JPS6360329A - 積込機械の掘削開始姿勢制御装置 - Google Patents
積込機械の掘削開始姿勢制御装置Info
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- JPS6360329A JPS6360329A JP20195486A JP20195486A JPS6360329A JP S6360329 A JPS6360329 A JP S6360329A JP 20195486 A JP20195486 A JP 20195486A JP 20195486 A JP20195486 A JP 20195486A JP S6360329 A JPS6360329 A JP S6360329A
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- 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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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
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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］
この発明は、作業機としてブーム及びバケットを有する
ホイールローダ、ペイローダ、トラクタショベル等の積
込機械において、掘削開始時のバケット姿勢を自動的に
最適化するようにした装置に関する。
ホイールローダ、ペイローダ、トラクタショベル等の積
込機械において、掘削開始時のバケット姿勢を自動的に
最適化するようにした装置に関する。
［従来の技術］
作業別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。
かかる積込機械において、掘削開始時の作業機の姿勢は
通常１位置に固定であり、バケットは貫入性の面から底
板が略水平になるよう設定されている。このようなバケ
ットの姿勢は被削土の粒径が小さい場合には良いが、れ
ぎや岩石等を含んだ粗粒土の場合には、粗粒土がバケッ
トと地面との間に挟まれることによりバケットに上向き
の負荷抵抗が働き、このためこのような場合タイヤ°ス
リップあるいはバケットの上滑り等が発生して掘削土量
が不足することが多くある。
通常１位置に固定であり、バケットは貫入性の面から底
板が略水平になるよう設定されている。このようなバケ
ットの姿勢は被削土の粒径が小さい場合には良いが、れ
ぎや岩石等を含んだ粗粒土の場合には、粗粒土がバケッ
トと地面との間に挟まれることによりバケットに上向き
の負荷抵抗が働き、このためこのような場合タイヤ°ス
リップあるいはバケットの上滑り等が発生して掘削土量
が不足することが多くある。
そこで従来装置においては、このような粗粒土の場合、
掘削開始時オペレータが作業別レバーを適宜操作するこ
とによってバケット刃先が若干下向きとなるようバケッ
ト姿勢を手動で修正するようにしている。
掘削開始時オペレータが作業別レバーを適宜操作するこ
とによってバケット刃先が若干下向きとなるようバケッ
ト姿勢を手動で修正するようにしている。
［発明が解決しようとする問題点］
このように、従来装置においては、作業機の掘削開始位
置の調整制御はオペレータの肋に頼るところが大きく、
このため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。
置の調整制御はオペレータの肋に頼るところが大きく、
このため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。
ｒ問題点を解決するための手段］
そこでこの発明では、掘削開始時におけるバケット角の
目標値を設定する設定手段と、掘削中にバケットに加わ
る掘削抵抗の垂直成分を逐次算出し、該算出した垂直掘
削抵抗の最小値を求め、該最小値に応じて前記設定手段
に設定されたバケット角目標値を各掘削毎に修正する設
定値修正手段と、次回掘削開始時、前記設定値修正手段
によって修正された前記設定手段の目標値に対応する掘
削開始位置へバケットを回動駆動する駆動手段とを具え
るようにする。
目標値を設定する設定手段と、掘削中にバケットに加わ
る掘削抵抗の垂直成分を逐次算出し、該算出した垂直掘
削抵抗の最小値を求め、該最小値に応じて前記設定手段
に設定されたバケット角目標値を各掘削毎に修正する設
定値修正手段と、次回掘削開始時、前記設定値修正手段
によって修正された前記設定手段の目標値に対応する掘
削開始位置へバケットを回動駆動する駆動手段とを具え
るようにする。
［作用］
かかる構成によれば、掘削開始時のバケット姿勢は、前
回の掘削における垂直掘削抵抗の最小値に基づいて各掘
削毎に最適化される。
回の掘削における垂直掘削抵抗の最小値に基づいて各掘
削毎に最適化される。
［実施例１
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。
なお、前記算出された水平抵抗Ｒｈ及び垂直抵抗ＲＶは
マイクロコンピュータ１０内のメモリ（図示せず）に記
憶され、該記憶された垂直抵抗Ｒｖの方は掘削開始時の
バケット姿勢を決定するための演ｆ９（後述する）に用
いられる。
マイクロコンピュータ１０内のメモリ（図示せず）に記
憶され、該記憶された垂直抵抗Ｒｖの方は掘削開始時の
バケット姿勢を決定するための演ｆ９（後述する）に用
いられる。
油圧回路２０は、ブームシリ〉′ダ５を駆動するブーム
コントロールパルプ、バケットシリンダを駆動するバケ
ットコントロールバルブ等で構成され、マイクロコンピ
ュータ１０からの指令に従ってブームシリンダ５及びバ
ケットシリンダ７を伸縮動じてブーム３の上下動及びバ
ケット１のチルト・ダンプ駆動を行なう。尚、１１は自
ｖＪ掘削Ｕ−ドを指定するスイッチ、１２は掘削開始時
のバケット姿勢角をイニシャライズするためのスイッチ
である。
コントロールパルプ、バケットシリンダを駆動するバケ
ットコントロールバルブ等で構成され、マイクロコンピ
ュータ１０からの指令に従ってブームシリンダ５及びバ
ケットシリンダ７を伸縮動じてブーム３の上下動及びバ
ケット１のチルト・ダンプ駆動を行なう。尚、１１は自
ｖＪ掘削Ｕ−ドを指定するスイッチ、１２は掘削開始時
のバケット姿勢角をイニシャライズするためのスイッチ
である。
ここで、かかる実施例構成による掘削開始時のバケット
姿勢角制御を説明する前に、第３図および第４図に従っ
て水平抵抗Ｒｈおよび垂直抵抗Ｒｖの導出方法の一例を
説明する。
姿勢角制御を説明する前に、第３図および第４図に従っ
て水平抵抗Ｒｈ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 −８ａ
−（１）Ｆｂ ＝Ｐｂ −８ｂ
・・・（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 −８ａ
−（１）Ｆｂ ＝Ｐｂ −８ｂ
・・・（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
ＰＯ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のサイドエツジ１ａが水
平となる角度、ｌｃはサイドエツジ１ａの部分の長さで
ある。
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
ＰＯ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のサイドエツジ１ａが水
平となる角度、ｌｃはサイドエツジ１ａの部分の長さで
ある。
今、ピンＰｏ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’、Ｙ
１’）とすると、ブーム３がθ２回転した後のＰｌの座
標（Ｘｌ、Ｙｌ）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１０１パケツト底
板とバケットのサイドエツジ１ａとのなす角をψとする
と、バケット１およびブーム３が大々θ１およびθ２回
転した後のＰＯの座標（ＸＤ 、 ＹＤ ）は、 ＸＤ ＝Ｘ１ ＋ｊ ｅ ＣＯ２Ｏ３−１）Ｌｃｏｓ
ψ・（４）ＹＤ ＝Ｙ１＋ｊ ｅ Ｓｉｎθ１−ＤＬ
ｓｉｎψ・（５）となり、第４図のグラフに基づき、θ
１，０２回転後のＰＤの座標を特定することができる。
１が回動前のときのピンＰ１の座標を夫々（Ｘ１’、Ｙ
１’）とすると、ブーム３がθ２回転した後のＰｌの座
標（Ｘｌ、Ｙｌ）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１０１パケツト底
板とバケットのサイドエツジ１ａとのなす角をψとする
と、バケット１およびブーム３が大々θ１およびθ２回
転した後のＰＯの座標（ＸＤ 、 ＹＤ ）は、 ＸＤ ＝Ｘ１ ＋ｊ ｅ ＣＯ２Ｏ３−１）Ｌｃｏｓ
ψ・（４）ＹＤ ＝Ｙ１＋ｊ ｅ Ｓｉｎθ１−ＤＬ
ｓｉｎψ・（５）となり、第４図のグラフに基づき、θ
１，０２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Ｌｌ、Ｌ２ 。
Ｌ３．Ｌ４．Ｌ５とし、ピンＰｏまわりのモーメントの
つり合いを考えると Ｒｖ −ＸＤ ＋Ｒｈ −ＹＤ −Ｆａ −１４−Ｆｂ
−Ｌｓ＝Ｏ・・・ （６） となり、またピンＰ１まわりのモーメントのつり合いを
考えると Ｒｖ ・（ＸＤ ＋Ｘ１）−Ｒｔ＋ ・（Ｙｌ−ＹＤ
）−Ｆｂ’ Ｌ３ ＝Ｏ・・・（７） となる。また が成立するため、これらｆＧ）（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。
つり合いを考えると Ｒｖ −ＸＤ ＋Ｒｈ −ＹＤ −Ｆａ −１４−Ｆｂ
−Ｌｓ＝Ｏ・・・ （６） となり、またピンＰ１まわりのモーメントのつり合いを
考えると Ｒｖ ・（ＸＤ ＋Ｘ１）−Ｒｔ＋ ・（Ｙｌ−ＹＤ
）−Ｆｂ’ Ｌ３ ＝Ｏ・・・（７） となる。また が成立するため、これらｆＧ）（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
実施例構成によるバケット姿勢制御および自動掘削動作
を説明する。
実施例構成によるバケット姿勢制御および自動掘削動作
を説明する。
自ｖＪ掘削を行なう場合、オペレータは白！Ｊ＋掘削モ
ードスイッチ１１を投入する。
ードスイッチ１１を投入する。
次に、オペレータは、掘削土量が極端に変化したことを
検出したとき等には、リセットボタン１２を投入するよ
うにする。掘削開始時、マイクロコンピュータ１０はリ
セットボタン１２の投入の有無を判別しており（ステッ
プ１００）、リセットボタン１２が投入されているとぎ
には、掘削開始時のバケット１の底板角θ１ （第６図
参照）△ の目標値θ１を所定の初期値θＣ（例えば下向き２．５
度程度の値）でイニシャライズするとともに、同掘削開
始時のブーム３の回転角θ２ （第６図参照）の目標値
骨２を所定の初期値θｄでイニシャライズする（ステッ
プ１１０）。
検出したとき等には、リセットボタン１２を投入するよ
うにする。掘削開始時、マイクロコンピュータ１０はリ
セットボタン１２の投入の有無を判別しており（ステッ
プ１００）、リセットボタン１２が投入されているとぎ
には、掘削開始時のバケット１の底板角θ１ （第６図
参照）△ の目標値θ１を所定の初期値θＣ（例えば下向き２．５
度程度の値）でイニシャライズするとともに、同掘削開
始時のブーム３の回転角θ２ （第６図参照）の目標値
骨２を所定の初期値θｄでイニシャライズする（ステッ
プ１１０）。
そして、この後、マイクロコンピュータ１０は油圧回路
２０を適宜制御してバケットシリンダ７を駆動し、バケ
ット１の底板角θ１が前記目標値θＣとなるようにバケ
ット１を回動して停止させる（ステップ１３０）。この
際、バケット角センサ２の検出出力がフィードバック信
号として用いられる。さらに、マイクロコンピュータ１
０は油圧回路２０を制御してブームシリンダ５を駆動し
、ブーム角θ２が前記目標値θｄとなるようブーム３を
回動して停止させる（ステップ１４０）。この際にも、
ブーム角センサ４の検出出力がフィードバック信号とし
て用いられる。
２０を適宜制御してバケットシリンダ７を駆動し、バケ
ット１の底板角θ１が前記目標値θＣとなるようにバケ
ット１を回動して停止させる（ステップ１３０）。この
際、バケット角センサ２の検出出力がフィードバック信
号として用いられる。さらに、マイクロコンピュータ１
０は油圧回路２０を制御してブームシリンダ５を駆動し
、ブーム角θ２が前記目標値θｄとなるようブーム３を
回動して停止させる（ステップ１４０）。この際にも、
ブーム角センサ４の検出出力がフィードバック信号とし
て用いられる。
しかし、前記ステップ１００における判定において、リ
セットボタン１２が未投入の場合には、マイクロコンピ
ュータ１０は前記バケット底板角目標値θ１を前回の掘
削終了後に求めた目標値△ ６１′に修正設定するとともに、前記ブーム回動角目標
値θ２を前回の掘削終了後に求めた目標値へ
△ △０２′に修正する。これ
ら目標値６１′、６２′については後で詳述する。この
場合、マイクロコンピュータ１０は、その後油圧回路２
０を制御し△ て、バケット１の底板角θ１が目標値０１′となるよう
バケットを駆動するとともに（ステップうブームを駆動
する（ステップ１４０）。
セットボタン１２が未投入の場合には、マイクロコンピ
ュータ１０は前記バケット底板角目標値θ１を前回の掘
削終了後に求めた目標値△ ６１′に修正設定するとともに、前記ブーム回動角目標
値θ２を前回の掘削終了後に求めた目標値へ
△ △０２′に修正する。これ
ら目標値６１′、６２′については後で詳述する。この
場合、マイクロコンピュータ１０は、その後油圧回路２
０を制御し△ て、バケット１の底板角θ１が目標値０１′となるよう
バケットを駆動するとともに（ステップうブームを駆動
する（ステップ１４０）。
このようにして、バ、ケット１及びブーム３を夫々前記
いずれかの掘削開始位置にセットした後、自動掘削を開
始する。
いずれかの掘削開始位置にセットした後、自動掘削を開
始する。
この自動掘削としては、例えば特願昭６１−６５１８２
号に示す自動掘削技術を用いる。すなわち、水平抵抗に
関しては第７図に示す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８図に示すよ
うな設定ｆｉｉ 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束に応じ
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（第７図参照
）、その後、垂直抵抗の検出値ＲＶが舶記設定値ＲＶＳ
を超えてからはバケットをストロークエンドまでチルト
動させるというような自動掘削を行なうようにする。
号に示す自動掘削技術を用いる。すなわち、水平抵抗に
関しては第７図に示す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８図に示すよ
うな設定ｆｉｉ 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束に応じ
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（第７図参照
）、その後、垂直抵抗の検出値ＲＶが舶記設定値ＲＶＳ
を超えてからはバケットをストロークエンドまでチルト
動させるというような自動掘削を行なうようにする。
この自動掘削の最中に逐次求められた水平抵抗Ｒｈ及び
垂直抵抗ＲＶは、マイクロコンピュータ１０内のメモリ
に順次蓄積記憶されており、自動掘削が終了した後（ス
テップ１６０） 、該記憶された垂直抵抗ＲＶを用いる
ことにより、次回掘削時のバケット底板角の門標値θ１
′が決定される。
垂直抵抗ＲＶは、マイクロコンピュータ１０内のメモリ
に順次蓄積記憶されており、自動掘削が終了した後（ス
テップ１６０） 、該記憶された垂直抵抗ＲＶを用いる
ことにより、次回掘削時のバケット底板角の門標値θ１
′が決定される。
△
すなわち、この目標値０１′は次式に従って決定される
（ステップ１７０）、ｌ。
（ステップ１７０）、ｌ。
△ハ
θ１′＝θ１−Ｇｌ（Ｒｖｎ−Ｒｖ ） ＝ （９）へ
上式において、Ｇ１はステップ１１０で設定された初期
値θＣ１またはステップ１２０で設定された今回掘削０
九標値θ・・ （前回の掘削終了後に求められる）であ
り、Ｒｖｎは第７図に示すように今回の掘削中における
垂直抵抗ＲＶの最小値であり通常負の値（上向きの力）
をとる。またＲＶは該垂直抵抗の最小値Ｒｖｎ＋がとる
べき目標値であり、通常８トン車で一１０００Ｋｇ程度
に設定される。Ｇ１はゲイン定数である。
値θＣ１またはステップ１２０で設定された今回掘削０
九標値θ・・ （前回の掘削終了後に求められる）であ
り、Ｒｖｎは第７図に示すように今回の掘削中における
垂直抵抗ＲＶの最小値であり通常負の値（上向きの力）
をとる。またＲＶは該垂直抵抗の最小値Ｒｖｎ＋がとる
べき目標値であり、通常８トン車で一１０００Ｋｇ程度
に設定される。Ｇ１はゲイン定数である。
次に、マイクロコンピュータ１０は前記（９）式に従っ
て求めたバケット底板角の目標値０１′に応じてバケッ
ト刃先高さが一定となるようブームへ 角θ２の門標値θ２を修正する（ステップ１８０）。第
６図において、点Ｐａを原点とするＸ−Ｙ座標を考える
。バケットピンの位置をＰｌ、バケット刃先位置をＰ
２ 、バケット底板を水平にしたときのバケット刃先位
置をＰ２′、線分ＰＩＰ２’と水平ラインとの成す角を
θｅ（固定値）、線分Ｐ１Ｐ２と水平ラインと成す角を
θ、バケット底板角をＧ１、Ｐａ Ｐ１＝Ｊ１１、Ｐ１
Ｐ２ ＝Ｊ１２、Ｐ２のＹ座標をＰ２ （Ｙ）とすると θ＝θ１＋θｅ Ｐ２ （Ｙ） ＝Ｊ１１Ｓｉｎθ２ ＋１２ ｓｉｎ
（θ１＋θｅ）・・・ （１０） となる。
て求めたバケット底板角の目標値０１′に応じてバケッ
ト刃先高さが一定となるようブームへ 角θ２の門標値θ２を修正する（ステップ１８０）。第
６図において、点Ｐａを原点とするＸ−Ｙ座標を考える
。バケットピンの位置をＰｌ、バケット刃先位置をＰ
２ 、バケット底板を水平にしたときのバケット刃先位
置をＰ２′、線分ＰＩＰ２’と水平ラインとの成す角を
θｅ（固定値）、線分Ｐ１Ｐ２と水平ラインと成す角を
θ、バケット底板角をＧ１、Ｐａ Ｐ１＝Ｊ１１、Ｐ１
Ｐ２ ＝Ｊ１２、Ｐ２のＹ座標をＰ２ （Ｙ）とすると θ＝θ１＋θｅ Ｐ２ （Ｙ） ＝Ｊ１１Ｓｉｎθ２ ＋１２ ｓｉｎ
（θ１＋θｅ）・・・ （１０） となる。
ここで ０２ ＝９２’ （９２’ は修正後のブー
△ ム角凹標値）、θ１＝θ１′として、上記（１０）・・
・（１１） となり、Ｐ２（Ｙ）１．！！１．１２及びθｅは固定値
であるので、前記修正したバケット底板角の目標△ 値０１′に応じて、バケット刃先高さＰ２ （Ｙ）がバ 一定となるブーム角の目標値０２′を求めることができ
る。
△ ム角凹標値）、θ１＝θ１′として、上記（１０）・・
・（１１） となり、Ｐ２（Ｙ）１．！！１．１２及びθｅは固定値
であるので、前記修正したバケット底板角の目標△ 値０１′に応じて、バケット刃先高さＰ２ （Ｙ）がバ 一定となるブーム角の目標値０２′を求めることができ
る。
△ △
このようにして求められた０１′及び６２′はマイクロ
コンピュータ１０内のメモリに格納され、次回掘削時、
リセットボタン１２が投入されない場合に、バケット底
板角及びブーム角の各目標値として用いられる。
コンピュータ１０内のメモリに格納され、次回掘削時、
リセットボタン１２が投入されない場合に、バケット底
板角及びブーム角の各目標値として用いられる。
すなわち、掘削開始時のバケット角姿勢は、リセットボ
タン１２が投入されない限り前回掘削時の垂直抵抗の最
小値に応じて各掘削毎に自動的に修正されることになり
、バケット１は常に掘削負荷に応じた最適な掘削開始姿
勢をとることができる。そして、掘削土量が大きく変化
したとぎ等にはオペレータはリセットボタン１２を投入
して、初期姿勢からの白！Ｈｉ！削を行なうようにする
。
タン１２が投入されない限り前回掘削時の垂直抵抗の最
小値に応じて各掘削毎に自動的に修正されることになり
、バケット１は常に掘削負荷に応じた最適な掘削開始姿
勢をとることができる。そして、掘削土量が大きく変化
したとぎ等にはオペレータはリセットボタン１２を投入
して、初期姿勢からの白！Ｈｉ！削を行なうようにする
。
尚、本発明においては水平抵抗Ｒｈおよび垂直抵抗ＲＶ
を求めるための演舞方法は、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。
を求めるための演舞方法は、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、自動掘削の手法も特願昭６１−６５１８２号によ
るものに限らず、他の自動掘削技術を用いるようにして
もよい。
るものに限らず、他の自動掘削技術を用いるようにして
もよい。
さらに、バケット姿勢制御の際掘削開始時バケット刃先
高さが一定となるようブーム駆動を行なった方が望まし
いのであるが、前回掘削抵抗に基づいてバケットのみを
駆動してバケット初期姿勢を最適化することも可能であ
る。
高さが一定となるようブーム駆動を行なった方が望まし
いのであるが、前回掘削抵抗に基づいてバケットのみを
駆動してバケット初期姿勢を最適化することも可能であ
る。
また、本発明を適用する積込機械はホイールローダに限
るわけでなく、他にペイローダ、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、他にペイローダ、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。
［発明の効果］
以上説明したように、この発明によれば前回の掘削抵抗
の推移に基づき掘削開始時の作業機姿勢を自動修正する
ようにしたので、被削土の種類に関係なくバケットを常
に最適な初期姿勢にセットすることができるようになり
、これにより掘削土量が均一化し、掘削能率を向上させ
ることができる。
の推移に基づき掘削開始時の作業機姿勢を自動修正する
ようにしたので、被削土の種類に関係なくバケットを常
に最適な初期姿勢にセットすることができるようになり
、これにより掘削土量が均一化し、掘削能率を向上させ
ることができる。
第１図はこの発明の一実施例の制御構成例を示すブロッ
ク図、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Ｒ
ｈ、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図は同実施例の具体作用例を示す
フローチャート、第６図は掘削開始時のブーム角目標値
の修正方法を説明するための図、第７図は掘削中におけ
る水平抵抗および垂直抵抗の経時変化例を示すグラフ、
第８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・・・ブーム角ヒンサ、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、１１・・・
自０掘削指定スイッチ、１２・・・バケット姿勢イニシ
ャライズスイッチ、２０・・・油圧回路。 第３図 第４図 第６図
ク図、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Ｒ
ｈ、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図は同実施例の具体作用例を示す
フローチャート、第６図は掘削開始時のブーム角目標値
の修正方法を説明するための図、第７図は掘削中におけ
る水平抵抗および垂直抵抗の経時変化例を示すグラフ、
第８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・・・ブーム角ヒンサ、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、１１・・・
自０掘削指定スイッチ、１２・・・バケット姿勢イニシ
ャライズスイッチ、２０・・・油圧回路。 第３図 第４図 第６図
Claims (3)
- （１）ブーム及びバケットを有する積込機械における前
記バケットの掘削開始姿勢を自動制御する積込機械の掘
削開始姿勢制御装置において、掘削開始時におけるバケ
ット角の目標値を設定する設定手段と、 掘削中にバケットに加わる掘削抵抗の垂直成分を逐次算
出し、該算出した垂直掘削抵抗の最小値を求め、該最小
値に応じて前記設定手段に設定されたバケット角目標値
を各掘削毎に修正する設定値修正手段と、 次回掘削開始時、前記設定値修正手段によって修正され
た前記設定手段の目標値に対応する掘削開始位置へバケ
ットを回動駆動する駆動手段とを具えた積込機械の掘削
開始姿勢制御装置。 - （２）前記設定手段の目標値は所定のスイッチの投入に
より所定の初期値に初期化される特許請求の範囲第（１
）項記載の積込機械の掘削開始姿勢制御装置。 - （３）ブーム及びバケットを有する積込機械における前
記バケットの掘削開始姿勢を自動制御する積込機械の掘
削開始姿勢制御装置において、掘削開始時におけるバケ
ット角及びブーム角の目標値を夫々設定する設定手段と
、 掘削中にバケットに加わる掘削抵抗の垂直成分を逐次算
出し、該算出した垂直掘削抵抗の最小値を求め、該最小
値に応じて前記設定手段に設定されたバケット角目標値
を各掘削毎に修正する第１の設定値修正手段と、 バケット刃先高さが一定となるよう前記第１の設定値修
正手段によって修正されたバケット角目標値に応じて前
記設定手段に設定されたブーム角目標値を各掘削毎に修
正する第２の設定値修正手段と、 次回掘削開始時、前記第１及び第２の設定値修正手段に
よって修正された前記設定手段の各目標値に対応する掘
削開始位置へバケット及びブームを回動駆動する駆動手
段とを具えた積込機械の掘削開始姿勢制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20195486A JPS6360329A (ja) | 1986-08-28 | 1986-08-28 | 積込機械の掘削開始姿勢制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20195486A JPS6360329A (ja) | 1986-08-28 | 1986-08-28 | 積込機械の掘削開始姿勢制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6360329A true JPS6360329A (ja) | 1988-03-16 |
Family
ID=16449522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20195486A Pending JPS6360329A (ja) | 1986-08-28 | 1986-08-28 | 積込機械の掘削開始姿勢制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6360329A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0791694A1 (en) * | 1996-02-21 | 1997-08-27 | Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd. | Apparatus and method for controlling a construction machine |
| JP2006016891A (ja) * | 2004-07-02 | 2006-01-19 | Kubota Corp | 移動作業機の自動化構造 |
| WO2019187793A1 (ja) * | 2018-03-29 | 2019-10-03 | 株式会社小松製作所 | 作業車両の制御システム、方法、及び作業車両 |
-
1986
- 1986-08-28 JP JP20195486A patent/JPS6360329A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0791694A1 (en) * | 1996-02-21 | 1997-08-27 | Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd. | Apparatus and method for controlling a construction machine |
| US5826666A (en) * | 1996-02-21 | 1998-10-27 | Shin Caterpillar Mitsubishi, Ltd. | Apparatus and method for controlling a contruction machine |
| JP2006016891A (ja) * | 2004-07-02 | 2006-01-19 | Kubota Corp | 移動作業機の自動化構造 |
| WO2019187793A1 (ja) * | 2018-03-29 | 2019-10-03 | 株式会社小松製作所 | 作業車両の制御システム、方法、及び作業車両 |
| JP2019173470A (ja) * | 2018-03-29 | 2019-10-10 | 株式会社小松製作所 | 作業車両の制御システム、方法、及び作業車両 |
| US11746504B2 (en) | 2018-03-29 | 2023-09-05 | Komatsu Ltd. | Control system for work vehicle, method, and work vehicle |
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