JP2000328606A - Working machine controller for construction machinery - Google Patents
Working machine controller for construction machineryInfo
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- JP2000328606A JP2000328606A JP11140508A JP14050899A JP2000328606A JP 2000328606 A JP2000328606 A JP 2000328606A JP 11140508 A JP11140508 A JP 11140508A JP 14050899 A JP14050899 A JP 14050899A JP 2000328606 A JP2000328606 A JP 2000328606A
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- work machine
- correction value
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- Operation Control Of Excavators (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、作業機の上下方向
の動作範囲を任意の制限値に制限できる領域制限機能を
持つ建設機械の作業機制御装置に係り、特に、領域制限
機能に加えて作業機と本体との衝突を回避するための干
渉防止機能を併せ持つ建設機械の作業機制御装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a working machine control device for a construction machine having an area limiting function capable of limiting an operating range of a working machine in a vertical direction to an arbitrary limit value, and in particular, in addition to the area limiting function. The present invention relates to a work machine control device for a construction machine having an interference prevention function for avoiding a collision between the work machine and a main body.
【０００２】[0002]
【従来の技術】油圧ショベルなどの建設機械において、
作業機の上下方向の動作範囲を制限値によって規制する
ようにした領域制限機能が知られている。この領域制限
機能は、例えば掘削作業時にオペレータが地面の任意深
さに制限値を設定することにより、作業機の構成部材で
あるバケット先端の下方への可動範囲を制限値内に規制
するものであり、この場合、制限値よりも深い位置に設
置された配管などがバケット先端によって損傷されるの
を防止することができる。2. Description of the Related Art In construction machines such as hydraulic excavators,
2. Description of the Related Art There is known an area limiting function in which a vertical operation range of a work machine is regulated by a limit value. This area restriction function restricts the movable range below the tip of the bucket, which is a constituent member of the working machine, within the limit value, for example, by setting a limit value at an arbitrary depth of the ground during excavation work. In this case, in this case, it is possible to prevent a pipe installed at a position deeper than the limit value from being damaged by the tip of the bucket.
【０００３】このような領域制限機能を有する建設機械
では、作業機を構成するブームとアームおよびバケット
などの複数の関節形可動部の枢着点にポテンショメータ
などの角度検出器を取り付け、これら角度検出器の出力
信号に基づいてコントローラが作業機の任意点、例えば
バケットの位置座標を演算することにより、制限値とバ
ケットとの相対位置が検出されるようになっている。そ
の際、角度検出器の出力信号に誤差があると演算された
作業機の位置座標に狂いが生じ、制限値に対して作業機
を適正に制御することができなくなるため、コントロー
ラに角度検出器の出力信号の誤差を補正する機能を持た
せるという技術が採用されている。In a construction machine having such an area limiting function, an angle detector such as a potentiometer is attached to a pivot point of a plurality of articulated movable parts such as a boom, an arm, and a bucket constituting the working machine, and these angle detectors are detected. The relative position between the limit value and the bucket is detected by the controller calculating an arbitrary point of the work implement, for example, the position coordinates of the bucket based on the output signal of the vessel. At this time, if there is an error in the output signal of the angle detector, the calculated position coordinates of the working machine will be deviated, and the working machine cannot be properly controlled with respect to the limit value. The technique of providing a function of correcting an error of the output signal of the digital camera is adopted.
【０００４】例えば、特開平７−１０２５９３号公報に
開示された従来技術では、地面を掘削するにあたり、ま
ず、旋回体の前後方向における２点について、バケット
の上下方向位置の補正値をコントローラに記憶させ、バ
ケットによる掘削が開始されると、コントローラは角度
検出器の出力信号から算出したバケットの位置座標にお
ける補正値を演算し、この補正値を加算した修正値をバ
ケットの上下方向の位置情報として出力するようになっ
ている。この場合、補正値を求める２点間の距離はでき
るだけ大きくし、その２点間ではバケットの上下方向位
置の補正値が直線的に変化しているものと仮定し、任意
点における補正値を補間方法によって求める。For example, in the prior art disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-102593, when excavating the ground, first, correction values of the vertical position of the bucket at two points in the front-rear direction of the revolving structure are stored in the controller. When the excavation by the bucket is started, the controller calculates a correction value in the position coordinates of the bucket calculated from the output signal of the angle detector, and uses the correction value obtained by adding the correction value as the vertical position information of the bucket. Output. In this case, the distance between the two points for obtaining the correction value is made as large as possible, and it is assumed that the correction value of the vertical position of the bucket changes linearly between the two points, and the correction value at an arbitrary point is interpolated. Ask by method.
【０００５】上記した従来技術によれば、基準面の複数
点に接触させたバケットの上下方向の位置を検出し、こ
れを上下方向の補正値としているため、掘削深さの検出
誤差を小さくすることができ、掘削精度の向上が図れる
と共に、配管などをバケット先端によって損傷してしま
うことを防止できる。According to the above-mentioned prior art, since the vertical position of the bucket that is in contact with a plurality of points on the reference plane is detected and used as the vertical correction value, the detection error of the excavation depth is reduced. It is possible to improve the excavation accuracy and to prevent piping and the like from being damaged by the tip of the bucket.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、油圧ショベ
ルなどの建設機械においては、作業機と運転室との衝突
を回避するための干渉防止機能が知られており、特に小
旋回油圧ショベルでは広く採用されている。この干渉防
止機能は、角度検出器の出力信号に基づいてコントロー
ラが作業機の位置座標を演算し、その演算値から作業機
と干渉回避領域との相対距離を求め、作業機が運転室の
周囲に設定された干渉回避領域に侵入したと判断された
場合、作業機の動作を自動的に減速、停止させるもので
ある。Incidentally, in construction machines such as hydraulic excavators, an interference preventing function for avoiding collision between a working machine and a driver's cab is known, and particularly widely used in small-turn hydraulic excavators. Have been. In this interference prevention function, the controller calculates the position coordinates of the work equipment based on the output signal of the angle detector, calculates the relative distance between the work equipment and the interference avoidance area from the calculated value, and sets the work equipment around the cab. If it is determined that the work machine has entered the interference avoidance area set in, the operation of the work implement is automatically decelerated and stopped.
【０００７】前述した従来例（特開平７−１０２５９３
号公報）には干渉防止機能について特に記載されていな
いが、領域制限機能と干渉防止機能とが角度検出器の出
力信号から作業機の位置座標を演算する点で共通してい
るため、仮に干渉防止機能を付加した場合、干渉防止機
能が悪影響を受けるという問題が発生する。すなわち、
基準面に接触させたバケットの上下方向位置を上下方向
の補正値としており、作業機の姿勢に拘らずバケットの
上下方向位置が補正されるため、干渉防止制御が実行さ
れているときに、バケットの位置情報として上下方向の
補正値を含む値が算出されてしまい、例えば、バケット
が干渉回避領域から離れた位置にあるにも拘らず、作業
機の動作が自動的に停止されてしまったり、その反対
に、バケットが干渉回避領域内に侵入したにも拘らず、
作業機の動作が減速、停止されないという問題が発生す
る。The conventional example described above (Japanese Patent Laid-Open No. 7-102593)
Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-133, 1991, does not specifically describe the interference prevention function. However, since the area restriction function and the interference prevention function are common in that the position coordinates of the work equipment are calculated from the output signal of the angle detector, the When the prevention function is added, a problem occurs that the interference prevention function is adversely affected. That is,
The vertical position of the bucket that is in contact with the reference plane is a vertical correction value, and the vertical position of the bucket is corrected regardless of the posture of the work equipment. A value including a correction value in the vertical direction is calculated as the position information of, for example, the operation of the work machine is automatically stopped even though the bucket is at a position away from the interference avoidance area, Conversely, despite the bucket entering the interference avoidance area,
There is a problem that the operation of the work machine is not decelerated and stopped.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、オペレータが
上下方向の任意位置に設定した制限値に対する領域制限
制御時は、作業機の位置情報と制限値および補正値に基
づいて作業機の動作を制御するための演算を行い、予め
本体の周囲に設定された干渉回避領域に対する干渉防止
制御時は、前記補正値を用いずに作業機の動作を制御す
るための演算を行うこととする。このように構成する
と、作業機の上下方向位置に補正がかけられた状態で領
域制限制御動作が実行されるため、例えばオペレータが
地面の任意深さに制限値を設定した場合、制限値よりも
深い位置に設置された配管などがバケット先端によって
損傷されるのを防止することができ、一方、干渉防止制
御動作時は、角度検出器の出力信号から求められる作業
機の位置情報に基づいて、作業機と干渉回避領域との相
対距離が演算されるため、干渉回避領域に対して作業機
の動作を適正に制御して、作業機と本体との衝突を確実
に回避することができる。According to the present invention, the operation of the working machine is controlled based on the position information of the working machine, the limit value, and the correction value during the area limit control for the limit value set at an arbitrary position in the vertical direction by the operator. In the interference prevention control for the interference avoidance area set in advance around the main body, the calculation for controlling the operation of the work machine is performed without using the correction value. With such a configuration, the region limit control operation is performed in a state where the vertical position of the work machine is corrected, so that, for example, when the operator sets the limit value to an arbitrary depth of the ground, the limit value is set to be smaller than the limit value. Pipes and the like installed at a deep position can be prevented from being damaged by the tip of the bucket.On the other hand, at the time of the interference prevention control operation, based on the position information of the working machine obtained from the output signal of the angle detector, Since the relative distance between the work implement and the interference avoidance area is calculated, it is possible to appropriately control the operation of the work implement with respect to the interference avoidance area, and to reliably avoid the collision between the work implement and the main body.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】本発明による建設機械の作業機制
御装置では、運転室を有する本体と、この本体に回動可
能に連結された複数の関節形可動部からなる作業機と、
前記各可動部の相対角度を検出する角度検出器と、この
角度検出器の出力信号に基づいて前記作業機の位置を演
算する座標演算手段と、前記作業機の上下方向の動作範
囲を任意の制限値に設定可能な領域制限設定手段と、前
記座標演算手段で求められた前記作業機の位置情報と前
記本体の周囲に設定された干渉回避領域とに基づいて該
作業機を制御するための演算を行う干渉防止制御手段
と、前記座標演算手段で求められた前記作業機の位置情
報と前記領域制限設定手段によって設定された前記制限
値とに基づいて該作業機を制御するための演算を行う領
域制限制御手段とを備えた建設機械の作業機制御装置に
おいて、前記作業機の任意点を前記座標演算手段で求め
た演算値と該任意点における実測値との差を演算する補
正演算手段と、この補正演算手段で演算した結果を補正
値として記憶する記憶手段とを備え、前記領域制限制御
手段は、前記作業機の位置情報および制限値に加え、前
記補正値を前記作業機を制御するための演算に用いる共
に、前記干渉防止制御手段は、前記補正値を前記作業機
を制御するための演算に用いないように構成した。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a working machine control device for a construction machine according to the present invention, there is provided a working machine including a body having an operator's cab, and a plurality of articulated movable parts rotatably connected to the body.
An angle detector for detecting a relative angle of each of the movable parts; a coordinate calculating means for calculating a position of the work implement based on an output signal of the angle detector; and an arbitrary vertical operation range of the work implement. An area limit setting unit that can be set to a limit value, and a control unit that controls the work machine based on the position information of the work machine obtained by the coordinate calculation unit and an interference avoidance area set around the main body. Interference prevention control means for performing a calculation, and a calculation for controlling the work machine based on the position information of the work machine obtained by the coordinate calculation means and the limit value set by the area limit setting means. A work machine control device for a construction machine, comprising: a correction unit configured to calculate a difference between a calculation value obtained by the coordinate calculation unit for an arbitrary point of the work machine and an actual measurement value at the arbitrary point. And this Storage means for storing the result calculated by the positive calculation means as a correction value, wherein the area restriction control means controls the work equipment with the correction value in addition to the position information and the limit value of the work equipment. In addition to the calculation, the interference prevention control means is configured not to use the correction value in the calculation for controlling the work implement.
【００１０】このように構成すると、作業機の上下方向
位置に補正がかけられた状態で領域制限制御動作が実行
されるため、例えばオペレータが地面の任意深さに制限
値を設定した場合、制限値よりも深い位置に設置された
配管などがバケット先端によって損傷されるのを防止す
ることができ、一方、干渉防止制御動作時は、角度検出
器の出力信号から求められる作業機の位置情報に基づい
て、作業機と干渉回避領域との相対距離が演算されるた
め、干渉回避領域に対して作業機の動作を適正に制御
し、作業機と本体との衝突を確実に回避することができ
る。[0010] With this configuration, the area limit control operation is performed in a state where the vertical position of the work machine is corrected. For example, when the operator sets a limit value at an arbitrary depth of the ground, the limit is set. The piping installed at a position deeper than the value can be prevented from being damaged by the tip of the bucket.On the other hand, during the interference prevention control operation, the position information of the work equipment obtained from the output signal of the angle detector is used. Based on the calculated relative distance between the work implement and the interference avoidance area, the operation of the work implement can be appropriately controlled with respect to the interference avoidance area, and the collision between the work implement and the main body can be reliably avoided. .
【００１１】上記構成において、前記領域制限設定手段
によって設定された制限値に前記補正値を加算する制限
値補正手段を備えることが好ましく、このような制限値
補正手段を設けると、座標演算手段で演算した作業機の
位置情報を制限値補正手段で修正することにより、簡単
に領域制限制御を実行することができると共に、座標演
算手段で演算した作業機の位置情報に基づいて干渉防止
制御を実行することができる。In the above configuration, it is preferable that a limit value correcting means for adding the correction value to the limit value set by the area limit setting means is provided. By correcting the calculated position information of the working machine by the limit value correcting means, it is possible to easily execute the area limit control and execute the interference prevention control based on the position information of the working machine calculated by the coordinate calculating means. can do.
【００１２】また、前記制限値補正手段で補正された制
限値に対して他の補正値、例えば、領域制限制御を実行
する上での制御上のバラツキを補償するための補正値を
加算できるように構成することが好ましく、この場合、
他の補正値を補正値変更手段によって変更できるように
するとより効果的である。In addition, another correction value, for example, a correction value for compensating for a variation in control in executing the region limit control can be added to the limit value corrected by the limit value correction means. It is preferable to configure in this case,
It is more effective if other correction values can be changed by the correction value changing means.
【００１３】なお、前記補正値を演算するときの作業機
の姿勢は特に限定されないが、作業機の構成部材である
バケット先端とアーム先端を結んだ直線が地表面と垂直
になる姿勢にし、この姿勢で作業機の任意点における演
算値と実測値との差を演算するようにすると、１回の測
定で補正値を簡単に演算することができる。The posture of the working machine at the time of calculating the correction value is not particularly limited. However, the straight line connecting the tip of the bucket and the tip of the arm, which are constituent members of the working machine, is set to a posture perpendicular to the ground surface. When the difference between the calculated value at an arbitrary point of the work machine and the actually measured value is calculated based on the posture, the correction value can be easily calculated by one measurement.
【００１４】[0014]
【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１は本発明の実施例に係る作業機制御装置のブロック
図、図２は実施例における作業機の上下位置補正方法を
示す説明図である。Embodiments will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a working machine control device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method of correcting the vertical position of the working machine in the embodiment.
【００１５】図１において、１は走行体、２は運転室２
ａを有し走行体１の上部に配置された旋回体であり、こ
れら走行体１と旋回体２とで油圧ショベルの本体を構成
している。３は運転室２ａの右側の旋回体２に回転可能
に連結されたロアブーム、４はロアブーム３の先端に回
転可能に連結されたアッパブーム、５はアッパブーム４
の先端に回転可能に連結されたアーム、６はアーム５の
先端に回転可能に連結されたバケットであり、両ブーム
３，４とアーム５およびバケット６で作業機７を構成し
ている。８はロアブーム３を駆動するブームシリンダ、
９はアッパブーム４を駆動するオフセットシリンダ、１
０はアーム５を駆動するアームシリンダ、１１はバケッ
ト６を駆動するバケットシリンダであり、オフセットシ
リンダ９によってアーム５とバケット６をロアブーム３
に対し横方向に平行移動する。１２は旋回体２とロアブ
ーム３との枢着点に取り付けられたブーム角度検出器で
あり、旋回体２とロアブーム３との相対角度を検出す
る。１３はロアブーム３とアッパブーム４の枢着点に取
り付けられたオフセット角度検出器であり、ロアブーム
３とアッパブーム４との相対角度を検出する。１４はア
ッパブーム４とアーム５との枢着点に取り付けられたア
ーム角度検出器であり、アッパブーム４とアーム５との
相対角度を検出する。１５はアーム５とバケット６の枢
着点に取り付けられたバケット角度検出器であり、アー
ム５とバケット６との相対角度を検出する。これら角度
検出器１２〜１５はいずれもポテンショメータからな
る。In FIG. 1, 1 is a traveling body, 2 is a cab 2
This is a revolving superstructure having a and arranged above the traveling body 1, and the traveling body 1 and the revolving body 2 constitute a main body of the hydraulic shovel. Reference numeral 3 denotes a lower boom rotatably connected to the revolving superstructure 2 on the right side of the cab 2a, 4 denotes an upper boom rotatably connected to the tip of the lower boom 3, 5 denotes an upper boom 4
The arm 6 rotatably connected to the tip of the arm 5 is a bucket rotatably connected to the tip of the arm 5. The booms 3, 4, the arm 5 and the bucket 6 constitute a working machine 7. 8 is a boom cylinder that drives the lower boom 3;
9 is an offset cylinder for driving the upper boom 4;
Reference numeral 0 denotes an arm cylinder for driving the arm 5, 11 denotes a bucket cylinder for driving the bucket 6, and the arm 5 and the bucket 6 are moved by the offset cylinder 9 to the lower boom 3.
In the horizontal direction. Reference numeral 12 denotes a boom angle detector attached to a pivot point between the swing body 2 and the lower boom 3, and detects a relative angle between the swing body 2 and the lower boom 3. Reference numeral 13 denotes an offset angle detector attached to a pivot point between the lower boom 3 and the upper boom 4, and detects a relative angle between the lower boom 3 and the upper boom 4. Reference numeral 14 denotes an arm angle detector attached to a pivot point between the upper boom 4 and the arm 5, and detects a relative angle between the upper boom 4 and the arm 5. Reference numeral 15 denotes a bucket angle detector attached to a pivot point between the arm 5 and the bucket 6, and detects a relative angle between the arm 5 and the bucket 6. Each of these angle detectors 12 to 15 is composed of a potentiometer.
【００１６】運転室２ａの内部には、作業機７の動作を
制御するための制御装置１６と、補正値演算を指示する
ための補正値演算指示装置１７と、制限値を制御装置１
６に指示するための領域制限掘削制限値設定装置１８
と、補正加算値を変更するための補正加算値変更設定装
置１９とが設けてある。本実施例の場合、制限値はバケ
ット６による掘削深さを制限するために用いられるた
め、バケット６は任意位置に設定された制限値よりも下
方へ動作しないように制御されるが、制限値を作業機７
の高さ制限として用いることも可能であり、この場合、
作業機７は制限値を越えて上方へ動作しないように制御
される。Inside the cab 2a, a control device 16 for controlling the operation of the work machine 7, a correction value calculation instructing device 17 for instructing the correction value calculation, and a limit value
Area limit excavation limit value setting device 18 for instructing 6
And a correction addition value change setting device 19 for changing the correction addition value. In the case of this embodiment, since the limit value is used to limit the excavation depth by the bucket 6, the bucket 6 is controlled so as not to operate below the limit value set at an arbitrary position. The working machine 7
Can also be used as a height limit, in which case
The work machine 7 is controlled so as not to move upward beyond the limit value.
【００１７】制限装置１６は、座標演算部２０、補正演
算部２１、基準姿勢位置記憶部２２、補正値記憶部２
３、補正加算値記憶部２４、制限値演算部２５、作業機
干渉防止制御部２６、作業機制御部２７、領域制限掘削
制御部２８とから構成されている。座標演算部２０で
は、各角度検出器１２〜１５からの出力信号に基づい
て、作業機７の任意点における位置座標を演算する。基
準姿勢位置記憶部２２には、作業機７の任意点における
基準面からの距離が不揮発性メモリに記憶されており、
本実施例の場合は、アーム５とバケット６の連結部の中
心である点Ｐ１によって作業機７の動作を制御するよう
にしているため、この点Ｐ１から地面Ｅまでの距離Ｌ１
が記憶されている。補正演算部２１では、基準姿勢位置
記憶部２２に記憶されたＬ１の値と、座標演算部２０で
演算されたＰ１位置における上下方向の演算値とに基づ
いて、以下のようにして補正値を演算する。The limiting device 16 includes a coordinate calculation unit 20, a correction calculation unit 21, a reference attitude position storage unit 22, and a correction value storage unit 2.
3, a correction addition value storage unit 24, a limit value calculation unit 25, a work implement interference prevention control unit 26, a work implement control unit 27, and an area limit excavation control unit 28. The coordinate calculation unit 20 calculates the position coordinates of the work implement 7 at an arbitrary point based on the output signals from the angle detectors 12 to 15. In the reference attitude position storage unit 22, the distance from the reference plane at an arbitrary point of the work machine 7 is stored in a non-volatile memory.
In the case of the present embodiment, since the operation of the work implement 7 is controlled by the point P1, which is the center of the connecting portion between the arm 5 and the bucket 6, the distance L1 from the point P1 to the ground E is controlled.
Is stored. The correction calculation unit 21 calculates a correction value based on the value of L1 stored in the reference posture position storage unit 22 and the calculation value in the vertical direction at the P1 position calculated by the coordinate calculation unit 20 as follows. Calculate.
【００１８】まず、図２に示すように、アーム５の上下
両端の枢着点とバケット６の先端部（刃先部）を結んだ
直線Ｑが地面Ｅと垂直になるような姿勢に作業機７を
し、かつ、作業機７の点Ｐ１が地面Ｅから距離Ｌ１だけ
離れた状態にする。この状態で補正値演算指示装置１７
を操作して補正演算部２１に指示信号を与えると、補正
演算部２１では、座標演算部２０から入力される作業機
７の点Ｐ１における位置情報と、基準姿勢位置記憶部２
２から入力されるＬ１値とから、両者の差を演算して補
正値記憶部２３に出力する。例えば、基準姿勢位置記憶
部２２に記憶されたＬ１が１．２ｍである場合、補正演
算部２１が各角度検出器１２〜１５からの出力信号に基
づいて点Ｐ１の地面Ｅからの高さを１．２５ｍと演算す
ると、補正演算部２１は両者の差（１．２５ｍ−１．２
ｍ＝０．０５ｍ）を演算し、この値（０．０５ｍ）を補
正値として補正値記憶部２３に出力する。すなわち、こ
の補正値は、作業機７の点Ｐ１における上下方向の演算
値（１．２５ｍ）と実測値（１．２ｍ）との差であり、
各角度検出器１２〜１５のバラツキや作業機７の各部の
寸法誤差などを補正することができる。First, as shown in FIG. 2, the working machine 7 is positioned such that a straight line Q connecting the pivot points at the upper and lower ends of the arm 5 and the tip (the cutting edge) of the bucket 6 is perpendicular to the ground E. And the point P1 of the work implement 7 is separated from the ground E by a distance L1. In this state, the correction value calculation instructing device 17
Is operated to give an instruction signal to the correction operation unit 21, the correction operation unit 21 outputs the position information at the point P 1 of the work machine 7 input from the coordinate operation unit 20 and the reference posture position storage unit 2
The difference between the two is calculated from the L1 value input from 2 and output to the correction value storage unit 23. For example, when L1 stored in the reference attitude position storage unit 22 is 1.2 m, the correction calculation unit 21 determines the height of the point P1 from the ground E based on the output signals from the angle detectors 12 to 15. When calculating 1.25 m, the correction calculation unit 21 calculates the difference between the two (1.25 m−1.2 m).
m = 0.05 m), and outputs this value (0.05 m) to the correction value storage unit 23 as a correction value. That is, this correction value is the difference between the calculated value (1.25 m) in the vertical direction at the point P1 of the work machine 7 and the actually measured value (1.2 m).
Variations of the angle detectors 12 to 15 and dimensional errors of each part of the work machine 7 can be corrected.
【００１９】このようにして補正演算部２１で演算され
た補正値は補正値記憶部２３に記憶され、該補正値は制
限値演算部２５に出力される。制限値演算部２５では、
補正値記憶部２３からの補正値に加えて、補正加算値記
憶部２４に記憶された他の補正値を入力する。補正加算
値記憶部２４には、例えば領域制限制御を実行する上で
の制御上のバラツキを補償するための補正値が不揮発性
メモリに記憶されており、この補正値は補正加算値変更
設定装置１９からの指示によってオペレータが適宜変更
できるようになっている。ただし、これら補正加算値記
憶部２４と補正加算値変更設定装置１９は、領域制限掘
削制御を実行する上で必要不可欠なものではなく、場合
によっては省略することも可能であり、また、補正加算
値記憶部２４に記憶された補正値を変更不可能な一定値
としても良い。The correction value calculated by the correction calculation unit 21 in this way is stored in the correction value storage unit 23, and the correction value is output to the limit value calculation unit 25. In the limit value calculation unit 25,
In addition to the correction value from the correction value storage unit 23, another correction value stored in the correction addition value storage unit 24 is input. In the correction addition value storage unit 24, for example, a correction value for compensating a variation in control in executing the area limit control is stored in a nonvolatile memory, and this correction value is stored in a correction addition value change setting device. The operator can make appropriate changes in accordance with instructions from 19. However, the correction addition value storage unit 24 and the correction addition value change setting device 19 are not indispensable for executing the area limitation excavation control, and may be omitted in some cases. The correction value stored in the value storage unit 24 may be a fixed value that cannot be changed.
【００２０】また、制限値演算部２５では、領域制限掘
削制限値設定装置１８によって指示された制限値を入力
し、この制限値に対して補正値記憶部２３および補正加
算値記憶部２４からの２つの補正値を加算し、この補正
値が加算された制限値と座標演算部２０で演算された点
Ｐ１との相対距離を求め、その結果を領域制限掘削制御
部２８に出力する。この領域制限掘削制御部２８では、
補正値が加算された制限値と点Ｐ１の位置との相対距離
に基づき、バケット６の刃先部先端が制限値よりも下方
へ潜り込まないようにするために、各シリンダ８〜１１
の制御用コントロールバルブ（図示せず）への圧油供給
量を最適な値に設定する指令を演算する。The limit value calculation unit 25 receives the limit value specified by the area limit excavation limit value setting device 18 and receives the limit value from the correction value storage unit 23 and the correction addition value storage unit 24. The two correction values are added, the relative distance between the limit value to which the correction values have been added and the point P1 calculated by the coordinate calculation unit 20 is obtained, and the result is output to the region-limited excavation control unit 28. In this area limited excavation control unit 28,
Based on the relative distance between the limit value to which the correction value has been added and the position of the point P1, in order to prevent the tip of the cutting edge of the bucket 6 from sinking below the limit value, each of the cylinders 8 to 11
A command to set the amount of pressure oil supplied to the control valve (not shown) for control to an optimum value is calculated.
【００２１】一方、作業機干渉防止制御部２６では、座
標演算部２０で演算された作業機７の任意点における位
置座標に基づいて、運転室２ａを含む旋回体２の周囲に
設定された干渉回避領域と作業機７の任意点との相対距
離を判断し、作業機７が旋回体２と衝突しないようにす
るために、各シリンダ８〜１１の制御用コントロールバ
ルブへの圧油供給量を最適な値に設定する指令を演算す
る。この干渉回避領域は作業機７を最小旋回姿勢にした
ときの各可動部の長さと角度を基準にして設定されてお
り、前述した各角度検出器１２〜１５の出力信号はこの
最小旋回姿勢における各可動部の角度を初期値としてい
る。そして、作業機制御部２７では、領域制限掘削制御
部２８で演算された指令値と作業機干渉防止制御部２６
で演算された指令値との最小値を選択し、この選択され
た指令値に基づいて図示せぬコントロールバルブへの圧
油供給量が決定され、作業機７の動作が制御される。On the other hand, the work machine interference prevention control unit 26 sets the interference set around the revolving unit 2 including the cab 2a based on the position coordinates of the work machine 7 at an arbitrary point calculated by the coordinate calculation unit 20. In order to determine the relative distance between the avoidance area and an arbitrary point of the work machine 7 and to prevent the work machine 7 from colliding with the revolving unit 2, the amount of pressure oil supplied to the control valve for control of each of the cylinders 8 to 11 is determined. Calculate the command to set the optimum value. The interference avoidance area is set based on the length and angle of each movable part when the work machine 7 is in the minimum turning posture, and the output signals of the angle detectors 12 to 15 are in the minimum turning posture. The angle of each movable part is set as an initial value. Then, in the work implement control unit 27, the command value calculated by the area limit excavation control unit 28 and the work implement interference prevention control unit 26
The minimum value with the command value calculated in is selected, the amount of pressure oil supplied to a control valve (not shown) is determined based on the selected command value, and the operation of the work machine 7 is controlled.
【００２２】このように構成された作業機制御装置で
は、オペレータが領域制限掘削制限値設定装置１８によ
って任意位置に制限値を設定すると、この制限値に対す
る作業機７の領域制限掘削制御動作は、領域制限掘削制
御部２８から入力された制限値に補正値を加算した状態
で実行される。ここで、上記補正値は、作業機７を図２
に示すような姿勢にしたときの点Ｐ１における上下方向
の演算値と実測値との差であり、バケット６がこの姿勢
を境に前後方向へ変位したとしても、各角度検出器１２
〜１５のバラツキなどに起因する点Ｐ１の上下方向位置
の誤差が、制限値を補正値分だけ修正することによりキ
ャンセルされるため、制限値に対して作業機７を適正に
制御することができ、制限値よりも深い位置に設置され
た配管などがバケット６によって損傷されるのを確実に
防止することができる。一方、干渉回避領域に対する作
業機７の干渉防止制御動作は、座標演算部２０で演算さ
れた作業機７の位置情報に基づいて実行されるため、干
渉回避領域に対する作業機７の位置情報は補正値を含ま
ない状態で算出される。これにより、作業機７の干渉防
止制御動作が補正値によって悪影響を受けることはな
く、干渉回避領域に対して作業機７の動作を適正に制御
でき、作業機７と旋回体２との衝突を確実に回避するこ
とができる。In the work implement control device configured as described above, when the operator sets a limit value at an arbitrary position by the area limit excavation limit value setting device 18, the area limit excavation control operation of the work implement 7 for this limit value is performed as follows. The process is executed in a state where a correction value is added to the limit value input from the region limit excavation control unit 28. Here, the above-mentioned correction value corresponds to the work machine 7 shown in FIG.
Is the difference between the calculated value in the vertical direction and the actually measured value at the point P1 when the posture is as shown in FIG. 5. Even if the bucket 6 is displaced in the front-rear direction after this posture, each angle detector 12
Since the error in the vertical position of the point P1 due to the variation of ~ 15 is canceled by correcting the limit value by the correction value, the work machine 7 can be appropriately controlled with respect to the limit value. In addition, it is possible to reliably prevent a pipe installed at a position deeper than the limit value from being damaged by the bucket 6. On the other hand, the operation for preventing interference of the work implement 7 with respect to the interference avoidance area is performed based on the position information of the work implement 7 calculated by the coordinate calculation unit 20, so that the position information of the work implement 7 with respect to the interference avoidance area is corrected. Calculated without values. Thereby, the interference prevention control operation of the work implement 7 is not adversely affected by the correction value, the operation of the work implement 7 can be appropriately controlled in the interference avoidance area, and the collision between the work implement 7 and the revolving unit 2 can be prevented. It can be avoided reliably.
【００２３】なお、上記実施例において、座標演算部２
０が座標演算手段を、領域制限掘削制限値設定装置１８
が領域制限設定手段を、作業機干渉防止制御部２６が干
渉防止制御手段を、領域制限掘削制御部２８および制限
値演算部２５が領域制限制御手段を、作業機制御部２７
が作業機制御手段を、補正演算部２１が補正演算手段
を、補正値記憶手段が記憶手段を、制限値演算部２５を
形成する不図示の加算器が制限値補正手段を、補正加算
値変更設定装置１９と補正加算値記憶部２４および制限
値演算部２５を形成する不図示の加算器が補正値変更手
段をそれぞれ構成する。In the above embodiment, the coordinate calculation unit 2
0 indicates the coordinate calculation means, and the area limit excavation limit value setting device 18
Is a region limit setting unit, a work machine interference prevention control unit 26 is an interference prevention control unit, a region limit excavation control unit 28 and a limit value calculation unit 25 are a region limit control unit, and a work machine control unit 27
Is the correction unit, the correction operation unit 21 is the correction operation unit, the correction value storage unit is the storage unit, the adder (not shown) forming the limit value operation unit 25 is the limit value correction unit, and the correction addition value is changed. An adder (not shown) forming the setting device 19, the correction addition value storage unit 24, and the limit value calculation unit 25 constitutes a correction value changing unit.
【００２４】また、上記実施例では、基準姿勢位置記憶
部２２に距離Ｌ１を記憶した場合について説明したが、
この距離Ｌ１以外の値を実測値として用いることも可能
である。例えばバケット６の刃先部によって作業機７の
動作を制御する場合は、バケット６の刃先部Ｐ２から地
面Ｅまでの距離Ｌ２を基準姿勢位置記憶部２２に記憶さ
せ、作業機７を図２に示す姿勢にしたときの点Ｐ２にお
ける上下方向の演算値と距離Ｌ２（実測値）との差を補
正値として演算しても良い。In the above embodiment, the case where the distance L1 is stored in the reference posture position storage unit 22 has been described.
It is also possible to use a value other than the distance L1 as an actually measured value. For example, when the operation of the work implement 7 is controlled by the cutting edge of the bucket 6, the distance L2 from the cutting end P2 of the bucket 6 to the ground E is stored in the reference posture position storage unit 22, and the working implement 7 is shown in FIG. The difference between the calculated value in the vertical direction at the point P2 in the posture and the distance L2 (actually measured value) may be calculated as the correction value.
【００２５】また、上記実施例では、制限値に対して補
正値を加算するようにしたが、座標演算部２０により算
出された任意点Ｐ１の座標値に補正値を加算するように
しても良い。In the above embodiment, the correction value is added to the limit value. However, the correction value may be added to the coordinate value of the arbitrary point P1 calculated by the coordinate calculation unit 20. .
【００２６】また、上記実施例とは別の方法で補正値を
演算することも可能であり、例えば、バケット６を旋回
体２に最も近づけた位置と最も遠ざけた位置とで補正値
を演算し、これら２位置間で補正値が直線的に変化する
ものと仮定して、制限値に対する作業機７の領域制限掘
削制御動作を実行するようにしても良い。It is also possible to calculate the correction value by a method different from the above-described embodiment. For example, the correction value is calculated at the position where the bucket 6 is closest to the revolving unit 2 and the position where the bucket 6 is farthest. Alternatively, assuming that the correction value linearly changes between these two positions, the region-limited excavation control operation of the work implement 7 for the limit value may be performed.
【００２７】[0027]
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。The present invention is embodied in the form described above and has the following effects.
【００２８】オペレータが上下方向の任意位置に設定し
た制限値に対する領域制限制御時は、作業機の位置情報
と制限値および補正値に基づいて作業機の動作を制御す
るための演算を行い、予め本体の周囲に設定された干渉
回避領域に対する干渉防止制御時は、前記補正値を用い
ずに作業機の動作を制御するための演算を行うようにし
たので、例えばオペレータが地面の任意深さに制限値を
設定した場合、制限値よりも深い位置に設置された配管
などがバケット先端によって損傷されるのを防止するこ
とができ、一方、干渉防止制御動作時は、角度検出器の
出力信号から求められる作業機の位置情報に基づいて、
作業機と干渉回避領域との相対距離が演算されるため、
干渉回避領域に対して作業機の動作を適正に制御し、作
業機と本体との衝突を確実に回避することができる。At the time of area limit control for a limit value set at an arbitrary position in the vertical direction by the operator, an operation for controlling the operation of the work machine is performed based on the position information of the work machine, the limit value and the correction value, and At the time of the interference prevention control with respect to the interference avoidance area set around the main body, since the calculation for controlling the operation of the work machine is performed without using the correction value, for example, the operator can set an arbitrary depth of the ground. When a limit value is set, it is possible to prevent piping installed at a position deeper than the limit value from being damaged by the tip of the bucket.On the other hand, at the time of the interference prevention control operation, the output signal of the angle detector is used. Based on the required work equipment location information,
Since the relative distance between the work equipment and the interference avoidance area is calculated,
It is possible to appropriately control the operation of the work implement with respect to the interference avoidance area, and to reliably avoid collision between the work implement and the main body.
【図１】本発明の実施例に係る作業機制御装置のブロッ
ク図である。FIG. 1 is a block diagram of a work implement control device according to an embodiment of the present invention.
【図２】実施例における作業機の上下位置補正方法を示
す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a method of correcting a vertical position of a working machine according to an embodiment.
１ 走行体 ２ 旋回体 ２ａ 運転室 ３ ロアブーム ４ アッパブーム ５ アーム ６ バケット １２，１３，１４，１５ 角度検出器 １６ 制御装置 １７ 補正値演算指示装置 １８ 領域制限掘削制限値設定装置 １９ 補正加算値変更設定装置 ２０ 座標演算部 ２１ 補正演算部 ２２ 基準姿勢位置記憶部 ２３ 補正値記憶部 ２４ 補正加算値記憶部 ２５ 制限値演算部 ２６ 作業機干渉防止制御部 ２７ 作業機制御部 ２８ 領域制限掘削制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Running body 2 Revolving superstructure 2a Operator's cab 3 Lower boom 4 Upper boom 5 Arm 6 Bucket 12, 13, 14, 15 Angle detector 16 Control device 17 Correction value calculation instruction device 18 Area limit excavation limit value setting device 19 Correction addition value change setting Apparatus 20 Coordinate calculation unit 21 Correction calculation unit 22 Reference attitude position storage unit 23 Correction value storage unit 24 Correction addition value storage unit 25 Limit value calculation unit 26 Work implement interference prevention control unit 27 Work implement control unit 28 Area limit excavation control unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西田 利明 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 梶田 勇輔 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 Ｆターム(参考） 2D003 AA01 BA07 BB07 BB11 DA04 DB04 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Toshiaki Nishida 650, Kandamachi, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref.Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. F-term (reference) in Tsuchiura factory of formula company 2D003 AA01 BA07 BB07 BB11 DA04 DB04
Claims (4)
可能に連結された複数の関節形可動部からなる作業機
と、前記各可動部の相対角度を検出する角度検出器と、
この角度検出器の出力信号に基づいて前記作業機の位置
を演算する座標演算手段と、前記作業機の上下方向の動
作範囲を任意の制限値に設定可能な領域制限設定手段
と、前記座標演算手段で求められた前記作業機の位置情
報と前記本体の周囲に設定された干渉回避領域とに基づ
いて該作業機を制御するための演算を行う干渉防止制御
手段と、前記座標演算手段で求められた前記作業機の位
置情報と前記領域制限設定手段によって設定された前記
制限値とに基づいて該作業機を制御するための演算を行
う領域制限制御手段とを備えた建設機械の作業機制御装
置において、 前記作業機の任意点を前記座標演算手段で求めた演算値
と該任意点における実測値との差を演算する補正演算手
段と、この補正演算手段で演算した結果を補正値として
記憶する記憶手段とを備え、 前記領域制限制御手段は、前記作業機の位置情報および
制限値に加え、前記補正値を前記作業機を制御するため
の演算に用いる共に、 前記干渉防止制御手段は、前記補正値を前記作業機を制
御するための演算に用いないことを特徴とする建設機械
の作業機制御装置。A work machine including a main body having a cab, a plurality of articulated movable parts rotatably connected to the main body, an angle detector for detecting a relative angle of each of the movable parts,
Coordinate calculation means for calculating the position of the work implement based on the output signal of the angle detector, area limit setting means capable of setting the vertical operation range of the work implement to an arbitrary limit value, Means for controlling the work machine based on the position information of the work machine obtained by the means and the interference avoidance area set around the main body; and Work machine control for a construction machine, comprising: an area limit control unit that performs an operation for controlling the work machine based on the obtained position information of the work machine and the limit value set by the area limit setting unit. In the apparatus, a correction operation means for calculating a difference between an operation value obtained by the coordinate operation means for an arbitrary point of the work machine and an actual measurement value at the arbitrary point, and a result calculated by the correction operation means is stored as a correction value. You The area limitation control means uses the correction value in addition to the position information and the limit value of the work implement for an operation for controlling the work implement, and the interference prevention control means comprises: A work machine control device for a construction machine, wherein the correction value is not used for a calculation for controlling the work machine.
設定手段によって設定された制限値に前記補正値を加算
する制限値補正手段を備えたことを特徴とする建設機械
の作業機制御装置。2. The work machine control device for a construction machine according to claim 1, further comprising limit value correction means for adding the correction value to a limit value set by the area limit setting means.
正手段で補正された制限値に対して他の補正値を加算で
きるようにしたことを特徴とする建設機械の作業機制御
装置。3. The work machine control device for a construction machine according to claim 2, wherein another correction value can be added to the limit value corrected by said limit value correction means.
値を変更可能な補正値変更手段を備えたことを特徴とす
る建設機械の作業機制御装置。4. The working machine control device for a construction machine according to claim 3, further comprising a correction value changing unit that can change the other correction value.
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