JPS62185928A - 積込機械の自動掘削方法および装置 - Google Patents
積込機械の自動掘削方法および装置Info
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- JPS62185928A JPS62185928A JP2952686A JP2952686A JPS62185928A JP S62185928 A JPS62185928 A JP S62185928A JP 2952686 A JP2952686 A JP 2952686A JP 2952686 A JP2952686 A JP 2952686A JP S62185928 A JPS62185928 A JP S62185928A
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Landscapes
- Operation Control Of Excavators (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]
この発明は、ホイールローダ、ペイローダや1−ラクタ
ショベル笠の積込機械において、適正なCプん引率およ
び転倒率で掘削作業をなし得るよう作業機アクチュエー
タの油量を制御するようにして運転者の技術によらない
効率良い自動掘削をなし冑るようにした積込機械の白!
IJ Ail削方法および装置に関する。
ショベル笠の積込機械において、適正なCプん引率およ
び転倒率で掘削作業をなし得るよう作業機アクチュエー
タの油量を制御するようにして運転者の技術によらない
効率良い自動掘削をなし冑るようにした積込機械の白!
IJ Ail削方法および装置に関する。
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
。
第16図は一般的なホイールローダを概略的に示すもの
であり、かかるホイールローダにおいては、リフトシリ
ンダ1によってブーム2にリフト動作を行なわせるとと
しにダンプシリンダ3ににってバケット4にチルト動作
を行なわせるようになっており、これらリフトおよびチ
ル1−ジノ作によって土砂等の掘削および積込み動作を
行なう。
であり、かかるホイールローダにおいては、リフトシリ
ンダ1によってブーム2にリフト動作を行なわせるとと
しにダンプシリンダ3ににってバケット4にチルト動作
を行なわせるようになっており、これらリフトおよびチ
ル1−ジノ作によって土砂等の掘削および積込み動作を
行なう。
(発明が解決しにうとザる問題点)
ところで、上記の如きホイールローダにおCプるバケッ
ト4の動きは足まわりと作2′aリンクの動きの合成で
あるため、意図している方向へバケットを動かして掘削
動作を能率良く行なうには極めて高度な熟練を要し、こ
の為、未熟な運転者では、バケットを水平方向に突込み
過ぎで垂直抵抗が過大になり車両後部が持ち上がる、あ
るいはバケットが早く上がり過ぎて掘削土量が不足した
りすることが多くあり、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。また、従来
のこの種機械においては、作業機の操作自体、リフトお
よびチルト動作を同時におこなうのは困難で通常は各作
業機を別々に操作するので、効率良く作業をなし得ない
という問題点がある。
ト4の動きは足まわりと作2′aリンクの動きの合成で
あるため、意図している方向へバケットを動かして掘削
動作を能率良く行なうには極めて高度な熟練を要し、こ
の為、未熟な運転者では、バケットを水平方向に突込み
過ぎで垂直抵抗が過大になり車両後部が持ち上がる、あ
るいはバケットが早く上がり過ぎて掘削土量が不足した
りすることが多くあり、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。また、従来
のこの種機械においては、作業機の操作自体、リフトお
よびチルト動作を同時におこなうのは困難で通常は各作
業機を別々に操作するので、効率良く作業をなし得ない
という問題点がある。
かかる問題点を解決するためにこの発明では、ブームお
よびバケットを有する積込機械においてバケットに加わ
る掘削抵抗の水平成分および垂直成分を求めるべく、例
えばブームの回転角を検出するブーム角センサ、バケッ
トの回転角を検出するバケット角センサおよびバケット
に対して加わる力を検出する負荷検出手段等を設け、逐
次、バケットに加わる掘削抵抗の水平成分および垂直成
分を検知し、該検知した水平掘削抵抗が同水平掘削抵抗
の設定値を超えるまでは水平方向突込み掘削 。
よびバケットを有する積込機械においてバケットに加わ
る掘削抵抗の水平成分および垂直成分を求めるべく、例
えばブームの回転角を検出するブーム角センサ、バケッ
トの回転角を検出するバケット角センサおよびバケット
に対して加わる力を検出する負荷検出手段等を設け、逐
次、バケットに加わる掘削抵抗の水平成分および垂直成
分を検知し、該検知した水平掘削抵抗が同水平掘削抵抗
の設定値を超えるまでは水平方向突込み掘削 。
を行ない、この後、検知した水平掘削抵抗が同水平掘削
抵抗の設定値を超えてから検知した垂直掘削抵抗が同垂
直掘削抵抗の設定値を超えるまでは水平す削抵抗の設定
値に追従すべくブームおよびバケットを回動制御し、さ
らに検知した垂直掘削抵抗が同垂直掘削抵抗の予設定値
を超えてから所定の細則終了時までは垂直掘削抵抗の設
定鎗に追従すべくブームおよびバケットを回動制御する
とと・bに、lli!削中における前記水平掘削抵抗お
よび垂直掘削抵抗を逐次記憶し、この記憶内容と掘削終
了後の掘削土の荷ipとに基づき前記水平掘削抵抗の設
定値を自動修正するようにする。 また、前記負荷検出
手段の代わりにリフトシリンダおよびダンプシリンダへ
供給する圧油の油圧を検出する油圧検出手段とバケット
の回動に応じた負荷作用点の座標位置を設定する抵抗作
用点設定手段とを設け、前記ブーム角センサ、バケット
角センサ、油圧検出手段の検出値および抵抗作用点設定
手段の設定内容に基づきバケットに加わる掘削抵抗の水
平および垂直成分を演粋することもできる。
抵抗の設定値を超えてから検知した垂直掘削抵抗が同垂
直掘削抵抗の設定値を超えるまでは水平す削抵抗の設定
値に追従すべくブームおよびバケットを回動制御し、さ
らに検知した垂直掘削抵抗が同垂直掘削抵抗の予設定値
を超えてから所定の細則終了時までは垂直掘削抵抗の設
定鎗に追従すべくブームおよびバケットを回動制御する
とと・bに、lli!削中における前記水平掘削抵抗お
よび垂直掘削抵抗を逐次記憶し、この記憶内容と掘削終
了後の掘削土の荷ipとに基づき前記水平掘削抵抗の設
定値を自動修正するようにする。 また、前記負荷検出
手段の代わりにリフトシリンダおよびダンプシリンダへ
供給する圧油の油圧を検出する油圧検出手段とバケット
の回動に応じた負荷作用点の座標位置を設定する抵抗作
用点設定手段とを設け、前記ブーム角センサ、バケット
角センサ、油圧検出手段の検出値および抵抗作用点設定
手段の設定内容に基づきバケットに加わる掘削抵抗の水
平および垂直成分を演粋することもできる。
また、この発明では車速を検出する車速検出手段を設け
、該検出した車速値と作業機リンク形状等に基づきバケ
ット−ブーム連結ピンの移動方向を求め、バケットの底
板の方向が該連結ピンの移動方向に一致するようにチル
ト角速度を決定する。
、該検出した車速値と作業機リンク形状等に基づきバケ
ット−ブーム連結ピンの移動方向を求め、バケットの底
板の方向が該連結ピンの移動方向に一致するようにチル
ト角速度を決定する。
さらに、この発明ではnη記中車速検出手段代わりとし
て、バケットの高さに応じたバケット回転角の准移を設
定したバケット回転角設定手段を設け、該設定内容に追
従するようバケットの回動を自動制御するようにする。
て、バケットの高さに応じたバケット回転角の准移を設
定したバケット回転角設定手段を設け、該設定内容に追
従するようバケットの回動を自動制御するようにする。
前記設定に際しては、例えばバケットが略25度回転し
た時点でバクット側板−L縁が水平となるようにする。
た時点でバクット側板−L縁が水平となるようにする。
第2図はこの弁明を適用するホイールローダを慨略的に
例示するものであり、このホイールローダには、車速V
を検出する車速センサ5、バケット4の回転角θ1を検
出するバケット角セン−リ°6、ブーム2の回転角02
を検出するブーム角センサ7、ダンプシリンダ3によっ
て連結ロッド11に加わる力F1を検出する負荷センサ
8、ブーム2に加わる矢印a方向(ピンPOとP2とを
結んだ方向)への力F2を検出する負荷センサ9、ブー
ム2に加わる矢印a方向に垂直な方向へのノJF3を検
出する負荷センサ10が設けられている。上記負荷検出
センサ8,9および10としては、例えばロードセルが
用いられ、これらセンサ8,9および10によってバケ
ット4に加わる負荷を検出するようにしている。これら
検出値は第1図に示す中央98理装置(以下CPLIと
いう)20に入力される。CPLI20においては、後
で詳述するが、これら検出値を用いて掘削中の水平抵抗
Rh車体のもつモーメント を削等し、けん引率K および転倒率K が夫々p
「 の設定flfiK およびKr5etに追従しく水
平抵抗sat および垂直抵抗の各設定値Rhs。1および1(7,。
例示するものであり、このホイールローダには、車速V
を検出する車速センサ5、バケット4の回転角θ1を検
出するバケット角セン−リ°6、ブーム2の回転角02
を検出するブーム角センサ7、ダンプシリンダ3によっ
て連結ロッド11に加わる力F1を検出する負荷センサ
8、ブーム2に加わる矢印a方向(ピンPOとP2とを
結んだ方向)への力F2を検出する負荷センサ9、ブー
ム2に加わる矢印a方向に垂直な方向へのノJF3を検
出する負荷センサ10が設けられている。上記負荷検出
センサ8,9および10としては、例えばロードセルが
用いられ、これらセンサ8,9および10によってバケ
ット4に加わる負荷を検出するようにしている。これら
検出値は第1図に示す中央98理装置(以下CPLIと
いう)20に入力される。CPLI20においては、後
で詳述するが、これら検出値を用いて掘削中の水平抵抗
Rh車体のもつモーメント を削等し、けん引率K および転倒率K が夫々p
「 の設定flfiK およびKr5etに追従しく水
平抵抗sat および垂直抵抗の各設定値Rhs。1および1(7,。
1に対する追従制御でもよい)、かつバケット4の底板
がバケットの進行方向を向くようにダンプシリンダ3お
よびリフトシリンダ1に対する油量を制御するようにす
る。すなわち、CPU20は、上記演算値R、R、K
、K 等に基づきリフvpr トシリンダ1およびダンプシリンダ3に供給する圧油流
量をP演算し、該演算値に基づきリフトシリンダ用油圧
回路30およびダンプシリンダ用油圧回路40を制御し
、これによりK およびK がr 夫々の設定値に追従し、かつバケット底板とバケット進
行方向とが一致するようにブーム2およびバケット4の
リフトおよびチルト動作を制御する。
がバケットの進行方向を向くようにダンプシリンダ3お
よびリフトシリンダ1に対する油量を制御するようにす
る。すなわち、CPU20は、上記演算値R、R、K
、K 等に基づきリフvpr トシリンダ1およびダンプシリンダ3に供給する圧油流
量をP演算し、該演算値に基づきリフトシリンダ用油圧
回路30およびダンプシリンダ用油圧回路40を制御し
、これによりK およびK がr 夫々の設定値に追従し、かつバケット底板とバケット進
行方向とが一致するようにブーム2およびバケット4の
リフトおよびチルト動作を制御する。
またCPU20では1掘削中における前記演算値K お
よびK (RhおよびRvでもよい)を逐p
「 数記憶しており、1回の掘削動作が終了する度に、掘削
土砂の重量および前記演算値に、に、の記憶内容に基づ
き設定値K およびKr5etを自動set 修正し、該自vJ修正した設定値を、次の掘削に用いる
ようにする。
よびK (RhおよびRvでもよい)を逐p
「 数記憶しており、1回の掘削動作が終了する度に、掘削
土砂の重量および前記演算値に、に、の記憶内容に基づ
き設定値K およびKr5etを自動set 修正し、該自vJ修正した設定値を、次の掘削に用いる
ようにする。
以下、第3図に示すフローチャートを基本にしてかかる
実施例装置の具体的作用を詳述する。
実施例装置の具体的作用を詳述する。
まず、掘削開始に先立ち、けん用膜定率Kpsetおよ
び転倒設定率Krs。1が設定される(ステップ100
)。けん用膜定率Kpsetは下記(1)式の如く表わ
される。
び転倒設定率Krs。1が設定される(ステップ100
)。けん用膜定率Kpsetは下記(1)式の如く表わ
される。
尚、最大(プん引力は車両の機柿毎に予め決っている固
定値であり、Kp、。1は1掘削中においては一定値と
する。
定値であり、Kp、。1は1掘削中においては一定値と
する。
また、転倒率K は下記の(2)式のように表わ「
大ガス
但し、1 、j および1.は夫々第4図に示y
すように、前輪からバケット重心までの距離の水平成分
、前輪からバケット重心までの距離の垂直成分および前
輪から車両重心P までの距離の水平成分である。この
ように、転倒率Krには実際は水平抵抗R5も利いてお
り、計算の簡略化のために以下の実施例においては設定
値として垂直抵抗設定1liRvs。1を用いる。ここ
で、垂直抵抗R9による前輪まわりのモーメント(RX
j )をx 考えた場合、前輪からバケット重心までの距離の水平成
分Jxはブーム2の回動に伴なってその長さが変化する
ため、前記垂直抵抗設定値Rは5et na記モーメント(RXJ! >を一定とすべくバx ケラトビンP2の高さV(B閉囲始時をOとしたバケッ
トビン高さ)に応じて第5図に示ず如く変化させる。な
お、第5図においてyaは掘削終了ビン高さの設定値で
ある。
、前輪からバケット重心までの距離の垂直成分および前
輪から車両重心P までの距離の水平成分である。この
ように、転倒率Krには実際は水平抵抗R5も利いてお
り、計算の簡略化のために以下の実施例においては設定
値として垂直抵抗設定1liRvs。1を用いる。ここ
で、垂直抵抗R9による前輪まわりのモーメント(RX
j )をx 考えた場合、前輪からバケット重心までの距離の水平成
分Jxはブーム2の回動に伴なってその長さが変化する
ため、前記垂直抵抗設定値Rは5et na記モーメント(RXJ! >を一定とすべくバx ケラトビンP2の高さV(B閉囲始時をOとしたバケッ
トビン高さ)に応じて第5図に示ず如く変化させる。な
お、第5図においてyaは掘削終了ビン高さの設定値で
ある。
上記設定が終わると、運転者はエンジンを始動し、トラ
ンスミッションを1Mにし、エンジンをフルパワーで車
両を前進させて細則を開始する。
ンスミッションを1Mにし、エンジンをフルパワーで車
両を前進させて細則を開始する。
この最初の掘削段階にJ3いては、ブーム2#3よびバ
ケット4は下に降ろした状態で掘削土に対してバケット
4を突込む水平突込み掘削を行なう(ステップ110)
。
ケット4は下に降ろした状態で掘削土に対してバケット
4を突込む水平突込み掘削を行なう(ステップ110)
。
次に、CPU20は、車体各部に配設したバケット角セ
ンサ6、ブーム角センサ7、負荷センサ8.9・、10
および車速センサ5の各検出値θ1゜θ2 、Fl、F
2 、F3およびVを取り込み(ステップ120)、こ
れら検出値に基づき垂直抵抗Rおよび水平抵抗Rhを演
算する(ステップ130)。尚、第6図にも示すように
、負荷センサ8はダンプシリンダ3によって連結ロッド
11に加わる力F1を検出し、負荷センサ9はピンPo
とF2とを結んだ線分POF2の方向への力F2を検出
し、負荷センサー0は線分POF2に垂直な方向への力
F3を検出している。
ンサ6、ブーム角センサ7、負荷センサ8.9・、10
および車速センサ5の各検出値θ1゜θ2 、Fl、F
2 、F3およびVを取り込み(ステップ120)、こ
れら検出値に基づき垂直抵抗Rおよび水平抵抗Rhを演
算する(ステップ130)。尚、第6図にも示すように
、負荷センサ8はダンプシリンダ3によって連結ロッド
11に加わる力F1を検出し、負荷センサ9はピンPo
とF2とを結んだ線分POF2の方向への力F2を検出
し、負荷センサー0は線分POF2に垂直な方向への力
F3を検出している。
以下、これら検出値θ1.θ2.F1.F2およびF3
を用いてR,Rhを郡山する方法にって第6図および第
7図を用いて説明する。
を用いてR,Rhを郡山する方法にって第6図および第
7図を用いて説明する。
まず、ピンPoを中心とするX−Y座標を考え、バケッ
ト4およびブーム2が夫々初期位置のとき、すなわち未
回転のときのピンP3.P2i1jよびF8の座標を夫
々(X3’ 、Y3’ )、(X2’ 。
ト4およびブーム2が夫々初期位置のとき、すなわち未
回転のときのピンP3.P2i1jよびF8の座標を夫
々(X3’ 、Y3’ )、(X2’ 。
Y2′ )および(Xs ’ 、、Ya ’ )とす°
ると、ブーム2が02回転後のピンP3およびF2の座
標(Xa 、 Ya )、 (X2 、 Y2 >はと
なり、また、バケット4およびブーム2が大々θ1およ
び02回転後のピンP8の座標(×8゜Ya )は となる。但し、θ3は線分P2 F8と線分POF2と
の角度であり、線分P2 Paとバケット4の底板との
成す角μが一定なので前記回転角θ3はθ1を変数とす
る関数となり、θ1を検出することでθ3を求めること
ができる。
ると、ブーム2が02回転後のピンP3およびF2の座
標(Xa 、 Ya )、 (X2 、 Y2 >はと
なり、また、バケット4およびブーム2が大々θ1およ
び02回転後のピンP8の座標(×8゜Ya )は となる。但し、θ3は線分P2 F8と線分POF2と
の角度であり、線分P2 Paとバケット4の底板との
成す角μが一定なので前記回転角θ3はθ1を変数とす
る関数となり、θ1を検出することでθ3を求めること
ができる。
ここで、F3 t〕a =J 1とすると、」1はピン
P3およびF8の座標から J 1= (Xa −Xs )2+ (Ya −Ya
)2・・・ (6) となり、またP3P7=j2 (一定) 、F7 pH
=j3’(一定)であるため、線分P3 Paと水平方
向との成す角βおよび線分Ps Paと線分P7 F8
との成す角αは次のようになる。
P3およびF8の座標から J 1= (Xa −Xs )2+ (Ya −Ya
)2・・・ (6) となり、またP3P7=j2 (一定) 、F7 pH
=j3’(一定)であるため、線分P3 Paと水平方
向との成す角βおよび線分Ps Paと線分P7 F8
との成す角αは次のようになる。
β= jan−1((Ya−Ya)/ (Xa −Xs
) )・・・ (7) また、線分P7 F8の水平方向の成す角Tはγ=α−
β ・・・ (9)となるため上記
(708)式より求めたα、βによりγを求めることが
できる。
) )・・・ (7) また、線分P7 F8の水平方向の成す角Tはγ=α−
β ・・・ (9)となるため上記
(708)式より求めたα、βによりγを求めることが
できる。
ここで抵抗作用点P。に加わる抵抗力Rの水平および垂
直成分を夫々RhおよびR1どし、力のつり合いを考え
ると Rh=F1 CO37+F2 CO2O3−F3si
nθ2・・・ (10) Rv=−Fl 5in7+F2 sinθ2+F3CO
3θ2 ・・・ C11)となり、前記
検出if’iF1.F2.F3.θ1.およびθ2に基
づきRhおよびRvを求めることができる。
直成分を夫々RhおよびR1どし、力のつり合いを考え
ると Rh=F1 CO37+F2 CO2O3−F3si
nθ2・・・ (10) Rv=−Fl 5in7+F2 sinθ2+F3CO
3θ2 ・・・ C11)となり、前記
検出if’iF1.F2.F3.θ1.およびθ2に基
づきRhおよびRvを求めることができる。
次に、CPU20は、前記界出した水平抵抗R1に基づ
ぎけん引率 1ffK をステップ100において設定したGプん
引率設定値Kp、。1と比較し、K が設定値に1.。
ぎけん引率 1ffK をステップ100において設定したGプん
引率設定値Kp、。1と比較し、K が設定値に1.。
1に満たない場合(Kr)Set>Kp)は、ステップ
110に戻り、ステップ120.130の手順を再び実
行する。すなわち、掘削開始から、K が設定fnKp
setを超えるまでの間はブーム2およびバケット4は
回動しないで水平方向への突込み掘削を行なう。しかし
、K が一旦Kpsetを超えた後は、CPU20はK
をに9.。1に追従すべくブ−ム2およびバケット4
の回動動作を制御する。
110に戻り、ステップ120.130の手順を再び実
行する。すなわち、掘削開始から、K が設定fnKp
setを超えるまでの間はブーム2およびバケット4は
回動しないで水平方向への突込み掘削を行なう。しかし
、K が一旦Kpsetを超えた後は、CPU20はK
をに9.。1に追従すべくブ−ム2およびバケット4
の回動動作を制御する。
かかる制御2pにおいてCPU20はまず上記偏差(=
Kp、。、−Kp)を零とするようなブーム2の角速度
の目標値02を演算する〈ステップ150)該目標速度
02を求めるための式は次のようになる。
Kp、。、−Kp)を零とするようなブーム2の角速度
の目標値02を演算する〈ステップ150)該目標速度
02を求めるための式は次のようになる。
ただし、02は現時点におCプる実際のブーム角速度、
G1はフィードバックゲインであり、上記Oとする。す
なわち、ブーム2を降ろす方向への回動動作は行なわな
い。また上記(12)式による速度制御によれば、K
<K のときG2を現時pset p 次にCl) G20は、上記求めたG2とステップ12
0にJりいて読込んだ車速の検出値Vと作業機リンク形
状から絶対静止座標におけるバケットビンP2のωツク
方向を求め、該バケットピンP2の動く方向とへケット
底板の方向とが一致するようにヂルト角速度01を決定
する(ステップ160)。すなわち、第8図に示すよう
に、ブーム2の回転角を02 、l)o P2=jl
4とすると、ピン[)2の速度ベタ1−ルVtよ車速に
よるピンP2の水平速度成分vhとブーム2の動きによ
るピンP2の速度ベクトルv1とのペター・ル和となり
、次式で表わすことができる。
G1はフィードバックゲインであり、上記Oとする。す
なわち、ブーム2を降ろす方向への回動動作は行なわな
い。また上記(12)式による速度制御によれば、K
<K のときG2を現時pset p 次にCl) G20は、上記求めたG2とステップ12
0にJりいて読込んだ車速の検出値Vと作業機リンク形
状から絶対静止座標におけるバケットビンP2のωツク
方向を求め、該バケットピンP2の動く方向とへケット
底板の方向とが一致するようにヂルト角速度01を決定
する(ステップ160)。すなわち、第8図に示すよう
に、ブーム2の回転角を02 、l)o P2=jl
4とすると、ピン[)2の速度ベタ1−ルVtよ車速に
よるピンP2の水平速度成分vhとブーム2の動きによ
るピンP2の速度ベクトルv1とのペター・ル和となり
、次式で表わすことができる。
(但しlvl l=オ ・G2であり、またvlとvh
との角度はπ/2−02となる) ・・・ (13)C
PtJ20は上記(13)式にしたがって求めたピンP
2の速度ベクトルVの方向すなわち角度σにバケット4
の底板の方向すなわち角度θ1が一致するようにバケッ
ト4の目的速度の目標値θ1を決定する。ここで、G1
はチルト角度の急激な変化が起らないよう例えば0.1
秒ごとに角度偏差(σ−θ1)の1150ずつ変化させ
るようにする。
との角度はπ/2−02となる) ・・・ (13)C
PtJ20は上記(13)式にしたがって求めたピンP
2の速度ベクトルVの方向すなわち角度σにバケット4
の底板の方向すなわち角度θ1が一致するようにバケッ
ト4の目的速度の目標値θ1を決定する。ここで、G1
はチルト角度の急激な変化が起らないよう例えば0.1
秒ごとに角度偏差(σ−θ1)の1150ずつ変化させ
るようにする。
これを式で表わせば次のようになる。
G3 ΔT
〈ΔT=0.1 (S)、C10=50) ・・・(
14)ただし、この場合θ1〉σとなったときには、Δ θ1=0とし、逆方向へのヂルト動作は行なわない。
14)ただし、この場合θ1〉σとなったときには、Δ θ1=0とし、逆方向へのヂルト動作は行なわない。
次に、CPLJ20は現時点におけるバケットピンP2
の高さyを予設定した掘削終了ピン高さy、と比較し、
yがyaを超えているときにはステップ300に進み掘
削を終了する。ステップ300以降の動作は後で詳述す
る。しかし、yが夏。を満だないときCI) Ll 2
0は前記篩用したG2およびG1に基づき、該θ2およ
びG1を満足するリフトシリンダ1およびダンプシリン
ダ3への供給圧油流量値Q2およびQlを粋出し、該算
出したG2およびQlに基づき油圧回路3oおよび40
を駆動制御する。第9図にしたがってリフトシリンダ1
に供給する圧油i h’t it iの1例を説明する
。
の高さyを予設定した掘削終了ピン高さy、と比較し、
yがyaを超えているときにはステップ300に進み掘
削を終了する。ステップ300以降の動作は後で詳述す
る。しかし、yが夏。を満だないときCI) Ll 2
0は前記篩用したG2およびG1に基づき、該θ2およ
びG1を満足するリフトシリンダ1およびダンプシリン
ダ3への供給圧油流量値Q2およびQlを粋出し、該算
出したG2およびQlに基づき油圧回路3oおよび40
を駆動制御する。第9図にしたがってリフトシリンダ1
に供給する圧油i h’t it iの1例を説明する
。
第9図に示すように、ブーム2の回動角を02゜す角を
03、線分POP4と水平方向とのなす角をφ2 (固
定値)とすると θ3=π−φ1−φ2−θ2 ・・・ (15)
となる。また、Po P4=j s 、 Po P1=
16 。
03、線分POP4と水平方向とのなす角をφ2 (固
定値)とすると θ3=π−φ1−φ2−θ2 ・・・ (15)
となる。また、Po P4=j s 、 Po P1=
16 。
P1P4 =J 7とすると第2余弦定理から2js
・J!6 となり、上記(16)式を時間微分1Jるととなる。こ
の(17)式を変形1゛るととなる。
・J!6 となり、上記(16)式を時間微分1Jるととなる。こ
の(17)式を変形1゛るととなる。
dθ3
ここで、前記(15)式から□=02が成立し、t
また流量Q2は
(Slはリフトシリンダ1の断面積)
となるため、上記(18)および(19)式から02を
満足するリフトシリンダ1への供給流量Q2を決定する
ことができる。なお、ここで゛は01に対応するダンプ
シリンダ3への供給流#aQ1の計算方法を示すのは省
略するが、この流rilftiQ1も第9図に示したG
2計算方法と同様にして算出することができる。CPU
20はこのようにして篩用したG2およびQlに基づき
油圧回路30および40を駆動制at+ L、ブーム角
速度およびバケット角速シリンダ1およびダンプシリン
ダ3を駆!11I′1jる(ステップ180)。
満足するリフトシリンダ1への供給流量Q2を決定する
ことができる。なお、ここで゛は01に対応するダンプ
シリンダ3への供給流#aQ1の計算方法を示すのは省
略するが、この流rilftiQ1も第9図に示したG
2計算方法と同様にして算出することができる。CPU
20はこのようにして篩用したG2およびQlに基づき
油圧回路30および40を駆動制at+ L、ブーム角
速度およびバケット角速シリンダ1およびダンプシリン
ダ3を駆!11I′1jる(ステップ180)。
次に、CPU20は再び各センサ5〜10の検出1it
iv、01,02.Fl、F2 おJ:(FF3をMR
り込み(ステップ190)、これら検出値を用い前記(
10)(11)式等に従って水平抵抗Rhおよび垂直抵
抗Rを算出する(ステップ200>。そし■ で、CPU20は今度は該偉出した垂直抵抗RVを1t
ir記ステツプ100において設定した垂直抵抗設定(
「IRと比較しくステップ210)、RVsct がRに満たない場合(R>R)は、萌 VSO1vset V 記粋出した水平抵抗1<11に基づきけん引率K。
iv、01,02.Fl、F2 おJ:(FF3をMR
り込み(ステップ190)、これら検出値を用い前記(
10)(11)式等に従って水平抵抗Rhおよび垂直抵
抗Rを算出する(ステップ200>。そし■ で、CPU20は今度は該偉出した垂直抵抗RVを1t
ir記ステツプ100において設定した垂直抵抗設定(
「IRと比較しくステップ210)、RVsct がRに満たない場合(R>R)は、萌 VSO1vset V 記粋出した水平抵抗1<11に基づきけん引率K。
最大けん引力
K を用いてKp、。1−に、を演算する(ステップ2
20)。そしてCPU20は該演惇ffIKpset−
K を前記(12)式に代入し、該偏差に1.。、−K
pを零とするブーム2の角速度の目rA値θ2を求め(
ステップ150)、以下前述と同様にしてバケット4の
角速度の目標値01を求め(ステップ160) 、これ
ら求めたθ1.θ2に基づきダンプシリンダ3およびリ
フトシリンダー八り圧油流量を制御する(ステップ17
0.180>。すなわち、CPU20はK が一旦に0
.。1を超えた後からRが最初にRvsctを超えるま
での間はけん■ 引率K が設定friKp、。1追従するように各シリ
ンダに供給する圧油流量を制御するようにする。
20)。そしてCPU20は該演惇ffIKpset−
K を前記(12)式に代入し、該偏差に1.。、−K
pを零とするブーム2の角速度の目rA値θ2を求め(
ステップ150)、以下前述と同様にしてバケット4の
角速度の目標値01を求め(ステップ160) 、これ
ら求めたθ1.θ2に基づきダンプシリンダ3およびリ
フトシリンダー八り圧油流量を制御する(ステップ17
0.180>。すなわち、CPU20はK が一旦に0
.。1を超えた後からRが最初にRvsctを超えるま
での間はけん■ 引率K が設定friKp、。1追従するように各シリ
ンダに供給する圧油流量を制御するようにする。
しかし、ス1ツブ210においてRが一旦■
Rを超えた後は、CPLI20は垂直抵抗R7sct
が設定値RVSetに追従ず゛べく、別言すれば転倒率
K が設定値Kr、。1に追従するように各シリンダ「 に対する圧油流量を制御するようにする。まず、CPU
20はRがRを超過した場合、該偏V vse
t 差R−Rを零とするようなプーム2の角速vset
v 度の目標値θ2を演詐する(ステップ230)。
K が設定値Kr、。1に追従するように各シリンダ「 に対する圧油流量を制御するようにする。まず、CPU
20はRがRを超過した場合、該偏V vse
t 差R−Rを零とするようなプーム2の角速vset
v 度の目標値θ2を演詐する(ステップ230)。
Δ
該θ2を求めるための式は次のようになる。
なお、G2はフィードバックゲインであり、こそして、
CPU20は前記同様にしてこのようにして求めたG2
とステップ190において読込んだ車速の検出値Vと作
、JIFNリンク形状からバケットピンP2の動く方向
を求め、該方向とバケット底板の方向とが一致するよう
にチルト角速度θ1を決定する(ステップ240)。
CPU20は前記同様にしてこのようにして求めたG2
とステップ190において読込んだ車速の検出値Vと作
、JIFNリンク形状からバケットピンP2の動く方向
を求め、該方向とバケット底板の方向とが一致するよう
にチルト角速度θ1を決定する(ステップ240)。
次に、CPU20は現時点におCプるバケットピン])
2の高さyを予設定した掘削終了ビン高さy と比較し
、yがy、を超えているときにtよステップ300に進
み掘削を終了する。ステップ300以降の動作は後で詳
述する。しかし、yがよびG1を満足1yるリフトシリ
ンダーおよびダンプシリンダ3への供給圧油流ff1i
fiQ2およびQlを算出し、該弁用したG2およびQ
lに基づき油圧回路30および40を駆動111IJ
aする(ステップ260)。
2の高さyを予設定した掘削終了ビン高さy と比較し
、yがy、を超えているときにtよステップ300に進
み掘削を終了する。ステップ300以降の動作は後で詳
述する。しかし、yがよびG1を満足1yるリフトシリ
ンダーおよびダンプシリンダ3への供給圧油流ff1i
fiQ2およびQlを算出し、該弁用したG2およびQ
lに基づき油圧回路30および40を駆動111IJ
aする(ステップ260)。
次に、CI) Ll 20は再び各センサ5〜10の検
出値V、θ1.θ2.F1.F2およびF3を取り込み
(ステップ270)、これら検出値を用い前記(10)
(11)式等に従って水平抵抗Rh“および垂直抵抗R
’!−痺出する(ステップ280)。そし■ て、CPU20は該算出した垂直抵抗Rvを用いてR−
Rを演腟する(ステップ290)。
出値V、θ1.θ2.F1.F2およびF3を取り込み
(ステップ270)、これら検出値を用い前記(10)
(11)式等に従って水平抵抗Rh“および垂直抵抗R
’!−痺出する(ステップ280)。そし■ て、CPU20は該算出した垂直抵抗Rvを用いてR−
Rを演腟する(ステップ290)。
vset V
そしてCPLJ20は該演鋒値R−Rを前記vset
v (20)式に代入し、上記偏差R−Rを零とすvset
v ブーム2の角速度の目標値θ2を求め(ステップ230
) 、以下前)小と同様にしてバケット4の速度の目標
1(i 01を求め(ステップ240)、バケットピン
の晶さyが設定高さy、を超えるまでの間はこれら求め
たθ1,02に基づきダンプシリンダ3およびリフトシ
リンダーへの圧油流量を制御する(ステップ250,2
60・・・)。すなわち、CPU20はRが一旦Rを超
えた後かv vsct らバケットピン高さyが設定高さy になるまでの間は
垂直抵抗[く が設定値Rに追従するより
vset うに別言すれば転倒率K が設定値Kr5etに追従「 するように各シリンダに供給する圧油流量を制御するよ
うにする。
v (20)式に代入し、上記偏差R−Rを零とすvset
v ブーム2の角速度の目標値θ2を求め(ステップ230
) 、以下前)小と同様にしてバケット4の速度の目標
1(i 01を求め(ステップ240)、バケットピン
の晶さyが設定高さy、を超えるまでの間はこれら求め
たθ1,02に基づきダンプシリンダ3およびリフトシ
リンダーへの圧油流量を制御する(ステップ250,2
60・・・)。すなわち、CPU20はRが一旦Rを超
えた後かv vsct らバケットピン高さyが設定高さy になるまでの間は
垂直抵抗[く が設定値Rに追従するより
vset うに別言すれば転倒率K が設定値Kr5etに追従「 するように各シリンダに供給する圧油流量を制御するよ
うにする。
かかる実施例装置によれば掘閉囲始からKp、。。
くK となるまでの間はエンジンフルパワーで水平方向
に突込み掘削を行ない、K <K となpset
p ってからR<Rとなるまでの間は予設定しvset
v たKpsctに対するKp追従制■を行ない、さらにR
<Rとなってからy ≦yとなるまでのvset
v a 間は予設定したR に対するR 追従制御を行vse
t v なうJこうにする。ここで、第10図に示り゛ように、
けん引率K が過大あるい(よ過小であるとするといず
れにしても掘削効−鼾がダウンしまた掘削土量も不足す
る。このため本実施例てCよ1掘削中にdj(プるに、
偵(HにびRv値を記憶してよタリ、1掘削が終了J8
毎に掘削土の重量の大小および前記K 偵Jjよひ、K
値の記憶内容に基づきに9.。1r 追従制御から[り9.。1追従制御への変換点y。が掘
削効率が最良となる最適点y となるように、opt けん引率設定値Kpsetを自動修正するようにする。
に突込み掘削を行ない、K <K となpset
p ってからR<Rとなるまでの間は予設定しvset
v たKpsctに対するKp追従制■を行ない、さらにR
<Rとなってからy ≦yとなるまでのvset
v a 間は予設定したR に対するR 追従制御を行vse
t v なうJこうにする。ここで、第10図に示り゛ように、
けん引率K が過大あるい(よ過小であるとするといず
れにしても掘削効−鼾がダウンしまた掘削土量も不足す
る。このため本実施例てCよ1掘削中にdj(プるに、
偵(HにびRv値を記憶してよタリ、1掘削が終了J8
毎に掘削土の重量の大小および前記K 偵Jjよひ、K
値の記憶内容に基づきに9.。1r 追従制御から[り9.。1追従制御への変換点y。が掘
削効率が最良となる最適点y となるように、opt けん引率設定値Kpsetを自動修正するようにする。
CPLJ20は、バケットピン高さyが設定高さy、の
超えた時点でE削土の重量Wを求める(ステップ300
)、この重量WG、を前記(11)式に従ってy>y、
となった後の垂直抵抗Rvを計0リーることによって求
められる。そして、CPU20はこの掘削Φff1Wが
予設定型”setより小さいとき(Kpが過小のとき)
には、次(21)式に従ってけん引率設定値Kp、。1
をアップする(ステップ310)・。
超えた時点でE削土の重量Wを求める(ステップ300
)、この重量WG、を前記(11)式に従ってy>y、
となった後の垂直抵抗Rvを計0リーることによって求
められる。そして、CPU20はこの掘削Φff1Wが
予設定型”setより小さいとき(Kpが過小のとき)
には、次(21)式に従ってけん引率設定値Kp、。1
をアップする(ステップ310)・。
K =K ’ 十に1 (W、et−W>ps
at pset (K1 :フィードバックゲイン) ・・・(21ン
尚、K ’、K は夫々修正前、修正後の設p
set pset 定値である。また、Kpset追従制御からRvs。1
追従制御への変換点y が最適点y。ptに対して小な
るとき(K が過大のとき)には、CPU20は次(2
2)式にしたがってKp、。、をダウンさせる(ステッ
プ320)。
at pset (K1 :フィードバックゲイン) ・・・(21ン
尚、K ’、K は夫々修正前、修正後の設p
set pset 定値である。また、Kpset追従制御からRvs。1
追従制御への変換点y が最適点y。ptに対して小な
るとき(K が過大のとき)には、CPU20は次(2
2)式にしたがってKp、。、をダウンさせる(ステッ
プ320)。
K =K ’+に2(V −V )ps
ct pset Copt(K2 :
フィードバッグゲイン) ・・・(22)そして、
この設定値の修正を終えた後、CPU20は掘削動作を
終了する(ステップ330)。
ct pset Copt(K2 :
フィードバッグゲイン) ・・・(22)そして、
この設定値の修正を終えた後、CPU20は掘削動作を
終了する(ステップ330)。
なお、次の掘削のときには、前記修正した設定値に1.
。、が用いられ、この設定値に基づく自111IK1.
削制御が行なわれる。
。、が用いられ、この設定値に基づく自111IK1.
削制御が行なわれる。
このように本実施例装置においては、ホイールローダに
、車速センサ5、バケット角センサ6、ブーム角センサ
7、負荷センサ8,9および10を設け、これらセンサ
の検出値V、θ1.θ2゜Fl、F2およびF3に基づ
き逐次、水平抵抗Rh(CJん引率K。)および垂直抵
抗R,(転倒率K )を演樟し、掘削DI始からK
<K とr pse
t Dなるまでの間はエンジンフルパワーで水平方
向に突込み掘削を行ない、K <K となってか
らpset D R<Rとなるまでの間は予設定したに1.。1vsat
v (R>に対するK (Rh)追従制御を行なhSet
p い、さらにRvset<Rとなってからy、≦yと■ なるまでの間は予設定したR (K >に対v
set rset するR (K、)追従It、II illを行なうと
ともに、1■ 掘削が終了する度に、掘削土ff1Wおよび逐次記憶し
た水平抵抗および垂直抵抗RhおよびRvに基づきけん
引率設定値K を自vJ修正するようにpsat した。そして、かかるに1.。1追従制御およびKr5
ct38従制υUにおいては、ブーム角速度θ2を決定
するときには、各偏差(K−k)およpset I
) び(R−R>が大々零となるように02をvset
v 粋出し、バケット角速度01を決定するときには前記算
出したθ2の他に車速センサ5により検出した車速値V
を用い、これら値θ2.vと作業はのリンク形状とから
バケットピンP2の動く方向を求め、該方向がバケット
底板の方向に一致するようにθ1を等量するようにした
。第11図は、かかる実施例装置ににるバケットの軌跡
例を示すものであり、この実施例装置によれば、細則重
量を同一とした場合において従来と比べ掘削抵抗を25
%程ダウンさせることができ、また、掘削効率(掘削土
ffl/所要エネルギー)は45%アップさせることが
できた(ベンヂマークテスト結果)。
、車速センサ5、バケット角センサ6、ブーム角センサ
7、負荷センサ8,9および10を設け、これらセンサ
の検出値V、θ1.θ2゜Fl、F2およびF3に基づ
き逐次、水平抵抗Rh(CJん引率K。)および垂直抵
抗R,(転倒率K )を演樟し、掘削DI始からK
<K とr pse
t Dなるまでの間はエンジンフルパワーで水平方
向に突込み掘削を行ない、K <K となってか
らpset D R<Rとなるまでの間は予設定したに1.。1vsat
v (R>に対するK (Rh)追従制御を行なhSet
p い、さらにRvset<Rとなってからy、≦yと■ なるまでの間は予設定したR (K >に対v
set rset するR (K、)追従It、II illを行なうと
ともに、1■ 掘削が終了する度に、掘削土ff1Wおよび逐次記憶し
た水平抵抗および垂直抵抗RhおよびRvに基づきけん
引率設定値K を自vJ修正するようにpsat した。そして、かかるに1.。1追従制御およびKr5
ct38従制υUにおいては、ブーム角速度θ2を決定
するときには、各偏差(K−k)およpset I
) び(R−R>が大々零となるように02をvset
v 粋出し、バケット角速度01を決定するときには前記算
出したθ2の他に車速センサ5により検出した車速値V
を用い、これら値θ2.vと作業はのリンク形状とから
バケットピンP2の動く方向を求め、該方向がバケット
底板の方向に一致するようにθ1を等量するようにした
。第11図は、かかる実施例装置ににるバケットの軌跡
例を示すものであり、この実施例装置によれば、細則重
量を同一とした場合において従来と比べ掘削抵抗を25
%程ダウンさせることができ、また、掘削効率(掘削土
ffl/所要エネルギー)は45%アップさせることが
できた(ベンヂマークテスト結果)。
なお、上記実施例では水平および垂直抵抗RhおよびR
を求める手段として第6図および第7■ 図に示した負荷センサ8,9および10によるものを例
示したが、他に例えばりフトシリンダーおよびダンプシ
リンダ3に供給される各圧油の油圧を検出し、該検出値
に基づいてRhおよびRvを求めることもでき、以下、
第12図に従ってこの方法について説明する。
を求める手段として第6図および第7■ 図に示した負荷センサ8,9および10によるものを例
示したが、他に例えばりフトシリンダーおよびダンプシ
リンダ3に供給される各圧油の油圧を検出し、該検出値
に基づいてRhおよびRvを求めることもでき、以下、
第12図に従ってこの方法について説明する。
この方法では、図示しない油圧センサによってリフトシ
リンダーに供給する圧油の油圧Pq1とダンプシリンダ
3に供給する圧油の油圧P、3を検出し、この検出値を
用いて各シリンダーおよび3のシリング力F4およびF
5を計算する。すなわち、各シリンダーおよび3の断面
積を夫々S1およびS3とすると前記シリング力F4お
よびF5はF4=Pq1・Sl ・・
・(23)r s =P q3・S3
・・・(24)となる。
リンダーに供給する圧油の油圧Pq1とダンプシリンダ
3に供給する圧油の油圧P、3を検出し、この検出値を
用いて各シリンダーおよび3のシリング力F4およびF
5を計算する。すなわち、各シリンダーおよび3の断面
積を夫々S1およびS3とすると前記シリング力F4お
よびF5はF4=Pq1・Sl ・・
・(23)r s =P q3・S3
・・・(24)となる。
ここで、抵抗作用点1) (X 、YD)がバケD
ット4の回転(回転角01)に対応して第13図に示す
如く変移していくと仮定する。この第13図に示ずグラ
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P との間隔り4、横軸はバケット回転角θ1であり
、θh (固定値)はバケット4の側板の上縁4aが水
平となる角度。
如く変移していくと仮定する。この第13図に示ずグラ
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P との間隔り4、横軸はバケット回転角θ1であり
、θh (固定値)はバケット4の側板の上縁4aが水
平となる角度。
LCはバケット底板の先端とバケット上板の先端との間
隔である。
隔である。
ここで、ピンPaを中心とするX−Y座標を考え、01
が回動前のとさ゛のピンP2の座標を夫々(X2’ 、
Y2’ )とすると、ブーム2が02回転した後のF2
の座標(X2 、 Y2 >はとなり、またバケットピ
ンP2とバケット底板先端点に関する図示間隔をJ8、
バケット底板とバケット側板の上縁4aとのなす角をψ
とすると、バケット4およびブーム2が夫々θ1および
θ2回転した後のP。の座1ff(X、、Y、)は、X
D =X2 +Jt a cosθ1− Dt CO
8ψ−(26)YD =Y2 +j a S
inθ1 D、sin ψ・ (27)となり、
第13図のグラフに基づき、θ1.θ2回転後のP。の
座標を特定することができる。
が回動前のとさ゛のピンP2の座標を夫々(X2’ 、
Y2’ )とすると、ブーム2が02回転した後のF2
の座標(X2 、 Y2 >はとなり、またバケットピ
ンP2とバケット底板先端点に関する図示間隔をJ8、
バケット底板とバケット側板の上縁4aとのなす角をψ
とすると、バケット4およびブーム2が夫々θ1および
θ2回転した後のP。の座1ff(X、、Y、)は、X
D =X2 +Jt a cosθ1− Dt CO
8ψ−(26)YD =Y2 +j a S
inθ1 D、sin ψ・ (27)となり、
第13図のグラフに基づき、θ1.θ2回転後のP。の
座標を特定することができる。
いま、ここで第13図図示の各寸法をLl。
し2 、F3 、F4 、 Ls 、とし、ピンPaま
わりのモーメントのつり合いを考えると R−X +R−Y −F4・L4 DhD −Fs ・F5−0 ・・・(28)
となり、またピンP2まわりのモーメントのつり合いを
考えると R(X −X2)−R・(Y2−Y、)v D
h −Fs’ ・ L 3 = 0
・・・ (29)とな
る。また F5′=□・F5 ・・・(30)が成立す
るため、これら(28)(29)(30)式を解くこと
によりRhおよびRVを求めることができる。
わりのモーメントのつり合いを考えると R−X +R−Y −F4・L4 DhD −Fs ・F5−0 ・・・(28)
となり、またピンP2まわりのモーメントのつり合いを
考えると R(X −X2)−R・(Y2−Y、)v D
h −Fs’ ・ L 3 = 0
・・・ (29)とな
る。また F5′=□・F5 ・・・(30)が成立す
るため、これら(28)(29)(30)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、この発明の他の実施例を第14図および第15図
にしたがって説明する。
にしたがって説明する。
この実施例では、ψ速Vは検出せずに、検出値としては
第14図に承りようにバケット4の回転角θ1、ブーム
2の回転角θ2および前記実施例における負荷センサ8
,9.10の検出力F1゜F2 、Faのみを用いる。
第14図に承りようにバケット4の回転角θ1、ブーム
2の回転角θ2および前記実施例における負荷センサ8
,9.10の検出力F1゜F2 、Faのみを用いる。
すなわち、この実施例においては先の実施例と比較して
第3図に示したブローチ11−トにおけるステップ16
0および240に相当するバケット角θ1の駆動制御が
責なり、他の手順すなわち掘削開始からK <Kp
set p となるまでの間は、ブーム2およびバケット4を回動せ
ずに水平方向への突込み掘削を行ない、K <K
となってからR(Rとなるよpsct p
vsct vでの間はK 追従制御
を行ない、R<Rpset vs
et vとなってからy≧y となるまでの間はK
r、。。
第3図に示したブローチ11−トにおけるステップ16
0および240に相当するバケット角θ1の駆動制御が
責なり、他の手順すなわち掘削開始からK <Kp
set p となるまでの間は、ブーム2およびバケット4を回動せ
ずに水平方向への突込み掘削を行ない、K <K
となってからR(Rとなるよpsct p
vsct vでの間はK 追従制御
を行ない、R<Rpset vs
et vとなってからy≧y となるまでの間はK
r、。。
(R)追従制御を行ない、さらに1回の掘削set
が終了する度に、掘削土用ff1Wとft1Kpおよび
Rの推移に基づき各設定値KpsetおよびRvs。1
V を自動修正するようにする点においては先の実施例と何
ら変わる点はない。
Rの推移に基づき各設定値KpsetおよびRvs。1
V を自動修正するようにする点においては先の実施例と何
ら変わる点はない。
この実施例においては、バケットのチルト動作を制御す
るにあたり、第15図に示づ如くバケット角度01が略
25度となったときにバケットの側板の上縁4aが水平
となるようにバケットピンの高さyとバケット角度01
との関係を予め設定し、この予設定内容に従ってバケッ
ト4を徐々に回動するようにする。例えば、第3図のフ
ローチャートにおけるステップ140〜180に相当す
(K1.。、−kp))を決定する点に関しては先の実
施例と同様であるが、次のバケット角を制御する際にお
いて本実施例では先に検出したブーム角θ2に基づきバ
ケットビン高さyを求め、第15図に示したグラフから
該高さyに対応するバケッ出値θ1が追従するようにダ
ンプシリンダ3を駆動制御するようにする。第3図の7
0−チP−トにおけるステップ2/10〜240に相当
するRvs。1追従制御の際し同様にしてバケツ!・角
度θ1を決定するようにする。
るにあたり、第15図に示づ如くバケット角度01が略
25度となったときにバケットの側板の上縁4aが水平
となるようにバケットピンの高さyとバケット角度01
との関係を予め設定し、この予設定内容に従ってバケッ
ト4を徐々に回動するようにする。例えば、第3図のフ
ローチャートにおけるステップ140〜180に相当す
(K1.。、−kp))を決定する点に関しては先の実
施例と同様であるが、次のバケット角を制御する際にお
いて本実施例では先に検出したブーム角θ2に基づきバ
ケットビン高さyを求め、第15図に示したグラフから
該高さyに対応するバケッ出値θ1が追従するようにダ
ンプシリンダ3を駆動制御するようにする。第3図の7
0−チP−トにおけるステップ2/10〜240に相当
するRvs。1追従制御の際し同様にしてバケツ!・角
度θ1を決定するようにする。
かかる実施例によれば、車速センサ5を必要とせず、か
つバケットのチルト制御のための演算し比較的菌中とな
るので先の実施例に比して装置コストを下げることがで
きる。
つバケットのチルト制御のための演算し比較的菌中とな
るので先の実施例に比して装置コストを下げることがで
きる。
なお、上記実施例においては、水平抵抗Rhに対応1J
るものとしてCプん引率設定値Kpsetを用い、また
垂直抵抗Rに対応するものとして垂直抵抗■ 設定IIR,,。1を用いるようにしたが、勿論、けん
引率設定I K ps。1の代わりに水平抵抗設定値R
hs。1を用い垂直抵抗設定値Rvsetに代わりに転
倒重設定値Krs。1を用いるようにしてよい。
るものとしてCプん引率設定値Kpsetを用い、また
垂直抵抗Rに対応するものとして垂直抵抗■ 設定IIR,,。1を用いるようにしたが、勿論、けん
引率設定I K ps。1の代わりに水平抵抗設定値R
hs。1を用い垂直抵抗設定値Rvsetに代わりに転
倒重設定値Krs。1を用いるようにしてよい。
また、上記実施例においては、水平抵抗設定値Rは一定
なものとしたが、該設定値を掘削のse t ■易に応じて自動的に修正するような構成としてもよい
。
なものとしたが、該設定値を掘削のse t ■易に応じて自動的に修正するような構成としてもよい
。
さらに、水平抵抗[り、垂直抵抗R1シリンh
v ダへの供給流mQ1.Q2を求めるためのP7Am方法
も前述した方法に限るわけでなく、他の適宜の手法を用
いるようにしてもよい。
v ダへの供給流mQ1.Q2を求めるためのP7Am方法
も前述した方法に限るわけでなく、他の適宜の手法を用
いるようにしてもよい。
また、本発明を適用する積込機械も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。
以上説明したように、この発明によれば、自動修正設定
した適正なレプん引率および転倒率で機械を駆vJする
ことができ、これにより (1)・掘削抵抗が減小し、掘削効率を大幅に向上させ
ることができる (2) オペレータの経験および技術によらない自動
掘削を実現することができる (3) リフト・チルト動作を同時になし得る(4)
8削土吊を均一化することかできる(5) 土質が変
化しても適正な設定値に自動修正することができる等の
優れた効果を奏する。
した適正なレプん引率および転倒率で機械を駆vJする
ことができ、これにより (1)・掘削抵抗が減小し、掘削効率を大幅に向上させ
ることができる (2) オペレータの経験および技術によらない自動
掘削を実現することができる (3) リフト・チルト動作を同時になし得る(4)
8削土吊を均一化することかできる(5) 土質が変
化しても適正な設定値に自動修正することができる等の
優れた効果を奏する。
第1図はこの発明の一実施例装置について全体的構成を
示す概略図、第2図は同実施例のホイールローダに適用
した場合の外観的構成および各センサの配設例を示づ側
面図、第3図は同実施例装置の貝体作用例を示すフロー
チャート、第4図は転倒率に、を求めるための各種値を
承り説明図、第5図は垂直抵抗設定値Rとバケット高さ
yset との関係を示すグラフ、第6図および第7図はロードセ
ルにより水平・垂直抵抗R、Rを求めv る演算例を説明するための説明図、第8図はバケット角
速度01を求める演算例を説明するための説明図、第9
図は圧油供給流量を求める演算例を説明するための説明
図、第10図は本実施例による最適制御を説明するだめ
のグラフ、第11図は本実施例装置によるバケット軌跡
例を示す図、第12図は水平・垂直抵抗R、Rを求める
他のv 演算例を説明するためのグラフ、第13図は同演口例に
用いる抵抗作用点の設定移動軌跡の1例を承りグラフ、
第14図は本発明の他の実施例について概略的構成を示
1R念図、第15図は同実施例装置で用いるバケット角
01とバケット高さyどの設定例を示すグラフ、第16
図は一般的なホイールローダの慨略図である。 1・・・リフトシリンダ、2・・・ブーム、3・・・ダ
ンブシリンク、4・・・バケット、5・・・中速センサ
、6・・・バケット角はンリ、7・・・ブーム角センサ
、8,9゜10・・・負荷レンリ、20・・・CPL1
130.40・・・油圧回路。 第2図 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図 第9図 (Yc) 第10図 第11図 第12図 第13図 第14図 第15図
示す概略図、第2図は同実施例のホイールローダに適用
した場合の外観的構成および各センサの配設例を示づ側
面図、第3図は同実施例装置の貝体作用例を示すフロー
チャート、第4図は転倒率に、を求めるための各種値を
承り説明図、第5図は垂直抵抗設定値Rとバケット高さ
yset との関係を示すグラフ、第6図および第7図はロードセ
ルにより水平・垂直抵抗R、Rを求めv る演算例を説明するための説明図、第8図はバケット角
速度01を求める演算例を説明するための説明図、第9
図は圧油供給流量を求める演算例を説明するための説明
図、第10図は本実施例による最適制御を説明するだめ
のグラフ、第11図は本実施例装置によるバケット軌跡
例を示す図、第12図は水平・垂直抵抗R、Rを求める
他のv 演算例を説明するためのグラフ、第13図は同演口例に
用いる抵抗作用点の設定移動軌跡の1例を承りグラフ、
第14図は本発明の他の実施例について概略的構成を示
1R念図、第15図は同実施例装置で用いるバケット角
01とバケット高さyどの設定例を示すグラフ、第16
図は一般的なホイールローダの慨略図である。 1・・・リフトシリンダ、2・・・ブーム、3・・・ダ
ンブシリンク、4・・・バケット、5・・・中速センサ
、6・・・バケット角はンリ、7・・・ブーム角センサ
、8,9゜10・・・負荷レンリ、20・・・CPL1
130.40・・・油圧回路。 第2図 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図 第9図 (Yc) 第10図 第11図 第12図 第13図 第14図 第15図
Claims (6)
- (1)ブームおよびバケットを有する積込機械の自動掘
削方法において、 逐次、バケットに加わる掘削抵抗の水平成分および垂直
成分を検知し、該検知した水平掘削抵抗が同水平掘削抵
抗の設定値を超えるまでは水平方向突込み掘削を行ない
、この後、検知した水平掘削抵抗が同水平掘削抵抗の設
定値を超えてから検知した垂直掘削抵抗が同垂直掘削抵
抗の設定値を超えるまでは検知した水平掘削抵抗が水平
掘削抵抗の設定値に追従すべくブームおよびバケットを
回動制御し、さらに検知した垂直掘削抵抗が同垂直掘削
抵抗の予設定値を超えてから所定の掘削終了時までは検
知した垂直掘削抵抗が垂直掘削抵抗の設定値に追従すべ
くブームおよびバケットを回動制御するようにしたこと
を特徴とする積込機械の自動掘削方法。 - (2)ブーム、バケット、ブームを回動駆動するリフト
シリンダ、およびバケットを回動駆動するダンプシリン
ダを有する積込機械の自動掘削装置において、 ブームの回転角を検出する第1の回転角センサと、 バケットの回転角を検出する第2の回転角センサと、 バケットに対して加わる力を検出する負荷検出手段と、 積込機械の車速を検出する車速検出手段と、これら第1
、第2の回転角センサおよび負荷検出手段の検出値に基
づきバケットに対する掘削抵抗の水平成分を演算する第
1の演算手段と、前記第1、第2の回転角センサおよび
負荷検出手段の検出値に基づきバケットに対する掘削抵
抗の垂直成分を演算する第2の演算手段と、 掘削抵抗の水平成分の目標値が設定される第1の設定手
段と、 掘削抵抗の垂直成分の目標値が設定される第2の設定手
段と、 前記第1の設定手段の設定値と第1の演算手段の演算値
とを比較し、その偏差を求める第1の比較手段と、 前記第2の設定手段と第2の演算手段の演算値とを比較
し、その偏差を求める第2の比較手段と、前記第1の回
転角センサの検出値および前記第1の比較手段で求めた
偏差に基づきブーム回動速度の目標値を演算する第3の
演算手段と、 前記第1の回転角センサの検出値および前記第2の比較
手段で求めた偏差に基づきブーム回動速度の目標値を演
算する第4の演算手段と、 前記第3の演算手段の演算値と車速検出手段の検出値に
基づきバケット回動速度の目標値を求める第5の演算手
段と、 前記第4の演算手段の演算値と車速検出手段の検出値に
基づきバケット回動速度の目標値を求める第6の演算手
段と、 第1の演算手段の演算値が第1の設定手段の設定値を超
えてから第2の演算手段の演算値が第2の設定手段の設
定値を超えるまではブーム回転速度およびバケット回転
速度が前記第3および第5の演算手段で求めた各目標値
に夫々追従すべくリフトシリンダおよびダンプシリンダ
へ供給する圧油流量を制御するとともに、第2の演算手
段の演算値が第2の設定手段の設定値を超えてからバケ
ットが所定の高さとなるまでの間はブーム回動速度およ
びバケット回動速度が前記第4および第6の演算手段で
求めた各目標値に夫々追従すべくリフトシリンダおよび
ダンプシリンダへ供給する圧油流量を制御する流量制御
手段と、 1掘削中における前記第1および第2の演算手段の各演
算値を逐次記憶し、該記憶内容と掘削終了後の掘削土の
荷重とに基づき第1の設定手段の設定値を自動修正する
設定内容自動修正手段とを具えた積込機械の自動掘削装
置。 - (3)ブーム、バケット、ブームを回動駆動するリフト
シリンダ、およびバケットを回動駆動するダンプシリン
ダを有する積込機械の自動掘削装置において、 ブームの回転角を検出する第1の回転角センサと、 バケットの回転角を検出する第2の回転角センサと、 前記リフトシリンダおよびダンプシリンダへ供給する圧
油の油圧を検出する油圧検出手段と、バケットの回動に
応じた負荷抵抗作用点の座標位置を設定する抵抗作用点
設定手段と、 積込機械の車速を検出する車速検出手段と、これら第1
、第2の回転角センサ、油圧検出手段の検出値および抵
抗作用点設定手段の設定内容に基づきバケットに対する
掘削抵抗の水平成分を演算する第1の演算手段と、 前記第1、第2の回転角センサ、油圧検出手段の検出値
および抵抗作用点設定手段の設定内容に基づきバケット
に対する掘削抵抗の垂直成分を演算する第2の演算手段
と、 掘削抵抗の水平成分の目標値が設定される第1の設定手
段と、 掘削抵抗の垂直成分の目標値が設定される第2の設定手
段と、 前記第1の設定手段の設定値と第1の演算手段の演算値
とを比較し、その偏差を求める第1の比較手段と、 前記第2の設定手段の設定値と第2の演算手段の演算値
とを比較し、その偏差を求める第2の比較手段と、 前記第1の回転角センサの検出値および前記第1の比較
手段で求めた偏差に基づきブーム回動速度の目標値を演
算する第3の演算手段と、 前記第1の回転角センサの検出値および前記第2の比較
手段で求めた偏差に基づきブーム回動速度の目標値を演
算する第4の演算手段と、 前記第3の演算手段の演算値と車速検出手段の検出値に
基づきバケット回動速度の目標値を求める第5の演算手
段と、 前記第4の演算手段の演算値と車速検出手段の検出値に
基づきバケット回動速度の目標値を求める第6の演算手
段と、 第1の演算手段の演算値が第1の設定手段の設定値を超
えてから第2の演算手段の演算値が第2の設定手段の設
定値を超えるまではブーム回動速度およびバケット回動
速度が前記第3および第5の演算手段で求めた各目標値
に夫々追従すべくリフトシリンダおよびダンプシリンダ
へ供給する圧油流量を制御するとともに、第2の演算手
段の演算値が第2の設定手段の設定値を超えてからバケ
ットが所定の高さとなるまでの間はブーム回動速度およ
びバケット回動速度が前記第4および第6の演算手段で
求めた各目標値に夫々追従すべくリフトシリンダおよび
ダンプシリンダへ供給する圧油流量を制御する流量制御
手段と、 1掘削中における前記第1および第2の演算手段の各演
算値を逐次記憶し、該記憶内容と掘削終了後の掘削土の
荷重とに基づき第1の設定手段の設定値を自動修正する
設定内容自動修正手段とを具えた積込機械の自動掘削装
置。 - (4)ブーム、バケット、ブームを回動駆動するリフト
シリンダ、およびバケットを回動駆動するダンプシリン
ダを有する積込機械の自動掘削装置において、 ブームの回転角を検出する第1の回転角センサと、 バケットの回転角を検出する第2の回転角センサと、 バケットに対して加わる力を検出する負荷検出手段と、 これら第1、第2の回転角センサおよび負荷検出手段の
検出値に基づきバケットに対する掘削抵抗の水平成分を
演算する第1の演算手段と、前記第1、第2の回転角セ
ンサおよび負荷検出手段の検出値に基づきバケットに対
する掘削抵抗の垂直成分を演算する第2の演算手段と、 掘削抵抗の水平成分の目標値が設定される第1の設定手
段と、 掘削抵抗の垂直成分の目標値が設定される第2の設定手
段と 前記第1の設定手段の設定値と第1の演算手段の演算値
とを比較し、その偏差を求める第1の比較手段と、 前記第2の設定手段の設定値と第2の演算手段の演算値
とを比較し、その偏差を求める第2の比較手段と、 前記第1の回転角センサの検出値および前記第1の比較
手段で求めた偏差に基づきブーム回動速度の目標値を演
算する第3の演算手段と、 前記第1の回転角センサの検出値および前記第2の比較
手段で求めた偏差に基づきブーム回動速度の目標値を演
算する第4の演算手段と、 バケットの高さに応じたバケット回転角の推移が設定さ
れるバケット回転角設定手段と、 第1の演算手段の演算値が第1の設定手段の設定値を超
えてから、第2の演算手段の演算値が第2の設定手段の
設定値を超えるまではブーム回動速度が第3の演算手段
で求めた目標値に追従しバケットの回転角が前記バケッ
ト回転角設定手段の設定内容に追従すべくリフトシリン
ダおよびダンプシリンダへ供給する圧油流量を制御する
とともに、第2の演算手段の演算値が第2の設定手段の
設定値を超えてからバケットが所定の高さとなるまでの
間はブーム回動速度が前記第4の演算手段で求めた目標
値に夫々追従し、バケットの回転角が前記バケット回転
角設定手段の設定内容に追従すべくリフトシリンダおよ
びダンプシリンダへ供給する圧油流量を制御する流量制
御手段、 1掘削中における前記第1および第2の演算手段の各演
算値を逐次記憶し、該記憶内容と掘削終了後の掘削土の
荷重とに基づき第1の設定手段の設定値を自動修正する
設定内容自動修正手段とを具えた積込機械の自動掘削装
置。 - (5)前記第5および第6の演算手段は夫々バケットの
底板の方向がバケットとブームとの連結ピンの移動方向
に一致するようにバケット回動速度の目標値を求める特
許請求の範囲第(2)項または第(3)項記載の積込機
械の自動掘削装置。 - (6)前記バケット回転角設定手段は、バケットが略2
5度回転した時点でバケット側板上縁が水平となるべく
その設定内容が設定される特許請求の範囲第(4)項記
載の積込機械の自動掘削装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2952686A JPS62185928A (ja) | 1986-02-13 | 1986-02-13 | 積込機械の自動掘削方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2952686A JPS62185928A (ja) | 1986-02-13 | 1986-02-13 | 積込機械の自動掘削方法および装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62185928A true JPS62185928A (ja) | 1987-08-14 |
Family
ID=12278550
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2952686A Pending JPS62185928A (ja) | 1986-02-13 | 1986-02-13 | 積込機械の自動掘削方法および装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62185928A (ja) |
Cited By (11)
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---|---|---|---|---|
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WO2023182320A1 (ja) | 2022-03-24 | 2023-09-28 | 日立建機株式会社 | ホイールローダの制御装置 |
-
1986
- 1986-02-13 JP JP2952686A patent/JPS62185928A/ja active Pending
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