JP2000291078A - 自動運転ショベル - Google Patents
自動運転ショベルInfo
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- JP2000291078A JP2000291078A JP11104291A JP10429199A JP2000291078A JP 2000291078 A JP2000291078 A JP 2000291078A JP 11104291 A JP11104291 A JP 11104291A JP 10429199 A JP10429199 A JP 10429199A JP 2000291078 A JP2000291078 A JP 2000291078A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高精度に作業量の検出が可能な自動運転ショ
ベルを提供すること。 【解決手段】 教示して記憶された教示位置を順次読み
出して、掘削から放土までの一巡する作業を繰り返し行
わせる自動運転ショベルにおいて、前記掘削後の旋回作
業中に掘削物の荷重を計測し、計測された荷重に基づい
て作業量を演算する作業量演算手段６３，７２，７３，
１１１〜１１４，１１５〜１１８を設けたことを特徴と
する。
ベルを提供すること。 【解決手段】 教示して記憶された教示位置を順次読み
出して、掘削から放土までの一巡する作業を繰り返し行
わせる自動運転ショベルにおいて、前記掘削後の旋回作
業中に掘削物の荷重を計測し、計測された荷重に基づい
て作業量を演算する作業量演算手段６３，７２，７３，
１１１〜１１４，１１５〜１１８を設けたことを特徴と
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動運転ショベル
に係わり、特に、自動運転ショベルにおいて高精度に作
業量の検出を可能にした自動運転ショベルに関する。
に係わり、特に、自動運転ショベルにおいて高精度に作
業量の検出を可能にした自動運転ショベルに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、油圧ショベルの掘削作業中の作業
量を算出する方法としては、放土回数をカウントし、バ
ケット容量との積から求める方法や、旋回動作スイッチ
信号を基に、その時のブームシリンダ圧力を検出して、
バケット無負荷時の保持圧との差から算出する方法等が
ある。
量を算出する方法としては、放土回数をカウントし、バ
ケット容量との積から求める方法や、旋回動作スイッチ
信号を基に、その時のブームシリンダ圧力を検出して、
バケット無負荷時の保持圧との差から算出する方法等が
ある。
【０００３】一方、近年、建設機械を自動運転するシス
テムが開発されきており、例えば、特開平９−１９５３
２１号公報には、教示された作業を繰り返し再生して、
油圧ショベルに掘削から放土までの一連の作業を自動的
に行わせる技術が開示されている。この公知技術では、
油圧ショベルを利用して砕石作業等を行う際に、ブルド
ーザ、油圧ショベル、砕石クラッシヤを直列的に配置
し、油圧ショベルによってブルドーザが寄せ集めた土砂
を積み込み、旋回させて砕石用クラッシヤのホッパ上で
バケットダンプ、アームダンブ、ブーム上げを行って放
土させ、放土した土砂を砕石用クラッシャによって破砕
して砕石を得、再び旋回して土砂を積み込むという作業
を繰り返し行わせている。
テムが開発されきており、例えば、特開平９−１９５３
２１号公報には、教示された作業を繰り返し再生して、
油圧ショベルに掘削から放土までの一連の作業を自動的
に行わせる技術が開示されている。この公知技術では、
油圧ショベルを利用して砕石作業等を行う際に、ブルド
ーザ、油圧ショベル、砕石クラッシヤを直列的に配置
し、油圧ショベルによってブルドーザが寄せ集めた土砂
を積み込み、旋回させて砕石用クラッシヤのホッパ上で
バケットダンプ、アームダンブ、ブーム上げを行って放
土させ、放土した土砂を砕石用クラッシャによって破砕
して砕石を得、再び旋回して土砂を積み込むという作業
を繰り返し行わせている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術に係
わる油圧ショベルの土量を検出する方法は、簡易な方法
であるため精度上問題があり、特に、自動運転ショベル
における作業量検出にはそのまま適用することができな
かった。
わる油圧ショベルの土量を検出する方法は、簡易な方法
であるため精度上問題があり、特に、自動運転ショベル
における作業量検出にはそのまま適用することができな
かった。
【０００５】本発明の目的は、上記の問題点に鑑みて、
作業量検出を精度よく行うことのできる自動運転ショベ
ルを提供することにある。
作業量検出を精度よく行うことのできる自動運転ショベ
ルを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、次のような手段を採用した。
解決するために、次のような手段を採用した。
【０００７】教示して記憶された教示位置を順次読み出
して、掘削から放土までの一巡する作業を繰り返し行わ
せる自動運転ショベルにおいて、前記掘削後の旋回作業
中に掘削物の荷重を計測し、計測された荷重に基づいて
作業量を演算する作業量演算手段を設けたことを特徴と
する。
して、掘削から放土までの一巡する作業を繰り返し行わ
せる自動運転ショベルにおいて、前記掘削後の旋回作業
中に掘削物の荷重を計測し、計測された荷重に基づいて
作業量を演算する作業量演算手段を設けたことを特徴と
する。
【０００８】また、教示して記憶された教示位置を順次
読み出して、掘削から放土までの一巡する作業を繰り返
し行わせる自動運転ショベルにおいて、前記掘削後の旋
回作業中に掘削物の荷重を複数回計測して平均荷重を求
め、該平均荷重に基づいて作業量を演算する作業量演算
手段を設けたことを特徴とする。
読み出して、掘削から放土までの一巡する作業を繰り返
し行わせる自動運転ショベルにおいて、前記掘削後の旋
回作業中に掘削物の荷重を複数回計測して平均荷重を求
め、該平均荷重に基づいて作業量を演算する作業量演算
手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】また、請求項１ないしは請求項２のいずれ
か１つの請求項において、前記作業量演算部における前
記荷重計測は、当該自動運転ショベルの自動運転に必要
な既設の圧力センサおよび角度センサによって計測され
た圧力データおよび角度データを利用することを特徴と
する。
か１つの請求項において、前記作業量演算部における前
記荷重計測は、当該自動運転ショベルの自動運転に必要
な既設の圧力センサおよび角度センサによって計測され
た圧力データおよび角度データを利用することを特徴と
する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を図
１〜図６を用いて説明する。
１〜図６を用いて説明する。
【００１１】図２は、本実施形態に係わる自動運転ショ
ベルおよびその作業形態の一例を示す側面図である。
ベルおよびその作業形態の一例を示す側面図である。
【００１２】同図において、１はストックヤード２に貯
留された土石を掘削して、クラッシヤ３に放土する自動
運転ショベル本体、２は図示されていないダンプトラッ
ク等によって運搬されてきた土砂等を貯留するストック
ヤード、３は自動運転ショベル本体１によって放土され
た土石を破砕するクラッシヤ、４は破砕された砕石を図
示されていない運搬用ダンプトラックに積み込むホイー
ルローダ、５は自動運転ショベル本体１の再生操作を行
うのに適した任意の場所に設置した操作ボックスであ
る。
留された土石を掘削して、クラッシヤ３に放土する自動
運転ショベル本体、２は図示されていないダンプトラッ
ク等によって運搬されてきた土砂等を貯留するストック
ヤード、３は自動運転ショベル本体１によって放土され
た土石を破砕するクラッシヤ、４は破砕された砕石を図
示されていない運搬用ダンプトラックに積み込むホイー
ルローダ、５は自動運転ショベル本体１の再生操作を行
うのに適した任意の場所に設置した操作ボックスであ
る。
【００１３】自動運転ショベル本体１は、走行体１０
と、走行体１０上に旋回可能に設けた旋回体１１と、旋
回体１１に回動可能に設けたブーム１２と、ブーム１２
の先端に回動可能に設けられたアーム１３と、アーム１
３の先端に回動可能に設けられたバケット１４と、ブー
ム１２、アーム１３、バケット１４、とをそれぞれ回動
動作させるためのシリンダ１５、１６、１７と、自動運
転機能の制御を行う自動運転コントローラ６と、教示操
作を行う教示操作部８３と、自動運転コントローラ６が
各シリンダに送り込む油量を制御するための電磁制御弁
８１と、操作ボックス５との間で信号の送受信を行う無
線機８２と、計測された作業量データ等を表示する表示
部８４とから構成されている。
と、走行体１０上に旋回可能に設けた旋回体１１と、旋
回体１１に回動可能に設けたブーム１２と、ブーム１２
の先端に回動可能に設けられたアーム１３と、アーム１
３の先端に回動可能に設けられたバケット１４と、ブー
ム１２、アーム１３、バケット１４、とをそれぞれ回動
動作させるためのシリンダ１５、１６、１７と、自動運
転機能の制御を行う自動運転コントローラ６と、教示操
作を行う教示操作部８３と、自動運転コントローラ６が
各シリンダに送り込む油量を制御するための電磁制御弁
８１と、操作ボックス５との間で信号の送受信を行う無
線機８２と、計測された作業量データ等を表示する表示
部８４とから構成されている。
【００１４】また、自動運転ショベル本体１には、旋回
体１１の旋回角を検出する角度センサ１１１と、旋回体
１１とブーム１２との回動角を検出する角度センサ１１
２と、ブーム１２とアーム１３の回動角を検出する角度
センサ１１３と、アーム１３とバケット１４の回動角を
検出する角度センサ１１４が設けられ、さらに、図示さ
れていない旋回モータに供給される油圧を検出する油圧
センサ１１５と、ブームを回動するシリンダ１５に供給
される作動油の圧力を検出する油圧センサ１１６と、ア
ームを回動するシリンダ１６に供給される作動油の圧力
を検出する油圧センサ１１７と、バケットを回動するシ
リンダ１６に供給される作動油の圧力を検出する油圧セ
ンサ１１７とが設けられている。
体１１の旋回角を検出する角度センサ１１１と、旋回体
１１とブーム１２との回動角を検出する角度センサ１１
２と、ブーム１２とアーム１３の回動角を検出する角度
センサ１１３と、アーム１３とバケット１４の回動角を
検出する角度センサ１１４が設けられ、さらに、図示さ
れていない旋回モータに供給される油圧を検出する油圧
センサ１１５と、ブームを回動するシリンダ１５に供給
される作動油の圧力を検出する油圧センサ１１６と、ア
ームを回動するシリンダ１６に供給される作動油の圧力
を検出する油圧センサ１１７と、バケットを回動するシ
リンダ１６に供給される作動油の圧力を検出する油圧セ
ンサ１１７とが設けられている。
【００１５】また、クラッシヤ３は、走行体３０と、ホ
ッパ３１と、コンベア３２から構成されており、３３は
クラッシャ３によって破砕された土石を示す。
ッパ３１と、コンベア３２から構成されており、３３は
クラッシャ３によって破砕された土石を示す。
【００１６】また、操作ボックス５は、非常停止ボタン
５２と、再生操作を行うための再生操作部５３と、各種
の作業量等の入出力データを表示する表示部５５と、自
動運転ショベル本体１の無線機８２との間で信号の送受
信を行う無線機５１とを備える。
５２と、再生操作を行うための再生操作部５３と、各種
の作業量等の入出力データを表示する表示部５５と、自
動運転ショベル本体１の無線機８２との間で信号の送受
信を行う無線機５１とを備える。
【００１７】図１は、本実施形態に係わる自動運転ショ
ベル本体１に搭載される車載装置および操作ボックス５
の概要を示すブロック図である。
ベル本体１に搭載される車載装置および操作ボックス５
の概要を示すブロック図である。
【００１８】なお、同図において図２に示す符号と同一
符号は同一箇所を示す。
符号は同一箇所を示す。
【００１９】同図において、５４は自動運転コントロー
ラ６から送信される作業量データ等を記憶する記憶部、
５６は起動釦５３１，停止釦５３２を備える再生操作部
５３または非常停止釦５２からの指令をコマンドとして
生成し、または伝送された作業量データを記憶部５４に
送出するするコマンド生成部である。
ラ６から送信される作業量データ等を記憶する記憶部、
５６は起動釦５３１，停止釦５３２を備える再生操作部
５３または非常停止釦５２からの指令をコマンドとして
生成し、または伝送された作業量データを記憶部５４に
送出するするコマンド生成部である。
【００２０】６は自動運転コントローラであり、教示操
作部８３からの操作により自動運転ショベル本体１の現
在位置を教示位置として後述する教示位置格納部６８に
格納する教示処理部６７と、教示処理部６７によって再
生時の教示データを格納する教示位置格納部６８と、再
生動作の手順を順次実行するための再生コマンドを格納
する再生コマンド格納部６５と、再生コマンドを解釈し
て教示位置格納部６８から所定の教示位置データの出力
等を指示するコマンドインタプリタ部６６と、教示位置
データや目標圧力が出力処理される教示位置・目標圧力
出力処理部６９と、自動運転ショベル本体１の動作が円
滑に動作するように、教示位置・目標圧力出力処理部６
９から出力される教示位置データを演算によって補間さ
れた教示位置データに作成して出力するサーボ前処理部
７０と、サーボ前処理部７０から出力された補間後の教
示位置データと目標圧力を後述する現在位置演算部７２
から出力された現在位置データと後述する現在圧力演算
部７３から出力された現在圧力データを対比して自動運
転ショベル本体１を所定の位置に制御するための駆動信
号を電磁制御弁８１に出力するサーボ制御部７１と、無
線機８２によって受信されたコマンドを後述する再生起
動・停止処理部６２に出力し、または教示操作部９から
のコマンドを教示処理部６７に出力し、または作業量記
憶部６４からの作業量データを無線機８２に出力するコ
マンド受信部６２と、再生操作部５３から伝送されるコ
マンドを入力処理してコマンドインタプリタ部６６に再
生起動コマンドまたは再生停止コマンドを出力する再生
起動・停止処理部６２と、コマンドインタプリタ部６６
からの指令により、掘削後の旋回作業中に、現在位置演
算部７２および現在圧力演算部７３から得られた位置デ
ータおよび圧力データに基づいてバケット１４内の荷重
Ｗを計測し、作業量を演算する作業量演算部６３と、作
業量演算部６３で演算された作業量データを記憶する作
業量記憶部とから構成される。
作部８３からの操作により自動運転ショベル本体１の現
在位置を教示位置として後述する教示位置格納部６８に
格納する教示処理部６７と、教示処理部６７によって再
生時の教示データを格納する教示位置格納部６８と、再
生動作の手順を順次実行するための再生コマンドを格納
する再生コマンド格納部６５と、再生コマンドを解釈し
て教示位置格納部６８から所定の教示位置データの出力
等を指示するコマンドインタプリタ部６６と、教示位置
データや目標圧力が出力処理される教示位置・目標圧力
出力処理部６９と、自動運転ショベル本体１の動作が円
滑に動作するように、教示位置・目標圧力出力処理部６
９から出力される教示位置データを演算によって補間さ
れた教示位置データに作成して出力するサーボ前処理部
７０と、サーボ前処理部７０から出力された補間後の教
示位置データと目標圧力を後述する現在位置演算部７２
から出力された現在位置データと後述する現在圧力演算
部７３から出力された現在圧力データを対比して自動運
転ショベル本体１を所定の位置に制御するための駆動信
号を電磁制御弁８１に出力するサーボ制御部７１と、無
線機８２によって受信されたコマンドを後述する再生起
動・停止処理部６２に出力し、または教示操作部９から
のコマンドを教示処理部６７に出力し、または作業量記
憶部６４からの作業量データを無線機８２に出力するコ
マンド受信部６２と、再生操作部５３から伝送されるコ
マンドを入力処理してコマンドインタプリタ部６６に再
生起動コマンドまたは再生停止コマンドを出力する再生
起動・停止処理部６２と、コマンドインタプリタ部６６
からの指令により、掘削後の旋回作業中に、現在位置演
算部７２および現在圧力演算部７３から得られた位置デ
ータおよび圧力データに基づいてバケット１４内の荷重
Ｗを計測し、作業量を演算する作業量演算部６３と、作
業量演算部６３で演算された作業量データを記憶する作
業量記憶部とから構成される。
【００２１】図３は、図１に示す教示位置格納部６８に
格納される教示位置データの一例を示す図である。
格納される教示位置データの一例を示す図である。
【００２２】同図において、Ｐ１〜Ｐｎは、再生コマン
ド格納部６５に格納されている教示コマンドのラベルＰ
１〜Ｐｎに対応しており、各ラベルＰ１〜Ｐｎに対応す
る自動運転ショベル本体１の各部が取るべきブーム角、
アーム角、バケット角、旋回角の各教示された値が格納
されている。
ド格納部６５に格納されている教示コマンドのラベルＰ
１〜Ｐｎに対応しており、各ラベルＰ１〜Ｐｎに対応す
る自動運転ショベル本体１の各部が取るべきブーム角、
アーム角、バケット角、旋回角の各教示された値が格納
されている。
【００２３】次に、作業量演算部６３における荷重計測
に必要な演算式の一例を図４および図５を用いて説明す
る。
に必要な演算式の一例を図４および図５を用いて説明す
る。
【００２４】図４は、自動運転ショベル本体１のフロン
ト部の側面図である。
ト部の側面図である。
【００２５】同図において、ｌ7はバケット１４内の荷
重の重心位置と支点Ｆまでの水平方向の長さ、ｌ8は支
点Ｆと支点Ｊまでの水平方向の長さ、ｌ9は荷重の重心
位置と支点Ｊまでの水平方向の長さ、ｌc1はブームシリ
ンダ１５の軸から支点Ｆまでの垂線の長さ、ｌc2はアー
ムシリンダ１６の軸の延長から支点Ｊまでの垂線の長
さ、Ｗは積み荷の荷重である。
重の重心位置と支点Ｆまでの水平方向の長さ、ｌ8は支
点Ｆと支点Ｊまでの水平方向の長さ、ｌ9は荷重の重心
位置と支点Ｊまでの水平方向の長さ、ｌc1はブームシリ
ンダ１５の軸から支点Ｆまでの垂線の長さ、ｌc2はアー
ムシリンダ１６の軸の延長から支点Ｊまでの垂線の長
さ、Ｗは積み荷の荷重である。
【００２６】図５は、自動運転ショベル本体１のフロン
ト部における各部の寸法を示す線図である。
ト部における各部の寸法を示す線図である。
【００２７】ｌ10は支点Ｆと点Ｇ間の長さ、ｌ11は支点
Ｆと点Ｈ間の長さ、θ4 は線分ｌ10と線分ｌ11のなす角
度、θ5はブームシリンダ１５の軸と線分ｌ10とのなす
角度、ｌ13は点Ｋと点Ｍ間の長さ、ｌ14は支点Ｊと点Ｋ
間の長さ、ｌ15は支点Ｊと点Ｍ間の長さ、θ6は線分ｌ
15と線分ｌ14とのなす角度、θ7は線分ｌ13と線分ｌ14
のなす角度、α1は線分ｌ11とブーム１２の重心位置の
なす角度、Ｗbはブームの重さ、Ｒはアーム１３および
バケット１４の重心位置、ｌ51は支点Ｊと重心位置Ｒと
のなす角度、ｌ52は支点Ｆと支点Ｊ間の長さ、α2は線
分ｌ15と線分ｌ51のなす角度、β1は水平線と線分ｌ10
とのなす角度、β2は線分ｌ52と線分ｌ11とのなす角
度、β3は線分ｌ52と線分ｌ14とのなす角度、Ｗａはブ
ーム１２およびアーム１３の重さである。
Ｆと点Ｈ間の長さ、θ4 は線分ｌ10と線分ｌ11のなす角
度、θ5はブームシリンダ１５の軸と線分ｌ10とのなす
角度、ｌ13は点Ｋと点Ｍ間の長さ、ｌ14は支点Ｊと点Ｋ
間の長さ、ｌ15は支点Ｊと点Ｍ間の長さ、θ6は線分ｌ
15と線分ｌ14とのなす角度、θ7は線分ｌ13と線分ｌ14
のなす角度、α1は線分ｌ11とブーム１２の重心位置の
なす角度、Ｗbはブームの重さ、Ｒはアーム１３および
バケット１４の重心位置、ｌ51は支点Ｊと重心位置Ｒと
のなす角度、ｌ52は支点Ｆと支点Ｊ間の長さ、α2は線
分ｌ15と線分ｌ51のなす角度、β1は水平線と線分ｌ10
とのなす角度、β2は線分ｌ52と線分ｌ11とのなす角
度、β3は線分ｌ52と線分ｌ14とのなす角度、Ｗａはブ
ーム１２およびアーム１３の重さである。
【００２８】ここで、荷重ＷによるモーメントはＷ・ｌ
7、ブームシリンダ１２の反力Ｆｂによるモーメントは
Ｆｂ・ｌc1であるので、 Ｆｂ・ｌc1＝Ｗ・ｌ7＋ｗ’ｌ’・・・１式 ここで、ｗ’ｌ’＝Ｗｂ・ｌ50ｃｏｓ（θ4＋α1−
β1）−Ｗa｛ｌ52・ｃｏｓ（θ4−β1−β2）＋ｌ51ｃ
ｏｓ（β1＋β2＋β3−θ4＋θ6＋α2−π）｝ また、荷重ＷによるモーメントはＷ・ｌ9、アームシリ
ンダ１２の反力ＦａによるモーメントはＦａ・ｌc2であ
るので、 Ｆａ・ｌc2＝Ｗ・ｌ9＋Ｗａ・ｌ51ｃｏｓ（β1＋β2＋β3−θ4＋θ6＋α2− π）＝Ｗ（ｌ7−ｌ3）＋Ｗａ・ｌ51ｃｏｓ（β1＋β2＋β3−θ4＋θ6＋α2− π）・・・２式 で表され、両式を解くと、詳細な計算は省略するが、 Ｗ＝｛Ｆｂ・ｌc1−Ｆａ・ｌc2−ｗ’ｌ’＋Ｗａ・ｌ51ｃｏｓ（β1＋β2＋β 3−θ4＋θ6＋α2−π）｝・・・３式 として荷重Ｗを求めることができる。
7、ブームシリンダ１２の反力Ｆｂによるモーメントは
Ｆｂ・ｌc1であるので、 Ｆｂ・ｌc1＝Ｗ・ｌ7＋ｗ’ｌ’・・・１式 ここで、ｗ’ｌ’＝Ｗｂ・ｌ50ｃｏｓ（θ4＋α1−
β1）−Ｗa｛ｌ52・ｃｏｓ（θ4−β1−β2）＋ｌ51ｃ
ｏｓ（β1＋β2＋β3−θ4＋θ6＋α2−π）｝ また、荷重ＷによるモーメントはＷ・ｌ9、アームシリ
ンダ１２の反力ＦａによるモーメントはＦａ・ｌc2であ
るので、 Ｆａ・ｌc2＝Ｗ・ｌ9＋Ｗａ・ｌ51ｃｏｓ（β1＋β2＋β3−θ4＋θ6＋α2− π）＝Ｗ（ｌ7−ｌ3）＋Ｗａ・ｌ51ｃｏｓ（β1＋β2＋β3−θ4＋θ6＋α2− π）・・・２式 で表され、両式を解くと、詳細な計算は省略するが、 Ｗ＝｛Ｆｂ・ｌc1−Ｆａ・ｌc2−ｗ’ｌ’＋Ｗａ・ｌ51ｃｏｓ（β1＋β2＋β 3−θ4＋θ6＋α2−π）｝・・・３式 として荷重Ｗを求めることができる。
【００２９】ここで、反力Ｆｂ＝Ｐｂ・Ｓｂ−Ｐ’ｂ・
Ｓ’ｂ、反力Ｆａ＝Ｐｒ・Ｓｒ−Ｐｈ・Ｓｈとして表さ
れ、Ｓｂはブームシリンダ１５のヘッド側断面積、Ｓ’
ｂはロッド側断面積、Ｐｂはブームシリンダ１５のヘッ
ド側圧力、Ｐ’ｂはロッド側圧力、Ｓｒはアームシリン
ダ１６のロッド側断面積、Ｓｈはヘッド側断面積、Ｐｒ
はアームシリンダ１６のロッド側圧力、Ｐｈはヘッド側
圧力である。
Ｓ’ｂ、反力Ｆａ＝Ｐｒ・Ｓｒ−Ｐｈ・Ｓｈとして表さ
れ、Ｓｂはブームシリンダ１５のヘッド側断面積、Ｓ’
ｂはロッド側断面積、Ｐｂはブームシリンダ１５のヘッ
ド側圧力、Ｐ’ｂはロッド側圧力、Ｓｒはアームシリン
ダ１６のロッド側断面積、Ｓｈはヘッド側断面積、Ｐｒ
はアームシリンダ１６のロッド側圧力、Ｐｈはヘッド側
圧力である。
【００３０】従って、上記荷重Ｗは、角度センサ１１２
および１１３の測定値θ4、θ6、圧力センサ１１６’，
１１６”，１１７’，１１７”の測定値Ｐｂ，Ｐ’ｂ，
Ｐｒ，Ｐｈに基づき、作業量演算部６３において演算に
より求めることができる。
および１１３の測定値θ4、θ6、圧力センサ１１６’，
１１６”，１１７’，１１７”の測定値Ｐｂ，Ｐ’ｂ，
Ｐｒ，Ｐｈに基づき、作業量演算部６３において演算に
より求めることができる。
【００３１】ここで使用される角度センサや圧力センサ
は既に自動運転に用いられているものを兼用することが
できる。
は既に自動運転に用いられているものを兼用することが
できる。
【００３２】図６は、本実施形態に係わる自動運転ショ
ベルの１サイクルにおけるブームシリンダの圧力変化お
よびブームシリンダの変位を示す図である。
ベルの１サイクルにおけるブームシリンダの圧力変化お
よびブームシリンダの変位を示す図である。
【００３３】同図に示すように、旋回中はブームシリン
ダ１２のロッド側圧力、ボトム側圧力は変化が小さいの
で、この期間中の適当な時期にブームシリンダ１２の圧
力を検出することにより、適正な圧力を検出することが
でき、これに基づいて荷重演算を行うことにより高精度
の荷重を計測することができる。
ダ１２のロッド側圧力、ボトム側圧力は変化が小さいの
で、この期間中の適当な時期にブームシリンダ１２の圧
力を検出することにより、適正な圧力を検出することが
でき、これに基づいて荷重演算を行うことにより高精度
の荷重を計測することができる。
【００３４】なお、圧力検出は、上記旋回作業中の決め
られた位置で検出することも可能であるが、旋回中の複
数位置で圧力検出し、その平均値を求めてもよい。
られた位置で検出することも可能であるが、旋回中の複
数位置で圧力検出し、その平均値を求めてもよい。
【００３５】次に、自動運転ショベル本体１の再生動作
および作業量演算について図１を用いて説明する。
および作業量演算について図１を用いて説明する。
【００３６】再生時は、操作ボックス５の再生起動釦５
３１からの指示がコマンド生成部５５、無線機５１、８
２、コマンド受信部６１、再生起動・停止処理部６２を
介してコマンドインタプリタ部６６に出力される。コマ
ンドインタプリタ部６６は指示を受けると、再生コマン
ド格納部６５に格納されている再生コマンドをシーケン
シヤルに読み出して解釈し、教示位置データを教示位置
格納部６８から教示位置・目標圧力出力処理部６９に出
力させる。出力された教示位置データはサーボ前処理部
７０に入力し、ここでは自動運転ショベル本体１が円滑
な速度で動作するように演算されて上述のように補間さ
れた教示位置データが作成される。これらの補間された
教示位置データはサーボ制御部７１に入力され、一方、
現在位置演算部７２において角度センサ１１１〜１１４
で検出されたセンサ信号を演算して現在位置データを
得、サーボ制御部７１に入力する。サーボ制御部７１で
は、目標となる補間された教示位置データと検出した現
在位置データに基づいて所定のサーボ制御を行い、電磁
制御弁８１に駆動信号を出力する。
３１からの指示がコマンド生成部５５、無線機５１、８
２、コマンド受信部６１、再生起動・停止処理部６２を
介してコマンドインタプリタ部６６に出力される。コマ
ンドインタプリタ部６６は指示を受けると、再生コマン
ド格納部６５に格納されている再生コマンドをシーケン
シヤルに読み出して解釈し、教示位置データを教示位置
格納部６８から教示位置・目標圧力出力処理部６９に出
力させる。出力された教示位置データはサーボ前処理部
７０に入力し、ここでは自動運転ショベル本体１が円滑
な速度で動作するように演算されて上述のように補間さ
れた教示位置データが作成される。これらの補間された
教示位置データはサーボ制御部７１に入力され、一方、
現在位置演算部７２において角度センサ１１１〜１１４
で検出されたセンサ信号を演算して現在位置データを
得、サーボ制御部７１に入力する。サーボ制御部７１で
は、目標となる補間された教示位置データと検出した現
在位置データに基づいて所定のサーボ制御を行い、電磁
制御弁８１に駆動信号を出力する。
【００３７】ここまでの説明は位置制御に関する部分で
あるが、圧力制御は、位置制御と同様に、再生コマンド
格納部６５に格納されている圧力に係わる再生コマンド
に従って、アクチュエータの各軸の圧力目標値をサーボ
制御部７１に設定し、指定されたアクチュエータの軸に
ついて圧力制御を行うことをサーボ制御部７１に指示す
る。一方、現在圧力演算部７３において圧力センサ１１
５〜１１８で検出されたセンサ信号を演算して現在圧力
データを得、サーボ制御部７１に入力する。サーボ制御
部７１では設定された圧力目標値と現在圧力データとに
基づいて所定のサーボ制御を行い、電磁制御弁８１に駆
動信号を出力する。
あるが、圧力制御は、位置制御と同様に、再生コマンド
格納部６５に格納されている圧力に係わる再生コマンド
に従って、アクチュエータの各軸の圧力目標値をサーボ
制御部７１に設定し、指定されたアクチュエータの軸に
ついて圧力制御を行うことをサーボ制御部７１に指示す
る。一方、現在圧力演算部７３において圧力センサ１１
５〜１１８で検出されたセンサ信号を演算して現在圧力
データを得、サーボ制御部７１に入力する。サーボ制御
部７１では設定された圧力目標値と現在圧力データとに
基づいて所定のサーボ制御を行い、電磁制御弁８１に駆
動信号を出力する。
【００３８】作業量演算は、再生コマンド格納部６５に
格納されている作業量演算に係わる再生コマンドに従っ
て、掘削後の旋回作業中の、作業量演算すべき位置に達
したら、作業量演算部６３は現在圧力演算部７３および
現在位置演算部７２から、各部の圧力データおよび角度
データを読み取り、上記に示した各式に基づく演算を行
って荷重Ｗを求める。一方、掘削から放土して再び掘削
するまでのサイクルをカウントしておき、前記演算され
た荷重Ｗにサイクル数を積算して作業量を演算する。
格納されている作業量演算に係わる再生コマンドに従っ
て、掘削後の旋回作業中の、作業量演算すべき位置に達
したら、作業量演算部６３は現在圧力演算部７３および
現在位置演算部７２から、各部の圧力データおよび角度
データを読み取り、上記に示した各式に基づく演算を行
って荷重Ｗを求める。一方、掘削から放土して再び掘削
するまでのサイクルをカウントしておき、前記演算され
た荷重Ｗにサイクル数を積算して作業量を演算する。
【００３９】演算された作業量データは操作ボックス５
に伝送され、記憶部５４に記憶したりまたは表示部５５
に表示することができる。
に伝送され、記憶部５４に記憶したりまたは表示部５５
に表示することができる。
【００４０】
【発明の効果】上記のごとく、本発明は、掘削後の旋回
作業中に掘削物の荷重を計測し、計測された荷重に基づ
いて作業量を演算するので、作業量の検出を精度良く行
うことができる自動運転ショベルを提供することができ
る。
作業中に掘削物の荷重を計測し、計測された荷重に基づ
いて作業量を演算するので、作業量の検出を精度良く行
うことができる自動運転ショベルを提供することができ
る。
【００４１】また、荷重計測は、自動運転ショベルの自
動運転に必要な既設の圧力センサおよび角度センサによ
って計測された圧力データおよび角度データを利用する
ので、ハードウエアの負担がなく、作業量演算のための
ソフトウエアを追加するだけで容易に作業量の検出を行
うことができ、経済的な作業量演算手段を備えた自動運
転ショベルを提供することができる。
動運転に必要な既設の圧力センサおよび角度センサによ
って計測された圧力データおよび角度データを利用する
ので、ハードウエアの負担がなく、作業量演算のための
ソフトウエアを追加するだけで容易に作業量の検出を行
うことができ、経済的な作業量演算手段を備えた自動運
転ショベルを提供することができる。
【図１】本実施形態に係わる自動運転ショベルの制御機
構の概要を示すブロック図である。
構の概要を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わる自動運転ショベル
の全体構成およびその作業形態を示す図である。
の全体構成およびその作業形態を示す図である。
【図３】図２に示す教示位置格納部６８に格納される教
示位置データの一例を示す図である。
示位置データの一例を示す図である。
【図４】本実施形態に係わる自動運転ショベル１のフロ
ント部の側面図である。
ント部の側面図である。
【図５】本実施形態に係わる自動運転ショベル１のフロ
ント部における各部の寸法を示す線図である。
ント部における各部の寸法を示す線図である。
【図６】本実施形態に係わる自動運転ショベルの１サイ
クルにおけるブームシリンダの圧力変化およびブームシ
リンダの変位を示す図である。
クルにおけるブームシリンダの圧力変化およびブームシ
リンダの変位を示す図である。
１ 自動運転ショベル本体 ２ ストックヤード ３ クラッシャ ４ ホイルローダ ５ 操作器ボックス ６ 自動運転コントローラ ６２ 再生起動・停止処理部 ６３ 作業量演算部 ６４ 作業量記憶部 ６５ 再生コマンド格納部 ６６ コマンドインタプリタ部 ６８ 教示位置格納部 ６９ 教示位置・目標圧力処理部 ７０ サーボ前処理部 ７１ サーボ制御部 ７２ 現在位置演算部 ７３ 現在圧力演算部 １２ ブーム １３ アーム １４ バケット １５ ブームシリンダ １６ アームシリンダ １７ バケットシリンダ １１１〜１１４ 角度センサ １１５〜１１８，１１６’〜１１６”，１１７’〜１１
７” 圧力センサ
７” 圧力センサ
Claims (3)
- 【請求項１】 教示して記憶された教示位置を順次読み
出して、掘削から放土までの一巡する作業を繰り返し行
わせる自動運転ショベルにおいて、 前記掘削後の旋回作業中に掘削物の荷重を計測し、計測
された荷重に基づいて作業量を演算する作業量演算手段
を設けたことを特徴とする自動運転ショベル。 - 【請求項２】 教示して記憶された教示位置を順次読み
出して、掘削から放土までの一巡する作業を繰り返し行
わせる自動運転ショベルにおいて、 前記掘削後の旋回作業中に掘削物の荷重を複数回計測し
て平均荷重を求め、該平均荷重に基づいて作業量を演算
する作業量演算手段を設けたことを特徴とする自動運転
ショベル。 - 【請求項３】 請求項１ないしは請求項２のいずれか１
つの請求項において、 前記作業量演算部における前記荷重計測は、当該自動運
転ショベルの自動運転に必要な既設の圧力センサおよび
角度センサによって計測された圧力データおよび角度デ
ータを利用することを特徴とする自動運転ショベル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11104291A JP2000291078A (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 自動運転ショベル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11104291A JP2000291078A (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 自動運転ショベル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000291078A true JP2000291078A (ja) | 2000-10-17 |
Family
ID=14376840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11104291A Pending JP2000291078A (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 自動運転ショベル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000291078A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002332663A (ja) * | 2001-05-09 | 2002-11-22 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 油圧ショベルの荷重計測装置 |
| JP2010235027A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 作業機械の表示装置 |
| JP2017227012A (ja) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | 株式会社小松製作所 | 作業車両、作業管理システムおよび作業車両の制御方法 |
| WO2021006349A1 (ja) * | 2019-07-11 | 2021-01-14 | 住友重機械工業株式会社 | ショベル |
| CN112734246A (zh) * | 2021-01-14 | 2021-04-30 | 上海华兴数字科技有限公司 | 挖掘机工况识别方法及其装置、存储介质及电子设备 |
-
1999
- 1999-04-12 JP JP11104291A patent/JP2000291078A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002332663A (ja) * | 2001-05-09 | 2002-11-22 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 油圧ショベルの荷重計測装置 |
| JP2010235027A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 作業機械の表示装置 |
| JP2017227012A (ja) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | 株式会社小松製作所 | 作業車両、作業管理システムおよび作業車両の制御方法 |
| WO2021006349A1 (ja) * | 2019-07-11 | 2021-01-14 | 住友重機械工業株式会社 | ショベル |
| CN112734246A (zh) * | 2021-01-14 | 2021-04-30 | 上海华兴数字科技有限公司 | 挖掘机工况识别方法及其装置、存储介质及电子设备 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050805 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050816 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060207 |