JPS6233936A - 油圧シヨベルの掘削制御装置 - Google Patents
油圧シヨベルの掘削制御装置Info
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- JPS6233936A JPS6233936A JP17171085A JP17171085A JPS6233936A JP S6233936 A JPS6233936 A JP S6233936A JP 17171085 A JP17171085 A JP 17171085A JP 17171085 A JP17171085 A JP 17171085A JP S6233936 A JPS6233936 A JP S6233936A
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- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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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- Operation Control Of Excavators (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、高精度の制御が可能な油圧ショベルの掘削制
御装置に関するものである。
御装置に関するものである。
（従来技術）
従来、油圧ショベルの掘削を制御する装置として、たと
えば特公昭５７ ２８７７１Ｑ公報のように、アーム押
しに追従してブームを自動的に下げるように制御し、バ
ケットを一定の高さに保持しながら水平押出しを行う装
置が知られている。
えば特公昭５７ ２８７７１Ｑ公報のように、アーム押
しに追従してブームを自動的に下げるように制御し、バ
ケットを一定の高さに保持しながら水平押出しを行う装
置が知られている。
このＨｆ１ｌｆは、水平押出しのためのバケツ１〜の目
標高さと、アーム押しによって変化するバケットの現在
高さとの偏差に応じた流量制御信号をブーム系にフィー
ドバックし、この信号によりブーム用電磁油圧切替弁を
切替え、ブームシリンダを伸縮させてブームを下げるよ
うにフィードバック制御し、バケットを水平移動させる
ようにしたものである。この場合、上記バケットの高さ
偏差をブームシリンダの流量に対応覆るブーム用電磁油
圧切替弁の切替吊に変換するために、所定のフィードバ
ックゲインを乗じてブーム用電磁油Ｙ［切換弁に対する
制御信号を算出している。
標高さと、アーム押しによって変化するバケットの現在
高さとの偏差に応じた流量制御信号をブーム系にフィー
ドバックし、この信号によりブーム用電磁油圧切替弁を
切替え、ブームシリンダを伸縮させてブームを下げるよ
うにフィードバック制御し、バケットを水平移動させる
ようにしたものである。この場合、上記バケットの高さ
偏差をブームシリンダの流量に対応覆るブーム用電磁油
圧切替弁の切替吊に変換するために、所定のフィードバ
ックゲインを乗じてブーム用電磁油Ｙ［切換弁に対する
制御信号を算出している。
ところでこの種の油圧ショベルは、ブームとアームおよ
びバケットの関節運動の制御であり、１部旋回体に対す
るバケットの一１下方向および前後方向の位置の相違、
すなわちバケットの位置が高い場合と低い場合、および
ブームとアームの相対角度が大きい場合と小さい場合で
、アームおよびブームの回動角度に対するバケットの高
さの変化量が異なり、かつ、慣性モーメントの働きによ
り応答速度も異なるものである。
びバケットの関節運動の制御であり、１部旋回体に対す
るバケットの一１下方向および前後方向の位置の相違、
すなわちバケットの位置が高い場合と低い場合、および
ブームとアームの相対角度が大きい場合と小さい場合で
、アームおよびブームの回動角度に対するバケットの高
さの変化量が異なり、かつ、慣性モーメントの働きによ
り応答速度も異なるものである。
しかし、上記従来のフィードバック制御は、単にバケッ
トの高さ偏差に一定のフィードバックゲインを乗じてブ
ーム用電磁油圧切換弁に対する制御信号を演算覆るだけ
に過ぎないため、バケットの位置に応じた高精瓜の制御
が困難であった。とくに急速に操作した場合、それだ【
−１＠初の偏差が大きく、その大きな偏差に応じた制御
をするためには、上記フィードバックゲインを大きくづ
−る必要があり、そのフィードバックゲインを大きくし
過ぎると、制御過多になって目標値を越えてしまい、次
いで、それを戻す制御が行われ、その繰返しによりハン
チングが生じることになる。また、大型の油圧ショベル
の場合、慣性モーメントが大きく、応答遅れがあるため
に上記の現象が顕著である。
トの高さ偏差に一定のフィードバックゲインを乗じてブ
ーム用電磁油圧切換弁に対する制御信号を演算覆るだけ
に過ぎないため、バケットの位置に応じた高精瓜の制御
が困難であった。とくに急速に操作した場合、それだ【
−１＠初の偏差が大きく、その大きな偏差に応じた制御
をするためには、上記フィードバックゲインを大きくづ
−る必要があり、そのフィードバックゲインを大きくし
過ぎると、制御過多になって目標値を越えてしまい、次
いで、それを戻す制御が行われ、その繰返しによりハン
チングが生じることになる。また、大型の油圧ショベル
の場合、慣性モーメントが大きく、応答遅れがあるため
に上記の現象が顕著である。
（発明の目的）
本発明は、このような従来の問題を解消するためになさ
れたものであり、急速に操作した場合であっても、また
、大型機であっても、バケットの位置に応じて常に的確
に制御でき、ハンチングが生じることなく、高精度に制
御できる油圧ショベルの掘削制御装置を提供するもので
ある。
れたものであり、急速に操作した場合であっても、また
、大型機であっても、バケットの位置に応じて常に的確
に制御でき、ハンチングが生じることなく、高精度に制
御できる油圧ショベルの掘削制御装置を提供するもので
ある。
（発明の構成）
本発明は、油圧ショベルのブーム、アーム、バケットの
各作業機のうち、一の作業機を基準作業機、他の一の作
業機を追従作業機とし、基準作業機の作動機構と、その
作動機構に対する手動操作手段と、追従作業機の作動機
構と、この追従作業機の作動機構に対し上記基準作業機
の作動に追従して追従作業機を作動させる信号を送る制
御機構とを具備し、上記制御機構は、上部旋回体に対す
るバケットの現在位置を測定する検出手段と、同バケッ
トの目標位置を決める設定手段と、バケットの現在位置
と目標位置との偏差にフィードバックゲインを乗じて上
記追従作業機の作動機構に対するフィードバック量を演
算する手段と、十配バケットの位置によって変動する基
準作業機の移動量と追従作業機の移動量との関係に基い
てバケットの現在位置に応じた補正値を求める補正手段
と、上記フィードバック量と補正値とに基いて追従作業
機の作動量相当信号を出力する信号発生手段とを具備し
ていることを特徴とするものである。
各作業機のうち、一の作業機を基準作業機、他の一の作
業機を追従作業機とし、基準作業機の作動機構と、その
作動機構に対する手動操作手段と、追従作業機の作動機
構と、この追従作業機の作動機構に対し上記基準作業機
の作動に追従して追従作業機を作動させる信号を送る制
御機構とを具備し、上記制御機構は、上部旋回体に対す
るバケットの現在位置を測定する検出手段と、同バケッ
トの目標位置を決める設定手段と、バケットの現在位置
と目標位置との偏差にフィードバックゲインを乗じて上
記追従作業機の作動機構に対するフィードバック量を演
算する手段と、十配バケットの位置によって変動する基
準作業機の移動量と追従作業機の移動量との関係に基い
てバケットの現在位置に応じた補正値を求める補正手段
と、上記フィードバック量と補正値とに基いて追従作業
機の作動量相当信号を出力する信号発生手段とを具備し
ていることを特徴とするものである。
これにより、偏差によるフィードバック制御に対し、バ
ケットの現在位置に応じた補正を行い、制御性能を高め
るようにしている。
ケットの現在位置に応じた補正を行い、制御性能を高め
るようにしている。
（実施例）
まず油圧ショベルの全体構成を第７図によって説明する
。同図において、１は下部走行体で、その上部に上部旋
回体２が旋回自在に設【′、Ｊられている。上部旋回体
２にはブーム３の基部がピン９により起伏自在に支持さ
れ、ブーム３の先端にアーム４０基部がピン１０により
回動自在に取付ＩＪられ、アーム４の先端にバケット５
がピン１１により回動自在に取付けられている。ブーム
シリンダ６の基部はピン（図示省略）によりＦ部旋回体
２に取付（」られ、そのロッド先端がピン１２によりブ
ーム３に連結されている。アームシリンダ７０基部はピ
ン（図示省略）によりブーム３に取付けられ、そのロッ
ド先端がピン１３によりアーム４に連結されている。バ
ケットシリンダ８の基部はブーム３の先端近くに取付り
られ、その［］ツラド端と、アーム４の先端近くにピン
１５により取付けられたリンク１６の先端と、バケット
５にピン１７により取付けられたリンク１８の先端とが
ピン１９により連結されている。
。同図において、１は下部走行体で、その上部に上部旋
回体２が旋回自在に設【′、Ｊられている。上部旋回体
２にはブーム３の基部がピン９により起伏自在に支持さ
れ、ブーム３の先端にアーム４０基部がピン１０により
回動自在に取付ＩＪられ、アーム４の先端にバケット５
がピン１１により回動自在に取付けられている。ブーム
シリンダ６の基部はピン（図示省略）によりＦ部旋回体
２に取付（」られ、そのロッド先端がピン１２によりブ
ーム３に連結されている。アームシリンダ７０基部はピ
ン（図示省略）によりブーム３に取付けられ、そのロッ
ド先端がピン１３によりアーム４に連結されている。バ
ケットシリンダ８の基部はブーム３の先端近くに取付り
られ、その［］ツラド端と、アーム４の先端近くにピン
１５により取付けられたリンク１６の先端と、バケット
５にピン１７により取付けられたリンク１８の先端とが
ピン１９により連結されている。
第１図は制御系のブロック図であり、同図において、２
０はアーム用操作レバー、２１はその操作量検出器、２
２はコントローラ、２３はアーム用操作弁、２４はアー
ム用方向制御弁、２５は手動自動切替スイッチ、２６は
ブーム用操作レバー、２７はその操作量検出器、２８は
ブーム用操作弁、２９はブーム用方向制御弁を示す。上
記各操作量検出器２１．２７はたとえばポテンショメー
タで構成されて各レバー２０．２６に付設され、各レバ
ー２０．２６の操作量に応じた操作信号を］ン１−ロー
ラ２２に送る。手動自動切替スイッチ２５は手動か自動
かを選択し、それに応じて］ントローラ２２から上記各
操作信号をそのまま、もしくは後述づるように演算処理
された制御信号を出力さぼる。上記各操作弁２３．２８
はたとえば電磁比例減圧弁にて構成され、上記コントロ
ーラ２２からの制御信号（電気信号）を入力し、その入
力信号に応じた油圧信号（パイロット圧）を出力し、そ
の油圧信号によって方向制御弁２４．２９のスプールを
制御し、これによってアームシリンダ７およびブームシ
リンダ６を伸縮させ、アーム４およびブーム３を回動さ
ける。
０はアーム用操作レバー、２１はその操作量検出器、２
２はコントローラ、２３はアーム用操作弁、２４はアー
ム用方向制御弁、２５は手動自動切替スイッチ、２６は
ブーム用操作レバー、２７はその操作量検出器、２８は
ブーム用操作弁、２９はブーム用方向制御弁を示す。上
記各操作量検出器２１．２７はたとえばポテンショメー
タで構成されて各レバー２０．２６に付設され、各レバ
ー２０．２６の操作量に応じた操作信号を］ン１−ロー
ラ２２に送る。手動自動切替スイッチ２５は手動か自動
かを選択し、それに応じて］ントローラ２２から上記各
操作信号をそのまま、もしくは後述づるように演算処理
された制御信号を出力さぼる。上記各操作弁２３．２８
はたとえば電磁比例減圧弁にて構成され、上記コントロ
ーラ２２からの制御信号（電気信号）を入力し、その入
力信号に応じた油圧信号（パイロット圧）を出力し、そ
の油圧信号によって方向制御弁２４．２９のスプールを
制御し、これによってアームシリンダ７およびブームシ
リンダ６を伸縮させ、アーム４およびブーム３を回動さ
ける。
３０はブーム傾角検出器、３１はアーム傾角検出器であ
り、各検出器３０．３１はたとえばポテンショメータで
構成されて各ピン９．１０に装着され、ピン９を通り上
部旋回体２の旋回中心Ｇ。
り、各検出器３０．３１はたとえばポテンショメータで
構成されて各ピン９．１０に装着され、ピン９を通り上
部旋回体２の旋回中心Ｇ。
と平行な鉛直線Ｃ１を基準として上部旋回体２に対する
ブーム３の傾角０１およびブーム３に対するアーム４の
傾角θ２をそれぞれ測定し、それらの測定値に応じた信
号を出力する。
ブーム３の傾角０１およびブーム３に対するアーム４の
傾角θ２をそれぞれ測定し、それらの測定値に応じた信
号を出力する。
３２はバケット現在位置演算器で、この演算器３２と上
記両傾角検出器３０．３１によりバケット５の現在位置
検出手段を構成している。すなわちこの演算器３２によ
り、上記ブーム傾角検出器３０から入力したブーム３の
傾角θ１と、ブーム３の長さＱ＋ （ピン９とピン１
０との距１ｉｆｔ）とに基いてピン９からピン１０まで
の高さｈｌ−ρ１ＣＯＳθ１を計算するとともに、アー
ム４の絶対角θに一θ１＋０２と、アーム４の長さＱ２
（ピン１０とピン１１との距離）とに基いてピン１０
からピン１１までの高さｈ２＝Ｑ２ｃｏｓθ２ｏを削粋
し、そして、上記両高さり、、ｈ２の和によりピン９か
らピン１１までの高さＺ ＝ Ｑ １ ｃｏｓθ１十
Ｑ２ｃｏｓθ２ｏを計算し、この高さ７をバケット５の
現在位置とする。
記両傾角検出器３０．３１によりバケット５の現在位置
検出手段を構成している。すなわちこの演算器３２によ
り、上記ブーム傾角検出器３０から入力したブーム３の
傾角θ１と、ブーム３の長さＱ＋ （ピン９とピン１
０との距１ｉｆｔ）とに基いてピン９からピン１０まで
の高さｈｌ−ρ１ＣＯＳθ１を計算するとともに、アー
ム４の絶対角θに一θ１＋０２と、アーム４の長さＱ２
（ピン１０とピン１１との距離）とに基いてピン１０
からピン１１までの高さｈ２＝Ｑ２ｃｏｓθ２ｏを削粋
し、そして、上記両高さり、、ｈ２の和によりピン９か
らピン１１までの高さＺ ＝ Ｑ １ ｃｏｓθ１十
Ｑ２ｃｏｓθ２ｏを計算し、この高さ７をバケット５の
現在位置とする。
３３は目標値設定器で、水平押出し開始時におけるバケ
ット５の位置寸なわち高さ７ｏ＝Ｑ＋ ・ＣＯＳθ１
１ρ２ ・ ＣＯＳθ２ｏを目標値として記憶する。比
較器３４は上記目標値設定器３３から入力された目標値
７ｏと、バケット現在位置演算器３２から入力された現
在位置Ｚとに基いてその高さ偏差ΔＺ＝Ｚｏ−Ｚを計算
する。ブーム角度偏差演算器３５は比較器３４から入力
された＾さ偏差ΔＺに基いてブーム角度偏差Δθ１＝−
Δ７／（ｊ２＋ ｃｏｓθ１）を計算する。フィード
バック量演算器３６は上記演算器３５から入力されたブ
ーム角度偏差Δθ１に所定のフィードバックゲイン（流
量換算係数）を乗じてブーム角度偏差Δθ１に応じたフ
ィードバック量（ブームシリンダ６の流量）Ｕｂｏを計
算する。
ット５の位置寸なわち高さ７ｏ＝Ｑ＋ ・ＣＯＳθ１
１ρ２ ・ ＣＯＳθ２ｏを目標値として記憶する。比
較器３４は上記目標値設定器３３から入力された目標値
７ｏと、バケット現在位置演算器３２から入力された現
在位置Ｚとに基いてその高さ偏差ΔＺ＝Ｚｏ−Ｚを計算
する。ブーム角度偏差演算器３５は比較器３４から入力
された＾さ偏差ΔＺに基いてブーム角度偏差Δθ１＝−
Δ７／（ｊ２＋ ｃｏｓθ１）を計算する。フィード
バック量演算器３６は上記演算器３５から入力されたブ
ーム角度偏差Δθ１に所定のフィードバックゲイン（流
量換算係数）を乗じてブーム角度偏差Δθ１に応じたフ
ィードバック量（ブームシリンダ６の流量）Ｕｂｏを計
算する。
３７は高さ補正器で、上記演算器３２から入力されたバ
ケット５の現在高さＺに応じた高さ補正ゲインＫＺを計
算する。この高さ補正ゲインＫＺは上記高さＺの関数で
あり、上記高さ７に応じて変動するところの、高さ７の
変位量とアーム４の回動量との関係を比率で表し、その
比率を高さ補正ゲインに７として上記高さ７から求める
もので、たとえば第２図に示すように高ざ補正ゲインＫ
Ｚを高さ７の最低点Ｚｍｉｎからある中間点まではほぼ
一定にし、その中間点から最高点７ ｍａｘに至る程次
第に小さくする。
ケット５の現在高さＺに応じた高さ補正ゲインＫＺを計
算する。この高さ補正ゲインＫＺは上記高さＺの関数で
あり、上記高さ７に応じて変動するところの、高さ７の
変位量とアーム４の回動量との関係を比率で表し、その
比率を高さ補正ゲインに７として上記高さ７から求める
もので、たとえば第２図に示すように高ざ補正ゲインＫ
Ｚを高さ７の最低点Ｚｍｉｎからある中間点まではほぼ
一定にし、その中間点から最高点７ ｍａｘに至る程次
第に小さくする。
３８はアーム角補正器で、アーム傾角検出器３１から入
力されたアーム４の傾角θ２に応じた角度補正ゲインｌ
くθ２を計算する。この角度補正ゲインにθ２はアーム
傾角θ２の関数であり、その傾角０２に応じて変動する
ところの、アーム４０回動量と高さＺの変位量との関係
を比率で表し、その比率を角度補正ゲインＫＺとして上
記アーム傾角０２から求めるもので、たとえば第３図に
示すようにアーム傾角θ２が大きくなる程角度補正ゲイ
ンにθ２を大きくする。なお、上記高さ補正ゲインＫＺ
および角度補正ゲインＫＯ２は、ブーム３およびアーム
４の長さＱｔ 、Ｑ２、重量その他機械のパラメータに
よって決まるしので、実際には曲線状となるが、第２図
、第３図では分り易くするために直線的に図示している
。
力されたアーム４の傾角θ２に応じた角度補正ゲインｌ
くθ２を計算する。この角度補正ゲインにθ２はアーム
傾角θ２の関数であり、その傾角０２に応じて変動する
ところの、アーム４０回動量と高さＺの変位量との関係
を比率で表し、その比率を角度補正ゲインＫＺとして上
記アーム傾角０２から求めるもので、たとえば第３図に
示すようにアーム傾角θ２が大きくなる程角度補正ゲイ
ンにθ２を大きくする。なお、上記高さ補正ゲインＫＺ
および角度補正ゲインＫＯ２は、ブーム３およびアーム
４の長さＱｔ 、Ｑ２、重量その他機械のパラメータに
よって決まるしので、実際には曲線状となるが、第２図
、第３図では分り易くするために直線的に図示している
。
乗算器３９．４０は上記演算器３６により４絆されたフ
ィードバック量Ｕｂｏに高さ補正器３７でｔ１算された
高さ補正ゲインＫＺおよび角面補正器３８により泪粋さ
れた角度補正ゲインにθ２を乗じて補正されたフィード
バック＠Ｕ ｔ）＋およびＬＪｂ２を順次計詐する。
ィードバック量Ｕｂｏに高さ補正器３７でｔ１算された
高さ補正ゲインＫＺおよび角面補正器３８により泪粋さ
れた角度補正ゲインにθ２を乗じて補正されたフィード
バック＠Ｕ ｔ）＋およびＬＪｂ２を順次計詐する。
４１は上記補正されたフィードバックＭＵ ｂ２からブ
ーム用方向制御弁２９のスプール制御Ｉ信号Ｕｉを求め
る信号発生器である。なお、フィードバックｍ ＬＪ
ｂ ２はブームシリンダ６の伸縮量に対応した流出相当
信号であり、その流量は方向制御弁２９の開口面積ａと
ほぼ比例し、開口面積ａはスプールストロークＳによっ
て決まる。そこで、まず第４図（ａ）に示す方向制御弁
２９のスプールストロークＳと間口面積ａとの関係（非
線形特性）に基いて、その関係を同図（ｂ）のように逆
に書換え、そして、上記フィードバックｆｆ１Ｕ ｂ２
に対応した開口面積ａからスプールストロークＳを求め
、そのスプールストロークＳに対応したスプール制御信
号ＩＪｉを出力さぼるようにする。すなわちフィードバ
ック量Ｕｂ２とスプール制御信号Ｕｉとの関係は、方向
制御弁２９のスプールストロークＳと開口面積ａとの関
係の逆関数となる。
ーム用方向制御弁２９のスプール制御Ｉ信号Ｕｉを求め
る信号発生器である。なお、フィードバックｍ ＬＪ
ｂ ２はブームシリンダ６の伸縮量に対応した流出相当
信号であり、その流量は方向制御弁２９の開口面積ａと
ほぼ比例し、開口面積ａはスプールストロークＳによっ
て決まる。そこで、まず第４図（ａ）に示す方向制御弁
２９のスプールストロークＳと間口面積ａとの関係（非
線形特性）に基いて、その関係を同図（ｂ）のように逆
に書換え、そして、上記フィードバックｆｆ１Ｕ ｂ２
に対応した開口面積ａからスプールストロークＳを求め
、そのスプールストロークＳに対応したスプール制御信
号ＩＪｉを出力さぼるようにする。すなわちフィードバ
ック量Ｕｂ２とスプール制御信号Ｕｉとの関係は、方向
制御弁２９のスプールストロークＳと開口面積ａとの関
係の逆関数となる。
なお、上記フィードバック１ｔＵｂｚに対応した開口面
積ａと、スプールストロークＳに対応したスプール制御
信号ｕ１との関係を第５図のように線形化してもよい。
積ａと、スプールストロークＳに対応したスプール制御
信号ｕ１との関係を第５図のように線形化してもよい。
上記の構成において、バケット５の自動水平押出しを行
う場合、切替スイッチ２５を自動にし、アーム用操作レ
バー２０をアーム押し方向に操作すると、そのレバー２
０の操作量に応じた操作信号Ｍが検出器２１からコント
ローラ２２を経てアーム用操作弁２３に送られ、操作弁
２３が作動されるとともに、その二次側に上記操作ｆｉ
Ｍに応じたパイロット圧Ｐｉが導かれてアーム用方向
制御弁２４がアーム押し側に切替えられ、アームシリン
ダ７が伸ばされ、アーム４が押出される。
う場合、切替スイッチ２５を自動にし、アーム用操作レ
バー２０をアーム押し方向に操作すると、そのレバー２
０の操作量に応じた操作信号Ｍが検出器２１からコント
ローラ２２を経てアーム用操作弁２３に送られ、操作弁
２３が作動されるとともに、その二次側に上記操作ｆｉ
Ｍに応じたパイロット圧Ｐｉが導かれてアーム用方向
制御弁２４がアーム押し側に切替えられ、アームシリン
ダ７が伸ばされ、アーム４が押出される。
このとき、各傾角検出器３０．３１によりブーム顛角θ
１．アーム傾角θ２が検出され、演算器３２によりバケ
ット５の現在位置Ｚが求められ、上記水平押出し開始点
を基準どして目標値設定器３３に設定された目標値７０
と上記現在位置７とに基いて比較器３４によりｈさの偏
差ΔＺが計算され、ブーム角度偏差演算器３５により上
記高さ偏差Δ７に対応するブーム傾角の偏差Δθ１が演
算され、フィードバック量演算器３６により上記角度偏
差Δθ１に対応したブームシリンダ６の流出に相当する
フィードバックｆｆ１Ｕ ｂｏが演算される。一方、高
ざ補正器３７ににリーＦ２高さＺに応じた高さ補正ゲイ
ンＫＺが計算されるとともに、アーム角補正器３８によ
りアーム傾角θ２に応じた角度補正ゲインにθ２が計算
される。
１．アーム傾角θ２が検出され、演算器３２によりバケ
ット５の現在位置Ｚが求められ、上記水平押出し開始点
を基準どして目標値設定器３３に設定された目標値７０
と上記現在位置７とに基いて比較器３４によりｈさの偏
差ΔＺが計算され、ブーム角度偏差演算器３５により上
記高さ偏差Δ７に対応するブーム傾角の偏差Δθ１が演
算され、フィードバック量演算器３６により上記角度偏
差Δθ１に対応したブームシリンダ６の流出に相当する
フィードバックｆｆ１Ｕ ｂｏが演算される。一方、高
ざ補正器３７ににリーＦ２高さＺに応じた高さ補正ゲイ
ンＫＺが計算されるとともに、アーム角補正器３８によ
りアーム傾角θ２に応じた角度補正ゲインにθ２が計算
される。
次いで、乗算器３９．４０により上記フィードバック量
Ｕｂｏに高さ補正ゲインＫＺおよび角度補正ゲインにθ
２を乗じて補正されたフィードバック１ｌＪｂｌ 、ｔ
Ｊｂ２が順次計算され、信号発生器４１によりブーム３
の作動量相当信号としてブーム用方向制御弁２９のスプ
ールストローク制御信＠Ｕ１が計算され、この信号ＩＪ
ｉがコントローラ２２に入力される。そして、］ント［
１−ラ２２から上記制御信号ｔＪｉがブーム用操作弁２
８に入力され、同操作弁２８から上記信号ＬＪ ｉに応
じたパイロット圧Ｕｐがブーム用り面制御弁２９に送ら
れ、この方向制御弁２９のスプールが」−記パイロット
圧しｊｐに応じたスト［１−りだ１′Ｊブーム下げ方向
に切替えられ、ブームシリンダ６が縮められ、ブーム３
が十記偏差Δ０１に対応した角度だり下ぼられるどとも
に、バケット５が−［記偏差Δ７に対応した聞だ【Ｊ下
けられる。
Ｕｂｏに高さ補正ゲインＫＺおよび角度補正ゲインにθ
２を乗じて補正されたフィードバック１ｌＪｂｌ 、ｔ
Ｊｂ２が順次計算され、信号発生器４１によりブーム３
の作動量相当信号としてブーム用方向制御弁２９のスプ
ールストローク制御信＠Ｕ１が計算され、この信号ＩＪ
ｉがコントローラ２２に入力される。そして、］ント［
１−ラ２２から上記制御信号ｔＪｉがブーム用操作弁２
８に入力され、同操作弁２８から上記信号ＬＪ ｉに応
じたパイロット圧Ｕｐがブーム用り面制御弁２９に送ら
れ、この方向制御弁２９のスプールが」−記パイロット
圧しｊｐに応じたスト［１−りだ１′Ｊブーム下げ方向
に切替えられ、ブームシリンダ６が縮められ、ブーム３
が十記偏差Δ０１に対応した角度だり下ぼられるどとも
に、バケット５が−［記偏差Δ７に対応した聞だ【Ｊ下
けられる。
こうして、アーム用操作レバー２０をアーム押し方向に
操作するだけで、アームシリンダ７を伸ばしてアーム４
を押出すとともに、このアーム押しに追従してブームシ
リンダ６を縮めてブーム３を下げ、バケット５の自動水
平押出しが行われる。
操作するだけで、アームシリンダ７を伸ばしてアーム４
を押出すとともに、このアーム押しに追従してブームシ
リンダ６を縮めてブーム３を下げ、バケット５の自動水
平押出しが行われる。
この場合、単にバケット５の高さ偏差ΔＺおよびブーム
３の角度偏差△θ１に基づくフィードバックｌ１ｌｂｏ
をそのままブーム用操作弁２８にフィードバックするの
ではなく、そのフィードバックＦＵ Ｕ ｂ ｏを高さ
補正ゲインに７および角度補正ゲインにθ２により補正
（乗粋）シ、さらに、信号発生器４１によりスプール制
御信号（Ｊｉに直し、コントローラ２２を経てブーム用
操作弁２８に入力させ、この操作弁２８によりブーム用
方自制御弁２９を切替えてブームシリンダ６を縮め、ブ
ーム３を下げるにうにしている。このため、バケット５
が低い位置から制御開始する場合、高い位置から制御開
始する場合、上部旋回体に近い位置から制御開始する場
合、上部旋回体から離れた位置から制御開始する場合の
いずれの場合であっても、かつ、急速にアーム操作した
場合であっても、ハンチングが生じることなく、円滑に
高精度に水平押出しさせることができる。
３の角度偏差△θ１に基づくフィードバックｌ１ｌｂｏ
をそのままブーム用操作弁２８にフィードバックするの
ではなく、そのフィードバックＦＵ Ｕ ｂ ｏを高さ
補正ゲインに７および角度補正ゲインにθ２により補正
（乗粋）シ、さらに、信号発生器４１によりスプール制
御信号（Ｊｉに直し、コントローラ２２を経てブーム用
操作弁２８に入力させ、この操作弁２８によりブーム用
方自制御弁２９を切替えてブームシリンダ６を縮め、ブ
ーム３を下げるにうにしている。このため、バケット５
が低い位置から制御開始する場合、高い位置から制御開
始する場合、上部旋回体に近い位置から制御開始する場
合、上部旋回体から離れた位置から制御開始する場合の
いずれの場合であっても、かつ、急速にアーム操作した
場合であっても、ハンチングが生じることなく、円滑に
高精度に水平押出しさせることができる。
なお、自動でアーム用操作レバー２０をアーム引き方向
に操作すれば、上記と同様の制御でアーム引きに追従し
てブーム上げを行い、バケット５の自動水平引込みをが
行われる。
に操作すれば、上記と同様の制御でアーム引きに追従し
てブーム上げを行い、バケット５の自動水平引込みをが
行われる。
また、切替スイッチ２５を手動に切替え、各操作レバー
２０．２７（ただしバケット系は図示省略）を操作する
ことによりブーム３、アーム４゜バケット５を個々に操
作できることはいうまでもない。
２０．２７（ただしバケット系は図示省略）を操作する
ことによりブーム３、アーム４゜バケット５を個々に操
作できることはいうまでもない。
第６図は別の実施例を示すものであり、この実施例は第
１図の制御系にアーム角速度検出器４２、ブーム角速度
換篩器４３、フィードフォワード量演算器４４によるフ
ィードフォワード制御を付加したものである。なお、第
６図において、第１図と同一部分には同一符号を付して
いる。
１図の制御系にアーム角速度検出器４２、ブーム角速度
換篩器４３、フィードフォワード量演算器４４によるフ
ィードフォワード制御を付加したものである。なお、第
６図において、第１図と同一部分には同一符号を付して
いる。
上記アーム角速度検出器４２は、ブーム傾角検出器３０
とアーム傾角検出器３１から入力されかつ詩々刻々変化
するブーム傾角θ１とアーム傾角θ２に基いてアーム絶
対角θ２ｏの変化率つまり角速度ωθ２ｏを測定する。
とアーム傾角検出器３１から入力されかつ詩々刻々変化
するブーム傾角θ１とアーム傾角θ２に基いてアーム絶
対角θ２ｏの変化率つまり角速度ωθ２ｏを測定する。
ブーム角速度換算器４２は上記アーム角速度ωθ２ｏと
、ブーム３およびアーム４の長さＱｌ、Ω２と、ブーム
傾角θ１と、アーム傾角θ２に基いてブーム角換ｎ速度
ωθ１−ωθ２ｏ（−０２ｓｉｎθ２ｏ）／ｉ＋ ｓ
ｉｎθ１）を計算する。フィードフォワード量演算器４
３は、上記ブーへ角換算速度ωθ１にフィードフォヮー
トゲインを乗じてフィードフォワードＩＵｆを計算する
。加算器４４は上記乗算器４０から出力されたフィード
バックｊＢＵｂ２に−に記フィードフォワード１ｌＵｆ
を加算してブームシリンダ６の伸縮量に対応した流量に
相当する制御信号ＵｏをＲ１算する。そして、この制御
信号Ｕｏに基いて信号発生器４１によりスプール制御信
号Ｕｉを出力させ、以下、上記と同様の制御を行わせる
ことにより、より正確な制御が行われ、制御精度を大幅
に向上させることができるのである。
、ブーム３およびアーム４の長さＱｌ、Ω２と、ブーム
傾角θ１と、アーム傾角θ２に基いてブーム角換ｎ速度
ωθ１−ωθ２ｏ（−０２ｓｉｎθ２ｏ）／ｉ＋ ｓ
ｉｎθ１）を計算する。フィードフォワード量演算器４
３は、上記ブーへ角換算速度ωθ１にフィードフォヮー
トゲインを乗じてフィードフォワードＩＵｆを計算する
。加算器４４は上記乗算器４０から出力されたフィード
バックｊＢＵｂ２に−に記フィードフォワード１ｌＵｆ
を加算してブームシリンダ６の伸縮量に対応した流量に
相当する制御信号ＵｏをＲ１算する。そして、この制御
信号Ｕｏに基いて信号発生器４１によりスプール制御信
号Ｕｉを出力させ、以下、上記と同様の制御を行わせる
ことにより、より正確な制御が行われ、制御精度を大幅
に向上させることができるのである。
ところで、上記各実施例ではアーム４を基準作業機、ブ
ーム３を追従作業機とし、アーム４の押または引き操作
に追従してブームを下げまたは上げてバケツ１〜５の自
動水平押出しまたは自動水平引き込みを行うようにした
が、逆にブーム３を基準作業機、アーム４を追従作業機
とし、ブーム３の操作に追従してアーム４を作動させる
ようにしてもよい。
ーム３を追従作業機とし、アーム４の押または引き操作
に追従してブームを下げまたは上げてバケツ１〜５の自
動水平押出しまたは自動水平引き込みを行うようにした
が、逆にブーム３を基準作業機、アーム４を追従作業機
とし、ブーム３の操作に追従してアーム４を作動させる
ようにしてもよい。
また図例では、バケット５の制御系を図示省略１ノでい
るが、たとえばバケット５に掬い込んだ荷をブーム上げ
操作だけで放出位置まで上げる場合、ブーム３を基準作
業機、バケツ１〜５を追従作業機とし、上記と同様の機
構でブーム上げに追従してアーム４に対するバケット５
の傾角を補正し、荷が零れないように制御することも容
易に可能である。
るが、たとえばバケット５に掬い込んだ荷をブーム上げ
操作だけで放出位置まで上げる場合、ブーム３を基準作
業機、バケツ１〜５を追従作業機とし、上記と同様の機
構でブーム上げに追従してアーム４に対するバケット５
の傾角を補正し、荷が零れないように制御することも容
易に可能である。
（発明の効果）
以上のように本発明は、バケットの高さ偏差によるフィ
ードバック制御だけでなく、そのフィードバック制御に
対し、バケットの現在位置に応じた補正を行うようにし
たものであり、これによって急速に操作した場合であっ
ても、また、大型機であっても、バケットの位置に応じ
て常に的確に制御でき、ハンチングが生じることなく、
高精度に制御できるものである。
ードバック制御だけでなく、そのフィードバック制御に
対し、バケットの現在位置に応じた補正を行うようにし
たものであり、これによって急速に操作した場合であっ
ても、また、大型機であっても、バケットの位置に応じ
て常に的確に制御でき、ハンチングが生じることなく、
高精度に制御できるものである。
第１図は本発明の実施例を示す制御系のブロック図、第
２図は高さ補正ゲインの算出例を示すグラフ、第３図は
角度補正ゲインの算出例を示すグラフ、第４図（ａ）（
ｂ）は方向制御弁のスプールスト［１−りど開口面積と
の関係およびぞの逆の関係に基づくスプール制御信号の
ｎ比例を承りグラフ、第５図はスプール制御信号の別の
算出例を示づグラフ、第６図は制御系の別の実施例を示
す第１図相当図、第７図は油圧ショベルの側面図である
。 １・・・下部走行体、２・・・上部旋回体、３・・・ブ
ーム（追従作業機）、４・・・アーム（Ｍ準作業機）、
５・・・バケット、６・・・ブームシリンダ、７・・・
アームシリンダ、８・・・バケツ１へシリンダ、２０・
・・アーム用操作レバー、２１・・・アーム用操作量検
出器、２２・・・」ントローラ、２３・・・アーム用操
作弁、２４・・・アーム用方向制御弁、２６・・・ブー
ム用操作レバー、２７・・・アーム用操作量検出器、２
８・・・ブーム用操作弁、２９・・・アーム用方向制御
弁、３０・・・ブーム傾角検出器、３１・・・アーム傾
角検出器、３２・・・バケット現在位圃演紳器、３３・
・・目標値設定器、３４・・・比較器、３５・・・ブー
ム角度偏差演算器、３６・・・フィードバック口演算器
、３７・・・高さ補正器、３８・・・角度補正器、３９
．４０・・・乗算器、４１・・・信号発生器、４２・・
・アーム角速度演算器、４３・・・ブーム角速度演算器
、４４・・・フィード７Ａワード邑演算器。 特許出願人 株式会社神戸製鋼所代 理 人
弁理士 小谷悦司同 弁理士 長１
）１ 同 弁理士 板谷康夫 第 ２ 図 第 ３ 図
２図は高さ補正ゲインの算出例を示すグラフ、第３図は
角度補正ゲインの算出例を示すグラフ、第４図（ａ）（
ｂ）は方向制御弁のスプールスト［１−りど開口面積と
の関係およびぞの逆の関係に基づくスプール制御信号の
ｎ比例を承りグラフ、第５図はスプール制御信号の別の
算出例を示づグラフ、第６図は制御系の別の実施例を示
す第１図相当図、第７図は油圧ショベルの側面図である
。 １・・・下部走行体、２・・・上部旋回体、３・・・ブ
ーム（追従作業機）、４・・・アーム（Ｍ準作業機）、
５・・・バケット、６・・・ブームシリンダ、７・・・
アームシリンダ、８・・・バケツ１へシリンダ、２０・
・・アーム用操作レバー、２１・・・アーム用操作量検
出器、２２・・・」ントローラ、２３・・・アーム用操
作弁、２４・・・アーム用方向制御弁、２６・・・ブー
ム用操作レバー、２７・・・アーム用操作量検出器、２
８・・・ブーム用操作弁、２９・・・アーム用方向制御
弁、３０・・・ブーム傾角検出器、３１・・・アーム傾
角検出器、３２・・・バケット現在位圃演紳器、３３・
・・目標値設定器、３４・・・比較器、３５・・・ブー
ム角度偏差演算器、３６・・・フィードバック口演算器
、３７・・・高さ補正器、３８・・・角度補正器、３９
．４０・・・乗算器、４１・・・信号発生器、４２・・
・アーム角速度演算器、４３・・・ブーム角速度演算器
、４４・・・フィード７Ａワード邑演算器。 特許出願人 株式会社神戸製鋼所代 理 人
弁理士 小谷悦司同 弁理士 長１
）１ 同 弁理士 板谷康夫 第 ２ 図 第 ３ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、油圧ショベルのブーム、アーム、バケットの各作業
機のうち、一の作業機を基準作業機、他の一の作業機を
追従作業機とし、基準作業機の作動機構と、その作動機
構に対する手動操作手段と、追従作業機の作動機構と、
この追従作業機の作動機構に対し上記基準作業機の作動
に追従して追従作業機を作動させる信号を送る制御機構
とを具備し、上記制御機構は、上部旋回体に対するバケ
ットの現在位置を測定する検出手段と、同バケットの目
標位置を決める設定手段と、バケットの現在位置と目標
位置との偏差にフィードバックゲインを乗じて上記追従
作業機の作動機構に対するフィードバック量を演算する
手段と、上記バケットの位置によって変動する基準作業
機の移動量と追従作業機の移動量との関係に基いてバケ
ットの現在位置に応じた補正値を求める補正手段と、上
記フィードバック量と補正値とに基いて追従作業機の作
動量相当信号を出力する信号発生手段とを具備している
ことを特徴とする油圧ショベルの掘削制御装置。 ２、アームを基準作業機、ブームを追従作業機とし、上
記検出手段は、上部旋回体に対するブームの傾角と、ブ
ームに対するアームの傾角と、ブームおよびアームの長
さとに基いてバケットの位置を測定するものとし、かつ
、上記補正手段としてバケットの高さによって変動する
バケットの高さ変位量とアームの回動量との関係に基い
てバケットの高さの関数として算出された高さ補正ゲイ
ンと、上記アームの傾角によって変動するバケットの高
さ変位量とアームの回動量との関係に基いて同アームの
傾角の関数として算出された角度補正ゲインとを用い、
信号発生手段は、上記フィードバック量に高さ補正ゲイ
ンおよび角度補正ゲインを乗じてブームの作動量相当信
号を出力することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の油圧ショベルの掘削制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17171085A JPS6233936A (ja) | 1985-08-02 | 1985-08-02 | 油圧シヨベルの掘削制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17171085A JPS6233936A (ja) | 1985-08-02 | 1985-08-02 | 油圧シヨベルの掘削制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6233936A true JPS6233936A (ja) | 1987-02-13 |
| JPH0324933B2 JPH0324933B2 (ja) | 1991-04-04 |
Family
ID=15928240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17171085A Granted JPS6233936A (ja) | 1985-08-02 | 1985-08-02 | 油圧シヨベルの掘削制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6233936A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01271528A (ja) * | 1988-04-23 | 1989-10-30 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 油圧シヨベルの制御装置 |
| FR2667367A1 (fr) * | 1990-09-29 | 1992-04-03 | Danfoss As | Procede pour commander le mouvement d'un appareil de travail mobile hydrauliquement, et dispositif associe de commande de trajectoires. |
| CN111501865A (zh) * | 2020-04-26 | 2020-08-07 | 三一重机有限公司 | 一种挖掘机用电子围栏的作业方法、电子围栏及挖掘机 |
-
1985
- 1985-08-02 JP JP17171085A patent/JPS6233936A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01271528A (ja) * | 1988-04-23 | 1989-10-30 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 油圧シヨベルの制御装置 |
| FR2667367A1 (fr) * | 1990-09-29 | 1992-04-03 | Danfoss As | Procede pour commander le mouvement d'un appareil de travail mobile hydrauliquement, et dispositif associe de commande de trajectoires. |
| CN111501865A (zh) * | 2020-04-26 | 2020-08-07 | 三一重机有限公司 | 一种挖掘机用电子围栏的作业方法、电子围栏及挖掘机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0324933B2 (ja) | 1991-04-04 |
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