JPH083187B2 - パワ−シヨベルのバケツト角度制御装置 - Google Patents

パワ−シヨベルのバケツト角度制御装置

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JPH083187B2
JPH083187B2 JP60224383A JP22438385A JPH083187B2 JP H083187 B2 JPH083187 B2 JP H083187B2 JP 60224383 A JP60224383 A JP 60224383A JP 22438385 A JP22438385 A JP 22438385A JP H083187 B2 JPH083187 B2 JP H083187B2
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JP60224383A
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栗原  隆
幸夫 吉村
友昭 杉浦
恵貫 中島
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Komatsu Ltd
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Komatsu Ltd
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; 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
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/435Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
    • E02F3/436Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like for keeping the dipper in the horizontal position, e.g. self-levelling

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Structural Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はパワーショベルのバケット角度制御装置に関
する。
[従来の技術] 従来、バケットに積まれた荷をこぼさないように作業
機を動かしたり、バケットの背で地面をならしたりする
のに、地面に対するバケットの角度を一定に保つ方式
(対地角一定制御と呼ぶ)がある。
[発明の解決しようとする問題点] しかしながら、車体上部旋回体の作業機を向いている
方向の傾斜角が変化すると、バケットの対地角一定制御
は行なわれなくなる。
例えば、第3図(a)に示すように傾斜角ζの傾斜地
で荷こぼれしないように作業機の位置を決め(ブーム角
をα,アーム角をβ,バケット角をγにする)、次に第
3図(b)に示すようにバケット3対地角δの一定制御
を行ないながら(第3図(b)ではα,β,γは第3図
(a)と同じ)、上部旋回体4を180゜旋回させると、
バケット体地角δは一定となるが、バケット絶対角(絶
対水平に対する角度)は変化し、荷こぼれが生じる。
またバケット3に荷を積んだ状態で走行する場合も、
地面の傾斜が変わると上記と同様にバケット対地角一定
制御では荷こぼれが生じることがある。
かかる不具合を解消するべく、特開昭59−52027号公
報では、バケットの水平に対する揺動姿勢を検出する装
置を設けるとともに、この検出装置の検出結果に基づい
て前記バケットの揺動姿勢が受容量最大姿勢またはそれ
に近い姿勢に保持されるように、アームの駆動揺動機
構、バケットの駆動揺動機構の少なくとも1つを自動制
御するようにして、旋回や機体移動等による掘削土壌運
搬時に、バケットの姿勢を掘削土壌をこぼすことのない
受容量最大の姿勢又はそれに近い姿勢に保持するように
している。
しかし、この引用例においては、バケット絶対角の設
定手段に対応するものの記載はないので、バケットのと
り得る姿勢は受容量最大の姿勢又はそれに近い姿勢に限
られており、それ以外の任意の姿勢を取らせることはで
きない。
また、この引用例においては、バケット水平制御をオ
ンオフするために専用のスイッチを設けるようにしてい
る。しかしこのような作業機操作レバーと別置のスイッ
チ11では、操作性,安全性の面で不利である。
この発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、
バケットに任意の姿勢をとらせるバケット絶対角一定制
御をなし得ると共に、操作性及び安全性の面で優れたパ
ワーショベルのバケット角度制御装置を提供することを
目的とする。
[問題点を解決するための手段] この発明では、ブーム、アーム及びバケットから成る
作業機と、車体上部旋回体とを有するパワーショベルに
おいて、ブーム角,アーム角およびバケット角をそれぞ
れ検出する角度検出手段と、作業機が向いている方向に
関する車体上部旋回体の水平に対する傾斜角を検出する
傾斜角検出手段と、バケット操作レバーが中立位置に復
帰した時点を検出するレバー中立検出手段と、このレバ
ー中立検出手段が検出信号を出力した時点の絶対座標に
おけるバケット絶対角を求め、該求めたバケット絶対角
を目標値として指示するバケット絶対角指示手段と、前
記角度検出手段の検出出力および前記傾斜角検出手段の
検出傾斜角に基づいて算出されるバケット絶対角が前記
バケット絶対角指示手段によって指示されたバケット絶
対角と一致するようにバケットシリンダを駆動する制御
を前記レバー中立検出手段が検出信号を出力した時点か
ら実行する制御手段とを具えるようにする。
[作用] 係る発明によれば、バケット操作レバーによってバケ
ット操作中、バケット操作レバーを中立位置に復帰させ
ると、これ以降バケットは、車体傾斜角、ブーム角、ア
ーム角などが変化してもこの時点のバケット絶対角を保
持するように動作する。
[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2図はパワーショベルのブーム1,アーム2,バケット
3の各作業機を模式的に示したもので、地面の傾斜によ
りパワーシャベル車体上部の旋回体が角度ζだけ傾斜し
ている場合に関して示している。すなわち、同図におい
ては、水平方向をX軸,鉛直方向をY軸とする各作業機
を含む平面の座標を絶対座標とすると、車体座標は上記
旋回体の傾斜角ζにより絶対座標に対して角度ζだけ回
転している。
また、車体座標のY軸とブーム1とのなす角αをブー
ム角,ブーム1とアーム2とのなす角βをアーム角,ア
ーム2とバケット3とのなす角γをバケット角とし、バ
ケットフートピンCとバケット刃先点間の線分と絶対水
平とのすす角θをバケット絶対角θとする。
第2図から、バケット絶対角θはブーム角α,アーム
角β,バケット角γおよび傾斜角ζによって、次式、 θ=3π/2(α+β+γ+ζ) …(1) で表わことができる。
したがって、バケット角γを上記第(1)に基づいて
制御することにより、バケット絶対角θをブーム角α,
アーム角β,傾斜角ζによらず常に一定に制御すること
ができる。
いま、バケット絶対角θを一定にするためのバケット
角の制御目標角度γrefを求めると、以下のようにな
る。すなわち、目標のバケット絶対角θをθとして、
その時の角度をそれぞれα000とし、また目
標に対して制御すべき時点でのそれぞれの角度をθ,
α,β,γ,ζとすると、その偏差Δθは、次式、 Δθ=θ−θ =3π/2(α+β+γ+ζ) −{3π/2(α+β+γ+ζ)} …(2) となる。ここで、バケット絶対角θを一定に制御するの
であるから、上記第(2)においてΔθ=0とし、バケ
ット角γについて整理すると、 γ=α+β+γ+ζ−(α+β+ζ)…(3) となる。このバケット角γをバケット角の目標角度γ
refとしてバケットを回動制御するようにすれば、バケ
ット絶対角の一定制御を行なうことができる。
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図で、従来
のレバー操作によるバケット制御と本発明に係るバケッ
トの絶対角を一定にする制御とを切り換えて使用する装
置の実施例である。
同図において、電気レバー10はそのレバー倒し量に応
じたバケット回動速度refを示す信号を積分器11およ
び速度指令零検出回路12に出力する。なお、電気レバー
10から手を離すと、レバーは中立位置に戻り、ref
0を示す信号を出力するようになっている。
積分器11は入力するバケット回動速度refを示す信
号を時間積分し、その積分値、すなわちバケット角の目
標角度γrefを示す信号を切換スイッチ13の接点13aに出
力する。
速度指令零検出回路13はバケット回動速度refが0
か否かを検出するもので、ref=0のときには信号
“1"を前記切換スイッチ13に加え、切換スイッチ13の可
動接片13cを接点13cに接続させ、バケット絶対角一定制
御に切り換え、またref≠0のときにはオペレータが
バケットを動かそうとして指令を与えているので、信号
“0"を前記切換スイッチ13に加え、切換スイッチの可動
接片13cを接点13aに接続させてレバー操作によるバケッ
ト制御に切り換える。
微分器14は速度指令零検出回路12から加わる信号の立
ち上がり微分をとるもので、バケット回動速度ref
0となるときの最初の時点にラッチ信号(パルス信号)
をラッチ回路15に出力する。
ラッチ回路15のデータ入力には傾斜角検出器16,ブー
ム角検出器17,アーム角検出器18およびバケット角検出
器19からそれぞれ第2図に示すような傾斜角ζ,ブーム
角α,アーム角βおよびバケット角γが加えられてい
る。ここで、傾斜角検出器16は、作業機の向いている方
向の傾斜角を検出し得るように上部旋回体4に配設され
るもので、例えば振り子式傾斜計が考えられる。勿論、
この傾斜角検出器16は図示状態では傾斜角(ζ)を検出
するが、上部旋回体4がこの状態から180゜旋回すると
傾斜角(−ζ)を検出することになる。
ラッチ回路15は微分器14からラッチ信号が加わると、
上記検出器16〜19から加わる角度ζ,α,β,γを示す
信号をラッチし、これらを再びラッチ信号が加わるまで
角度ζ000として加算器20に加える。加算器
20はラッチ回路15から加わる信号を加算し、その加算値
(α+β+γ+ζ)を示す信号を加算点21の正
入力に加える。
加算器22は傾斜角検出器16,ブーム角検出器17および
アーム角検出器18から加わる角度ζ,α,βを示す信号
を加算し、その加算値(α+β+ζ)を示す信号を上記
加算点21の負入力に加える。
加算点21は2入力信号を加算し、この加算値、すなわ
ちバケット絶対角一定制御を行なうためのバケット角γ
ref(第(3)式参照)を示す信号を切換スイッチ13の
接点13bに出力する。
切換スイッチ13は前述したように速度指令零検出回路
12の出力によってその可動接片13cが切り換えられ、レ
バー操作によるバケット制御に係る目標角度γrefまた
はバケット絶対角一定制御に係る目標角度γrefのうち
のいずれか一方を示す信号を加算点23に選択出力する。
加算点23の他の入力には、バケット角検出器19からバケ
ット3の実際のバケット角γを示すフィードバック量が
加えられている。
加算点23ではバケット目標角度γrefと実際のバケッ
ト角γとの偏差がとられ、この偏差信号はこの偏差を速
やかに打消し、かつ安定した制御が行なわれるように比
例・積分・微分補償等を行なう補償器24を介して流量制
御弁25に加えられる。
流量制御弁25は入力信号に応じた流量の圧油をバケッ
トシリンダ5に供給する。これにより、バケット3は目
標角度γrefになるように回動制御されることになる。
なお、本実施例では、電気レバー10が操作されなくな
った最初の時点における実機のバケット絶対角を目標と
するバケット絶対角とし、これを一定に保持するように
したが、バケット絶対角を指示するための手段はこれに
限らず、例えばバケット絶対角を直接設定するための設
定手段を設け、その設定されたバケット絶対角を一定に
保持するようにしてもよい。
また、本実施例では、電気レバー10が操作されている
か否かによって切換スイッチ13の切り換えを自動的に行
なっているが、この切り換えを手動によって行なうよう
にしてもよい。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、バケット絶対角
一定制御を行う際、バケット角を任意の角度に設定で
き、バケット水平制御のみならず、杭打ち作業や法面掘
削などの各種作業に応用できる。また、バケット絶対角
一定制御を実施する際、オペレータは、バケット操作レ
バーを操作しながら適正なバケット姿勢の時にバケット
操作レバーを中立位置に復帰させるという極めて簡単な
操作をするだけでよく、かつこの際オペレータはバケッ
ト操作レバーから手を離す必要がないので、ダイヤルな
どで角度を数値設定する手法や他のスイッチによって制
御のオンオフを指示する手法に比べて、操作性及び安全
性の面で有利であり、ひいては作業効率が向上するとい
う利点もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
本発明を説明するために用いたパワーショベルの作業機
等の各部の角度を示す図、第3図(a)および(b)は
それぞれ従来の問題点を説明するために用いたパワーシ
ョベルの概略図である。 1……ブーム、2……アーム、3……バケット、4……
上部旋回体、5……バケットシリンダ、10……電気レバ
ー、11……積分器、12……速度指示零検出回路、13……
切換スイッチ、14……微分器、15……ラッチ回路、16…
…傾斜角検出器、17……ブーム角検出器、18……アーム
角検出器、19……バケット角検出器、20,22……加算
器、24……補償器、25……流量制御弁。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−52027(JP,A) 特開 昭61−270421(JP,A) 特開 昭60−133126(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ブーム、アーム及びバケットから成る作業
    機と、車体上部旋回体とを有するパワーショベルにおい
    て、 ブーム角,アーム角およびバケット角をそれぞれ検出す
    る角度検出手段と、 作業機が向いている方向に関する車体上部旋回体に対す
    る傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、 バケット操作レバーが中立位置に復帰した時点を検出す
    るレバー中立検出手段と、 このレバー中立検出手段が検出信号を出力した時点の絶
    対座標におけるバケット絶対角を求め、該求めたバケッ
    ト絶対角を目標値として指示するバケット絶対角指示手
    段と、 前記角度検出手段の検出出力および前記傾斜角検出手段
    の検出傾斜角に基づいて算出されるバケット絶対角が前
    記バケット絶対角指示手段によって指示されたバケット
    絶対角と一致するようにバケットシリンダを駆動する制
    御を前記レバー中立検出手段が検出信号を出力した時点
    から実行する制御手段と、 を具えたパワーショベルのバケット角度制御装置。
JP60224383A 1985-10-08 1985-10-08 パワ−シヨベルのバケツト角度制御装置 Expired - Lifetime JPH083187B2 (ja)

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JPS6282128A JPS6282128A (ja) 1987-04-15
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