JPH0639794B2 - 油圧ショベルの自動運転パターン選択方法 - Google Patents
油圧ショベルの自動運転パターン選択方法Info
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- JPH0639794B2 JPH0639794B2 JP19605788A JP19605788A JPH0639794B2 JP H0639794 B2 JPH0639794 B2 JP H0639794B2 JP 19605788 A JP19605788 A JP 19605788A JP 19605788 A JP19605788 A JP 19605788A JP H0639794 B2 JPH0639794 B2 JP H0639794B2
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- E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
- E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
- E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
- E02F3/36—Component parts
- E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
- E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
- E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
- E02F3/437—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like providing automatic sequences of movements, e.g. linear excavation, keeping dipper angle constant
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、油圧ショベルを用いた自動掘削整型作業に
おける運転パターンの選択方法に関するものである。
おける運転パターンの選択方法に関するものである。
［従来の技術］ 油圧ショベルを用いた平面の自動掘削整型作業には、ブ
ームおよびアームを連動させて行う平面掘削と、ブー
ム，アームおよびバケットを連動させて行う平面整型と
があり、自動運転を始める前にどちらの運転を行うかを
確定させなければならない。
ームおよびアームを連動させて行う平面掘削と、ブー
ム，アームおよびバケットを連動させて行う平面整型と
があり、自動運転を始める前にどちらの運転を行うかを
確定させなければならない。
従来、平面掘削を行うか、平面整型を行うかの運転パタ
ーンの選択は、オペレータの判断に任されており、トグ
ルスイッチ等で切り替えて確定させていた。
ーンの選択は、オペレータの判断に任されており、トグ
ルスイッチ等で切り替えて確定させていた。
すなわち、第５図にブロック図で示すように、自動制御
コントローラ９に付設された運転パターン選択器１０の
スイッチによって、作業開始前にオペレータが手動によ
り運転パターンを選択し、また、運転パターンを変更す
るときは、その都度前記スイッチを切り替えていた。
コントローラ９に付設された運転パターン選択器１０の
スイッチによって、作業開始前にオペレータが手動によ
り運転パターンを選択し、また、運転パターンを変更す
るときは、その都度前記スイッチを切り替えていた。
［この発明が解決しようとする課題］ このように自動運転パターンの選択は、専ら、オペレー
タの判断に任されているのが現状であるが、通常の作業
では、掘削して整型，また掘削して整型というように、
運転パターンをかなり頻繁に切り替える要があり、オペ
レータにとっては、繁雑な操作を強いられ疲労の原因に
なるという問題点があった。
タの判断に任されているのが現状であるが、通常の作業
では、掘削して整型，また掘削して整型というように、
運転パターンをかなり頻繁に切り替える要があり、オペ
レータにとっては、繁雑な操作を強いられ疲労の原因に
なるという問題点があった。
この発明は、上記問題点を解決することを課題とするも
のであって、オペレータが自動運転を指示したときのバ
ケットと地面の相対角度から、オペレータが平面掘削か
平面整型かどちらの運転を行おうとしているかを自動的
に判断し、運転パターンを選択する方法を提供しようと
するものである。
のであって、オペレータが自動運転を指示したときのバ
ケットと地面の相対角度から、オペレータが平面掘削か
平面整型かどちらの運転を行おうとしているかを自動的
に判断し、運転パターンを選択する方法を提供しようと
するものである。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は前記問題点を解決するための手段を提供するも
のであって、油圧ショベル本体の地表に対する傾斜角θ
０を検出するための傾斜計４、油圧ショベル本体とブー
ム１との相対角度θ１を検出するための回転角検出器
５、ブーム１とアーム２の相対角度θ２を検出するため
の回転角検出器６、アーム２とバケット３との相対角度
θ３を検出するための回転角検出器７を備え、所望の掘
削角θを入力することにより掘削平面８に対するバケッ
ト３の接地角βを演算し、該接地角βが所定値より大な
るときは自動平面掘削を，小なるときは自動平面整型を
選択することを特徴とする油圧ショベルにおける自動運
転パターン選択方法を発明要旨とするものである。
のであって、油圧ショベル本体の地表に対する傾斜角θ
０を検出するための傾斜計４、油圧ショベル本体とブー
ム１との相対角度θ１を検出するための回転角検出器
５、ブーム１とアーム２の相対角度θ２を検出するため
の回転角検出器６、アーム２とバケット３との相対角度
θ３を検出するための回転角検出器７を備え、所望の掘
削角θを入力することにより掘削平面８に対するバケッ
ト３の接地角βを演算し、該接地角βが所定値より大な
るときは自動平面掘削を，小なるときは自動平面整型を
選択することを特徴とする油圧ショベルにおける自動運
転パターン選択方法を発明要旨とするものである。
［実施例］ 第１図は油圧ショベルの全体構成図であって、１はブー
ム，２はアーム，３はバケットを示す。
ム，２はアーム，３はバケットを示す。
一般に、油圧ショベルを用いた掘削・整型方法は、第２
図に示すブーム１，アーム２の同時操作による平面掘削
と、第３図に示すブーム１，アーム２，バケット３の同
時操作による平面整型作業とがある。
図に示すブーム１，アーム２の同時操作による平面掘削
と、第３図に示すブーム１，アーム２，バケット３の同
時操作による平面整型作業とがある。
第４図にこれらの作業を自動化するための基礎的事項の
概略を示す。
概略を示す。
油圧ショベルの本体の点Ｏには、該油圧ショベル本体の
傾斜角θ０を検出するための傾斜計４、ブーム１の枢着
点Ａには、本体とブーム１との相対角度θ１を検出する
ための回転角検出器５、ブーム１とアーム２の枢着点Ｂ
には、両者の相対角度θ２を検出するための回転角検出
器６と、バケット３の枢着点Ｃには、アーム２とバケッ
ト３との相対角度θ３を検出するための回転角検出器７
が備えられ、検出されたθ０，θ１，θ２，θ３はコン
トローラ９に入力されるようになっている。
傾斜角θ０を検出するための傾斜計４、ブーム１の枢着
点Ａには、本体とブーム１との相対角度θ１を検出する
ための回転角検出器５、ブーム１とアーム２の枢着点Ｂ
には、両者の相対角度θ２を検出するための回転角検出
器６と、バケット３の枢着点Ｃには、アーム２とバケッ
ト３との相対角度θ３を検出するための回転角検出器７
が備えられ、検出されたθ０，θ１，θ２，θ３はコン
トローラ９に入力されるようになっている。
図中Ｄはバケット先端，８は掘削面，θは所望の掘削
角，すなわち、掘削面８の水平面に対する傾斜角度であ
る。この掘削角θは作業開始に先立ちオペレータがデジ
タルスイッチ等で所望値をコントローラ９に入力するも
のとする。
角，すなわち、掘削面８の水平面に対する傾斜角度であ
る。この掘削角θは作業開始に先立ちオペレータがデジ
タルスイッチ等で所望値をコントローラ９に入力するも
のとする。
第６図は、本発明の自動運転パターン判別方法を説明す
るための図である。
るための図である。
図中、αはバケット形状によって決定される固有の角度
であって既知、βはバケット３の接地角（掘削平面とバ
ケット背面との角度）であって、次式によって示され
る。
であって既知、βはバケット３の接地角（掘削平面とバ
ケット背面との角度）であって、次式によって示され
る。
（式１） 式１において、θ０は傾斜計４によって検出され、
θ１．θ２．θ３は回転角検出器５，６，７によって検
出され、αは既知であるから、θを入力すればβの値を
求めることができる。
θ１．θ２．θ３は回転角検出器５，６，７によって検
出され、αは既知であるから、θを入力すればβの値を
求めることができる。
作業開始に当たり、オペレータが自動平面掘削（以下、
パターンＩという）を行おうとするときは、第２図に示
すようにバケット３を掘削平面に立てて接地させるため
接地角βは大となり、自動平面整型（以下、パターンII
という）を行おうとするときは、第３図に示すようにバ
ケット３の背面をねかせて掘削平面８に接地させるため
接地角βは小となる。
パターンＩという）を行おうとするときは、第２図に示
すようにバケット３を掘削平面に立てて接地させるため
接地角βは大となり、自動平面整型（以下、パターンII
という）を行おうとするときは、第３図に示すようにバ
ケット３の背面をねかせて掘削平面８に接地させるため
接地角βは小となる。
したがって、オペレータが所望の掘削角θを設定入力
し、作業開始のためバケット３を接地させたときの接地
角βの値を検出し、接地角βが所定値より大であれば、
パターンＩ，小であればパターンIIを選択すればよいこ
とが分かる。
し、作業開始のためバケット３を接地させたときの接地
角βの値を検出し、接地角βが所定値より大であれば、
パターンＩ，小であればパターンIIを選択すればよいこ
とが分かる。
第７図は、本発明の自動運転パターン判別方法のアルゴ
リズムを示すフローチャートである。
リズムを示すフローチャートである。
自動運転スタートに当たり、オペレータが所望の掘削角
θを設定入力し、作業開始のためバケット３を接地させ
た状態で、θ０を傾斜計４によって検出し、θ１，
θ２，θ３を回転角検出器５，６，７によって検出し、
自動制御コントローラ９によって前記式１により接地角
βの値を演算し、このβの値を所定値と比較させ、所定
値より大であればパターンＩ，小であればパターンIIを
選択して自動運転を行うものである。
θを設定入力し、作業開始のためバケット３を接地させ
た状態で、θ０を傾斜計４によって検出し、θ１，
θ２，θ３を回転角検出器５，６，７によって検出し、
自動制御コントローラ９によって前記式１により接地角
βの値を演算し、このβの値を所定値と比較させ、所定
値より大であればパターンＩ，小であればパターンIIを
選択して自動運転を行うものである。
［作用］ 本発明の作用についての説明に先立ち、自動掘削・整型
の概略について説明する。
の概略について説明する。
ブーム１とアーム２を連動させて自動的に平面掘削を行
うには、所望掘削角θにより設定された掘削平面８に沿
ってバケット先端Ｄを移動させなければならない。（パ
ターンＩ） このときのバケット先端のｘｙ座標及び平面の式を第４
図の記号を用いて表すと、それぞれ式２及び式３のとお
りである。
うには、所望掘削角θにより設定された掘削平面８に沿
ってバケット先端Ｄを移動させなければならない。（パ
ターンＩ） このときのバケット先端のｘｙ座標及び平面の式を第４
図の記号を用いて表すと、それぞれ式２及び式３のとお
りである。
（式２） ｘ＝ｌ１ｓｉｎ（θ＋θ１）＋ｌ２ｓｉｎ（θ０＋θ１＋θ２）＋ｌ３ｓｉｎ
（θ０＋θ１＋θ２） ｙ＝ｌ１ｃｏｓ（θ＋θ１）＋ｌ２ｃｏｓ（θ０＋θ１＋θ２）＋ｌ３ｃｏｓ
（θ０＋θ１＋θ２） ｌ１；点Ａと点Ｂ間の距離 ｌ２；点Ｂと点Ｃ間の距離 ｌ３；点Ｂと点Ｄ間の距離 （式３） ｙ−ｙ０＝（ｘ−ｘ０）ｔａｎθ ｘ０，ｙ０；掘削開始時のバケット刃先Ｄのｘ，ｙ座標 θ：設定掘削角 したがって、パターン１の自動掘削は、式２によって計
算したバケット先端の（ｘ，ｙ）座標が式３を満足する
よう制御すれば、所望の平面を作り出すことができる。
（θ０＋θ１＋θ２） ｙ＝ｌ１ｃｏｓ（θ＋θ１）＋ｌ２ｃｏｓ（θ０＋θ１＋θ２）＋ｌ３ｃｏｓ
（θ０＋θ１＋θ２） ｌ１；点Ａと点Ｂ間の距離 ｌ２；点Ｂと点Ｃ間の距離 ｌ３；点Ｂと点Ｄ間の距離 （式３） ｙ−ｙ０＝（ｘ−ｘ０）ｔａｎθ ｘ０，ｙ０；掘削開始時のバケット刃先Ｄのｘ，ｙ座標 θ：設定掘削角 したがって、パターン１の自動掘削は、式２によって計
算したバケット先端の（ｘ，ｙ）座標が式３を満足する
よう制御すれば、所望の平面を作り出すことができる。
次に、ブーム１，アーム２，バケット３を連動させた自
動平面整型について説明する。（パターンII） このパターンIIにおいては、第３図で示すように、アー
ム先端ｃを整型平面に平行に移動させる制御とバケット
３の接地角を一定に保つ制御とが同時に行われる。
動平面整型について説明する。（パターンII） このパターンIIにおいては、第３図で示すように、アー
ム先端ｃを整型平面に平行に移動させる制御とバケット
３の接地角を一定に保つ制御とが同時に行われる。
このときのアームトップのｘ，ｙ座標，整型平面に平行
な平面の式及びバケット角を第４図の記号を用いて表す
と、それぞれ式４，式５，式６となる。
な平面の式及びバケット角を第４図の記号を用いて表す
と、それぞれ式４，式５，式６となる。
（式４） ｘ＝ｌ１ｓｉｎ（θ０＋θ１）＋ｌ２ｓｉｎ（θ０＋θ１＋θ２） ｙ＝ｌ１ｃｏｓ（θ０＋θ１）＋ｌ２ｃｏｓ（θ０＋θ１＋θ２） （式５） ｙ−ｙ０＝（ｘ−ｘ０）ｔａｎθ ｘ０，ｙ０；整型開始時のアーム先端Ｃｘ，ｙ座標 θ；設定掘削角 （式６） θ０＋θ１＋θ２＋θ３＝Ｋ（一定） したがってパターンIIによる自動整型は、式４によって
計算されたアーム先端の（ｘ，ｙ）座標が式５を満た
し、かつ、式６で計算したバケット角が一定となるよう
制御することによって、所望の平面を整型できる。
計算されたアーム先端の（ｘ，ｙ）座標が式５を満た
し、かつ、式６で計算したバケット角が一定となるよう
制御することによって、所望の平面を整型できる。
上記パターンＩ，パターンIIの選択は、従来手動による
切替スイッチ１０の操作によって行っていたのである
が、本発明によれば次の作用を得ることができる。
切替スイッチ１０の操作によって行っていたのである
が、本発明によれば次の作用を得ることができる。
オペレータが所望の掘削角θをコントローラ９に設定入
力し、作業開始のためバケット３を接地させると、油圧
ショベル本体の傾斜角θ０は傾斜計４により、本体とブ
ーム１との相対角度θ１は回転角検出器５により、ブー
ム１とアーム２との相対角度θ２は回転角検出器６によ
り、アーム２とバケット３との相対角度θ３は回転角検
出器７により検出され、検出されたθ０，θ１，θ２，
θ３の値はそれぞれコントローラ９に入力される。
力し、作業開始のためバケット３を接地させると、油圧
ショベル本体の傾斜角θ０は傾斜計４により、本体とブ
ーム１との相対角度θ１は回転角検出器５により、ブー
ム１とアーム２との相対角度θ２は回転角検出器６によ
り、アーム２とバケット３との相対角度θ３は回転角検
出器７により検出され、検出されたθ０，θ１，θ２，
θ３の値はそれぞれコントローラ９に入力される。
コントローラ９によって、前記した式１によりバケット
３の接地角βを演算し、これを予め入力された所定値と
比較し、βが所定値より大であればパターンＩを選択し
て前記式２，式３を満足するよう自動制御され、一方、
βが所定値より小であればパターンIIを選択して前記式
３，式４，式５を満足するよう自動制御される。
３の接地角βを演算し、これを予め入力された所定値と
比較し、βが所定値より大であればパターンＩを選択し
て前記式２，式３を満足するよう自動制御され、一方、
βが所定値より小であればパターンIIを選択して前記式
３，式４，式５を満足するよう自動制御される。
［効果］ この発明によれば、オペレータが自動運転の開始に先立
ち所望の掘削角θを入力し、作業開始のためバケットを
接地させるだけで、掘削平面８に対するバケット３の接
地角βを演算し、該接地角βが所定値より大なるときは
自動平面掘削を，小なるときは自動平面整型を選択する
ことができるので、手動によるスイッチ操作を要せず、
作業の合理化及びオペレータの疲労の軽減を図ることが
できる効果がある。
ち所望の掘削角θを入力し、作業開始のためバケットを
接地させるだけで、掘削平面８に対するバケット３の接
地角βを演算し、該接地角βが所定値より大なるときは
自動平面掘削を，小なるときは自動平面整型を選択する
ことができるので、手動によるスイッチ操作を要せず、
作業の合理化及びオペレータの疲労の軽減を図ることが
できる効果がある。
第１図は油圧ショベルの全体構成図、第２図は平面掘削
の説明図、第３図は平面整型の説明図、第４図は作動説
明図、第５図は制御装置のブロック図、第６図はバケッ
トの接地角についての説明図、第７図は制御フローチャ
ート図である。 １：ブーム ２：アーム ３：バケット ４：傾斜計 ５：ブーム回転角検出器 ６：アーム回転角検出器 ７：バケット回転角検出器 ８：掘削平面 ９：自動制御コントローラ １０：パターン選択器 θ：所望掘削角 θ０：ショベル本体の傾斜角 θ１：ショベル本体とブーム１との相対角度 θ２：ブーム１とアーム２との相対角度 θ３：アーム２とバケット３との相対角度 β：バケットの接地角
の説明図、第３図は平面整型の説明図、第４図は作動説
明図、第５図は制御装置のブロック図、第６図はバケッ
トの接地角についての説明図、第７図は制御フローチャ
ート図である。 １：ブーム ２：アーム ３：バケット ４：傾斜計 ５：ブーム回転角検出器 ６：アーム回転角検出器 ７：バケット回転角検出器 ８：掘削平面 ９：自動制御コントローラ １０：パターン選択器 θ：所望掘削角 θ０：ショベル本体の傾斜角 θ１：ショベル本体とブーム１との相対角度 θ２：ブーム１とアーム２との相対角度 θ３：アーム２とバケット３との相対角度 β：バケットの接地角
Claims (1)
- 【請求項１】油圧ショベル本体の地表に対する傾斜角
（θ０）を検出するための傾斜計(4)、油圧ショベル本
体とブーム(1)との相対角度（θ１）を検出するための
回転角検出器(5)、ブーム(1)とアーム２の相対角度（θ
２）を検出するための回転角検出器(6)、アーム(2)とバ
ケット(3)との相対角度（θ３）を検出するための回転
角検出器(7)を備え、所望の掘削角（θ）を入力するこ
とにより掘削平面(8)に対するバケット(3)の接地角
（β）を演算し、該接地角（β）が所定値より大なると
きは自動平面掘削を，小なるときは自動平面整型を選択
することを特徴とする油圧ショベルにおける自動運転パ
ターン選択方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19605788A JPH0639794B2 (ja) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | 油圧ショベルの自動運転パターン選択方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19605788A JPH0639794B2 (ja) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | 油圧ショベルの自動運転パターン選択方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0247432A JPH0247432A (ja) | 1990-02-16 |
| JPH0639794B2 true JPH0639794B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=16351482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19605788A Expired - Lifetime JPH0639794B2 (ja) | 1988-08-08 | 1988-08-08 | 油圧ショベルの自動運転パターン選択方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0639794B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3351689A4 (en) * | 2015-09-16 | 2018-12-26 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Shovel |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5160239A (en) * | 1988-09-08 | 1992-11-03 | Caterpillar Inc. | Coordinated control for a work implement |
| EP0835964A2 (en) | 1991-10-29 | 1998-04-15 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Method of selecting automatic operation mode of working machine |
| JP5226634B2 (ja) * | 2009-09-10 | 2013-07-03 | キャタピラー エス エー アール エル | 油圧ショベルの作業腕制御装置 |
| JP6053714B2 (ja) * | 2014-03-31 | 2016-12-27 | 日立建機株式会社 | 油圧ショベル |
| JP6826908B2 (ja) * | 2017-02-16 | 2021-02-10 | 株式会社小松製作所 | 作業機械の制御装置、作業機械の制御方法、及び作業機械の制御システム |
| US11414839B2 (en) | 2017-09-08 | 2022-08-16 | Komatsu Ltd. | Display control device and method for generating target line or control line of work machine |
| JP6964109B2 (ja) * | 2019-03-26 | 2021-11-10 | 日立建機株式会社 | 作業機械 |
| JP2022160163A (ja) * | 2021-04-06 | 2022-10-19 | コベルコ建機株式会社 | 作業機械 |
-
1988
- 1988-08-08 JP JP19605788A patent/JPH0639794B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3351689A4 (en) * | 2015-09-16 | 2018-12-26 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Shovel |
| EP3640401A1 (en) * | 2015-09-16 | 2020-04-22 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Excavator |
| CN113073692A (zh) * | 2015-09-16 | 2021-07-06 | 住友重机械工业株式会社 | 挖土机以及挖土机用控制装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0247432A (ja) | 1990-02-16 |
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