JPH0745741B2 - 油圧シヨベルの掘削深さ制御装置 - Google Patents
油圧シヨベルの掘削深さ制御装置Info
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- JPH0745741B2 JPH0745741B2 JP61160407A JP16040786A JPH0745741B2 JP H0745741 B2 JPH0745741 B2 JP H0745741B2 JP 61160407 A JP61160407 A JP 61160407A JP 16040786 A JP16040786 A JP 16040786A JP H0745741 B2 JPH0745741 B2 JP H0745741B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、油圧ショベルの掘削深さ制御装置に関するも
のである。
のである。
（従来技術） 従来、油圧ショベルにおける掘削深さの制御手段とし
て、たとえば特公昭58−36135号公報に示されるものが
知られている。この制御手段は、地面からの掘削深さを
設定し、ブーム、アーム、バケットの各回転部に角度検
出器を設けてそれぞれの回転角を検出するとともに、各
回転角に基づいて地面からバケット先端までの距離を求
め、上記設定掘削深さと、地面からバケット先端までの
距離との差が０となるようにブームとアームの作動を制
御するものである。
て、たとえば特公昭58−36135号公報に示されるものが
知られている。この制御手段は、地面からの掘削深さを
設定し、ブーム、アーム、バケットの各回転部に角度検
出器を設けてそれぞれの回転角を検出するとともに、各
回転角に基づいて地面からバケット先端までの距離を求
め、上記設定掘削深さと、地面からバケット先端までの
距離との差が０となるようにブームとアームの作動を制
御するものである。
上記従来の制御手段では、地面を基準として掘削深さの
設定およびバケット先端位置の演算を行っているため、
地面が水平面に対して傾斜している場合、車体も傾斜
し、正確な掘削制御を行うことができず、とくに車体が
前屈みに傾斜している場合には、設定掘削深さ以上に掘
削することになる。しかも、バケットの角度を検出する
ために、バケットのアーム先端に対する枢支部に角度検
出器を設ける必要があり、このバケット角度検出器の使
用環境が悪く、バケットによる掘削およびダンプ時の衝
撃、振動、防水等を考慮して特殊、高価な検出器が必要
であり、しかも、その検出器が故障し易く、その故障に
よって制御不能になるおそれがあり、信頼性に乏しい等
の問題がある。
設定およびバケット先端位置の演算を行っているため、
地面が水平面に対して傾斜している場合、車体も傾斜
し、正確な掘削制御を行うことができず、とくに車体が
前屈みに傾斜している場合には、設定掘削深さ以上に掘
削することになる。しかも、バケットの角度を検出する
ために、バケットのアーム先端に対する枢支部に角度検
出器を設ける必要があり、このバケット角度検出器の使
用環境が悪く、バケットによる掘削およびダンプ時の衝
撃、振動、防水等を考慮して特殊、高価な検出器が必要
であり、しかも、その検出器が故障し易く、その故障に
よって制御不能になるおそれがあり、信頼性に乏しい等
の問題がある。
（発明の目的） 本発明は、このような問題を解消するためになされたも
のであり、地面の傾斜いかんに拘らず、掘削深さを適正
に制御でき、かつ、検出器の故障も少なく、信頼性の高
い制御ができる油圧ショベルの掘削深さ制御装置に提供
するものである。
のであり、地面の傾斜いかんに拘らず、掘削深さを適正
に制御でき、かつ、検出器の故障も少なく、信頼性の高
い制御ができる油圧ショベルの掘削深さ制御装置に提供
するものである。
（発明の構成） 本発明の構成を第１図の機能ブロック図（実施例上の手
段を含む）を参照して説明する。
段を含む）を参照して説明する。
本発明は、油圧ショベルの走行体前部の機能定点Ｏを設
定する設定手段10と、機能定点Ｏを基準とした目標掘削
面までの掘削深さＨを設定する設定手段11と、車体の傾
斜角αを検出する検出手段12と、ブームの回転角βを検
出する検出手段13と、アームの回転角γを検出する検出
手段14と、上記各設定手段10,11および各検出手段12,1
3,14からの出力信号と、地面からブームフットまでの高
さ、ブーム長さ、アーム長さ、バケット回転半径とに基
づいてブームフットとアームポイントを結ぶ基準直線の
作業傾斜角ηを演算する演算手段22と、この作業傾斜角
ηに応じてブームフットを基準とした最大掘削深さＩを
演算する演算手段23と、上記機能定点Ｏからの目標掘削
面までの設定掘削深さＨをブームフットを基準とした目
標掘削深さＪに演算する演算手段24と、上記最大掘削深
さＩと目標掘削深さＪとを比較する比較手段25と、上記
最大掘削深さＩが目標掘削深さＪになった時にアーム回
転角γに応じてアームポイントと目標掘削面との鉛直方
向間隔がバケット回転半径より小さくなる方向へのブー
ムおよびアームの作動を阻止する制御手段29,30とを設
けてなることを特徴とするものである。
定する設定手段10と、機能定点Ｏを基準とした目標掘削
面までの掘削深さＨを設定する設定手段11と、車体の傾
斜角αを検出する検出手段12と、ブームの回転角βを検
出する検出手段13と、アームの回転角γを検出する検出
手段14と、上記各設定手段10,11および各検出手段12,1
3,14からの出力信号と、地面からブームフットまでの高
さ、ブーム長さ、アーム長さ、バケット回転半径とに基
づいてブームフットとアームポイントを結ぶ基準直線の
作業傾斜角ηを演算する演算手段22と、この作業傾斜角
ηに応じてブームフットを基準とした最大掘削深さＩを
演算する演算手段23と、上記機能定点Ｏからの目標掘削
面までの設定掘削深さＨをブームフットを基準とした目
標掘削深さＪに演算する演算手段24と、上記最大掘削深
さＩと目標掘削深さＪとを比較する比較手段25と、上記
最大掘削深さＩが目標掘削深さＪになった時にアーム回
転角γに応じてアームポイントと目標掘削面との鉛直方
向間隔がバケット回転半径より小さくなる方向へのブー
ムおよびアームの作動を阻止する制御手段29,30とを設
けてなることを特徴とするものである。
この構成により、オペレータが作業現場の状況等に応じ
て、走行体前部の機能定点Ｏおよび機能定点Ｏを基準と
した掘削深さＨを設定するだけで、その設定値と車体の
傾斜角α、ブームの回転角γ、アームの回転角δの各検
出値とに基づいて、目標掘削深さに対応した目標掘削面
からアームポイントまでの間隔がバケット回転半径より
小さくならないように制御され、バケット先端により目
標掘削面が掘削されることが確実に防止される。
て、走行体前部の機能定点Ｏおよび機能定点Ｏを基準と
した掘削深さＨを設定するだけで、その設定値と車体の
傾斜角α、ブームの回転角γ、アームの回転角δの各検
出値とに基づいて、目標掘削深さに対応した目標掘削面
からアームポイントまでの間隔がバケット回転半径より
小さくならないように制御され、バケット先端により目
標掘削面が掘削されることが確実に防止される。
（実施例） 第２図は本発明装置を具備した油圧ショベルの一例を示
しているとともに、その制御のための設定、検出、演算
の各要素を示している。この油圧ショベルは、走行体１
の上部に設けられた旋回体２にブーム３が回動自在に設
けられ、ブーム３の先端にアーム４が回動自在に設けら
れ、アーム４の先端にバケット５が回動自在に設けら
れ、これらブーム３、アーム４、バケット５がブームシ
リンダ６、アームシリンダ７、バケットシリンダ８によ
って回動されるようになっている。
しているとともに、その制御のための設定、検出、演算
の各要素を示している。この油圧ショベルは、走行体１
の上部に設けられた旋回体２にブーム３が回動自在に設
けられ、ブーム３の先端にアーム４が回動自在に設けら
れ、アーム４の先端にバケット５が回動自在に設けら
れ、これらブーム３、アーム４、バケット５がブームシ
リンダ６、アームシリンダ７、バケットシリンダ８によ
って回動されるようになっている。
上記油圧ショベルにおいて、各部の基準点、寸法および
角度を次のように定める。
角度を次のように定める。
O:機能定点 X:ブームフット（ブーム３の回転中心） Y:ブームポイント（アーム４の回転中心） Z:アームポイント（バケット５の回転中心） V:バケット５の先端 W:ブームフットＸから地面９に鉛直に下した線が地面９
と交わる点 A:ブームフットＸの地面からの高さ B:ブーム長さ（ブームフットＸとブームポイントＹ間の
距離） C:アーム長さ（ブームポイントＹとアームポイントＺ間
の距離） D:バケット回転半径（バケット先端Ｐのアームポイント
Ｚを中心とする回転半径） E:上記点Ｗから機能定点Ｏまでの距離 H:設定掘削深さ I:最大掘削深さ J:目標掘削深さ K:目標掘削面 α：水平面に対する車体の傾斜角（地面と水平面のなす
角） β：ブーム３の回転角（水平線に対する角度） γ：アーム４の回転角（水平線に対する角度） 上記寸法および角度のうち、高さＡ、ブーム長さＢ、ア
ーム長さＣ、バケット回転半径Ｄは機種によって決まる
既知の定数である。また、上記点Ｗから機能定点Ｏまで
の距離Ｅおよび設定掘削深さＨはオペレータにより掘削
現場の状況に応じて任意に設定される。一方、車体傾斜
角α、ブーム回転角β、アーム回転角γは角度検出器に
より検出される。
と交わる点 A:ブームフットＸの地面からの高さ B:ブーム長さ（ブームフットＸとブームポイントＹ間の
距離） C:アーム長さ（ブームポイントＹとアームポイントＺ間
の距離） D:バケット回転半径（バケット先端Ｐのアームポイント
Ｚを中心とする回転半径） E:上記点Ｗから機能定点Ｏまでの距離 H:設定掘削深さ I:最大掘削深さ J:目標掘削深さ K:目標掘削面 α：水平面に対する車体の傾斜角（地面と水平面のなす
角） β：ブーム３の回転角（水平線に対する角度） γ：アーム４の回転角（水平線に対する角度） 上記寸法および角度のうち、高さＡ、ブーム長さＢ、ア
ーム長さＣ、バケット回転半径Ｄは機種によって決まる
既知の定数である。また、上記点Ｗから機能定点Ｏまで
の距離Ｅおよび設定掘削深さＨはオペレータにより掘削
現場の状況に応じて任意に設定される。一方、車体傾斜
角α、ブーム回転角β、アーム回転角γは角度検出器に
より検出される。
今、第２図において、ブーム３とアーム４がなす角∠XY
Zをεとすると、εはブーム回転角βとアーム回転角γ
を用いて、 ε＝２π−γ−（π−β） ＝π−γ＋β …… で算出される。
Zをεとすると、εはブーム回転角βとアーム回転角γ
を用いて、 ε＝２π−γ−（π−β） ＝π−γ＋β …… で算出される。
また、ブームフットＸとアームポイントＺ間の距離をＧ
とすると、Ｇは、△XYZより、既知のブーム長さＢおよ
びアーム長さＣと、上記角度εとを用いて次のように算
出される。
とすると、Ｇは、△XYZより、既知のブーム長さＢおよ
びアーム長さＣと、上記角度εとを用いて次のように算
出される。
次に、ブームフットＸを中心として、ブームポイントＹ
とアームポイントＺのなす角∠YXZをθとすると、θ
は、△XYZより、アーム長さＣと、上記式で求めた
角度εおよび距離Ｇを用いて次の通り演算される。
とアームポイントＺのなす角∠YXZをθとすると、θ
は、△XYZより、アーム長さＣと、上記式で求めた
角度εおよび距離Ｇを用いて次の通り演算される。
C/sinθ＝G/sinε ∴θ＝sin-1［（C/G）sinε］ … ここで、ブームフットＸとアームポイントＺを結ぶ直線
を基準直線ａとし、この基準直線ａのブームフットＸを
基準とした水平線に対する傾斜角を作業傾斜角ηとする
と、作業傾斜角ηは、下記の通り演算される。
を基準直線ａとし、この基準直線ａのブームフットＸを
基準とした水平線に対する傾斜角を作業傾斜角ηとする
と、作業傾斜角ηは、下記の通り演算される。
η＝β＋θ …… さらに、作業傾斜角ηは作業状況に応じて変化するもの
であり、この作業傾斜角ηに応じたショベルの掘削可能
な最大掘削深さを、ブームフットＸを基準としてＩで表
わすと、Ｉは、上記Ｇおよび作業傾斜角ηとバケット回
転半径Ｄを用いて次の通り演算される。
であり、この作業傾斜角ηに応じたショベルの掘削可能
な最大掘削深さを、ブームフットＸを基準としてＩで表
わすと、Ｉは、上記Ｇおよび作業傾斜角ηとバケット回
転半径Ｄを用いて次の通り演算される。
Ｉ＝Gsinη＋Ｄ …… このようにブームフットＸを基準とする作業傾斜角ηに
応じたショベルの最大掘削深さＩは、上記〜式によ
り、既知のブーム長さＢ、アーム長さＣ、バケット回転
半径Ｄと、検出値であるブーム回転角β、アーム回転角
γを用いて算出することができる。
応じたショベルの最大掘削深さＩは、上記〜式によ
り、既知のブーム長さＢ、アーム長さＣ、バケット回転
半径Ｄと、検出値であるブーム回転角β、アーム回転角
γを用いて算出することができる。
一方、ブームフットＸと機能定点Ｏ間の距離をＦ、ブー
ムフットＸと機能定点Ｏを結ぶ線の地面９となす角∠XO
Wをδとすると、Ｆおよびδは△XOWより、車体高さＡと
設定距離Ｅを用いて次のように算出される。
ムフットＸと機能定点Ｏを結ぶ線の地面９となす角∠XO
Wをδとすると、Ｆおよびδは△XOWより、車体高さＡと
設定距離Ｅを用いて次のように算出される。
δ＝tan-1（A/E） …… 次に、ブームフットＸを基準としてショベルの目標掘削
深さをＪで表わすと、目標掘削深さＪは、機能定点Ｏを
基準とした設定掘削深さＨと、上記式で求められた距
離Ｆと、検出値である車体傾斜角αと、上記式で求め
られたδとを用いて次のように算出される。
深さをＪで表わすと、目標掘削深さＪは、機能定点Ｏを
基準とした設定掘削深さＨと、上記式で求められた距
離Ｆと、検出値である車体傾斜角αと、上記式で求め
られたδとを用いて次のように算出される。
Ｊ＝Ｈ＋Fsin（α＋δ） …… こうしてブームフットＸを基準としたショベルの目標掘
削深さＪは、上記〜式により、既知の車体高さＡ
と、設定距離Ｅおよび設定掘削深さＨと、検出値である
車体傾斜角αおよびブーム回転角βを用いて演算するこ
とができる。
削深さＪは、上記〜式により、既知の車体高さＡ
と、設定距離Ｅおよび設定掘削深さＨと、検出値である
車体傾斜角αおよびブーム回転角βを用いて演算するこ
とができる。
そして、上記作業傾斜角ηに応じた最大掘削深さＩと、
目標掘削深さＪとを比較することによって、アームポイ
ントＺが安全域にあるか、危険域にあるかが分る。
目標掘削深さＪとを比較することによって、アームポイ
ントＺが安全域にあるか、危険域にあるかが分る。
すなわち最大掘削深さＩが目標掘削深さＪより小さい時
（Ｉ＜Ｊ）は、アームポイントＺが目標掘削面Ｋからバ
ケット回転半径Ｄに相当する距離以上に離れた領域にあ
り、安全域であると言える。従ってその位置でバケット
５を掻込み方向に回動させてもバケット先端Ｐが目標掘
削面Ｋに食込むおそれはなく、ブーム３、アーム４、バ
ケット５を自由に作動させて差支えない。
（Ｉ＜Ｊ）は、アームポイントＺが目標掘削面Ｋからバ
ケット回転半径Ｄに相当する距離以上に離れた領域にあ
り、安全域であると言える。従ってその位置でバケット
５を掻込み方向に回動させてもバケット先端Ｐが目標掘
削面Ｋに食込むおそれはなく、ブーム３、アーム４、バ
ケット５を自由に作動させて差支えない。
ただし、最大掘削深さＩが目標掘削深さＪ以上の時（Ｉ
≧Ｊ）は、アームポイントＺと目標掘削面Ｋとの間隔が
バケット回転半径Ｄ以下の時であり、この位置でバケッ
ト５を回動させると、バケット先端Ｐが目標掘削面Ｋに
食込むおそれがあり、従って危険域であると言える。
≧Ｊ）は、アームポイントＺと目標掘削面Ｋとの間隔が
バケット回転半径Ｄ以下の時であり、この位置でバケッ
ト５を回動させると、バケット先端Ｐが目標掘削面Ｋに
食込むおそれがあり、従って危険域であると言える。
このような場合はアーム回転角γの値によって次のよう
に判定される。
に判定される。
イ γ＜（π/2）の時 ：アーム引込みおよびブーム下げを停止 ロ γ＞（π/2）の時 ：アーム押出しおよびブーム下げを停止 ハ γ＝（π/2）の時 ：アーム下げを停止 これによって、アームポイントＺが目標掘削面Ｋ側に近
付くことが防止され、アームポイントＺと目標掘削面Ｋ
との間隔がバケット回転半径Ｄより小さくなることが防
止され、バケット先端Ｐが目標掘削面Ｋに食込むことが
防止される。
付くことが防止され、アームポイントＺと目標掘削面Ｋ
との間隔がバケット回転半径Ｄより小さくなることが防
止され、バケット先端Ｐが目標掘削面Ｋに食込むことが
防止される。
次に、上記の演算および制御を第１図の機能ブロック図
により説明する。
により説明する。
まず、オペレータが現場の作業状況に応じて、機能定点
Ｏを決め、この機能定点Ｏを基準に上記点Ｗから機能定
点Ｏまでの距離Ｅを機能定点設定手段10に設定するとと
もに、機能定点０を基準とした設定掘削深さＨを掘削深
さ設定手段11に設定する。一方、車体傾斜角検出手段12
により車体傾斜角αが検出され、ブーム回転角検出手段
13およびアーム回転角検出手段14によりビーム回転角β
およびアーム回転角γが検出される。この場合、車体傾
斜角検出手段12には車体に設けられるジャイロスコー
プ、振り子等の検出器が用いられる。ブーム回転角検出
手段13およびアーム回転角検出手段14にはブームフット
ＸおよびブームポイントＹに設けられるポテンショメー
タ等の検出器が用いられる。ただし、上記回転角検出手
段13,14による実際の検出値は車体およびブームポイン
トＹを基準とするため、図示しない補正手段により水平
線を基準とする数値に補正される。
Ｏを決め、この機能定点Ｏを基準に上記点Ｗから機能定
点Ｏまでの距離Ｅを機能定点設定手段10に設定するとと
もに、機能定点０を基準とした設定掘削深さＨを掘削深
さ設定手段11に設定する。一方、車体傾斜角検出手段12
により車体傾斜角αが検出され、ブーム回転角検出手段
13およびアーム回転角検出手段14によりビーム回転角β
およびアーム回転角γが検出される。この場合、車体傾
斜角検出手段12には車体に設けられるジャイロスコー
プ、振り子等の検出器が用いられる。ブーム回転角検出
手段13およびアーム回転角検出手段14にはブームフット
ＸおよびブームポイントＹに設けられるポテンショメー
タ等の検出器が用いられる。ただし、上記回転角検出手
段13,14による実際の検出値は車体およびブームポイン
トＹを基準とするため、図示しない補正手段により水平
線を基準とする数値に補正される。
そして、上記各設定手段10,11および各検出手段12,13,1
4からの出力信号E,Hおよびα，β，γがコントローラ20
に入力され、入出力装置21を経て作業傾斜角演算手段22
および最大掘削深さ演算手段23と、目標掘削深さ演算手
段24に送られる。ここで、上記演算手段22,23により作
業傾斜角ηに応じた最大掘削深さＩ（上記〜式）が
演算されるとともに、演算手段24により目標掘削深さＪ
（上記〜式）が演算される。
4からの出力信号E,Hおよびα，β，γがコントローラ20
に入力され、入出力装置21を経て作業傾斜角演算手段22
および最大掘削深さ演算手段23と、目標掘削深さ演算手
段24に送られる。ここで、上記演算手段22,23により作
業傾斜角ηに応じた最大掘削深さＩ（上記〜式）が
演算されるとともに、演算手段24により目標掘削深さＪ
（上記〜式）が演算される。
次いで、比較手段25により最大掘削深さＩと、目標掘削
深さＪとが比較され、判別手段26により最大掘削深さＩ
が目標掘削深さＪより小さい（Ｉ＜Ｊ）か否かが判別さ
れ、Ｉ＜Ｊの時は、アームポイントＺが安全域であるの
で、信号発生手段28を介してブーム制御手段29およびア
ーム制御手段30にそれぞれ自由作動信号が送られる。
深さＪとが比較され、判別手段26により最大掘削深さＩ
が目標掘削深さＪより小さい（Ｉ＜Ｊ）か否かが判別さ
れ、Ｉ＜Ｊの時は、アームポイントＺが安全域であるの
で、信号発生手段28を介してブーム制御手段29およびア
ーム制御手段30にそれぞれ自由作動信号が送られる。
一方、Ｉ≧Ｊの時は、アームポイントＺが危険域にある
ので、次のアーム回転角判別手段28によりアーム回転角
γの値に基づいて上記イ〜ハに応じた制御信号が信号発
生手段28を介してブーム制御手段29およびアーム制御手
段30に送られる。なお、機械としては安全サイドに動く
ことは可能とする。
ので、次のアーム回転角判別手段28によりアーム回転角
γの値に基づいて上記イ〜ハに応じた制御信号が信号発
生手段28を介してブーム制御手段29およびアーム制御手
段30に送られる。なお、機械としては安全サイドに動く
ことは可能とする。
次に、上記の制御を行うためのブームおよびアームの油
圧回路を第４図によって説明する。
圧回路を第４図によって説明する。
第４図において、図示しないアームレバーを操作する
と、アーム用操作弁31に設けられた可変減圧弁31a,31b
の二次側に二次圧力Pa1,Pa2が導かれ、その二次圧力P
a1,Pa2によってアーム用方向制御弁32が左右いずれかに
切替えられ、メインポンプ33からアームシリンダ７に対
する圧油の給排が制御され、アームシリンダ７が伸縮さ
れてアーム押出しまたは引込みが行われる。また、図示
しないブームレバーを操作すると、ブーム用操作弁34に
設けられた可変減圧弁34a,34bの二次側に二次圧力Pb1,P
b2が導かれ、その二次圧力Pb1,Pb2によってブーム用方
向制御弁35が左右いずれかに切替えられ、メインポンプ
36からブームシリンダ６に対する圧油の給排が制御さ
れ、ブームシリンダ６が伸縮されてブーム上げまたはブ
ーム下げが行われる。
と、アーム用操作弁31に設けられた可変減圧弁31a,31b
の二次側に二次圧力Pa1,Pa2が導かれ、その二次圧力P
a1,Pa2によってアーム用方向制御弁32が左右いずれかに
切替えられ、メインポンプ33からアームシリンダ７に対
する圧油の給排が制御され、アームシリンダ７が伸縮さ
れてアーム押出しまたは引込みが行われる。また、図示
しないブームレバーを操作すると、ブーム用操作弁34に
設けられた可変減圧弁34a,34bの二次側に二次圧力Pb1,P
b2が導かれ、その二次圧力Pb1,Pb2によってブーム用方
向制御弁35が左右いずれかに切替えられ、メインポンプ
36からブームシリンダ６に対する圧油の給排が制御さ
れ、ブームシリンダ６が伸縮されてブーム上げまたはブ
ーム下げが行われる。
上記油圧回路において、アーム押出し用可変減圧弁31a
の二次側回路およびアーム引込み用可変減圧弁31bの二
次側回路と、ブーム下げ用可変減圧弁34bの二次側回路
に、それぞれ電磁弁37,38,39が設けられている。
の二次側回路およびアーム引込み用可変減圧弁31bの二
次側回路と、ブーム下げ用可変減圧弁34bの二次側回路
に、それぞれ電磁弁37,38,39が設けられている。
今、アーム押出し用可変減圧弁31aを操作してその二次
圧力Pa1によりアーム用方向制御弁32を左位置に切替
え、アームシリンダ７を伸ばしてアーム押出しを行って
いる際に、電磁弁37をONすると、上記可変減圧弁31aか
ら方向制御弁32に二次圧力が送られなくなり、方向制御
弁32が中立位置に戻され、アームシリンダ７が停止さ
れ、アーム押出しが停止される。また、アーム引込みお
よびブーム下げの作業時に、電磁弁38,39をONすれば、
上記と同様の作動でそれらの作業が停止される。ただ
し、ブーム上げは常に安全サイドへの作動であるので、
上記の制御を行う必要はない。
圧力Pa1によりアーム用方向制御弁32を左位置に切替
え、アームシリンダ７を伸ばしてアーム押出しを行って
いる際に、電磁弁37をONすると、上記可変減圧弁31aか
ら方向制御弁32に二次圧力が送られなくなり、方向制御
弁32が中立位置に戻され、アームシリンダ７が停止さ
れ、アーム押出しが停止される。また、アーム引込みお
よびブーム下げの作業時に、電磁弁38,39をONすれば、
上記と同様の作動でそれらの作業が停止される。ただ
し、ブーム上げは常に安全サイドへの作動であるので、
上記の制御を行う必要はない。
上記電磁弁37,38,39はコントローラ20からの信号によっ
てON−OFF制御されるものであり、コントローラ20は第
１図に示した機能を有し、車体傾斜角α、ブーム回転角
β、アーム回転角γ、設定距離Ｅ、設定掘削深さＨを入
力し、それらの入力信号に基づいて電磁弁37,38,39に対
するON−OFF信号を出力する。
てON−OFF制御されるものであり、コントローラ20は第
１図に示した機能を有し、車体傾斜角α、ブーム回転角
β、アーム回転角γ、設定距離Ｅ、設定掘削深さＨを入
力し、それらの入力信号に基づいて電磁弁37,38,39に対
するON−OFF信号を出力する。
このようにアーム用方向制御弁32およびブーム用方向制
御弁35を切替えるための二次圧力を、コントローラ20か
らの信号によって作動する電磁弁37,38,39でON−OFFす
ることにより誤動作がなく、制御の信頼性が高められ
る。
御弁35を切替えるための二次圧力を、コントローラ20か
らの信号によって作動する電磁弁37,38,39でON−OFFす
ることにより誤動作がなく、制御の信頼性が高められ
る。
次に、上記コントローラ20による制御を第４図のフロー
チャートにより説明する。
チャートにより説明する。
まず、ステップS1で設定掘削深さＨが読込まれ、ステッ
プS2で上記点Ｗから機能定点Ｏまでの設定距離Ｅが読込
まれ、ステップS3で車体傾斜角αが読込まれ、ステップ
S4でブーム回転角βが読込まれ、ステップS5でアーム回
転角γが読込まれる。次いで、ステップS6でブームフッ
トＸを基準とする作業傾斜角ηに応じた最大掘削深さＩ
が演算され、ステップS7でブームフットＸを基準とする
目標掘削深さＪが演算された後、ステップS8でＩ＜Ｊで
あるか否かが判別される。ステップS8でYESの時は、ス
タートに戻る。
プS2で上記点Ｗから機能定点Ｏまでの設定距離Ｅが読込
まれ、ステップS3で車体傾斜角αが読込まれ、ステップ
S4でブーム回転角βが読込まれ、ステップS5でアーム回
転角γが読込まれる。次いで、ステップS6でブームフッ
トＸを基準とする作業傾斜角ηに応じた最大掘削深さＩ
が演算され、ステップS7でブームフットＸを基準とする
目標掘削深さＪが演算された後、ステップS8でＩ＜Ｊで
あるか否かが判別される。ステップS8でYESの時は、ス
タートに戻る。
ステップS8でNO（Ｉ≧Ｊ）の時は、次のステップS9でア
ーム回転角γが、γ＜（π/2）か否かが判別される。ス
テップS9でYESの時はステップS11に進み、アーム引込み
停止すなわち第３図の電磁弁38をONする信号が出力され
た後、ステップS13に進む。NOの時はステップS10でγ＝
（π/2）か否かが判別され、YESの時はステップS13に進
み、NOの時はステップS12でアーム押出し停止すなわち
第３図の電磁弁37をONする信号が出力され、ステップS
13に進む。次いで、ステップS13でブーム下げ停止すな
わち第３図の電磁弁39をONする信号が出力され、その
後、ステップS14で終りか否かが判別され、NOの時はス
タートに戻され、YESの時は制御を終了する。
ーム回転角γが、γ＜（π/2）か否かが判別される。ス
テップS9でYESの時はステップS11に進み、アーム引込み
停止すなわち第３図の電磁弁38をONする信号が出力され
た後、ステップS13に進む。NOの時はステップS10でγ＝
（π/2）か否かが判別され、YESの時はステップS13に進
み、NOの時はステップS12でアーム押出し停止すなわち
第３図の電磁弁37をONする信号が出力され、ステップS
13に進む。次いで、ステップS13でブーム下げ停止すな
わち第３図の電磁弁39をONする信号が出力され、その
後、ステップS14で終りか否かが判別され、NOの時はス
タートに戻され、YESの時は制御を終了する。
これによって、目標掘削面ＫからアームポイントＺまで
の間隔がバケット回転半径Ｄより小さくならないように
制御され、バケット先端Ｐにより目標掘削面Ｋが掘削さ
れることが防止される。
の間隔がバケット回転半径Ｄより小さくならないように
制御され、バケット先端Ｐにより目標掘削面Ｋが掘削さ
れることが防止される。
（発明の効果） 以上のように本発明は、オペレータが走行体前部の機能
定点Ｏおよび機能定点Ｏを基準とした掘削深さＨを設定
するだけで、その設定値と車体の傾斜角α、ブームの回
転角β、アームの回転角γの各検出値とに基づいて、目
標掘削面からアームポイントまでの間隔がバケット回転
半径より小さくならないように制御でき、バケット先端
により目標掘削面が掘削されることを確実に防止でき、
正確な掘削深さ制御ができる。しかも、地盤が傾斜して
いる場合であっても、その作業現場の状況に応じて機能
定点と目標掘削深さを設定することによって、常に最適
な制御が行われ、制御精度を向上できるとともに、作業
の安全性ならびに装置の汎用性を向上できる。さらに、
バケットの枢支部に角度検出器を設ける必要がないの
で、従来装置に比べて検出器の数を少なくできるととも
に、故障も少なく、信頼性の高い制御を行うことができ
る。
定点Ｏおよび機能定点Ｏを基準とした掘削深さＨを設定
するだけで、その設定値と車体の傾斜角α、ブームの回
転角β、アームの回転角γの各検出値とに基づいて、目
標掘削面からアームポイントまでの間隔がバケット回転
半径より小さくならないように制御でき、バケット先端
により目標掘削面が掘削されることを確実に防止でき、
正確な掘削深さ制御ができる。しかも、地盤が傾斜して
いる場合であっても、その作業現場の状況に応じて機能
定点と目標掘削深さを設定することによって、常に最適
な制御が行われ、制御精度を向上できるとともに、作業
の安全性ならびに装置の汎用性を向上できる。さらに、
バケットの枢支部に角度検出器を設ける必要がないの
で、従来装置に比べて検出器の数を少なくできるととも
に、故障も少なく、信頼性の高い制御を行うことができ
る。
第１図は本発明装置の実施例を示す機能ブロック図、第
２図は本発明装置を具備する油圧ショベルの一例を示す
側面図、第３図は本発明装置におけるブームおよびアー
ムの油圧回路図、第４図は制御のフローチャートであ
る。 １…走行体、３…ブーム、４…アーム、５…バケット、
10…機能定点設定手段、11…掘削深さ設定手段、12…車
体傾斜角設定手段、13…ブーム回転角検出手段、14…ア
ーム回転角検出手段、20…コントローラ、22…作業傾斜
角演算手段、23…最大掘削深さ演算手段、24…目標掘削
深さ演算手段、25…比較手段、26…判別手段、27…アー
ム回転角判別手段、28…信号発生手段、29…ブーム制御
手段、30…アーム制御手段、37,38,39…電磁弁、α…車
体傾斜角、β…ブーム回転角、γ…アーム回転角、Ｏ…
機能定点、Ｅ…設定距離、η…作業傾斜角、Ｉ…最大掘
削深さ、Ｊ…目標掘削深さ。
２図は本発明装置を具備する油圧ショベルの一例を示す
側面図、第３図は本発明装置におけるブームおよびアー
ムの油圧回路図、第４図は制御のフローチャートであ
る。 １…走行体、３…ブーム、４…アーム、５…バケット、
10…機能定点設定手段、11…掘削深さ設定手段、12…車
体傾斜角設定手段、13…ブーム回転角検出手段、14…ア
ーム回転角検出手段、20…コントローラ、22…作業傾斜
角演算手段、23…最大掘削深さ演算手段、24…目標掘削
深さ演算手段、25…比較手段、26…判別手段、27…アー
ム回転角判別手段、28…信号発生手段、29…ブーム制御
手段、30…アーム制御手段、37,38,39…電磁弁、α…車
体傾斜角、β…ブーム回転角、γ…アーム回転角、Ｏ…
機能定点、Ｅ…設定距離、η…作業傾斜角、Ｉ…最大掘
削深さ、Ｊ…目標掘削深さ。
Claims (1)
- 【請求項１】油圧ショベルの走行体前部の機能定点を設
定する設定手段と、機能定点を基準とした目標掘削面ま
での掘削深さを設定する設定手段と、車体の傾斜角を検
出する検出手段と、ブームの回転角を検出する検出手段
と、アームの回転角を検出する検出手段と、上記各設定
手段および各検出手段からの出力信号と地面からブーム
フットまでの高さ、ブーム長さ、アーム長さ、バケット
回転半径とに基づいて、ブームフットとアームポイント
を結ぶ基準直線の作業傾斜角を演算するとともに、この
作業傾斜角に応じてブームフットを基準とした最大掘削
深さを演算する演算手段と、上記機能定点から目標掘削
面までの設定掘削深さをブームフットを基準とした目標
掘削深さに演算する演算手段と、上記最大掘削深さと目
標掘削深さとを比較する比較手段と、上記最大掘削深さ
が目標掘削深さになった時にアーム回転角に応じてアー
ムポイントと目標掘削面との鉛直方向間隔がバケット回
転半径より小さくなる方向へのブームおよびアームの作
動を阻止する制御手段とを設けたことを特徴とする油圧
ショベルの掘削深さ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61160407A JPH0745741B2 (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 油圧シヨベルの掘削深さ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61160407A JPH0745741B2 (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 油圧シヨベルの掘削深さ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6314931A JPS6314931A (ja) | 1988-01-22 |
| JPH0745741B2 true JPH0745741B2 (ja) | 1995-05-17 |
Family
ID=15714267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61160407A Expired - Fee Related JPH0745741B2 (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 油圧シヨベルの掘削深さ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0745741B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103953085A (zh) * | 2014-03-28 | 2014-07-30 | 贵州詹阳动力重工有限公司 | 高速轮式多功能装载机装载装置自动控制系统 |
| US11008849B2 (en) * | 2018-09-05 | 2021-05-18 | Deere & Company | Grade management system for an implement |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5486903A (en) * | 1977-12-22 | 1979-07-10 | Ishikawajima Harima Heavy Ind | Device for controlling position of bucket of hydraulic shovel |
| JPS55118062U (ja) * | 1979-02-13 | 1980-08-20 | ||
| JPS57104731A (en) * | 1980-12-20 | 1982-06-29 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Displayer for excavating position of oil-pressure shovel |
| JPS58156641A (ja) * | 1982-03-12 | 1983-09-17 | Kubota Ltd | 掘削作業車 |
-
1986
- 1986-07-08 JP JP61160407A patent/JPH0745741B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6314931A (ja) | 1988-01-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |