JPH11107326A - 直列的に関節接続された複数の部材を有する油圧作動式建設機械の制御方法 - Google Patents

直列的に関節接続された複数の部材を有する油圧作動式建設機械の制御方法

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JPH11107326A
JPH11107326A JP10227545A JP22754598A JPH11107326A JP H11107326 A JPH11107326 A JP H11107326A JP 10227545 A JP10227545 A JP 10227545A JP 22754598 A JP22754598 A JP 22754598A JP H11107326 A JPH11107326 A JP H11107326A
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Timothy E Steenwyk
イー ステインヴァイク テイモスイ
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
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    • 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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Abstract

(57)【要約】 特定のパターンで動く直列的に関節接続された複数の部
材を有し、これらの部材の内の一部材の動きが第２の部
材の動きに応答して制御される油圧作動式建設機械を制
御するための装置及び方法。第２部材の予測される今後
の動きが決定され、少なくとも第２部材の予測される今
後の動きの関数として第１部材が制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に油圧作動式
機械に関し、より具体的には直列的に関節接続された複
数の部材を有し、それらが調和して動くことにより、当
該部材中の一部材に所望の運動を生じさせる機械に関す
る。本発明は特に、油圧掘削機等の油圧制御建設機械に
好適に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】油圧作動式掘削機などの建設設備におい
ては、制御の一形態として次の様な制御が行われてい
る。即ち、オペレーターは一部材を手動制御して、その
部材がオペレーターの意図通りに動くようにせしめる一
方、建設設備中のその他の部材はコンピュータ等で自動
制御し、オペレーターが手動で制御している部材の運動
を補償する。例えば、オペレーター用の運転台等のベー
ス部材に旋回可能に搭載されたブームと、ブームの遠位
端に取り付けられた旋回可能なアームと、当該アームの
一遠位端に取り付けられた旋回可能な掘削バケツとを有
する掘削機においては、前記アームと掘削バケツを手動
でコントロールし、これらのアームと掘削バケツの動き
に応じてブームの運動を制御して、オペレーターの意図
通りにブームが動くようにすることは公知である。例え
ば、基礎や管埋設溝等を掘削するためには、通常は平面
上で掘削することが望ましいが、これは、アームとバケ
ツの動きにおいて生じる平面からの変位(variation)を
相殺するようにブームの動きを自動制御することで達成
される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】既存の制御システムで
は、オペレーターがアクチュエータ即ち操作レバーを動
かし、ブーム制御における相殺的制御能力を超えてアー
ムが動くようにアームの運動を制御することが可能であ
る。その結果、掘削機は平面から大幅にずれて掘削を行
ってしまう。特にその制御は、掘削開始時に窪みを作っ
てしまう傾向があり、この窪みが掘削面よりかなり深い
ため許容できない結果となる。このような不満足な結果
は、掘り始め時にアームとバケツが限界まであるいはほ
ぼ限界までベースから延びている場合に一層問題とな
る。もしオペレーターが操作レバーを限界まであるいは
ほぼ限界まで操作すると、アームとバケツに速度が発生
するが、この速度は、自動制御下のブームによって適切
に補償できない。なぜなら、ブームの油圧バルブは必要
とされる相殺運動を起こすために必要な油流を供給でき
ないからである。不適切なブームの対抗運動の結果、最
初に地面を深く掘りすぎてしまい、先に述べた窪みを作
ってしまう。
【０００４】チモシー・イー・スティーンウィック（Ｔ
ｉｍｏｔｈｙ Ｅ．Ｓｔｅｅｎｗｙｋ）らの米国特許第
５，５７２，８０９号は、本願と同じ譲受人に譲渡され
ているものであるが、この発明においては、油圧システ
ムになされたコマンドに対する当該システムの応答遅れ
を補償するための制御が提供される。そのような遅れが
あると、制御システムは、バケツの切れ刃端を如何なる
状況においても所望の深さに正確に維持するように応答
することが困難となるのである。この米国特許で提案さ
れた解決法は、アクチュエータ即ち操作レバーをモニタ
して制御装置にインプットを提供し、アームに予測され
る今後の動きを決定し、これによってアームの作動とブ
ームの相殺的制御との間の遅れを補償する。しかしなが
ら、オペレーターは、制御システムの能力を超えた仕方
で、アームの結果的動作をブームで補償するように操作
レバーを作動させることができてしまう。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、特定のパター
ンで動く直列的に関節接続された複数の部材を有し、こ
れらの部材の内の一部材の動きが第２の部材の動きに応
答して制御される油圧作動式建設機械を制御するための
装置と方法を提供する。本発明の第１の様相によれば、
第２部材の予測される今後の動きが決定され、少なくと
も第２部材の予測される今後の動きの関数として第１部
材が制御される。本発明のこの様相によれば、第１部材
の動きと第２部材の動きとの間の実際の時間遅れを測定
することによって予測される今後の動きが決定される。
これにより、遅れのための補償量を正確にできる。好ま
しくは、手動により作動される部材と自動的に作動され
る部材の両方が静止状態から起動する動作の最初に実際
の時間遅れが測定される。
【０００６】本発明の別の様相によれば、オペレータに
よって制御されるアクチュエータ即ち操作レバーが提供
され、ユーザは部材中の一つの部材の動きを制御するた
めに操作レバーを操作できる。ユーザが入力した指令レ
ベルの選択値は、制御装置によって受け取られる。運動
発生システムは、オペレータによる操作レバーの操作の
関数として、またユーザによって選択された指令レベル
の値によって作動される。これにより、オぺレータは、
オぺレータに与えられている制御の自由度を選択でき
る。複数の指令レベルの内の一方の極限レベルでは、最
大の補償が提供され、オぺレータは本質的には部材の運
動方向を決定できるだけである。指令レベルの範囲の反
対側の端における指令レベルはより比例的制御を提供
し、オぺレータは部材の制御により多く関与できる。こ
の指令レベルは経験あるオぺレータにより適している。
【０００７】好適な実施例では、操作レバーは、油圧信
号、電気信号などであり、操作レバーの操作量に比例し
た信号を発生する。コンピュータはこの信号をオぺレー
タが入力した指令コードの関数として調節するようにプ
ログラムされている。被制御部材は調節された油圧速度
の関数として作動される。この油圧信号に比例したコン
ピュータへの入力を発生するための入力装置を設けても
よい。コンピュータによって駆動され、被制御部材を作
動させるための調節された油圧信号を発生する出力装置
を設けてもよい。コンピュータは、オぺレータによって
入力された指令コードの値の関数である速度で調節され
た油圧信号を増加させる。
【０００８】本発明の更に別の様相によれば、部材の内
の第１の部材の動きを第２の部材の動きに応答して制御
するようにプログラムされた制御コンピュータが設けら
れ、また第２の部材の動きを制御すべくコンピュータに
入力を提供するためのユーザによって操作可能なオぺレ
ータ制御アクチュエータが設けられている。コンピュー
タは、第２部材を動かすことのできる最大の能力以下に
第２部材の運動速度を制限する。第２部材の運動速度を
制限することで、制御装置が補償できないような動きを
オぺレータが発生させてしまう可能性を大幅に低減でき
る本発明の上記した及びその他の目的、利点、及び特徴
は、図面と関連づけて以下の説明を読むことにより明ら
かになるであろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】図示された実施例は、直列的に関
節接続された複数の部材を有する油圧作動式建設機械の
制御についてチモシー・イー・スティーンウィック（Ｔ
ｉｍｏｔｈｙＥ．Ｓｔｅｅｎｗｙｋ）とエリック・Ｊ・
ウオルストラ（Ｅｒｉｃ Ｊ．Ｗａｌｓｔｒａ）に発行
された米国特許第５，５７２，８０９号に開示されたも
のであり、米国特許第５，５７２，８０９号の開示内容
を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用す
る。この米国特許は、直列的に関節接続された複数の部
材を有し、当該部材中の一部材の一部（例えば、切れ刃
端）を、基準（例えば，光平面）に対して所定の関係を
有する平面に沿って動かすために、その複数の部材が調
和して動く油圧作動式建設機械を開示している。この掘
削機とその制御の詳細は '８０９号特許に記載されてい
るため、以下の説明で充分であり、それ以上は本明細書
で繰り返さない。掘削機２０は、全体が２２で示されて
いる直列的に関節接続された複数の部材を有し、当該部
材中の一部材の一部（例えば、切れ刃端２４）を、レー
ザビーコン２８によって発生された光の面２６に対して
所定の関係を有する平面に沿って動かすために、その複
数の部材が調和して動く。光の面と水平位置２６は水平
であるが、掘削機２０は水平面又は傾斜面を掘削でき
る。部材の一つ２２に取り付けられたレーザ検出器、即
ち受光器３０は、オぺレータが掘削機の動きを制御する
時にレーザー面２６をときどき通過する。レーザ検出器
がレーザ面２６を通過する度に、制御システムは較正さ
れ、切れ刃端２４の真の高さと水平位置が確立される。
制御システムは、目標深さと目標傾斜についてのユーザ
の選択値を受け取り、手動によって制御される部材の動
きに関わらず切れ刃端２４を所望の深さに維持するため
に直列的に関節接続された部材の内の一つ以上の部材の
動きを制御する。即ち、オぺレータは、ブーム３８に対
するスティック即ちアーム３６の位置を制御する油圧シ
リンダ３４への油圧流体の流れを調節する手動油圧弁
（図略）を制御する。エンコーダ４０はブーム３８に対
するアーム３６の相対角度位置をモニタする。オぺレー
タは更に、アーム３６に対して掘削バケツ４４を旋回さ
せるシリンダ４２を作動させる手動制御弁（図略）を有
する。バケツエンコーダ４６はアーム３６に対するバケ
ツの相対角度位置をモニタする。ブーム３８の動きは制
御システムによって制御される油圧シリンダ４８によっ
て制御される。ブームエンコーダ５０は運転台５２に対
するブームの相対角度位置をモニタする。エンコーダ４
０、４６、５０は各部材に作動的に接続されたロータリ
エンコーダで構成することができ、或いは、ニールセン
（Ｎｉｅｌｓｅｎ) らの '４１８号に開示されているよ
うな、各部材を制御する油圧シリンダ（３４、４２、４
８）の張り出し長さに応答するリニアエンコーダで構成
してもよい。図示の実施例では、エンコーダ４０、４
６、５０は、ドイツのヘーコン（Ｈｅｃｏｎ）社がモデ
ル番号ＲＩ４１−０／３６００ ＡＲ．１１ＫＢとして
販売している市販の光学的ロータリエンコーダである。
【００１０】以下動作を説明する。オぺレータは、アー
ム３６及び／又は掘削バケツ３４を再位置決めするため
に、シリンダ３４、４２のための手動制御弁に結合され
た操作レバーを動かす。典型的な動作は、切れ刃端２４
によって掘削を行うために平面内で掘削バケツを運転台
５２に向かって動かすものである。制御システムは、エ
ンコーダ４０、４６、５０からの入力を含む種々の入力
に応答し、シリンダ４８への油圧流体の流れを制御して
ブーム３８の動きを制御する。制御システムは、切れ刃
端２４の垂直深さがオぺレータによって入力された目標
深さでかつ目標傾斜上に維持されるようにブームを動か
す。したがって、アーム３６と掘削バケツ４４が、オぺ
レータの操作レバーに応答して移動される手動制御部材
であり、ブーム３８が、その動きがアームと掘削バケツ
の手動の動きに応答して自動的に制御される部材である
ことが分かる。勿論、ブーム３８と掘削バケツ４４を手
動制御部材とし、アーム３６を自動的に制御することも
可能である。しかし、このような構成にするとオぺレー
タが直観的に理解できなくなるため好ましくない。
【００１１】上記のような掘削機に付随する問題を図２
に示す。曲線Ａによって表した信号が、アームのための
手動アクチュエータ即ち操作レバー（図略）をオぺレー
タが動かしたことに応答して部材２２の一つ（例えば、
アーム３６）に供給される油圧を示す。曲線Ａから分か
るように、レバーの動きが、被制御シリンダ（３４、４
２、４８）に供給される油圧の急激な増加を引き起こ
す。曲線Ｂは、曲線Ａで表される入力指令に応答した関
連する部材の動きを表す。これらの信号を比較すること
により、オぺレータが指令した部材の動きとその部材の
実際の動きとの間には、例えば３５０ミリ秒といった、
一秒の数分の一程度の遅れがあることが分かる。もし、
制御装置が、曲線Ｂに示すように関連部材の動きに比例
して変化するエンコーダ（４０、４６、５０）の出力だ
けに応答するものであると、制御システムによって被制
御部材のシリンダ（３４、４２、４８）に供給される制
御信号は、手動で操作される部材のシリンダ（３４、４
２、４８）に対して、一秒近く又はそれ以上遅れる。こ
のような遅れにより、切れ刃端２４が不規則に動く。更
に、部材２２が一旦移動を開始すると、油圧制御システ
ムの前記の動作遅れだけでなく部材の慣性により、制御
システムが切れ刃端２４を所望の深さに維持しようとす
る時に切れ刃端２４は不安定な運動を起こす。
【００１２】掘削機２０は、マイクロプロセッサ、即ち
マイクロコンピュータ５６を有する制御システム５４を
含む。マイクロコンピュータ５６は、エンコーダ４０、
４６、５０から入力を受け取り、ブーム３８の動作を '
８０９号特許に記載された方法で制御するために出力５
８を提供する。また、マイクロコンピュータ５６は、ア
ナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器６２からのデジタル
信号が供給される入力６０を備えている。Ａ／Ｄ変換器
６２はマイクロコンピュータ５６内に組み込んでもよ
い。Ａ／Ｄ変換器６２には、圧力変換器６６の出力であ
るライン６４上のアナログ電気信号が供給される。圧力
変換器６６は油圧ライン６８上の圧力信号を、ライン６
８における油圧信号に比例したライン６４上の電気信号
に変換する。油圧ライン６８は、油圧ポンプ７２から供
給を受けるアクチュエータ即ち操作レバー７０から油圧
流体の供給を受ける。このようにして、操作レバー７０
がオぺレータによって操作されると、操作レバーの動き
により油圧ライン６８の油圧信号が変化し、この変化が
圧力変換器６６によって電気信号に変換され、マイクロ
プロセッサ５６へ入力として供給される。さらに、マイ
クロプロセッサ５６には、オぺレータ指令入力装置７４
からの入力が供給される。入力装置７４はユーザが選択
したオぺレータ指令コードを受け取る。図示の実施例で
は、１〜１０の範囲からオぺレータ指令コードが選ばれ
る。マイクロプロセッサ５６は、６８に供給される油圧
信号のレベルを、入力７４によって供給されたオぺレー
タ指令コードのレベルによって変化させ、以下により詳
しく述べる方法で油圧シリンダ３４の動作を最終的に制
御する出力７６を提供する。デジタル信号である出力７
６は、マイクロコンピュータ５６と別体の素子又はその
一部であるデジタル・アナログ（Ｄ／Ａ）変換器７８に
よってアナログ信号に変換される。Ｄ／Ａ変換器７８の
アナログ出力８０はパイロット弁８２に供給される。パ
イロット弁８２はこれに応答し、 '８０９特許に開示さ
れたと同じ方法でメイン油圧制御弁８４の動作を最終的
に決定する。メイン油圧制御弁８４は油圧ポンプ８６か
ら油圧流体の供給を受け、油圧シリンダ３４を作動させ
る油圧出力８８を発生する。
【００１３】マイクロコンピュータ５６は制御プログラ
ム９０を含む。９２で初期化されると、この制御プログ
ラム９０は、操作レバー７０が操作されていればその操
作量からの入力６０における圧力数、オぺレータによる
指令入力７４からの入力指令数、及びアームエンコーダ
４０からのアーム速度入力を９４において受け取る。そ
の後、プログラムは入力された指令数が８であるかどう
かを９６において判定する。もし８でない場合、９８に
おいて指令数が９であるかどうかを判定する。もし９で
ない場合、１００において指令数が１０であるかどうか
を判定する。もし指令数が１０である場合には、制御装
置は、入力６０に提供された入力数に等しい出力数を出
力７６に提供する（１０２）。このモードは操作レバー
７０の操作と油圧シリンダ３４へ供給される油圧制御信
号との間に直接的論理結合を提供する。これにより、マ
イクロプロセッサ５６による変更を伴わない最大限の制
御をオぺレータに提供する。もし９６において指令数が
８であると判断された場合、制御装置は油圧シリンダ３
４に供給される油圧信号を、オぺレータが操作レバー７
０を操作する速度に若干応答するようにする（１０
４）。もし９８において指令数が９であると判断された
場合、制御装置は油圧シリンダ３４に供給される油圧信
号が、オぺレータが操作レバー７０を操作する速度の影
響を大きく受けるようにする（１０６）。
【００１４】したがって、７４で入力されたオぺレータ
指令値の数が増加するにつれて、アーム油圧シリンダに
供給される油圧信号がオぺレータによる制御により大き
く依存するようになる。これに対し、指令数が８未満で
あると判断された場合（９６、９８、１００）には、制
御装置は、１０８において操作レバーをスイッチのよう
に扱う。このようにして、油圧シリンダ３４の動作はマ
イクロプロセッサ５６の制御下で行われ、操作レバー
は、マイクロプロセッサに対してアームの移動方向のみ
を決めるスイッチ入力を提供するだけである。マイクロ
プロセッサは、操作レバーの移動速度と移動の大きさを
無視し、選択された移動方向のみに応答する。したがっ
て、制御装置は、入力７４によって入力された指令数に
比例した速度までアーム３６の速度を徐々にあげる（１
１０）。したがって、指令数の値が小さい場合には、ア
ーム速度の増加割合が指令数に比例し、アームの方向は
操作レバー７０の動きによって決定される。
【００１５】このようにして、入力７４に小さい指令数
を入力する未熟なオぺレータは、掘削機２０に大きく誤
った動作をさせることはできない。何故なら、主要な手
動操作部材であるアームの制御は、コンピュータの制御
下で主に行われるからである。経験のあるオぺレータほ
ど、入力７４で入力するオぺレータ指令数は増加し、操
作レバー７０で入力した指令に対してより直接的な応答
を提供する。オぺレータ指令数が最大値、即ち１０に近
づくにつれ、アーム３６の動作について本質的に完全に
手動の制御がオぺレータに与えられる。
【００１６】ブームの動きによって補正できない速度で
オぺレータがアームを動かすことを阻止し、これによ
り、掘削面から外れてしまう窪みを掘削中に形成してし
まったり、その他の類似の誤差を避けるために割り込み
ルーチン１１２が設けられている。この割り込みルーチ
ン１１２は、１１４でのタイマーの割り込みによって周
期的に開始され、アーム３６の移動速度が速すぎないか
を１１６で判定する。これはアームエンコーダ４０をモ
ニタすることによって行われる。もしアーム３６の移動
速度が速すぎると１１６で判定された場合には、マイク
ロコンピュータ５６は出力７６を操作することによって
パイロット弁８２が供給するパイロット圧を低下させる
（１１８）。もしアーム３６の移動速度は速すぎないと
１１６で判定された場合には、アーム３６の移動速度が
遅すぎないか否かを１２０で判定する。もしアーム３６
の移動速度が遅すぎると１２０で判定された場合には、
マイクロコンピュータ５６は１２２においてパイロット
圧を増加させる。もしアーム３６の移動速度は遅すぎな
いと１２０で判定された場合には、次のタイマーの割り
込みを待つために１２４でこのルーチンを終わる。パイ
ロット圧の制御により、制御装置はアームの移動速度を
調節できる。パイロット圧の増加によりアームの移動速
度が増加し、パイロット圧の低下によりアームの移動速
度が低下する。
【００１７】アーム３６の動きに応答したブーム３８の
移動における補正量を正確にするため、制御プログラム
１３０は、エンコーダ４０と５０をモニタしてアーム３
６の動きとブーム３８の動きの間の実際の遅れを測定す
ることを含んでいる。１３２での初期化の後、プログラ
ム１３０は、ブーム３８とアーム３６が静止状態にある
か否かを１３４で判定する。もし、ブーム３８とアーム
３６が静止状態にあると１３４で判定された場合、アー
ムの割り込みとブームの割り込みを１３６において有効
にする。もし、ブーム３８とアーム３６が何れも静止状
態にないと１３４で判定された場合、ステップ１３６は
迂回され、割り込みは有効にされない。その後、メイン
制御プログラム９０が実行される。制御プログラム９０
の実行後、割り込みが無効にされたか否かを１３８にて
判定する。もし割り込みが無効にされており、実際の遅
れ時間の測定が行われたことを示している場合には、１
４０において、パラメータ「遅れ時間」がパラメータ
「測定時間」の関数として変更される。もし割り込みが
無効にされていないと１３８で判定された場合には、実
際の遅れ時間の新たな測定が行われておらず、ステップ
１３４に戻る。
【００１８】アーム３６の動きとブーム３８の動きの間
の時間遅れの実際の測定は図６に示すようにして行われ
る。アーム割り込みが１３６で有効にされた場合、アー
ムエンコーダ４０をモニタすることによってアームの動
きに応答してアーム割り込み１４２が起こる。アームの
初期移動によって起こるこの割り込みを受けると、１４
４でタイマが起動され、プログラムは１４６から出る。
ブーム割り込み１４８は、ブームエンコーダ５０のモニ
タによって判定されるブームの初期移動時に生じる。ブ
ーム割り込みが起こると、１４４で起動されたタイマが
１５０で停止され、タイマで測定された時間間隔が１５
２において「測定時間」として記憶される。そ後、アー
ム割り込みとブーム割り込みが１５４で無効にされ、プ
ログラムは１５６から出る。
【００１９】「測定時間」パラメータは、アームの動き
とブームの動きとの間の測定された実際の遅れを表して
いる。このパラメータは、 '８０９特許に開示された方
法でブームの動作を制御するプログラムによって利用さ
れる「遅れ時間」パラメータの値を適応的に変更するた
めに利用される。「遅れ時間」の値は推定パラメータで
はなく測定されたパラメータであるため、アームとブー
ムの動作の間の遅れ補償を正確に行うことができる。こ
れにより、補償不足を避け、正確な補償又は過補償を確
実に行うことができる。これにより、オぺレータが掘削
できる速度を、好ましくない程制限することなく、特に
掘削初期において、平面より下方へ窪みを掘削してしま
うなどの誤った動作を阻止できる。このように、本発明
は、オぺレータに例外的に応答するが、好ましくない結
果を生じるような方法でオぺレータが掘削を行うことを
阻止するシステムを提供するものである。
【００２０】本発明の原理から離れることなく具体的に
記載した実施例に変化や変更を加えることは可能であ
り、本発明は均等論を含む特許法の法理に従って解釈さ
れる特許請求の範囲のみによって限定されるものであ
る。
【００２１】
【発明の効果】本発明はによれば、特定のパターンで動
く直列的に関節接続された複数の部材を有し、これらの
部材の内の一部材の動きが第２の部材の動きに応答して
制御される油圧作動式建設機械を制御するための装置と
方法を提供される。本発明の第１の様相によれば、第２
部材の予測される今後の動きが決定され、少なくとも第
２部材の予測される今後の動きの関数として第１部材が
制御される。本発明のこの様相によれば、第１部材の動
きと第２部材の動きとの間の実際の時間遅れを測定する
ことによって予測される今後の動きが決定される。これ
により、遅れのための補償量を正確にできる。
【００２２】本発明の別の様相によれば、オペレータに
よって制御されるアクチュエータ即ち操作レバーが提供
され、ユーザは部材中の一つの部材の動きを制御するた
めに操作レバーを操作できる。ユーザが入力した指令レ
ベルの選択値は、制御装置によって受け取られる。運動
発生システムは、オペレータによる操作レバーの操作の
関数として、またユーザによって選択された指令レベル
の値によって作動される。これにより、オぺレータは、
オぺレータに与えられている制御の自由度を選択でき
る。複数の指令レベルの内の一方の極限レベルでは、最
大の補償が提供され、オぺレータは本質的には部材の運
動方向を決定できるだけである。指令レベルの範囲の反
対側の端における指令レベルはより比例的制御を提供
し、オぺレータは部材の制御により多く関与できる。こ
の指令レベルは経験あるオぺレータにより適している。
【００２３】本発明の更に別の様相によれば、部材の内
の第１の部材の動きを第２の部材の動きに応答して制御
するようにプログラムされた制御コンピュータが設けら
れ、また第２の部材の動きを制御すべくコンピュータに
入力を提供するためのユーザによって操作可能なオぺレ
ータ制御アクチュエータが設けられている。コンピュー
タは、第２部材を動かすことのできる最大の能力以下に
第２部材の運動速度を制限する。第２部材の運動速度を
制限することで、制御装置が補償できないような動きを
オぺレータが発生させてしまう可能性を大幅に低減でき
る
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって制御される油圧掘削機の側面
図。
【図２】油圧的に制御される部材のその部材のためのア
クチュエータの動きに対する応答を示すグラフ。
【図３】掘削機のアームを制御するための油圧回路と電
子回路を組み合わせた図。
【図４】掘削機のための制御プログラムを示すフローチ
ャート。
【図５】図４のプログラムに対する割り込みルーチンの
フローチャート。
【図６】（ａ）、（ｂ）は制御シテスムのための学習ア
ルゴリズムを提供する割り込みルーチンのフローチャー
ト。
【図７】掘削機の主制御プログラムのフローチャート
【符号の説明】
３４、４２ シリンダ ３６ アーム ３８ ブーム ４４ 掘削バケツ ５６ マイクロプロセッサ ６２ Ａ／Ｄ変換器 ６６ 圧力変換器 ７０ 操作レバー ７２ パイロットポンプ ７４ オぺレータ指令入力 ７８ Ｄ／Ａ変換器 ８２ パイロット弁 ８４ メイン油圧弁 ８６ 主ポンプ

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 直列的に関節接続された複数の部材を有
    する油圧作動式建設機械を、前記部材を特定のパターン
    で動かすように制御し、前記部材の内の第１の部材の動
    きを第２の部材の動きに応答して制御する方法であっ
    て、 前記第２部材の予測される今後の動きを決定するステッ
    プと、 少なくとも前記第２部材の予測される今後の動きの関数
    として前記第１部材を制御するステップとを含み、 前記予測される今後の動きを決定するステップは、前記
    第１部材の動きと前記第２部材の動きとの間の実際の時
    間遅れを測定することを含む方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法であって、前記第
    １部材と基準との間の相対運動と、前記第２部材と前記
    第１部材との間の相対運動とをモニタするために前記第
    １及び第２部材上にエンコーダを設けることを含み、前
    記実際の時間遅れを測定することには前記エンコーダを
    モニタすることが含まれる方法。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の方法であって、前記前
    記実際の時間遅れを測定することには、前記部材の内の
    一つの部材の移動開始と前記部材の内の別の部材の移動
    開始との間の時間差を測定することが含まれる方法。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の方法であって、前記両
    部材が静止状態から最初に起動動作する時の実際の時間
    遅れを測定すること、及びこの測定された時間遅れを、
    前記部材のその後に行われる静止状態からの起動動作時
    に利用することを含む方法。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の方法であって、建設機
    械は、前記第２部材の動きを制御するためにユーザによ
    って操作可能なアクチュエータを含み、前記今後の動き
    を決定するステップは、前記アクチュエータの操作をモ
    ニタすることを含む方法。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載の方法であって、前記第
    ２部材の移動速度を所定速度以下に制限することを含む
    方法。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載の方法であって、前記第
    １部材が掘削機のブームで、前記第２部材が前記掘削機
    のアームである方法。
  8. 【請求項８】 直列的に関節接続された複数の部材を有
    する油圧作動式建設機械を、前記部材を特定のパターン
    で動かすように制御し、前記部材の内の第１の部材の動
    きを第２の部材の動きに応答して制御する方法であっ
    て、 前記部材の内の一部材の動きを制御するためにユーザに
    よって操作可能なアクチュエータを提供するステップ
    と、 前記アクチュエータの操作に応答して、前記一部材を動
    かす運動発生システムを提供するステップと、 ユーザが入力した指令レベルの選択値を受け取るステッ
    プと、 前記アクチュエータの操作と選択された前記指令レベル
    の値の関数として前記運動発生システムを作動させるス
    テップとを含み、 少なくとも前記指令レベルの選択された値によって部分
    的に決定される方法で前記第２部材が前記アクチュエー
    タの操作に応答するようにした方法。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載の方法であって、前記運
    動発生システムは、油圧シリンダとこの油圧シリンダに
    油圧流体を供給する油圧制御弁とを含み、前記運動発生
    システムを作動させるステップは、前記アクチュエータ
    の操作に応答して信号を発生し、前記指令レベルの選択
    値の関数として前記信号を変更することを含む方法。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載の方法であって、前記
    運動発生システムを作動させるステップには、前記部材
    の内の前記少なくとも一部材の運動速度を前記指令レベ
    ルの選択値の関数として制限することが含まれる方法。
  11. 【請求項１１】 請求項９に記載の方法であって、前記
    信号は油圧信号であり、前記信号を変更することには、
    前記油圧信号を電気入力信号に変換し、前記入力信号を
    マイクロコンピュータに供給し、前記マイクロコンピュ
    ータの電気出力信号を少なくとも前記入力信号と前記指
    令レベルの選択値の関数として発生し、この出力信号を
    出力油圧信号に変換し、そしてこの出力油圧信号を前記
    油圧制御弁に供給することが含まれる方法。
  12. 【請求項１２】 請求項８に記載の方法であって、前記
    一部材の移動速度を所定速度以下に制限することを含む
    方法。
  13. 【請求項１３】 ボデーと、このボデーから延びた直列
    的に関節接続された複数の部材と、前記部材を相互に動
    かし、この時システム遅延が生じる油圧駆動システム
    と、前記部材を特定のパターンで動かす前記油圧駆動シ
    ステムのための制御装置とを備え、前記部材の内の第１
    の部材の動きが第２の部材の動きに応答して制御される
    油圧作動式建設機械であって、 前記第１及び第２部材上に設けられ、前記第１及び第２
    部材の位置をモニタする位置エンコーダと、 前記第２部材の動きに応答して前記第１部材の動きを制
    御し、また前記部材の最初の動きの差を測定するために
    前記位置エンコーダをモニタすることによってシステム
    の遅延を測定するようにプログラムされた制御コンピュ
    ータとを含む油圧作動式建設機械。
  14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の油圧作動式建設機
    械であって、前記第２部材の動きを制御するためにユー
    ザによって操作可能なアクチュエータを含む油圧作動式
    建設機械。
  15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の油圧作動式建設機
    械であって、前記アクチュエータは、アクチュエータの
    操作量に比例した油圧信号を発生する弁を作動させ、前
    記コンピュータは、オぺレータが入力した指令コードの
    関数として前記油圧信号を調節するようにプログラムさ
    れており、前記第２部材は前記調節された油圧信号の関
    数として作動される油圧作動式建設機械。
  16. 【請求項１６】 請求項１５に記載の油圧作動式建設機
    械であって、前記油圧信号に比例した入力を前記コンピ
    ュータに提供する入力装置と、前記コンピュータによっ
    て駆動され前記調節された油圧信号を発生する出力装置
    とを含む油圧作動式建設機械。
  17. 【請求項１７】 請求項１６に記載の油圧作動式建設機
    械であって、前記入力装置は、前記油圧信号の関数とし
    て電子信号を発生する圧力変換器を含み、前記出力装置
    は、前記コンピュータによって発生された出力信号の関
    数として別の油圧信号を発生するパイロット弁を含む油
    圧作動式建設機械。
  18. 【請求項１８】 請求項１５に記載の油圧作動式建設機
    械であって、前記コンピュータは、オぺレータが入力し
    た前記指令コードの値の関数である速度で前記調節され
    た油圧信号を増加させる油圧作動式建設機械。
  19. 【請求項１９】 請求項１４に記載の油圧作動式建設機
    械であって、前記コンピュータは、前記第２部材が作動
    される速度を制限するようにプログラムされている油圧
    作動式建設機械。
  20. 【請求項２０】 請求項１３に記載の油圧作動式建設機
    械であって、前記第１部材はベースユニットに旋回可能
    に接続された掘削機のブームであり、前記第２部材は前
    記ブームに旋回可能に接続された掘削機のアームである
    油圧作動式建設機械。
  21. 【請求項２１】 請求項２０に記載の油圧作動式建設機
    械であって、前記アームに旋回可能に接続された掘削バ
    ケツと、この掘削バケツの動きを制御するためにユーザ
    によって操作されるもう一つのアクチュエータとを含む
    油圧作動式建設機械。
  22. 【請求項２２】 ボデーと、このボデーから延びた直列
    的に関節接続された複数の部材と、前記部材を互いに動
    かし、この時システム遅延が生じる油圧駆動システム
    と、前記部材を特定のパターンで動かす前記油圧駆動シ
    ステムのための制御装置とを備え、前記部材の内の第１
    の部材の動きが第２の部材の動きに応答して制御される
    油圧作動式建設機械であって、 前記第１及び第２部材上に設けられ、前記第１及び第２
    部材の位置をモニタする位置エンコーダと、 前記第２部材の動きに応答して前記第１部材の動きを制
    御するようにプログラムされた制御コンピュータと、 前記第２部材の動きを制御するためにユーザによって操
    作可能なアクチュエータとを含み、前記アクチュエータ
    は、アクチュエータの操作量に比例した油圧信号を発生
    させ、前記コンピュータは、オぺレータが入力した指令
    コードの関数として前記信号を調節するようにプログラ
    ムされており、前記第２部材は前記調節された信号の関
    数として作動される油圧作動式建設機械。
  23. 【請求項２３】 請求項２２に記載の油圧作動式建設機
    械であって、前記アクチュエータの操作量に比例した入
    力を前記コンピュータに提供する入力装置と、前記コン
    ピュータによって駆動され前記調節された信号を発生す
    る出力装置とを含む油圧作動式建設機械。
  24. 【請求項２４】 請求項２３に記載の油圧作動式建設機
    械であって、前記信号は油圧信号であり、前記入力装置
    は前記油圧信号の関数として電気信号を発生する圧力変
    換器を含み、前記出力装置は、前記コンピュータによっ
    て発生された出力信号の関数として別の油圧信号を発生
    するパイロット弁を含む油圧作動式建設機械。
  25. 【請求項２５】 請求項２３に記載の油圧作動式建設機
    械であって、前記信号は電気信号であり、前記出力装置
    は、前記制御装置によって発生された出力信号の関数と
    して油圧信号を発生するパイロット弁を含む油圧作動式
    建設機械。
  26. 【請求項２６】 請求項２２に記載の油圧作動式建設機
    械であって、前記コンピュータは、オぺレータが入力し
    た前記指令コードの値の関数である速度で前記調節され
    た油圧信号を増加させる油圧作動式建設機械。
  27. 【請求項２７】 請求項２２に記載の油圧作動式建設機
    械であって、前記コンピュータは、前記第２部材が作動
    される速度を制限するようにプログラムされている油圧
    作動式建設機械。
  28. 【請求項２８】 請求項２２に記載の油圧作動式建設機
    械であって、前記第１部材はベースユニットに旋回可能
    に接続された掘削機のブームであり、前記第２部材は前
    記ブームに旋回可能に接続された掘削機のアームである
    油圧作動式建設機械。
  29. 【請求項２９】 請求項２８に記載の油圧作動式建設機
    械であって、前記アームに旋回可能に接続された掘削バ
    ケツと、この掘削バケツの動きを制御するためにユーザ
    によって操作されるもう一つのアクチュエータとを含む
    油圧作動式建設機械。
  30. 【請求項３０】 ボデーと、このボデーから延びた直列
    的に関節接続された複数の部材と、前記部材を最大能力
    速度以下で相互に動かす油圧駆動システムと、前記部材
    を特定のパターンで動かす前記油圧駆動システムのため
    の制御装置とを備え、前記部材の内の第１の部材の動き
    が第２の部材の動きに応答して制御される油圧作動式建
    設機械であって、 前記第２部材の動きに応答して前記第１部材の動きを制
    御するようにプログラムされた制御コンピュータと、 前記第２部材の動きを制御するためにユーザによって操
    作可能なアクチュエータと含み、前記コンピュータは、
    前記第２部材の最大能力速度以下に前記第２部材の運動
    速度を制限する油圧作動式建設機械。
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