抵抗値Rhを直前に算出した水平抵抗値Rh
pと比較することにより、水平抵抗Rhの下降を検出し、
該下降が検出させた場合には、第７図（Ｖ）に示す如く
ブームの上昇動を停止してバケットをチルトさせること
により水平抵抗値Rhを強制的に下限設定値Rhdまで下
げ、その後、ブームを再び上昇させることにより水平抵
抗値Rhを上限設定値Rhuまで増大させるようにしてい
る。そのため、マイクロコンピュータ10は順次算出した
水平抵抗Rhを保存記憶するようにしている。
の上昇の最中に、水平抵抗Rhが前回の水平抵抗演算値Rh
pより小さくなったときには（Rh＜Rhp）、前記同様切替
信号S1の送出を停止してブーム３の上昇動を一旦停止さ
せるとともに、今度は切替信号S1を出力してバケット１
をチルトさせるようにしている（ステップ130）。すな
わち、ブームの上昇駆動中においては、水平抵抗Rhが該
水平抵抗の上限設定値Rhuに達しないままゆっくり下降
していくことがあり、この場合、ブームは負荷による水
平掘削抵抗Rhが不十分なまま上昇され続けることにな
る。そこで、ブーム上昇中においては、ステップ230
で、現在の水平抵抗値Rhを直前に算出した水平抵抗値Rh
pと比較することにより、水平抵抗Rhの下降を検出し、
該下降が検出させた場合には、第７図（Ｖ）に示す如く
ブームの上昇動を停止してバケットをチルトさせること
により水平抵抗値Rhを強制的に下限設定値Rhdまで下
げ、その後、ブームを再び上昇させることにより水平抵
抗値Rhを上限設定値Rhuまで増大させるようにしてい
る。そのため、マイクロコンピュータ10は順次算出した
水平抵抗Rhを保存記憶するようにしている。
このようにして、ブームの上昇駆動およびバケットのチ
ルト駆動を交互に繰返し行なうことで水平抵抗Rhは上限
設定値Rhuと下限設定値Rhdとの間を往復することにな
る。かかる切替駆動を行っている間に垂直抵抗Rvが設定
値Rvsより大となると、マイクロコンピュータ10は、ス
テップ160またはステップ210においてこれを検出し、そ
の後手順をステップ240に移行する。すなわち、ステッ
プ160においてRv＞Rvsを検出した場合には、マイクロコ
ンピュータ10は切替信号S2の送出を続行することによっ
て手順をステップ240に移行し、ステップ210においてRv
＞Rvsを検出した場合には切替信号S1の送出を停止し、
かつ切替信号S2を出力することによって手順をステップ
240に移行するようにする。
ルト駆動を交互に繰返し行なうことで水平抵抗Rhは上限
設定値Rhuと下限設定値Rhdとの間を往復することにな
る。かかる切替駆動を行っている間に垂直抵抗Rvが設定
値Rvsより大となると、マイクロコンピュータ10は、ス
テップ160またはステップ210においてこれを検出し、そ
の後手順をステップ240に移行する。すなわち、ステッ
プ160においてRv＞Rvsを検出した場合には、マイクロコ
ンピュータ10は切替信号S2の送出を続行することによっ
て手順をステップ240に移行し、ステップ210においてRv
＞Rvsを検出した場合には切替信号S1の送出を停止し、
かつ切替信号S2を出力することによって手順をステップ
240に移行するようにする。
そして、この後マイクロコンピュータ10は所定の掘削終
了時まで、前記切替信号S2を出力し続けることによりバ
ケット１を所定角チルトさせた後、今回の掘削動作を終
了する（ステップ250）。なお、掘削終了時の検出方法
としては、バケット１のサンドエッジ1aが水平になった
時点を掘削終了時とする方法、バケットピンP1の地上高
が所定高さとなった時点を掘削終了時とする方法、バケ
ットシリングのストロークエンドを検出する方法等があ
る。
了時まで、前記切替信号S2を出力し続けることによりバ
ケット１を所定角チルトさせた後、今回の掘削動作を終
了する（ステップ250）。なお、掘削終了時の検出方法
としては、バケット１のサンドエッジ1aが水平になった
時点を掘削終了時とする方法、バケットピンP1の地上高
が所定高さとなった時点を掘削終了時とする方法、バケ
ットシリングのストロークエンドを検出する方法等があ
る。
また、上記制御手段において、バケットシリンダのスト
ロークエンドを検出した場合（ステップ150）、または
ブーム角が所定の設定値を超えた場合（ステップ200）
には、手順をステップ240に移行し、その後掘削動作を
終了させるようにする。これは、水平抵抗値Rhおよび垂
直抵抗値Rvと各設定値Rhd、RhuおよびRvsとの比較に基
づく切替え制御だけでは、掘削動作がいつまでも終了し
ないことがあり、その対策として上記ステップを追加す
るようにした。
ロークエンドを検出した場合（ステップ150）、または
ブーム角が所定の設定値を超えた場合（ステップ200）
には、手順をステップ240に移行し、その後掘削動作を
終了させるようにする。これは、水平抵抗値Rhおよび垂
直抵抗値Rvと各設定値Rhd、RhuおよびRvsとの比較に基
づく切替え制御だけでは、掘削動作がいつまでも終了し
ないことがあり、その対策として上記ステップを追加す
るようにした。
さらに、上記制御手段においては、最初、水平抵抗Rhを
上限設定値Rhuより小なる値である設定値Rhmと比較し、
Rh＞Rhmとなった時点でバケットチルト動を開始するよ
うにした。すなわち、掘削開始時においては車速が速す
ぎるためにバケットの回動開始が遅れぎみになり、この
結果、タイヤのスリップ等が発生することが多く、この
対策として、掘削当初においては水平抵抗Rhを上限設定
値Rhuより小さい設定値Rhmと比較するようにして、バケ
ット回動開始タイミングを故意に速めるようにした。勿
論、かかる対策を施したほうが望ましいのであるが、前
記設定値Rhmを上限設定値Rhuで代用し、水平抵抗に関し
ては上限設定値Rhuおよび下限設定値Rhdのみを設定する
ようにしてもよい。
上限設定値Rhuより小なる値である設定値Rhmと比較し、
Rh＞Rhmとなった時点でバケットチルト動を開始するよ
うにした。すなわち、掘削開始時においては車速が速す
ぎるためにバケットの回動開始が遅れぎみになり、この
結果、タイヤのスリップ等が発生することが多く、この
対策として、掘削当初においては水平抵抗Rhを上限設定
値Rhuより小さい設定値Rhmと比較するようにして、バケ
ット回動開始タイミングを故意に速めるようにした。勿
論、かかる対策を施したほうが望ましいのであるが、前
記設定値Rhmを上限設定値Rhuで代用し、水平抵抗に関し
ては上限設定値Rhuおよび下限設定値Rhdのみを設定する
ようにしてもよい。
かかる実施例によれば、水平抵抗に関しては上限および
下限設定値RhuおよびRhdを設定し、垂直抵抗に関しては
第６図に示すような設定値Rvsを設定し、逐次検出した
水平抵抗Rhと前記上限および下限設定値との比較結果に
応じてバケットのチルト動作とブームの上げ回動を交互
に行なうことにより水平抵抗Rhを上限設定値Rhuと下限
設定値Rhdとの間を往復させるとともに、その後垂直抵
抗の検出値Rvが前記設定値Rvsを超えてから所定の掘削
終了時まではバケットをチルト動させるというような自
動掘削を行うようにしたので、タイヤスリップ、掘削土
量不足等の不具合が起こることなく、常に所定量の土砂
を自動掘削することができる。また、この自動掘削制御
によれば、作動させているアクチユエータは、常にバケ
ットシリンダおよびブームシリンダのうちのいずれか一
方であるので、現行の主流機種である流量固定のタンデ
ム回路構成の油圧回路が搭載された積込機械の内部構成
を一部変更するのみで能率的な掘削をなし得る自動掘削
機械を実現することができる。
下限設定値RhuおよびRhdを設定し、垂直抵抗に関しては
第６図に示すような設定値Rvsを設定し、逐次検出した
水平抵抗Rhと前記上限および下限設定値との比較結果に
応じてバケットのチルト動作とブームの上げ回動を交互
に行なうことにより水平抵抗Rhを上限設定値Rhuと下限
設定値Rhdとの間を往復させるとともに、その後垂直抵
抗の検出値Rvが前記設定値Rvsを超えてから所定の掘削
終了時まではバケットをチルト動させるというような自
動掘削を行うようにしたので、タイヤスリップ、掘削土
量不足等の不具合が起こることなく、常に所定量の土砂
を自動掘削することができる。また、この自動掘削制御
によれば、作動させているアクチユエータは、常にバケ
ットシリンダおよびブームシリンダのうちのいずれか一
方であるので、現行の主流機種である流量固定のタンデ
ム回路構成の油圧回路が搭載された積込機械の内部構成
を一部変更するのみで能率的な掘削をなし得る自動掘削
機械を実現することができる。
なお、上記実施例において、水平抵抗の上限および下限
設定値RhuおよびRhdと垂直抵抗設定値Rvとを掘削が１回
終了する毎に任意に変更できるような構成としてもよ
い。
設定値RhuおよびRhdと垂直抵抗設定値Rvとを掘削が１回
終了する毎に任意に変更できるような構成としてもよ
い。
また、水平抵抗Rhおよび垂直抵抗Rvを求めるための演算
方法も、第３図および第４図を用いて説明した方法に限
るわけでなく、例えば他にロードセル等の荷重計によっ
てバケットに加わる負荷を検出し、該検出値と水平およ
び垂直抵抗RhおよびRvとの力のつり合いに基づきRhおよ
びRvを求めるようにしてもよい。
方法も、第３図および第４図を用いて説明した方法に限
るわけでなく、例えば他にロードセル等の荷重計によっ
てバケットに加わる負荷を検出し、該検出値と水平およ
び垂直抵抗RhおよびRvとの力のつり合いに基づきRhおよ
びRvを求めるようにしてもよい。
また、本発明を適用する積込機械もホイールローダに限
るわけでなく、他のペイローダ、トラクタショベル等、
作業機アクチュエータとしてブームおよびバケットを有
するもの全ての機械に適用可能である。
るわけでなく、他のペイローダ、トラクタショベル等、
作業機アクチュエータとしてブームおよびバケットを有
するもの全ての機械に適用可能である。
以上説明したように、この発明によれば、 （１）掘削抵抗に応じてブーム駆動およびバケット駆動
を切替え制御するようにしたので、掘削抵抗が過大にな
るといったことがなくなり、これによりタイヤスリップ
を防止しタイヤを長寿命化することができるとともに、
掘削効率を大幅に向上させることができる （２）オペレータの経験および技術によらずに、常に均
一な土量を掘削することができる （３）作動させているアクチュエータは常にバケットお
よびブームのうちのいずれか一方であるので、現在の主
流であるタンデム回路構成の積込機械に適用して好適で
ある 等の優れた効果を奏する。
を切替え制御するようにしたので、掘削抵抗が過大にな
るといったことがなくなり、これによりタイヤスリップ
を防止しタイヤを長寿命化することができるとともに、
掘削効率を大幅に向上させることができる （２）オペレータの経験および技術によらずに、常に均
一な土量を掘削することができる （３）作動させているアクチュエータは常にバケットお
よびブームのうちのいずれか一方であるので、現在の主
流であるタンデム回路構成の積込機械に適用して好適で
ある 等の優れた効果を奏する。
第１図はこの発明の一実施例装置について全体的制御構
成例を示す概略図、第２図はホイールローダの外観的構
成および各センサの配設例を示す側面図、第３図は水平
・垂直抵抗Rh,Rvを求めるための演算例を説明するため
の図、第４図は同演算例に用いる抵抗作用点の設定移動
軌跡の１例を示すグラフ、第５図は同実施例装置の具体
作用例を示すフローチャート、第６図は垂直抵抗設定値
Rvsとバケット高さｙとの関係を示すグラフ、第７図は
本実施例装置による水平抵抗の変化を示す図である。 １……バケット、２……バケット角センサ、３……ブー
ム、４……ブーム角センサ、５……ブームシリンダ、6,
8……油圧センサ、７……バケットシリンダ、10……マ
イクロコンピュータ、20……油圧回路、21……ブームコ
ントロールバルブ、22……バケットコントロールバル
ブ、23……タンク、24……作業機ポンプ、25……POCポ
ンプ、26……リフト用パイロット弁、27……チルト用パ
イロット弁、28,29……スプール、30,40……切替弁。
成例を示す概略図、第２図はホイールローダの外観的構
成および各センサの配設例を示す側面図、第３図は水平
・垂直抵抗Rh,Rvを求めるための演算例を説明するため
の図、第４図は同演算例に用いる抵抗作用点の設定移動
軌跡の１例を示すグラフ、第５図は同実施例装置の具体
作用例を示すフローチャート、第６図は垂直抵抗設定値
Rvsとバケット高さｙとの関係を示すグラフ、第７図は
本実施例装置による水平抵抗の変化を示す図である。 １……バケット、２……バケット角センサ、３……ブー
ム、４……ブーム角センサ、５……ブームシリンダ、6,
8……油圧センサ、７……バケットシリンダ、10……マ
イクロコンピュータ、20……油圧回路、21……ブームコ
ントロールバルブ、22……バケットコントロールバル
ブ、23……タンク、24……作業機ポンプ、25……POCポ
ンプ、26……リフト用パイロット弁、27……チルト用パ
イロット弁、28,29……スプール、30,40……切替弁。
Claims (5)
- 【請求項１】ブームおよびバケットを有する積込機械を
走行させた状態でブームおよびバケットを自動的に駆動
制御することにより掘削を行なう積込機械の自動掘削装
置において、 バケットに加わる掘削抵抗の水平成分および垂直成分を
逐次算出する手段と、 前記水平掘削抵抗に関して、第１の設定値、上限設定値
および下限設定値を設定するとともに、前記垂直掘削抵
抗に関する設定値を設定する設定手段と、 前記算出した水平掘削抵抗が第１の設定値より大となっ
てかつ前記算出した垂直掘削抵抗が同垂直掘削抵抗の設
定値より小なるときは前記水平掘削抵抗を前記上限設定
値と下限設定値との間で往復させるようバケットのチル
ト動およびブームの上げ回動の交互切替え制御を行なう
とともに、前記算出した垂直掘削抵抗が同垂直掘削抵抗
の設定値より大となってからは所定の掘削終了時までバ
ケットのチルト動を行なわせるべく、ブームおよびバケ
ットを夫々駆動する各作業機バルブの切替え制御を行な
う切替制御手段とを具えた積込機械の自動掘削装置。 - 【請求項２】前記設定手段に設定される第１の設定値
は、下限設定値と上限設定値との間の値である特許請求
の範囲第（１）項記載の積込機械の自動掘削装置。 - 【請求項３】前記設定手段において第１の設定値は、上
限設定値と同一値に設定される特許請求の範囲第（１）
項記載の積込機械の自動掘削装置。 - 【請求項４】前記切替制御手段は、前記算出した水平掘
削抵抗が第１の設定値より大となってかつ前記算出した
垂直掘削抵抗が同垂直掘削抵抗の設定値より小なる場
合、 算出した水平掘削抵抗が上限設定値を越えてから下限設
定値まで下降しているときにはバケットのチルト動を行
ない、算出した水平掘削抵抗が下限設定値より小となっ
てから上限設定値まで上昇しているときにはブームの上
げ回動を行なうべく前記各作業機バルブの切替え制御を
行なう特許請求の範囲第（１）項記載の積込機械の自動
掘削装置。 - 【請求項５】ブームおよびバケットを有する積込機械を
走行させた状態でブームおよびバケットを自動的に駆動
制御することにより掘削を行なう積込機械の自動掘削装
置において、 バケットに加わる掘削抵抗の水平成分および垂直成分を
逐次算出する手段と、 ブーム上昇中において、前記算出した水平掘削抵抗を前
回算出した水平掘削抵抗と比較することによりブーム上
昇駆動中における水平掘削抵抗の下降を検出する検出手
段と、 前記水平掘削抵抗に関して、第１の設定値、上限設定値
および下限設定値を設定するとともに、前記垂直掘削抵
抗に関する設定値を設定する設定手段と、 前記算出した水平掘削抵抗が第１の設定値より大となっ
てかつ前記算出した垂直掘削抵抗が同垂直掘削抵抗の設
定値より小なる場合、算出した水平掘削抵抗が上限設定
値を越えてから下限設定値まで下降しているときまたは
前記検出手段から検出信号が出力されたときにはバケッ
トのチルト動を行ない、算出した水平掘削抵抗が下限設
定値より小となってから上限設定値まで上昇していると
きにはブームの上げ回動を行なうとともに、 前記算出した垂直掘削抵抗が同垂直掘削抵抗の設定値よ
り大となってからは所定の掘削終了時までバケットのチ
ルト動を行なわせるべく、ブームおよびバケットを夫々
駆動する各作業機バルブの切替え制御を行なう切替制御
手段とを具えた積込機械の自動掘削装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6518286A JPH0689553B2 (ja) | 1986-03-24 | 1986-03-24 | 積込機械の自動掘削装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6518286A JPH0689553B2 (ja) | 1986-03-24 | 1986-03-24 | 積込機械の自動掘削装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62220620A JPS62220620A (ja) | 1987-09-28 |
| JPH0689553B2 true JPH0689553B2 (ja) | 1994-11-09 |
Family
ID=13279515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6518286A Expired - Lifetime JPH0689553B2 (ja) | 1986-03-24 | 1986-03-24 | 積込機械の自動掘削装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0689553B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6099236A (en) * | 1997-12-05 | 2000-08-08 | Caterpillar Inc. | Apparatus for controlling movement of an implement relative to a frame of a work machine |
| JP4223893B2 (ja) | 2002-10-23 | 2009-02-12 | 株式会社小松製作所 | 作業車両の作業機用油圧ポンプの制御方法と制御装置 |
| JP4488413B2 (ja) * | 2004-07-02 | 2010-06-23 | 株式会社クボタ | 移動作業機 |
| JP5930759B2 (ja) * | 2012-02-17 | 2016-06-08 | ユニキャリア株式会社 | 荷役装置の駆動機構 |
| CN116950177B (zh) * | 2023-07-26 | 2026-03-03 | 上海华兴数字科技有限公司 | 装载机控制方法、系统、装载机、电子设备及存储介质 |
-
1986
- 1986-03-24 JP JP6518286A patent/JPH0689553B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62220620A (ja) | 1987-09-28 |
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