JPS6286234A - パワ−シヨベルにおける作業機の制御装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 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。

［従来の技術］ 従来、パワーショベルの操作性向上のために、操作レバ
ーによって作業機先端部（アーム先端点あるいはパケッ
ト刃先点）の速度ベクトルを指令するようにし、この指
令した速度ベクトルの方向および速度で作業機先端部を
移動させるためのブーム回動速度、アーム回動速度等を
求め、これらの回動速度でブーム、アーム等を自動で同
時制御するようにしたものがある（特開昭５５−３００
３８）。

ｒ　Ｔ、　’１１が解決しようとする問題点］しかしな
がら、第４図に示すように矢印六方向の速度ベクトル指
令を与えて荒掘削する場合、ブーム１およびアーム２は
それぞれ作業機先端部が指令された速度ベクトルの方向
に移動するように複合動作（ブームシリンダ４は縮退し
、アームシリンダ５は伸長してブーム１およびアーム２
はそれぞれ時計回り方向ＣＷに動作）するが、アーム２
が土の掘削抵抗のために動作しなくなると、すなわち、
ブーム先端点Ｂが動かなくなると、第５図に示すように
ブームシリンダ４の縮退にＪ：つてブーム回動点Ａ側が
ブーム先端点Ｂを中心にして時計回り方向ＣＷに回動し
、車体を浮き上がら往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、車体の浮き
上がりを防止し、安全かつ掘削作業の向上を図ることが
できるパワーショベルの作業機の制ｍ＋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および作用］本発明によ
れば、操作レバーによって指令した速度ベクトル通りに
作業機先端部を移動させるためのブーム回動速度および
アーム回動速度を求め、これらの回動速度でブーム、ア
ームを複合制御する制御装置において、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
出手段を設け、この傾斜角検出手段によって検出した傾
斜角に基づいて車体が所定の浮き上がりが生じたと判断
したときには前記ブーム回動速度の指令値をＯにするよ
うにしている。

［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゜パケッ
ト３の各作業機を模式的に示したもので、各作業機を含
む平面をＸ、Ｙ座標平面とし、ブーム１の回動点Ａを座
標原点としている。

ここで、アーム先端点Ｃを指令した速度ベクトル通りに
移動させる制御について説明する。

で与えられる。ここで、Ω　およびΩ２はそれぞれブー
ム長（線分ＡＢ）およびブーム長（ＥＡ分８Ｇ）を示し
、αおよびβはそれぞれブーム角およびアーム角を示す
。

次に、上記第（１）式の座標（Ｘ、Ｙｃ）を時間微分し
、Ｘ＠およびＹ軸方向の速度成分したがって、アーム先
端点Ｃを速度（火。。

？Ｃ）となるように速度制御するためには、上記第（２
）式を満足するブーム回動速度へおよびアーム回動速度
Ｌ１づなわち次式によって求められるブーム回動速度へ
およびアーム回動速度力でブーム１およびアーム２の回
動速度制御を行なえばよい。

また、パケット３については、別途操作レバーによって
回動指令を与えるようにしてもよいし、パケット対地角
一定制御を行なうためには、実機のブーム回動速度改と
アーム回動速度力の和の符号を反転した値−（改十カ）
をパケット３の回動速度指令として与えればよい。

さて、アーム２が土の掘削抵抗のために動作しなくなる
と、ブーム１およびアーム２の複合動作は行な゛われず
、ブーム１のみが回動することになるが、上記のように
アーム２が動作しないと、ブーム１はブーム先端点８を
中心に回動することになり、その結采、車体が浮き上が
る。これを防止するためには、車体の傾斜角が所定の傾
斜角を越える場合に、ブーム回動速度指令をＯにする。

これにより、アーム２のみの円弧掘削になり、重体への
影響はなくなる。

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、操作レバー１０は運転席の適宜位置に片持
梁状に配設されるジョイスティックの操作レバーで、そ
の操作方向によってアーム先端点Ｃの進行方向を指令し
、その操作量によってアーム先端点Ｃの進行速度を指令
する。この操作レバー１０によって設定されるアーム先
端点Ｃの進行方向および進行速度、すなわちアーム先端
点Ｃの速度ベクトルの各速度成分（火　、♀　）ｒ を示す信号は、それぞれ座標変換回路１１に加えられる
。

また、この操作レバー１０はレバー軸に関して回動する
ことができ、その回動量によってパケット回動速度１．
を指定することができる。なお、操作レバー１０が操作
されていないときにはこの操作レバーは中立位置をとり
、上記各速度指令は全てＯとなる。

座標変換回路１１の他の入力には、ブーム角検出器１２
およびアーム角検出器１３からそれぞれ実機のブーム角
αおよびアーム角βを示す信号が加えられている。座標
変換回路１１は、入力する速度ベクトルの各速度成分（
文　、ｙ、）を示す信号、ブーム角αおよびアーム角β
を示す信号に基づいて、アーム先端点Ｃを上記速度ベタ
１−ル通りに移１ｊ７Ｉさせるために必要なブーム回動
速度改。

およびアーム回動速度力、を算出する（第（３）式）。

このように算出したブーム回動速度改、を示す信号は後
述する切換スイッチ１４を介してブーム１の回動速度の
目標値として加算点１５にｈ口えられる。加算点１５の
他の入力に（よブーム回動速度指令）回路１６からブー
ム１の実際の回初速度改を示すフィードバック量が加え
られている。なお、ブーム回動速度演算回路１６は、ブ
ーム角検出器１２から加わるブーム角αの単位時間当り
の差分演算を行なうことによりブーム回動速度改を求め
るようにしている。

加算点１５では目標回動速度に対する偏差がとられ、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１７を介して流量制御弁１８に加えられる。

流量制御弁１８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は目標回
動速度力　となるように回動量（財）されることになる
。

アーム２についても上記と同様に、加算点１９で目標回
動速度力、とアーム回＠速度演算回路２０から加えられ
る実際のアーム回動速度力との偏差がとられ、この偏差
が補償器２１を介して流量制御弁２２に加えられ、この
流量制御弁２２によってアームシリンダ５に所要流ｍの
圧油が供給される。なお、加算点１９には更に切換スイ
ッチ２５からアーム回動速度（旨令す。を示す信号が加
えられているが、後述寸−るように通常、この力。

はＯになっている。

これにより、アーム先端点Ｃは操作レバー１０によって
指令された速度ベクトル通りに移動することになる。

一方、パケット３については、操作レバー１０の操作に
よって直接的に制御される。すなわち、操作レバー１０
はそのレバー軸回りの回動量に応じたパケット回動速度
指令す、を示ず信号を加算点２７に出力する。加算点２
７では目標回動速度す、とパケット角検出器３４の出力
に基づいてパケット回動速度を演算するパケット回動速
度演算回路２８から実機のパケット回動量ｒｆ１．すを
示す信号が加えられ、加算点２７はこれらの偏差をとり
、その偏差信号を補償器２９を介して流量制御弁３０に
加える。

流量制御弁３０は入力信号に応じた流量の圧油をパケッ
トシリンダ６に供給する。これにより、パケット３は目
標回動速度テ　となるように回動制御される。なお、加
算点２７には、アーム２の場合と同様に切換スイッチ２
６からバケツ１〜回動速度指令′Ｔｏを示す信号が加え
られているが、後述するように通常このｔ。はＯになっ
ている。

車体傾斜角検出器３１は第３図″に示すように車体上部
旋回体７に配設され、その旋回体平面の作業機の向いて
いる方向の傾斜角θを検出し、検出した傾斜角θを示す
信号を判別回路３３に加える。

許容傾斜角設定器３２は上記傾斜角の許容し得る値θ。

を設定するもので、その設定角θ。を示す信号を判別回
路３３に加える。

判別回路３３はこれらの２人力を比較し、０≦００のと
きには切換スイッチ１４．２５および２６の可動接片１
４ａ、２５ａおよび２６ａをそれぞれ第１図の図示状態
とし、θ〉θ０のときには上記可動接片１４ａ、２５ａ
、Ｄよび２６ａをそれぞれ他の入力に切換える。

したがって、θ〉θ０のときには、切換スイッチ１４か
ら出力されるブーム回動速度指令段、はＯとなり、ブー
ム１の回動動作は停止する。これにより、＠体のブーム
動作に伴う浮き上がりが停止することになる。

また、切換スイッチ２５および２６はそれぞれアーム回
動速度設定器２３およびパケット回動速度設定器２４に
よって設定されたアーム回動速度指令力　およびパケッ
ト回動速度指令１　ｏを示す信号をそれぞれ加算点１つ
および２７に出力する。

これにより、θ＞　Ｏｏのときには操作レバー１０を中
立位置にもどしても、アーム１およびパケット３は上記
設定されたアーム回動速度指令Ａ。およびパケット回動
速度指令す　で動作することになる。

なお、本実施例では切換スイッチ２５および２６から車
体傾斜角に応じてアーム回動速度指令力。およびパケッ
ト回動速度指令↑、を与えるにうにしたが、かかる指令
を与えないような構成でもよい。また、車体傾斜角θと
許容傾斜角θ。とを比較し、その大小により車体の浮き
上がりを検出するようにしたが、車体傾斜角０の変化ｍ
か所定値を越えたときに、車体の浮き上がりがあったと
判定するようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、作業機先端点の速
度ベクトル指令に基づいてブーム、アームが複合動作中
に、掘削抵抗によってアームが動作しなくなり、その結
果ブーム動作によって車体の浮き上がりが発生する場合
には、自動的にブーム動作を停止し、アームは引き続き
動作可能状態にしているため、車体の浮き上がりが防止
され、安全かつ掘削作業の向上を図ることができる。

【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
パワーショベルの作業機各部の角度および艮ざを示すた
めに用いた図、第３図は曜体傾斜角検出器が検出する傾
斜角を示すために用いた図、第４図および第５図はそれ
ぞれ従来の問題点を説明するために用いた図である。 １・・・ブーム、２・・・アーム、３・・・パケット、
４・・・ブームシリンダ、５・・・アームシリンダ、６
・・・パケットシリンダ、７・・・車体上部旋回体、１
０・・・操作レバー、１１・・・座標変換回路、１２・
・・ブーム角検出器、１３・・・アーム角検出器、１４
．２５．２６・・・切換スイッチ、１８．２２．３０・
・・流ｍ制御弁、２３・・・アーム回動速度設定器、２
４・・・ブーム回動速度設定器、３１、・・車体傾斜角
検出器、３２・・・許容傾斜角設定置、３３・・・判別
回路。 第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）作業機先端部の移動すべき速度ベクトルを設定す
   る速度ベクトル設定手段と、 ブーム角およびアーム角をそれぞれ検出する角度検出手
   段と、 前記速度ベクトル設定手段によって設定された速度ベク
   トルおよび前記角度検出手段の検出角度に基づいて作業
   機先端部の速度ベクトルが上記設定された速度ベクトル
   に一致するようにそれぞれ第１のブーム回動速度指令お
   よび第１のアーム回動速度指令を求める演算手段と、 前記第１のブーム回動速度指令または回動速度０を示す
   第２のブーム回動速度指令のいずれか一方を選択出力す
   る切換手段と、 前記切換手段から出力される第１または第２のブーム回
   動速度指令および前記第１のアーム回動速度指令に基づ
   いてそれぞれブームシリンダおよびアームシリンダへの
   圧油供給流量を制御する流量制御手段と、 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、 前記傾斜角検出手段によつて検出した傾斜角に基づいて
   車体が所定の浮き上がりがないことを判別すると、前記
   切換手段に前記第１のブーム回動速度指令を選択させ、
   前記所定の浮き上がりがあることを判別すると、前記切
   換手段に前記第２のブーム回動速度指令を選択させる切
   換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。
2. （２）第２のアーム回動速度指令を設定する設定手段と
   、前記切換制御手段が車体の所定の浮き上がりを判別す
   ると前記第１のアーム回動速度指令に前記第２のアーム
   回動速度指令を加算する手段とを具えた特許請求の範囲
   第（１）項記載のパワーショベルにおける作業機の制御
   装置。