JPS6282130A - パワ−シヨベルにおける作業機の制御装置 - Google Patents
パワ−シヨベルにおける作業機の制御装置Info
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- JPS6282130A JPS6282130A JP22106485A JP22106485A JPS6282130A JP S6282130 A JPS6282130 A JP S6282130A JP 22106485 A JP22106485 A JP 22106485A JP 22106485 A JP22106485 A JP 22106485A JP S6282130 A JPS6282130 A JP S6282130A
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- bucket
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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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Operation Control Of Excavators (AREA)
- Numerical Control (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〕
本発明はパワーショベルにおける作業機の制御装置に関
する。
する。
従来、マスタースレーブ方式をパワーショベルの操作レ
バーと作業機に適用してパワーショベルの作業機を制御
するようにＬまた装置がある（特公昭５８−４１３０）
。
バーと作業機に適用してパワーショベルの作業機を制御
するようにＬまた装置がある（特公昭５８−４１３０）
。
このマスタースレーブ方式によれば、パワーショベルの
作業機と相似形のマスター（操作レバー）を操作するこ
とにより、マスターの動作と相似の動作をスレーブ（作
業機）に行なわせることができ、未熟練のオペレータで
もほとんど練習なしに複雑な作業を行なうことができる
という利点がある。
作業機と相似形のマスター（操作レバー）を操作するこ
とにより、マスターの動作と相似の動作をスレーブ（作
業機）に行なわせることができ、未熟練のオペレータで
もほとんど練習なしに複雑な作業を行なうことができる
という利点がある。
しかし、従来のマスタースレーブ操縦装置では、マスタ
ーレバーのバケット部分を手で握り、腕全体を動かして
アーム先端位置を決めることにより、ブーム角およびア
ーム角の指令を出し、手首をひねっであるいは腕全体も
使ってバケット角の指令を出すため、長時間の運転では
運転者が疲れるといった問題があった。
ーレバーのバケット部分を手で握り、腕全体を動かして
アーム先端位置を決めることにより、ブーム角およびア
ーム角の指令を出し、手首をひねっであるいは腕全体も
使ってバケット角の指令を出すため、長時間の運転では
運転者が疲れるといった問題があった。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、マスタース
レーブ方式の利点を生かしつつ、これにバケット傾斜角
をバケット操作することなく一定に制御する機能を付加
することにより運転者の疲労を軽減するようにしたパワ
ーショベルにおける作業機の制御装置を提供することを
目的とする。
レーブ方式の利点を生かしつつ、これにバケット傾斜角
をバケット操作することなく一定に制御する機能を付加
することにより運転者の疲労を軽減するようにしたパワ
ーショベルにおける作業機の制御装置を提供することを
目的とする。
本発明は、パワーショベルのブームおよびアームに関し
て相似のマスターレバーと、バケット位置を手動操作す
るためのバケット操作レバーと、前記マスターレバーに
おける実機のブーム角およびアーム角に相当する角度を
それぞれ検出する第１の角度検出手段と、前記パワーシ
ョベルのブーム角、アーム角およびバケット角をそれぞ
れ検出する第２の角度検出手段と、バケットの傾斜角一
定制御を指示する指示手段と、前記第２の角度検出手段
の出力に基づいてバケットの傾斜角を算出する第１の演
算手段と、前記第１の角度検出手段によって検出したブ
ーム角およびアーム角を目標値としてブームおよびアー
ムの回動量を制御する第１の制御手段と、前記指示手段
によってバケットの傾斜角一定制御が指示されるとその
指示された時点に前記第１の演算手段によって算出した
バケット傾斜角を記憶し、その後その記憶したバケット
傾斜角を一定に保つためのバケット角を算出する第２の
演算手段と、前記指示手段によってバケットの傾斜角一
定制御が指示されると前記第２の演算手段によって算出
したバケット角を目標値としてバケットの回動量を制御
し、バケットの傾斜角一定制御が解除されると前記バケ
ット操作レバーの手動操作に基づいてバケットの回動量
を制御する第２の制御手段とから構成されている。
て相似のマスターレバーと、バケット位置を手動操作す
るためのバケット操作レバーと、前記マスターレバーに
おける実機のブーム角およびアーム角に相当する角度を
それぞれ検出する第１の角度検出手段と、前記パワーシ
ョベルのブーム角、アーム角およびバケット角をそれぞ
れ検出する第２の角度検出手段と、バケットの傾斜角一
定制御を指示する指示手段と、前記第２の角度検出手段
の出力に基づいてバケットの傾斜角を算出する第１の演
算手段と、前記第１の角度検出手段によって検出したブ
ーム角およびアーム角を目標値としてブームおよびアー
ムの回動量を制御する第１の制御手段と、前記指示手段
によってバケットの傾斜角一定制御が指示されるとその
指示された時点に前記第１の演算手段によって算出した
バケット傾斜角を記憶し、その後その記憶したバケット
傾斜角を一定に保つためのバケット角を算出する第２の
演算手段と、前記指示手段によってバケットの傾斜角一
定制御が指示されると前記第２の演算手段によって算出
したバケット角を目標値としてバケットの回動量を制御
し、バケットの傾斜角一定制御が解除されると前記バケ
ット操作レバーの手動操作に基づいてバケットの回動量
を制御する第２の制御手段とから構成されている。
すなわち、パワーショベルのブームおよびアームはそれ
と相似形のマスターレバーによって制御され、バケット
は傾斜角一定制御が指示されると、そのときの傾斜角を
保持するようにブームおよびアームの回動にかかわらず
自動的に傾斜角一定制御が行なわれ、また傾斜角一定制
御の指示が解除されると、バケット操作レバーの手動操
作に基づいて制御される。
と相似形のマスターレバーによって制御され、バケット
は傾斜角一定制御が指示されると、そのときの傾斜角を
保持するようにブームおよびアームの回動にかかわらず
自動的に傾斜角一定制御が行なわれ、また傾斜角一定制
御の指示が解除されると、バケット操作レバーの手動操
作に基づいて制御される。
以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明を第２図を用いて原理的に説明する。第２
図はパワーショベルを模式的に示した図で、ブーム角α
、アーム角β、バケット角ｒｉ３よびバケット傾斜角θ
を次のように定義する。
図はパワーショベルを模式的に示した図で、ブーム角α
、アーム角β、バケット角ｒｉ３よびバケット傾斜角θ
を次のように定義する。
α： ブーム１と鉛直線とのなす角
β： ブーム１とアーム２とのなす角
γ： アーム２とバケット３の上面とのなす角
θ： 鉛直線とバケット３の上面とのなす角したがって
、バケット傾斜角θは、次式、θ＝（β−α）＋ｒ
・・・・・・（１）で表わすことができる。す
なわち、上記第（υ力ｓらブーム角α、アーム角βにか
かわらずバケット傾斜角θを一定に保つに必要なバケッ
ト角ｒを求めることができる。例えば、θ＝９０°でバ
ケットを水平に保ったままブーム１、アームを動かすよ
うな作業（掘削してダンプに積み込む際に、バケットか
ら土がこぼれないようにする）には、バケット角ｒは、
上記第αンから、 ｒ＝９０°−（β−α） にすればよい。
、バケット傾斜角θは、次式、θ＝（β−α）＋ｒ
・・・・・・（１）で表わすことができる。す
なわち、上記第（υ力ｓらブーム角α、アーム角βにか
かわらずバケット傾斜角θを一定に保つに必要なバケッ
ト角ｒを求めることができる。例えば、θ＝９０°でバ
ケットを水平に保ったままブーム１、アームを動かすよ
うな作業（掘削してダンプに積み込む際に、バケットか
ら土がこぼれないようにする）には、バケット角ｒは、
上記第αンから、 ｒ＝９０°−（β−α） にすればよい。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。同
図において、マスターレバー１０はパワーショベルの作
業機（ブーム１、アーム２）と相似形を成しており、各
回動部には、前述したブーム角α、アーム角βに対応し
た角α′、β１を検出する角度検出器１１．１２が配設
されている。
図において、マスターレバー１０はパワーショベルの作
業機（ブーム１、アーム２）と相似形を成しており、各
回動部には、前述したブーム角α、アーム角βに対応し
た角α′、β１を検出する角度検出器１１．１２が配設
されている。
角度検出器１１．１２は例えば回動角に応じた電圧信号
を出力するポテンショメータからなり、マスターレバー
１０の操作に応じて各回動部の回動角α１．β′を示す
信号を出力する。
を出力するポテンショメータからなり、マスターレバー
１０の操作に応じて各回動部の回動角α１．β′を示す
信号を出力する。
マスターレバー１０の把持部１３は、第３図に示すよう
に手で握れるようになっており、また親指によってオン
オフすることができる自動運転選択スイ・ツチ１４が設
けられている。
に手で握れるようになっており、また親指によってオン
オフすることができる自動運転選択スイ・ツチ１４が設
けられている。
バケ＋ｙト操作レバー２０はバケット３の回動位置を指
令するもので、バケット角γに対応する角度γｒ１を示
す信号を出力する。
令するもので、バケット角γに対応する角度γｒ１を示
す信号を出力する。
一方、実機のブーム１、アーム２およびバケット３の各
回動部にはそれぞれ角度検出器２１．２２および２３が
配設されており、これらの角度検出器２１．２２および
２３はそれぞれブーム角α、アーム角βおよびバケット
角γを示す信号を出力する。
回動部にはそれぞれ角度検出器２１．２２および２３が
配設されており、これらの角度検出器２１．２２および
２３はそれぞれブーム角α、アーム角βおよびバケット
角γを示す信号を出力する。
さて、マスターレバー１０側の角度検出器１１から出力
される角度α を示す信号はブーム角の目標値として加
算点３１に加えられ、この加算点３１の他の入力にはフ
ィードバック量として角度検出器２１から実機のブーム
角αを示す信号が加えられている。
される角度α を示す信号はブーム角の目標値として加
算点３１に加えられ、この加算点３１の他の入力にはフ
ィードバック量として角度検出器２１から実機のブーム
角αを示す信号が加えられている。
加算点３１では上記２人力信号の偏差がとられ、この偏
差信号は、この偏差を速かに打消し、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４１を介して流量制御弁５１に加えられる。
差信号は、この偏差を速かに打消し、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４１を介して流量制御弁５１に加えられる。
流量制御弁５１は入力信号に応じた流量の圧油をブーム
シリンダ４に供給する。これにより、ブーム１は目標の
回動角α となるように回動制御される。
シリンダ４に供給する。これにより、ブーム１は目標の
回動角α となるように回動制御される。
アーム２についても上記と同５嵌に、加算点３２で目標
の回動角β１と実機のアーム角βとの偏差がとられ、こ
の偏差は補償器４２を介して流量制御弁５２に加えられ
、この流量制御弁５２によってアームシリンダ５に所要
流量の圧油が供給される。これにより、アームＩは目標
の回動角β となるように回動制御される。
の回動角β１と実機のアーム角βとの偏差がとられ、こ
の偏差は補償器４２を介して流量制御弁５２に加えられ
、この流量制御弁５２によってアームシリンダ５に所要
流量の圧油が供給される。これにより、アームＩは目標
の回動角β となるように回動制御される。
次に、バケット３の制御について説明する。
まず、自動運転選択スイッチ１４がオフ状態の場合につ
いて説明する。この場合、自動運転選択スイッチ１４は
信号″Ｏ”を出力し、切替スイッチ６３の可動接片６３
Ｃは図示状態、すなわち接点６３ａに接続されている。
いて説明する。この場合、自動運転選択スイッチ１４は
信号″Ｏ”を出力し、切替スイッチ６３の可動接片６３
Ｃは図示状態、すなわち接点６３ａに接続されている。
したがって、この場合は、上記と同様に、バケット操作
レバー２０から出力されるバケットの目標回動角γ
を示す信号が、切替スイッチ６３を介して加算点３３に
加えられる。加算点３３の他の入力には角度検出器２３
から実機のバケット角γを示す信号が加えられており、
加算点３３では上記２人力信号の偏差がとられる。この
偏差信号は補償器４３を介して流量制御弁５３に加えら
れ、この流量制御弁５３によってバケットシリンダ６に
所要流量の圧油が供給される。これにより、バケット３
は目標の回動角γｒ１となるように回動制御される。
レバー２０から出力されるバケットの目標回動角γ
を示す信号が、切替スイッチ６３を介して加算点３３に
加えられる。加算点３３の他の入力には角度検出器２３
から実機のバケット角γを示す信号が加えられており、
加算点３３では上記２人力信号の偏差がとられる。この
偏差信号は補償器４３を介して流量制御弁５３に加えら
れ、この流量制御弁５３によってバケットシリンダ６に
所要流量の圧油が供給される。これにより、バケット３
は目標の回動角γｒ１となるように回動制御される。
次に、自動運転選択スイッチ１４がオン状態の場合につ
いて説明する。この場合、自動運転選択スイッチ１４は
信号“１”を切替スイッチ６３および微分回路６１に出
力する。
いて説明する。この場合、自動運転選択スイッチ１４は
信号“１”を切替スイッチ６３および微分回路６１に出
力する。
切替スイッチ６３は上記信号″１″の入力により可動接
片６３Ｃを接点６３ｂに切り替える。また、微分回路６
１は上記信号“１”の立ち上がり微分をとり、これを演
算回路６２に出力する。
片６３Ｃを接点６３ｂに切り替える。また、微分回路６
１は上記信号“１”の立ち上がり微分をとり、これを演
算回路６２に出力する。
演算回路６２はバケットの傾斜角θを一定に保持するた
めに必要なバケットの目標回動角ｒｒ２を自動的に算出
するもので、微分回路６１から微分信号が加えられるさ
、そのとき角度検出器２１゜２２および２３から加えら
れるブーム角α、アーム角およびバケット角γを示す信
号に基づいてバケットの傾斜角θを前述した第０）式よ
り求める。
めに必要なバケットの目標回動角ｒｒ２を自動的に算出
するもので、微分回路６１から微分信号が加えられるさ
、そのとき角度検出器２１゜２２および２３から加えら
れるブーム角α、アーム角およびバケット角γを示す信
号に基づいてバケットの傾斜角θを前述した第０）式よ
り求める。
その後、ブーム角αおよびアーム角βの変化にかかわら
ず、上記バケットの傾斜角θを一定に保つに必要なバケ
ットの目標回動角度ｒ を求め、これを示す信号を切
替スイッチ６３の接点６３ｂに加える。
ず、上記バケットの傾斜角θを一定に保つに必要なバケ
ットの目標回動角度ｒ を求め、これを示す信号を切
替スイッチ６３の接点６３ｂに加える。
切替スイッチ６３は上述したようにその可動接片６３Ｃ
が接点６３ｂに切り替えられているので、上記バケット
の目標回動角度ｒｒ２を示す信号は、この切替スイッチ
６３を介して加算点３３に加えられる。したがって、バ
ケット３は目標の回動角度γｒ２ となるように自動的
に回動制御される。
が接点６３ｂに切り替えられているので、上記バケット
の目標回動角度ｒｒ２を示す信号は、この切替スイッチ
６３を介して加算点３３に加えられる。したがって、バ
ケット３は目標の回動角度γｒ２ となるように自動的
に回動制御される。
また、バケット３を再び手動に戻すには自動運転選択ス
イッチ１４を押して解除してやればよい。
イッチ１４を押して解除してやればよい。
なお、本実施例では、自動運転選択スイッチ１４をマス
ターレバー１０の把持部１３に設けるようにしたが、こ
れに限らず、例えばバケット操作レバー２０の把持部等
に設けることもできる。また、バケット操作レバー２０
はバケット３の回動位置指令を出すようにしたが、バケ
ット３の角速度指令を出すようにしてもよい。この場合
、回動位置指令に変換するためには、その角速度指令を
積分すればよい。
ターレバー１０の把持部１３に設けるようにしたが、こ
れに限らず、例えばバケット操作レバー２０の把持部等
に設けることもできる。また、バケット操作レバー２０
はバケット３の回動位置指令を出すようにしたが、バケ
ット３の角速度指令を出すようにしてもよい。この場合
、回動位置指令に変換するためには、その角速度指令を
積分すればよい。
以上説明したように本発明によれば、マスターレバーに
よってブームおよびアームを制御し、バケットはバケッ
ト操作しバーによる制御とバケットの傾斜角を自動的に
一定ζこ保つ制御とを適宜選択できるようにしたので、
全作業機をマスターレバーのみで制御する場合よりも運
転者の疲労を軽減することができ、特にバケットの傾斜
角を一定に保つような作業、例えば積み込み作業、なら
し作業などにおいては大きな効果が期待できる。
よってブームおよびアームを制御し、バケットはバケッ
ト操作しバーによる制御とバケットの傾斜角を自動的に
一定ζこ保つ制御とを適宜選択できるようにしたので、
全作業機をマスターレバーのみで制御する場合よりも運
転者の疲労を軽減することができ、特にバケットの傾斜
角を一定に保つような作業、例えば積み込み作業、なら
し作業などにおいては大きな効果が期待できる。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明を原理的に説明するために用いたパワーショベル
の概念図、第３図は第１図におけるマスターレバーの把
持部の斜視図である。 １・・・ブーム、２・・・アーム、３・・・バケット、
４・・・ブームシリンダ、５・・・アームシリンダ、６
・・・バケットシリンダ、１０・・・マスターレバー、
ｉ ｔ、１２゜２１．２２．２３・・角度検出器、
１４・・・自動運転選択スイッチ、２０・・・バケット
操作レバー、４１゜４２．４３・・補償器、５１，５２
，５３・・・流量制御弁、６１・・・微分回路、６２・
・・演算回路、６３・・・切替スイッチ。 ′７′″１１゛ 出願人代理人 木 村 高 久 ゛・−ニー第３図
本発明を原理的に説明するために用いたパワーショベル
の概念図、第３図は第１図におけるマスターレバーの把
持部の斜視図である。 １・・・ブーム、２・・・アーム、３・・・バケット、
４・・・ブームシリンダ、５・・・アームシリンダ、６
・・・バケットシリンダ、１０・・・マスターレバー、
ｉ ｔ、１２゜２１．２２．２３・・角度検出器、
１４・・・自動運転選択スイッチ、２０・・・バケット
操作レバー、４１゜４２．４３・・補償器、５１，５２
，５３・・・流量制御弁、６１・・・微分回路、６２・
・・演算回路、６３・・・切替スイッチ。 ′７′″１１゛ 出願人代理人 木 村 高 久 ゛・−ニー第３図
Claims (1)
- パワーショベルのブームおよびアームに関して相似のマ
スターレバーと、バケット位置を手動操作するためのバ
ケット操作レバーと、前記マスターレバーにおける実機
のブーム角およびアーム角に相当する角度をそれぞれ検
出する第１の角度検出手段と、前記パワーショベルのブ
ーム角、アーム角およびバケット角をそれぞれ検出する
第２の角度検出手段と、バケットの傾斜角一定制御を指
示する指示手段と、前記第２の角度検出手段の出力に基
づいてバケットの傾斜角を算出する第１の演算手段と、
前記第１の角度検出手段によって検出したブーム角およ
びアーム角を目標値としてブームおよびアームの回動量
を制御する第１の制御手段と、前記指示手段によってバ
ケットの傾斜角一定制御が指示されるとその指示された
時点に前記第１の演算手段によって算出したバケット傾
斜角を記憶し、その後その記憶したバケット傾斜角を一
定に保つためのバケット角を算出する第２の演算手段と
、前記指示手段によってバケットの傾斜角一定制御が指
示されると前記第２の演算手段によって算出したバケッ
ト角を目標値としてバケットの回動量を制御し、バケッ
トの傾斜角一定制御が解除されると前記バケット操作レ
バーの手動操作に基づいてバケットの回動量を制御する
第２の制御手段とを具えたパワーショベルにおける作業
機の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22106485A JPS6282130A (ja) | 1985-10-03 | 1985-10-03 | パワ−シヨベルにおける作業機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22106485A JPS6282130A (ja) | 1985-10-03 | 1985-10-03 | パワ−シヨベルにおける作業機の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6282130A true JPS6282130A (ja) | 1987-04-15 |
Family
ID=16760923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22106485A Pending JPS6282130A (ja) | 1985-10-03 | 1985-10-03 | パワ−シヨベルにおける作業機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6282130A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106149777A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-11-23 | 柳州柳工挖掘机有限公司 | 挖掘机滚翻保护控制***及控制方法 |
| EP3561184A1 (en) * | 2012-12-21 | 2019-10-30 | Sumitomo (S.H.I.) Construction Machinery Co., Ltd. | Drag and lift control of a shovel |
-
1985
- 1985-10-03 JP JP22106485A patent/JPS6282130A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3561184A1 (en) * | 2012-12-21 | 2019-10-30 | Sumitomo (S.H.I.) Construction Machinery Co., Ltd. | Drag and lift control of a shovel |
| CN106149777A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-11-23 | 柳州柳工挖掘机有限公司 | 挖掘机滚翻保护控制***及控制方法 |
| CN106149777B (zh) * | 2016-07-13 | 2019-02-19 | 柳州柳工挖掘机有限公司 | 挖掘机滚翻保护控制***及控制方法 |
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