[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JPH10252092A - 建設機械の制御方法および制御装置 - Google Patents

建設機械の制御方法および制御装置

Info

Publication number
JPH10252092A
JPH10252092A JP9055344A JP5534497A JPH10252092A JP H10252092 A JPH10252092 A JP H10252092A JP 9055344 A JP9055344 A JP 9055344A JP 5534497 A JP5534497 A JP 5534497A JP H10252092 A JPH10252092 A JP H10252092A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pump
cylinder
bucket
discharge pressure
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP9055344A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3608900B2 (ja
Inventor
Shoji Tozawa
祥二 戸澤
Tomoaki Ono
智昭 小野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar Japan Ltd
Caterpillar Mitsubishi Ltd
Original Assignee
Caterpillar Mitsubishi Ltd
Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP05534497A priority Critical patent/JP3608900B2/ja
Application filed by Caterpillar Mitsubishi Ltd, Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd filed Critical Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority to US09/180,551 priority patent/US6108948A/en
Priority to CN97194411A priority patent/CN1088488C/zh
Priority to CA002250899A priority patent/CA2250899C/en
Priority to EP97913473A priority patent/EP0965698B1/en
Priority to DE69724462T priority patent/DE69724462T2/de
Priority to PCT/JP1997/004362 priority patent/WO1998040570A1/ja
Priority to KR1019980708739A priority patent/KR100319569B1/ko
Publication of JPH10252092A publication Critical patent/JPH10252092A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3608900B2 publication Critical patent/JP3608900B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; 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
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/435Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/2025Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278Hydraulic circuits
    • E02F9/2292Systems with two or more pumps
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278Hydraulic circuits
    • E02F9/2296Systems with a variable displacement pump

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アーム機構の駆動開始直後であっても、ポン
プの応答遅れや不感帯の増大を抑制して作業部材による
仕上げ精度の向上をはかる。 【解決手段】 操作部材8による操作量に応じて吐出圧
を可変にしうるポンプ51,52を有する流体圧回路に
接続されるとともにポンプ51,52からの吐出圧で動
作するシリンダ式アクチュエータで、建設機械本体に装
備された関節式アーム機構を駆動する建設機械におい
て、操作部材8がシリンダ式アクチュエータの非駆動位
置にある場合でも、ポンプ51,52の吐出圧を所定値
以上に保持するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地面を掘削する油
圧ショベル等の建設機械に関し、特にかかる建設機械の
制御方法および制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】油圧ショベル等の建設機械は、図13に
示すように、無限軌条部500Aを有する下部走行体5
00上に、運転操作室(キャビン)600付きの上部旋
回体100をそなえており、さらにこの上部旋回体10
0に、ブーム200,スティック300,バケット40
0からなる関節式アーム機構を装備した構成となってい
る。
【0003】そして、例えばストロークセンサ210,
220,230にて得られた、ブーム200,スティッ
ク300,バケット400の各伸縮変位情報に基づき、
ブーム200,スティック300,バケット400を適
宜それぞれ油圧シリンダ120,121,122で駆動
して、バケット400の進行方向あるいはバケット40
0の姿勢を一定に保って掘削できるようになっており、
これにより、バケット400のごとき作業部材の位置と
姿勢の制御を正確に且つ安定して行ない得るようになっ
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の油圧ショベルでは、例えば水平均し動作等のよう
にバケット400の歯先を直線的に動かす操作(レイキ
ング)をコントローラにより自動的に行なう場合、油圧
シリンダ120,121,122に対して作動油の給排
を行なう油圧回路中の電磁弁(制御弁機構)を電気的に
フィードバック制御することにより、油圧シリンダ12
0,121,122の伸縮動作を制御して、ブーム20
0,スティック300,バケット400の姿勢を制御し
ている。
【0005】このとき、油圧シリンダ120,121,
122は、油圧回路に接続され、ポンプからの吐出圧に
よって動作するようになっており、作業者が操作レバー
を操作することにより、上記の油圧回路を通じて油圧シ
リンダ120〜122に対する作動油の給排が行なわ
れ、ブーム200,スティック300,バケット400
が動作するようになっている。
【0006】このとき、関節式アーム機構の駆動を開始
する直前は、操作レバーは中立位置(非駆動位置)に配
置され、前述したポンプはほとんど作動油を吐出してな
い状態(アイドリング状態)になっている。このような
状態から操作レバーを操作すると、操作レバーの操作量
に応じてポンプの吐出圧が徐々に立ち上がるようになっ
ている。
【0007】このため、ポンプのアイドリング状態から
操作レバーを操作して自動制御を開始した直後(駆動開
始直後)には、ポンプの吐出圧が十分に立ち上がってい
ないため、ポンプの応答遅れが生じるほか、ポンプ負荷
が油圧シリンダ120〜122の負荷よりも小さいこと
に起因して不感帯が増大することにより、バケット40
0の姿勢制御精度が悪化してしまう。従って、駆動開始
直後において、バケット400による水平均し面等の仕
上げ精度を向上させることは困難であった。
【0008】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、アーム機構の駆動開始直後であっても、ポン
プの応答遅れや不感帯の増大を抑制して作業部材による
仕上げ精度の向上をはかった、建設機械の制御方法およ
び制御装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の建設機械の制御方法(請求項1)は、操作
部材による操作量に応じて吐出圧を可変にしうるポンプ
を有する流体圧回路に接続されるとともにポンプからの
吐出圧で動作するシリンダ式アクチュエータで、建設機
械本体に装備された関節式アーム機構を駆動する建設機
械において、操作部材がシリンダ式アクチュエータの非
駆動位置にある場合でも、ポンプの吐出圧を所定値以上
に保持しておくことを特徴としている。
【0010】上述した建設機械の制御方法(請求項1)
では、操作部材がシリンダ式アクチュエータの非駆動位
置にある場合でも、ポンプの吐出圧が所定値以上に保持
されているので、関節式アーム機構を動作させるべく操
作部材を非駆動位置から操作した直後(駆動開始直後)
であっても、十分なポンプ吐出圧が得られ、ポンプの応
答遅れや不感帯の増大を抑制することができる。
【0011】また、本発明の建設機械の制御装置(請求
項2)は、建設機械本体と、この建設機械本体に一端部
を枢着され他端側に作業部材を有する関節式アーム機構
と、伸縮動作を行なうことによりアーム機構を駆動する
シリンダ式アクチュエータ機構と、このシリンダ式アク
チュエータ機構を介してアーム機構を操作する操作部材
と、シリンダ式アクチュエータ機構に対して作動流体の
給排を行なってシリンダ式アクチュエータ機構に伸縮動
作を行なわせるべく操作部材による操作量に応じて吐出
圧を可変にしうるポンプを有する流体圧回路と、操作部
材がシリンダ式アクチュエータ機構の非駆動位置にある
かどうかを検出する検出手段と、この検出手段にて操作
部材がシリンダ式アクチュエータ機構の非駆動位置にあ
ることが検出された場合にポンプの吐出圧を所定値以上
に保持するポンプ制御手段とをそなえて構成されたこと
を特徴としている。
【0012】なお、ポンプ制御手段が、検出手段にて操
作部材がシリンダ式アクチュエータ機構の非駆動位置に
あることが検出され、且つ、制御開始トリガ操作部材に
よる制御開始トリガ操作が行なわれたことが検出される
と、ポンプの吐出圧を所定値以上に保持するように構成
されてもよい(請求項3)。また、ポンプ制御手段が、
シリンダ式アクチュエータ機構に作用する負荷状態に応
じて、保持すべき吐出圧を変更するように構成されても
よいし(請求項4)、この場合、ポンプ制御手段が、シ
リンダ式アクチュエータ機構に作用する負荷状態に応じ
て、変更すべき保持吐出圧を記憶した記憶手段を有して
構成されていてもよい(請求項5)。
【0013】上述した建設機械の制御装置(請求項2)
では、検出手段にて操作部材がシリンダ式アクチュエー
タ機構の非駆動位置にあることが検出されると、ポンプ
制御手段により、ポンプの吐出圧が所定値以上に保持さ
れるので、関節式アーム機構を動作させるべく操作部材
を非駆動位置から操作した直後(駆動開始直後)であっ
ても、十分なポンプ吐出圧が得られ、ポンプの応答遅れ
や不感帯の増大を抑制することができる。
【0014】なお、検出手段にて操作部材がシリンダ式
アクチュエータ機構の非駆動位置にあることが検出さ
れ、且つ、制御開始トリガ操作部材による制御開始トリ
ガ操作が行なわれたことが検出された場合に、ポンプ制
御手段によりポンプの吐出圧を所定値以上に保持するこ
とで、操作部材が非駆動位置にある場合にポンプの吐出
圧を所定値以上に保持するというポンプ制御手段の制御
動作を行なうか否かを、制御開始トリガ操作部材による
制御開始トリガ操作によって選択することができる(請
求項3)。
【0015】また、ポンプ制御手段により、シリンダ式
アクチュエータ機構に作用する負荷状態に応じて、保持
すべき吐出圧を変更することで、ポンプ負荷がシリンダ
式アクチュエータ機構の負荷よりも小さいことに起因す
る不感帯の増大を確実に抑制することができる(請求項
4)。この場合、シリンダ式アクチュエータ機構に作用
する負荷状態に応じて、変更すべき保持吐出圧を記憶手
段に予め記憶させておくことにより、ポンプ制御手段
は、シリンダ式アクチュエータ機構に作用する負荷状態
に応じた保持吐出圧を記憶手段から読み出すだけで、最
適なポンプの保持吐出圧を得て、ポンプの吐出圧の変更
制御を行なうことができる(請求項5)。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明する。本実施形態にかかる建設機械
としての油圧ショベルは、図1に示すように、左右に無
限軌条部500Aを有する下部走行体500上に、運転
操作室600付き上部旋回体(建設機械本体)100が
水平面内で回転自在に設けられている。
【0017】そして、この上部旋回体100に対して、
一端が回動可能に接続されるブーム(アーム部材)20
0が設けられ、さらにブーム200に対して、一端が関
節部を介して回動可能に接続されるスティック(アーム
部材)300が設けられている。さらに、スティック3
00に対して、一端が関節部を介して回動可能に接続さ
れ、先端が地面を掘削し内部に土砂を収容可能なバケッ
ト(作業部材)400がが設けられている。
【0018】このように、ブーム200,スティック3
00,バケット400で、上部旋回体100に一端部を
枢着され他端側にバケット400を有するとともに、関
節部を介して相互に接続された一対のアーム部材として
のブーム200,スティック300を有する関節式アー
ム機構が構成される。また、シリンダ式アクチュエータ
としてのブーム油圧シリンダ120,スティック油圧シ
リンダ121,バケット油圧シリンダ122(以下、ブ
ーム油圧シリンダ120をブームシリンダ120または
単にシリンダ120ということがあり、スティック油圧
シリンダ121をスティックシリンダ121または単に
シリンダ121ということがあり、バケット油圧シリン
ダ122をバケットシリンダ122または単にシリンダ
122ということがある)が設けられている。
【0019】ここで、ブームシリンダ120は、上部旋
回体100に対して一端が回動可能に接続されるととも
にブーム200に対して他の一端が回動可能に接続さ
れ、即ち上部旋回体100とブーム200との間に介装
されて、端部間の距離が伸縮することにより、ブーム2
00を上部旋回体100に対して回動させることができ
るものである。
【0020】また、スティックシリンダ121は、ブー
ム200に対して一端が回動可能に接続されるとともに
スティック300に対して他の一端が回動可能に接続さ
れ、即ちブーム200とスティック300との間に介装
されて、端部間の距離が伸縮することにより、スティッ
ク300をブーム200に対して回動させることができ
るものである。
【0021】さらに、バケットシリンダ122は、ステ
ィック300に対して一端が回動可能に接続されるとと
もにバケット400に対して他の一端が回動可能に接続
され、即ちスティック300とバケット400との間に
介装されて、端部間の距離が伸縮することにより、バケ
ット400をスティック300に対して回動させること
ができるものである。なお、バケット油圧シリンダ12
2の先端部には、リンク機構130が設けられている。
【0022】このように上記の各シリンダ120〜12
2で、伸縮動作を行なうことによりアーム機構を駆動す
る複数のシリンダ式アクチュエータを有するシリンダ式
アクチュエータ機構が構成される。なお、図示しない
が、左右の無限軌条部500Aをそれぞれ駆動する油圧
モータや、上部旋回体100を旋回駆動する旋回モータ
も設けられている。
【0023】ところで、図2に示すように、シリンダ1
20〜122や上記の油圧モータや旋回モータのための
油圧回路(流体圧回路)が設けられており、この油圧回
路には、エンジンEによって駆動される吐出圧可変型の
ポンプ51,52のほか、ブーム用主制御弁(コントロ
ールバルブ)13,スティック用主制御弁(コントロー
ルバルブ)14,バケット用主制御弁(コントロールバ
ルブ)15等が介装されている。吐出圧可変型のポンプ
51,52は、それぞれ、後述するエンジンポンプコン
トローラ27によって斜板角(傾転角)を調整すること
により、油圧回路への作動油の吐出圧を変更できる構成
になっている。なお、図2において、各構成要素管を接
続するラインが実線である場合には、そのラインが電気
系統であることを示し、各構成要素管を接続するライン
が破線である場合には、そのラインが油圧系統であるこ
とを示している。
【0024】また、主制御弁13,14,15をそれぞ
れ制御するために、パイロット油圧回路が設けられてお
り、このパイロット油圧回路には、エンジンEによって
駆動されるパイロットポンプ50のほか、電磁比例弁3
A,3B,3C,電磁切替弁4A,4B,4C,セレク
タ弁18A,18B,18C等が介装されている。そし
て、本実施形態の油圧ショベルには、電磁比例弁3A,
3B,3Cを介して、主制御弁13,14,15をそれ
ぞれ制御することにより、制御したいモードに応じて、
ブーム200,スティック300,バケット400が所
望の伸縮変位となるように制御するコントローラ1が設
けられている。なお、このコントローラ1は、マイクロ
プロセッサ,ROMやRAM等のメモリ,適宜の入出力
インタフェースなどで構成される。
【0025】そして、このコントローラ1へは種々のセ
ンサからの検出信号(設定信号を含む)が入力されるよ
うになっており、コントローラ1は、これらのセンサか
らの検出信号に基づき、上記の制御を実行するようにな
っている。なお、このようなコントローラ1による制御
を半自動制御というが、この半自動制御による掘削中
(半自動掘削モード)であっても、手動にてバケット角
や目標法面高さの微調整を行なうことは可能である。
【0026】このような半自動制御モード(半自動掘削
モード)としては、バケット角制御モード(図8参
照),法面掘削モード(バケット歯先直線掘削モードま
たはレイキングモード;図9参照),法面掘削モードと
バケット角制御モードとを組み合わせたスムージングモ
ード(図10参照),バケット角自動復帰モード(オー
トリターンモード;図11参照)等がある。
【0027】ここで、バケット角制御モードは、図8に
示すように、スティック300およびブーム200を動
かしてもバケット400の水平方向(垂直方向)に対す
る角度(バケット角)が常に一定に保たれるモードで、
このモードは、後述するモニタパネル10上のバケット
角制御スイッチをONにすると、実行される。なお、バ
ケット400が手動にて動かされた時、このモードは解
除され、バケット400が止まった時点でのバケット角
が新しいバケット保持角として記憶される。
【0028】法面掘削モードは、図9に示すように、バ
ケット400の歯先112が直線的に動くモードであ
る。ただし、バケットシリンダ122は動かない。ま
た、バケット400の移動に伴いバケット角φが変化す
る。法面掘削モード+バケット角制御モード(スムージ
ングモード)は、図10に示すように、バケット400
の歯先112が直線的に動くモードであり、バケット角
φも掘削中一定に保たれる。
【0029】バケット自動復帰モードは、図11に示す
ように、バケット角が予め設定された角度に自動的に復
帰するモードであり、復帰バケット角はモニタパネル1
0によって設定される。このモードはブーム/バケット
操作レバー6上のバケット自動復帰スタートスイッチ7
をONにすることで始動する。バケット400が予め設
定された角度まで復帰した時点でこのモードは解除され
る。
【0030】上記の法面掘削モード,スムージングモー
ドは、モニタパネル10上の半自動制御スイッチをON
にし、且つ、スティック操作レバー8上の法面掘削スイ
ッチ9をONにし、スティック操作レバー8とブーム/
バケット操作レバー6との両方またはどちらか一方が動
かされた時に、これらのモードに入るようになってい
る。なお、目標法面角はモニタパネル10上のスイッチ
操作にて設定される。
【0031】また、法面掘削モード,スムージングモー
ドでは、スティック操作レバー8の操作量が目標法面角
に対して平行方向のバケット歯先移動速度を与え、ブー
ム/バケット操作レバー6の操作量が垂直方向のバケッ
ト歯先移動速度を与えるようになっている。従って、ス
ティック操作レバー8を動かすと、目標法面角に沿っ
て、バケット歯先112が直線移動を開始し、掘削中に
ブーム/バケット操作レバー6を動かすことによって、
手動による目標法面高さの微調整が可能となる。
【0032】さらに、法面掘削モード,スムージングモ
ードでは、ブーム/バケット操作レバー6を操作するこ
とによって掘削中のバケット角を微調整できるほか、目
標法面高さも変更することができる。なお、このシステ
ムでは、手動モードも可能であるが、この手動モードで
は、従来の油圧ショベルと同等の操作が可能となるほか
に、バケット歯先112の座標表示が可能である。
【0033】また、半自動システム全体のサービス・メ
ンテナンスを行なうためのサービスモードも用意されて
おり、このサービスモードはコントローラ1に外部ター
ミナル2を接続することによって行なわれる。そして、
このサービスモードによって、制御ゲインの調整や各セ
ンサの初期化等が行なわれる。ところで、コントローラ
1に接続される各種センサとして、図2に示すように、
圧力スイッチ16,圧力センサ19,28A,28B,
レゾルバ(角度センサ,姿勢検出手段)20〜22,車
両傾斜角センサ24等が設けられており、さらに、コン
トローラ1には、エンジンポンプコントローラ27,O
N−OFFスイッチ(前述したバケット自動復帰スター
トスイッチ)7,ON−OFFスイッチ(前述した法面
掘削スイッチ)9,目標法面角設定器付モニタパネル
(ディスプレイスイッチパネル)10が接続されてい
る。なお、外部ターミナル2は、制御ゲインの調整や各
センサの初期化時等に、コントローラ1に接続される。
【0034】また、エンジンポンプコントローラ27
は、エンジン回転速度センサ23からのエンジン回転数
情報を受けて、エンジンEおよび吐出圧可変型のポンプ
51,52の斜板角(傾転角)を制御するもので、コン
トローラ1との間で協調情報を遣り取りできるようにな
っている。圧力センサ19は、スティック300の伸縮
用,ブーム200の上下用の各操作レバー6,8から主
制御弁13,14,15に接続されているパイロット配
管に取り付けられて、パイロット配管内のパイロット油
圧を検出するものであるが、かかるパイロット配管内の
パイロット油圧は、操作レバー6,8の操作量によって
変化するため、この油圧を計測することで、計測された
油圧に基づいてコントローラ1は操作レバー6,8の操
作量を推定できるようになっている。
【0035】圧力センサ28A,28Bは、それぞれ、
ブームシリンダ120,スティックシリンダ121の伸
長伸縮状態を検出するもので、これらの圧力センサ28
A,28Bによりシリンダ120,121に作用する負
荷状態がそれぞれ検出されるようになっている。なお、
前述した半自動制御時において、スティック操作レバー
8は、設定された掘削斜面に対して平行方向のバケット
歯先移動速度を決定するものとして使用され、ブーム/
バケット操作レバー6は、設定斜面に対して垂直方向の
バケット歯先移動速度を決定するものとして使用され
る。従って、スティック操作レバー8とブーム/バケッ
ト操作レバー6との同時操作時には、設定斜面に対して
平行及び垂直方向の合成ベクトルにてバケット歯先の移
動方向とその速度が決定されることになる。
【0036】圧力スイッチ16は、ブーム200,ステ
ィック300,バケット400のための操作レバー6,
8用のパイロット配管にセレクタ弁17等を介して取り
付けられて、操作レバー6,8が中立か否かを検出する
ために使用される。即ち、操作レバー6,8が中立状態
の時、圧力スイッチ16の出力がOFFとなり、操作レ
バー6,8が使用されると、圧力スイッチ16の出力が
ONとなる。なお、中立検出用圧力スイッチ16は、圧
力センサ19の異常検出および手動/半自動モードの切
替用としても利用される。
【0037】レゾルバ20は、ブーム200の姿勢をモ
ニタしうるブーム200の建設機械本体100への枢着
部(関節部)に設けられてブーム200の姿勢を検出す
る姿勢検出手段として機能するものであり、レゾルバ2
1は、スティック300の姿勢をモニタしうるスティッ
ク300のブーム200への枢着部(関節部)に設けら
れてスティック300の姿勢を検出する姿勢検出手段と
して機能するものである。また、レゾルバ22は、バケ
ット400の姿勢をモニタしうるリンク機構枢着部に設
けられてバケット400の姿勢を検出する姿勢検出手段
として機能するもので、これらのレゾルバ20〜22に
より、アーム機構の姿勢を角度情報で検出する角度検出
手段が構成されている。
【0038】信号変換器26は、レゾルバ20で得られ
た角度情報をブームシリンダ120の伸縮変位情報に変
換し、レゾルバ21で得られた角度情報をスティックシ
リンダ121の伸縮変位情報に変換し、レゾルバ22で
得られた角度情報をバケットシリンダ122の伸縮変位
情報に変換するもの、即ち、レゾルバ20〜22で得ら
れた角度情報を対応するシリンダ120〜122の伸縮
変位情報に変換するものである。
【0039】このため、この信号変換器26は、各レゾ
ルバ20〜22からの信号を受ける入力インタフェース
26Aと、各レゾルバ20〜22で得られた角度情報に
対応するシリンダ120〜122の伸縮変位情報を記憶
するルークアップテーブル26B−1を含むメモリ26
Bと、各レゾルバ20〜22で得られた角度情報に対応
するシリンダ120〜122の伸縮変位情報を求めシリ
ンダ伸縮変位情報をコントローラ1に通信しうる主演算
装置(CPU)26Cと、このCPU26Cからのシリ
ンダ伸縮変位情報をコントローラ1へ送出する出力イン
タフェース26Dとを有して構成されている。
【0040】上述した各レゾルバ20〜22で得られた
角度情報θbm,θst,θbkに対応するシリンダ120〜
122の伸縮変位情報λbm,λst,λbkは余弦定理を用
いて次式(1)〜(3)で求めることができる。 λbm=(L101102 2+L101111 2 −2L101102・L101111 cos( θbm+Axbm ))1/2 ・・(1) λst=(L103104 2+L104105 2−2L103104・L104105 cosθst)1/2 ・・(2) λbk=(L106107 2+L107109 2−2L106107・L107109 cosθbk)1/2 ・・(3) ここで、上式において、Lijは固定長、Axbm は固定角
を表し、Lの添字ijは節点i,j間の情報を有する。
例えばL101102は節点101と節点102との距離を表
す。なお、節点101をxy座標の原点とする(図7参
照)。
【0041】もちろん、各レゾルバ20〜22で角度情
報θbm,θst,θbkが得られる毎に、上式を演算手段
(例えばCPU26C)で演算してもよい。この場合
は、CPU26Cが、各レゾルバ20〜22で得られた
角度情報に基づいて、その角度情報に対応するシリンダ
120〜122の伸縮変位情報を演算により求める演算
手段を構成することになる。
【0042】なお、信号変換器26で変換された信号
は、半自動制御時のフィードバック制御に利用されるほ
か、バケット400の歯先112の位置計測/表示用座
標を計測するためにも利用される。また、半自動システ
ムにおけるバケット歯先位置は油圧ショベルの上部旋回
体100のある1点を原点として演算されるが、上部旋
回体100がフロントリンケージ方向に傾斜した時、制
御演算上の座標系を車両傾斜分だけ回転することが必要
になる。車両傾斜角センサ24は、この座標系の回転分
を補正するために使用される。
【0043】前述のごとく、コントローラ1からの電気
信号によって、電磁比例弁3A〜3Cは、パイロットポ
ンプ50から供給される油圧を制御し、制御された油圧
を切替弁4A〜4Cまたはセレクタ弁18A〜18Cを
通して主制御弁13,14,15に作用させることによ
り、シリンダ目標速度が得られるように、主制御弁1
3,14,15のスプール位置を制御することが行なわ
れるが、切替弁4A〜4Cを手動モード側にすれば、手
動にてシリンダ120〜122を制御することができ
る。
【0044】なお、スティック合流調整比例弁11は、
目標シリンダ速度に応じた油量を得るために2つのポン
プ51,52の合流度合を調整するものである。また、
スティック操作レバー8には、前述したON−OFFス
イッチ(法面掘削スイッチ)9が取り付けられており、
オペレータがこのスイッチ9を操作することによって、
半自動モードが選択または非選択される。そして、半自
動モードが選択されると、バケット400の歯先112
を直線的に動かすことができるようになる。
【0045】さらに、ブーム/バケット操作レバー6に
は、前述したON−OFFスイッチ(バケット自動復帰
スタートスイッチ)7が取り付けられており、オペレー
タがこのスイッチ7をONすることによって、バケット
400を予め設定された角度に自動復帰させることがで
きるようになっている。安全弁5は、電磁比例弁3A〜
3Cに供給されるパイロット圧を断続するためのもの
で、この安全弁5がON状態の時のみパイロット圧が電
磁比例弁3A〜3Cに供給されるようになっている。従
って、半自動制御上、何らかの故障があった場合等は、
この安全弁5をOFF状態にすることにより、速やかに
リンケージの自動制御を停止することができる。
【0046】また、エンジンEの回転速度は、オペレー
タが設定したエンジンスロットルの位置〔スロットルダ
イヤル(図示省略)を操作することによって設定され
る〕によって異なり、さらに、エンジンスロットルの位
置が一定であっても負荷によってエンジン回転速度は変
化する。ポンプ50,51,52はエンジンEに直結さ
れているので、エンジン回転速度が変化すると、ポンプ
吐出量(ポンプ吐出圧)も変化するため、主制御弁1
3,14,15のスプール位置が一定であっても、シリ
ンダ速度はエンジン回転速度の変化に応じて変化してし
まう。これを補正するためにエンジン回転速度センサ2
3が取り付けられており、エンジン回転速度が低い時
は、バケット400の歯先112の目標移動速度を遅く
するようになっている。
【0047】目標法面角設定器付モニタパネル10(単
にモニタパネルと呼ぶ場合がある)は、目標法面角α
(図7,図12参照),バケット復帰角の設定器として
使用されるほか、バケット歯先400の座標や計測され
た法面角あるいは計測された2点座標間距離の表示器と
しても使用されるようになっている。なお、このモニタ
パネル10は、操作レバー6,8とともに運転操作室6
00内に設けられる。
【0048】すなわち、本実施形態にかかるシステムに
おいては、従来のパイロット油圧ラインに圧力センサ1
9および圧力スイッチ16を組込み、操作レバー6,8
の操作量を検出し、レゾルバ20,21,22を用いて
フィードバック制御を行ない、制御は各シリンダ12
0,121,122毎に独立した多自由度フィードバッ
ク制御ができるような構成となっている。これにより、
圧力補償弁等の油器の追加が不要となる。また、車両傾
斜角センサ24を用いて、上部旋回体100の傾斜によ
る影響を補正し、コントローラ1からの電気信号にて、
シリンダ120,121,122を駆動するために電磁
比例弁3A〜3Cを利用した構成にもなっている。な
お、手動/半自動モード切替スイッチ9によりオペレー
タは任意にモードを選択できるようになっているほか、
目標法面角を設定することもできるようになっているの
である。
【0049】次に、コントローラ1にて行なわれる半自
動システムの制御アルゴリズムについて述べるが、この
コントローラ1にて行なわれる半自動制御モード(バケ
ット自動復帰モードを除く)の制御アルゴリズムは、概
略、図4に示すようになっている。すなわち、最初に、
バケット400の歯先112の移動速度および移動方向
を、目標法面設定角,スティックシリンダ121および
ブームシリンダ120を制御するパイロット油圧,車両
傾斜角,エンジン回転速度の情報に基づいて求める。そ
して、求められた情報(バケット400の歯先112の
移動速度および移動方向)に基づいて、各シリンダ12
0,121,122の目標速度を演算する。この時、エ
ンジン回転速度の情報はシリンダ速度の上限を決定する
とき必要となる。
【0050】また、コントローラ1は、図3および図4
に示すように、各シリンダ120,121,122毎に
独立した制御部1A,1B,1Cをそなえており、各制
御は、図4に示すように、独立した制御フィードバック
ループとして構成され、互いに干渉し合うことがないよ
うになっている。ここで、本実施形態の制御装置の要部
について説明すると、図4に示す閉ループ制御内の補償
構成は、各制御部1A,1B,1Cとも、図5に示すよ
うに、変位,速度についてのフィードバックループとフ
ィードフォワードループとの多自由度構成となってお
り、制御ゲイン(制御パラメータ)可変のフィードバッ
クループ式補償手段72と、制御ゲイン(制御パラメー
タ)可変のフィードフォワードループ式補償手段73と
をそなえて構成されている。
【0051】すなわち、目標速度が与えられると、フィ
ードバックループ式補償手段72において、目標速度と
速度フィードバック情報との偏差に所定のゲインKvp
(符号62参照)を掛けるルートと、目標速度を一旦積
分して(図5の積分要素61参照)、この目標速度積分
情報と変位フィードバック情報との偏差に所定のゲイン
Kpp(符号63参照)を掛けるルートと、上記目標速
度積分情報と変位フィードバック情報との偏差に所定の
ゲインKpi(符号64参照)を掛け更に積分(符号6
6参照)を施すルートによりフィードバックループ処理
がなされる一方、フィードフォワードループ式補償手段
73においては、目標速度に所定のゲインKf(符号6
5参照)を掛けるルートによるフィードフォワードルー
プ処理がなされるようになっている。
【0052】このうち、フィードバックループ処理につ
いてもう少し詳しく説明すると、本装置には、図5に示
すように、シリンダ120〜122の動作情報を検出す
る動作情報検出手段91が設けられており、コントロー
ラ1では、動作情報検出手段91からの検出情報と、目
標値設定手段80で設定された目標動作情報(例えば目
標移動速度)とを入力情報として、ブーム200等のア
ーム部材およびバケット(作業部材)400が目標とす
る動作状態になるよう制御信号を設定・出力する。ま
た、動作情報検出手段91は、具体的には、各シリンダ
120〜122の位置を検出しうるシリンダ位置検出手
段83であって、本実施形態では、このシリンダ位置検
出手段83は、上述したレゾルバ20〜22と信号変換
器26とから構成されている。
【0053】なお、上記のゲインKvp,Kpp,Kp
i,Kfの値は、ゲインスケジューラ70によって可変
しうるようになっている。また、非線形除去テーブル7
1が、電磁比例弁3A〜3Cや主制御弁13〜15等の
非線形性を除去するために設けられているが、この非線
形除去テーブル71を用いた処理は、テーブルルックア
ップ手法を用いることにより、コンピュータにて高速に
行なわれるようになっている。
【0054】ところで、本実施形態の制御装置において
は、エンジンポンプコントローラ27とコントローラ1
とが連携してポンプ51,52の吐出圧を可変制御する
機能(ポンプ制御手段としての機能)を果たしている。
その主たる機能としては、下記の機能と機能とがあ
る。 機能:スティック操作レバー(操作部材)8による操
作量に応じてポンプ51,52の吐出圧を可変制御する
機能。操作レバー6や8が中立位置(非駆動位置)に配
置され、各ポンプ51,52がほとんど作動油を吐出し
てない状態(アイドリング状態)から操作レバー6や8
を操作した場合に、操作レバー6や8の操作量に応じて
ポンプ51,52の吐出圧が徐々に立ち上がるように、
各ポンプ51,52の斜板角を制御する機能。
【0055】機能:スティック操作レバー8に付設さ
れた押しボタンスイッチ8a(図6参照)による制御開
始トリガ操作と、スティック操作レバー8がシリンダ1
20,121の非駆動位置(中立位置;ポンプ51,5
2がアイドリング状態)にあるかどうかを検出する中立
位置検出用センサ(検出手段)8bからの信号と、圧力
センサ28A,28Bからの信号(シリンダ120,1
21の負荷状態)とに応じて角ポンプ51,52の吐出
圧を所定値以上(高圧状態)に保持するように、各ポン
プ51,52の斜板角を制御する機能。より具体的に
は、スティック操作レバー8が中立位置にあり且つ押し
ボタンスイッチ8aが押下された場合に、シリンダ12
0,121の負荷状態に応じた吐出圧に保持するよう
に、各ポンプ51,52の斜板角を制御する機能。
【0056】本発明の特徴的な機能である、後者の機能
について、図6を参照しながら、より詳細に説明す
る。図6に示すように、本実施形態では、スティック操
作レバー8がシリンダ120,121の非駆動位置(中
立位置)にあるかどうかを検出する中立位置検出用セン
サ(検出手段)8bと、半自動制御開始時に操作される
押しボタンスイッチ(制御開始トリガ操作部材)8aと
がスティック操作レバー8に付設されている。
【0057】コントローラ1は、後述するポンプ斜板角
設定テーブル(記憶手段)を有しており、中立位置検出
用センサ8bによりスティック操作レバー8が中立位置
にあることが検出され、且つ、押しボタンスイッチ8a
が押下(制御開始トリガ操作)された場合に、圧力セン
サ28A,28Bにより検出されたシリンダ120,1
21の負荷状態(シリンダ負荷圧の最大値)に応じた吐
出圧(高圧状態)に保持するように、その吐出圧にする
ためのポンプ斜板指令値をエンジンポンプコントローラ
27へ出力するものである。
【0058】そして、コントローラ1からのポンプ斜板
指令値を受けたエンジンポンプコントローラ27は、各
ポンプ51,52の斜板角がポンプ斜板指令値になるよ
うに調整を行なうことにより、各ポンプ51,52の吐
出圧を所定値以上に保持するよう、各ポンプ51,52
の制御を実際に行なうものである。そのポンプ斜板角設
定テーブル60は、圧力センサ28A,28Bにより検
出されたシリンダ120,121の負荷状態(シリンダ
駆動方向の負荷の最大値)に応じたポンプ斜板角(ポン
プ斜板指令値)を出力するためのもので、コントローラ
1を構成するメモリ(例えばROM,RAM)に予め記
憶されており、テーブルルックアップ手法を用いること
により、シリンダ負荷圧の最大値に応じたポンプ斜板角
が読み出されるようになっている。
【0059】ポンプ斜板角設定テーブル60において
は、例えば図6に示すように、圧力センサ28A,28
Bにより検出されたシリンダ負荷圧の最大値が大きい
程、各ポンプ51,52の吐出圧が大きくなるようにポ
ンプ斜板角が設定されている。なお、本実施形態では、
制御開始トリガ操作部材としての押しボタンスイッチ8
aと、中立位置検出用センサ8bとをスティック操作レ
バー8にそなえているが、ブーム/バケット操作レバー
6にそなえてもよい。また、本実施形態では、ポンプ斜
板角設定テーブル60とそのテーブル60に基づいてポ
ンプ斜板指令値を出力する機能とをコントローラ1にそ
なえているが、そのテーブル60およびポンプ斜板指令
値の出力機能は、エンジンポンプコントローラ27にそ
なえてもよい。
【0060】上述のような構成により、本実施形態で
は、油圧ショベルを用いて、図12に示すような目標法
面角αの法面掘削作業を半自動で行なう際に、本発明に
よるシステムでは、従来の手動制御のシステムに比し、
ブーム200およびスティック300の合成移動量を掘
削速度に合わせて自動調整する電子油圧システムによ
り、上記のような半自動制御機能を実現することができ
る。
【0061】即ち、油圧ショベルに搭載されたコントロ
ーラ1へ種々のセンサからの検出信号(目標法面角の設
定情報を含む)が入力され、このコントローラ1が、こ
れらのセンサからの検出信号(信号変換器26を介した
レゾルバ20〜22での検出信号も含む)に基づき、電
磁比例弁3A,3B,3Cを介して、主制御弁13,1
4,15を制御することにより、ブーム200,スティ
ック300,バケット400が所望の伸縮変位となるよ
うな制御を施して、上記のような半自動制御を実行する
のである。
【0062】そして、この半自動制御に際しては、ま
ず、バケット400の歯先112の移動速度および移動
方向が、目標法面設定角,スティックシリンダ121お
よびブームシリンダ120を制御するパイロット油圧,
車両傾斜角,エンジン回転速度の情報より求められ、求
められた情報(バケット400の歯先112の移動速度
および移動方向)に基づいて、各シリンダ120,12
1,122の目標速度が演算されるのである。この時、
エンジン回転速度の情報により、シリンダ速度の上限が
決定される。また、制御は、各シリンダ120,12
1,122毎に独立したフィードバックループとしてお
り、互いに干渉し合うことはない。
【0063】特に、本実施形態の制御装置では、図6に
て説明した通り、中立位置検出用センサ8bによりステ
ィック操作レバー8が中立位置にあることが検出され、
且つ、押しボタンスイッチ8aの押下操作が行なわれた
ことが検出されると、コントローラ1により、ポンプ斜
板角設定テーブル60から、シリンダ負荷圧の最大値に
応じたポンプ斜板角が読み出され、ポンプ斜板指令値と
してエンジンポンプコントローラ27へ出力される。
【0064】これにより、システムの駆動開始直前にあ
る各ポンプ51,52は、エンジンポンプコントローラ
27により斜板角を調整され、その吐出圧をシリンダ負
荷圧の最大値に応じた所定吐出圧以上(高圧状態)に保
持するよう制御されることになる。なお、この半自動シ
ステムにおける目標法面角の設定は、モニタパネル10
上のスイッチによる数値入力による方法,2点座標入力
法,バケット角度による入力法によりなされ、同じく半
自動システムにおけるバケット復帰角の設定は、モニタ
パネル10上のスイッチによる数値入力による方法,バ
ケット移動による方法によりなされるが、いずれも公知
の手法が用いられる。
【0065】また、上記各半自動制御モードとその制御
法は、レゾルバ20〜22で検出された角度情報を信号
変換器26でシリンダ伸縮変位情報に変換したものに基
づいて、次のようにして行なわれる。まず、バケット角
度制御モードでは、バケット400とx軸となす角(バ
ケット角)φを任意の位置で一定となるように、バケッ
トシリンダ122長さを制御する。このとき、バケット
シリンダ長さλbkは、ブームシリンダ長さλbm,スティ
ックシリンダ長さλst及び上記の角度φが決まると求め
られる。
【0066】スムージングモードでは、バケット角度φ
は一定に保たれるから、バケット歯先位置112と節点
108は平行に移動する。まず、節点108がx軸に対
して平行に移動する場合(水平掘削)を考えると、次の
ようになる。すなわち、この場合は、掘削を開始するリ
ンケージ姿勢における節点108の座標を(x108 ,y
108 )とし、この時のリンケージ姿勢におけるブームシ
リンダ120とスティックシリンダ121のシリンダ長
さを求め、x108 が水平に移動するようにブーム200
とスティック300の速度を求める。なお、節点108
の移動速度はスティック操作レバー8の操作量によって
決定される。
【0067】また、節点108の平行移動を考えた場
合、微小時間Δt後の節点108の座標は(x108 +Δ
x,y108 )で表わされる。Δxは移動速度によって決
まる微小変位である。従って、x108 にΔxを考慮する
ことで、Δt後の目標ブーム及びスティックシリンダの
長さが求められる。法面掘削モードでは、スムージング
モードと同様の要領の制御でよいが、移動する点が節点
108からバケット歯先位置112へ変更され、更にバ
ケットシリンダ長さが固定されることを考慮した制御と
なる。
【0068】また、車両傾斜センサ24による仕上げ傾
斜角の補正については、フロントリンケージ位置の演算
は図7における節点101を原点としたxy座標系で行
なわれる。従って、車両本体がxy平面に対して傾斜し
た場合、上記xy座標が回転し、地面に対する目標傾斜
角が変化してしまう。これを補正するため、車両に傾斜
角センサ24を取り付け、この傾斜角センサ24によっ
て、車両本体がxy平面に対してβだけ回転しているこ
とが検出された場合、βだけ加算した値と置き直すこと
によって補正すればよい。
【0069】エンジン回転速度センサ23による制御精
度悪化の防止については、以下のとおりである。即ち、
目標バケット歯先速度の補正については、目標バケット
歯先速度は操作レバー6,8の位置とエンジン回転速度
とにより決定される。また、油圧ポンプ51,52はエ
ンジンEに直結されているため、エンジン回転速度が低
い時、ポンプ吐出量も減少し、シリンダ速度が減少して
しまう。そのため、エンジン回転速度を検出し、ポンプ
吐出量の変化に合うように目標バケット歯先速度を算出
しているのである。
【0070】また、目標シリンダ速度の最大値の補正に
ついては、目標シリンダ速度はリンケージの姿勢及び目
標法面傾斜角によって変化することと、ポンプ吐出量が
エンジン回転速度の低下に伴い減少する場合、最大シリ
ンダ速度も減少させる必要があることとを考慮した補正
が行なわれる。なお、目標シリンダ速度が最大シリンダ
速度を越えた時は、目標バケット歯先速度を減少して、
目標シリンダ速度が最大シリンダ速度を超えないように
する。
【0071】以上、種々の制御モードとその制御法につ
いて説明したが、いずれもシリンダ伸縮変位情報に基づ
いて行なう手法で、この手法による制御内容については
公知である。すなわち、本実施形態にかかるシステムで
は、レゾルバ20〜22で角度情報を検出したのちに、
角度情報を信号変換器26でシリンダ伸縮変位情報に変
換しているので、以降と公知の制御手法を使用できるの
である。
【0072】このようにして、コントローラ1にて、各
種の制御がなされるが、本実施形態にかかるシステムで
は、押しボタンスイッチ8aが押下操作された後でシス
テムの駆動開始直前(例えば直線掘削の自動制御が開始
される直前)には、各ポンプ51,52の吐出圧が、シ
リンダ駆動方向の負荷の最大値に合うように斜板角を調
整して高圧状態に保持されることになるので、関節式ア
ーム機構を動作させるべくスティック操作レバー8を中
立位置から操作した直後であっても、十分なポンプ吐出
圧が得られ、ポンプの応答遅れや不感帯の増大を確実に
抑制することができる。従って、アーム機構の駆動開始
直後であっても、バケット400の姿勢制御精度が悪化
することがなくなって、バケット400による水平均し
面等の仕上げ精度が大きく向上するのである。
【0073】このとき、本実施形態では、前述した機能
による制御動作を行なうか否かを押しボタンスイッチ
8aの操作によって選択できるので、作業者等が望む場
合にのみ機能による制御動作を行なうことができ、各
ポンプ51,52の吐出圧を不必要に高圧の状態に保持
する必要がなく、効率のよい運転を行なえる利点もあ
る。
【0074】また、本実施形態では、コントローラ1
(エンジンポンプコントローラ27)により、シリンダ
120,121に作用する負荷状態(シリンダ負荷圧の
最大値)に応じて、保持すべき吐出圧を変更しているの
で、ポンプ負荷がシリンダ120,121の負荷よりも
小さいことに起因する不感帯の増大をより確実に抑制で
き、バケット400による水平均し面等の仕上げ精度の
さらなる向上に寄与している。
【0075】この場合、シリンダ負荷圧の最大値に応じ
て、変更すべき保持吐出圧をテーブル60として予め記
憶しておくことにより、コントローラ1は、シリンダ負
荷圧の最大値に応じた保持吐出圧をテーブル60から読
み出すだけで、最適なポンプ51,52の保持吐出圧を
得て、ポンプ51,52の吐出圧の変更制御を行なうえ
る利点もある。
【0076】一方、本実施形態にかかるシステムによれ
ば、レゾルバ20〜22で検出された角度情報信号が、
信号変換器26で、シリンダ変位情報に変換されて、コ
ントローラ1へ入力されているので、従来のように、ブ
ーム200,スティック300,バケット400用シリ
ンダの各伸縮変位を検出するための高価なストロークセ
ンサを使用しなくても、従来の制御系で使用していたシ
リンダ伸縮変位を用いた制御を実行することができる。
これにより、コストを低く抑えながら、バケット400
の位置と姿勢を正確に且つ安定して制御しうるシステム
を提供しうるのである。
【0077】また、フィードバック制御ループが各シリ
ンダ120,121,122毎に独立しており、制御ア
ルゴリズムが変位、速度およびフィードフォワードの多
自由度制御としているので、制御系を簡素化できるほ
か、油圧機器の非線型性をテーブルルックアップ手法に
より高速に線形化することができるので、制御精度の向
上にも寄与している。
【0078】さらに、傾斜角センサ24により車両傾斜
の影響を補正したり、エンジン回転速度を読み込むこと
により、エンジンスロットルの位置および負荷変動によ
る制御精度の悪化を補正しているので、より正確な制御
の実現に寄与している。またさらに、外部ターミナル2
を用いてゲイン調整等のメンテナンスもできるので、調
整等が容易であるという利点も得られるほか、圧力セン
サ19等を用いてパイロット圧の変化により、操作レバ
ー6,8の操作量を求め、更に従来のオープンセンタバ
ルブ油圧システムをそのまま利用しているので、圧力補
償弁等の追加を必要としない利点があるほか、目標法面
角設定器付モニタパネル10でバケット歯先座標をリア
ルタイムに表示することもできる。また、安全弁5を用
いた構成により、システムの異常時におけるシステム異
常動作も防止できる。
【0079】なお、上述した実施形態では、本発明を油
圧ショベルに適用した場合について説明しているが、本
発明は、これに限定されるものではなく、シリンダ式ア
クチュエータで駆動される関節式アーム機構を有するト
ラクタ,ローダ,ブルドーザ等の建設機械であれば同様
に適用され、いずれの建設機械においても上述と同様の
作用効果を得ることができる。
【0080】また、上述した実施形態では、シリンダ式
アクチュエータを動作させる流体圧回路が油圧回路であ
る場合について説明しているが、本発明は、これに限定
されるものではなく、操作部材による操作量に応じて吐
出圧を可変にしうるポンプを有する流体圧回路であれ
ば、作動油以外の液体圧や空気圧などによる流体圧回路
を用いてもよく、この場合も上述した実施形態と同様の
作用効果を得ることができる。
【0081】さらに、上述した実施形態では、エンジン
Eが、例えばディーゼルエンジンである場合について説
明したが、本発明は、流体圧回路に吐出圧を作用させる
ポンプを駆動することのできる原動機(各種内燃機関
等)であればよく、ディーゼルエンジン等に限定される
ものではない。そして、本発明は上述した実施形態に限
定されるものではなく、本発明とその趣旨を逸脱しない
範囲で種々変形して実施することができる。
【0082】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の建設機械
の制御方法(請求項1)および制御装置(請求項2〜
5)によれば、操作部材がシリンダ式アクチュエータの
非駆動位置にある場合でも、ポンプの吐出圧が所定値以
上に保持されているので、関節式アーム機構を動作させ
るべく操作部材を非駆動位置から操作した直後(駆動開
始直後)であっても、十分なポンプ吐出圧が得られ、ポ
ンプの応答遅れや不感帯の増大を抑制できる。従って、
アーム機構の駆動開始直後であっても、作業部材の姿勢
制御精度が悪化することがなく、作業部材による仕上げ
精度を大きく向上させることができる。
【0083】このとき、操作部材が非駆動位置にある場
合にポンプの吐出圧を所定値以上に保持するというポン
プ制御手段の制御動作を行なうか否かを、制御開始トリ
ガ操作部材による制御開始トリガ操作によって選択でき
るので、作業者等が望む場合にのみポンプ制御手段によ
る制御動作を行なうことができ、ポンプの吐出圧を不必
要に高圧の状態に保持する必要がなく、効率のよい運転
を行なうことができる(請求項3)。
【0084】また、ポンプ制御手段により、シリンダ式
アクチュエータ機構に作用する負荷状態に応じて、保持
すべき吐出圧を変更することで、ポンプ負荷がシリンダ
式アクチュエータ機構の負荷よりも小さいことに起因す
る不感帯の増大をより確実に抑制でき、作業部材による
仕上げ精度の向上に大きく寄与する(請求項4,5)。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかる制御装置を搭載し
た油圧ショベルの構成を示す模式図である。
【図2】本発明の一実施形態にかかる制御装置の全体構
成(電気信号系統および油圧回路)を概略的に示す図で
ある。
【図3】本発明の一実施形態にかかる制御装置の全体構
成を概略的に示すブロック図である。
【図4】本発明の一実施形態にかかる制御装置全体の機
能的な構成を説明するためのブロック図である。
【図5】本発明の一実施形態にかかる制御装置の要部構
成を示す制御ブロック図である。
【図6】本発明の一実施形態にかかる制御装置における
特徴的な機能とその機能にかかる要部の構成とを説明す
るためのブロック図である。
【図7】本実施形態による油圧ショベルの動作部分(関
節式アーム機構およびバケット)を示す側面図である。
【図8】本実施形態による油圧ショベルの動作を説明す
べくその油圧ショベルを模式的に示す側面図である。
【図9】本実施形態による油圧ショベルの動作を説明す
べくその油圧ショベルを模式的に示す側面図である。
【図10】本実施形態による油圧ショベルの動作を説明
すべくその油圧ショベルを模式的に示す側面図である。
【図11】本実施形態による油圧ショベルの動作を説明
すべくその油圧ショベルを模式的に示す側面図である。
【図12】本実施形態による油圧ショベルの動作を説明
すべくその油圧ショベルを模式的に示す側面図である。
【図13】従来の油圧ショベルの概略構成を示す側面図
である。
【符号の説明】
1 コントローラ(ポンプ制御手段) 1A〜1C 制御部 2 外部ターミナル 3A〜3C 電磁比例弁 4A〜4C 電磁切替弁 5 安全弁 6 ブーム/バケット操作レバー 7 バケット自動復帰スタートスイッチ(ON−OFF
スイッチ) 8 スティック操作レバー(操作部材) 8a 押しボタンスイッチ(制御開始トリガ操作部材) 8b 中立位置検出用センサ(検出手段) 9 法面掘削スイッチ(ON−OFFスイッチ) 10 目標法面角設定器付モニタパネル(ディスプレイ
スイッチパネル) 11 スティック合流比例弁 13 ブーム用主制御弁(コントロールバルブ) 14 スティック用主制御弁(コントロールバルブ) 15 バケット用主制御弁(コントロールバルブ) 16 圧力スイッチ 17 セレクタ弁(操作レバー用) 18 セレクタ弁(手動/半自動モード用) 19 圧力センサ 20〜22 レゾルバ(角度センサ) 23 エンジン回転速度センサ 24 車両傾斜角センサ 26 信号変換器 26A 入力インタフェース 26B メモリ 26B−1 ルークアップテーブル 26C 主演算装置(CPU) 26D 出力インタフェース 27 エンジンポンプコントローラ(ポンプ制御手段) 28A,28B 圧力センサ 50 パイロットポンプ 51,52 ポンプ 60 ポンプ斜板角設定テーブル(記憶手段) 100 上部旋回体(建設機械本体) 112 バケットの歯先 120 ブーム油圧シリンダ(シリンダ式アクチュエー
タ機構) 121 スティック油圧シリンダ(シリンダ式アクチュ
エータ機構) 122 バケット油圧シリンダ(シリンダ式アクチュエ
ータ機構) 130 リンク機構 200 ブーム(関節式アーム機構) 300 スティック(関節式アーム機構) 400 バケット(作業部材,関節式アーム機構) 500 下部走行体 500A 無限軌条部 600 運転操作室 E エンジン

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 操作部材による操作量に応じて吐出圧を
    可変にしうるポンプを有する流体圧回路に接続されると
    ともに該ポンプからの吐出圧で動作するシリンダ式アク
    チュエータで、建設機械本体に装備された関節式アーム
    機構を駆動する建設機械において、 該操作部材が該シリンダ式アクチュエータの非駆動位置
    にある場合でも、該ポンプの吐出圧を所定値以上に保持
    しておくことを特徴とする、建設機械の制御方法。
  2. 【請求項2】 建設機械本体と、 該建設機械本体に一端部を枢着され他端側に作業部材を
    有する関節式アーム機構と、 伸縮動作を行なうことにより、該アーム機構を駆動する
    シリンダ式アクチュエータ機構と、 該シリンダ式アクチュエータ機構を介して該アーム機構
    を操作する操作部材と、 該シリンダ式アクチュエータ機構に対して作動流体の給
    排を行なって該シリンダ式アクチュエータ機構に伸縮動
    作を行なわせるべく、該操作部材による操作量に応じて
    吐出圧を可変にしうるポンプを有する流体圧回路と、 該操作部材が該シリンダ式アクチュエータ機構の非駆動
    位置にあるかどうかを検出する検出手段と、 該検出手段にて該操作部材が該シリンダ式アクチュエー
    タ機構の非駆動位置にあることが検出された場合に、該
    ポンプの吐出圧を所定値以上に保持するポンプ制御手段
    とをそなえて構成されたことを特徴とする、建設機械の
    制御装置。
  3. 【請求項3】 該ポンプ制御手段が、該検出手段にて該
    操作部材が該シリンダ式アクチュエータ機構の非駆動位
    置にあることが検出され、且つ、制御開始トリガ操作部
    材による制御開始トリガ操作が行なわれたことが検出さ
    れると、該ポンプの吐出圧を所定値以上に保持するよう
    に構成されたことを特徴とする、請求項2記載の建設機
    械の制御装置。
  4. 【請求項4】 該ポンプ制御手段が、該シリンダ式アク
    チュエータ機構に作用する負荷状態に応じて、保持すべ
    き吐出圧を変更するように構成されたことを特徴とす
    る、請求項2または請求項3に記載の建設機械の制御装
    置。
  5. 【請求項5】 該ポンプ制御手段が、該シリンダ式アク
    チュエータ機構に作用する負荷状態に応じて、変更すべ
    き保持吐出圧を記憶した記憶手段を有していることを特
    徴とする、請求項4記載の建設機械の制御装置。
JP05534497A 1997-03-10 1997-03-10 建設機械の制御方法および制御装置 Expired - Fee Related JP3608900B2 (ja)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP05534497A JP3608900B2 (ja) 1997-03-10 1997-03-10 建設機械の制御方法および制御装置
CN97194411A CN1088488C (zh) 1997-03-10 1997-11-28 一种建筑机械的控制方法和控制设备
CA002250899A CA2250899C (en) 1997-03-10 1997-11-28 Control method and control apparatus for a construction machine
EP97913473A EP0965698B1 (en) 1997-03-10 1997-11-28 Method and device for controlling construction machine
US09/180,551 US6108948A (en) 1997-03-10 1997-11-28 Method and device for controlling construction machine
DE69724462T DE69724462T2 (de) 1997-03-10 1997-11-28 Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer baumaschine
PCT/JP1997/004362 WO1998040570A1 (fr) 1997-03-10 1997-11-28 Procede et dispositif de commande d'une machine de construction
KR1019980708739A KR100319569B1 (ko) 1997-03-10 1997-11-28 건설기계의제어방법및제어장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP05534497A JP3608900B2 (ja) 1997-03-10 1997-03-10 建設機械の制御方法および制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10252092A true JPH10252092A (ja) 1998-09-22
JP3608900B2 JP3608900B2 (ja) 2005-01-12

Family

ID=12995902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP05534497A Expired - Fee Related JP3608900B2 (ja) 1997-03-10 1997-03-10 建設機械の制御方法および制御装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6108948A (ja)
EP (1) EP0965698B1 (ja)
JP (1) JP3608900B2 (ja)
KR (1) KR100319569B1 (ja)
CN (1) CN1088488C (ja)
CA (1) CA2250899C (ja)
DE (1) DE69724462T2 (ja)
WO (1) WO1998040570A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018003515A (ja) * 2016-07-06 2018-01-11 日立建機株式会社 作業機械

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2336653B (en) * 1998-04-23 2001-12-12 Agco Sa Electronic control system
US6434437B1 (en) * 1999-12-02 2002-08-13 Caterpillar Inc. Boom extension and boom angle control for a machine
JP4512283B2 (ja) * 2001-03-12 2010-07-28 株式会社小松製作所 ハイブリッド式建設機械
US6946968B1 (en) 2003-09-24 2005-09-20 Johnson Clifford C Hydraulic stroke measuring system
CN1989302B (zh) * 2004-08-02 2010-06-09 株式会社小松制作所 流体压力执行机构的控制系统及其控制方法以及流体压力机械
US7222444B2 (en) * 2004-10-21 2007-05-29 Deere & Company Coordinated linkage system for a work vehicle
US7139621B2 (en) * 2004-12-16 2006-11-21 Caterpillar Inc Floating deadband control
JP4494318B2 (ja) * 2005-09-26 2010-06-30 株式会社クボタ 作業機
US7530185B2 (en) * 2007-06-22 2009-05-12 Deere & Company Electronic parallel lift and return to carry on a backhoe loader
US7949449B2 (en) * 2007-12-19 2011-05-24 Caterpillar Inc. Constant work tool angle control
CN101470083B (zh) * 2007-12-27 2011-08-03 同方威视技术股份有限公司 用于车载式辐射成像系统的新型折臂机构
US8285458B2 (en) * 2008-04-18 2012-10-09 Caterpillar Inc. Machine with automatic operating mode determination
US20110106384A1 (en) * 2008-06-16 2011-05-05 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Method and system for machinery control
US8190336B2 (en) * 2008-07-17 2012-05-29 Caterpillar Inc. Machine with customized implement control
US8522543B2 (en) * 2008-12-23 2013-09-03 Caterpillar Inc. Hydraulic control system utilizing feed-forward control
KR101685206B1 (ko) * 2010-12-21 2016-12-12 두산인프라코어 주식회사 건설장비의 로우아이들 제어 시스템 및 그 자동 제어방법
EP2836394B1 (en) * 2012-04-11 2017-07-19 Volvo Construction Equipment AB A method for tipping a load and a tipping device
JP6018442B2 (ja) * 2012-07-10 2016-11-02 川崎重工業株式会社 傾転角制御装置
CN107002715B (zh) * 2015-01-06 2019-08-13 住友重机械工业株式会社 挖土机
JP6619603B2 (ja) * 2015-06-10 2019-12-11 キャタピラー エス エー アール エル 建設機械の作業腕装置
JP6506205B2 (ja) * 2016-03-31 2019-04-24 日立建機株式会社 建設機械
JP6989255B2 (ja) 2016-11-30 2022-01-05 株式会社小松製作所 作業機制御装置および作業機械
JP7001350B2 (ja) * 2017-02-20 2022-01-19 株式会社小松製作所 作業車両および作業車両の制御方法
JP7096105B2 (ja) * 2018-08-23 2022-07-05 株式会社神戸製鋼所 掘削作業機械の油圧駆動装置
JP7082011B2 (ja) * 2018-08-23 2022-06-07 株式会社神戸製鋼所 掘削作業機械の油圧駆動装置
JP2020172792A (ja) * 2019-04-11 2020-10-22 株式会社小松製作所 作業機械および制御方法
EP3997346A1 (en) * 2019-07-08 2022-05-18 Danfoss Power Solutions II Technology A/S Hydraulic system architectures and bidirectional proportional valves usable in the system architectures
JP7187399B2 (ja) * 2019-07-26 2022-12-12 株式会社クボタ 作業機の油圧システム及び作業機の油圧システムの制御方法
US20230091185A1 (en) * 2021-01-27 2023-03-23 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Hydraulic excavator
DE102022203960A1 (de) 2022-04-25 2023-10-26 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Verbesserung der Planierwinkelregelung einer Arbeitsmaschine

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2639384B1 (fr) * 1988-11-21 1991-02-22 Case Poclain Dispositif de commande d'un engin de travaux publics
US5081838A (en) * 1989-03-28 1992-01-21 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Hydraulic circuit with variable relief valves
JPH0794737B2 (ja) * 1989-08-02 1995-10-11 株式会社小松製作所 油圧掘削機における直線掘削制御装置
JPH04117054A (ja) * 1990-05-17 1992-04-17 Ricoh Co Ltd 音響カプラ装置
JPH04117054U (ja) * 1991-03-30 1992-10-20 住友建機株式会社 建設機械のアタツチメントの油圧増加装置
JPH0785748B2 (ja) * 1991-08-06 1995-09-20 三郎 狩野 ゴルフ場のピンに付設する標示体
JPH0538371U (ja) * 1991-10-31 1993-05-25 住友建機株式会社 油圧機器に於けるポンプ吐出量制御回路
CZ279137B6 (cs) * 1991-12-04 1995-01-18 František Ing. Krňávek Zařízení pro rekuperaci polohové energie praco vního zařízení stavebního, nebo zemního stroje
JPH0735105A (ja) * 1993-07-21 1995-02-03 Komatsu Ltd 油圧駆動機械の不感帯自動補正装置およびその不感帯自動補正方法
JPH08296603A (ja) * 1995-04-26 1996-11-12 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧建設機械
US5899008A (en) * 1997-05-22 1999-05-04 Caterpillar Inc. Method and apparatus for controlling an implement of a work machine
JP3511453B2 (ja) * 1997-10-08 2004-03-29 日立建機株式会社 油圧建設機械の原動機と油圧ポンプの制御装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018003515A (ja) * 2016-07-06 2018-01-11 日立建機株式会社 作業機械
WO2018008189A1 (ja) * 2016-07-06 2018-01-11 日立建機株式会社 作業機械
KR20180103967A (ko) * 2016-07-06 2018-09-19 히다찌 겐끼 가부시키가이샤 작업 기계
US11466435B2 (en) 2016-07-06 2022-10-11 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Hydraulic excavator with area limiting control function

Also Published As

Publication number Publication date
EP0965698B1 (en) 2003-08-27
KR20000010684A (ko) 2000-02-25
CA2250899C (en) 2003-05-20
JP3608900B2 (ja) 2005-01-12
DE69724462T2 (de) 2004-02-19
DE69724462D1 (de) 2003-10-02
KR100319569B1 (ko) 2002-07-31
US6108948A (en) 2000-08-29
EP0965698A1 (en) 1999-12-22
CN1217760A (zh) 1999-05-26
CA2250899A1 (en) 1998-09-17
CN1088488C (zh) 2002-07-31
WO1998040570A1 (fr) 1998-09-17
EP0965698A4 (en) 2000-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3608900B2 (ja) 建設機械の制御方法および制御装置
US6098322A (en) Control device of construction machine
JP6474718B2 (ja) 建設機械の油圧制御装置
JPH10159123A (ja) 建設機械の制御装置
EP0785310A1 (en) Interference preventing system for construction machine
JP6666208B2 (ja) 作業機械
JP3641096B2 (ja) 建設機械の制御装置
JP3653153B2 (ja) 建設機械の制御装置
JP7181128B2 (ja) 建設機械
JP3713120B2 (ja) 建設機械の制御装置
JP3426887B2 (ja) 建設機械の制御装置
JP3217981B2 (ja) 建設機械の制御装置
JP2674918B2 (ja) 油圧ショベル
JPH10259618A (ja) 建設機械の制御装置
JP3580976B2 (ja) 建設機械の制御装置
JPH10252093A (ja) 建設機械の制御装置
JP3821260B2 (ja) 建設機械の作業機制御装置
JPH10292417A (ja) 建設機械のフロント制御装置
WO2023171295A1 (ja) 建設機械の制御装置およびこれを備えた建設機械
JP6827011B2 (ja) 建設機械
JP3831795B2 (ja) 建設機械の作業機制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040618

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040622

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040823

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040914

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20041012

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees