JP2726997B2 - Work automation equipment for construction machinery - Google Patents
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- E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、建設機械等の油圧駆動機械に装着され、最
初にオペレータが教示したアクチュエータの動作を、第
２回目からは自動的に繰返すことによって、オペレータ
の疲労低減と作業性の向上を図ることを目的とした建設
機械の作業自動化装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial application field) The present invention is applied to a hydraulic drive machine such as a construction machine, and automatically repeats the operation of an actuator first taught by an operator from the second time. The present invention relates to a work automation device for a construction machine for the purpose of reducing operator fatigue and improving workability.
（従来の技術） 近年の電子技術の発達は目ざましく、建設機械等の油
圧駆動機械は、機械式制御に変わって、第３図に示すよ
うな電子−油圧制御方式が採用されるようになった。第
３図に於いて、オペレータが操作したレバー51の操作量
を電気信号に変換する変換装置52から出力された信号が
電子制御コントローラに入力されると、変換装置52の信
号を制御しようとする電磁比例弁54に適した信号に変換
して出力する。電子制御コントローラから出力された信
号は、電磁比例弁54のソレノイド55,56に入力され、ソ
レノイド55,56の信号に応じた油量が油圧ポンプ57から
配管58及び59又は60を介して油圧シリンダ61に供給さ
れ、油圧シリンダ61からの排出油は配管63を介してタン
ク64に戻されるように構成されている。(Prior Art) In recent years, the development of electronic technology has been remarkable, and an electro-hydraulic control system as shown in FIG. 3 has been adopted for hydraulically driven machines such as construction machines instead of mechanical control. Was. In FIG. 3, when a signal output from a conversion device 52 for converting an operation amount of a lever 51 operated by an operator into an electric signal is input to an electronic control controller, an attempt is made to control the signal of the conversion device 52. The signal is converted into a signal suitable for the electromagnetic proportional valve 54 and output. The signal output from the electronic control controller is input to the solenoids 55 and 56 of the solenoid proportional valve 54, and the amount of oil corresponding to the signals of the solenoids 55 and 56 is transferred from the hydraulic pump 57 to the hydraulic cylinder via the pipe 58 and 59 or 60 or 60. The oil discharged from the hydraulic cylinder 61 is supplied to the tank 64 via the pipe 63.
電子−油圧制御方式は、制御の自由度が高く、複雑な
制御も低コストで製作できるという特徴を有しており、
第４図に示されるようにティーチング・プレイバック操
作により油圧駆動機械を制御している。第４図に於い
て、手動コントローラ65を操作すると、その操作信号が
制御装置66に出力され、制御装置66は操作信号に応じて
電気−油圧弁67を作動させる。これによって油圧シリン
ダ61と油圧源とが連結され、油圧源から供給される油圧
によって油圧シリンダ61が作動する。そして、油圧シリ
ンダ61のプレイバック動作を実施する場合は、制御装置
66に所定のプレイバック指示信号を与えると、記憶装置
68に記憶されている操作信号が制御装置66に呼出され、
制御装置66は操作信号に応じて電子−油圧弁67を作動さ
せる。The electro-hydraulic control method has a feature that the degree of freedom of control is high and complicated control can be manufactured at low cost.
As shown in FIG. 4, the hydraulic drive machine is controlled by the teaching / playback operation. In FIG. 4, when the manual controller 65 is operated, an operation signal is output to the control device 66, and the control device 66 operates the electro-hydraulic valve 67 according to the operation signal. As a result, the hydraulic cylinder 61 and the hydraulic source are connected, and the hydraulic cylinder 61 is operated by the hydraulic pressure supplied from the hydraulic source. When performing the playback operation of the hydraulic cylinder 61, the control device
When a predetermined playback instruction signal is given to 66, the storage device
The operation signal stored in 68 is called by the controller 66,
The control device 66 operates the electro-hydraulic valve 67 according to the operation signal.
（発明が解決しようとする課題） 第３図に示す従来の技術に於いては、電子制御式のメ
リットはあるものの、手動の場合には、油圧掘削機のす
き取り作業や溝堀り作業等の二軸以上のレバー操作を行
う複雑な繰返し作業を行うと、オペレータの疲労は極め
て大きくなる欠点があった。また、電子式制御のメリッ
トである、自動制御化された直線掘削やバケット傾角補
正など、精度の必要な複雑な操作も可能であるが、これ
らはポテンショメータなどの位置検出器を取付けてフィ
ードバック制御する必要があった。従って、フィードバ
ック制御に於いては、特定の作業に限定され汎用性がな
く、また位置検出器を作業機に取付ける必要があるため
に、破損や故障の可能性が高く信頼性に欠けるという問
題があった。(Problems to be Solved by the Invention) In the prior art shown in FIG. 3, although there is an advantage of the electronic control type, in the case of manual operation, the work of excavating a hydraulic excavator, the work of grooving, and the like are performed. When performing a complicated and repetitive operation of operating the lever for two or more axes, the operator has a disadvantage that the fatigue becomes extremely large. In addition, it is possible to perform complicated operations that require precision, such as automatically controlled linear excavation and bucket tilt correction, which are the advantages of electronic control, but these are mounted with a position detector such as a potentiometer and feedback controlled. Needed. Therefore, in feedback control, there is a problem that the operation is limited to a specific operation and is not versatile, and since a position detector needs to be attached to a work machine, the possibility of damage or failure is high and reliability is lacking. there were.
更に、第４図に示すティーチング・プレイバック制御
装置では、この電気系統に故障が発生した場合には、油
圧シリンダを作動させることができず、作動不能を招い
たり、制御装置の誤差等によりティーチング操作とプレ
イバック操作にズレが生じてくる等の問題があった。Further, in the teaching / playback control device shown in FIG. 4, if a failure occurs in the electric system, the hydraulic cylinder cannot be operated, leading to inoperability or teaching error due to an error in the control device. There has been a problem that a deviation occurs between the operation and the playback operation.
（課題を解決するための手段） 本発明は従来の技術に於ける課題を解決するためにな
されたもので、本発明に係る建設機械の作業自動化装置
は、油圧ポンプからの圧油を切換えて作業機アクチュエ
ータに供給する電子式油圧バルブと、作業機レバーの操
作量に応じた操作信号を出力する電気信号変換装置と、
ティーチング作業では、電気信号変換装置から入力した
操作信号を記憶すると共に、操作信号に応じた制御信号
を電子式油圧バルブに出力し、プレイバック作業では、
ティーチング作業で記憶した操作信号を再生して、操作
信号に応じた制御信号を電子式油圧バルブに出力するコ
ントローラを有する建設機械の作業自動化装置におい
て、コントローラは自動化コントローラと電子制御コン
トローラとからなり、自動化コントローラは、ティーチ
ングモードでは入力した操作信号をメモリに記憶すると
共に、電子制御コントローラに出力し、プレイバックモ
ードではメモリに記憶した操作信号を再生すると共に、
新たに入力された操作信号は加算されて電子制御コント
ローラに出力し、通常作業モードでは入力した操作信号
をそのまま電子制御コントローラに出力することを特徴
とする。(Means for Solving the Problems) The present invention has been made to solve the problems in the prior art, and an operation automation device for a construction machine according to the present invention switches pressure oil from a hydraulic pump. An electronic hydraulic valve to be supplied to the work machine actuator, an electric signal conversion device that outputs an operation signal according to the operation amount of the work machine lever,
In the teaching operation, the operation signal input from the electric signal conversion device is stored, and a control signal corresponding to the operation signal is output to the electronic hydraulic valve. In the playback operation,
In a construction machine operation automation device having a controller that reproduces an operation signal stored in a teaching operation and outputs a control signal corresponding to the operation signal to an electronic hydraulic valve, the controller includes an automation controller and an electronic control controller, The automation controller stores the input operation signal in the memory in the teaching mode and outputs it to the electronic control controller, and reproduces the operation signal stored in the memory in the playback mode,
The newly input operation signal is added and output to the electronic control controller, and in the normal operation mode, the input operation signal is output to the electronic control controller as it is.
（作用） 本発明の構成によれば、作業機レバーの操作量に応じ
た操作信号を入力して電子式油圧バルブにその制御信号
を出力する電子制御コントローラに、自動化コントロー
ラを追加するだけでティーチング・プレイバック制御が
可能となる。(Operation) According to the configuration of the present invention, teaching is performed by simply adding an automation controller to an electronic control controller that inputs an operation signal according to the operation amount of the work equipment lever and outputs the control signal to an electronic hydraulic valve.・ Playback control becomes possible.
自動化コントローラに故障が生じたときは、作業機レ
バーの操作量に応じた操作信号を、直接、電子制御コン
トローラに出力すれば、操作信号に応じて電子制御コン
トローラが出力する制御信号により、電子式油圧バルブ
を操作して作業機アクチュエータが駆動できる。If a failure occurs in the automation controller, an operation signal corresponding to the operation amount of the work equipment lever is output directly to the electronic control controller. The work implement actuator can be driven by operating the hydraulic valve.
このように、自動化コントローラに緊急の故障が生じ
たときでも、作業機レバーによる通常の電子制御に切り
換えて、作業機アクチュエータを駆動して作業を続行で
きる。As described above, even when an emergency failure occurs in the automation controller, the operation can be switched to the normal electronic control using the work implement lever, and the work implement actuator can be driven to continue the work.
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて記述する。第
１図（Ａ）は、本発明の建設機械の作業自動化装置を油
圧掘削機に使用した場合の電気、油圧回路図を示す。1a
は左作業機レバー、1bは右作業機レバー、2a,2bは左、
右作業機レバー1a,1bの操作量を電気信号に変換した操
作信号を出力する左、右電気信号変換装置である。３は
自動化コントローラであり、モードスイッチ４からのモ
ード信号、ティーチングスイッチ５及びプレイバックス
イッチ６からの作業信号が入力すると、それらの作業信
号に応じて、電気信号変換装置2a,2bから入力した操作
信号を電子制御コントローラ７に出力するようになって
いる。電子制御コントローラ７では、自動化コントロー
ラ３から入力した操作信号に応じて、電子式油圧バルブ
８を制御するための制御信号をソレノイド９及び10に出
力するようになっている。結局、左、右作業機レバー1
a,1bの操作量に応じて電子式油圧バルブ８が作動され、
油圧ポンプ11から吐出された圧油は、電子式油圧バルブ
８の作動量に応じた油量に制御されシリンダ12に供給さ
れる。電子制御コントローラ７には左、右作業機レバー
1a,1bの操作信号が電圧として入力されるが、この電圧
とシリンダ12への指令流量との関係は、7aのようになっ
ており、また、指令流量の時間的変化は7bの通り設定さ
れている。(Example) Hereinafter, an example of the present invention is described based on a drawing. FIG. 1 (A) shows an electric and hydraulic circuit diagram when the work automation device for construction machines of the present invention is used for a hydraulic excavator. 1a
Is the left working machine lever, 1b is the right working machine lever, 2a and 2b are the left,
This is a left and right electric signal conversion device that outputs an operation signal obtained by converting the operation amount of the right working machine levers 1a and 1b into an electric signal. Reference numeral 3 denotes an automation controller. When a mode signal from the mode switch 4 and work signals from the teaching switch 5 and the playback switch 6 are input, an operation input from the electric signal converters 2a and 2b is performed according to the work signals. A signal is output to the electronic controller 7. The electronic control controller 7 outputs a control signal for controlling the electronic hydraulic valve 8 to the solenoids 9 and 10 in accordance with an operation signal input from the automation controller 3. After all, left and right working machine lever 1
The electronic hydraulic valve 8 is operated in accordance with the operation amounts of a and 1b,
The pressure oil discharged from the hydraulic pump 11 is supplied to the cylinder 12 while being controlled to an oil amount corresponding to the operation amount of the electronic hydraulic valve 8. Left and right working machine levers
The operation signals of 1a and 1b are input as a voltage. ing.
また、シリンダ12への指令流量と電流の関係は7cのよ
うに設定されているため、電子制御コントローラ７に入
力した操作信号は、最終的に7b,7eのような制御信号と
なって、電子式油圧バルブ８のソレノイド9,10に出力さ
れる。なお、第１図には、シリンダ12及び電子式油圧バ
ルブ８は１つしか記載されていないが、勿論、これらは
作業機の数だけ必要である。第１図（Ｂ）は、第１図
（Ａ）の電子式油圧バルブ８の代わりに電子式ポペット
弁8a〜8dを用いた別の実施例で、第１図（Ａ）のソレノ
イド９と同じ制御信号がソレノイド9aに入力すると、制
御信号に応じてメータインのポペット弁8a及びメータア
ウトのポペット弁8bが開口し、シリンダ12へ供給、排出
される油量を制御する。従って、ソレノイド9aに入力す
る制御信号に応じた速度で、シリンダ12のロッドは矢印
Ｐの方向に動く。また、第１図（Ａ）のソレノイド10と
同じ制御信号がソレノイド9bに入力すると、制御信号に
応じてメータインのポペット弁8c及びメータアウトのポ
ペット弁8dが開口し、同様にしてシリンダ12のロッドは
矢印Ｓの方向に動く。Further, since the relationship between the command flow rate to the cylinder 12 and the current is set as shown by 7c, the operation signal input to the electronic control controller 7 finally becomes a control signal like 7b, 7e, It is output to solenoids 9 and 10 of the type hydraulic valve 8. Although only one cylinder 12 and one electronic hydraulic valve 8 are shown in FIG. 1, it is needless to say that these are necessary for the number of working machines. FIG. 1 (B) is another embodiment using electronic poppet valves 8a to 8d instead of the electronic hydraulic valve 8 of FIG. 1 (A), and is the same as the solenoid 9 of FIG. 1 (A). When a control signal is input to the solenoid 9a, the meter-in poppet valve 8a and the meter-out poppet valve 8b are opened according to the control signal, and the amount of oil supplied to and discharged from the cylinder 12 is controlled. Accordingly, the rod of the cylinder 12 moves in the direction of the arrow P at a speed according to the control signal input to the solenoid 9a. When the same control signal as that of the solenoid 10 shown in FIG. Moves in the direction of arrow S.
（１）ティーチング操作方法 モードスイッチ４をティーチングモードＴにセット
し、ティーチングスイッチ５をONにすると、左、右作業
機レバー1a,1bの操作量に応じてシリンダ12が作動し、
所定の作業が行われると同時に自動化コントローラ３の
記憶装置に左、右作業機レバー1a,1bの操作量が記憶さ
れる。作業が完了した後、ティーチングスイッチ５をOF
Fにしてティーチング操作を完了する。(1) Teaching operation method When the mode switch 4 is set to the teaching mode T and the teaching switch 5 is turned on, the cylinder 12 operates according to the operation amounts of the left and right working machine levers 1a and 1b.
At the same time as the predetermined work is performed, the operation amounts of the left and right working machine levers 1a and 1b are stored in the storage device of the automation controller 3. After the work is completed, turn the teaching switch 5
Set to F to complete the teaching operation.
（２）プレイバック操作方法 プレイバック開始点に作業機の姿勢をセットし、モー
ドスイッチ４をプレイバックモードＰにセットし、プレ
イバックスイッチ６をONすると、プレイバック作業が開
始される。(2) Playback operation method When the posture of the work implement is set at the playback start point, the mode switch 4 is set to the playback mode P, and the playback switch 6 is turned on, the playback operation is started.
前記プレイバック作業は、プレイバックスイッチ６を
OFFするまで何回でも繰り返し行われる。プレイバック
作業中に、オペレータが新規に左、右作業機レバー1a,1
bを操作すると、追加の操作信号が自動化コントローラ
３の記憶装置に記憶されているティーチング信号に加算
され、加算された操作信号により電子式油圧バルブ８が
制御されてシリンダ12が操作される。第２図は、第１図
の電気、油圧回路に於けるフローチャートを示す図で、
先ず、スタートの後、ステップS1ではモードスイッチ４
がOFFであれば通常作業モード、そうでなければ作業自
動化モードに設定される。スイッチS2では通常作業モー
ドであればステップS1に戻り、作業自動化モードであれ
ばスイッチS3に進み、モードスイッチ４にてティーチン
グモードかプレイバックモードかを選択する。スイッチ
S4及びS5でティーチングスイッチ５をON、プレイバック
スイッチ６をOFFすれば、ステップS6で自動化コントロ
ーラ３のメモリがクリアされ、ステップS7で左、右作業
機レバー1a,1bの操作信号が自動化コントローラ３の記
憶装置に記憶される。左、右作業機レバー1a,1bによる
ティーチング作業が完了すると、ステップS8及びS9でプ
レイバックスイッチ６をON、ティーチングスイッチ５を
OFFすると、ステップS10で自動化コントローラ３の記憶
装置に記憶されたティーチング動作の掃き出しが開始さ
れる。このメモリ掃き出し作業中に、ステップS11にて
左、右作業機レバー1a,1bを操作すると、その操作信号
がメモリ掃き出し信号に追加されて、電子制御コントロ
ーラ７に入力するため、作業機はティーチング操作によ
る作業に、新たに追加された左、右作業機レバー1a,1b
の操作量が加算された作業が行われる。ステップS12で
メモリ掃き出しが完了するとプレイバック作業が完了
し、そのままにしておけばステップS2に戻って同じプレ
イバック作業を繰り返す。以下同様にして、プレイバッ
クスイッチ６をOFFするまで何回でもティーチングされ
た通りの作業が繰り返される。In the playback operation, the playback switch 6 is turned on.
It is repeated any number of times until it is turned off. During playback operation, the operator newly adds left and right working machine levers 1a and 1
When b is operated, an additional operation signal is added to the teaching signal stored in the storage device of the automation controller 3, and the electronic hydraulic valve 8 is controlled by the added operation signal to operate the cylinder 12. FIG. 2 is a diagram showing a flowchart in the electric and hydraulic circuits of FIG. 1,
First, after the start, in step S1, the mode switch 4
If is OFF, the normal work mode is set; otherwise, the work automation mode is set. In the switch S2, if the operation mode is the normal operation mode, the process returns to the step S1. If the operation mode is the automation mode, the process proceeds to the switch S3. switch
If the teaching switch 5 is turned on and the playback switch 6 is turned off in S4 and S5, the memory of the automation controller 3 is cleared in step S6, and the operation signals of the left and right working machine levers 1a and 1b are transmitted in step S7. Is stored in the storage device. When the teaching work by the left and right working machine levers 1a and 1b is completed, the playback switch 6 is turned on and the teaching switch 5 is turned on in steps S8 and S9.
When turned off, the sweeping of the teaching operation stored in the storage device of the automation controller 3 is started in step S10. When the left and right working machine levers 1a and 1b are operated in step S11 during the memory sweeping operation, the operation signals are added to the memory sweeping signal and input to the electronic controller 7, so that the working machine is operated by the teaching operation. And left and right working machine levers 1a and 1b
The operation in which the operation amount is added is performed. When the flushing of the memory is completed in step S12, the playback operation is completed, and if it is left as it is, the process returns to step S2 to repeat the same playback operation. In the same manner, the operation as taught is repeated any number of times until the playback switch 6 is turned off.
（発明の効果） 以上、詳述したように、本発明に係る建設機械の作業
自動化装置は次の効果を奏する。(Effects of the Invention) As described above in detail, the work automation device for a construction machine according to the present invention has the following effects.
（１）通常使用される建設機械の電子制御装置に、自動
化コントローラ３を追加するだけでよいため製造コスト
が安価となる。(1) Since the automation controller 3 only needs to be added to the electronic control device of the construction machine which is usually used, the manufacturing cost is reduced.
（２）自動化コントローラ３に緊急の故障が生じたとき
でも、作業を続行できるため中断できない工事に有効で
ある。(2) Even when an emergency failure occurs in the automation controller 3, the work can be continued, which is effective for construction that cannot be interrupted.
（３）自動化コントローラ３に緊急の故障が生じたとき
でも、通常の電子制御に切り換えて建設機械を安全な場
所に避難させたり、修理工場まで搬送できる。(3) Even when an emergency failure occurs in the automation controller 3, the construction machine can be evacuated to a safe place by switching to the normal electronic control or transported to a repair shop.
第１図は本発明の実施例に於ける電気、油圧回路図、第
２図は第１図のフローチャート、第３図及び第４図は従
来の技術を示す図である。 1a,1b……左、右作業機レバー 2a,2b……左、右電気信号変換装置 ３……自動コントローラ ４……モードスイッチ ５……ティーチングスイッチ ６……プレイバックスイッチ ７……電子制御コントローラ ８……電子式油圧バルブ 9,10……ソレノイド 11……油圧ポンプ 12……シリンダFIG. 1 is an electric and hydraulic circuit diagram in an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart of FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 are diagrams showing a conventional technique. 1a, 1b: Left and right working machine levers 2a, 2b: Left and right electric signal converters 3: Automatic controller 4: Mode switch 5: Teaching switch 6: Playback switch 7: Electronic control controller 8 ... Electronic hydraulic valve 9,10 ... Solenoid 11 ... Hydraulic pump 12 ... Cylinder
Claims (1)
クチュエータに供給する電子式油圧バルブと、作業機レ
バーの操作量に応じた操作信号を出力する電気信号変換
装置と、ティーチング作業では、電気信号変換装置から
入力した操作信号を記憶すると共に、操作信号に応じた
制御信号を電子式油圧バルブに出力し、プレイバック作
業では、ティーチング作業で記憶した操作信号を再生し
て、操作信号に応じた制御信号を電子式油圧バルブに出
力するコントローラを有する建設機械の作業自動化装置
において、コントローラは自動化コントローラ（３）と
電子制御コントローラ（７）とからなり、自動化コント
ローラ（３）は、ティーチングモードでは入力した操作
信号をメモリに記憶すると共に、電子制御コントローラ
（７）に出力し、プレイバックモードではメモリに記憶
した操作信号を再生すると共に、新たに入力された操作
信号は加算されて電子制御コントローラ（７）に出力
し、通常作業モードでは入力した操作信号をそのまま電
子制御コントローラ（７）に出力することを特徴とする
建設機械の作業自動化装置。An electronic hydraulic valve for switching pressure oil from a hydraulic pump to supply to a work machine actuator, an electric signal conversion device for outputting an operation signal according to an operation amount of a work machine lever, and a teaching work, In addition to storing the operation signal input from the electric signal conversion device, the control signal corresponding to the operation signal is output to the electronic hydraulic valve, and in the playback operation, the operation signal stored in the teaching operation is reproduced and converted into the operation signal. In a construction machine operation automation device having a controller that outputs a corresponding control signal to an electronic hydraulic valve, the controller includes an automation controller (3) and an electronic control controller (7), and the automation controller (3) is in a teaching mode. Then, the input operation signal is stored in the memory and output to the electronic control controller (7). In the layback mode, the operation signal stored in the memory is reproduced, and the newly input operation signal is added and output to the electronic control controller (7). In the normal operation mode, the input operation signal is directly input to the electronic control controller (7). 7) An operation automation device for a construction machine, wherein the operation output is output to 7).
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| JPS59220534A (en) * | 1983-05-31 | 1984-12-12 | Komatsu Ltd | Automatic excavator of power shovel |
| JP2677812B2 (en) * | 1988-03-01 | 1997-11-17 | 日立建機株式会社 | Control equipment for hydraulic machines |
-
1988
- 1988-06-17 JP JP63149647A patent/JP2726997B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01318621A (en) | 1989-12-25 |
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