JPS6286235A - 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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- JPS6286235A JPS6286235A JP22552985A JP22552985A JPS6286235A JP S6286235 A JPS6286235 A JP S6286235A JP 22552985 A JP22552985 A JP 22552985A JP 22552985 A JP22552985 A JP 22552985A JP S6286235 A JPS6286235 A JP S6286235A
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- bucket
- angle
- speed
- arm
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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
- E02F3/437—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like providing automatic sequences of movements, e.g. linear excavation, keeping dipper angle constant
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- Structural Engineering (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- 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。
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
ーによってアーム先端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及び速度でアー
ム先端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、更にこれらの回動速度にかかわらずバ
ケット対地角度を一定にするためのバケット回動速度を
求め、これらの回動速度でブーム、アーム、バケットを
自動で同時制御するようにしたものがある(特開昭55
−30038>。
ーによってアーム先端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及び速度でアー
ム先端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、更にこれらの回動速度にかかわらずバ
ケット対地角度を一定にするためのバケット回動速度を
求め、これらの回動速度でブーム、アーム、バケットを
自動で同時制御するようにしたものがある(特開昭55
−30038>。
かかる従来の制御l装置によれば、アーム先端点の速度
ベク]〜ル制御に、バケット対地角度θ一定のバケット
傾角制御を行なうので、第4図(a)に示すように直線
掘削は非常に行ないやすい。
ベク]〜ル制御に、バケット対地角度θ一定のバケット
傾角制御を行なうので、第4図(a)に示すように直線
掘削は非常に行ないやすい。
[発明が解決しようとする問題点1
しかしながら、実際の作業として水平掘削を行なう際は
、第4図(b)の実線で示すようにリーチをかせぐため
にバケットの初期角度をシリンダストロークエンド近く
にすることが多い。この状態から速度Vxによる水平掘
削を行なうと、バケット対地角一定制御のためバケット
はすぐにストロークエンドに達してしまい、その後はバ
ケット制御かできなくなる。
、第4図(b)の実線で示すようにリーチをかせぐため
にバケットの初期角度をシリンダストロークエンド近く
にすることが多い。この状態から速度Vxによる水平掘
削を行なうと、バケット対地角一定制御のためバケット
はすぐにストロークエンドに達してしまい、その後はバ
ケット制御かできなくなる。
そのために、バケット先端の眠削軌跡は円弧を描いて破
線で示すように目標軌跡より大きくもぐり込んでしまう
という問題があった。
線で示すように目標軌跡より大きくもぐり込んでしまう
という問題があった。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、バケットが
ストロークエンドに達してもバノノット刃先点を目標方
向に移動させることができる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。
ストロークエンドに達してもバノノット刃先点を目標方
向に移動させることができる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。
[問題点を解決するための手段]
本発明によれば、ブーム、アームおよびバケットを含む
平面を座標平面として該平面内におけるバケット刃先点
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、バケットのストロークエンドを検出する
ストロークエンド検出手段と、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l−ルおよび前記角度検
出手段の検出角度に基づいてバケット回動点の速度ベク
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
れぞれアーム回動速度およびアーム回動速度を求める第
1の演算手段と、バケットの対地角度が一定になるよう
にバケット回動速度またはバケット回動角を求める第2
の演0手段と、前記速度ムク1−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
度に基づいてバケットがストロークエンドで固定されて
いるという条件で、そのバケット刃先点の速度ベクトル
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
れブーム回動速度およびアーム回動速度を求める第3の
演算手段と、前記ス1〜ロークエンド検出手段がバケッ
トのストロークエンドを検出していないとき前記第1お
よび第2の演算手段の演算結果を出力し、バケットのス
トロークエンドを検出したとき前記第3の演算手段の演
の結果を出力する切替手段と、前記切替手段から加わる
上記演算結果に基づいてそれぞれ対応する作業機シリン
ダへの圧油供給流量を制御する流量制御手段から構成さ
れている。
平面を座標平面として該平面内におけるバケット刃先点
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、バケットのストロークエンドを検出する
ストロークエンド検出手段と、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l−ルおよび前記角度検
出手段の検出角度に基づいてバケット回動点の速度ベク
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
れぞれアーム回動速度およびアーム回動速度を求める第
1の演算手段と、バケットの対地角度が一定になるよう
にバケット回動速度またはバケット回動角を求める第2
の演0手段と、前記速度ムク1−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
度に基づいてバケットがストロークエンドで固定されて
いるという条件で、そのバケット刃先点の速度ベクトル
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
れブーム回動速度およびアーム回動速度を求める第3の
演算手段と、前記ス1〜ロークエンド検出手段がバケッ
トのストロークエンドを検出していないとき前記第1お
よび第2の演算手段の演算結果を出力し、バケットのス
トロークエンドを検出したとき前記第3の演算手段の演
の結果を出力する切替手段と、前記切替手段から加わる
上記演算結果に基づいてそれぞれ対応する作業機シリン
ダへの圧油供給流量を制御する流量制御手段から構成さ
れている。
[作用]
すなわち、バケットが可1F7I範囲内にあるときには
、アーム先端点が指令された速度ベクトル通りに移動す
るようにブーム、アームを制御すると共に、バケット対
地角度が一定になるようにバケットを制御し、バケット
がストロークエンドに達して対地角度一定制御が効かな
くなったら、バケットがそのストロークエンドでアーム
先端点に固定されたものとして、該バケット刃先点が指
令された速度ベク;〜ル通りに移動するJ:うにブーム
、アームを制御するようにしている。
、アーム先端点が指令された速度ベクトル通りに移動す
るようにブーム、アームを制御すると共に、バケット対
地角度が一定になるようにバケットを制御し、バケット
がストロークエンドに達して対地角度一定制御が効かな
くなったら、バケットがそのストロークエンドでアーム
先端点に固定されたものとして、該バケット刃先点が指
令された速度ベク;〜ル通りに移動するJ:うにブーム
、アームを制御するようにしている。
[実施例1
以下、本発明を添付図面を参照して訂細に説明する。
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、各作業機を含
む平面をXY8標平面とし、ブーム1の回動点△を座標
原点としている。ここでY軸とブーム1とのなす角αを
ブー11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とのなげ角γをバケット角と
し、Cをアーム先端点、Dをバケット刃先点とする。な
お、同図においては、バケット3がストロークエンドに
達し、バケット角γがγendになっている場合に関し
て示している。
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XY8標平面とし、ブーム1の回動点△を座標
原点としている。ここでY軸とブーム1とのなす角αを
ブー11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とのなげ角γをバケット角と
し、Cをアーム先端点、Dをバケット刃先点とする。な
お、同図においては、バケット3がストロークエンドに
達し、バケット角γがγendになっている場合に関し
て示している。
まず、アーム先端点を指令した速度ベクトル通りに移動
させる制御と31、に、バケット対地角を一定とする制
御について説明する。
させる制御と31、に、バケット対地角を一定とする制
御について説明する。
さて、アーム先端点Cの座標(X、Yo)は、で与えら
れる。ここで、Ω およびΩ2はそれぞれブーム長く線
分AS)LBよびアーム長く線分BC)を示す。
れる。ここで、Ω およびΩ2はそれぞれブーム長く線
分AS)LBよびアーム長く線分BC)を示す。
次に、上記第(1)式の座標(Xo、Yo)を時間微分
し、X軸およびY@力方向速度成分したがって、アーム
先端点Cを速度(火。。
し、X軸およびY@力方向速度成分したがって、アーム
先端点Cを速度(火。。
′?0)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d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。上記第(2)式をブーム回8速度改およびアー
ム回動速度力について解また、バケット対地角を一定と
なるように制すBするためには、上記第(3)式によっ
て求められるブーム回動速度dおよびアーム回動速度り
の和の符号を反転した賄−(改十b)又は実礪のブーム
回動速度およびアーム回動速度の和の?J月を反転した
値をバケット3の回動速度指令として与えるようにすれ
ばよい。
2)式を満足するブーム回動速度d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。上記第(2)式をブーム回8速度改およびアー
ム回動速度力について解また、バケット対地角を一定と
なるように制すBするためには、上記第(3)式によっ
て求められるブーム回動速度dおよびアーム回動速度り
の和の符号を反転した賄−(改十b)又は実礪のブーム
回動速度およびアーム回動速度の和の?J月を反転した
値をバケット3の回動速度指令として与えるようにすれ
ばよい。
このJ:うにしてバケット対地角を一定にすると、第4
図(a)に示すようにアーム先端点の移動軌跡とバケッ
ト刃先点の移動軌跡は平行となり、アーム先端点が指令
された速度ベクトル通りに移動すると、バケット刃先点
も指令された速度ベクトル通りに移動することになる。
図(a)に示すようにアーム先端点の移動軌跡とバケッ
ト刃先点の移動軌跡は平行となり、アーム先端点が指令
された速度ベクトル通りに移動すると、バケット刃先点
も指令された速度ベクトル通りに移動することになる。
次に、バケットがストロークエンドに達して対地角一定
制御が効かなくなった場合に、バケット刃先点を指令し
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
。
制御が効かなくなった場合に、バケット刃先点を指令し
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
。
この場合、バケット3がストロークエンドでアーム先端
点に固定されたものとする。このとき、で与えられる。
点に固定されたものとする。このとき、で与えられる。
ここで、Q3はバケット長(線分CD)、γendはバ
ケツi・がストロークエンドのときのバケット角を示す
(第2図参照)。
ケツi・がストロークエンドのときのバケット角を示す
(第2図参照)。
上記第(4)式を時間微分してブーム回動速度改および
アーム回動速度力について整理すると、−Ω3sin(
cx+β+7end) +Ω35in(α+β+7end) −Ω2cos(α+β) Ω cosα+、Ω2cos(α」−β)どなる。
アーム回動速度力について整理すると、−Ω3sin(
cx+β+7end) +Ω35in(α+β+7end) −Ω2cos(α+β) Ω cosα+、Ω2cos(α」−β)どなる。
なお、上記第(5)式の代わりに、第2図に示ずように
バケット3がストロークエンドにあるときのブーム先端
点8とバケット刃先点りの長さをΩ ′とし、またこの
ときの線分BCとBDとのなす角をΔβとすると、前記
第(3)式において、Ω をΩ ′に、βを(β−Δβ
)に置き換えてとしてもよい。
バケット3がストロークエンドにあるときのブーム先端
点8とバケット刃先点りの長さをΩ ′とし、またこの
ときの線分BCとBDとのなす角をΔβとすると、前記
第(3)式において、Ω をΩ ′に、βを(β−Δβ
)に置き換えてとしてもよい。
したがって、バケット3が可動範囲内にあれば、前記第
(3)式によるブーム回動速度おにびアーム回動速度に
基づいてブーム1およびアーム2を制御し、かつバケッ
ト対地角一定となるバケット3の制御を行ない、バケッ
ト3がストロ−クエンドに達すると、前記第(5)式ま
たは第〈6)式によるブーム回動速度およびアーム回動
速度に基づいてブーム1およびアーム2を制御するよう
にする。
(3)式によるブーム回動速度おにびアーム回動速度に
基づいてブーム1およびアーム2を制御し、かつバケッ
ト対地角一定となるバケット3の制御を行ない、バケッ
ト3がストロ−クエンドに達すると、前記第(5)式ま
たは第〈6)式によるブーム回動速度およびアーム回動
速度に基づいてブーム1およびアーム2を制御するよう
にする。
第1図は上述の原理に基づいてパワーショベルの作業機
を制御する制御装置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バケット刃先点の進行方向を指
令し、その操作量によってバケット刃先点の進行速度を
指令する。この操作レバ〜10によって設定されるバケ
ット刃先点の進行方向および進行速度、ずなりもバケッ
ト刃先点の速度ベクトルの各速度成分、 ref
−ref (XD 、YD )を示す信号は、座標変換回
路11に加えられる。
を制御する制御装置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バケット刃先点の進行方向を指
令し、その操作量によってバケット刃先点の進行速度を
指令する。この操作レバ〜10によって設定されるバケ
ット刃先点の進行方向および進行速度、ずなりもバケッ
ト刃先点の速度ベクトルの各速度成分、 ref
−ref (XD 、YD )を示す信号は、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8する
ことができ、その回動Φによってバケット回初速度テr
cf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(よこの操作レバーは中立位置
をとり、上記各速W指令は全てOとなる。
ことができ、その回動Φによってバケット回初速度テr
cf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(よこの操作レバーは中立位置
をとり、上記各速W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
.アーム角検出器13およびバケット角検出器14から
それぞれ実機のブーム角α、アーム角βおよびバケット
角γを示1信号が加えられている。座標変換回路11は
入力するバケット角γを示す信号からバケット3がスト
ロークエンドに達しているか否かを検出するストローク
エンド検出回路を含み、この検出回路によってバケット
3がストロークエンドに達していないと判断されると、
入力する速度ベクトルの各速度成分(−ref Hr
ef )を示す信号、ブーム角αおXD 、YD よびアーム角βを示す信号に基づいて、バケット刃先点
D(アーム先端点C)を上記速度ベクトル通りに移動さ
せるために必要なアーム回動速度−rcr
ref■ およびアーム回
動速度b を算出する(第(3)式)。
.アーム角検出器13およびバケット角検出器14から
それぞれ実機のブーム角α、アーム角βおよびバケット
角γを示1信号が加えられている。座標変換回路11は
入力するバケット角γを示す信号からバケット3がスト
ロークエンドに達しているか否かを検出するストローク
エンド検出回路を含み、この検出回路によってバケット
3がストロークエンドに達していないと判断されると、
入力する速度ベクトルの各速度成分(−ref Hr
ef )を示す信号、ブーム角αおXD 、YD よびアーム角βを示す信号に基づいて、バケット刃先点
D(アーム先端点C)を上記速度ベクトル通りに移動さ
せるために必要なアーム回動速度−rcr
ref■ およびアーム回
動速度b を算出する(第(3)式)。
このように算出したブーム回動速度へrefはブーム1
の回動速度の目標値として加算点15に加えられる。加
算点15の他の入力にはブーム回動速度演算回路16か
らブーム1の実際の回動速度改を示すフィードバック伍
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へ
を求めるようにしている。
の回動速度の目標値として加算点15に加えられる。加
算点15の他の入力にはブーム回動速度演算回路16か
らブーム1の実際の回動速度改を示すフィードバック伍
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へ
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。
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cf −ム1は目標回動速度力 となるように回8ゐり御さ
れることになる。
シリンダ4に供給する。これにより、ブcf −ム1は目標回動速度力 となるように回8ゐり御さ
れることになる。
アーム2についてし上記と同様に、加鋒点19at
で目標回動速度力 とアーム回動速度演算回路20か
ら加えられる実際のアーム回動速度すとの偏差がとられ
、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
所要流量の圧油が供給される。
ら加えられる実際のアーム回動速度すとの偏差がとられ
、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
所要流量の圧油が供給される。
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。
指令された速度ベクトル通りに移動することになる。
また、ブーム回動速度演算回路16およびアーム回動速
度演算回路20によって求められたブーム回動速度へお
よびアーム回動速度すを示す信号tよ加n点23で加算
され、その加鈴値は加算点24の負入力に加えられる。
度演算回路20によって求められたブーム回動速度へお
よびアーム回動速度すを示す信号tよ加n点23で加算
され、その加鈴値は加算点24の負入力に加えられる。
加算点24の正入力に1よ操作レバー10にリバat
ケッl〜回動速度γ を示す信号が加えられており、
加Ω点24はこれらの入力を加算して加紳器25に加え
る。加鈴点25では目標回動速度cf (テ −(改+A))とバケット回動速度演t、1回
路26から加えられる実際のバケット回動速度tとの(
1差がとられ、この偏差が補償器27を介して流吊制η
■弁28に加えられ、この流量制御弁28ににつてバケ
ツ]ヘシリンダ6に所要流量の圧油が供給される。
加Ω点24はこれらの入力を加算して加紳器25に加え
る。加鈴点25では目標回動速度cf (テ −(改+A))とバケット回動速度演t、1回
路26から加えられる実際のバケット回動速度tとの(
1差がとられ、この偏差が補償器27を介して流吊制η
■弁28に加えられ、この流量制御弁28ににつてバケ
ツ]ヘシリンダ6に所要流量の圧油が供給される。
したがって、操作レバー10によってバケットef
回動速度″r =0が指令されると、バケット3は回
動速度−(a+!J)で回動することになり、その結果
、ブーム1およびアーム2′・つ・初にかかわらずバケ
ット3は最初の姿勢を保持71 ′、l−うにすなわち
バケット対地角が一定となるように制御される。
動速度−(a+!J)で回動することになり、その結果
、ブーム1およびアーム2′・つ・初にかかわらずバケ
ット3は最初の姿勢を保持71 ′、l−うにすなわち
バケット対地角が一定となるように制御される。
一方、バケット3がストロークエンドに達し、これが座
標変換回路11中のストロークエンド検出回路によって
検出されると、座標変換回路11はバケット3がストロ
ークエンドで固定されているという条件で、そのバケッ
ト刃先点りの速度ベクトルが操作レバー10によって指
令された速度ハざクトルに一致するようにそれぞれブー
ム回動法ref ref度改
およびアーム回動速度b を求め(第(5)式また
は第(6)式)、これらの回動速度を示す信号を前記目
標値としていに回動速度を示す信号に切り替えて出力す
る。
標変換回路11中のストロークエンド検出回路によって
検出されると、座標変換回路11はバケット3がストロ
ークエンドで固定されているという条件で、そのバケッ
ト刃先点りの速度ベクトルが操作レバー10によって指
令された速度ハざクトルに一致するようにそれぞれブー
ム回動法ref ref度改
およびアーム回動速度b を求め(第(5)式また
は第(6)式)、これらの回動速度を示す信号を前記目
標値としていに回動速度を示す信号に切り替えて出力す
る。
これにより、バケット刃先点りは操作レバー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。
て指令された速度ベクトル通りに移動することになる。
なお、操作レバー1oによってバケット回動速度7 r
cf−0が指令されているとき、バケット3には実機の
ブーム回動速度へおよびアーム回動速度力の加算値の符
号を反転した値−(改+A)が目標速度として与えられ
るが、バケット3はすでにストロークエンドに達してお
り、上記目標速度によってはバケツ1−3は回動しない
。また、上記実施例に代えて、バケット角γがストロー
クエンドを示す角γendにあるときにtよ、加算点2
4に上記速度−(改十力)を示す信号が加わらないよう
にしてもよい。
cf−0が指令されているとき、バケット3には実機の
ブーム回動速度へおよびアーム回動速度力の加算値の符
号を反転した値−(改+A)が目標速度として与えられ
るが、バケット3はすでにストロークエンドに達してお
り、上記目標速度によってはバケツ1−3は回動しない
。また、上記実施例に代えて、バケット角γがストロー
クエンドを示す角γendにあるときにtよ、加算点2
4に上記速度−(改十力)を示す信号が加わらないよう
にしてもよい。
次に、本発明の他の実施例について説明する。
この実施例においては、バケット3が可動範囲内にある
ときには、操作レバーによりバケット刃先点の速度ベク
トル(火 rcf −ratD ”D )
おに びバケット絶対角速度Δを与え、その通りにブーム1.
アーム2.バケット3を複合制御し、作業中に6指令を
与えてもバケット刃先点は直線上を動<J:うにしてい
る。また、法面角仕上用のモードをスイッチ切替によっ
て付加できるようにしたものである。
ときには、操作レバーによりバケット刃先点の速度ベク
トル(火 rcf −ratD ”D )
おに びバケット絶対角速度Δを与え、その通りにブーム1.
アーム2.バケット3を複合制御し、作業中に6指令を
与えてもバケット刃先点は直線上を動<J:うにしてい
る。また、法面角仕上用のモードをスイッチ切替によっ
て付加できるようにしたものである。
さて、バケット3が可動範囲内にあるとき、作業中にバ
ケット絶対角速度♂40を与えてら、バケット刃先点を
指令された速度ベクトル通りに移+)Jさぜる変換式は
、次式、 −Ω2 C03(α+β) Ω1cos a+Ω2cos(α+β)−Ω1CO8α となる。ここで、制御中に、バフラ1ヘシリンダがスト
ロークエンドに達して(γmaxあるいはγl111.
)になったら、バケット制御jllは効かなくなるので
、上記第(7)式に基づく制御から前述した第(5)式
又は第(6)式に基づく制御に切り替えて、ブーム1.
アーム2のみでバケット刃先端点の速度ベクトル制御I
Iを行なう。
ケット絶対角速度♂40を与えてら、バケット刃先点を
指令された速度ベクトル通りに移+)Jさぜる変換式は
、次式、 −Ω2 C03(α+β) Ω1cos a+Ω2cos(α+β)−Ω1CO8α となる。ここで、制御中に、バフラ1ヘシリンダがスト
ロークエンドに達して(γmaxあるいはγl111.
)になったら、バケット制御jllは効かなくなるので
、上記第(7)式に基づく制御から前述した第(5)式
又は第(6)式に基づく制御に切り替えて、ブーム1.
アーム2のみでバケット刃先端点の速度ベクトル制御I
Iを行なう。
第3図において、操作レバー30は第1図の操作レバー
10と同様にバケット刃先点の速度ベク、ref−rO
f)ヲ示ス トルの各速度成分(XD 、YD 倍信号切替スイッチ35および36の接点35 aおよ
び36aに出力し、操作レバー31はバケット絶対角速
度6を示す信号を座標変換回路37に出力する。
10と同様にバケット刃先点の速度ベク、ref−rO
f)ヲ示ス トルの各速度成分(XD 、YD 倍信号切替スイッチ35および36の接点35 aおよ
び36aに出力し、操作レバー31はバケット絶対角速
度6を示す信号を座標変換回路37に出力する。
法面角設定7!A32はバケット刃先点が移動すべき法
面の角度nを設定するもので、その法面角nを示す信号
を演算回路34に出力する。操作レバー33はバケット
刃先点の移動すべき速度■を設定するもので、その速度
■を示す信号を演算回路34に出力する。
面の角度nを設定するもので、その法面角nを示す信号
を演算回路34に出力する。操作レバー33はバケット
刃先点の移動すべき速度■を設定するもので、その速度
■を示す信号を演算回路34に出力する。
演t)回路34は入力する法面角nおよび速度Vを示ず
信号に基づいて、バケット刃先点の速度べ、rcf
、rcr クトルの各速度成分(× 、工 )を次式よこのよ
うにして求めた各速度成分(火raf・ rat Y )を示す信号はそれぞれ切替スイッチ35および
36の接点35bおよび36bに加えられる。
信号に基づいて、バケット刃先点の速度べ、rcf
、rcr クトルの各速度成分(× 、工 )を次式よこのよ
うにして求めた各速度成分(火raf・ rat Y )を示す信号はそれぞれ切替スイッチ35および
36の接点35bおよび36bに加えられる。
切替スイッチ35および36は、予め設定した法面角度
通りに精度よく法面の仕上げ作業を行なうときには、そ
れぞれ可動接片35cおよび36Cがそれぞれ接点35
bおよび36bに切り替えられ、これらの接点に入力す
る信号を座標変換回路37に出力し、それ以外の作業を
行なうときには、それぞれ可動接片35cおよび36C
がそれぞれ接点35aおよび36aに切り替えられ、こ
れらの接点に入力する信号を座標変換回路37に出力す
る。
通りに精度よく法面の仕上げ作業を行なうときには、そ
れぞれ可動接片35cおよび36Cがそれぞれ接点35
bおよび36bに切り替えられ、これらの接点に入力す
る信号を座標変換回路37に出力し、それ以外の作業を
行なうときには、それぞれ可動接片35cおよび36C
がそれぞれ接点35aおよび36aに切り替えられ、こ
れらの接点に入力する信号を座標変換回路37に出力す
る。
座標変換回路37は、入力するバケット角γを示す信号
からバケット3がストロークエンドに達しているか否か
を検出するストロークエンド検出回路を含み、この検出
回路によってバケット3がストロークエンドに達してい
ないと判断されると、・ rat 入力する速度ベクトルの各速度成分(Xo 。
からバケット3がストロークエンドに達しているか否か
を検出するストロークエンド検出回路を含み、この検出
回路によってバケット3がストロークエンドに達してい
ないと判断されると、・ rat 入力する速度ベクトルの各速度成分(Xo 。
・ raf
YD )を示す信号、バケット絶対角速度6を示す
信号、ブーム角α、アーム角βおよびブーム角γを示す
信号に基づいて、バフラ]・刃先点りを上記速度ベクト
ル通りに移動させるために必要な・rcf
rcf ブーム回動回動α 、アーム回動速度力 およびバ
ケット回動速度trcfを算出する(第(8)式)。
信号、ブーム角α、アーム角βおよびブーム角γを示す
信号に基づいて、バフラ]・刃先点りを上記速度ベクト
ル通りに移動させるために必要な・rcf
rcf ブーム回動回動α 、アーム回動速度力 およびバ
ケット回動速度trcfを算出する(第(8)式)。
また、バケット3がストロークエンドに達し、これが座
標変換回路37中のストロークエンド検出回路によって
検出されると、座標変換回路37はバフラl−3がスト
ロークエンドで固定されているという条件で、そのバケ
ット刃先点りの速度ベクトルが指令された速度ベクトル
に一致するようにそれぞれブーム回動速度へr c f
およびアーム回at 初速度力 を算出する(第(5)式または第(6)式
)。
標変換回路37中のストロークエンド検出回路によって
検出されると、座標変換回路37はバフラl−3がスト
ロークエンドで固定されているという条件で、そのバケ
ット刃先点りの速度ベクトルが指令された速度ベクトル
に一致するようにそれぞれブーム回動速度へr c f
およびアーム回at 初速度力 を算出する(第(5)式または第(6)式
)。
上記のようにして算出したブーム回動速度−ref
ref ■ 、アーム回動速度b およびバケット回動速度
テratを示す信号は、対応する各作業機の目標値とし
て出力される。なお、これらの目標値に阜づいて各作業
機を制御する制御系は、第1図のものと同様のため、第
1図のものと同じ番号を付し、ここでは詳細な説明は省
略する。
ref ■ 、アーム回動速度b およびバケット回動速度
テratを示す信号は、対応する各作業機の目標値とし
て出力される。なお、これらの目標値に阜づいて各作業
機を制御する制御系は、第1図のものと同様のため、第
1図のものと同じ番号を付し、ここでは詳細な説明は省
略する。
なお、本実施例で(よ、車体本体が傾斜していない地面
にあることを前提として説明してきたが、車体本体が傾
斜していても、その傾斜角による補正を行なうことによ
ってバケット刃先点またはアーム先端点を指令した速度
ベクI〜ル通りに制御することができる。この場合、車
体(上部旋回体)の作業機の向いている方向の傾斜角を
例えば振子式傾斜計で計測する。この傾斜角を3とする
と、前述した第(3)式は、次式、 に置き換えることができる。
にあることを前提として説明してきたが、車体本体が傾
斜していても、その傾斜角による補正を行なうことによ
ってバケット刃先点またはアーム先端点を指令した速度
ベクI〜ル通りに制御することができる。この場合、車
体(上部旋回体)の作業機の向いている方向の傾斜角を
例えば振子式傾斜計で計測する。この傾斜角を3とする
と、前述した第(3)式は、次式、 に置き換えることができる。
また、車体が傾斜地上にあり、かつ旋回や傾斜地での走
行などを行ない、上部旋回体の傾斜角が変化する場合に
は、その傾斜角の角速度ざも検出するようにし、この傾
斜角3および傾斜角速度ざに基づいて車体傾斜および車
体傾斜変化にともなうIIIを除去し、バケット刃先点
またはアーム先端点を指令した速度ベクトル通りに制御
することらできる。この場合、曲)ホした第(3)式は
、次式、 に置き換えることができる。
行などを行ない、上部旋回体の傾斜角が変化する場合に
は、その傾斜角の角速度ざも検出するようにし、この傾
斜角3および傾斜角速度ざに基づいて車体傾斜および車
体傾斜変化にともなうIIIを除去し、バケット刃先点
またはアーム先端点を指令した速度ベクトル通りに制御
することらできる。この場合、曲)ホした第(3)式は
、次式、 に置き換えることができる。
更に本実施例では、バケット対地角一定制御を、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賄
−(改十力)をバケット回動速度の目標速度として与え
ることによって達成しているが、予め設定したバケット
対地角度θを一定に保つべく、ブーム角αおよびアーム
角βに応じてバケット角γを位置制御するようにしても
よい。こer の場合、目標とするバケット角γ は、次式、γ””
−(3/2)π−(αトβ十〇)・・・(11)によ
って求めることができる。なお、上記バケット対地角度
θはバケット回動速度指令を積分して与えることができ
る。
回動速度改とアーム回動速度力の和の符号を反転した賄
−(改十力)をバケット回動速度の目標速度として与え
ることによって達成しているが、予め設定したバケット
対地角度θを一定に保つべく、ブーム角αおよびアーム
角βに応じてバケット角γを位置制御するようにしても
よい。こer の場合、目標とするバケット角γ は、次式、γ””
−(3/2)π−(αトβ十〇)・・・(11)によ
って求めることができる。なお、上記バケット対地角度
θはバケット回動速度指令を積分して与えることができ
る。
[発明の効果]
以上説明したように本発明によれば、バケット対地角度
一定制御を行ないながらバケット刃先点を指令した速度
ベクトル通りに移動制御中に、バケットがストロークエ
ンドに達してもバフツ1〜刃先点を上記指令した速度ベ
クトル通りに移動させることができ、直線掘削時におい
て直線性が悪くなるのを補償することができる。
一定制御を行ないながらバケット刃先点を指令した速度
ベクトル通りに移動制御中に、バケットがストロークエ
ンドに達してもバフツ1〜刃先点を上記指令した速度ベ
クトル通りに移動させることができ、直線掘削時におい
て直線性が悪くなるのを補償することができる。
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
パワーショベルの構成および各部の定数、変数を示すた
めに用いた概略図、第3図は本発明の他の実施例を示す
ブロック図、第4図(a>はアーム先端点の速度指令と
して水平方向指令■8を与え、かつバケット対地角度一
定制御を行なった時の作業機の変化状態図、第4図(b
)はバフツ1−がストロークエンドに達してからもなお
アーム先端点の速度指令Vxを与え続けた場合の従来の
作業機の変化状態図である。 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、 10.30,31.33・・・操作レバー、11.37
・・・座標変換回路、12・・・ブーム角検出晶、13
・・・アーム角検出器、14・・・バケット角検出器、
16・・・ブーム回動速度演算回路、17.21.27
・・・補tei器、 18.22.28・・・流m制御弁、20・・・アーム
回初速度演筒回路、26・・・バケット回動速度演等回
路、32・・・法面角設定器、34・・・演算回路、3
5.36・・・切替スイッチ。
パワーショベルの構成および各部の定数、変数を示すた
めに用いた概略図、第3図は本発明の他の実施例を示す
ブロック図、第4図(a>はアーム先端点の速度指令と
して水平方向指令■8を与え、かつバケット対地角度一
定制御を行なった時の作業機の変化状態図、第4図(b
)はバフツ1−がストロークエンドに達してからもなお
アーム先端点の速度指令Vxを与え続けた場合の従来の
作業機の変化状態図である。 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、 10.30,31.33・・・操作レバー、11.37
・・・座標変換回路、12・・・ブーム角検出晶、13
・・・アーム角検出器、14・・・バケット角検出器、
16・・・ブーム回動速度演算回路、17.21.27
・・・補tei器、 18.22.28・・・流m制御弁、20・・・アーム
回初速度演筒回路、26・・・バケット回動速度演等回
路、32・・・法面角設定器、34・・・演算回路、3
5.36・・・切替スイッチ。
Claims (5)
- (1)ブーム、アームおよびバケットを含む平面を座標
平面として該平面内におけるバケット刃先点の移動すべ
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、 バケットのストロークエンドを検出するストロークエン
ド検出手段と、 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バケ
ット回動点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ブーム回動速度およびアー
ム回動速度を求める第1の演算手段と、 バケットの対地角度が一定になるようにバケット回動速
度またはバケット回動角を求める第2の演算手段と、 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バケ
ットがストロークエンドで固定されているという条件で
、そのバケット刃先点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ブーム回動速度
およびアーム回動速度を求める第3の演算手段と、 前記ストロークエンド検出手段がバケットのストローク
エンドを検出していないとき前記第1および第2の演算
手段の演算結果を出力し、バケットのストロークエンド
を検出したとき前記第3の演算手段の演算結果を出力す
る切替手段と、前記切替手段から加わる上記演算結果に
基づいてそれぞれ対応する作業機シリンダへの圧油供給
流量を制御する流量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)前記速度ベクトル設定手段は、1本の操作レバー
と、この操作レバーの操作方向および操作量によってバ
ケット刃先点の速度ベクトルを設定する手段とからなる
特許請求の範囲第(1)項記載のパワーショベルにおけ
る作業機の制御装置。 - (3)前記速度ベクトル設定手段は、掘削速度指令手段
と、法面角設定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における作業機の制御装置。 - (4)前記第2の演算手段は、前記第1の演算回路によ
って求めたブーム回動速度およびアーム回動速度若しく
は実機のブーム回動速度およびアーム回動速度の和の符
号を反転した値をバケット回動速度として求める特許請
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。 - (5)前記第2の演算手段は、バケットの対地角度を設
定する手段と、該設定手段の設定角度および前記角度検
出手段によって検出されたブーム角およびアーム角に基
づいて前記設定角度を一定に保つようバケット回動角度
を求める特許請求の範囲第(1)項記載のパワーショベ
ルにおける作業機の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22552985A JPH0663247B2 (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 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 |
---|---|---|---|
JP22552985A JPH0663247B2 (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | パワ−シヨベルにおける作業機の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6286235A true JPS6286235A (ja) | 1987-04-20 |
JPH0663247B2 JPH0663247B2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=16830730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22552985A Expired - Lifetime JPH0663247B2 (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 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) | JPH0663247B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10120369B2 (en) | 2015-01-06 | 2018-11-06 | Joy Global Surface Mining Inc | Controlling a digging attachment along a path or trajectory |
CN112267503A (zh) * | 2017-01-10 | 2021-01-26 | 株式会社小松制作所 | 作业车辆的控制方法 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6135884A (en) | 1997-08-08 | 2000-10-24 | International Game Technology | Gaming machine having secondary display for providing video content |
-
1985
- 1985-10-09 JP JP22552985A patent/JPH0663247B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10120369B2 (en) | 2015-01-06 | 2018-11-06 | Joy Global Surface Mining Inc | Controlling a digging attachment along a path or trajectory |
CN112267503A (zh) * | 2017-01-10 | 2021-01-26 | 株式会社小松制作所 | 作业车辆的控制方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0663247B2 (ja) | 1994-08-22 |
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