JPS6282128A - Bucket angle controller for power shovel - Google Patents
Bucket angle controller for power shovelInfo
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- JPS6282128A JPS6282128A JP22438385A JP22438385A JPS6282128A JP S6282128 A JPS6282128 A JP S6282128A JP 22438385 A JP22438385 A JP 22438385A JP 22438385 A JP22438385 A JP 22438385A JP S6282128 A JPS6282128 A JP S6282128A
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Abstract
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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a bucket angle control device for a power shovel.
[従来の技II
従来ミバケットに積まれた荷をこぼさないように作業機
を勅かしたり、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。[Conventional Technique II] Conventionally, in order to avoid spilling the load loaded in the bucket, a method of keeping the angle of the bucket constant with respect to the ground (ground-to-ground (called constant angle control).
[発明の解決しようとする問題点]
しかしながら、重体上部旋回体の作業機の向いている方
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。[Problems to be Solved by the Invention] However, when the angle of inclination in the direction in which the working machine of the heavy revolving superstructure changes, the bucket's ground angle cannot be controlled to be constant.
例えば、第3図(a)に示すように傾斜角ざの傾斜地で
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。For example, as shown in Figure 3 (a), position the work equipment so as not to spill the load on a slope with a slope (the boom angle is α, the arm angle is β, and the bucket angle is γ), and then Third
As shown in Fig. 3 (b), while controlling the bucket 3 ground angle δ constant (in Fig. 3 (b), α, β, and γ are
Same as a)), when the upper rotating body 4 is rotated 180°,
Although the bucket body angle δ remains constant, the bucket absolute angle (angle with respect to the absolute horizontal) changes, causing cargo spillage.
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
御では荷こほれが生じることがある。Also, when traveling with the bucket 3 loaded with a load, if the slope of the ground changes, the load may break loose if the bucket-to-ground angle is controlled to be constant, as described above.
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、車体上部旋
回体の作業機の向いている方向の傾斜角が変化してもバ
ケット絶対角を一定に保つことができるパワーショベル
のバケット角度制御l装置を提供することを目的とする
。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and is a bucket angle control system for a power shovel that can maintain the absolute bucket angle constant even if the inclination angle of the working machine on the upper rotating structure of the vehicle body changes. The purpose is to provide equipment.
[問題点を解決するための手段]
本発明によれば、絶対座標におするバケット絶対角を指
示するためのバケット絶対角指示手段と、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、車体上部旋回体の作業機の向いている方向の傾斜
角を検出する傾斜角検出手段と、前記角度検出手段によ
って検出したブーム角、アーム角およびバケット角と前
記傾斜角検出手段によって検出した傾斜角とに基づいて
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
バケットシリンダへの圧油供給流量を制御する制御手段
とから構成されている。[Means for Solving the Problems] According to the present invention, there is provided a bucket absolute angle indicating means for indicating the absolute bucket angle expressed in absolute coordinates, and angle detection means for detecting the boom angle, arm angle, and bucket angle, respectively. means, an inclination angle detection means for detecting an inclination angle in the direction in which the working machine of the vehicle upper revolving structure is facing, and a boom angle, an arm angle, and a bucket angle detected by the angle detection means and detected by the inclination angle detection means. and a control means for controlling the flow rate of pressure oil supplied to the bucket cylinder so that the bucket absolute angle calculated based on the tilt angle coincides with the bucket absolute angle instructed by the bucket absolute angle indicating means. There is.
[作用]
まず、バケット絶対角指示手段によってバケット絶対角
が指示されると、実開のブーム角、アーム角および傾斜
角から前記指示されたバケット絶対角となるに必要なバ
ケット角を求める。この求めたバケット角を目標値とし
て実機のバケット角が目標バケット角になるようにバケ
ットシリンダへの圧油供給流量を制御する。[Operation] First, when the bucket absolute angle is specified by the bucket absolute angle indicating means, the bucket angle required to reach the specified bucket absolute angle is determined from the actual boom angle, arm angle, and inclination angle. Using the obtained bucket angle as a target value, the flow rate of pressure oil supplied to the bucket cylinder is controlled so that the bucket angle of the actual machine becomes the target bucket angle.
[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。[Example] Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
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
よりパワーショベル車体上部の旋回体が角度!たけ傾斜
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8により絶対座標に対して角変8だけ
回転している。Figure 2 shows the boom 1 of a power shovel. This is a schematic diagram of each working machine with arm 2° and bucket 3.The rotating body at the top of the excavator body is at an angle due to the slope of the ground! The figure shows the case where the slope is slanted. That is, in the figure, if the coordinates of the plane containing each work machine, with the horizontal direction as the X-axis and the vertical direction as the Y-axis, are taken as absolute coordinates, then the vehicle body coordinates are changed from the absolute coordinates by the inclination angle 8 of the rotating body. It rotates by 8 angles.
また、車体座標のY@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
とのなす角θをバケット絶対角θとする。In addition, the angle α between the vehicle body coordinate Y@ and the boom 1 is the boom angle, the angle β between the boom 1 and the arm 2 is the arm angle, the angle γ between the arm 2 and the bucket 3 is the bucket angle, and the bucket foot is The angle θ formed by the line segment between the pin C and the bucket edge point and the absolute horizontal is defined as the bucket absolute angle θ.
第2図から、バケット絶対角θはブーム角α。From Figure 2, the absolute bucket angle θ is the boom angle α.
アーム角β、バケット角γおよび傾斜角とによって、次
式、
0−3π/2−(α→−β+γ+8) ・・・(1)
で表わすことができる。Depending on the arm angle β, bucket angle γ, and inclination angle, the following formula, 0-3π/2-(α→-β+γ+8)...(1)
It can be expressed as
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8によらず常に一定に制御することが
できる。Therefore, by controlling the bucket angle γ based on the above-mentioned item (1), the bucket absolute angle θ can be always controlled to be constant regardless of the boom angle α, the arm angle β, and the inclination angle 8.
いま、バケット絶対角θを一定にするためのバef
ゲット角の制御目標角度γ 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。とじ
て、その時の角度をそれぞれα0゜β 、γ 、3o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。Now, if we calculate the control target angle γ of the bucket angle ef to keep the absolute bucket angle θ constant, we will get the following. That is, the target absolute bucket angle θ is θ. Then, the angles at that time are α0°β, γ, and 3o, respectively, and the respective angles at the time when the target should be controlled are θ, α, β, and γ.
gとすると、その偏差Δθは、次式、
Δθ=θ0−〇
=3π/2−(αθ+β0+To−+1o)−(3π/
2−(α+β+γ十K))
・・・(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−α0+β0+γo+
KO−(α+β十3)・・・(3)
となる。このバケット角γをバケット角の目標角ef
度γ 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。g, the deviation Δθ is given by the following formula, Δθ=θ0−〇=3π/2−(αθ+β0+To−+1o)−(3π/
2-(α+β+γ10K)) (2) Here, since the bucket absolute angle θ is controlled to be constant, Δθ=0 in the above (2), and rearranging the bucket angle γ, γ−α0+β0+γo+
KO-(α+β13)...(3). If the rotation of the bucket is controlled using this bucket angle γ as the target angle ef degree γ of the bucket angle, then
It is possible to perform constant control of the bucket absolute angle.
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。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, and is an embodiment of a device that switches between conventional bucket control by lever operation and control to keep the absolute angle of the bucket constant according to the present invention.
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、rcf
レバーは中立位置に戻り、f =Oを示す信号を出
力するようになっている。In the same figure, the electric lever 10 sends a signal to the integrator 11 which indicates the bucket rotation speed ↑ref according to the amount by which the lever is tilted.
and is output to the speed command zero detection circuit 12. Note that when the electric lever 10 is released, the RCF lever returns to the neutral position and outputs a signal indicating f=O.
積分器11は入力するバケット回動速度すrcf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。The integrator 11 time-integrates the input signal indicating the bucket rotation speed Srcf and outputs the integrated value, that is, a signal indicating the target angle γref of the bucket angle to the contact 13a of the changeover switch 13.
速度指令零検出回路13はバケット回動速度t が0
か否かを検出するもので、f′′。f=Oef
のときには信号!19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13bに接続
させ、バケット絶対角一定制御に切ef
り換え、またテ 〜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
9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。The speed command zero detection circuit 13 detects that the bucket rotation speed t is 0.
It detects whether or not f''. Signal when f=Oef! 19 to the changeover switch 13,
The movable contact piece 13c of the changeover switch 13 is connected to the contact point 13b, and the control is switched to constant bucket absolute angle control, and when T is 0, the operator is giving a command to move the bucket, so the signal '''0 is
9 is added to the changeover switch 13, the movable contact piece 13c of the changeover switch is connected to the contact 13a, and the bucket control is switched to lever operation.
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tl″
0fがO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。The differentiator 14 takes the differentiation of the rising edge of the signal applied from the speed command zero detection circuit 12, and calculates the bucket rotation speed tl''.
A latch signal (pulse signal) is output to the latch circuit 15 at the first time when 0f becomes O.
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3
.ブーム角α、アーム角βおよびバケツ1−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。Data input to the latch circuit 15 includes a tilt angle detector 16, a boom angle detector 17. The arm angle detector 18 and the bucket angle detector 19 each detect a tilt angle 3 as shown in FIG.
.. Boom angle α, arm angle β and bucket 1-angle γ are added. Here, the inclination angle detector 16 is configured to detect the inclination angle of the upper revolving body 4 in the direction in which the working machine is facing.
For example, a pendulum-type inclinometer can be considered.
勿論、この傾斜角検出器16は図示状態では傾斜角(8
)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(−8)を検出することになる。Of course, this inclination angle detector 16 has an inclination angle (8
) is detected, but the upper revolving body 4 moves 180° from this state.
When turning, an inclination angle (-8) will be detected.
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16〜1つから加わる角度8、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8 、α0゜β 、γ0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。+To+1゜)を示す
信号を加算点21の正入力に加える。When a latch signal is applied from the differentiator 14, the latch circuit 15 receives an angle 8, α, β, γ applied from one of the detectors 16 to 16.
, and add these to the adder 20 as angles 8, α0°β, and γ0 until the latched signal is applied again. The adder 20 adds the signals applied from the latch circuit 15 and adds a signal indicating the added value (α.+β.+To+1°) to the positive input of the addition point 21.
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3、α、βを示
す信号を加算し、その加p値(α+β十g)を示す信号
を上記加算点21の負入力に加える。The adder 22 is connected to the tilt angle detector 16. Signals indicating the angles 3, α, and β added from the boom angle detector 17 and the arm angle detector 18 are added, and a signal indicating the added p value (α+β 10 g) is added to the negative input of the addition point 21.
加豹点21は2人力信号を加算し、その加等値、すなわ
ちバケット絶対角一定制御を行なうためのrcf
バケット角γ (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。The addition point 21 adds the two human power signals and sends the summation value, that is, a signal indicating the RCF bucket angle γ (refer to equation (3)) for controlling the bucket absolute angle constant to the contact 13b of the changeover switch 13. Output.
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γre
fまたはバケット絶対角一定制御に係る目標角度γra
t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。As described above, the movable contact piece 13c of the changeover switch 13 is switched by the output of the speed command zero detection circuit 12, and the target angle γre related to bucket control by lever operation is switched.
f or target angle γra related to constant bucket absolute angle control
A signal indicating either one of t is selectively outputted to the addition point 23. A feedback amount indicating the actual bucket angle γ of the bucket 3 is added to the other input of the summing point 23 from the bucket angle detector 19.
ef
加算点23ではバケット目標角度γ 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。ef At the addition point 23, the deviation between the bucket target angle γ and the actual bucket angle γ is calculated, and this deviation signal is used for proportional, integral, differential compensation, etc. to quickly cancel this deviation and perform stable control. is applied to the flow control valve 25 via a compensator 24 that performs the following.
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
。The flow control valve 25 supplies pressure oil to the bucket cylinder 5 at a flow rate according to the input signal. As a result, the rotation of the bucket 3 is controlled to reach the target angle γref.
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、バケツ1〜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。In this embodiment, the absolute bucket angle of the actual machine at the first point in time when the electric lever 10 is no longer operated is set as the target absolute bucket angle, and this is held constant. The means for instructing is not limited to this. For example, a setting means for directly setting the absolute bucket angle may be provided, and the set absolute bucket angle may be held constant.
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。Further, in this embodiment, the changeover switch 13 is automatically switched depending on whether or not the electric lever 10 is operated, but this switching may be done manually.
[発明の効果]
以上説明したように本発明によれば、上部旋回体の作業
機の向いている方向の傾斜角およびブーム角、アーム角
が変化してもバケット絶対角を一定に保つことができる
。したがって、例えば傾斜地において旋回する場合ある
いは傾斜地を走行する場合に、オペレータがバケット操
作をしなくても荷こぼれが生じないようにすることがで
き、オペレータのバケット操作に対する負担が激減する
。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the absolute bucket angle can be kept constant even if the inclination angle in the direction in which the working machine of the upper revolving structure is facing, the boom angle, and the arm angle change. can. Therefore, when turning or traveling on a slope, for example, it is possible to prevent cargo from spilling even if the operator does not operate the bucket, and the burden on the operator in operating the bucket is drastically reduced.
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
指令零検出回路、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。
第2図
と
l:フ゛−ム a:7−ム角2: ア
ーム β:7−ム角B:アーム7−ば
ン ρ: ハ゛ケ1.ト季邑吋角C:ハ゛°ケ
、、ト7−トピシFig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the angles of various parts of the working machine of a power shovel used to explain the invention, Fig. 3 (a) and ( b) is a schematic diagram of a power shovel used to explain the conventional problems. 1...Boom, 2...Arm, 3...Bucket,
4... Upper revolving body, 5... Bucket cylinder, 10
... Electric lever, 11 ... Integrator, 12 ... Speed command zero detection circuit, 13 ... Changeover switch, 14 ...
differentiator, 15... latch circuit, 16... tilt angle detector, 17... boom angle detector, 18... arm angle detector, 19... bucket angle detector, 20.22.・・・
Adder, 24... Compensator, 25... Flow rate control valve. Figure 2 and l: frame a: 7-arm angle 2: arm β: 7-arm angle B: arm 7-bun ρ: bracket 1. Toki Euphori Angle C: Ha゛°ke,, To7-Topishi
Claims (3)
のバケット絶対角指示手段と、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、車体
上部旋回体の作業機の向いている方向の傾斜角を検出す
る傾斜角検出手段と、前記角度検出手段によって検出し
たブーム角、アーム角およびバケット角と前記傾斜角検
出手段によって検出した傾斜角と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
リンダへの圧油供給流量を制御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。(1) A bucket absolute angle indicating means for indicating the bucket absolute angle in absolute coordinates, an angle detecting means for detecting the boom angle, arm angle, and bucket angle, respectively, and the direction in which the work equipment of the upper vehicle body revolving structure is facing. and a bucket absolute angle calculated based on the boom angle, arm angle, and bucket angle detected by the angle detection means and the inclination angle detected by the inclination angle detection means. A bucket angle control device for a power shovel, comprising: a control means for controlling a pressure oil supply flow rate to a bucket cylinder so as to match the bucket absolute angle instructed by the bucket absolute angle instruction means.
一定制御を指令する手段と、この指令手段によってバケ
ット絶対角一定制御が指令された時点に前記角度検出手
段および前記傾斜角検出手段が検出したブーム角、アー
ム角、バケット角および傾斜角に基づいて目標とするバ
ケット絶対角を求める手段とからなる特許請求の範囲第
(1)項記載のパワーショベルのバケット角度制御装置
。(2) The bucket absolute angle instructing means includes a means for commanding constant bucket absolute angle control, and a means for commanding constant bucket absolute angle control, and an angle detected by the angle detecting means and the inclination angle detecting means at the time when the constant bucket absolute angle control is commanded by the command means. A bucket angle control device for a power shovel according to claim 1, comprising means for determining a target absolute bucket angle based on a boom angle, an arm angle, a bucket angle, and an inclination angle.
バケット回動速度を指令する操作レバーの出力信号を受
入し、この信号がバケット回動速度0となるとき指令信
号を出力するものである特許請求の範囲第(2)項記載
のパワーショベルのバケット角度制御装置。(3) The means for commanding the constant bucket absolute angle control,
A bucket for a power shovel according to claim (2), which receives an output signal from an operating lever that commands a bucket rotation speed, and outputs a command signal when this signal becomes 0. Angle control device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60224383A JPH083187B2 (en) | 1985-10-08 | 1985-10-08 | Power shovel bucket angle controller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP60224383A JPH083187B2 (en) | 1985-10-08 | 1985-10-08 | Power shovel bucket angle controller |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPS6282128A true JPS6282128A (en) | 1987-04-15 |
JPH083187B2 JPH083187B2 (en) | 1996-01-17 |
Family
ID=16812886
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60224383A Expired - Lifetime JPH083187B2 (en) | 1985-10-08 | 1985-10-08 | Power shovel bucket angle controller |
Country Status (1)
Country | Link |
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