JPH0626067A - ディッパショベルの掘削制御装置 - Google Patents
ディッパショベルの掘削制御装置Info
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- JPH0626067A JPH0626067A JP4182592A JP18259292A JPH0626067A JP H0626067 A JPH0626067 A JP H0626067A JP 4182592 A JP4182592 A JP 4182592A JP 18259292 A JP18259292 A JP 18259292A JP H0626067 A JPH0626067 A JP H0626067A
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- JP
- Japan
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- dipper
- moment
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- support member
- hoisting
- Prior art date
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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
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/26—Indicating devices
- E02F9/264—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool
- E02F9/265—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool with follow-up actions (e.g. control signals sent to actuate the work tool)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Operation Control Of Excavators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡単かつ低コストの構造で、実際の運転状態
に即した適確なディッパ掘削制御を行う。 【構成】 ディッパハンドル突出指令演算部２４は、モ
ーメント制限値設定部２３の設定するモーメント上限値
Ｍｒと、作業モーメント演算部２２の演算する作業モー
メントＭａとの偏差からディッパハンドル突出指令信号
Ｓｄを演算し、ディッパハンドル駆動モータ出力制御装
置３０にディッパハンドルのスライド駆動を制御させ
る。巻上げ動作指令演算部２７は、巻上げ動作基準指令
設定部２５の設定する巻上げ動作基準指令Ｓａを、上記
モーメント上限値Ｍｒ及び作業モーメントＭａから演算
した巻上げ動作指令補正量ΔＳｈで補正し、この補正済
巻上げ動作指令Ｓｈに基づいて巻上げモータ出力制御装
置３４に巻上げ制御を行わせる。
に即した適確なディッパ掘削制御を行う。 【構成】 ディッパハンドル突出指令演算部２４は、モ
ーメント制限値設定部２３の設定するモーメント上限値
Ｍｒと、作業モーメント演算部２２の演算する作業モー
メントＭａとの偏差からディッパハンドル突出指令信号
Ｓｄを演算し、ディッパハンドル駆動モータ出力制御装
置３０にディッパハンドルのスライド駆動を制御させ
る。巻上げ動作指令演算部２７は、巻上げ動作基準指令
設定部２５の設定する巻上げ動作基準指令Ｓａを、上記
モーメント上限値Ｍｒ及び作業モーメントＭａから演算
した巻上げ動作指令補正量ΔＳｈで補正し、この補正済
巻上げ動作指令Ｓｈに基づいて巻上げモータ出力制御装
置３４に巻上げ制御を行わせる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディッパ及びその支持
部材がスライド駆動され、かつ巻上げ部材の巻取りで回
動駆動されるディッパショベルにおいて、その掘削動作
を自動制御するための装置に関するものである。
部材がスライド駆動され、かつ巻上げ部材の巻取りで回
動駆動されるディッパショベルにおいて、その掘削動作
を自動制御するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に知られているディッパショベルで
は、本体の前面にブームが設けられ、このブームにディ
ッパハンドル（ディッパ支持部材）及びディッパがスラ
イド可能かつ回動可能に支持されており、これらディッ
パ及びディッパハンドルのスライド動作と、ロープの巻
上げによるディッパ及びディッパハンドルの回動動作と
が並行して行われることにより、上記ディッパによる掘
削が行われるようになっている（例えば特開昭６２−１
９３１号公報参照）。
は、本体の前面にブームが設けられ、このブームにディ
ッパハンドル（ディッパ支持部材）及びディッパがスラ
イド可能かつ回動可能に支持されており、これらディッ
パ及びディッパハンドルのスライド動作と、ロープの巻
上げによるディッパ及びディッパハンドルの回動動作と
が並行して行われることにより、上記ディッパによる掘
削が行われるようになっている（例えば特開昭６２−１
９３１号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記ディッパショベル
の運転は、オペレータの感覚に基づいて手動操作で行わ
れているのが現状である。しかしながら、このような手
動操作によるディッパの運転には相当な熟練を要し、ま
たオペレータに大きな負担がかかる一方、熟練オペレー
タが運転を行っても必ずしも効率的な運転が行われると
は限らない。特に、ディッパが掘削対称物に食い込み過
ぎた場合には、ディッパの強度的負担が増大するととも
に、ディッパの作動速度が低下して作業能率が低下し易
い。従って、このようなディッパショベルによる掘削動
作を簡単かつ低コストの構造でしかも的確に自動制御す
るための装置の開発が要望されている。
の運転は、オペレータの感覚に基づいて手動操作で行わ
れているのが現状である。しかしながら、このような手
動操作によるディッパの運転には相当な熟練を要し、ま
たオペレータに大きな負担がかかる一方、熟練オペレー
タが運転を行っても必ずしも効率的な運転が行われると
は限らない。特に、ディッパが掘削対称物に食い込み過
ぎた場合には、ディッパの強度的負担が増大するととも
に、ディッパの作動速度が低下して作業能率が低下し易
い。従って、このようなディッパショベルによる掘削動
作を簡単かつ低コストの構造でしかも的確に自動制御す
るための装置の開発が要望されている。
【０００４】なお、上記公報には、ディッパハンドルの
回動中心位置及びディッパ押出し力を適当に設定するこ
とにより、最適なディッパ掘削力を得るようにした方法
が提案されているが、ディッパショベルの自動掘削制御
については具体的な開示がなされていない。
回動中心位置及びディッパ押出し力を適当に設定するこ
とにより、最適なディッパ掘削力を得るようにした方法
が提案されているが、ディッパショベルの自動掘削制御
については具体的な開示がなされていない。
【０００５】本発明は、このような事情に鑑み、簡単か
つ低コストの構造で、実際の運転状態に即した適確なデ
ィッパ駆動制御を行うことができる作業制御装置を提供
することを目的とする。
つ低コストの構造で、実際の運転状態に即した適確なデ
ィッパ駆動制御を行うことができる作業制御装置を提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記のようなディッパシ
ョベルでは、大略、掘削抵抗が大きくなるとディッパに
作用するモーメントも大きくなり、また、正常な掘削状
態では掘削対象物へのディッパの喰い込みが大きいほど
掘削抵抗も大きくなる。従って、掘削対称物の形状、硬
さの判断や食い込み量の判断といったディッパ運転の際
の各種判断事項は、ディッパに作用する作業モーメント
の大小問題に置き換えることが可能である。例えば、デ
ィッパショベルにより通常の掘削を行う場合、ディッパ
支持部材の回動角度と、これに対応する好適な掘削モー
メント値との関係は概ね図７に示されるようになる。
ョベルでは、大略、掘削抵抗が大きくなるとディッパに
作用するモーメントも大きくなり、また、正常な掘削状
態では掘削対象物へのディッパの喰い込みが大きいほど
掘削抵抗も大きくなる。従って、掘削対称物の形状、硬
さの判断や食い込み量の判断といったディッパ運転の際
の各種判断事項は、ディッパに作用する作業モーメント
の大小問題に置き換えることが可能である。例えば、デ
ィッパショベルにより通常の掘削を行う場合、ディッパ
支持部材の回動角度と、これに対応する好適な掘削モー
メント値との関係は概ね図７に示されるようになる。
【０００７】本発明は、このような点に着目してなされ
たものであり、ディッパと、このディッパを先端に支持
するディッパ支持部材と、このディッパ支持部材をその
長手方向にスライド可能に支持しかつこのスライド方向
と直交する方向の軸回りに回動可能に支持するブーム
と、上記ディッパ支持部材をスライド駆動するディッパ
支持部材駆動手段と、上記ブームを支持する本体と、上
記ディッパ支持部材においてその回動中心軸から外れた
位置に接続され、ブームの先端に掛けられた巻上げ部材
と、この巻上げ部材を巻取ることにより上記ディッパ及
びディッパ支持部材を上向きに回動させる巻上げ手段と
を備えたディッパショベルにおいて、上記ディッパ支持
部材の回動角度であるディッパ支持部材角度を検出する
ディッパ支持部材角度検出手段と、上記ディッパ支持部
材のスライド位置を検出するディッパ支持部材位置検出
手段と、これらの検出値に基づいて上記ディッパの姿勢
を演算するディッパ姿勢演算手段と、上記巻上げ手段に
よるディッパの巻上げ力を検出する巻上げ力検出手段
と、上記ディッパ姿勢及び巻上げ力からディッパ支持部
材の回動軸回りの作業モーメントを時々刻々演算するモ
ーメント演算手段と、上記ディッパ支持部材角度に応じ
て少なくともモーメント上限値を設定するモーメント制
限値設定手段と、このモーメント制限値設定手段で設定
されたモーメント制限値と上記モーメント演算手段で演
算された作業モーメントとの比較に基づいてディッパ支
持部材駆動手段による駆動を制御するディッパ支持部材
駆動制御手段と、上記モーメント制限値と上記モーメン
ト演算手段で演算された作業モーメントとの比較に基づ
いて巻上げ手段による巻上げ動作を制御する巻上げ制御
手段とを備えたものである（請求項１）。
たものであり、ディッパと、このディッパを先端に支持
するディッパ支持部材と、このディッパ支持部材をその
長手方向にスライド可能に支持しかつこのスライド方向
と直交する方向の軸回りに回動可能に支持するブーム
と、上記ディッパ支持部材をスライド駆動するディッパ
支持部材駆動手段と、上記ブームを支持する本体と、上
記ディッパ支持部材においてその回動中心軸から外れた
位置に接続され、ブームの先端に掛けられた巻上げ部材
と、この巻上げ部材を巻取ることにより上記ディッパ及
びディッパ支持部材を上向きに回動させる巻上げ手段と
を備えたディッパショベルにおいて、上記ディッパ支持
部材の回動角度であるディッパ支持部材角度を検出する
ディッパ支持部材角度検出手段と、上記ディッパ支持部
材のスライド位置を検出するディッパ支持部材位置検出
手段と、これらの検出値に基づいて上記ディッパの姿勢
を演算するディッパ姿勢演算手段と、上記巻上げ手段に
よるディッパの巻上げ力を検出する巻上げ力検出手段
と、上記ディッパ姿勢及び巻上げ力からディッパ支持部
材の回動軸回りの作業モーメントを時々刻々演算するモ
ーメント演算手段と、上記ディッパ支持部材角度に応じ
て少なくともモーメント上限値を設定するモーメント制
限値設定手段と、このモーメント制限値設定手段で設定
されたモーメント制限値と上記モーメント演算手段で演
算された作業モーメントとの比較に基づいてディッパ支
持部材駆動手段による駆動を制御するディッパ支持部材
駆動制御手段と、上記モーメント制限値と上記モーメン
ト演算手段で演算された作業モーメントとの比較に基づ
いて巻上げ手段による巻上げ動作を制御する巻上げ制御
手段とを備えたものである（請求項１）。
【０００８】さらに、外部からの操作を受けることによ
り上記モーメント制限値設定手段によるモーメント制限
値の設定内容を変更するモーメント制限値調節手段を備
えることにより、後述のようなより優れた効果が得られ
る（請求項２）。
り上記モーメント制限値設定手段によるモーメント制限
値の設定内容を変更するモーメント制限値調節手段を備
えることにより、後述のようなより優れた効果が得られ
る（請求項２）。
【０００９】また、上記モーメント制限値設定手段とし
ては、モーメント上限値及びモーメント下限値の双方を
同時に設定するものや（請求項３）、ディッパ支持部材
駆動手段の駆動制御用に用いられるディッパ支持部材駆
動制御用モーメント制限値と、このディッパ支持部材駆
動用モーメント制限値よりも高く、巻上げ制御用に用い
られる巻上げ制御用モーメント制限値とを同時に設定す
るもの（請求項４）がより好適である。
ては、モーメント上限値及びモーメント下限値の双方を
同時に設定するものや（請求項３）、ディッパ支持部材
駆動手段の駆動制御用に用いられるディッパ支持部材駆
動制御用モーメント制限値と、このディッパ支持部材駆
動用モーメント制限値よりも高く、巻上げ制御用に用い
られる巻上げ制御用モーメント制限値とを同時に設定す
るもの（請求項４）がより好適である。
【００１０】
【作用】上記ディッパショベルにおいて、ディッパの食
い込み量が過大となったり、掘削対称物中の局部的に硬
い部分にディッパが当たったりした場合には掘削抵抗が
高まり、この時算出される作業モーメントも大きくな
る。従って、この作業モーメントの大小に基づいてディ
ッパのスライド駆動並びに巻上げ動作が制御されること
により、実際の掘削状況に即した自動掘削制御が実現さ
れる。
い込み量が過大となったり、掘削対称物中の局部的に硬
い部分にディッパが当たったりした場合には掘削抵抗が
高まり、この時算出される作業モーメントも大きくな
る。従って、この作業モーメントの大小に基づいてディ
ッパのスライド駆動並びに巻上げ動作が制御されること
により、実際の掘削状況に即した自動掘削制御が実現さ
れる。
【００１１】ここで、請求項２記載の装置によれば、外
部からの操作により土質等に応じてモーメント制限値を
変更することにより、単一の装置で種々の地盤に対する
自動掘削制御を行うことが可能になる。
部からの操作により土質等に応じてモーメント制限値を
変更することにより、単一の装置で種々の地盤に対する
自動掘削制御を行うことが可能になる。
【００１２】さらに、請求項３記載の装置によれば、デ
ィッパの押出しすぎ等によってディッパの下面が地盤か
ら反力を受け、これに起因して算出モーメントが低下し
た場合に、この算出モーメントとモーメント下限値との
比較に基づいてディッパ支持部材駆動及び巻上げ駆動が
制御されることにより、ディッパショベル本体のジャッ
キアップ等が未然に防がれる。
ィッパの押出しすぎ等によってディッパの下面が地盤か
ら反力を受け、これに起因して算出モーメントが低下し
た場合に、この算出モーメントとモーメント下限値との
比較に基づいてディッパ支持部材駆動及び巻上げ駆動が
制御されることにより、ディッパショベル本体のジャッ
キアップ等が未然に防がれる。
【００１３】また、請求項４記載の装置によれば、巻上
げ制御用モーメント上限値がディッパ支持部材駆動制御
用モーメント上限値よりも高く設定されるので、掘削抵
抗が高まった場合に、基本的にはディッパ支持部材の突
出動作を規制することで対応し、この調節だけでは不十
分な場合にのみ巻上げ動作を遅くするといった制御を行
わせることができ、これにより巻上げ速度が可及的に高
く維持される。
げ制御用モーメント上限値がディッパ支持部材駆動制御
用モーメント上限値よりも高く設定されるので、掘削抵
抗が高まった場合に、基本的にはディッパ支持部材の突
出動作を規制することで対応し、この調節だけでは不十
分な場合にのみ巻上げ動作を遅くするといった制御を行
わせることができ、これにより巻上げ速度が可及的に高
く維持される。
【００１４】
【実施例】本発明の第１実施例を図１〜図３に基づいて
説明する。
説明する。
【００１５】図２に示すディッパショベルは、ディッパ
１を備え、このディッパ１は、ディッパハンドル（ディ
ッパ支持部材）２の先端に装着されている。このディッ
パハンドル２は、サドルブロック１２によって長手方向
にスライド可能に支持されており、サドルブロック１２
は横方向（図面奥行き方向）に延びるシッパ軸７を中心
としてブーム３の中間部に回動可能に枢着されている。
ディッパハンドル２にはその長手方向に延びるラックが
設けられる一方、サドルブロック１２側には上記ラック
に噛合されるピニオンが設けられており、このピニオン
が、ブーム３に設置されたディッパハンドル駆動装置
（巻上げ駆動手段）９によって駆動されることにより、
上記ディッパハンドル２が突出方向あるいは引込方向に
スライド駆動されるようになっている。
１を備え、このディッパ１は、ディッパハンドル（ディ
ッパ支持部材）２の先端に装着されている。このディッ
パハンドル２は、サドルブロック１２によって長手方向
にスライド可能に支持されており、サドルブロック１２
は横方向（図面奥行き方向）に延びるシッパ軸７を中心
としてブーム３の中間部に回動可能に枢着されている。
ディッパハンドル２にはその長手方向に延びるラックが
設けられる一方、サドルブロック１２側には上記ラック
に噛合されるピニオンが設けられており、このピニオン
が、ブーム３に設置されたディッパハンドル駆動装置
（巻上げ駆動手段）９によって駆動されることにより、
上記ディッパハンドル２が突出方向あるいは引込方向に
スライド駆動されるようになっている。
【００１６】上記ブーム３は、その基端が作業機本体４
に水平軸回りに回動可能に枢着され、先端がブーム支持
ロープ５を介して作業機本体４側に接続されており、こ
の作業機本体４と一体に垂直軸Ｎ回りに旋回するように
なっている。従って、このブーム３が下方から上向きに
過大な荷重を受けた場合、上記ブーム支持ロープ５が弛
みながらブーム３が上方へ逃げるようになっている。
に水平軸回りに回動可能に枢着され、先端がブーム支持
ロープ５を介して作業機本体４側に接続されており、こ
の作業機本体４と一体に垂直軸Ｎ回りに旋回するように
なっている。従って、このブーム３が下方から上向きに
過大な荷重を受けた場合、上記ブーム支持ロープ５が弛
みながらブーム３が上方へ逃げるようになっている。
【００１７】上記ディッパ１には巻上げロープ（巻上げ
部材）６が接続されている。この巻上げロープ６は、ブ
ーム３の先端に装着されたブームポイントシーブ１０に
掛けられ、作業機本体４に搭載されたディッパ巻上げ装
置８に巻取られるようになっており、この巻取り動作に
より上記ディッパ１及びディッパハンドル２が上向きに
回動するようになっている。
部材）６が接続されている。この巻上げロープ６は、ブ
ーム３の先端に装着されたブームポイントシーブ１０に
掛けられ、作業機本体４に搭載されたディッパ巻上げ装
置８に巻取られるようになっており、この巻取り動作に
より上記ディッパ１及びディッパハンドル２が上向きに
回動するようになっている。
【００１８】このようなディッパショベルにおいて、上
記ディッパハンドル２が適当に突き出されながら巻上げ
ロープ６で巻き上げられることにより、ディッパ１によ
る掘削動作が行われることになる。
記ディッパハンドル２が適当に突き出されながら巻上げ
ロープ６で巻き上げられることにより、ディッパ１によ
る掘削動作が行われることになる。
【００１９】このディッパショベルには、各種検出器、
具体的には図１に示すようなディッパハンドル角度検出
器（ディッパ支持部材角度検出手段）１４、ディッパハ
ンドル位置検出器（ディッパ支持部材位置検出手段）１
５、及び巻上げ力検出器（巻上げ力検出手段）１６が装
着されている。
具体的には図１に示すようなディッパハンドル角度検出
器（ディッパ支持部材角度検出手段）１４、ディッパハ
ンドル位置検出器（ディッパ支持部材位置検出手段）１
５、及び巻上げ力検出器（巻上げ力検出手段）１６が装
着されている。
【００２０】ディッパハンドル角度検出器１４は、ある
角度位置を基準とした時のシッパ軸７回りのディッパハ
ンドル２の回動角度（以下、ディッパハンドル角度と称
する。）Ａを検出するものであり、具体的には、重錘等
を用いた対地角度センサ、サドルブロック１２の対ブー
ム角度を検出するポテンショメータやエンコーダ等が好
適である。
角度位置を基準とした時のシッパ軸７回りのディッパハ
ンドル２の回動角度（以下、ディッパハンドル角度と称
する。）Ａを検出するものであり、具体的には、重錘等
を用いた対地角度センサ、サドルブロック１２の対ブー
ム角度を検出するポテンショメータやエンコーダ等が好
適である。
【００２１】ディッパハンドル位置検出器１５は、ある
基準位置からのディッパハンドル２のスライド量Ｌを検
出するものであり、具体的には、サドルブロック１２に
対するディッパハンドル２の実際のストロークを検出す
るリール式ポテンショメータや、ディッパハンドル２駆
動用のピニオン歯車の回転数を検出するセンサ、超音波
センサ等が好適である。
基準位置からのディッパハンドル２のスライド量Ｌを検
出するものであり、具体的には、サドルブロック１２に
対するディッパハンドル２の実際のストロークを検出す
るリール式ポテンショメータや、ディッパハンドル２駆
動用のピニオン歯車の回転数を検出するセンサ、超音波
センサ等が好適である。
【００２２】巻上げ力検出器１６は、ディッパ巻上げ装
置８による巻上げロープ６の巻取り力、すなわちディッ
パハンドル２の巻上げ力Ｆｈを検出するものであり、具
体的には、上記ディッパ巻上げ装置８に設けられる電動
式巻上げモータ３６（図１）の電流値を検出するもの
や、ディッパ巻上げ装置８のドラム軸のトルクを検出す
るもの、ブームポイントシーブ１０のシーブピンのひず
みを検出するもの、ブーム支持ロープ５の張力から間接
的に巻上げ力を検出するもの等が好適である。
置８による巻上げロープ６の巻取り力、すなわちディッ
パハンドル２の巻上げ力Ｆｈを検出するものであり、具
体的には、上記ディッパ巻上げ装置８に設けられる電動
式巻上げモータ３６（図１）の電流値を検出するもの
や、ディッパ巻上げ装置８のドラム軸のトルクを検出す
るもの、ブームポイントシーブ１０のシーブピンのひず
みを検出するもの、ブーム支持ロープ５の張力から間接
的に巻上げ力を検出するもの等が好適である。
【００２３】これらのセンサ１４，１５，１６の検出信
号は、図１に示すようなコントローラ２０に入力され、
これらの検出信号に基づき、コントローラ２０によりデ
ィッパ１及びディッパハンドル２のスライド駆動及び巻
上げ駆動が制御されるようになっている。
号は、図１に示すようなコントローラ２０に入力され、
これらの検出信号に基づき、コントローラ２０によりデ
ィッパ１及びディッパハンドル２のスライド駆動及び巻
上げ駆動が制御されるようになっている。
【００２４】具体的に、このコントローラ２０は、ディ
ッパ姿勢演算部２１、作業モーメント演算部２２、モー
メント制限値設定部２３、ディッパハンドル突出指令演
算部２４、巻上げ基準指令設定部２５、巻上げ動作指令
補正演算部２６、及び巻上げ動作指令演算部２７を備え
ている。
ッパ姿勢演算部２１、作業モーメント演算部２２、モー
メント制限値設定部２３、ディッパハンドル突出指令演
算部２４、巻上げ基準指令設定部２５、巻上げ動作指令
補正演算部２６、及び巻上げ動作指令演算部２７を備え
ている。
【００２５】ディッパ姿勢演算手段２１は、上記ディッ
パハンドル角度検出器１４及びディッパハンドル位置検
出器１５で検出された値に基づき、ディッパ姿勢、具体
的には、ディッパハンドル２の対地角度もしくは対ブー
ム角度と、上記巻上げ力Ｆｈのシッパ軸７回りのモーメ
ント半径Ｒｈと、ディッパ１及びディッパハンドル２の
自重Ｗｄのシッパ軸７回りのモーメント半径Ｒｗとを演
算するものである。
パハンドル角度検出器１４及びディッパハンドル位置検
出器１５で検出された値に基づき、ディッパ姿勢、具体
的には、ディッパハンドル２の対地角度もしくは対ブー
ム角度と、上記巻上げ力Ｆｈのシッパ軸７回りのモーメ
ント半径Ｒｈと、ディッパ１及びディッパハンドル２の
自重Ｗｄのシッパ軸７回りのモーメント半径Ｒｗとを演
算するものである。
【００２６】作業モーメント演算部２２は、上記ディッ
パ姿勢演算部２１で演算されたディッパ姿勢と巻上げ力
検出器１６で検出された巻上げ力Ｆｈとに基づき、掘削
作業中、ディッパ１に作用するシッパ軸７回りの掘削モ
ーメント（作業モーメント）Ｍａを演算するものであ
る。具体的に、この作業モーメントＭａは次式に基づい
て算出される。
パ姿勢演算部２１で演算されたディッパ姿勢と巻上げ力
検出器１６で検出された巻上げ力Ｆｈとに基づき、掘削
作業中、ディッパ１に作用するシッパ軸７回りの掘削モ
ーメント（作業モーメント）Ｍａを演算するものであ
る。具体的に、この作業モーメントＭａは次式に基づい
て算出される。
【００２７】
【数１】Ｍａ＝Ｆｈ・Ｒｈ−Ｗｄ・Ｒｗ すなわち、この作業モーメントＭａは巻上げ力Ｆｈによ
るモーメントと自重Ｗｄによるモーメントとの差として
演算される。
るモーメントと自重Ｗｄによるモーメントとの差として
演算される。
【００２８】モーメント制限値設定部２３は、ディッパ
ハンドル角度Ａに対応するモーメント制限値（より具体
的にはモーメント上限値）ＭｒをＡ−Ｍｒテーブルとし
て記憶し、実際にディッパハンドル角度検出器１４で検
出されるディッパハンドル角度Ａに応じてモーメント上
限値Ｍｒを設定出力するものである。さらに、このモー
メント制限値設定部２３は、運転席に設けられたモーメ
ント制限値調節部１７が外部から操作された場合に、そ
の操作量に応じてモーメント上限値Ｍｒの大きさを変更
するとともに、同じく運転席に設けられたディッパハン
ドル角度領域調節器１８が外部から操作された場合に、
その操作量に応じて上記モーメント上限値Ｍｒが設定さ
れるディッパハンドル角度の角度領域を変更するように
構成されている。
ハンドル角度Ａに対応するモーメント制限値（より具体
的にはモーメント上限値）ＭｒをＡ−Ｍｒテーブルとし
て記憶し、実際にディッパハンドル角度検出器１４で検
出されるディッパハンドル角度Ａに応じてモーメント上
限値Ｍｒを設定出力するものである。さらに、このモー
メント制限値設定部２３は、運転席に設けられたモーメ
ント制限値調節部１７が外部から操作された場合に、そ
の操作量に応じてモーメント上限値Ｍｒの大きさを変更
するとともに、同じく運転席に設けられたディッパハン
ドル角度領域調節器１８が外部から操作された場合に、
その操作量に応じて上記モーメント上限値Ｍｒが設定さ
れるディッパハンドル角度の角度領域を変更するように
構成されている。
【００２９】より具体的に、このモーメント制限値設定
部２３は、図３のグラフに示すように各角度領域でモー
メント上限値Ｍｒが異なるようなＡ−Ｍｒテーブルを記
憶するとともに、上記モーメント制限値調節器１７の操
作量に応じてモーメント上限値Ｍｒの大きさを同図実線
で示された最高値Ｍr1から破線で示された最低値Ｍr2ま
での範囲で増減し、かつ、ディッパハンドル角度領域調
節器１８の操作量に応じて各角度領域の境界値である角
度Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を適当な範囲内で増減するよ
うに構成されている。
部２３は、図３のグラフに示すように各角度領域でモー
メント上限値Ｍｒが異なるようなＡ−Ｍｒテーブルを記
憶するとともに、上記モーメント制限値調節器１７の操
作量に応じてモーメント上限値Ｍｒの大きさを同図実線
で示された最高値Ｍr1から破線で示された最低値Ｍr2ま
での範囲で増減し、かつ、ディッパハンドル角度領域調
節器１８の操作量に応じて各角度領域の境界値である角
度Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を適当な範囲内で増減するよ
うに構成されている。
【００３０】すなわち、上記モーメント制限値調節器１
７及びディッパハンドル角度領域調節器１８は本発明の
モーメント制限値調節手段を構成している。なお、これ
らの調節器１７，１８の具体的な構造は問わず、切換ス
イッチによりオペレータにパターンを選択させるもので
あってもよいし、ポテンショメータを用いて電圧信号を
変化させるものであってもよい。
７及びディッパハンドル角度領域調節器１８は本発明の
モーメント制限値調節手段を構成している。なお、これ
らの調節器１７，１８の具体的な構造は問わず、切換ス
イッチによりオペレータにパターンを選択させるもので
あってもよいし、ポテンショメータを用いて電圧信号を
変化させるものであってもよい。
【００３１】ディッパハンドル突出指令演算部２４は、
上記モーメント制限値設定部２３で設定されたモーメン
ト上限値Ｍｒと、作業モーメント演算部２２で演算され
た作業モーメントＭａとの偏差ΔＭ（＝Ｍｒ−Ｍａ）に
基づき、ディッパハンドル突出指令Ｓｄを次式（数２）
を用いて演算するとともに、このディッパハンドル突出
指令をディッパハンドル駆動モータ出力制御装置３０に
出力するものである。
上記モーメント制限値設定部２３で設定されたモーメン
ト上限値Ｍｒと、作業モーメント演算部２２で演算され
た作業モーメントＭａとの偏差ΔＭ（＝Ｍｒ−Ｍａ）に
基づき、ディッパハンドル突出指令Ｓｄを次式（数２）
を用いて演算するとともに、このディッパハンドル突出
指令をディッパハンドル駆動モータ出力制御装置３０に
出力するものである。
【００３２】
【数２】Ｓｄ＝ｆ（ΔＭ） ここで、ｆ(ΔＭ）はモーメント偏差ΔＭの関数であ
り、ｉ）ΔＭ＝０でｆ(ΔＭ）＝０、ii）ΔＭ＞０でｆ
(ΔＭ）＞０かつｄ{ｆ(ΔＭ）}／ｄ（ΔＭ）＞０（単調
増加）、iii）ΔＭ＜０でｆ(ΔＭ）＜０かつｄ{ｆ(Δ
Ｍ）}／ｄ（ΔＭ）＜０（単調減少）、の各条件を満た
すものであり、一次関数をはじめとする種々の関数が適
用可能である。なお、このＳｄの演算についてはＰＩＤ
制御演算を用いるようにしてもよい。
り、ｉ）ΔＭ＝０でｆ(ΔＭ）＝０、ii）ΔＭ＞０でｆ
(ΔＭ）＞０かつｄ{ｆ(ΔＭ）}／ｄ（ΔＭ）＞０（単調
増加）、iii）ΔＭ＜０でｆ(ΔＭ）＜０かつｄ{ｆ(Δ
Ｍ）}／ｄ（ΔＭ）＜０（単調減少）、の各条件を満た
すものであり、一次関数をはじめとする種々の関数が適
用可能である。なお、このＳｄの演算についてはＰＩＤ
制御演算を用いるようにしてもよい。
【００３３】上記ディッパハンドル駆動モータ出力制御
装置３０は、上記ディッパハンドル突出指令信号Ｓｄに
基づき、前記巻上げモータのディッパハンドル駆動モー
タ３２の駆動制御を行うものである。具体的に、上記突
出指令信号Ｓｄが正の場合には、その絶対値に対応する
量だけディッパハンドル２を突出方向に移動させ、上記
突出指令信号Ｓｄが負の場合には、その絶対値に対応す
る量だけディッパハンドル２を後退させるようにディッ
パハンドル駆動モータ３２の駆動制御を行う。
装置３０は、上記ディッパハンドル突出指令信号Ｓｄに
基づき、前記巻上げモータのディッパハンドル駆動モー
タ３２の駆動制御を行うものである。具体的に、上記突
出指令信号Ｓｄが正の場合には、その絶対値に対応する
量だけディッパハンドル２を突出方向に移動させ、上記
突出指令信号Ｓｄが負の場合には、その絶対値に対応す
る量だけディッパハンドル２を後退させるようにディッ
パハンドル駆動モータ３２の駆動制御を行う。
【００３４】すなわち、このディッパハンドル駆動モー
タ出力制御装置３０と、上記ディッパハンドル突出指令
演算部２４とにより、本発明におけるディッパ支持部材
駆動制御手段が構成されている。
タ出力制御装置３０と、上記ディッパハンドル突出指令
演算部２４とにより、本発明におけるディッパ支持部材
駆動制御手段が構成されている。
【００３５】巻上げ動作基準指令設定部２５は、ディッ
パハンドル角度Ａに対応する巻上げ動作基準指令信号Ｓ
ａをＡ−Ｓａテーブルの形で記憶し、ディッパハンドル
角度検出器１４で実際に検出されるディッパハンドル角
度Ａに応じた巻上げ動作基準指令信号Ｓａを設定出力す
るものである。この実施例では、図４のグラフに示すよ
うなテーブルが記憶されており、ディッパハンドル角度
Ａが所定値に達するまでの掘削前半では０から連続的に
巻上げ速度を増加し、軌道に乗った掘削後半では巻上げ
速度をほぼ最高値に維持するように巻上げ動作基準指令
信号Ｓａが設定される。
パハンドル角度Ａに対応する巻上げ動作基準指令信号Ｓ
ａをＡ−Ｓａテーブルの形で記憶し、ディッパハンドル
角度検出器１４で実際に検出されるディッパハンドル角
度Ａに応じた巻上げ動作基準指令信号Ｓａを設定出力す
るものである。この実施例では、図４のグラフに示すよ
うなテーブルが記憶されており、ディッパハンドル角度
Ａが所定値に達するまでの掘削前半では０から連続的に
巻上げ速度を増加し、軌道に乗った掘削後半では巻上げ
速度をほぼ最高値に維持するように巻上げ動作基準指令
信号Ｓａが設定される。
【００３６】また、この巻上げ動作基準指令Ｓａの内容
は、運転席に設けられた巻上げ動作基準指令調節部１９
の操作により変更されるようになっている。
は、運転席に設けられた巻上げ動作基準指令調節部１９
の操作により変更されるようになっている。
【００３７】巻上げ動作指令補正演算部２６は、上記モ
ーメント制限値設定部２２で設定されたモーメント上限
値Ｍｒと、作業モーメント演算部２２で演算された作業
モーメントＭａとの偏差ΔＭ（＝Ｍｒ−Ｍａ）に基づ
き、上記巻上げ動作基準指令信号Ｓａの補正量ΔＳｈを
次式（数３）を用いて演算するものである。
ーメント制限値設定部２２で設定されたモーメント上限
値Ｍｒと、作業モーメント演算部２２で演算された作業
モーメントＭａとの偏差ΔＭ（＝Ｍｒ−Ｍａ）に基づ
き、上記巻上げ動作基準指令信号Ｓａの補正量ΔＳｈを
次式（数３）を用いて演算するものである。
【００３８】
【数３】ΔＳｈ＝ｇ(ΔＭ） ここで、ｇ(ΔＭ）はモーメント偏差ΔＭの関数であ
り、前記関数ｆ（ΔＭ）と同様、ｉ）ΔＭ＝０でｇ(Δ
Ｍ）＝０、ii）ΔＭ＞０でｇ(ΔＭ）＞０かつｄ｛ｇ(Δ
Ｍ）}／ｄ（ΔＭ）＞０（単調増加）、iii）ΔＭ＜０で
ｇ(ΔＭ）＜０かつｄ{ｇ(ΔＭ）}／ｄ（ΔＭ）＜０（単
調減少）、の各条件を満たすものであり、一次関数をは
じめとする種々の関数が適用可能である。このΔＳｈの
演算についてもＰＩＤ制御演算を用いるようにしてもよ
い。
り、前記関数ｆ（ΔＭ）と同様、ｉ）ΔＭ＝０でｇ(Δ
Ｍ）＝０、ii）ΔＭ＞０でｇ(ΔＭ）＞０かつｄ｛ｇ(Δ
Ｍ）}／ｄ（ΔＭ）＞０（単調増加）、iii）ΔＭ＜０で
ｇ(ΔＭ）＜０かつｄ{ｇ(ΔＭ）}／ｄ（ΔＭ）＜０（単
調減少）、の各条件を満たすものであり、一次関数をは
じめとする種々の関数が適用可能である。このΔＳｈの
演算についてもＰＩＤ制御演算を用いるようにしてもよ
い。
【００３９】巻上げ動作指令演算部２７は、上記巻上げ
動作基準指令信号Ｓａとその補正量ΔＳｈの和である最
終的な補正済の巻上げ動作指令信号Ｓｈ（＝Ｓａ＋ΔＳ
ｈ）を演算し、これを巻上げモータ出力制御装置３４に
出力するものである。
動作基準指令信号Ｓａとその補正量ΔＳｈの和である最
終的な補正済の巻上げ動作指令信号Ｓｈ（＝Ｓａ＋ΔＳ
ｈ）を演算し、これを巻上げモータ出力制御装置３４に
出力するものである。
【００４０】この巻上げモータ出力制御装置３４は、上
記補正済巻上げ動作指令信号Ｓｈに基づき、上記巻上げ
装置９に設けられた巻上げモータ３６の駆動制御を行う
ものである。具体的には、上記巻上げ動作指令信号Ｓｈ
の大きさに比例した速度で巻上げロープ６を巻取り、そ
の後、ディッパハンドル２を上向きに回動させるように
巻上げモータ３６の駆動制御を行う。
記補正済巻上げ動作指令信号Ｓｈに基づき、上記巻上げ
装置９に設けられた巻上げモータ３６の駆動制御を行う
ものである。具体的には、上記巻上げ動作指令信号Ｓｈ
の大きさに比例した速度で巻上げロープ６を巻取り、そ
の後、ディッパハンドル２を上向きに回動させるように
巻上げモータ３６の駆動制御を行う。
【００４１】すなわち、この巻上げモータ出力制御装置
３４と、上記巻上げ動作基準指令設定部２５、巻上げ動
作指令補正演算部２６、及び巻上げ動作指令演算部２７
とにより、本発明における巻上げ制御手段が構成されて
いる。
３４と、上記巻上げ動作基準指令設定部２５、巻上げ動
作指令補正演算部２６、及び巻上げ動作指令演算部２７
とにより、本発明における巻上げ制御手段が構成されて
いる。
【００４２】次に、この装置の行う掘削制御動作を説明
する。
する。
【００４３】この制御では、ディッパ１による掘削時の
基本特性を利用する。ディッパ１の動作は、ディッパハ
ンドル２のスライド移動に伴う突出・引込動作と、巻上
げロープ６を介しての巻上げによる回動動作との分解さ
れるが、これらの動作とディッパ１の状態との関係につ
いては一般に次のような事柄がいえる。
基本特性を利用する。ディッパ１の動作は、ディッパハ
ンドル２のスライド移動に伴う突出・引込動作と、巻上
げロープ６を介しての巻上げによる回動動作との分解さ
れるが、これらの動作とディッパ１の状態との関係につ
いては一般に次のような事柄がいえる。
【００４４】(a) ディッパ１を突出させると、ディッパ
１が掘削対象物から受ける抵抗が増大し、その分作業モ
ーメントＭａが増加する。逆に、ディッパ１を後退させ
ることにより、作業モーメントＭａは減少する。
１が掘削対象物から受ける抵抗が増大し、その分作業モ
ーメントＭａが増加する。逆に、ディッパ１を後退させ
ることにより、作業モーメントＭａは減少する。
【００４５】(b) ディッパ１の巻上げ動作速度が大きい
ほど、掘削モーメントが速く増加する。
ほど、掘削モーメントが速く増加する。
【００４６】そこで、この実施例では、前記図３に示す
ようにディッパハンドル角度Ａを複数の区間に分割し、
各区間に対して適当なモーメント上限値Ｍｒを設定する
ことにより各段階に適した制御を実行するように配慮が
なされている。
ようにディッパハンドル角度Ａを複数の区間に分割し、
各区間に対して適当なモーメント上限値Ｍｒを設定する
ことにより各段階に適した制御を実行するように配慮が
なされている。
【００４７】１）第１ステップ（掘削初期；ディッパハ
ンドル角度Ａ０〜Ａ１）：まず、掘削初期の段階では、
モーメント上限値Ｍｒを微小値に設定する。これによ
り、モーメント偏差ΔＭ＝Ｍｒ−Ｍａが小さくなり、デ
ィッパハンドル突出指令演算部２４及び巻上げ動作指令
補正演算部２６でそれぞれ演算されるディッパハンドル
突出指令Ｓｄ及び巻上げ動作指令補正量ΔＳｈも小さく
なる。このため、ディッパハンドル２の押出し力が微小
に抑えられながらディッパ１及びディッパハンドル２が
ゆっくりと巻き上げられ、これにより、ディッパ１の刃
先は地面を整地しながら水平に動こうとする。そして、
モーメント制限値が増大するにつれてディッパ刃先は掘
削対称物へ食い込んでいく。
ンドル角度Ａ０〜Ａ１）：まず、掘削初期の段階では、
モーメント上限値Ｍｒを微小値に設定する。これによ
り、モーメント偏差ΔＭ＝Ｍｒ−Ｍａが小さくなり、デ
ィッパハンドル突出指令演算部２４及び巻上げ動作指令
補正演算部２６でそれぞれ演算されるディッパハンドル
突出指令Ｓｄ及び巻上げ動作指令補正量ΔＳｈも小さく
なる。このため、ディッパハンドル２の押出し力が微小
に抑えられながらディッパ１及びディッパハンドル２が
ゆっくりと巻き上げられ、これにより、ディッパ１の刃
先は地面を整地しながら水平に動こうとする。そして、
モーメント制限値が増大するにつれてディッパ刃先は掘
削対称物へ食い込んでいく。
【００４８】なお、この第１ステップは、次の条件のい
ずれか一方に該当した時点で打切り、第２ステップに移
行するようにする。
ずれか一方に該当した時点で打切り、第２ステップに移
行するようにする。
【００４９】 幾何学的に、所定のディッパハンドル
角度に至るとディッパ１の底面が地面を擦るようになる
ので、その手前の角度（この実施例では角度Ａ１）で第
１ステップを打ち切る。
角度に至るとディッパ１の底面が地面を擦るようになる
ので、その手前の角度（この実施例では角度Ａ１）で第
１ステップを打ち切る。
【００５０】 作業モーメント演算部２２で演算され
る作業モーメントＭａが予め設定されたモーメントＭ１
に達した時点で第２ステップに移行する。
る作業モーメントＭａが予め設定されたモーメントＭ１
に達した時点で第２ステップに移行する。
【００５１】２）第２ステップ（掘削中期；ディッパハ
ンドル角度Ａ１〜Ａ３） 第１ステップが終了した時点では、ディッパ１内に掘削
物がある程度充填されているが、その量は十分でない。
そこで、第１ステップ終了後、角度Ａ１〜Ａ２の領域内
でモーメント上限値をＭ１からＭ２まで連続的に増加さ
せ、この上限値を角度Ａ３に至るまで維持する。これに
より、ディッパハンドル２の突出動作が調整されながら
本格的な円弧掘削が実行される。このような掘削動作の
進行により、ディッパ１内に掘削物が満たされていく。
ンドル角度Ａ１〜Ａ３） 第１ステップが終了した時点では、ディッパ１内に掘削
物がある程度充填されているが、その量は十分でない。
そこで、第１ステップ終了後、角度Ａ１〜Ａ２の領域内
でモーメント上限値をＭ１からＭ２まで連続的に増加さ
せ、この上限値を角度Ａ３に至るまで維持する。これに
より、ディッパハンドル２の突出動作が調整されながら
本格的な円弧掘削が実行される。このような掘削動作の
進行により、ディッパ１内に掘削物が満たされていく。
【００５２】３）第３ステップ（掘削後期；ディッパハ
ンドル角度Ａ３〜Ａ４） 上記掘削が進行すると、ディッパ１内に掘削物が満たさ
れる一方、ディッパハンドル角度Ａが大きくなって最終
的にはディッパ１の刃先でなく底面が対象物と接触する
ようになり、それ以上有効な掘削は望めなくなる。そこ
で、ディッパ回転角が予め定められた角度Ａ３に達した
後は第３ステップに移り、モーメント上限値Ｍｒを角度
Ａ３〜Ａ４の領域内でＭ２からＭ３まで減少させる。こ
れにより、ディッパ１の食い込みは次第に小さくなり、
ディッパハンドル角度Ａが角度Ａ４に達した時点で掘削
動作を終了する。この終了角度Ａ４は、ディッパハンド
ル２が概ね水平になるような角度が好適であり、この時
点でのモーメント上限値Ｍ３を十分小さくしておけば、
終了時点でディッパ１が掘削対称物から確実に離れるこ
ととなる。
ンドル角度Ａ３〜Ａ４） 上記掘削が進行すると、ディッパ１内に掘削物が満たさ
れる一方、ディッパハンドル角度Ａが大きくなって最終
的にはディッパ１の刃先でなく底面が対象物と接触する
ようになり、それ以上有効な掘削は望めなくなる。そこ
で、ディッパ回転角が予め定められた角度Ａ３に達した
後は第３ステップに移り、モーメント上限値Ｍｒを角度
Ａ３〜Ａ４の領域内でＭ２からＭ３まで減少させる。こ
れにより、ディッパ１の食い込みは次第に小さくなり、
ディッパハンドル角度Ａが角度Ａ４に達した時点で掘削
動作を終了する。この終了角度Ａ４は、ディッパハンド
ル２が概ね水平になるような角度が好適であり、この時
点でのモーメント上限値Ｍ３を十分小さくしておけば、
終了時点でディッパ１が掘削対称物から確実に離れるこ
ととなる。
【００５３】以上のように、この装置では、実際の掘削
状況とディッパ１の作業モーメントＭａとの密接な関連
性に注目し、この作業モーメントＭａに基づいてディッ
パハンドル２のスライド動作及び巻上げ動作を制御する
ようにしたものであるので、上記作業モーメントを検出
するための少数の検出器を用いるだけで、ディッパ１に
よる掘削を適切に自動制御することができる。
状況とディッパ１の作業モーメントＭａとの密接な関連
性に注目し、この作業モーメントＭａに基づいてディッ
パハンドル２のスライド動作及び巻上げ動作を制御する
ようにしたものであるので、上記作業モーメントを検出
するための少数の検出器を用いるだけで、ディッパ１に
よる掘削を適切に自動制御することができる。
【００５４】さらに、この実施例では、上記モーメント
制限値設定部２３による設定値を増減させるモーメント
制限値調節器１７や、区間の境界となるディッパハンド
ル角度Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を増減させるディッパハ
ンドル角度領域調節器１８を備えているので、掘削対称
物の状態に応じてＡ−Ｍｒテーブルを適宜変更すること
により、種々の地盤に対応して良好な掘削を確保するこ
とができる利点がある。
制限値設定部２３による設定値を増減させるモーメント
制限値調節器１７や、区間の境界となるディッパハンド
ル角度Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を増減させるディッパハ
ンドル角度領域調節器１８を備えているので、掘削対称
物の状態に応じてＡ−Ｍｒテーブルを適宜変更すること
により、種々の地盤に対応して良好な掘削を確保するこ
とができる利点がある。
【００５５】次に、第２実施例を説明する。上記ディッ
パショベルにおいて、ディッパ１及びディッパハンドル
２を押出し過ぎると、ディッパ１の底部が地盤から反力
を受け、特に掘削初期の段階では作業アタッチメントや
作業機本体４がジャッキアップされ、掘削中期の段階で
は正常な掘削が阻害されるといった不都合が生じる。し
かも、この時上記ディッパ１の底部が受ける反力をＦ
ｊ、そのシッパ軸７回りのモーメント半径をＲｊ（図２
参照）、実際の掘削抵抗によるモーメントをＭｄとする
と、作業モーメント演算部２２で実際に演算される作業
モーメントＭａはＭａ＝Ｍｄ−Ｆｊ・Ｒｊとなり、算出
される作業モーメントＭａが上記反力の分だけ減少して
しまうため、モーメント上限値Ｍｒを設定するだけでは
上記ジャッキアップ等を防ぐための動作判断ができない
ことになる。
パショベルにおいて、ディッパ１及びディッパハンドル
２を押出し過ぎると、ディッパ１の底部が地盤から反力
を受け、特に掘削初期の段階では作業アタッチメントや
作業機本体４がジャッキアップされ、掘削中期の段階で
は正常な掘削が阻害されるといった不都合が生じる。し
かも、この時上記ディッパ１の底部が受ける反力をＦ
ｊ、そのシッパ軸７回りのモーメント半径をＲｊ（図２
参照）、実際の掘削抵抗によるモーメントをＭｄとする
と、作業モーメント演算部２２で実際に演算される作業
モーメントＭａはＭａ＝Ｍｄ−Ｆｊ・Ｒｊとなり、算出
される作業モーメントＭａが上記反力の分だけ減少して
しまうため、モーメント上限値Ｍｒを設定するだけでは
上記ジャッキアップ等を防ぐための動作判断ができない
ことになる。
【００５６】そこで、この実施例では、図５に示すよう
に、上記モーメント上限値Ｍｒに加えてモーメント下限
値Ｍｏを同時に設定するようにモーメント制限値設定部
２３を構成し、演算される作業モーメントＭａが上記下
限値Ｍｏを下回った場合にも、その分だけディッパハン
ドル突出動作指令Ｓｄを減少させるようにしている。こ
のような装置によれば、算出モーメントとモーメント下
限値Ｍｏとの比較により、ディッパハンドル２の押出し
過ぎによる上記不都合を未然に回避できる。
に、上記モーメント上限値Ｍｒに加えてモーメント下限
値Ｍｏを同時に設定するようにモーメント制限値設定部
２３を構成し、演算される作業モーメントＭａが上記下
限値Ｍｏを下回った場合にも、その分だけディッパハン
ドル突出動作指令Ｓｄを減少させるようにしている。こ
のような装置によれば、算出モーメントとモーメント下
限値Ｍｏとの比較により、ディッパハンドル２の押出し
過ぎによる上記不都合を未然に回避できる。
【００５７】次に、第３実施例を説明する。上記ディッ
パショベルにおいて、そのサイクルタイムを短縮するに
は、巻上げ速度をなるべく大きく確保する必要がある。
そこでこの実施例では、図６に示すように、モーメント
上限値を、ディッパハンドル駆動制御用（スライド駆動
制御用）モーメント上限値Ｍrdと、巻上げ制御用モーメ
ント上限値Ｍrhとに分割し、かつ、巻上げ制御用モーメ
ント上限値Ｍrhをディッパハンドル駆動制御用（スライ
ド駆動制御用）モーメント上限値Ｍrdよりも高い値に設
定するようにモーメント制限値設定部２３を構成してい
る。
パショベルにおいて、そのサイクルタイムを短縮するに
は、巻上げ速度をなるべく大きく確保する必要がある。
そこでこの実施例では、図６に示すように、モーメント
上限値を、ディッパハンドル駆動制御用（スライド駆動
制御用）モーメント上限値Ｍrdと、巻上げ制御用モーメ
ント上限値Ｍrhとに分割し、かつ、巻上げ制御用モーメ
ント上限値Ｍrhをディッパハンドル駆動制御用（スライ
ド駆動制御用）モーメント上限値Ｍrdよりも高い値に設
定するようにモーメント制限値設定部２３を構成してい
る。
【００５８】このような装置によれば、掘削抵抗が高ま
った場合、基本的にはディッパハンドル２の突出動作を
規制することで対応し、それだけでは不十分な場合にの
み巻上げ速度を低下させるといった制御を行わせること
が可能になる。従って、前記各実施例よりも高い巻上げ
速度を確保することができ、これによりサイクルタイム
の短縮を実現することができる。
った場合、基本的にはディッパハンドル２の突出動作を
規制することで対応し、それだけでは不十分な場合にの
み巻上げ速度を低下させるといった制御を行わせること
が可能になる。従って、前記各実施例よりも高い巻上げ
速度を確保することができ、これによりサイクルタイム
の短縮を実現することができる。
【００５９】なお、本発明ではディッパハンドル駆動及
び巻上げ駆動の駆動源を問わず、上記実施例で示した電
気式の他、例えばエンジンを動力源とする油圧装置で各
駆動を行うようにしてもよい。また、本発明ではディッ
パ支持部材駆動手段の種類を問わず、上記実施例で示し
たラック・ピニオン式のディッパハンドル駆動装置の
他、ロープ駆動方式によるディッパハンドル駆動装置を
用いるようにしてもよい。
び巻上げ駆動の駆動源を問わず、上記実施例で示した電
気式の他、例えばエンジンを動力源とする油圧装置で各
駆動を行うようにしてもよい。また、本発明ではディッ
パ支持部材駆動手段の種類を問わず、上記実施例で示し
たラック・ピニオン式のディッパハンドル駆動装置の
他、ロープ駆動方式によるディッパハンドル駆動装置を
用いるようにしてもよい。
【００６０】
【発明の効果】以上のように本発明は、実際の掘削状況
に良好に対応するディッパの作業モーメントに注目し、
この作業モーメントと予め設定されたモーメント制限値
との比較に基づいてディッパ支持部材のスライド動作及
び巻上げ動作を制御するようにしたものであるので、上
記作業モーメントを検出するための少数の検出器を用い
るだけの簡単かつ低コストの構造で、ディッパによる掘
削を的確に自動制御することができる。このため、オペ
レータの負担を大幅に軽減するとともに、高い作業効率
を安定して得ることができる効果がある。
に良好に対応するディッパの作業モーメントに注目し、
この作業モーメントと予め設定されたモーメント制限値
との比較に基づいてディッパ支持部材のスライド動作及
び巻上げ動作を制御するようにしたものであるので、上
記作業モーメントを検出するための少数の検出器を用い
るだけの簡単かつ低コストの構造で、ディッパによる掘
削を的確に自動制御することができる。このため、オペ
レータの負担を大幅に軽減するとともに、高い作業効率
を安定して得ることができる効果がある。
【００６１】さらに、請求項２記載の装置は、外部から
の操作を受けることにより上記モーメント制限値設定手
段によるモーメント制限値の設定内容を変化させるモー
メント制限値調節手段を備えたものであるので、このモ
ーメント制限値調節手段によってモーメント制限値の設
定内容を掘削対称物の状態に応じて調節することによ
り、種々の掘削状況に対応することができ、種々の条件
下で良好な掘削を確保することができる効果がある。
の操作を受けることにより上記モーメント制限値設定手
段によるモーメント制限値の設定内容を変化させるモー
メント制限値調節手段を備えたものであるので、このモ
ーメント制限値調節手段によってモーメント制限値の設
定内容を掘削対称物の状態に応じて調節することによ
り、種々の掘削状況に対応することができ、種々の条件
下で良好な掘削を確保することができる効果がある。
【００６２】また、請求項３記載の装置は、上記モーメ
ント制限値設定手段を、モーメント上限値及びモーメン
ト下限値の双方を同時に設定するように構成したもので
あるので、ディッパ支持部材の押出し過ぎによりディッ
パ底面が地盤から反力を受けた場合、これに伴って減少
する算出モーメントと上記モーメント下限値とを比較す
ることにより、ディッパ支持部材の突出規制の判断を自
動的に行うことができ、これによって、上記反力に起因
する作業機本体のジャッキアップや掘削不良といった不
都合を未然に回避することができる効果がある。
ント制限値設定手段を、モーメント上限値及びモーメン
ト下限値の双方を同時に設定するように構成したもので
あるので、ディッパ支持部材の押出し過ぎによりディッ
パ底面が地盤から反力を受けた場合、これに伴って減少
する算出モーメントと上記モーメント下限値とを比較す
ることにより、ディッパ支持部材の突出規制の判断を自
動的に行うことができ、これによって、上記反力に起因
する作業機本体のジャッキアップや掘削不良といった不
都合を未然に回避することができる効果がある。
【００６３】また、請求項４記載の装置は、上記モーメ
ント制限値設定手段を、ディッパ支持部材駆動制御用モ
ーメント制限値と、このディッパ支持部材駆動用モーメ
ント制限値よりも高い巻上げ制御用モーメント制限値と
を同時に設定するように構成したものであるので、掘削
抵抗が高まった際には基本的にディッパ支持部材の突出
規制で対応し、それで不十分な場合にのみ巻上げ速度を
低下させるといった制御を実現することができる。この
ため、良好な掘削を確保しながら巻上げ速度を高く維持
することができ、これによってサイクルタイムを短縮す
ることができる効果がある。
ント制限値設定手段を、ディッパ支持部材駆動制御用モ
ーメント制限値と、このディッパ支持部材駆動用モーメ
ント制限値よりも高い巻上げ制御用モーメント制限値と
を同時に設定するように構成したものであるので、掘削
抵抗が高まった際には基本的にディッパ支持部材の突出
規制で対応し、それで不十分な場合にのみ巻上げ速度を
低下させるといった制御を実現することができる。この
ため、良好な掘削を確保しながら巻上げ速度を高く維持
することができ、これによってサイクルタイムを短縮す
ることができる効果がある。
【図１】本発明の第１実施例におけるディッパショベル
の掘削制御装置の機能構成を示すブロック図である。
の掘削制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】上記ディッパショベルの全体側面図である。
【図３】上記掘削制御装置において設定されるモーメン
ト制限値を示すグラフである。
ト制限値を示すグラフである。
【図４】上記掘削制御装置において設定される巻上げ動
作基準指令信号を示すグラフである。
作基準指令信号を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施例において設定されるモーメ
ント制限値を示すグラフである。
ント制限値を示すグラフである。
【図６】本発明の第３実施例において設定されるモーメ
ント制限値を示すグラフである。
ント制限値を示すグラフである。
【図７】ディッパショベルの掘削動作中における掘削モ
ーメントの変化を示すグラフである。
ーメントの変化を示すグラフである。
１ ディッパ ２ ディッパハンドル（ディッパ支持部材） ３ ブーム ４ 作業機本体 ６ 巻上げロープ（巻上げ部材） ７ シッパ軸（ディッパ支持部材の回動中心軸） ８ ディッパ巻上げ装置（巻上げ手段） ９ ディッパハンドル駆動装置（ディッパ支持部材駆動
手段） １０ ブームポイントシーブ １２ サドルブロック １４ ディッパハンドル角度検出器（ディッパハンドル
角度検出手段） １５ ディッパハンドル位置検出器（ディッパハンドル
位置検出手段） １６ 巻上げ力検出器（巻上げ力検出手段） １７ モーメント制限値調節器（モーメント制限値調節
手段） １８ ディッパハンドル角度領域調節器（モーメント制
限値調節手段） １９ 巻上げ動作基準指令調節器 ２０ コントローラ ２１ ディッパ姿勢演算部（ディッパ姿勢演算手段） ２２ 作業モーメント演算部（作業モーメント演算手
段） ２３ モーメント制限値設定部（モーメント制限値設定
手段） ２４ ディッパハンドル突出指令演算部（ディッパハン
ドル駆動制御手段を構成） ２５ 巻上げ動作基準指令設定部（巻上げ制御手段を構
成） ２６ 巻上げ動作指令補正演算部（巻上げ制御手段を構
成） ２７ 巻上げ動作指令演算部（巻上げ制御手段を構成） ３０ ディッパハンドル駆動モータ出力制御装置（ディ
ッパハンドル駆動制御手段を構成） ３４ 巻上げモータ出力制御装置（巻上げ制御手段を構
成）
手段） １０ ブームポイントシーブ １２ サドルブロック １４ ディッパハンドル角度検出器（ディッパハンドル
角度検出手段） １５ ディッパハンドル位置検出器（ディッパハンドル
位置検出手段） １６ 巻上げ力検出器（巻上げ力検出手段） １７ モーメント制限値調節器（モーメント制限値調節
手段） １８ ディッパハンドル角度領域調節器（モーメント制
限値調節手段） １９ 巻上げ動作基準指令調節器 ２０ コントローラ ２１ ディッパ姿勢演算部（ディッパ姿勢演算手段） ２２ 作業モーメント演算部（作業モーメント演算手
段） ２３ モーメント制限値設定部（モーメント制限値設定
手段） ２４ ディッパハンドル突出指令演算部（ディッパハン
ドル駆動制御手段を構成） ２５ 巻上げ動作基準指令設定部（巻上げ制御手段を構
成） ２６ 巻上げ動作指令補正演算部（巻上げ制御手段を構
成） ２７ 巻上げ動作指令演算部（巻上げ制御手段を構成） ３０ ディッパハンドル駆動モータ出力制御装置（ディ
ッパハンドル駆動制御手段を構成） ３４ 巻上げモータ出力制御装置（巻上げ制御手段を構
成）
Claims (4)
- 【請求項１】 ディッパと、このディッパを先端に支持
するディッパ支持部材と、このディッパ支持部材をその
長手方向にスライド可能に支持しかつこのスライド方向
と直交する方向の軸回りに回動可能に支持するブーム
と、上記ディッパ支持部材をスライド駆動するディッパ
支持部材駆動手段と、上記ブームを支持する本体と、上
記ディッパ支持部材においてその回動中心軸から外れた
位置に接続され、ブームの先端に掛けられた巻上げ部材
と、この巻上げ部材を巻取ることにより上記ディッパ及
びディッパ支持部材を上向きに回動させる巻上げ手段と
を備えたディッパショベルにおいて、上記ディッパ支持
部材の回動角度であるディッパ支持部材角度を検出する
ディッパ支持部材角度検出手段と、上記ディッパ支持部
材のスライド位置を検出するディッパ支持部材位置検出
手段と、これらの検出値に基づいて上記ディッパの姿勢
を演算するディッパ姿勢演算手段と、上記巻上げ手段に
よるディッパの巻上げ力を検出する巻上げ力検出手段
と、上記ディッパ姿勢及び巻上げ力からディッパ支持部
材の回動軸回りの作業モーメントを時々刻々演算するモ
ーメント演算手段と、上記ディッパ支持部材角度に応じ
て少なくともモーメント上限値を設定するモーメント制
限値設定手段と、このモーメント制限値設定手段で設定
されたモーメント制限値と上記モーメント演算手段で演
算された作業モーメントとの比較に基づいてディッパ支
持部材駆動手段による駆動を制御するディッパ支持部材
駆動制御手段と、上記モーメント制限値と上記モーメン
ト演算手段で演算された作業モーメントとの比較に基づ
いて巻上げ手段による巻上げ動作を制御する巻上げ制御
手段とを備えたことを特徴とするディッパショベルの掘
削制御装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のディッパショベルの掘削
制御装置において、外部からの操作を受けることにより
上記モーメント制限値設定手段によるモーメント制限値
の設定内容を変更するモーメント制限値調節手段を備え
たことを特徴とするディッパショベルの掘削制御装置。 - 【請求項３】 請求項１または２記載のディッパショベ
ルの掘削制御装置において、上記モーメント制限値設定
手段を、モーメント上限値及びモーメント下限値の双方
を同時に設定するように構成したことを特徴とするディ
ッパショベルの掘削制御装置。 - 【請求項４】 請求項１または２記載のディッパショベ
ルの掘削制御装置において、上記モーメント制限値設定
手段を、ディッパ支持部材駆動手段の駆動制御用に用い
られるディッパ支持部材駆動制御用モーメント制限値
と、このディッパ支持部材駆動用モーメント制限値より
も高く、巻上げ制御用に用いられる巻上げ制御用モーメ
ント制限値とを同時に設定するように構成したことを特
徴とするディッパショベルの掘削制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4182592A JPH0626067A (ja) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | ディッパショベルの掘削制御装置 |
| US08/079,493 US5408767A (en) | 1992-07-09 | 1993-06-21 | Excavation controlling apparatus for dipper shovel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4182592A JPH0626067A (ja) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | ディッパショベルの掘削制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0626067A true JPH0626067A (ja) | 1994-02-01 |
Family
ID=16120985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4182592A Pending JPH0626067A (ja) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | ディッパショベルの掘削制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5408767A (ja) |
| JP (1) | JPH0626067A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103225326A (zh) * | 2012-01-31 | 2013-07-31 | 哈尼施费格尔技术公司 | 用于限制工业机器的二次倾翻力矩的***和方法 |
| US8682542B2 (en) | 2011-04-29 | 2014-03-25 | Harnischfeger Technologies, Inc. | Controlling a digging operation of an industrial machine |
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| US6466850B1 (en) * | 2000-08-09 | 2002-10-15 | Harnischfeger Industries, Inc. | Device for reacting to dipper stall conditions |
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-
1992
- 1992-07-09 JP JP4182592A patent/JPH0626067A/ja active Pending
-
1993
- 1993-06-21 US US08/079,493 patent/US5408767A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5408767A (en) | 1995-04-25 |
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