JPH0325126A - Device for controlling work on slope face for excavator - Google Patents
Device for controlling work on slope face for excavatorInfo
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- Operation Control Of Excavators (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、バケット、アーム及びブームを備えた建設機
械において、バケットの刃先移動軌跡を所定の目標傾斜
値に保持するようにした法而作業制御装置に関する.
[従来の技術コ
ーaにh11圧パワーショベルはブーム、アーム、バケ
ットおよびこれらを作動させる泊圧シリンダであるブー
ムシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダの各油
圧シリンダを備えていて、これら各油圧シリンダは運転
席に配備された3つの操作レバーにより各別に禄作され
る.この様な油圧パワーショベルにより地面の法面を直
線掘Ml{する場合、バケットの先端位置は所定の一定
方向に移動するように保持することが要求される.した
がって、オペレータは直線掘削作業時において上記の2
つまたは3つの操作レバーを複合的かつ同時に操作して
バケット先端の移動軌跡が所望の平面上で直線になる上
うにしなければならない
ところがこのように2つまた《よ3つの操作レバーを複
合的に操作して油圧パワーショベルのバケット刃先深さ
を手動制御する作業は、非常に熟練を必要とする.また
、精度よく掘削方向を制御しようとする場合は、時間を
要し、このため作業効率が大幅に損なわれることとなっ
ていた.
そこで上記実情に鑑みてアーム用操作レバーのみを操作
するだけで自動的にバケット刃先深さを一定に制御せん
とする従来技術は種々提案火施されている。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is a construction machine equipped with a bucket, an arm, and a boom, and is designed to maintain the movement locus of the cutting edge of the bucket at a predetermined target inclination value. Regarding the control device. [Conventional technology Koa] An H11-pressure power excavator is equipped with a boom, an arm, a bucket, and hydraulic cylinders such as a boom cylinder, an arm cylinder, and a bucket cylinder that operate these. Each seat is controlled individually by three operating levers located on the seats. When excavating a slope of the ground in a straight line using such a hydraulic power shovel, the tip of the bucket must be maintained so as to move in a predetermined constant direction. Therefore, when performing straight excavation work, the operator should
In this way, two or three operating levers must be operated in a complex manner and simultaneously to make the movement trajectory of the bucket tip become a straight line on the desired plane. Manually controlling the depth of the bucket cutting edge of a hydraulic power excavator requires great skill. In addition, it takes time to control the excavation direction with high precision, which significantly reduces work efficiency. In view of the above-mentioned circumstances, various proposals have been made in the prior art for automatically controlling the depth of the bucket edge to a constant level by simply operating the arm operating lever.
いずれのbt来技術もブーム、アームおよびバケットの
各回転角及びバケット刃先深さとのr5Jに一定の幾何
学的関係が成立することに着目し、かかる原理を利用し
てブーム、アームおよびバケットの各回転角を検出し、
これら検出した回転角から上記バケット刃先深さを演算
し、演算した刃先深さが一定になるように制御するもの
である。All of the conventional bt technologies focus on the fact that a certain geometric relationship is established between the rotation angles of the boom, arm, and bucket and r5J with the depth of the bucket cutting edge, and utilize this principle to Detects the rotation angle,
The bucket cutting edge depth is calculated from these detected rotation angles, and control is performed so that the calculated cutting edge depth is constant.
例えば、特公昭58−36 1 35号公報、r掘削機
における掘削深さの制御方法1においては、バケット刃
先深さの現在値と同刃先深さの目標値との偏差をもとめ
、この偏差に応じた流量指令をブームシリンダに与える
ようにしている,
[発明が解決しようとする課題]
従来においては、アーム用操作レバー1本を操作するだ
けでバケットの刃先深さが所望の目標値に自動設定され
るという所期の目的は確がに達成されるものの、多くの
制御方式は深さを一定に維持するものであって、油圧パ
ワーショベルの重要な作業の一つである法面を一定の角
度に仕上げるには問題があった.
また、いずれにせ上バケット刃先位置の現在値と目標値
との比較に裁づく制御であることから油圧系の特性とあ
いまって自ずと次のような問題点が発生する.
すなわち、油圧パワーショベルの作業機のレ11圧制御
系は、負荷による{fl性が大きく応答遅れが大きい。For example, in Japanese Patent Publication No. 58-36-1-35, in method 1 of controlling excavation depth in r excavators, the deviation between the current value of the bucket cutting edge depth and the target value of the same cutting edge depth is determined, and this deviation is [Problem to be solved by the invention] Conventionally, the depth of the cutting edge of the bucket was automatically adjusted to the desired target value by simply operating one operating lever for the arm. Although the intended purpose of the setting is certainly achieved, most control methods maintain a constant depth, and do not maintain a constant slope surface, which is one of the important tasks for hydraulic power excavators. There was a problem in finishing it at this angle. Furthermore, in any case, since the control is based on a comparison between the current value of the upper bucket cutting edge position and the target value, the following problems naturally arise due to the characteristics of the hydraulic system. That is, the 11 pressure control system of a working machine of a hydraulic power excavator has a large response delay due to a large load dependence.
また各シリンダに圧抽を供給する力11圧操作弁の流M
特性が負荷に応じて変動する.従って、例えば従来の技
術にあっては、■ アーム用操作レバーを操作したとし
ても上記応答遅れによってすぐにはアームはレバーの操
作量に応じた速度では回動しない.
こうした状況下でアームの回転角等に基づきブームシリ
ンダに流量指令を出力したとしても、ブームの流量指令
に対してアームが回動するまでに応答遅れがあるため該
流量指令に基づきアームが回動した時点では、すでに上
記アームはさらに凹動しているため、バケット刃先移動
軌跡は目標軌跡に一致しないことになる.■ また、バ
ケット刃先移動には現在位置と目標位置との偏差に応じ
た流量指令をブームシリンダに与えるようにしているが
、同一の流量指令(ブームシリンダ速度)をブームシリ
ンダに与えたとしても現在のアームの回転角およびブー
ムの四転角に応じて実際に発生するブームの回転角速度
4i異なり、常に上記偏差を零にすることが出来るとは
限らない.このため、従来においては上記偏差を零にす
るための制御ゲインをアーム、ブームの回転角がいがな
る値であっても系が不安定とならない値に設定する必要
があるが,前期応答遅れのため比較的低い値にしか設定
できない.しかし、これはバケット刃先軌跡の桔度の制
御に影響を与えることとなっていた.
本発明はこうした実情に鑑みてなされたもので、ル11
御の応答性の遅れを改善するとともにブームに正確な指
令を与えるようにして、バケツト刃先軌跡の$11御を
正確かつ安定して法面作業を行うことの出来る装置を提
供することをその目的としている。In addition, the force for supplying pressure to each cylinder 11 The flow of the pressure operation valve M
Characteristics vary depending on load. Therefore, for example, in the conventional technology, (1) Even if the arm operation lever is operated, the arm does not immediately rotate at a speed corresponding to the amount of lever operation due to the above response delay. Under these circumstances, even if a flow rate command is output to the boom cylinder based on the rotation angle of the arm, etc., there is a response delay before the arm rotates in response to the boom flow rate command, so the arm rotates based on the flow rate command. At this point, the arm has already moved further concave, so the bucket cutting edge movement trajectory does not match the target trajectory. ■ Also, when moving the bucket cutting edge, a flow rate command is given to the boom cylinder according to the deviation between the current position and the target position, but even if the same flow rate command (boom cylinder speed) is given to the boom cylinder, the current The actual rotational angular velocity 4i of the boom that occurs varies depending on the rotation angle of the arm and the rotation angle of the boom, and it is not always possible to reduce the above deviation to zero. For this reason, in the past, it was necessary to set the control gain to zero the above deviation to a value that would not cause the system to become unstable even if the rotation angles of the arm and boom became large. Therefore, it can only be set to a relatively low value. However, this had an impact on the control of the degree of the bucket cutting edge trajectory. The present invention was made in view of these circumstances.
The purpose is to provide a device that can perform slope work accurately and stably with a bucket tip trajectory by improving the delay in response of the control and giving accurate commands to the boom. It is said that
[課題を解決するための手段および作用−」そこで、本
発明では、車体の一点に回動可変に取り付けられる第1
のアクチュエータにより回動制御されるブームと、この
ブームの先端に回動可能に取り付けられ第2のアクチュ
エータにより回動制御されるアームと、このアームの先
端に取り付けられ第3のアクチュエータにより回動制御
されるバケットとを有する建設機械において、
前記ブーム、アームおよびバケ・ノトの各回転角をそれ
ぞれ検出する回転角検出手段と、前記ブーム、アーム及
びバケットの各回転角をそれぞれ検出する回転角検出手
段と、前記アームを操作するアーム操作レバーの操作量
を検出する操作量検出手段と、前記アーム操作レバーの
操作量に応じて前記第2のアクチュエータをffil1
御するアーム制御手段と、前記回転角検出手段の出力と
前記操作量検出手段によって検出した前記アーム操作レ
バーの操作量とに基づいて、前記バケット刃先位置移動
方向の水平方向対垂直方向の変化率を一定値にする前記
第1のアクチュエータの駆動指令値を作成する第1の駆
動指令値作成手段と、前記バケット刃先駆動方向を示す
作業基点を設定する第lの設定手段と、前記バケット刃
先位置移動方向の水平方向対垂直方向の変化率を設定す
る第2の設定手段と、前記第1の設定手段と前記第2の
設定手段から前記バケット刃先が通過すべき経路を演算
し出力する作業法面設定値作成手段と、前記回転角検出
手段の出力に基づいて前記バケットの刃先位置の現在値
を演算する現在値演算手段と、前記回転角検出手段の出
力に基づいて前記バケットの刃先位置の現在値を演算す
る現在値演算手段の出力値を記憶する記憶手段と、前記
バケットの刃先位置の現在値を演算する現在値演算手段
の出力値と前記記憶手段によって記憶された前記バケッ
トの刃先位置との差即ち該バケット刃先の水平移動距離
および垂直移動距離を演算する作業法面演算手段と、前
記作業法面指令値作成手段の設定目標値と前記バケット
刃先の作業法面演算手段の出力値とに基づいて前記設定
目標値と前記演算出力値との偏差を零にする前記第1の
アクチュエータの駆動指令値を作成する第2の駆動指令
値作成手段と、前記第1、第2の駆動指令値作成手段で
それぞれ作成された駆動指令値の和に応じて第lのアク
チュエータを駆動制御する手段とを備えるようにしてい
る.かかる構成によれば、次のような作用を奏する.ア
ーム制御手段は、アーム操作レバーの操作量に応じて第
2のアクチュエータを制御してアームを回動させる。[Means and effects for solving the problem] Therefore, in the present invention, the first
a boom whose rotation is controlled by an actuator; an arm which is rotatably attached to the tip of this boom and whose rotation is controlled by a second actuator; and an arm which is attached to the tip of this arm and whose rotation is controlled by a third actuator. A construction machine having a bucket configured to be rotated, comprising: rotation angle detection means for detecting rotation angles of the boom, arm, and bucket/note; and rotation angle detection means for detecting rotation angles of the boom, arm, and bucket, respectively. and an operation amount detection means for detecting an operation amount of an arm operation lever for operating the arm, and an operation amount detection means for detecting an operation amount of an arm operation lever that operates the arm, and an operation amount detection means that operates the second actuator according to an operation amount of the arm operation lever.
The rate of change in the bucket blade edge position movement direction in the horizontal direction versus the vertical direction is determined based on the output of the rotation angle detection means and the operation amount of the arm operating lever detected by the operation amount detection means. a first drive command value creation means for creating a drive command value for the first actuator that makes the bucket blade edge position constant; a second setting means for setting a rate of change in the horizontal versus vertical direction of movement, and a working method for calculating and outputting a path that the bucket cutting edge should pass from the first setting means and the second setting means. surface setting value creation means, current value calculation means for calculating the current value of the blade edge position of the bucket based on the output of the rotation angle detection means, and current value calculation means for calculating the current value of the blade edge position of the bucket based on the output of the rotation angle detection means storage means for storing the output value of the current value calculation means for calculating the current value; and the output value of the current value calculation means for calculating the current value of the blade edge position of the bucket and the blade edge position of the bucket stored by the storage means. That is, the difference between the working slope calculation means for calculating the horizontal movement distance and the vertical movement distance of the bucket cutting edge, the set target value of the working slope command value creation means, and the output value of the working slope calculation means of the bucket cutting edge. a second drive command value creation means for creating a drive command value for the first actuator to zero the deviation between the set target value and the calculated output value; and and means for driving and controlling the l-th actuator according to the sum of the drive command values respectively created by the command value creation means. According to this configuration, the following effects are achieved. The arm control means controls the second actuator according to the amount of operation of the arm operation lever to rotate the arm.
一方において、第1の駆動指令値作成手段は、上記操作
量に応じて変化するバケ・ソト刃先位置を零にするため
の第1のアクチュエータに対する駆動指令値を作成する
.
また、第2の駆動指令値作成手段は、バケ・lト刃先位
置の設定目標値と現在値との偏差を零にするための第1
のアクチュエータに対する駆動指令値を作成する.
第1のアクチュエータは上記各駆動指令値の和に応じて
駆動制御される.結局、第1のアクチュエータは、単に
バケット刃先位置の偏差に応じた駆動指令値に応じて制
御されるのではなく、該駆動指令値に対して上記アーム
操作レバーの予測変化量を加味した駆動指令値を加えた
駆動指令値によって駆動されることになる.したがって
、上記アーム制御手段によってアームがたとえ応答遅れ
をもって回動されたとしても、上記第lのアクチュエー
タはこの応答遅れ分を見込んで駆動されるので、ブーム
は、上記偏差が零になるように回動することになる.又
本発明では車体の一点に回動可能に取り付けられたブー
ムシリンダにより回動されるブームと、このブームの先
端に回動可能に取り付けられアームシリンダにより回動
されるアームと、このアームの先端に取り付けられバケ
・1トシリンダにより回動されるバケットとを有する建
設機械において、前記ブーム、アームお上びバケットの
各回転角をそれぞれ検出する回転角検出手段と、前記ア
ームを操作するアーム操作レバーの操作量を検出する操
作量検出手段と、前記アーム操作レバーの操作量に応じ
た速度で前記アームシリンダを作動して前記アームを回
動するアーム制御手段と、前記アーム操作レバーの操作
量に応じた速度で前記アームシリンダを作動して前記ア
ームを回動するアーム制御手段と、前記操作量検出手段
で検出した前記アーム操作レバーの操作量に基づいて、
該操作量に対応する前記アームシリンダの速度を演算す
るアームシリンダ速度演算手段と、前記回転角検出手段
で検出した前記アームの回転角と前記アームシリンダ速
度演算手段で演算したアームシリンダの速度とに基づい
て、これらアームの回転角およびアームシリンダの速度
に対応する前記アームの回転角速度を演算するアーム回
転角速度演算手段と、前記回転角検出手段の出力値と前
記アームの回転角速度演算手段で演算した前記アームの
回転角速度とに基づいて、該アームの回転角速度に対応
する前記バケット刃先軌跡の水平方向対垂直方向の変化
率を一定にするための前記ブームの回転角速度を演算す
る第1のブーム回転角速度演算手段と、前記バケット刃
先駆動方向を示す作業基点を設定する第1の設定手段と
、前記バケット刃先位置移動方向の水平方向対垂直方向
の変化率を設定する第2の設定手段と、前記第1の設定
手段と前記第2の設定手段から前記バケット刃先が通過
すべき経路を演算し出力する作業法面設定値作成手段と
、前記回転角検出手段の出力値に基づいて前記バケット
刃先位置の現在値を演算する現在値演算手段の出力値を
記憶する手段と、前記バケットの刃先位置の現在値を演
算する現在値演算手段の出力値と前記記憶手段によって
演算出力され記憶された前記バケットの刃先位置との差
、即ち該バケット刃先の水平移動距離および垂直移動距
離を演算する作業法面演算手段と、前記作業法面指令値
作成手段の設定目標値と前記作業法面演算手段の出力と
に基づいて、前記設定目標値と前記演算出力との偏差を
零にするための前記ブームの回転角速度を演算する第2
のブーム回転角速度演算手段と、前記回転角検出手段で
検出した前記ブームの回転角と前記第1、第2のブーム
回転角速度演算手段でそれぞれ演算した前記ブームの回
転角速度とに基づいて、これらブームの回転角速度の和
および前記ブームの回転角に対応する前記ブームシリン
ダの速度を演算するブームシリンダ速度演算手段と、而
記ブームシリンダ速度演算手段で演算したブームシリン
ダの速度に応じて前記ブームシリンダを作動して前記ブ
ームを回動する手段と、を備えるようにしている.
かかる横成によれば、前記椙戒と同様の作用を奏すると
ともに以下のような作用を奏する.すなわちこの発明で
は、アーム回動角速度はアームの回転角及びアームシリ
ンダの速度によって異なる値を取り得るという点、並び
にブーム回転角速度はブームの回転角およびブームシリ
ングの速度によって異なる〈ブームシリンダの速度はブ
ーム回転角速度およびブームの回転角によって異なる〉
値を取り得るという点に着目している.
アーム回転角速度演算手段は、上記着目点に基づき、正
確なアーム回転角速度を演算し,第1のブーム回転角速
度演算手段は上記正確なアーム回転角速度に基づき正確
なブーム回転角速度を演算する.
さらに,ブームシリンダ速度演算手段は、上記正確なブ
ーム回転角速度を加味したブーム回転角速度について、
上記着目点に基づいて正確なブームシリンダ速度を演算
する.
こうして得られた正確なブームシリンダの速度に応じて
ブームシリンダが作動するので、前記ブームは精度良く
上記バケ・ノト刃先位置の偏差が零になるように回動さ
れることになる.[実施M]
以下図面を参照して本発明の実施例について説明する。On the other hand, the first drive command value creation means creates a drive command value for the first actuator to zero the bucket/soto blade edge position, which changes depending on the operation amount. Further, the second drive command value creation means is configured to create a first drive command value for making the deviation between the set target value and the current value of the bucket/litter edge position zero.
Create a drive command value for the actuator. The first actuator is driven and controlled according to the sum of the drive command values described above. After all, the first actuator is not simply controlled according to a drive command value that corresponds to the deviation of the bucket cutting edge position, but rather a drive command that takes into account the predicted change amount of the arm operating lever to the drive command value. It will be driven by the drive command value added to the value. Therefore, even if the arm is rotated by the arm control means with a response delay, the first actuator is driven in anticipation of this response delay, so the boom is rotated so that the deviation becomes zero. It will move. In addition, the present invention includes a boom that is rotatably attached to one point on the vehicle body and rotated by a boom cylinder, an arm that is rotatably attached to the tip of this boom and rotated by an arm cylinder, and a tip of this arm. A construction machine having a bucket attached to a bucket and rotated by a cylinder, a rotation angle detection means for detecting each rotation angle of the boom, the arm and the bucket, and an arm operation lever for operating the arm. operation amount detection means for detecting the operation amount of the arm operation lever; arm control means for rotating the arm by operating the arm cylinder at a speed corresponding to the operation amount of the arm operation lever; arm control means for rotating the arm by operating the arm cylinder at a corresponding speed, and an operation amount of the arm operation lever detected by the operation amount detection means,
arm cylinder speed calculation means for calculating the speed of the arm cylinder corresponding to the operation amount; and the rotation angle of the arm detected by the rotation angle detection means and the speed of the arm cylinder calculated by the arm cylinder speed calculation means. arm rotation angular velocity calculation means for calculating the rotation angular velocity of the arm corresponding to the rotation angle of the arm and the speed of the arm cylinder based on the rotation angle of the arm, and the output value of the rotation angle detection means and the rotation angular velocity calculation means of the arm. a first boom rotation that calculates a rotational angular velocity of the boom to make constant a rate of change in the horizontal direction to vertical direction of the bucket cutting edge trajectory corresponding to the rotational angular velocity of the arm, based on the rotational angular velocity of the arm; an angular velocity calculation means, a first setting means for setting a work reference point indicating the driving direction of the bucket cutting edge, a second setting means for setting a rate of change of the bucket cutting edge position movement direction in the horizontal direction versus the vertical direction; working slope setting value creation means for calculating and outputting a path through which the bucket cutting edge should pass from the first setting means and the second setting means; means for storing the output value of the current value calculation means for calculating the current value of the blade edge position of the bucket; and the output value of the current value calculation means for calculating the current value of the cutting edge position of the bucket and the bucket calculated and outputted by the storage means and stored. a working slope calculation means for calculating the difference between the blade edge position and the horizontal movement distance and vertical movement distance of the bucket cutting edge; a set target value of the working slope command value creation means; and an output of the working slope calculation means. a second step that calculates a rotational angular velocity of the boom to zero the deviation between the set target value and the calculated output based on the set target value and the calculated output;
based on the rotation angle of the boom detected by the rotation angle detection means and the rotation angular velocity of the boom calculated by the first and second boom rotation angular velocity calculation means, respectively. boom cylinder speed calculating means for calculating the speed of the boom cylinder corresponding to the sum of rotational angular velocities and the rotation angle of the boom; and means for operating the boom to rotate the boom. According to this Yokusei, it has the same effect as the above-mentioned Sugi-kai, and also has the following effects. That is, in this invention, the arm rotation angular velocity can take different values depending on the arm rotation angle and the arm cylinder speed, and the boom rotation angular velocity varies depending on the boom rotation angle and the boom cylinder speed. Varies depending on boom rotation angular speed and boom rotation angle>
We are focusing on the fact that it can take values. The arm rotation angular velocity calculation means calculates an accurate arm rotation angular velocity based on the above-mentioned point of interest, and the first boom rotation angular velocity calculation means calculates an accurate boom rotation angular velocity based on the above-mentioned accurate arm rotation angular velocity. Furthermore, the boom cylinder speed calculation means calculates the boom rotation angular velocity taking into account the above-mentioned accurate boom rotation angular velocity.
Calculate accurate boom cylinder speed based on the above points of interest. Since the boom cylinder operates according to the accurate boom cylinder speed obtained in this way, the boom is rotated with high precision so that the deviation of the position of the blade tip of the bucket becomes zero. [Implementation M] Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は、本発明に係る法面作業制御装置の一実施例の
ブロック図を示し、第2図は実施例における各回路の演
算処理説明用グラフ図、第3図は実施例の全体構成を示
し、第4図は実施例に於ける油圧パワーショベルの作業
機の構成を示し、第5図は、第4に示す作業機の幾何学
的関係を示している.
第4図に示すごとく泊圧パワーショベルPSの作業機(
フロントアタッチメント)は、ブーム1、アーム2およ
びバケット3の各機構部を備え、それらの各回動支点0
,BおよびCには、それらの回転角α、βおよびγ(第
5図参照)を検出するブーム角度検出器7、アーム角度
検出器8およびバケット角度検出器9がそれぞれ配設さ
れている.なお、これら各検出器7、8および9として
は、たとえばボテンシjメー夕が使用される。FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of the slope work control device according to the present invention, FIG. 2 is a graph diagram for explaining the arithmetic processing of each circuit in the embodiment, and FIG. 3 is the overall configuration of the embodiment. FIG. 4 shows the configuration of the working machine of the hydraulic power shovel in the embodiment, and FIG. 5 shows the geometrical relationship of the working machine shown in the fourth embodiment. As shown in Fig. 4, the work equipment of the pressure power excavator PS (
The front attachment) includes a boom 1, an arm 2, and a bucket 3, each of which has a pivot point 0.
, B, and C are provided with a boom angle detector 7, an arm angle detector 8, and a bucket angle detector 9, respectively, for detecting their rotation angles α, β, and γ (see FIG. 5). Note that as each of these detectors 7, 8, and 9, for example, a potentiometer is used.
第5図においてY軸は支点Oを通過する垂直線、.I)
1は支点OおよびBを結ぶ線分OBの長さ、92は支点
BおよびCを結ぶ線分BCの長さ、刃3は支点Cおよび
バケット先端点Dを結ぶ線分CDの長さ、L2は支点B
およびバケット先端点Dを結ぶ線分BDの長さく以下、
アーム刃先全長という〉である.
この時上記回転角αはY軸に対する線分OBの回転角、
上記回転角βは線分OB−の延長線に対する線分BCの
回転角、そして上記回転角γは線分BCの延長線に対す
る線分CDの回転角を示す。そしてβ0は、線分OBの
延長線に対して線分BDがなす角度(以下、アーム刃先
角という)を示す.
上記L2、.Q2、J)3およびγとの間には、第5図
から明らかなように、
L2−(.022−JQ32−2.02刃3 COSγ
〉込・・・・・・・・・ (1)
という数学的関係が戊立する。In FIG. 5, the Y axis is a vertical line passing through the fulcrum O, . I)
1 is the length of the line segment OB that connects the fulcrums O and B, 92 is the length of the line segment BC that connects the fulcrums B and C, blade 3 is the length of the line segment CD that connects the fulcrum C and the bucket tip point D, L2 is the fulcrum B
And the length of the line segment BD connecting the bucket tip point D is less than or equal to,
This is called the total length of the arm cutting edge. At this time, the rotation angle α is the rotation angle of the line segment OB with respect to the Y axis,
The rotation angle β indicates the rotation angle of the line segment BC with respect to the extension of the line segment OB-, and the rotation angle γ indicates the rotation angle of the line segment CD with respect to the extension of the line segment BC. And β0 indicates the angle that line segment BD makes with respect to the extension line of line segment OB (hereinafter referred to as arm cutting edge angle). Above L2, . As is clear from Fig. 5, between Q2, J)3 and γ, L2-(.022-JQ32-2.02 blade 3 COSγ
〉Including・・・・・・・・・(1) The following mathematical relationship is established.
ここで、.02、.Q3は既知であることから回転角γ
が検出器9において検出されると、この検出値を第(1
)式に代入することによりアーム刃先全長L2を求める
ことが可能になる.また、上記β0、β、』3、γおよ
びL2との間には、第5図から明らかなように、β0−
β+s i n’ (.03 s i n7/L2 )
・・・・・・・・・ (2)
という幾何学的関係が成立する.
ここに、刃3は既知であり、し2は上記(1〉式で得ら
れることから、各回転角β、γが検出器8、9において
検出されると、これら検出値を第(2)式に代入するこ
とにより、アーム刃先角β0を求めることが可能になる
。here,. 02,. Since Q3 is known, the rotation angle γ
is detected by the detector 9, this detected value is
) By substituting into the equation, it becomes possible to obtain the total length L2 of the arm cutting edge. Furthermore, as is clear from FIG.
β+s i n' (.03 sin7/L2)
・・・・・・・・・(2) The following geometric relationship holds true. Here, since the blade 3 is known and the blade 2 is obtained by the above formula (1), when each rotation angle β, γ is detected by the detectors 8 and 9, these detected values are expressed as the (2) By substituting into the equation, it becomes possible to obtain the arm cutting edge angle β0.
上記回転角検出器7、8および9において検゛出された
各回転角α、βおよびγを示す回転角信号は、第3図に
示すコントローラ20の人力インターフェース21を介
して同コントローラ20のCPU22に加えられる.
上記ブームl、アーム2およびバケット3は、ブームシ
リンダ4、アームシリンダ5およびバケットシリンダ6
によって各々回転作動される.油圧パワーショベルPS
の運転席には、ブームl、アーム2およびバケット3を
回転作動させるためのブーム操作レバー(図示せず)、
アーム操作レバー10およびバケット操作レバー11が
それぞれ配設されている〈第1図参照)。The rotation angle signals indicating the rotation angles α, β, and γ detected by the rotation angle detectors 7, 8, and 9 are sent to the CPU 22 of the controller 20 via the human interface 21 of the controller 20 shown in FIG. is added to. The boom 1, arm 2 and bucket 3 are composed of a boom cylinder 4, an arm cylinder 5 and a bucket cylinder 6.
Each rotation is operated by. Hydraulic power excavator PS
At the driver's seat, there is a boom operation lever (not shown) for rotating the boom 1, arm 2, and bucket 3.
An arm operating lever 10 and a bucket operating lever 11 are respectively provided (see FIG. 1).
そしてアーム操作レバー10には、該アーム操作レバー
10の操作量、つまりアーム操作レバー10の操作角T
を検出するアーム操作レバー角検出器12が付設されて
いる.なお、この検出器12としては、例えばボテンシ
ョメー夕が使用される。上記検出器l2で検出された操
作角ψも、上記各回転角α、βおよびγと同様、コント
ローラ20の入力インタフェース21を介して同コント
ローラ20のCPU22に加えられる.
操作レバー10.11が操作されると、各操作燵にL6
じで、アーム操作弁13、バケット操作弁14の各スプ
ールが移動されて、該操作弁13、l4によって上記各
操作量に応じた速度でアームシリンダ5およびバケット
シリンダ6がそれぞれ伸長または縮退される.つまり、
この伸縮作動の結果、アーム2、バケット3の回転角β
、γがそれぞれ変化し、この変化に応じてバケット3の
先端位置Dの水平方向成分Xと垂直戒分yが変化するこ
ととなる.
一方、油圧パワーショベルPSの運転席には、操作パネ
ル40が配設されている.操作パネル40は、後述する
基準位置設定器スイッチ41と、法面傾斜角設定器42
、および自動モードスイッチ43を備えている.
上記自動モードスイッチ43は、ブームシリンダ4の伸
縮作動を手動または自動のいずれで行うかを選択するス
イッチである。該スイッチ43が押動されていない場合
.つまりブームlをオペレータの手動操作によって回動
作動させる場合には、自動モードスイッチ43の“手動
”信号が入力インタフェース21を介してCPU22に
入力される.この結果CPU22は、“手動”の判定を
下し、ドライバ23を介してブームシリンダ4の油圧系
統の手動自動切換弁15を手動側に切り換える.
この場合、図示していない上記ブーム操作レバーを手動
操作すると、その操作量に応じてアーム操作弁13、バ
ケット操作弁14と同様のブーム操作弁(図示せず)の
スブールが移動されて、該ブーム操作弁によって上記操
作量に応じ、圧抽の流量で決まる速度でブームシリンダ
4が伸長または縮退される.つまり、この縮退作動の結
果、ブームlの回転角αが変化し、この変化に応じてバ
ケット3の先端位置Dの水平方向成分Xと鉛直戒分yが
変化することとなる。The arm operating lever 10 has an operating amount T of the arm operating lever 10, that is, an operating angle T of the arm operating lever 10.
An arm operating lever angle detector 12 is attached to detect the arm operating lever angle. Note that as this detector 12, for example, a potentiometer is used. The operating angle ψ detected by the detector l2 is also applied to the CPU 22 of the controller 20 via the input interface 21 of the controller 20, similarly to the rotation angles α, β, and γ. When the operating levers 10 and 11 are operated, L6 is applied to each operating lever.
Similarly, the spools of the arm operation valve 13 and the bucket operation valve 14 are moved, and the arm cylinder 5 and bucket cylinder 6 are respectively extended or retracted by the operation valves 13 and 14 at speeds corresponding to the respective operation amounts. .. In other words,
As a result of this telescoping action, the rotation angle β of arm 2 and bucket 3 is
, γ change, and in accordance with this change, the horizontal component X and the vertical component y of the tip position D of the bucket 3 change. On the other hand, an operation panel 40 is provided in the driver's seat of the hydraulic power excavator PS. The operation panel 40 includes a reference position setter switch 41 and a slope slope angle setter 42, which will be described later.
, and an automatic mode switch 43. The automatic mode switch 43 is a switch for selecting whether the boom cylinder 4 is to be extended and contracted manually or automatically. When the switch 43 is not pressed. That is, when the boom l is rotated manually by the operator, a "manual" signal from the automatic mode switch 43 is input to the CPU 22 via the input interface 21. As a result, the CPU 22 determines "manual" and switches the manual automatic switching valve 15 of the hydraulic system of the boom cylinder 4 to the manual side via the driver 23. In this case, when the boom operation lever (not shown) is manually operated, the subroutes of the boom operation valve (not shown) similar to the arm operation valve 13 and the bucket operation valve 14 are moved according to the amount of operation. The boom cylinder 4 is extended or retracted by the boom operation valve at a speed determined by the extraction flow rate in accordance with the above-mentioned operation amount. That is, as a result of this retracting operation, the rotation angle α of the boom l changes, and in accordance with this change, the horizontal component X and the vertical component y of the tip position D of the bucket 3 change.
したがってオペレータとしては、操作パネル40の自動
モードスイッチ43を“手動′゛側に操作した場合には
、ブーム操作レバー(図示せず),アーム操作レバー1
0および、バケット操作レバー11を複合的に操作して
、バケット3の先端位置Dの水平方向戒分Xと垂直成分
y、つまりバケット刃先位置x,yを所望の位置に移動
しつつ所望の掘削を行うことが可能である.一方自動モ
ードスイッチ43を押動した場合、つまり自動モードス
イッチ43が“自動゜゜側に操作された場合には、自動
モードスイッチ43の“自動”信号が入力インターフェ
ース21を介゜してCPU22に入力される.この結果
、CPU22は゜′自動“゜の判定を下し、ドライバ2
3を介してブームシリンダ4の油圧系統の手動自動切換
弁15を自動側に切り換える.この場合、ブームシリン
ダ4は、上記ブーム操作レバーの操作とは無関係に、ブ
ーム制御弁(電磁比例制御弁)16によって伸縮作動さ
れる。Therefore, when the operator operates the automatic mode switch 43 on the operation panel 40 to the "manual" side, the boom operation lever (not shown), the arm operation lever 1
0 and the bucket operation lever 11 in a complex manner to move the horizontal direction component X and vertical component y of the tip position D of the bucket 3, that is, the bucket cutting edge positions x and y, to the desired position and perform the desired excavation. It is possible to do this. On the other hand, when the automatic mode switch 43 is pressed, that is, when the automatic mode switch 43 is operated to the "auto °" side, the "auto" signal of the automatic mode switch 43 is input to the CPU 22 via the input interface 21. As a result, the CPU 22 makes a determination of ゜'auto''゜, and the driver 2
3, switch the manual automatic switching valve 15 of the hydraulic system of the boom cylinder 4 to the automatic side. In this case, the boom cylinder 4 is telescopically operated by the boom control valve (electromagnetic proportional control valve) 16, regardless of the operation of the boom operating lever.
作業開始時に前記手動操作によってバケット刃先を所定
仕上げ面の基準位置、例えば法面の最−E部に位置させ
、基準位置設定スイッチ42を押動することによってス
イッチ閉路信号が入力インタフェース回路21を介して
CPU22に入力される.また、法面傾斜角設定器43
では目標法面傾斜角度θOを設定する.この目標法面傾
斜角度θOは、入力インタフェース回路21を介しCP
U22に人力される。At the start of work, the bucket blade edge is positioned at a reference position of a predetermined finished surface, for example, at the most E part of a slope by the manual operation, and a switch closing signal is transmitted via the input interface circuit 21 by pressing the reference position setting switch 42. and is input to the CPU 22. In addition, the slope slope angle setting device 43
Now, set the target slope slope angle θO. This target slope inclination angle θO is input to CP via the input interface circuit 21.
Manpower will be provided by U22.
上記説明における基準位置設定時には下記演算処理が行
われる.
?業開始前に該パワーショベル作業機の刃先を所定の位
置にもってゆき基準位置設定スイ・ノチ42を押動する
ことによって下記演算を行う、刃先位置演算回路29に
よって演算算出されたその時の刃先位置すなわち法面仕
上げのための基準位置xo 、聾0が設定されて記憶回
路45に記録される.
上述した刃先位置演算回路29においては下記の演算が
なされる.
その時に於ける刃先位置を、ブーム角度検出器7、アー
ム角度検出器8、およびバケツl・角度検出器9からの
各計測値α、βおよびγと、予め記録されているブーム
の長さエ1、アームの長さJJ2、バケットの長さI3
からブーム取り付け位置O点を交点とする座標値XO.
YOとして下式により演算算出することができる.X■
=jJ1 − cosa
+12 ・cos (α+β)
+{3 ・cos(α+β+γ)
・・・・・・・・・ 〈6x〉
YO=J)1 −sin α
−lcl2 ・ sin( α→−β〉+エ3
Sin(α+βトγ)
・・・・・・・・・ 〈6y)
?第5図参照〉
法面傾斜角設定器43で設定した目標法面傾斜角度θ0
は傾斜角度変化率演算回路46に入力して水平距離対垂
直距離の変化率e■を演算算出し記憶回路47に記録す
る.
自動モードスイッチ43が“自動″側に操作されている
場合には、上記レバー角検出器l2の出力ψ、上記各回
転角度検出器7、8および9の各出力α、βおよびγ並
びに前述した各設定処理の結果得られる値xo .ha
.eQに基づいてコントローラ20で後述する演算処
理が行われ、この演算処理に基づき上記バケット3の刃
先位置の軌跡が上記設定値χ0.MO.eOを通過する
ための操作指令信号iが作成されL記ブーム制御弁16
のソレノイドに加えられることになる.
この場合、オペレータとしては、アーム操作レバー10
のみを操作するだけで、バケット3の刃先軌跡を一定に
維持する所望の掘削作業を行うことができる.
つぎに,主として第1図および第2図を併せ参照しつつ
、自動モードスイッチ43が″゛自動゜゛側に操作され
ている場合にコントローラ20で行われる処理について
説明する。When setting the reference position in the above explanation, the following calculation process is performed. ? Before starting work, the blade edge position of the power shovel is calculated by the blade edge position calculation circuit 29, which performs the following calculation by bringing the blade edge of the power shovel work equipment to a predetermined position and pushing the reference position setting switch/notch 42. That is, the reference position xo for slope finishing and deafness 0 are set and recorded in the memory circuit 45. The blade edge position calculation circuit 29 described above performs the following calculations. The position of the cutting edge at that time is determined using the measured values α, β, and γ from the boom angle detector 7, arm angle detector 8, and bucket l/angle detector 9, as well as the boom length error recorded in advance. 1. Arm length JJ2, bucket length I3
From the coordinate value XO. whose intersection is the boom attachment position O point.
As YO, it can be calculated using the following formula. X■
=jJ1 − cosa +12 ・cos (α+β) +{3 ・cos(α+β+γ) ・・・・・・・・・〈6x〉 YO=J)1 −sin α −lcl2 ・sin(α→−β〉+E 3
Sin(α+βtoγ) ・・・・・・・・・〈6y)? See Figure 5> Target slope slope angle θ0 set by slope slope angle setting device 43
is input to the inclination angle change rate calculation circuit 46 to calculate the change rate e■ of the horizontal distance to vertical distance and record it in the storage circuit 47. When the automatic mode switch 43 is operated to the "auto" side, the output ψ of the lever angle detector l2, the outputs α, β, and γ of the rotation angle detectors 7, 8, and 9, and the aforementioned The value xo obtained as a result of each setting process. ha
.. Based on eQ, the controller 20 performs a calculation process to be described later, and based on this calculation process, the locus of the blade edge position of the bucket 3 becomes the set value χ0. M.O. An operation command signal i for passing through eO is created and the boom control valve 16 is
It will be added to the solenoid. In this case, as the operator, the arm operating lever 10
Desired excavation work can be performed by simply operating the bucket 3 to maintain a constant trajectory of the cutting edge of the bucket 3. Next, referring mainly to FIGS. 1 and 2, a description will be given of the processing performed by the controller 20 when the automatic mode switch 43 is operated to the "auto" side.
なお、実施例ではバケット操作レバーl1は中立状!瓜
であるものとする.
第1図に示すアーム刃先全長演算回路24では、バケッ
ト角度検出器9から出力されるバケット3の現在の回転
角γに基づき、前記第(1)式から現在のアーム刃先全
長L2を演算する処理が行われる.ここにバクット操作
レバー■1は中立状態であり、γは一定値であるので全
長L2は一定値となる.
一方、アーム刃先角演算回路25では、アーム角度検出
器8及びバケット角度検出器9からそれぞれ出力される
アーム2およびバケット3の現在の角回転角βおよびγ
に基づき、前記第〈2〉式から現在のアーム刃先角β0
を演算する処理が行われる.ここに、全長L2、角度γ
は一定値であることから第(2〉式の右辺第2項は一定
値となる.したがって、アーム刃先角β0は、現在2の
アームの回転角βに一定値を加えた値となる.
したがって、アーム刃先全長演算回路24およびアーム
刃先角演算同路25の各出力L 2β0はアーム操作レ
バー10の操作のみ(アーム回転角βのみ)によって一
義的に定まることになる。In addition, in the example, the bucket operation lever l1 is in the neutral state! Assume that it is a melon. The arm cutting edge total length calculation circuit 24 shown in FIG. will be held. Here, the Bakut operating lever ■1 is in a neutral state, and γ is a constant value, so the total length L2 is a constant value. On the other hand, the arm cutting edge angle calculation circuit 25 calculates the current angular rotation angles β and γ of the arm 2 and the bucket 3 output from the arm angle detector 8 and the bucket angle detector 9, respectively.
Based on the above formula <2>, the current arm cutting edge angle β0
The process of calculating is performed. Here, the total length L2 and the angle γ
Since is a constant value, the second term on the right side of equation (2) is a constant value. Therefore, the arm cutting edge angle β0 is the value obtained by adding a constant value to the current arm rotation angle β of 2. Therefore, , the outputs L2β0 of the arm cutting edge total length calculation circuit 24 and the arm cutting edge angle calculation circuit 25 are uniquely determined by only the operation of the arm operating lever 10 (only the arm rotation angle β).
一方、アーム操作レバー■0の操作にともないレバー角
検出器12では現在のレバー操作角Tが検出され、アー
ムシリンダ推定速度演算回路26では検出値ψに対応す
るアームシリンダ推定速.度VAを下記(3)式によっ
て演算する処理が実行され、該推定速度■八がアームリ
ンク補正回路27に出力される.
ここにアームシリンダ推定速度■八とは、アーム操作レ
バー10が現在、レバー角ψに操作されているならば、
いずれ達するであろうアームシリンダ5の速度である.
さらにいえば、アーム操作レバー10を素早く所定レバ
ー角ψまで操作した場合には、即座にアームシリンダ5
の速度は■八には至らない.少々の時間遅れがあってや
がて速度vAに達するのである.なお、この遅れは泊圧
系の特性に起因する。この演算回路26七′は、こうし
た現在のレバー角ψに応じたアームシリンダ推定速度■
八が次式(3)式に示す対応関係で出力されることにな
る.VA=fl (’/} ・・・・・・・・・
(3)(第2図(a)参照)
ここに、関数f1は、アームシリンダ5の抽圧系統によ
って一義的に定まる関数であり、第2図(a)に示す特
性を有している.
次に、アームリンク補正回2827では、上記アームシ
リンダ推定速度演算回路26から出力されるアームシリ
ンダ推定速度VAおよびアーム角度検出器8の現在の検
出値βに基づいて、上記回転角βおよび上記推定速度V
八に対応するアーム2の回転角速度lを演算式
t=vA・f2 (β〉 ・・・・・・ (4)(第4
図(b)参!FA)
によって求め、求められた上記回転角速度lをブーム速
度演算回路28に加える.
上記(4)式において関数f2はアーム2のリンク構造
によって一義的に定まる関数であり、第2図(b)に示
すような特性を有している.そして上記回転角速度倉と
は、推定速度■八にてアームシリンダ5が作動していて
、アーム回転角度がβである場合におけるアーム2の回
転角速度である。On the other hand, as the arm operating lever ■0 is operated, the lever angle detector 12 detects the current lever operating angle T, and the arm cylinder estimated speed calculation circuit 26 detects the estimated arm cylinder speed corresponding to the detected value ψ. A process of calculating the speed VA using the following equation (3) is executed, and the estimated speed 8 is output to the arm link correction circuit 27. Here, the arm cylinder estimated speed ■8 means that if the arm operating lever 10 is currently operated to the lever angle ψ,
This is the speed of the arm cylinder 5 that will eventually be reached.
Furthermore, when the arm operation lever 10 is quickly operated up to the predetermined lever angle ψ, the arm cylinder 5
The speed of is not as high as ■8. There is a slight time delay, and the speed eventually reaches vA. Note that this delay is due to the characteristics of the night pressure system. This arithmetic circuit 267' calculates the arm cylinder estimated speed according to the current lever angle ψ.
8 will be output according to the correspondence shown in equation (3) below. VA=fl ('/} ・・・・・・・・・
(3) (See FIG. 2(a)) Here, the function f1 is a function uniquely determined by the extraction pressure system of the arm cylinder 5, and has the characteristics shown in FIG. 2(a). Next, in the arm link correction circuit 2827, based on the arm cylinder estimated speed VA outputted from the arm cylinder estimated speed calculation circuit 26 and the current detection value β of the arm angle detector 8, speed V
The rotational angular velocity l of arm 2 corresponding to
See figure (b)! FA) and add the obtained rotational angular velocity l to the boom speed calculation circuit 28. In the above equation (4), the function f2 is a function uniquely determined by the link structure of the arm 2, and has the characteristics shown in FIG. 2(b). The above-mentioned rotational angular velocity is the rotational angular velocity of the arm 2 when the arm cylinder 5 is operating at an estimated speed of 18 and the arm rotation angle is β.
つぎにに、ブーム速度演算回路28では、上記アームリ
ンク補正回路27から出力されるアーム回転角速度lお
よびアーム刃先全長演算回路24から出力されるアーム
刃先全長L2およびアーム刃先角演算回路25から出力
されるアーム刃先角β0およびブーム角度検出器7から
出力されるブーム1の現在の回転角αに基づいて、アー
ム回転角速度lに対応するブーム1の四転角迎度δを次
式
a−−i (L2 s i n (a+β0)〕/(.
01 sinα+L2 sin(α+βo))・・・
・・・・・・ (5)
によって演算する処理が実行され、演算した上記回転角
速度δを後述する加算回路33に出力する,
ここに上記回転角速度δとは、アーム2が凹転角速度k
をもって回動することによって変化するバケット3の指
令刃先位置x. y (xo ..yo.eoを満足す
る位置、以下同じ)を通過するに必要なブーム1の回転
角速度である.さらにいえば、アーム2が回転角速度l
で回動し、ブーム■が回転角速度δで回動しているなら
ば、バケット3の刃先位置はx,yを通過する.結局、
ブーム速度演算回路28からは、アーム用操作レバー1
0が定常的にレバー角Tをもって操作されている場合に
おいてバケット3の刃先指令位置x,yを通過するため
に必要なブ?ムlの回転角速度δが出力されることにな
る.一方、刃先位置演算回路29では、ブーム角度検出
器7によって検出されるブーム1の現在の回転角αとア
ーム刃先全長演算回路24の出力L2およびアーム刃先
角演算回路25の出力β0に基づいてバケット3の刃先
位置の現在値x+ .ytが、前述した上うに,次式X
1二J)+ s i nα+L2 s i n (α+
βO)・・・・・・・・・ (6x)
y1 二刃I COSα一L2cos(α十β0〉・
・・・・・・・・ (6y)
によって演算され、演算結果のx1とy1は刃先軌跡演
算回路48に入力される.
一方JJi iff設位置設定スイッチ4lの押動によ
って記憶回路45に記録された基準位置XQ ,yoと
法面傾斜角設定器42で設定され変化率演算回路46で
演算算出されて記憶回路47に記録されたe■が刃先軌
跡演算回路48に入力される.
刃先軌跡演算回路48においては上記の各人力値に基づ
き下記演算を行って刃先Dの掘削目標敢直深さ(現在水
平成分の位置xOに所定の距離を加えた水平目標位置X
に於ける)Yを算出する。Next, the boom speed calculation circuit 28 calculates the arm rotational angular velocity l outputted from the arm link correction circuit 27, the arm cutting edge total length L2 outputted from the arm cutting edge total length calculation circuit 24, and the arm cutting edge angle calculation circuit 25 outputted. Based on the arm cutting edge angle β0 and the current rotation angle α of the boom 1 output from the boom angle detector 7, the four-turn angle attack δ of the boom 1 corresponding to the arm rotation angular velocity l can be calculated using the following formula a-i (L2 sin (a+β0)]/(.
01 sin α+L2 sin(α+βo))...
(5) The calculation process is executed as follows, and the calculated rotational angular velocity δ is outputted to the addition circuit 33, which will be described later.
The commanded cutting edge position of the bucket 3 changes by rotating with x. This is the rotational angular velocity of the boom 1 required to pass through y (a position that satisfies xo..yo.eo; the same applies hereinafter). Furthermore, arm 2 has a rotational angular velocity l
If the boom ■ is rotating at the rotational angular velocity δ, the position of the cutting edge of the bucket 3 passes through x and y. in the end,
From the boom speed calculation circuit 28, the arm operation lever 1
0 required to pass the blade edge command positions x and y of the bucket 3 when the lever is operated at a constant lever angle T? The rotational angular velocity δ of the mul is output. On the other hand, the cutting edge position calculation circuit 29 calculates the bucket position based on the current rotation angle α of the boom 1 detected by the boom angle detector 7, the output L2 of the arm cutting edge total length calculation circuit 24, and the output β0 of the arm cutting edge angle calculation circuit 25. Current value x+ of the blade edge position of 3. As mentioned above, yt is the following formula
12 J) + s i n α + L2 s i n (α +
βO)・・・・・・・・・(6x) y1 Two-blade I COSα-L2cos(α1β0〉・
(6y) The calculation results x1 and y1 are input to the cutting edge trajectory calculation circuit 48. On the other hand, the reference positions XQ, YO recorded in the memory circuit 45 by pressing the JJi IF position setting switch 4l are set by the slope slope angle setter 42, calculated by the change rate calculation circuit 46, and recorded in the memory circuit 47. The calculated e■ is input to the blade edge trajectory calculation circuit 48. The cutting edge locus calculation circuit 48 performs the following calculations based on the above-mentioned human power values to obtain the target digging depth of the cutting edge D (horizontal target position X, which is the current horizontal component position xO plus a predetermined distance).
) in ) is calculated.
Y−eO − (xt−X)+yo・・・・・・・
・・ (6)
上述の説明における所定の距離とは、該パワーショベル
の機能・性能から決まる制御性と応答速度及び必要とす
る法面の仕七げ清度から決められる値であって、通常は
Xの代わりにXQをそのまま用いても良い.
比較減算回路30には刃先位置演算回路29で演算され
た上記バケット3の刃先の現在位置の垂直戊分ylと上
記演算結果の掘削目標垂直深さhが人力されて偏差△y
が演算式
Δy:=Y−yt ・・・−・・・・・ 〈7)
によって求められ、求められた前差Δyを座標変換回路
31に出力する。Y-eO − (xt-X)+yo・・・・・・
(6) The predetermined distance in the above explanation is a value determined from the controllability and response speed determined by the functions and performance of the power excavator, and the required cleanliness of slope finishing. You may use XQ as is instead of X. The vertical division yl of the current position of the cutting edge of the bucket 3 calculated by the cutting edge position calculation circuit 29 and the target excavation vertical depth h obtained from the above calculation result are manually entered into the comparison subtraction circuit 30 to calculate the deviation △y.
is the calculation formula Δy:=Y−yt ・・・−・・・・・・〈7)
The calculated front difference Δy is output to the coordinate conversion circuit 31.
次に座標変換回路3lでは、比較減算回路30から入力
される上記偏差Δyとアーム刃先全長演算回路24の出
力I−2とアーム刃先角演算回路25の出力β0とブー
ム角度角度検出器7で検出されたブーム1の現7Eの回
転角αとに基づいて、{扁差Δyに対応するブーム1の
角度偏差Δαを演算式
Δα=Δy/(J)1sinα
+L2sin(α十βo ) ) −−−−−−
(8)によって求め、求められた角度偏差Δαを比例ゲ
イン乗算回路32に加える。Next, in the coordinate conversion circuit 3l, the deviation Δy inputted from the comparison subtraction circuit 30, the output I-2 of the arm cutting edge total length calculation circuit 24, the output β0 of the arm cutting edge angle calculation circuit 25, and the boom angle angle detector 7 detect Based on the rotation angle α of the boom 1 at the current 7E, {calculate the angular deviation Δα of the boom 1 corresponding to the flatness Δy using the formula Δα=Δy/(J)1sinα+L2sin(α+βo) ) --- ---
(8), and the obtained angular deviation Δα is added to the proportional gain multiplication circuit 32.
ここに上記角度偏差八αとは偏差Δyを零、つまりバケ
ット3の刃先位置の現在位置X1 ,y1を目標値X,
Yに持っていくために必要なブーム1の現在の回転角α
からの角度変化量である.さらにいえば、ブーム1の回
転角αを角度偏差量Δαだけ変化させることによってバ
ケット3の刃先位置は現在値x+ ytから目標f直
x,yに達することとなる.
次に比例ゲイン乗算回路32では、座標変換回路3lか
ら出力される上記角度偏差Δαに対応するブーム1の回
転角速度々0を演算式々0 =K△α ・
・・・・・・・・ ( 9 )によって求め、求めら
れた回転角速度々0を加算回路33に加える処理を行う
.なお、上記(9)式においてKは比例ゲインである.
加算凹路33では、前記ブーム速度演算回路28から出
力される回転角速度δと、上記比例ゲイン乗算回路32
から出力される回転角速度々0とに基づいてブーム1に
対する回転角速度指令値々を加算演算式
々=δ+aO ・・・・・・・・・ (10〉
によって求め、求められた角速度指令値hをブームリン
ク補正回路34に加える.
次にブームリンク補正回B34では、上記加算回1?r
3 3から出力される上記回転角速度指令値々と、ブ
ーム角速度検出器7によって検出されるブーム1の現在
の回転角αとに基づいて、上記回転角αおよび上記回転
角速度指令値々に対応するブームシリンダ4に対する流
量指令位VB、つまりブームシリンダ4の速度指令値を
演算式
VB−々/f3 (α) ・・・・・・・・・ (
l 1 )〈第2図(C)参照)
によって求め、求められた上記流量指令値vBを制御ア
ンプ35に加える.
ここに上記(11)式において関数f3は、前記関数f
2と同様にブーム1のリンク構造によって一義的に定ま
る関数であり、第2図(C)に示すような特性をイ『し
ている。そして,上記流量指令値VBとは、回転角速度
々にてブーム】が作動していて、ブーム回転角がαであ
る場合におけるブームシリンダ4の作動速度である.逆
にいえば,ブームシリンダ4が速度vBにて作動してい
てブーl11の回転角がαである場合には,ブーム1は
回転角速度々をもって回動することになる.
次に制御アンプ35は、ブームリンク補正回路34から
出力される上記流量指令値VBをブーム制御弁l6のソ
レノイドに加えるための所定の駆動電流iに変換し,該
駆動変換電流iを]二記ンレノイドに加える。Here, the above angle deviation 8α means that the deviation Δy is zero, that is, the current position of the cutting edge position of the bucket 3 is X1, y1 is the target value X,
Current rotation angle α of boom 1 required to bring it to Y
This is the amount of angular change from . Furthermore, by changing the rotation angle α of the boom 1 by the angular deviation amount Δα, the blade edge position of the bucket 3 reaches the target f axis x, y from the current value x+yt. Next, the proportional gain multiplication circuit 32 calculates the rotational angular velocity of the boom 1 corresponding to the angular deviation Δα outputted from the coordinate conversion circuit 3l using the following formula: 0 = KΔα ・
...... (9), and the obtained rotational angular velocity 0 is added to the addition circuit 33. Note that in the above equation (9), K is a proportional gain.
In the addition concave path 33, the rotational angular velocity δ outputted from the boom speed calculation circuit 28 and the proportional gain multiplication circuit 32
Add the rotational angular velocity command values for the boom 1 based on the rotational angular velocity 0 output from the calculation formulas=δ+aO (10>
The obtained angular velocity command value h is applied to the boom link correction circuit 34. Next, in the boom link correction time B34, the above addition time 1? r
3. Based on the rotational angular velocity command value output from 3 and the current rotational angle α of the boom 1 detected by the boom angular velocity detector 7, the rotational angular velocity command value corresponds to the rotational angle α and the rotational angular velocity command values. The flow rate command position VB for the boom cylinder 4, that is, the speed command value of the boom cylinder 4 is calculated using the formula VB-/f3 (α)...
l 1 ) (see FIG. 2 (C)), and the obtained flow rate command value vB is applied to the control amplifier 35. Here, in the above equation (11), the function f3 is the function f
2, it is a function uniquely determined by the link structure of the boom 1, and has the characteristics shown in FIG. 2(C). The flow rate command value VB is the operating speed of the boom cylinder 4 when the boom is operating at various rotational angular velocities and the boom rotational angle is α. Conversely, if the boom cylinder 4 is operating at a speed vB and the rotation angle of the boom l11 is α, the boom 1 will rotate with the rotational angular velocity. Next, the control amplifier 35 converts the flow rate command value VB outputted from the boom link correction circuit 34 into a predetermined drive current i for applying to the solenoid of the boom control valve l6, and converts the drive converted current i into] Add to rhenoid.
この結果、ブーム制御弁16は上記駆動電流i、つまり
上記流量指令値VBに応じた速度でブームシリンダ4を
伸縮作動させる。すると、バケット3の刃先の水平位置
Xにおける深さ{よ刃先軌跡演算回路48の出力値Yに
一致することになる.
以上説明したように実施例によればアーム操作レバーI
Oが所定の操作角ψに操作された陛、アーム操作弁13
を介してアームシリンダ5が伸縮作動し、アーム2が回
動される。これと同時にアーム操作レバー10の操作角
ψに応じて、バケット3の刃先位置を確保する.つまり
刃先位置の偏差を零にする為のブーム1の回転角速度a
を予測する.そして一方において、バケット3の刃先位
置の現在値xt .yt と目標値Xに対するYとの偏
差△yを零にするに必要なブーム1の回転角速度々0を
演算する.そしてアーム操作レバー10の操作量に基づ
き予測した上記回転角速度δとバケット3の刃先位置の
偏差△yに応じた回転角速度々0とを加算した回転角速
度々に応じた該流量指令値をブームシリンダ4に対して
与える上うにしている。As a result, the boom control valve 16 telescopically operates the boom cylinder 4 at a speed corresponding to the drive current i, that is, the flow rate command value VB. Then, the depth of the blade edge of the bucket 3 at the horizontal position X matches the output value Y of the blade edge trajectory calculation circuit 48. As explained above, according to the embodiment, the arm operating lever I
O is operated to a predetermined operation angle ψ, arm operation valve 13
The arm cylinder 5 is extended and contracted via the arm cylinder 5, and the arm 2 is rotated. At the same time, the position of the cutting edge of the bucket 3 is secured according to the operating angle ψ of the arm operating lever 10. In other words, the rotational angular velocity a of the boom 1 to make the deviation of the cutting edge position zero
Predict. On the other hand, the current value xt of the blade edge position of the bucket 3. Calculate the rotational angular velocity of the boom 1 necessary to make the deviation Δy between yt and Y with respect to the target value X zero. Then, the flow rate command value corresponding to the rotational angular velocity obtained by adding the rotational angular velocity δ predicted based on the operation amount of the arm operating lever 10 and the rotational angular velocity 0 corresponding to the deviation Δy of the blade edge position of the bucket 3 is set to the boom cylinder. I am trying to give as much as possible for 4.
ここに、従来においては、単に、バケット3の刃先位置
の現在値と目標値との{扁差に応した流量指令値をブー
ムシリンダ4に対して与えるようにしている。−この場
合、アーム操作レバー10を操作した場合には応答遅れ
をもってアーム2が回動する.そして、アーム2が回動
している間、一方において上記1扁差に応じた流陵指令
値がブームシリンダ4に対して与えられブーム1が回動
するが、ブームの流量指令に対してブームが回動するま
でに応答遅れがあるため、ブームlが上記流量指令値に
応じて回動した時には、すでにアーム2の回転角はさら
に異なる回転角に達しているため、上記偏差を零にする
のは極めて困難であった.特に、アーム操作レバー10
を急激に操作した場合には、刃先軌跡の制御の精度はさ
らに悪化する.しかし、実施例によれば、アーム操作レ
バー10が操作された場合、その操作量に応じてバケッ
ト3の刃先位置を確保するためのブーム1の回転角速度
を推定し、これに応じた流量指令値を上記刃先位置の偏
差に応じた流量指令値に加味するようにしている。した
がって上記応答遅れに起因する刃先位置の,$II御の
精度の悪化を改善することができる.
また,実施例においては、アームリンク補正回路27に
おいてアームシリンダ4の推定速度W八およびアーム2
の回転角βに応じた正確なアーム2の回転角速度含が演
算される.そしてブーム速度演算回路28では、上記正
確なアーム2の回転角速度倉に基づいてバケット3の刃
先位置を目標通りに確保するに必要なブームlの回転角
速度δが正確に得られることになる。Here, conventionally, a flow rate command value corresponding to the difference between the current value and the target value of the blade edge position of the bucket 3 is simply given to the boom cylinder 4. - In this case, when the arm operating lever 10 is operated, the arm 2 rotates with a delay in response. While the arm 2 is rotating, on the other hand, a flow command value corresponding to the above-mentioned 1 flatness is given to the boom cylinder 4, and the boom 1 is rotated. Since there is a response delay before the boom 1 rotates, the rotation angle of the arm 2 has already reached a different rotation angle when the boom 1 rotates according to the above flow rate command value, so the above deviation is reduced to zero. It was extremely difficult. In particular, the arm operation lever 10
If the blade is operated suddenly, the precision of controlling the blade edge trajectory will deteriorate further. However, according to the embodiment, when the arm operation lever 10 is operated, the rotational angular velocity of the boom 1 to secure the position of the cutting edge of the bucket 3 is estimated according to the amount of operation, and the flow rate command value is set accordingly. is added to the flow rate command value according to the deviation of the blade edge position. Therefore, it is possible to improve the deterioration in precision of the $II control of the blade edge position due to the response delay described above. In addition, in the embodiment, the arm link correction circuit 27 calculates the estimated speed W8 of the arm cylinder 4 and the arm link correction circuit 27.
The accurate rotational angular velocity of arm 2 is calculated according to the rotational angle β. Then, the boom speed calculation circuit 28 can accurately obtain the rotational angular velocity δ of the boom l necessary to ensure the target position of the cutting edge of the bucket 3 based on the above-mentioned accurate rotational angular velocity of the arm 2.
そして、ブームリンク補正回路34では、バケット3の
目標刃先位置との偏差を零にするに必要なブーム■の回
転角速度δと、現在値と目標位置との偏差を零にするに
必要なブーム1の回転角速度々0とを加算したブーム1
の回転角速度指令値aおよびブーム1の回転角αに応じ
たブームの正確な流量指令値vBが演算されることにな
る.
したがって、従来にあっては、バケット刃先位置の偏差
△yをそのままブームシリンダに与える流量指令値とし
ていたため、ブーム1、アーム2の回転角α、βの値に
よっては、バケット刃先位置X,Yに正確に一致させる
ことができなかったが、実施例によればこれら回転角α
、βに応じた正確な流量指令値VBが演算され、この正
確な流量指令値Vロに応じてブームシリンダ4が作動さ
ることになる。このため、バケット刃先位置x,yは正
確にX,Yに一致する.なお、実施例では、本発明がブ
ーム、アームお上びバケットの3つの要素で構成される
作業機に対して適用される例について説明したが、これ
に限定されることなく、例えば2段のブームを有する作
業機に対しても適用可能であることはいうまでもない。Then, the boom link correction circuit 34 adjusts the rotational angular velocity δ of the boom (2) necessary to make the deviation from the target cutting edge position of the bucket 3 zero, and the rotational angular velocity δ of the boom (1) necessary to make the deviation between the current value and the target position zero. Boom 1, which is the sum of the rotational angular velocity of 0 and
An accurate flow rate command value vB of the boom is calculated according to the rotational angular velocity command value a of the boom 1 and the rotation angle α of the boom 1. Therefore, in the past, the deviation △y of the bucket cutting edge position was directly used as the flow rate command value given to the boom cylinder. However, according to the example, these rotation angles α
, β is calculated, and the boom cylinder 4 is operated in accordance with this accurate flow rate command value VB. Therefore, the bucket edge positions x and y exactly match X and Y. In addition, in the embodiment, an example was explained in which the present invention is applied to a working machine composed of three elements: a boom, an arm lifter, and a bucket. However, the present invention is not limited to this, and for example, Needless to say, the present invention can also be applied to a work machine having a boom.
また、実施例では、本発明が抽圧パワーショベルに適用
される例について説明したが、これに限定されることな
く、例えばバックホー専バケットの刃先位置を一定の経
路に保持して作業を行う娃設機械であれば、その適用、
実施は当然可能である。Further, in the embodiment, an example in which the present invention is applied to an extraction power shovel has been described, but the present invention is not limited to this, but can be applied to, for example, a worker who works by keeping the cutting edge position of a specialized bucket for a backhoe in a fixed path. If it is a construction machine, its application,
Of course it is possible to implement it.
基準位置設定時には該パワーショベルの刃先位置を所定
の位置に操作設定させて基準位置説定スイッチを押すよ
うに説明したが,基準位置設定スイッチをディジタル数
値を入力できるディジタルスイッチとして法面が通過す
る位置の該パワーショベルのブーム取り付け位置O点を
基7%とした水平、垂直座標値を直接入力出来るように
しても良い、その場合は基準位置設定スイッチの内部回
路に設定基準位置を該パワーショベルのブーム取り付け
位置0点に座標シフトする演算機能を追加することが必
要である.規や法面傾斜角設定器では角度ではなく水平
距離対垂直距離の変化率すなわち法面傾斜角度のタンジ
ェント値をパーセント表示で記録するようにすることも
可能である。その場合は上述した傾斜角度変化率演算回
路46が不要になる.また、基準位置設定スイッチと法
而傾斜角設定器とから幾何学的演算回路によって目標傾
斜角を指定するテーブルを作成して、刃先位置演算回路
2つの出力すなわち該バケット刃先の現在値と比較して
も、適切な作業軌跡を指定するテーブルを図上で予め作
成して法面傾斜角設定器に記録することによっても任意
の作業仕上げ面を自動で精度良く完成させることができ
る.作業軌跡をテーブル上で作成すれば、該軌跡は必ず
しも直線である必要はなく任意の曲線に仕上げることも
可能になる.
[発明の効果]
以上説明したように本発明によれば,バケット刃先位置
の現在値および目標値のみならず、アームの予測変化量
をも加味した偏差に基づき、バケットの刃先位置を制御
しているので、制御の応答性が向上する。また、ブーム
、アームの回転角に対応した最適な指令によってブーム
が回動する.この結果、バケットの刃先位置を所望の目
標値に正確かつ安定して一致させることが可能になるの
で、作業スピードが向上するとともに作業を正確かつ安
定して行うことが出来るという効果かえられる.When setting the reference position, it was explained that the power shovel's cutting edge position should be set to a predetermined position and the reference position setting switch should be pressed, but the reference position setting switch could be used as a digital switch in which digital values can be entered and the slope would pass through. It may be possible to directly input the horizontal and vertical coordinate values based on the boom mounting position O point of the power excavator.In that case, the reference position can be set in the internal circuit of the reference position setting switch. It is necessary to add a calculation function to shift the coordinates to the 0 point of the boom attachment position. It is also possible to record not the angle but the rate of change of the horizontal distance to the vertical distance, that is, the tangent value of the slope angle, as a percentage in the standard or slope slope angle setting device. In that case, the above-mentioned inclination angle change rate calculation circuit 46 becomes unnecessary. In addition, a table is created that specifies the target inclination angle using the geometric calculation circuit from the reference position setting switch and the slope angle setting device, and is compared with the outputs of the two cutting edge position calculation circuits, that is, the current value of the bucket cutting edge. However, by creating a table in advance on the diagram that specifies the appropriate work trajectory and recording it in the slope slope angle setting device, it is possible to automatically complete any work surface with high precision. By creating a work trajectory on a table, the trajectory does not necessarily have to be a straight line, but can also be finished in any curved line. [Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the position of the blade edge of the bucket is controlled based on the deviation that takes into account not only the current value and target value of the position of the bucket blade edge, but also the predicted amount of change in the arm. This improves control responsiveness. Additionally, the boom rotates according to the optimal command corresponding to the rotation angle of the boom and arm. As a result, it becomes possible to accurately and stably match the position of the blade edge of the bucket to the desired target value, resulting in improved work speed and the ability to perform work accurately and stably.
第llI2lは、本発明に係る建設機械の法面作業制御
装置の一実施例を示す制御ブロック図.第2図(a>、
(b)および(C)は、第11Aに示すブームシリンダ
推定速度演算回路、アームリンク補正回路、およびブー
ムリンク補正回路でそれそれ行われる演算処理を説明す
るために用いたグラフ図.
第3図は,実施例の全体構成を概念的に示すブロックU
5!I.
第4図は、実施例における油圧パワーショベルの作業機
の楕戒を示す側面図.
第5図は、第4図に示す作業機の幾何字的関係を示すグ
ラフ図である.
PS・・・・・・・・・油圧パワーショベル、1 ・・
・・・・・・・ブーム
2 ・・・・・・・・・アーム、
3
4
5
6
7
8
9
1 0
11
1 2
l3
1 4
l 5
l 6
2 0
21
2 2
23
2 4
2 5
・・・・・・・・・バケット、
・・・・・・・・・ブームシリンダ,
・・・・・・・・・アームシリンダ、
・・・・・・・・・バケットシリンダ、・・・・・・−
・・ブーム角度検出器、・・・・・・・・・アーム角度
検出器、・・・・・・・・・バケット角度検出器、・・
・・・・・・アーム様作レバー
・・・・・・・・・バケット操作レバー、・・・・・・
・・・アーム操作レバー角検出器、・・・・・・・・ア
ーム操作弁、
・・・・・・・・・バケット操作弁、
・・・・・・・・・手動自動切替弁
・・・・・・・・・ブーム制御弁(電磁比fIA制御弁
〉、・・・−・・・・・コントローラ、
・・・・・・・・人力インタフェース
・・・・・・−・・C P U
・・・・・・・・・ドライバ
・・・・・・・・・アーム刃先全長演算回路、・・・−
・・・・・アーム刃先角演算回路、2 6
2 7
2 8
2 9
3 0
31
3 2
33
3 4
4 0
41
4 2
43
4 5 、
4 6
4 8
・・・・・・・・・アームシリンダ推定速度演算回路、
・・・・・・・・アームリンク補正回路、・・・・・・
・・・ブーム速度演算回路、・・・・・〜・・刃先位置
演算回路、
・・・・・・・・・比較減算回路、
・・・・・・・・・座標変換回路、
・・・・・・・・・比例ゲイン乗算回路、・・・・・・
・・・加算回路、
・・・・・・・・・ブームリンク補正回路、・・・・・
・・・・操作パネル
・・・・・・・・・基準位置設定スイ・ソチ、・・・・
・・・・法面傾斜角設定器、
・・・・・・・・・自動モードスイッチ、47・・・記
憶回路、No. llI2l is a control block diagram showing an embodiment of the slope work control device for construction machinery according to the present invention. Figure 2 (a>,
(b) and (C) are graphs used to explain the calculation processes performed in the boom cylinder estimated speed calculation circuit, arm link correction circuit, and boom link correction circuit shown in No. 11A. FIG. 3 is a block U conceptually showing the overall configuration of the embodiment.
5! I. FIG. 4 is a side view showing the ellipse of the working machine of the hydraulic power excavator in this embodiment. FIG. 5 is a graph showing the geometric relationship of the working machine shown in FIG. 4. PS......Hydraulic power excavator, 1...
......Boom 2 ......Arm, 3 4 5 6 7 8 9 1 0 11 1 2 l3 1 4 l 5 l 6 2 0 21 2 2 23 2 4 2 5 ・...Bucket, ...Boom cylinder, ...Arm cylinder, ...Bucket cylinder, ...・・−
...Boom angle detector, ...Arm angle detector, ...Bucket angle detector, ...
・・・・・・Lever made by arm ・・・・・・Bucket operation lever ・・・・・・
...Arm operation lever angle detector, ...Arm operation valve, ...Bucket operation valve, ...Manual automatic switching valve...・・・・・・Boom control valve (electromagnetic ratio fIA control valve), ・・・・・・・・・Controller, ・・・・・・・・・Manpower interface・・・・・・・・・CP U......Driver......Arm cutting edge total length calculation circuit,...-
...Arm cutting edge angle calculation circuit, 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 31 3 2 33 3 4 4 0 41 4 2 43 4 5, 4 6 4 8 ......Arm Estimated cylinder speed calculation circuit,
・・・・・・Arm link correction circuit, ・・・・・・
...Boom speed calculation circuit, ......Blade edge position calculation circuit, ...Comparison and subtraction circuit, ...Coordinate conversion circuit, ...・・・・・・Proportional gain multiplier circuit, ・・・・・・
...addition circuit, ...boom link correction circuit, ...
...Operation panel...Reference position setting switch...
...Slope inclination angle setting device, ...Automatic mode switch, 47...Memory circuit,
Claims (2)
クチュエータにより回動制御されるブームと、このブー
ムの先端に回動可能に取り付けられ第2のアクチュエー
タにより回動制御されるアームと、このアームの先端に
取り付けられ第3のアクチュエータにより回動制御され
るバケットとを有する建設機械において、前記ブーム、
アームおよびバケットの各回転角をそれぞれ検出する回
転角検出手段と、前記アームを操作するアーム操作レバ
ーの操作量を検出する操作量検出手段と、前記アーム操
作レバーの操作量に応じて前記第2のアクチュエータを
制御するアーム制御手段と、前記回転角検出手段の出力
と前記操作量検出手段によって検出した前記アーム操作
レバーの操作量とに基づいて前記バケット刃先位置移動
方向の水平方向対垂直方向の変化率を一定値にする前記
第1のアクチュエータの駆動指令値を作成する第1の駆
動指令値作成手段と、前記バケット刃先駆動方向を示す
作業基点を設定する第1の設定手段と、前記バケット刃
先位置移動方向の水平方向対垂直方向の変化率を設定す
る第2の設定手段と、前記第1の設定手段と前記第2の
設定手段から前記バケット刃先が通過すべき経路を演算
し出力する作業法面設定値作成手段と、前記回転角検出
手段の出力に基づいて前記バケットの刃先位置の現在値
を演算する現在値演算手段と、前記回転角検出手段の出
力に基づいて前記バケット刃先位置の現在値を演算する
現在値演算手段の出力値を記憶する記憶手段と、前記バ
ケットの刃先位置の現在値を演算する現在値演算手段の
出力値と前記記憶手段によつて記憶された前記バケット
の刃先位置との差、即ち該バケット刃先の水平移動距離
および垂直移動距離を演算する作業法面演算手段と、前
記作業法面指令値作成手段の設定目標値と前記バケット
刃先の作業法面演算手段の出力値とに基づいて、前記設
定目標値と前記演算出力値との偏差を零にする前記第1
のアクチュエータの駆動指令値を作成する第2の駆動指
令値作成手段と、前記第1、第2の駆動指令値作成手段
でそれぞれ作成された駆動指令値の和に応じて第1のア
クチュエータを駆動制御する手段と、を備えたことを特
徴とする建設機械の法面作業制御装置。(1) a boom rotatably controlled by a first actuator rotatably attached to one point on the vehicle body; an arm rotatably attached to the tip of the boom and rotatably controlled by a second actuator; A construction machine having a bucket attached to the tip of the arm and whose rotation is controlled by a third actuator, the boom;
rotation angle detection means for detecting the respective rotation angles of the arm and the bucket; operation amount detection means for detecting the operation amount of the arm operating lever for operating the arm; and the second an arm control means for controlling an actuator of the bucket, and an arm control means for controlling an actuator of the bucket, and a control means for determining the horizontal versus vertical direction of the bucket cutting edge position movement based on the output of the rotation angle detection means and the operation amount of the arm operation lever detected by the operation amount detection means. a first drive command value creation means for creating a drive command value for the first actuator that makes the rate of change a constant value; a first setting means for setting a work reference point indicating a driving direction of the bucket cutting edge; a second setting means for setting a rate of change in the horizontal to vertical direction of the blade edge position movement direction, and calculating and outputting a path through which the bucket blade edge should pass from the first setting means and the second setting means. working slope setting value creation means; current value calculation means for calculating the current value of the blade edge position of the bucket based on the output of the rotation angle detection means; and current value calculation means for calculating the current value of the bucket blade edge position based on the output of the rotation angle detection means. storage means for storing the output value of the current value calculation means for calculating the current value of the blade edge position of the bucket; and the output value of the current value calculation means for calculating the current value of the blade edge position of the bucket and the bucket stored by the storage means. a working slope calculating means for calculating the difference between the position of the cutting edge, that is, a horizontal movement distance and a vertical movement distance of the bucket cutting edge, and a set target value of the working slope command value creation means and the working slope calculation of the bucket cutting edge. the first means for reducing the deviation between the set target value and the calculated output value to zero based on the output value of the means;
a second drive command value creating means for creating a drive command value for the actuator; and driving the first actuator according to the sum of the drive command values created by the first and second drive command value creating means, respectively. 1. A slope work control device for construction machinery, comprising: means for controlling.
ンダにより回動されるブームと、このブームの先端に回
動可能に取り付けられアームシリンダにより回動される
アームと、このアームの先端に取り付けられバケットシ
リンダにより回動されるバケットとを有する建設機械に
おいて、前記ブーム、アームおよびバケットの各回転角
をそれぞれ検出する回転角検出手段と、前記アームを操
作するアーム操作レバーの操作量を検出する操作量検出
手段と、前記アーム操作レバーの操作量に応じた速度で
前記アームシリンダを作動して前記アームを回動するア
ーム制御手段と、前記アーム操作レバーの操作量に応じ
た速度で前記アームシリンダを作動して前記アームを回
動するアーム制御手段と、前記操作量検出手段で検出し
た前記アーム操作レバーの操作量に基づいて、該操作量
に対応する前記アームシリンダの速度を演算するアーム
シリンダ速度演算手段と、前記回転角検出手段で検出し
た前記アームの回転角と前記アームシリンダ速度演算手
段で演算したアームシリンダの速度とに基づいて、これ
らアームの回転角及びアームシリンダの速度に対応する
前記アームの回転角速度を演算するアーム回転角速度演
算手段と、前記回転角検出手段の出力値と前記アームの
回転角速度演算手段で演算した前記アームの回転角速度
とに基づいて、該アームの回転角速度に対応する前記バ
ケット刃先軌跡の水平方向対垂直方向の変化率を一定に
するための前記ブームの回転角速度を演算する第1のブ
ーム回転角速度演算手段と、前記バケット刃先駆動方向
を示す作業基点を設定する第1の設定手段と、前記バケ
ット刃先位置移動方向の水平方向対垂直方向の変化率を
設定する第2の設定手段と、前記第1の設定手段と前記
第2の設定手段とから前記バケット刃先が通過すべき経
路を演算し出力する作業法面設定値作成手段と、前記回
転角検出手段の出力値に基づいて前記バケット刃先位置
の現在値を演算する現在値演算手段の出力値を記憶する
記憶手段と、前記バケットの刃先位置の現在値を演算す
る現在値演算手段の出力値と前記記憶手段によって記憶
された前記バケットの刃先位置との差、即ち該バケット
刃先の水平移動距離および垂直移動距離を演算する作業
法面演算手段と、前記作業法面指令値作成手段の設定目
標値と前記作業法面演算手段の出力値とに基づいて、前
記設定目標値と前記演算出力値との偏差を零にするため
の前記ブームの回転角速度を演算する第2のブーム回転
角速度演算手段と、前記回転角検出手段で検出した前記
ブームの回転角と前記第1、第2のブーム回転角速度演
算手段でそれぞれ演算した前記ブームの回転角速度に基
づいて、これらブームの回転角速度の和および前記ブー
ムの回転角に対応する 前記ブームシリンダの速度を演
算するブームシリンダ速度演算手段と、前記ブームシリ
ンダ速度演算手段で演算したブームシリンダの速度に応
じて前記ブームシリンダを作動して前記ブームを回動す
る手段と、を備えたことを特徴とする建設機械の法面作
業制御装置。(2) A boom that is rotatably attached to one point on the vehicle body and rotated by a boom cylinder, an arm that is rotatably attached to the tip of this boom and rotated by an arm cylinder, and an arm that is attached to the tip of this arm. In a construction machine having a bucket rotated by a bucket cylinder, a rotation angle detection means detects each rotation angle of the boom, the arm, and the bucket, and detects the amount of operation of an arm operation lever that operates the arm. operation amount detection means; arm control means for rotating the arm by operating the arm cylinder at a speed corresponding to the operation amount of the arm operation lever; an arm control means that operates a cylinder to rotate the arm; and an arm that calculates the speed of the arm cylinder corresponding to the operation amount based on the operation amount of the arm operating lever detected by the operation amount detection means. A cylinder speed calculation means corresponds to the rotation angle of the arm and the speed of the arm cylinder based on the rotation angle of the arm detected by the rotation angle detection means and the speed of the arm cylinder calculated by the arm cylinder speed calculation means. arm rotational angular velocity calculation means for calculating the rotational angular velocity of the arm; and a rotational angular velocity of the arm based on the output value of the rotational angle detection means and the rotational angular velocity of the arm calculated by the arm rotational angular velocity calculation means. a first boom rotational angular velocity calculation means for calculating a rotational angular velocity of the boom to make a rate of change in the horizontal direction to vertical direction of the bucket cutting edge locus corresponding to constant; a first setting means for setting, a second setting means for setting a rate of change of the bucket cutting edge position movement direction in the horizontal direction versus the vertical direction; a working slope setting value creation means that calculates and outputs the path that the bucket cutting edge should pass; and an output value of a current value calculation means that calculates the current value of the bucket cutting edge position based on the output value of the rotation angle detection means. the difference between the output value of the current value calculating means for calculating the current value of the blade edge position of the bucket and the blade edge position of the bucket stored by the storage means, that is, the horizontal movement distance of the bucket blade edge; A work slope calculation means for calculating the vertical movement distance, and a set target value and the calculation output value based on the set target value of the work slope command value creation means and the output value of the work slope calculation means. a second boom rotational angular velocity calculation means for calculating a rotational angular velocity of the boom to zero the deviation of the rotational angle of the boom detected by the rotational angle detection means and the first and second boom rotational angular velocities; boom cylinder speed calculating means for calculating the sum of the rotational angular velocities of the booms and the speed of the boom cylinder corresponding to the rotational angle of the boom, based on the rotational angular velocities of the boom each calculated by the calculating means; and the boom cylinder speed. 1. A slope work control device for construction machinery, comprising: means for rotating the boom by operating the boom cylinder according to a speed of the boom cylinder calculated by a calculation means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1158596A JP2687169B2 (en) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | Slope work control device for construction machinery |
Applications Claiming Priority (1)
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JP1158596A JP2687169B2 (en) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | Slope work control device for construction machinery |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0325126A true JPH0325126A (en) | 1991-02-01 |
JP2687169B2 JP2687169B2 (en) | 1997-12-08 |
Family
ID=15675142
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1158596A Expired - Lifetime JP2687169B2 (en) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | Slope work control device for construction machinery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2687169B2 (en) |
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-
1989
- 1989-06-20 JP JP1158596A patent/JP2687169B2/en not_active Expired - Lifetime
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US12006662B2 (en) | 2019-02-01 | 2024-06-11 | Komatsu Ltd. | Control system for construction machine, construction machine, and control method for construction machine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2687169B2 (en) | 1997-12-08 |
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