JPH0794733B2 - 掘削機械の掘削制御装置 - Google Patents

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、油圧バックホーなどの掘削機
械の掘削制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のこの種の掘削制御装置としては、例えば特公昭52
−40121号、特開昭55−126619号、及び特開昭61−83727
号の各公報に示されるものがある。

上記従来例のうち、特公昭52−40121号公報に示された
ものは、作業機と同一の動きをし、かつ作業機と相似な
モデルリンク機構と、このモデルリンク機構により操作
されて作業機の掘削深さを制限する掘削深さ制限用リミ
ッタ及び作業機の安息角を越える掘削を制限する安息角
制限用リミッタとを運転者の目視可能な箇所に設置した
もので、作業機に追従して動くモデルリンク機構を観察
することにより作業機の掘作状況を容易に把握できると
共に、所定の掘削深さ及び安息角を越える掘削を自動的
に制限するようにしたものである。

また特開昭55−126619号公報に示されたものは、法面掘
削作業において最終仕上げ直線以上に堀り過ぎた場合に
は警報を発して運転者に知らせることにより、過掘削を
防止するようにしたものである。

さらに特開昭61−83727号公報に示されたものも、法面
掘削作業のような勾配形成を伴う作業において、形成中
の勾配を演算により算出し、この勾配と予め指定した基
準勾配との偏差が所定の範囲から外れたとき警報信号を
出力して、基準勾配からずれたことを音響により運転者
に報知するようにしたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来例のうち、特公昭52−40121号公報に示された
ものにおいては、作業機の他にこれと相似なモデルリン
ク機構があるため装置全体が複雑になり、それに付随し
て信頼性低下などの問題があった。

またその構成上、所定の掘削深さを越えて掘削した場合
には作業機がその位置に停止してしまうため、この停止
状態を人為的に解除して作業機を作動可能な状態にした
うえで、再度掘削深さをセットして以後の掘削作業を行
う必要があった。

このため特に所定の目標掘削深さに沿って掘削する場合
には、目標掘削深さを越えないようにたえず注意しなけ
ればならず、さらに目標掘削深さを越えた場合には、上
記にように作業機の停止状態の解除、及び掘削深さのセ
ットが必要で、作業が繁雑になるとともに掘削精度を向
上させることも困難であった。

また特開昭55−126619号、及び特開昭61−83727号の各
公報に示されたものにあっては、最終仕上げ直線または
基準勾配からずれて掘削しようとする場合、ブザーや警
報ランプなどの警告手段で運転者に警告するものである
が、掘削機械のエンジン音が大きくて気がつかなかった
り、運転者は作業機の刃先を注視していて気がつかない
ということがしばしば起こる。

さらに警報に気づいても、作業気を何れの方向へ作動さ
せるべきかをその都度、運転者は判断して作業機操作手
段を操作しなければならず、作業が繁雑で掘削精度の向
上も困難であった。

本発明は上記にことに鑑みなされたもので、油圧ショベ
ル、油圧バックホーなどの掘削機械において、指定した
掘削面より浅い部分は自由に掘削できるが、指定した掘
削面より深い部分は掘削できないように作業機の動きを
制限することにより、上記の課題を解決するようにした
掘削機械の掘削制御装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る掘削機械の掘
削制御装置は、車体に回転自在に一端を軸支されたブー
ム、該ブームの他端に軸支されたアーム、該アームの他
端に軸支されたバケット及びこれらを駆動するシリンダ
を具備する構成において、 上記ブーム、アーム、及びバケットの各回動支点に夫々
設けられこれらの回動角に応じた信号を出力する角度検
出器と、 上記角度検出器からの信号に基づいてバケット刃先点の
現在位置を演算し対応する位置信号を出力する作業機刃
先位置演算手段と、 指定した掘削面を規定する掘削深さと掘削角とを設定す
る掘削深さ・掘削角設定手段と、 上記作業機刃先位置演算手段からの信号および掘削深さ
・掘削角設定手段によって設定される掘削深さと掘削角
とに基づいて、指定した掘削面に対するバケット刃先点
の位置関係を比較演算し、バケット刃先点が指定した掘
削面より浅い部分に位置する場合とそれ以外の場合とに
応じた指令信号を出力する比較演算手段と、 上記比較演算手段からの指令信号に基づいて、バケット
刃先点が指定した掘削面より浅い部分に位置する場合に
はバケット刃先点の動きを制限せず、それ以外の場合に
はバケット刃先点のさらに深くなる方向への動きを停止
させる信号を出力する作業機方向判定演算手段とを備
え、上記作業機方向判定演算手段からの信号により上記
の各シリンダに接続されている操作弁をして各シリンダ
を作動可能または作動停止させる構成となっている。

〔作 用〕

作業機刃先位置演算手段により演算されるバケット刃先
点の位置と予め掘削深さ・掘削角設定手段により指定さ
れる掘削面との関係が比較演算手段において比較され、
その比較結果に基づく指令信号が作業機方向判定演算手
段へ入力されることによって、ブーム、アーム、及びバ
ケットに対する作動可能信号または作動停止信号とがこ
の作業機方向判定演算手段から出力されて、上記の各シ
リンダに接続されている操作弁をして各シリンダの作動
を制御することで作業機の動きを制御する。

〔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３図は油圧ショベルの概略構成を示すものであり、走
行体１上には車体、例えば上部旋回体２が支持され、旋
回体２にはブーム３の一端が軸支され、ブーム３の他端
にはアーム４が軸支され、さらにこのアーム４の他端に
はバケット５が軸支されており、これらブーム３、アー
ム４、及びバケット５はブームシリンダ６、アームシリ
ンダ７、及びバケットシリンダ８によって各別に回動駆
動される。

ここで作業機各部の長さ、角度等を第４図に示すように
定義する。すなわち点Ｏをブーム回動支点、点Ａをアー
ム回動支点、点Ｂをバケット回動支点、点Ｃをバケット
刃先点とし、またこの点Ｏを通過する車体水平軸をＸ
軸、点Ｏを通過する車体垂直軸をＹ軸とするとき、 L1;点O,A間の長さ L2;点A,B間の長さ L3;点B,C間の長さ α;Y軸と線分OAとのなす角（ブーム角） β；線分OAの延長線と線分ABとのなす角（アーム角） γ；線分ABの延長線と線分BCとのなす角（バケット角） と定義する。

いま、ブーム回動支点Ｏに対するバケット刃先点Ｃの位
置を（Xc,Yc）とするとこの位置（Xc,Yc）は次式 Xc＝L1・SINα＋L2・SIN（α＋β） ＋L3・SIN（α＋β＋γ） …（１） Yc＝L1・COSα＋L2・COS（α＋β） ＋L3・COS（α＋β＋γ） …（２） によって求めることができる。

さらに第４図において、点Ｐを指定した掘削面とＹ軸と
の交点、点Ｄをバケット刃先点Ｃよりこの掘削面へ下し
た垂線との交点とするとき、 h;点O,P間の長さ（掘削深さ） 但しｈは点ＰがＯの上に位置する場合に正、点Ｏの下に
位置する場合に負する。

θ;X軸に対する掘削面PDのなす角（掘削角） u:点D,C間の長さ（掘削面からバケット刃先点までの距
離） とすると、掘削面は次式 Ｙ＝tanθ・Ｘ＋ｈ …（３） により表される。

そこで上記の掘削面より浅い部分を掘削する場合、及び
掘削面上もしくは掘削面より深い部分を掘削しようとす
る場合に分けて作業機の動きを説明する。

まず掘削面より浅い部分を掘削する場合は、上記
（１）、（２）、（３）式から Yc＞tanθ・Xc＋ｈ …（４） が成立し、この場合には作業機の動きを制限することな
く自由に掘削できるようにする。

次に掘削面上もしくは掘削面より深い部分を掘削しよう
とする場合は、同様に上記（１）、（２）、（３）式か
ら Yc≦tanθ・Xc＋ｈ …（５） が成立し、この場合にはその時の作業機の作動方向に対
応してブーム３、アーム４、及びバケット５の動きをそ
れぞれ制御することによって、掘削面より深い部分の掘
削を制限するようにする。

すなわち、上記のブーム角α、アーム角β、及びバケッ
ト角γの変化に対する掘削面からバケット刃先点Ｃまで
の距離ｕの変化を調べることにより、そのときの作業機
の作動方向を判定し、この判定結果に基づき作業機の動
きを制御する。具体的には以下のようにする。

掘削面からバケット刃先点Ｃまでの距離ｕは次式 ｕ＝L1・COS（α＋θ）＋L2・COS（α＋β＋θ） ＋L3・COS（α＋β＋γ＋θ）＋ｈ・COSθ …（６） によって求められ、またこの距離ｕは、 バケット刃先点Ｃが掘削面より浅い部分に位置するとき
は ｕ＞０ バケット刃先点Ｃが掘削面より深い部分に位置するとき
は ｕ＜０ バケット刃先点Ｃが掘削面上に位置するときは ｕ＝０ の各符号をとるものである。

そこで上記（６）式をα，β，γでそれぞれ微分するこ
とにより次の各式 du/dα＝−L1・SIN（α＋θ）−L2・SIN（α＋β＋θ） −L3・SIN（α＋β＋γ＋θ） …（７） du/dβ＝−L2・SIN（α＋β＋θ） −L3・SIN（α＋β＋γ＋θ） …（８） du/dγ＝−L3・SIN（α＋β＋γ＋θ） …（９） が得られる。

ここで上記du/dα,du/dβ,du/dγは、それぞれブーム角
α、アーム角β、及びバケット角γの変化に対する掘削
面からバケット刃先点Ｃまでの距離ｕの変化率を意味し
ており、その詳細な意味を上記α，β，γに対するｕの
変化を説明する第５図を併用して次に説明する。

du/dα,du/dβ,du/dγ＞０のときは、α，β，γの増
加、つまりブーム３、アーム４、及びバケット５が下向
きまたは掘削方向に作動する状態において、上記の距離
ｕが増加する、すなわちバケット刃先点Ｃが現在位置よ
り浅い方向へ移動することであり、この場合にはα，
β，γとｕとの関係は第５図（Ａ）のようになる。

du/dα,du/dβ,du/dγ＜０のときは、α，β，γの増
加、つまりブーム３、アーム４、及びバケット５が下向
きまたは掘削方向に作動する状態において、上記の距離
ｕが減少する、すなわちバケット刃先点Ｃが現在位置よ
り深い方向へ移動することであり、この場合にはα，
β，γとｕとの関係は第５図（Ｂ）のようになる。

さらにdu/dα,du/dβ,du/dγ＝０のときは、α，β，γ
の増加に関係なく上記の距離ｕが一時的に一定となる、
すなわちα，β，γとｕとの関係は第５図（Ｃ）の極小
部のようになる。

そこで指定した掘削面より浅い部分については（上記
（４）式が成立）、上記のように作業機の動きを制限す
ることなく自由に掘削できるようにするとともに、バケ
ット刃先点Ｃが指定した掘削面（PD）に達したときは
（上記（５）式が成立）、下記の表に示すように作業機
の動きを制限することによって、指定した掘削面より浅
い部分だけを掘削し、指定した掘削面に仕上げるのが本
発明の原理である。

次に、上記の原理に基づく本発明の制御構成例を説明す
る。

第１図は本発明の実施例を示すブロック図で、９はブー
ム操作レバー、10はアーム操作レバー、11はバケット操
作レバーであり、これらは何れも車体、例えば上部旋回
体２の運転室に設けられている。

12はブームの上げ停止回路、13はブームの下げ停止回路
で、これらは上記ブーム操作レバー９と、このブーム操
作レバー９の操作により切り換え制御されるブーム操作
弁19との中間に設けられ、本発明の原理に基づき後述の
コントローラ18からの制御信号を受けて、各々ブーム３
の上向きまたは下向きの動きを停止させるよう上記ブー
ム操作弁19を制御する。

また14はアームの掘削停止回路、15はアームのダンプ停
止回路で、これらは上記アーム操作レバー10と、このア
ーム操作レバー10の操作により切り換え制御されるアー
ム操作弁20との中間に設けられ、コントローラ18からの
制御信号を受けて、各々アーム４の掘削方向またはダン
プ方向への動きを停止させるよう上記アーム操作弁20を
制御する。

さらに16はバケットの掘削停止回路、17はバケットのダ
ンプ停止回路で、これらは上記バケット操作レバー11
と、このバケット操作レバー11の操作により切り換え制
御されるバケット操作弁21との中間に設けられ、コント
ローラ18からの制御信号を受けて、各々バケット５の掘
削方向またはダンプ方向への動きを停止させるよう上記
バケット操作弁21を制御する。

そしてブーム操作弁19、アーム操作弁20、及びバケット
操作弁21には、これらの各操作弁19,20,21の上記のよう
な切り換え制御によって液圧的に伸縮作動される前記の
ブームシリンダ６、アームシリンダ７、及びバケットシ
リンダ８が各々接続されていて、それぞれブーム３、ア
ーム４、及びバケット５を回転駆動するようになってい
る。

次に前記のブーム回動支点Ｏ、アーム回動支点Ａ、及び
バケット回動支点Ｂには、ブーム３、アーム４、及びバ
ケット５の回動量、すなわち前記ブーム角αを検出する
ためのブーム角度検出器22、前記アーム角βを検出する
ためのアーム角度検出器23、及び前記バケット角γを検
出するためのバケット角度検出器24がそれぞれ設けられ
ていて、ブーム角α、アーム角β、及びバケット角γの
現在値に応じた信号を出力してコントローラ18へ入力す
る。

このコントローラ18の構成について次に説明する。

25は作業機刃先位置演算手段で、上記のブーム角α、ア
ーム角β、及びバケット角γの現在値に応じた信号をこ
れに入力することにより、前記（１）、（２）式からブ
ーム回動点Ｏに対するバケット刃先点CNの現在位置（X
c,Yc）を演算し、対応する位置信号を出力して後述の比
較演算手段27へ入力する。

26は掘削深し・掘削角設定手段で、指定したい掘削面を
規定する掘削深さｈと掘削面θとを設定し比較演算手段
27へ入力するようになっている。

この比較演算手段27は、上記バケット刃先点Ｃの現在位
置（Xc,Yc）に対応する信号および掘削深さ・掘削角設
定手段26から入力される掘削深さｈと掘削角θとに基づ
いて、指定した掘削面に対するバケット刃先点の位置関
係を比較演算するもので、バケット刃先点Ｃが、指定さ
れた掘削面より浅い部分に位置するのか（前記（４）式
が成立）、それとも指定された掘削面上もしくはこれよ
り深い部分に位置するのか（前記（５）式が成立）を求
め、それぞれの場合に応じた指令信号を作業機方向判定
演算手段28へ入力する。

作業機方向判定演算手段28は、上記指令信号を受け、バ
ケット刃先点Ｃの現在位置とその時のブーム３、アーム
４、バケット５のそれぞれの作動方向とに対応して、こ
れらの動きを制御するための制御信号を出力するもの
で、前記（４）式が成立するときはこれらを作動可能に
する信号を出力し、また前記（５）式が成立するときは
前記７）、（８）、（９）式により求められる値の符号
に応じて、作動を停止させる信号または作動を可能にす
る信号を出力し、作業機停止回路29へ入力するようにな
っている。

第２図は本発明装置の油圧回路図を示し、30はパイロッ
トポンプで、これはブーム操作弁19、アーム操作弁20、
及びバケット操作弁21を切り換えるためのパイロット圧
を供給し、またこのパイロット圧供給管路の途中には、
これらの各操作弁19,20,21を切り換えるためのパイロッ
ト圧の供給を制御するため、ブーム操作バー９に連動す
るブーム上げ用パイロット弁31とブーム下げ用パイロッ
ト弁32、アーム操作レバー10に連動するアーム掘削用パ
イロット弁33とアームダンプ用パイロット弁34、及びバ
ケット操作レバー11に連動するバケット掘削用パイロッ
ト弁35とバケットダンプ用パイロット弁36がそれぞれ設
けてある。

そしてブーム上げ用パイロット弁31とブーム操作弁19と
の間にはブーム上げ停止弁37が、ブーム下げ用パイロッ
ト弁32とブーム操作弁19との間にはブーム下げ停止弁38
が、アーム掘削用パイロット弁33とアーム操作弁20との
間にはアーム掘削停止弁39が、アームダンプ用パイロッ
ト弁34とアーム操作弁20との間にはアームダンプ停止弁
40が、バケット掘削用パイロット弁35とバケット操作弁
21の間にはバケット掘削停止弁41が、及びバケットダン
プ用パイロット弁36とバケット操作弁21との間にはバケ
ットダンプ停止弁42がそれぞれ設けられるとともに、こ
れらの各停止弁37,38,39,40,41,42が、上記コントロー
ラ18の作業機方向判定演算手段28から出力される制御信
号によって各別に切り換えれるようになっている。

43はメインポンプで、このメインポンプ43の油圧供給管
路の途中にそれぞれ設けたブーム操作弁19、アーム操作
物20、及びバケット操作弁21が、上記の各パイロット弁
31,32,33,34,35,36あるいは各停止弁37,38,39,40,41,42
の切り換えに伴うパイロット圧の供給によって切り換え
られ、各操作弁19,20,21に各々接続されているブームシ
リンダ６、アームシリンダ７、及びバケットシリンダ８
へ圧油を供給することにより、これらのシリンダ6,7,8
を伸縮作動させる。

かかる構成の作用をコントローラ18の動作を説明するフ
ローチャートを示す第８図を併用して説明する。

まず、掘削深さ・掘削角設定手段26に掘削深さｈと掘削
角θとを入力して掘削したい掘削面を指定する（第８図
ステップ100）。

次にブーム操作レバー９、アーム操作レバー10、及びバ
ケット操作レバー11を操作することにより、これらの操
作レバー9,10,11に各別に連動する各パイロット弁31,3
2,33,34,35,36を切り換え、パイロットポンプ30から供
給されるパイロット圧の作業機停止回路29に設けた各停
止弁37,38,39,40,41,42への供給を制御する。

すなわちブーム操作レバー９をブーム上げ側に操作する
と、ブーム上げ用パイロット弁31が切り換えられパイロ
ット圧がブーム上げ停止弁37へ供給されるが、ブーム下
げ用パイロット弁32は切り換えられずパイロット圧はブ
ーム下げ停止弁38へ供給されない。

逆にブーム操作レバー９をブーム下げ側に操作すると、
ブーム下げ用パイロット弁32が切り換えられてパイロッ
ト圧がブーム下げ停止弁38へ供給され、ブーム上げ停止
弁37へは供給されない。

アーム操作レバー10、及びバケット操作レバー11の操作
に対応する各停止弁39,40,41,42へのパイロット圧の供
給についても同様である。

ここで掘削作業開始時には、バケット刃先点Ｃは掘削面
より浅い部分に位置するから、ブーム角度検出器22、ア
ーム角度検出器23、及びバケット角度検出器24によって
それぞれ検出されるブーム角α、アーム角β、及びバケ
ット角γの値に応じて、作業機刃先位置演算手段25にお
いてバケット刃先点Ｃの位置（Xc,Yc）が演算され（第
８図ステップ110）、さらに比較演算手段27において Yc＞tanθ・Xc＋ｈ に応じた指令信号が出力されることによって（第８図ス
テップ120）、作業機方向判定演算手段28においてブー
ム３、アーム４、及びバケット５を作動可能にする信号
（以下、作動可能信号という）が出力される（第８図ス
テップ132,142,152）。

この作動可能信号が作業機停止回路29へ入力させると
き、上記の各停止弁37,38,39,40,41,42は、各パイロッ
ト弁31,32,33,34,35,36からこれらのパイロット弁に対
応して設けられた各操作弁19,2021へのパイロット圧の
供給を可能にする。

このためブーム操作レバー９、アーム操作レバー10、及
びバケット操作レバー11の操作に追従して、対応する各
操作弁19,20,21がパイロット圧によって切り換えられ、
ブームシリンダ６、アームシリンダ７、及びバケットシ
リンダ８を油圧によって伸縮作動させ、自由に掘削する
ことができる。

このようにして掘削を続け、バケット刃先点Ｃがついに
掘削面まで達すると、上記と同様にしてバケット刃先点
Ｃの位置が演算され（第８図ステップ110）、比較演算
手段27からは Yc≦tanθ・Xc＋ｈ に応じた指令信号が出力される（第８図ステップ12
0）。

そして作業機方向判定演算手段28では、du/dα,du/dβ,
du/dγが演算され（第８図ステップ81、ステップ82、ス
テップ83、なおｕは掘削面からバケット刃先点までの距
離である）、さらにそれらの値のとる符号に応じて作業
機の作動を停止させる信号（以下、停止信号という）、
または作動可能信号が出力される（第８図ステップ131,
132,133,141,142,143,151,152,153）。

例えば第９図に示すような掘削面の掘削において、バケ
ット刃先点Ｃが掘削面まで達した場合を考えると、それ
までのブーム３、アーム４、及びバケット５の作動方向
から判断して、α，β，γのすべてが増加するのに対応
してｕが減少しているため、du/dα,du/dβ,du/dγの値
は何れも負の値をとり、ブーム下げ停止信号、アーム掘
削停止信号、及びバケット掘削停止信号が出力される
（第８図ステップ133,143,153）。

そしてブーム下げ停止弁38、アーム掘削停止弁39、及び
バケット掘削停止弁41が切り換えられて、ブーム操作レ
バー９、アーム操作レバー10、及びバケット操作レバー
11の操作に追従することなく各操作弁19,20,21は中立位
置に復帰し、ブーム下げ、アーム掘削、及びバケット掘
削の各動きが停止して、第９図に示すとおりバケット刃
先点Ｃはそれより深い位置へ移動することがない。

そこでこの場合、ブーム操作レバー９を上げ側に操作す
るとともに、アーム操作レバー10とバケット操作レバー
11は依然として掘削側に各々操作することにより、掘削
面から上部だけを掘削できる。

すなわち掘削、掘削停止、掘削面の上部掘削という一連
の動作を繰り返すことにより、最終的には指定した掘削
面を掘削できる。

なお図示しないが、掘削面に対するバケット刃先点の位
置に対応して、du/dα,du/dβ,du/dγの値は正、負、０
の各値を選択的にとるのであって、これらの値がすべて
同時に正、負、０をとるとは限らないが、それらの場合
にも上記の作用に準じて掘削面を掘削できる。

このようにこの実施例では、指定した掘削面より浅い部
分は自由に掘削するとともに、この掘削面より深い部分
は掘削できないように作業機の動きを制限するようにし
たから、運転者は掘削面に対するバケット刃先点の位置
に注意することなく掘削を続けることで掘削面を掘削で
き、運転者の負担が軽減されるとともに、作業能率や掘
削精度が向上し、また従来の掘削機械の制御系を少し改
善すればよく装置全体が簡単で信頼性も高い。

第６図、第７図は本発明の他の実施例を示し、先の実施
例におけるパイロット弁、停止弁、及び操作弁のかわり
に、バルブドライバによって駆動される電子制御弁を操
作弁として用いるもので、第６図はブロック図、第７図
は油圧回路図であり、第１図、第２図と同一の箇所には
同じ符号を付して説明を省略する。

すなわち第６図において、ブーム操作レバー９、アーム
操作レバー10、及びバケット操作レバー11の各操作角度
に応じて後述のバルブドライバ54内至59を制御するため
の信号を出力するブーム操作レバー用の角度センサ51、
アーム操作レバー用の角度センサ52、及びバケット操作
レバー用の角度センサ53を、対応する各操作レバーとバ
ルブドライバとの中間に設ける。

また作業機方向判定演算手段28から出力されるブーム
３、アーム４、及びバケット５に対する作動可能信号と
作動停止信号についても、対応するバルブドライバ54内
至59へ入力されるように、作業機方向判定演算手段28と
バルブドライバ54内至59とを接続する。

このうちブーム下げ用バルブドライバ54には上記ブーム
操作レバー用の角度センサ51からの信号とブーム下げに
対する作動可能信号及び作動停止信号が、ブーム上げ用
バルブドライバ55にはブーム操作レバー用の角度センサ
51からの信号とブーム上げに対する作動可能信号及び作
動停止信号がそれぞれ入力され、これらのバルブドライ
バ54または55を駆動することによって、両バルプドライ
バ54,55に対応して設けられた電子制御弁からなるブー
ム操作弁60を下げ位置や上げ位置に切り換えたり、また
はそのような切り換えを停止させるようになっている。

同様にアームダンプ用バルブドライブ56にはアーム操作
レバー用の角度センサ52からの信号とアームダンプに対
する作動可能信号及び作動停止信号が、アーム掘削用バ
ルブドライバ57にはアーム操作レバー用角度センサ52か
らの信号とアーム掘削に対する作動可能信号及び作動停
止信号が入力され、対応して設けられた電子制御弁から
なるアーム操作弁61を切り換えたり、または切り換えを
停止させる。

さらにバケットダンプ用バルブドライバ58にはバケット
操作レバー用の角度センサ53からの信号とバケットダン
プに対する作動可能信号及び作動停止信号が、バケット
掘削用バルブドライバ59にはバケット操作レバー用角度
センサ53からの信号とバケット掘削に対する作動可能信
号及び作動停止信号が入力され、対応する電子制御弁か
らなるバケット操作弁62を切り換えたり、または切り換
えを停止させる。

次に第７図は第６図にブロック図で示した実施例を実現
するための油圧回路図であり、上記の各操作レバー用の
角度センサ51,52,53とこれらに対応する各操作弁60,61,
62との間に設けたコントローラ63は、これらの操作弁と
して用いられる電子制御弁の切り換えを制御するもので
あり、作業機刃先位置演算手段25、掘削面設定手段26、
比較演算手段27、作業機方向判定演算手段28、及び各バ
ルブドライバ54内至59を上記にように組み合わせて構成
してある。

そしてこの第６図、第７図からなる構成においても、作
業機刃先位置演算手段25により演算されるバケット刃先
点の位置（Xc,Yc）と予め掘削面設定手段26により指定
される掘削面との関係が比較演算手段27において比較さ
れ、その比較結果に基づく指令信号が作業機方向判定演
算手段28へ入力されることによって、ブーム３、アーム
４、及びバケット５に対する作動可能信号または作動停
止信号とがこの作業機方向判定演算手段28から出力され
て上記の各バルプドライバ54内至59を選択的に駆動し、
対応する各操作弁60,61,62を切り換えることで作業機の
動きを制御する。

この実施例の場合は、先の実施例と同様な効果があると
ともに、ブーム、アーム、及びバケット操作弁としてバ
ルブドライバにより駆動される電子制御弁を用いたの
で、これらの操作弁を切り換えるためのパイロット圧供
給用の構成が不要となり、油圧回路の構成がより簡単に
なる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、指定した掘削面より浅い部分は自由に
掘削するとともに、この掘削面より深い部分は掘削でき
ないように作業機の動きを制限するようにしたから、運
転者は掘削面に対するバケット刃先点の位置に注意する
ことなく掘削を続けることで掘削面を掘削でき、運転者
の負担が軽減されるとともに、作業能率や掘削精度が向
上し、また従来の掘削機械の制御系を少し改造すればよ
く装置全体が簡単で信頼性も高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は第
１図に対応する油圧回路図、第３図は油圧ショベルの外
観図、第４図は作業機各部の長さ、角度等を定義するた
めに用いた図、第５図はα，β，γに対するｕの変化を
説明するために用いた図で、第５図（Ａ）はα，β，γ
の増加に対しｕが増加する場合、第５図（Ｂ）はα，
β，γの増加に対しｕが減少する場合、第５図（Ｃ）は
α，β，γの増加に対しｕが一定の場合をそれぞれ説明
する図、第６図は本発明の他の実施例を示すブロック
図、第７図は第６図に対応する油圧回路図、第８図はコ
ントローラの動作を説明するために用いたフローチャー
ト、第９図はバケット刃先点が掘削面まで達した場合を
説明するために用いた図である。 ３はブーム、４はアーム、５はバケット、6,7,8はシリ
ンダ、22,23,24は角度検出器、25は作業機刃先位置演算
手段、26は掘削深さ・掘削角設定手段、27は比較演算手
段、28は作業機方向判定演算手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車体に回転自在に一端を軸支されたブーム
   ３、該ブーム３の他端に軸支されたアーム４、該アーム
   ４の他端に軸支されたバケット５及びこれらを駆動する
   シリンダ6,7,8を具備した掘削機械の制御装置におい
   て、 上記ブーム３、アーム４、及びバケット５の各回動支点
   O,A,Bに夫々設けられこれらの回動角に応じた信号を出
   力する角度検出器22,23,24と 上記角度検出器22,23,24からの信号に基づいてバケット
   刃先点の現在位置を演算し対応する位置信号を出力する
   作業機刃先位置演算手段25と 指定した掘削面を規定する掘削深さと掘削角とを設定す
   る掘削深さ・掘削角設定手段26と 上記作業機刃先位置演算手段25からの信号および掘削深
   さ・掘削角設定手段26によって設定される掘削深さと掘
   削角とに基づいて、指定した掘削面に対するバケット刃
   先点の位置関係を比較演算し、バケット刃先点が指定し
   た掘削面より浅い部分に位置する場合とそれ以外の場合
   とに応じた指令信号を出力する比較演算手段27と 上記比較演算手段27からの指令信号に基づいて、バケッ
   ト刃先点が指定した掘削面より浅い部分に位置する場合
   にはバケット刃先点の動きを制限せず、それ以外の場合
   にはバケット刃先点のさらに深くなる方向への動きを停
   止させる信号を出力する作業機方向判定演算手段28とを
   備え 上記作業機方向判定演算手段28からの信号により上記の
   各シリンダ6,7,8に接続されている操作弁をして各シリ
   ンダを作動可能または作動停止させるようにしたことを
   特徴とする掘削機械の掘削制御装置。