JPH0788672B2 - Power shovel work machine controller - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はパワーショベルの作業機制御装置にし、特に
自動掘削についての技術に関する。The present invention relates to a work machine control device for a power shovel, and particularly to a technique for automatic excavation.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

周知のように、パワーショベルは作業機としてバケッ
ト、アーム、ブームを有し、これら作業機はバケットシ
リンダ、アームシリンダ、ブームシリンダによって各別
に駆動され、バケットを所望の軌跡と姿勢で移動させる
には各シリンダの伸縮を同時制御することが不可欠であ
る。As is well known, a power shovel has a working machine such as a bucket, an arm, and a boom, and these working machines are individually driven by a bucket cylinder, an arm cylinder, and a boom cylinder to move the bucket in a desired trajectory and posture. Simultaneous control of expansion and contraction of each cylinder is essential.

このため、バケットを所望の奇跡と姿勢で移動させるに
は、オペレータがバケット、アーム、ブームのそれぞれ
に対応する操作レバーを同時あるいは相互に操作しなけ
ればならず、操作に熟練を要していた。Therefore, in order to move the bucket in a desired miracle and posture, the operator must operate the operation levers corresponding to the bucket, the arm, and the boom simultaneously or mutually, which requires skill. .

また、未熟者は掘削時に、バケット刃先を進行方向に向
けなかったり、バケット底板を削ったあとの掘削面に干
渉させたりして、無用な掘削抵抗増を引き起こしてい
た。In addition, an unskilled person causes unnecessary increase in excavation resistance by not directing the blade edge of the bucket toward the traveling direction or interfering with the excavation surface after scraping the bucket bottom plate during excavation.

一方、予めバケット刃先の移動軌跡およびこれらの軌跡
に対するバケット姿勢を設定しておき、この軌跡に沿っ
てバケット刃先が移動するようにバケット、アーム、ブ
ームを自動制御するようにしたパワーショベルの制御装
置が種々提案されている。On the other hand, a control device for a power shovel, in which a moving trajectory of a bucket blade tip and a bucket attitude with respect to these trajectories are set in advance, and a bucket, an arm, and a boom are automatically controlled so that the bucket blade tip moves along the trajectory. Have been proposed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、これら従来の自動掘削装置は一般に仕上
げ作業を対象にしたものであり、掘削および積込作業を
対象にしたものは少ない。また、掘削・積込作業を対象
にした装置にあっても、作業効率、操作性、掘削時間等
の面で未だ不完全なものであり、その技術を実機に搭載
するには及ばなかった。さらに、従来装置にあっては自
動モード時の作業機速度は固定であり、作業機速度を簡
単な操作によって任意に可変できるものは存在しなかっ
た。However, these conventional automatic excavators are generally intended for finishing work, and few are intended for excavation and loading work. Further, even the device for excavation / loading work is still incomplete in terms of work efficiency, operability, excavation time, etc., and it was not enough to mount the technology on an actual machine. Further, in the conventional apparatus, the working machine speed in the automatic mode is fixed, and there is no one in which the working machine speed can be arbitrarily changed by a simple operation.

この発明は、これら実情を鑑みてなされたもので、操作
ペダルの簡単な走査で最適な作業機姿勢および軌跡によ
る自動掘削をなし得、作業効率を向上させるとともに、
操作ペダルの踏み角に応じて作業機速度を任意に可変で
きるパワーショベルの作業機制御装置を提供しようとす
るものである。The present invention has been made in view of these circumstances, and it is possible to perform automatic excavation by the optimum work implement posture and trajectory by simple scanning of the operation pedal, and improve work efficiency,
An object of the present invention is to provide a work implement control device for a power shovel, which can arbitrarily change the work implement speed in accordance with a stepping angle of an operation pedal.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明では複数の地点によって近似したバケット刃先
の基準移動軌跡とこれら複数の地点にバケット刃先が位
置するときの各バケット姿勢とを予め設定するととも
に、 自動モードの選択および堀削開始時を指定する操作ペダ
ルと、前記操作ペダルの踏み角を検出する踏み角検出手
段と、バケット角、アーム角、およびブーム角を検出す
る角度検出手段と、前記操作ペダルが踏まれた時点にお
ける前記角度検出手段の検出値を取込み、これら検出値
に基づき車両に対するバケット刃先位置を求め、該求め
たバケット刃先に関する掘削開始位置に基づき前記設定
した複数の地点の車両に対する位置を算出し、該算出し
た位置にバケット刃先を移動させかつバケットを当該地
点毎に前記設定したバケット姿勢とするに要する前記各
掘削区間毎のバケット回動角、アーム回動角およびブー
ム回動角を算出する第１の演算手段と、該算出したバケ
ット回動角、アーム回動角およびブーム回動角に基づき
各作業機に供給する圧油流量の配分比を求め、作業機に
供給する圧油の全流量を前記求めた配分比をもって配分
することにより各作業機に対する流量指令を算出する第
２の演算手段と、前記踏み角検出手段の検出値に応じて
前記第２の演算手段で算出した各作業機に対する流量指
令の和を前記配分比を維持しつつ可変する第３の演算手
段と、該第３の演算手段から出力される流量指令に基づ
きバケット、アームおよびブームを駆動する駆動系とを
備えるようにする。According to the present invention, the reference movement loci of the bucket blade tip approximated by a plurality of points and the respective bucket postures when the bucket blade tip is located at these plurality of points are preset, and the selection of the automatic mode and the start time of excavation are designated. An operation pedal, a stepping angle detection means for detecting a stepping angle of the operation pedal, an angle detection means for detecting a bucket angle, an arm angle, and a boom angle, and an angle detection means at the time when the operation pedal is stepped on. The detected values are taken in, the bucket blade edge position with respect to the vehicle is calculated based on these detected values, the positions of the set plurality of points with respect to the vehicle are calculated based on the excavation start position with respect to the obtained bucket blade edge, and the bucket blade edge is at the calculated position. For each excavation section required to move the bucket and bring the bucket to the preset bucket posture for each point. First calculation means for calculating the bucket rotation angle, the arm rotation angle and the boom rotation angle, and the pressure supplied to each work machine based on the calculated bucket rotation angle, arm rotation angle and boom rotation angle. Second calculating means for calculating a flow rate command for each working machine by calculating a distribution ratio of the oil flow rate and distributing the total flow rate of the pressure oil supplied to the working machine with the calculated distribution ratio, and the stepping angle detecting means. Is output from the third calculating means, and the third calculating means changes the sum of the flow rate commands for the respective working machines calculated by the second calculating means according to the detected value while maintaining the distribution ratio. A drive system for driving the bucket, the arm, and the boom based on the flow rate command.

〔作用〕[Action]

操作ペダルを踏むことによって自動モードを選択したと
すると、第１の演算手段によってこの時点における角度
検出手段の検出値が取り込まれ、掘削開始位置が求めら
れる。第１の演算手段はこの掘削開始位置から前記設定
した軌跡の車両に対する位置を逐次算出し、これら算出
した位置でバケットが前記設定した姿勢をとり、かつ順
次次の目標位置までバケット刃先を移動させるに要する
各掘削区間毎のバケット回動角、アーム回動角およびブ
ーム回動角を求める。第２の演算手段はこれら求めた回
動角から各作業機に供給する圧油流量の配分比を決定
し、これら配分比に基づき各作業機に対する流量指令を
算出する。一方、第３の演算手段には前記踏み角検出手
段によって検出される操作ペダルの踏み角が入力されて
おり、第３の演算手段は該入力された踏み角検出値に応
じて前記第２の演算手段で算出した各作業機に対する流
量指令の和を前記配分比を維持しつつ可変し、該可変し
た流量指令を駆動系に出力することにより各作業機をペ
ダル踏み角に応じた速度で駆動する。Assuming that the automatic mode is selected by stepping on the operation pedal, the detection value of the angle detection means at this point is fetched by the first calculation means, and the excavation start position is obtained. The first calculation means sequentially calculates the position of the set trajectory with respect to the vehicle from the excavation start position, the bucket takes the set posture at the calculated positions, and sequentially moves the bucket blade tip to the next target position. The bucket rotation angle, arm rotation angle, and boom rotation angle for each excavation section required for The second calculating means determines the distribution ratio of the flow rate of the pressure oil supplied to each working machine from the obtained rotation angles, and calculates the flow rate command for each working machine based on these distribution ratios. On the other hand, the stepping angle of the operation pedal detected by the stepping angle detecting means is input to the third calculating means, and the third calculating means receives the second stepping angle detection value according to the input stepping angle detection value. The work machine is driven at a speed corresponding to the pedal depression angle by varying the sum of the flow rate commands calculated by the calculation means for each work machine while maintaining the distribution ratio and outputting the varied flow rate command to the drive system. To do.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を添付図面に示す一実施例を参照して詳細
に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings.

第２図はパワーショベルの概略構成を示すものであり、
走行体１上には、上部旋回体２が旋回自在に支持され、
旋回体２にはブーム３の一端が軸支され、ブーム３の他
端にはアーム４が軸支され、さらにこのアーム４の他端
にはバケット５が軸支されており、これらブーム３、ア
ーム４およびバケット５はブームシリンダ６、アームシ
リンダ７およびバケットシリンダ８によって各別に回転
駆動される。FIG. 2 shows a schematic configuration of the power shovel,
An upper revolving structure 2 is rotatably supported on the traveling structure 1,
One end of a boom 3 is pivotally supported by the revolving structure 2, an arm 4 is pivotally supported at the other end of the boom 3, and a bucket 5 is pivotally supported at the other end of the arm 4. The arm 4 and the bucket 5 are rotationally driven separately by a boom cylinder 6, an arm cylinder 7 and a bucket cylinder 8.

ここで、作業機各部の長さ、角度等を第３図に示すよう
定義する。すなわち、点Ａをブーム回動点、点Ｂをアー
ム回動点、点Ｃをバケット回動点、点Ｄをバケット刃先
点とし、 l₁;点Ａ、Ｂ間の長さ l₂;点Ｂ、Ｃ間の長さ l₃;点Ｃ、Ｄ間の長さ α：線分ABと垂直軸とのなす角（ブーム角） β；線分BCと線分ABの延長線とのなす角（アーム角） γ；線分CDと線分BCの延長線とのなす角（バケット角） δ；掘削方向ｕとバケットの底板のなす角（掘削角） ε；掘削方向ｕと線分CDのなす角 とする。尚、バケット姿勢は角度ε等で定義するように
する。Here, the length, angle, etc. of each part of the working machine are defined as shown in FIG. That is, the point A is the boom rotation point, the point B is the arm rotation point, the point C is the bucket rotation point, and the point D is the bucket blade tip point. The length between l ₁ ; points A and B l ₂ ; point B , C length l ₃ ; length between points C and D α: angle between line segment AB and vertical axis (boom angle) β; angle between line segment BC and extension line of line segment AB ( Arm angle) γ; Angle between line segment CD and extension of line segment BC (bucket angle) δ; Angle between excavation direction u and bucket bottom plate (excavation angle) ε; Excavation direction u and line segment CD Make it a corner. The bucket attitude is defined by the angle ε and the like.

まず、自動掘削の際の掘削軌跡の設定の仕方について説
明する。この実施例では、第４図に示すようなバケット
刃先についての掘削軌跡を設定する。この軌跡は所定点
０を中心とした半径Ｒの円弧軌跡であり、この円弧軌跡
をｎ個の点P₁、P₂、…、P_nで近似するようにする。軌跡
設定の際、１回の掘削土量Ｖ（図示ハッチング部）はバ
ケットの満杯量に所定数ｋ（＝１〜３）を掛けたものと
し、掘削深さｄは線分CDの長さ（＝l₃）に所定数ｅ（＝
0.1〜1.5）を掛けた値とし、更に角度ψは10゜〜180゜
の間の適宜の値とする。これらの値ｋ、ｅ、ψと円弧の
半径Ｒは土質、バケット形状、作業内容等に応じて決め
られる値であり、それらの値を特定することにより基準
掘削軌跡を決定する。また、このようにして決定した掘
削軌跡に対し、前述したようにｎ個の点P₁〜P_nを近似
し、これら各点P₁〜P_nを単位掘削区間毎のバケット刃先
の目標位置とする。点P₁〜P_nの位置は掘削開始点P₁の位
置を基準にして設定する。そして、これら各目標位置P₁
〜P_n毎にバケット姿勢すなわち前記角度ε_１〜ε_ｎを予
め決めておく。このバケット姿勢εの決定に際しては、
掘削開始時に掘削角δが小さくなるようにするととも
に、掘削中にバケット背部がなるべく土と干渉しない範
囲で掘削角δが小さくなるようにすることにより、掘削
抵抗をできるだけ小さくするようにする。すなわち、こ
の掘削では、ブーム、アームおよびバケットを同時に駆
動することにより、バケットが姿勢ε_１〜ε_ｎをもって
目標位置P₁〜P_nに追従するように仮想線ODを単位角Δψ
（＝ψ/n）ずつ回動させるようにする。First, a method of setting an excavation trajectory during automatic excavation will be described. In this embodiment, the excavation locus for the bucket blade edge as shown in FIG. 4 is set. This locus is an arc locus having a radius R centered on a predetermined point 0, and the arc locus is approximated by _n points P ₁ , P ₂ , ..., P _n . At the time of setting the locus, the excavated soil amount V (hatched portion in the figure) for one time is obtained by multiplying the bucket full amount by a predetermined number k (= 1 to 3), and the excavation depth d is the length of the line segment CD ( = L ₃ ) and a predetermined number e (=
0.1 to 1.5) and the angle ψ is an appropriate value between 10 ° and 180 °. These values k, e, ψ and the radius R of the arc are values determined according to the soil quality, the bucket shape, the work content, etc., and the reference excavation locus is determined by specifying these values. Further, as described above, the n points P _{1 to} P _n are approximated to the excavation locus thus determined, and these points P _{1 to} P _n are set as the target position of the bucket blade edge for each unit excavation section. To do. The positions of the points P _{1 to} P _n are set based on the position of the excavation start point P ₁ . Then, each of these target positions P ₁
The bucket attitude, that is, the angles ε _{1 to} ε _n are determined in advance for each P _n . When determining the bucket attitude ε,
The excavation resistance is minimized by reducing the excavation angle δ at the start of excavation and by reducing the excavation angle δ within the range where the back of the bucket does not interfere with soil during excavation. That is, in this excavation, by driving the boom, the arm, and the bucket at the same time, the virtual line OD is changed to the unit angle Δψ so that the bucket follows the target positions P _{1 to} P _n with the postures ε _{1 to} ε _n.
Rotate by (= ψ / n).

この実施例における自動掘削は第５図に示した手順にし
たがって実行され、以下その概略を説明する。この装置
では、ブーム、アーム、バケットの回動指令および旋回
指令を与える２本の操作レバー11、12の他に、自動掘削
モードを指示する操作ペダル10を設けており、該操作ペ
ダル10の操作（ペダルを踏み続ける）により前記円弧軌
跡に沿った自動掘削が行なわれる。The automatic excavation in this embodiment is executed according to the procedure shown in FIG. 5, and its outline will be described below. This device is provided with an operation pedal 10 for instructing an automatic excavation mode in addition to two operation levers 11 and 12 for giving a rotation command and a rotation command for a boom, an arm and a bucket. By (stepping on the pedal continuously), automatic excavation is performed along the arc locus.

この操作ペダル10には次の機能を持たせている。The operation pedal 10 has the following functions.

（１）操作ペダル10を踏むことで自動モードを選択し、
かつ掘削開始時点を指示する。(1) Press the operation pedal 10 to select the automatic mode,
In addition, the start time of excavation is indicated.

（２）踏み角に応じて作業機速度を可変できる。(2) The work implement speed can be changed according to the step angle.

（３）自動掘削中、ペダル10を所定角以上踏むことで自
動掘削を終了させる。(3) During automatic excavation, depress the pedal 10 by a predetermined angle or more to end the automatic excavation.

（４）排土時（自動モード解除時）、ペダル10を所定角
以上踏むことでそのときのアーム角、ブーム角を記憶さ
せる。次回以降の掘削時、掘削が終了した後ペダル10を
踏んでいると、バケットを水平に保持しつつ前記記憶し
たアーム角およびブーム角に対応する位置にアームおよ
びブームが自動的に移動する。これは同じ位置に排土さ
せるためである。(4) When excavating the earth (when the automatic mode is released), depress the pedal 10 by a predetermined angle or more to store the arm angle and the boom angle at that time. When the pedal 10 is stepped on after the completion of the excavation at the next and subsequent excavations, the arm and the boom are automatically moved to the position corresponding to the stored arm angle and boom angle while holding the bucket horizontally. This is to remove the soil at the same position.

第５図において、まず、オペレータは操作レバー11.12
の操作によりバケットの刃先を所望の掘削開始位置に移
動させた後（第５図（ａ））、操作ペダル10を踏むこと
により、自動掘削モードを選択するとともに掘削開始位
置を指定する（第５図（ｂ））。すなわち、操作ペダル
10が踏まれたときには、該時点におけるバケット刃先位
置が求められ、該求めた位置を今回掘削時の掘削開始位
置とするようにしている。In FIG. 5, first, the operator operates the operation lever 11.12.
After moving the blade edge of the bucket to a desired excavation start position by the operation of (FIG. 5 (a)), the operation pedal 10 is depressed to select the automatic excavation mode and specify the excavation start position (the fifth excavation position). Figure (b)). That is, the operation pedal
When 10 is stepped on, the bucket blade edge position at that time is obtained, and the obtained position is set as the excavation start position at the time of the current excavation.

いま、ブーム回動点Ａに対する掘削開始位置P₁を（X₁、
Y₁）とすると、この位置（X₁、Y₁）はペダル10が踏まれ
た時点におけるブーム角α_１、アーム角β_１およびバケ
ット角γ_１から、次式 X₁＝l₁cosα_１＋l₂cos（α_１＋β_１） ＋l₃cos（α_１＋β_１＋γ_１） Y₁＝l₁sinα_１＋l₂sin（α_１＋β_１） −l₃sin（α_１＋β_１＋γ_１） ……（１） によって求めることができる。Now, set the excavation start position P ₁ with respect to the boom rotation point A (X ₁ ,
Y ₁ ), this position (X ₁ , Y ₁ ) can be calculated from the boom angle α ₁ , the arm angle β ₁ and the bucket angle γ ₁ at the time when the pedal 10 is stepped on by the following expression X ₁ = l ₁ cosα ₁ + l ₂ cos (α ₁ + β ₁ ) + l ₃ cos (α ₁ + β ₁ + γ ₁ ) Y ₁ = l ₁ sin α ₁ + l ₂ sin (α ₁ + β ₁ ) −l ₃ sin (α ₁ + β ₁ + γ ₁ ) ... ( 1) can be obtained.

なお、この実施例では前記設定した複数の点P₁〜P_nの車
両（ブーム回動点Ａ）に対する位置を掘削開始時に全て
求めておくのではなく、各単位区間において次の目標位
置をその都度求めるようにして記憶容量を削減するよう
にしている。In this embodiment, the positions of the plurality of set points P _{1 to} P _n with respect to the vehicle (boom turning point A) are not all obtained at the start of excavation, but the next target position is calculated in each unit section. The storage capacity is reduced by requesting each time.

掘削開始が指定されると、掘削開始位置に応じて決定し
た掘削軌跡上で単位角Δψ進んだ次の目標位置P₂の座標
が求められる。また、バケットの姿勢も該目標位置P₂に
応じて定まっているので、この目標位置P₂におけるブー
ム角α_２、アーム角β_２およびバケット角γ_２を一義的
に決定することができる。これら作業機の目標角α_２、
β_２、γ_２が決定されれば、現在の各作業機の実角度と
の偏差をとることにより上記地点P₂までバケット刃先を
移動させるための各作業機の目標回動角Δα、Δβ、Δ
γを決定することができる。When the start of excavation is designated, the coordinates of the next target position P ₂ advanced by a unit angle Δψ on the excavation locus determined according to the excavation start position are obtained. Moreover, since the attitude of the bucket is also definite depending on the target position P _2, boom angle alpha ₂ in the target position P _2, the arm angle beta ₂ and the bucket angle gamma ₂ can be determined uniquely. The target angle α ₂ of these work machines,
When β ₂ and γ ₂ are determined, the deviation from the current actual angle of each working machine is taken to obtain the target rotation angles Δα, Δβ of each working machine for moving the bucket blade edge to the point P ₂ . Δ
γ can be determined.

第６図は、Δα、Δβ、Δγを求める演算を説明するた
めのもので、ψ_１は水平線と線分ODとのなす角度、w₁は
掘削開始点P₁での線分CDと線分ODとのなす角度、w₂は次
目標位置P₂での線分CDと線分ODとのなす角度である。P₂
の座標を（X₂、Y₂）とすると X₂＝l₁cos（α_１＋Δα） ＋l₂cos（α_１＋β_１＋Δα＋Δβ） ＋l₃cos（α_１＋β_１＋γ_１＋Δα＋Δβ＋Δγ） ≒X₁ ＋Y₁Δα ＋{l_２cos(α_１＋β_１)＋l₃cos(α_１＋β_１＋γ_１)}Δ
β ＋l₃cos（α_１＋β_１＋γ_１）Δγ ……（２） となり、またX₂は X₂＝X₁＋Ｒ・Δψ・sin（ψ_１＋0.5Δψ） ……（３） とも表わすことができ、上記（２）式のl₂cos（α_１＋
β_１）＋l₃cos（α_１＋β_１＋γ_１）＝l_a、l₃cos（α_１
＋β_１＋γ_１）・Δγ＝l_bとすると、上記（２）、
（３）式から Y₁・Δα＋l_aΔβ＋l_bΔγ ＝−Ｒ・Δψ・sin（ψ_１＋0.5Δψ） ……（４） が成立する。FIG. 6 is for explaining the calculation for obtaining Δα, Δβ, and Δγ, where ψ ₁ is the angle formed by the horizontal line and the line segment OD, and w ₁ is the line segment CD and the line segment at the excavation start point P _1. The angle formed by OD and w ₂ is the angle formed by the line segment CD and the line segment OD at the next target position P ₂ . P ₂
Let (X ₂ , Y ₂ ) be the coordinates of X ₂ = l ₁ cos (α ₁ + Δα) + l ₂ cos (α ₁ + β ₁ + Δα + Δβ) + l ₃ cos (α ₁ + β ₁ + γ ₁ + Δα + Δβ + Δγ) ≈X ₁ + Y ₁ Δα + {l ₂ cos (α ₁ + β ₁ ) + l ₃ cos (α ₁ + β ₁ + γ ₁ )} Δ
β + l ₃ cos (α ₁ + β ₁ + γ ₁ ) Δγ (2), and X ₂ can also be expressed as X ₂ = X ₁ + R · Δψ · sin (ψ ₁ + 0.5Δψ) …… (3) Yes, l ₂ cos (α ₁ + in equation (2) above
β ₁ ) + l ₃ cos (α ₁ + β ₁ + γ ₁ ) = l _a , l ₃ cos (α <sub>1
+ Β 1 + γ 1) ·</sub> Δγ = When l _b, the (2),
_{(3) Y 1 · Δα +} l a Δβ + l b Δγ = -R · Δψ · sin (ψ 1 + 0.5Δψ) ...... (4) is established from the equation.

同様に、 Y₂＝Y₁＋X₁Δα −{l_２sin(α_１＋β_１)＋l₃sin(α_１＋β_１＋γ_１)}Δ
β −l₃sin（α_１＋β_１＋γ_１）Δγ ……（５） ＝Y₁−Ｒ・Δψ・cos（ψ_１＋0.5Δψ）……（６） が成立つし、上記（５）式のl₂sin（α_１＋β_１）＋l₃s
in（α_１＋β_１＋γ_１）＝l_c、l₃sin（α_１＋β_１＋γ
_１）Δγ＝l_dとすると、上記（５）、（６）式から X₁Δα＋l_cΔβ＋l_dΔγ ＝ＲΔψ・cos（ψ_１＋0.5Δψ） ……（７） が成立する。Similarly, Y ₂ = Y ₁ + X ₁ Δα- {l ₂ sin (α ₁ + β ₁ ) + l ₃ sin (α ₁ + β ₁ + γ ₁ )} Δ
β-l ₃ sin (α ₁ + β ₁ + γ ₁ ) Δγ (5) = Y ₁ -R · Δψ · cos (ψ ₁ + 0.5Δψ) (6) holds, and the above formula (5) holds. L ₂ sin (α ₁ + β ₁ ) ＋ l ₃ s
_{in (α 1 + β 1 +} γ 1) = l c, l 3 sin (α 1 + β 1 + γ
₁ ) When Δγ = l _d , X ₁ Δα + l _c Δβ + l _d Δγ = RΔψ · cos (ψ ₁ + 0.5Δψ) (7) holds from the above equations (5) and (6).

また ψ_１＋w₁＝α_１＋β_１＋γ_１−π/2 ……（８） ψ_１＋Δψ＋w₂＝α_１＋β_１＋γ_１＋Δα ＋Δβ＋Δγ−π/2 ……（９） が成立するため、これら（８）、（９）式から w₂−w₁＝Δα＋Δβ＋Δγ−Δψ ……（10） が成立する。Further, ψ ₁ + w ₁ = α ₁ + β ₁ + γ ₁ −π / 2 (8) ψ ₁ + Δψ + w ₂ = α ₁ + β ₁ + γ ₁ + Δα + Δβ + Δγ −π / 2 ...... (9) Therefore, these ( From Equations 8) and (9), w ₂ −w ₁ = Δα + Δβ + Δγ−Δψ (10) is established.

前記（４）、（７）、（10）式においてΔα、Δβ、Δ
γ以外は全て特定されるためこれら（４）、（７）、
（10）式を解くことにより掘削開始点P₁から次の目標点
P₂までバケット刃先を移動させるための各作業機の回動
角Δα、Δβ、Δγを求めることができる。In equations (4), (7), and (10), Δα, Δβ, Δ
Since all except γ are specified, these (4), (7),
By solving the equation (10), the excavation start point P ₁ to the next target point
The rotation angles Δα, Δβ, and Δγ of each work machine for moving the bucket blade edge to P ₂ can be obtained.

このようにして求めた回動角Δα、Δβ、Δγに基づき
各作業機シリンダに対する流量指令を決定するのである
が、この際、各作業機に供給する圧油流量の和Q_s（＝Q
_bm＋Q_am＋Q_bt;Q_bm,ブームに対する流量、Q_am,アームに
対する流量、Q_bt,バケットに対する流量）を操作ペダル
10の踏み角に応じて可変する。The flow rate command for each working machine cylinder is determined based on the rotation angles Δα, Δβ, and Δγ thus obtained. At this time, the sum Q _s (= Q) of the pressure oil flow rates supplied to each working machine is determined.
_bm + Q _am + Q _bt ; Q _bm , flow rate for boom, Q _am , flow rate for arm, Q _bt , flow rate for bucket)
Variable according to the stepping angle of 10.

すなわち、前記回動角Δα、Δβ、Δγに基づき基づき
各作業機が必要とする流量配分比（Q_bm:Q_am:Q_bt）を決
定するとともに、操作ペダル10の踏み角θを検出し（第
７図参照）、該検出値θに基づき該検出値θに応じた適
当な馬力一定曲線を選択する（第８図参照）。すなわ
ち、ポンプ流量Ｑとポンプ圧Ｐとの関係から成る馬力一
定曲線がペダル踏み角θに応じて複数本設定されてお
り、検出されたペダル踏み角θに対応する馬力一定曲線
が選択される。そして、該選択した馬力一定曲線に基づ
き現在の実ポンプ圧P_dに対応するポンプ流量Q_dを求め、
このポンプ流量Q_dを前記決定した配分比によって配分す
ることにより各作業機に対する流量指令値を決定する。
すなわち、この場合ペダル踏み角θに応じて、トータル
流量Qsは可変されるが、前記決定した分配比が可変され
ることはない。なお、この際、ブーム、アームおよびバ
ケットが同時に目標角α_２、β_２、γ_２に到達できるよ
う、各時点のブーム角、アーム角、バケット角に基づき
各作業機に供給される実流量を求め、該算出した実流量
に基づき前記配分比を随時調整するようにする。この単
位区間毎の掘削はアームが目標角β_２になったときを終
了とし、アーム角が目標値β_２になった時点で次の区間
の制御に移行する。次の区間においても、前記同様の制
御が行われ、アームが目標角β_３になった時点でこの区
間の制御は終了し、次の区間の制御に移行する。このよ
うな制御が終点P_nまで繰り返し実行されることにより、
バケット刃先は第９図に示したごとく初期位置P₁（α₁,
β₁,γ_１）から円弧軌跡上の目標位置…P₈（α₈,β₈,γ
_８）…P₁₅（α₁₅,β₁₅,γ₁₅）…P₂₀（α₂₀,β₂₀,γ₂₀）
に沿って移動することになる（第５図（Ｃ））。That is, the flow rate distribution ratio (Q _bm : Q _am : Q _bt ) required by each working machine is determined based on the rotation angles Δα, Δβ, and Δγ, and the step angle θ of the operation pedal 10 is detected ( Based on the detected value θ, an appropriate constant horsepower curve is selected according to the detected value θ (see FIG. 8). That is, a plurality of constant horsepower curves, each of which has a relationship between the pump flow rate Q and the pump pressure P, are set in accordance with the pedal depression angle θ, and the constant horsepower curve corresponding to the detected pedal depression angle θ is selected. Then, a pump flow rate Q _d corresponding to the current actual pump pressure P _d based on the selected horsepower constant curve,
The flow rate command value for each work machine is determined by distributing the pump flow rate Q _{d according} to the determined distribution ratio.
That is, in this case, the total flow rate Qs is changed according to the pedal depression angle θ, but the determined distribution ratio is not changed. At this time, the actual flow rate supplied to each working machine is based on the boom angle, the arm angle, and the bucket angle at each time so that the boom, the arm, and the bucket can reach the target angles α ₂ , β ₂ , and γ ₂ at the same time. Then, the distribution ratio is adjusted as needed based on the calculated actual flow rate. The excavation for each unit section ends when the arm reaches the target angle β ₂ , and when the arm angle reaches the target value β ₂ , the control for the next section is performed. In the next section, the same control as described above is performed, and when the arm reaches the target angle β ₃ , the control of this section ends and the control of the next section starts. By repeating such control until the end point P _n ,
As shown in FIG. 9, the bucket blade tip has an initial position P ₁ (α ₁ ,
Target position on the arc locus from β ₁ , γ ₁ ) ... P ₈ (α ₈ , β ₈ , γ
₈ ) ... P ₁₅ (α ₁₅ , β ₁₅ , γ ₁₅ ) ... P ₂₀ (α ₂₀ , β ₂₀ , γ ₂₀ )
Will be moved along (Fig. 5 (C)).

第10図は上記演算制御の概念構成を示すものである。す
なわち、この自動掘削においては、各単位区間の初めに
次の目標点の座標位置を計算するようにしてメモリ容量
の削減を図るとともに、これら目標位置から求められる
流量指令に実流量値を適当な周期でフィードバックする
ようにして各作業機に対する流量指令を随時補正し、バ
ケット刃先が適正な姿勢で設定した掘削軌跡上を正確に
移動できるようにしている。FIG. 10 shows a conceptual configuration of the arithmetic control. That is, in this automatic excavation, the memory capacity is reduced by calculating the coordinate position of the next target point at the beginning of each unit section, and the actual flow rate value is appropriately set in the flow rate command obtained from these target positions. The flow rate command for each work machine is corrected as required by periodic feedback so that the bucket blade edge can move accurately on the excavation trajectory set in an appropriate posture.

尚、掘削途中において操作ペダル10が戻された場合、各
作業機に対する流量指令を零とし、操作レバー11、12に
よって手動操作が行なわれていない限り各作業機は直ち
に停止するようになっている。When the operation pedal 10 is returned during excavation, the flow rate command for each work machine is set to zero and each work machine is immediately stopped unless manual operation is performed by the operation levers 11 and 12. .

また、掘削途中において、操作ペダル10が所定角以上踏
まれたときには、掘削区間が最後まで終了していないと
きでも、すくい上げ（バケットをチルト側に回動し、ブ
ームを上げる）を行って自動掘削を強制的に終了させる
ようにして、ムダ掘りを防止するようにしている。すな
わち操作ペダル10の踏み力と踏み角θとの関係は第11図
に示すごとく２段階になっており、オペレータは掘削中
バケットが充分土砂をすくっていると判断した場合等に
おいて、ペダル10を角度θ_１以上強く踏み込むようにす
る。自動掘削中にペダル10が角度θ_１以上踏み込まれた
場合、該時点からバケットのチルトおよびブーム上げが
行なわれ、自動掘削が強制終了されるようになっている
ので、ムダ掘りをオペレータの判断によって好適に防止
することができる。When the operation pedal 10 is stepped on a predetermined angle or more during excavation, scooping up (rotating the bucket to the tilt side and raising the boom) is performed automatically even if the excavation section has not finished to the end. Is forcibly terminated to prevent waste digging. That is, the relationship between the pedaling force of the operation pedal 10 and the pedaling angle θ has two stages as shown in FIG. 11, and when the operator determines that the bucket is excavating enough sand during excavation, the pedal 10 is pressed. Be sure to step on the angle θ ₁ or more. If the pedal 10 is depressed by an angle of θ ₁ or more during automatic excavation, the bucket is tilted and the boom is raised from that point, and automatic excavation is forcibly terminated. It can be prevented appropriately.

また、自動掘削途中に手動レバー11、12による指令が入
力された場合には、安全性のために手動の方を優先と
し、レバー操作が中止された地点から自動掘削を再開す
るようにし、その後残った区間の掘削を行なうようにし
ている。In addition, if a command from the manual levers 11 and 12 is input during automatic excavation, the manual one will be prioritized for safety and the automatic excavation will be restarted from the point where the lever operation was stopped. We are trying to excavate the remaining section.

また、この場合掘削の終了は油圧ポンプのポンプ圧値に
基づき検出されるようになっており、掘削区間がある程
度進んだ掘削後半になって油圧ポンプのポンプ圧が所定
値を超えた時点を掘削終了時と認知するようにしてい
る。この認知後はブームを上昇し、バケットを水平状態
までチルトして掘削を終了させる。このように、油圧ポ
ンプ圧による負荷検出によって掘削終了が検出されるよ
うになっているので、ムダ掘りを防止することができ
る。Further, in this case, the end of excavation is detected based on the pump pressure value of the hydraulic pump, and when the excavation section has advanced to some extent in the latter half of the excavation, the point at which the pump pressure of the hydraulic pump exceeds the predetermined value is excavated. I try to recognize it as the end. After this recognition, the boom is raised and the bucket is tilted to the horizontal state to finish excavation. In this way, since the end of excavation is detected by detecting the load by the hydraulic pump pressure, it is possible to prevent waste excavation.

この掘削終了後は、バケット傾角を常に水平に保持する
バケット水平保持モードに移行する（第５図（ｄ））。
すなわちこのバケット水平保持モードのときにはブーム
操作レバーおよびアーム操作レバーからの入力指令に応
じてα＋β＋γ＝3/2πを満たすようにバケット角γを
自動制御するようにして、バケット上面を常に水平に保
持する。また、この水平保持モードのときには前記自動
掘削用操作ペダルの操作は無効とする。このような制御
によって、積荷をこぼさないようにするとともに、積込
作業中の操作を簡単にする（バケット操作を不要にす
る）。After the completion of this excavation, the mode shifts to the bucket horizontal holding mode in which the bucket inclination is always kept horizontal (FIG. 5 (d)).
That is, in this bucket horizontal holding mode, the bucket angle γ is automatically controlled so as to satisfy α + β + γ = 3 / 2π in accordance with the input commands from the boom operation lever and the arm operation lever, and the bucket upper surface is always held horizontally. . Further, in the horizontal holding mode, the operation of the automatic excavation operation pedal is invalid. By such control, the load is prevented from being spilled, and the operation during the loading work is simplified (the bucket operation is unnecessary).

この自動モードは、前記バケット水平保持モードの際
に、バケットが手動操作によりダンプ側に所定量以上回
動されたときに解除される。すなわち、バケット水平保
持モード中にオペレータが排土のためにバケットをダン
プ側に所定量以上回動したとき、自動掘削モードが解除
される（第５図（ｅ））。The automatic mode is canceled when the bucket is rotated manually to the dump side by a predetermined amount or more in the bucket horizontal holding mode. That is, when the operator rotates the bucket toward the dump side by a predetermined amount or more for soil removal during the bucket horizontal holding mode, the automatic excavation mode is released (FIG. 5 (e)).

ところで、自動モードが解除されるとき、操作ペダル10
が前述と同様に所定角θ_１以上踏まれていたとすると
（第11図参照）、このときのブーム角α_ｍとアーム角β
_ｍとを記憶させるようにしている。そして、次回以降の
掘削時において、自動掘削修了後操作ペダルが角度０〜
角度θ_１の範囲で踏まれているときには、前記バケット
水平保持モード時、ブームおよびアームはバケットの水
平状態を保持しつつ前記記憶したブーム角α_ｍおよびア
ーム角β_ｍに対応する位置へ自動的に移動する。このよ
うにして、各掘削時、土砂を同じ位置に排土させるよう
にする。尚、この制御の際、ブームおよびアームに関し
て手動指令が入力されるとブーム、アームに関する自動
動作は中止され、この後ブームおよびアームは手動指令
に従って駆動される。そしてこの後バケットはブームお
よびアームに関する手動指令に応じてその上面が常に水
平に維持されるよう自動的に駆動される。By the way, when the automatic mode is released, the operation pedal 10
Assuming that the vehicle has been stepped over a predetermined angle θ ₁ as described above (see FIG. 11), the boom angle α _m and the arm angle β at this time are
_{I am} trying to memorize _m and. Then, at the time of excavation after the next time, the operation pedal will be at an angle of 0 after completion of automatic excavation.
When the vehicle is stepped on within the range of the angle θ ₁ , the boom and the arm are automatically moved to the positions corresponding to the stored boom angle α _m and arm angle β _m while maintaining the bucket horizontal state in the bucket horizontal holding mode. Move to. In this way, during each excavation, the earth and sand are discharged to the same position. In this control, if a manual command is input for the boom and arm, the automatic operation for the boom and arm is stopped, and then the boom and arm are driven according to the manual command. After that, the bucket is automatically driven in response to a manual command regarding the boom and the arm so that the upper surface of the bucket is always kept horizontal.

尚、この掘削において、バケット姿勢は掘削開始時最適
な姿勢となっているとは限らないが、このような場合バ
ケット姿勢を次の区間までに急に最適なものに補正する
のではなく、適当数の区間を設け、これら区間の間に徐
々に最適な角度に補正するようにする。In this excavation, the bucket posture is not always the optimum posture at the start of excavation, but in such a case, the bucket posture is not corrected to the optimum posture by the next section, but is appropriately adjusted. A number of sections are provided, and the angle is gradually corrected to an optimum angle between these sections.

第１図は前述の各機能を実現する制御構成例を示すもの
で、自動掘削モード指定ペダル10の踏み角θはペダル操
作検出器17によって検出され、検出信号θはコントロー
ラ20に入力される。また、バケットブーム操作レバー11
の操作方向および操作量はレバー位置検出器13および15
によって検出され、これら検出器13および15からバケッ
ト回動指令_ｒおよびブーム回動指令_ｒがスイッチ30
および32に夫々入力される。また、アーム操作レバー12
の操作方向および操作量はレバー位置検出器14によって
検出され、その検出信号であるアーム回動指令_ｒはス
イッ31に入力される。これら操作レバー11.12による指
令信号_ｒ、_ｒ、_ｒはコントローラ20に対しても入
力されている。FIG. 1 shows an example of a control configuration that realizes the above-described functions. The pedaling angle θ of the automatic excavation mode designating pedal 10 is detected by the pedal operation detector 17, and the detection signal θ is input to the controller 20. In addition, the bucket boom operation lever 11
The operation direction and operation amount of the lever position detectors 13 and 15
Detected by these detectors 13 and the bucket rotates command _r and the boom times from 15 movement command _r switch 30
And 32 are input respectively. Also, the arm control lever 12
The operation direction and the operation amount of are detected by the lever position detector 14, and the arm rotation command _r which is the detection signal thereof is input to the switch 31. The command signals _{r 1} , _{r 2} , _{r 3 from} these operating levers 11.12 are also input to the controller 20.

スイッチ30.31および32は夫々コントローラ20から入力
される切替制御信号SL₁、SL₂、およびSL₃に基づきその
切替動作を行なうもので、コントローラ20から入力され
る自動掘削時の指令信号_ｃ、_ｃ、_ｃとレバー位置
検出器13.14.15から入力される手動掘削時の指令信号
_ｒ、_ｒ、_ｒとを各別に選択切替するものである。The switches 30.31 and 32 perform the switching operation based on the switching control signals SL ₁ , SL ₂ and SL ₃ input from the controller 20, respectively, and the command signals _{c 1} , _{c 2} , Command signal for manual excavation input from _c and lever position detector 13.14.15
_{r 1} , _{r 2} and _{r 3} are selectively switched.

バケット制御系40は、バケット角γを検出する角度セン
サ41、このバケット角γを微分して実際のバケット回動
速度を検出する微分器42、目標値と実際のバケット回
動速度を示す信号の偏差をとる加算点43、および加算
点43からの偏差信号を０にすべくその偏差信号に応じた
流量の圧油をバケットシリンダ４に供給する流量制御弁
44から構成されている。The bucket control system 40 includes an angle sensor 41 that detects the bucket angle γ, a differentiator 42 that differentiates the bucket angle γ to detect the actual bucket rotation speed, and a signal indicating the target value and the actual bucket rotation speed. An addition point 43 that takes a deviation and a flow rate control valve that supplies pressure oil having a flow rate according to the deviation signal to the bucket cylinder 4 so that the deviation signal from the addition point 43 becomes zero.
It consists of 44.

同様に、アーム制御系50およびブーム制御系60は、バケ
ット制御系40と同様にそれぞれ角度センサ51.61、微分
器52.62、加算点53.63および流量制御弁54.64を有し、
指令値に一致するようにアームおよびブームを回動制御
する。Similarly, the arm control system 50 and the boom control system 60 have an angle sensor 51.61, a differentiator 52.62, an addition point 53.63, and a flow control valve 54.64, respectively, similarly to the bucket control system 40.
Rotate the arm and boom to match the command value.

尚、これら流量制御系の角度センサ41.51.61によって検
出されたバケット角γ．アーム角．β．ブーム角αはコ
ントローラ20にも入力されている。また、作業機ポンプ
（図示せず）のポンプ圧が油圧センサ70によって検出さ
れ、その検出圧がコントローラ20に入力されている。ま
た、コントローラ20内のメモリ21には自動モードが解除
されたとき操作ペダル10が角度θ_１以上踏まれていたと
すると、そのときのブーム角α_ｍおよびアーム角β_ｍが
記憶される。In addition, the bucket angle γ., Detected by the angle sensor 41.51.61 of these flow rate control systems. Arm angle. β. The boom angle α is also input to the controller 20. Further, the pump pressure of the work implement pump (not shown) is detected by the hydraulic pressure sensor 70, and the detected pressure is input to the controller 20. If the operation pedal 10 is stepped on the angle θ ₁ or more when the automatic mode is released, the memory 21 in the controller 20 stores the boom angle α _m and the arm angle β _m at that time.

かかる構成の作用を第12図に示したフローチャートを参
照して説明する。操作ペダル10が踏まれたとすると、踏
み角θがペダル操作検出記17によって検出され、この検
出角θはコントローラ20に入力され、コントローラ20は
自動堀削モードによる制御を開始する（ステップ10
0）。The operation of this configuration will be described with reference to the flowchart shown in FIG. If the operation pedal 10 is stepped on, the pedaling angle θ is detected by the pedal operation detection record 17, this detected angle θ is input to the controller 20, and the controller 20 starts control in the automatic excavation mode (step 10
0).

自動モードが開始されると、コントローラ20は、角度セ
ンサ41.51.61の出力γ．β．αに基づき該開始時点にお
けるバケット刃先位置P₁を求める（第（１）式参照）。
続いて、コントローラ20はこの算出した堀削開始位置P₁
を前記（４）（７）（10）式から作成された演算プログ
ラムに代入し、バケットが次目標位置P₂においてバケッ
ト姿勢ε_２をとりかつバケット刃先をP₁からP₂まで移動
させる各作業機の所要回動角Δα．Δβ．Δγを計算す
る（ステップ110）。次にコントローラ20はこれら回動
角Δα．Δβ．Δγから各作業機に供給する油の配分比
を決定する。（ステップ120）。When the automatic mode is started, the controller 20 outputs the output γ. β. Based on α, the bucket blade tip position P ₁ at the start time is obtained (see the equation (1)).
Then, the controller 20 calculates the excavation start position P ₁
Substituting into the calculation program created from the equations (4), (7) and (10), the bucket takes the bucket attitude ε ₂ at the next target position P ₂ and moves the bucket blade edge from P ₁ to P _2. Required turning angle Δα. Δβ. Calculate Δγ (step 110). Next, the controller 20 determines these rotation angles Δα. Δβ. The distribution ratio of oil supplied to each work machine is determined from Δγ. (Step 120).

次に、コントローラ20はペダル操作検出器17の検出値θ
をとり込み、該検出値θに対応する馬力一定曲線を選択
し、さらにこのときの油圧センサ70の出力からポンプ圧
P_dを求め、前記選択した馬力一定曲線から該ポンプ圧P_d
に対応するポンプ流量Q_dを求め、このポンプ流量Q_dを前
記配分比をもって配分することにより各作業機に対する
指令信号_c._c._ｃを求め、該指令信号_c._c._ｃ
をスイッチ32.31.30に夫々出力する（ステップ130）。
尚、自動モードが選択されると、スイッチ30.31.32の各
接点はコントローラ20の切替え制御信号SL₁,SL₂,SL₃に
よってコントローラ20側に切替えられており、コントロ
ーラ20からの前記指令信号_c._c._ｃはこれらスイッ
チ32.31.30を介してブーム制御系60.アーム制御系50.バ
ケット制御系40に入力される。Next, the controller 20 detects the value θ detected by the pedal operation detector 17.
, A constant horsepower curve corresponding to the detected value θ is selected, and the pump pressure is determined from the output of the hydraulic pressure sensor 70 at this time.
_Pd is obtained, and the pump pressure Pd is _calculated from the selected constant horsepower curve.
Command signal for each working machine by seeking the pump flow rate Q _d corresponding, the pump flow rate Q _d distributing with a said distribution ratio that the _{c. C.} Seek _c, finger command signal _{c. C. C}
Are output to the switches 32.31.30 (step 130).
When the automatic mode is selected, each contact of the switch 30.31.32 is switched to the controller 20 side by the switching control signals SL ₁ , SL ₂ and SL ₃ of the controller 20, and the command signal _c from the controller 20. . _{c. c} is input to the boom control system 60. arm control system 50. bucket control system 40 via these switches 32.31.30.

次のステップ140においては、コントローラ20はペダル
操作検出器17の出力に基づきペダル10が踏まれているか
否かを判定し、ペダル10の復帰を検出した場合は各流量
制御系に入力する指定信号_c._c._ｃを直ちに零にす
る（ステップ150）。また、ステップ160においては操作
レバー11.12の操作により手動指令_r._r._ｒが入力
されたか否かが判定され、入力されていた場合は手動指
令を優先する（ステップ170）。すなわち、手動指令が
入力された場合は、スイッチ30.31.32のうち該入力され
た手動指令に対応する作業機のスイッチを操作レバー側
に切換えるようにして操作レバー側からの指令信号を対
応する流量制御系に供給するようにする。In the next step 140, the controller 20 determines whether or not the pedal 10 is stepped on the basis of the output of the pedal operation detector 17, and when the return of the pedal 10 is detected, a designated signal to be input to each flow rate control system _{c. c.} immediately to zero _c (step 150). Also, the manual command by the operation of the operation lever 11.12 in step 160 _{r. R. R} is determined whether or not the input, giving priority to manual commands, if it has been entered (step 170). That is, when a manual command is input, the command signal from the operation lever side is switched to the corresponding flow rate by switching the switch of the working machine corresponding to the input manual command among the switches 30.31.32 to the operation lever side. Supply it to the control system.

また、ステップ180においては、操作ペダル10がθ_１を
越えた角度まで踏まれているか否かが指定され、踏まれ
ているときは、バケットを水平状態まですくいあげると
ともにブームを上げることにより掘削を終了し（ステッ
プ190）。その後、バケット水平保持モードに移行する
（ステップ230）。このようにして、ムダ掘りを防、止
する。Further, in step 180, it is designated whether or not the operation pedal 10 is stepped to an angle exceeding θ _1, and when it is stepped, the bucket is scooped up to the horizontal state and the boom is raised to excavate. It ends (step 190). After that, the mode shifts to the bucket horizontal holding mode (step 230). In this way, waste digging is prevented and stopped.

このように、操作ペダル10と操作レバー11.12の操作態
様に応じてコントローラ20からの指令信号_c._c._ｃ
（操作ペダルがオフのときは零）もしくは手動レバー1
1.12からの指令信号_r._r._ｒが対応する流量制御系
60.40.50に入力され、これによりバケット、アーム、ブ
ームが回動される（ステップ180）。尚、コントローラ2
0は角度センサ41.51.61の出力に基づき各シリンダ8.7.6
に供給される油の実流量を求め、これら実流量値に応じ
て前記配分比を逐次調整するようにしている。Thus, the command signal _c from the controller 20 in accordance with the operation mode of the operation pedal 10 operation lever 11.12. _{C. C}
(Zero when the operation pedal is off) or manual lever 1
Command signal _r from 1.12. _R. Flow control _{system r} corresponding
Input to 60.40.50, which causes the bucket, arm, and boom to rotate (step 180). Controller 2
0 is each cylinder 8.7.6 based on the output of the angle sensor 41.51.61
The actual flow rate of the oil supplied to is calculated, and the distribution ratio is sequentially adjusted according to these actual flow rate values.

次に、コントローラ20は角度センサ51の検出出力βに基
づきアームが目標角度β_２に達したか否かを判定し（ス
テップ210）、目標角β_２に達していない場合はステッ
プ120に戻り、前記同様の制御を繰り返す。アームが目
標角β_２に達した場合は、堀削終了か否かが判定され
（ステップ220）、終了できない場合はステップ110に戻
り、バケット刃先位置を次の目標位置P₃に移動させる演
算手段を前記同様にして行なう。以下同様にしてステッ
プ200で堀削終了と判断されるまで目標位置P₄、P₅…に
沿ってバケット刃先を移動させる。尚、この場合、堀削
区間が後半になって油圧センサ70の出力値が所定値を越
えた時点を堀削終了時として検出するようにしている。
また、自動堀削中に手動指令が入力された場合コントロ
ーラ20は、該手動指令が中止された時点で手順をステッ
プ110に復帰させ、該手動指令が入力されていた作業機
に対応するスイッチをコントローラ20側に切替え、手動
操作が中止された地点を再スタート点として、全ての作
業機をコントローラ20から指令信号によって再駆動する
ようにする。Next, the controller 20 determines whether or not the arm has reached the target angle β ₂ based on the detection output β of the angle sensor 51 (step 210). If the target angle β ₂ has not been reached, the process returns to step 120, The same control as above is repeated. When the arm reaches the target angle β ₂ , it is determined whether or not the excavation is completed (step 220). When the arm cannot be completed, the process returns to step 110, and the computing means for moving the bucket blade tip position to the next target position P ₃ Is performed in the same manner as described above. Similarly, the bucket blade edge is moved along the target positions P ₄ , P _5, ... until it is determined in step 200 that the excavation is completed. In this case, the time when the excavation section is in the latter half and the output value of the hydraulic sensor 70 exceeds the predetermined value is detected as the end of excavation.
Further, when a manual command is input during the automatic excavation, the controller 20 returns the procedure to step 110 when the manual command is stopped, and switches the switch corresponding to the work machine to which the manual command was input. The controller 20 is switched to, and all the working machines are re-driven by the command signal from the controller 20 with the point where the manual operation is stopped as the restart point.

ステップ220において堀削終了が判定されると、コント
ローラ20はバケット傾角を水平に制御するバケット水平
保持モードに移行する（ステップ230）。この水平保持
モードにおいては、スイッチ31.32を手動レバー11.12側
に切替え、スイッチ30はそのままコントローラ20側に接
続するようにし、ブームおよびアームは手動指令にした
がって駆動されるようにする。そしてバケットに関して
はα＋β＋γ＝3/2πを満たすようコントローラ20から
指令信号_ｃを出力するようにして、ブームおよびアー
ムが任意に手動操作されてもバケット傾角が常に水平に
なるようにする。このバケット水平保持モード中かにバ
ケットが所定角以上ダンプ側に回動されたとすると、コ
ントローラ20は自動モードを解除する（ステップ24
0）。When it is judged in step 220 that the excavation is finished, the controller 20 shifts to the bucket horizontal holding mode for horizontally controlling the bucket inclination angle (step 230). In this horizontal holding mode, the switch 31.32 is switched to the manual lever 11.12 side, the switch 30 is directly connected to the controller 20 side, and the boom and arm are driven according to the manual command. With respect to the bucket, the controller 20 outputs the command signal _c so as to satisfy α + β + γ = 3 / 2π so that the bucket tilt angle is always horizontal even if the boom and the arm are arbitrarily manually operated. If the bucket is rotated to the dump side by a predetermined angle or more during the bucket horizontal holding mode, the controller 20 releases the automatic mode (step 24).
0).

自動モードを解除する際には、操作ペダル10がθ_１を越
えた角度まで踏まれているか否かが判定され（ステップ
250）、踏まれているときコントローラ20は、このとき
の角度センサ51および61の出力β_ｍ、α_ｍを取込み、該
取組んだアーム角β_ｍおよびブーム角α_ｍをメモリ21に
記憶する（ステップ260）。そして、次回以降の掘削時
において、自動掘削修了後操作ペダル10が角度０〜角度
θ_１の範囲で踏まれているときには、前記バケット水平
保持モード時ブームおよびアームはバケットの水平状態
を保持しつつ前記記憶したブーム角α_ｍおよびアーム角
β_ｍに対応する位置へ自動的に移動する。このようにし
て、各掘削時、土砂を常に同じ位置に排土させるように
する。なお、この制御の際、ブームおよびアームに関し
て手動指令が入力されるとコントローラ20は、スイッチ
31.32を操作レバー側に切替え、ブームおよびアームを
手動指令に従って駆動するようにする。When canceling the automatic mode, it is judged whether or not the operation pedal 10 is depressed to an angle exceeding θ ₁ (step
250), the controller 20 takes in the outputs β _m and α _m of the angle sensors 51 and 61 at this time, and stores the tacked arm angle β _m and boom angle α _m in the memory 21 (step 250). 260). Then, at the time of excavation after the next time, when the operation pedal 10 is stepped in the range of the angle 0 to the angle θ ₁ after completion of the automatic excavation, the boom and the arm in the bucket horizontal holding mode keep the bucket in a horizontal state. The robot automatically moves to a position corresponding to the stored boom angle α _m and arm angle β _m . In this way, the earth and sand are always discharged to the same position during each excavation. During this control, if a manual command is input for the boom and arm, the controller 20
Switch 31.32 to the control lever side and drive the boom and arm according to the manual command.

尚、上記実施例では、堀削後半になってポンプ圧が所定
の設定値を越えた時点、すなわち作業機にかかる負荷が
一定値を越えたときを堀削終了とし手順をバケット水平
保持モードに移行させるようにしたが、単に分割区間数
を計数し、所定区間数の堀削が終了したときを堀削終了
としてもよく、更にバケットの絶対姿勢を判定し、バケ
ット絶対姿勢がほとんど水平に近づいたときを堀削終了
と判定するようにしてもよい。In the above embodiment, when the pump pressure exceeds the predetermined set value in the latter half of the excavation, that is, when the load applied to the working machine exceeds a certain value, the excavation is terminated and the procedure is changed to the bucket horizontal holding mode. However, the number of divided sections may be simply counted, and when the excavation of a predetermined number of sections is completed, the excavation may be completed.Furthermore, the absolute attitude of the bucket is determined, and the bucket absolute attitude approaches almost horizontal. It may be determined that the excavation has ended.

また、上記実施例では操作ペダル10が所定角θ_１より深
く踏まれたことを検出することにより、操作ペダルの２
段目までの踏込みを検出するようにしたが、操作ペダル
が第11図に示す角度θ_２まで踏まれたことを検出するよ
うにして、２段目までの踏込みを判定するようにしても
よい。Further, in the above embodiment, the operation pedal 10 is detected to be depressed deeper than the predetermined angle θ ₁ so that the operation pedal 2
Although the depression to the _second step is detected, the depression to the second step may be determined by detecting that the operation pedal is stepped to the angle θ ₂ shown in FIG. 11. .

さらに、ペダル踏み角に応じて各作業機に対する流量指
令の和を可変するための手法も、上記実施例に示したも
のに限らず、ペダル踏み角に応じて第８図に示した所定
の馬力一定曲線を演算によりズラすようにしてもよく、
各作業機に対する流量指令の和が配分比を維持しつつ結
果的に可変されるものであれば、その手法は任意であ
る。Further, the method for varying the sum of the flow rate commands to the respective working machines according to the pedal depression angle is not limited to that shown in the above embodiment, and the predetermined horsepower shown in FIG. It may be possible to shift a constant curve by calculation,
The method is arbitrary as long as the sum of the flow rate commands for each work machine is variable as a result while maintaining the distribution ratio.

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、操作ペダルのみ
の操作による自動掘削制御が可能となり、操作が簡単に
なる。また、この堀削時には堀削抵抗が少なく、かつ荷
こぼれがないように作業機の制御が行なわれるので、作
業効率の向上および掘削時間の短縮を図ることができ
る。さらに、操作ペダルの踏み角に応じて作業機減速を
可変するようにしたので、自動掘削時オペレータは所望
の速度で作業機を駆動することができるようになる。ま
た、自動掘削時操作ペダルを強く踏みこむことで自動掘
削を強制的に終了できるようにしたので、バケットが充
分に土砂をすくっている場合等においてオペレータは自
動掘削を早期中止することができ、ムダ掘りを防止する
ことができる。さらに、排土時操作ペダルを強く踏みこ
むことで排土位置を記憶し、次回以降はこの排土位置ま
で作業機を自動的に移動させるようにしたので、常に同
じ位置に排土することずできる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, automatic excavation control can be performed by operating only the operation pedal, and the operation is simplified. Further, during this excavation, the working machine is controlled so that the excavation resistance is small and there is no load spill, so that it is possible to improve working efficiency and shorten the excavation time. Further, since the work implement deceleration is made variable according to the depression angle of the operation pedal, the operator can drive the work implement at a desired speed during automatic excavation. Further, since it is possible to forcibly end the automatic excavation by strongly depressing the operation pedal during automatic excavation, the operator can early stop the automatic excavation when the bucket is sufficiently scooping earth and sand, It is possible to prevent waste digging. In addition, the earth unloading position is memorized by strongly pressing the operation pedal during earth unloading, and the work machine is automatically moved to this earth unloading position from the next time onward, so it is not necessary to always unload to the same position. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
パワーショベルの外観図、第３図は作業機の長さ、角度
等を定義するために用いた図、第４図は自動堀削軌跡の
設定法を説明するための図、第５図は自動堀削の手順を
説明するための工程図、第６図はΔα、Δβ、Δγを求
める手法を説明するために用いた図、第７図は操作ペダ
ルの一例を示す図、第８図は馬力一定曲線を示す図、第
９図は自動堀削時の各作業機の移動例を示す図、第10図
は目標位置の計算および指令信号の出力態様を概念的に
示す図、第11図は操作ペダルの踏み力と踏み角との関係
を示す図、第12図は第１図のコントローラの動作を説明
するために用いたフローチャートである。 １……履帯、２……上部旋回体、３……ブーム、４……
アーム、５……バケット、６……ブームシリンダ、７…
…アームシリンダ、８……バケットシリンダ、10……自
動堀削用操作ペダル、11……バケットアーム操作レバ
ー、12……アーム旋回操作レバー、13.14.15……レバー
位置検出器、17……ペダル操作検出器、20……コントロ
ーラ、21……メモリ、30.31.32……スイッチ、40……バ
ケット制御系、41.51.61……角度センサ、42.52.62……
微分器、43.53.63……加算点、44.54.64……流量制御
弁、50……アーム制御系、60……ブーム制御系、70……
油圧センサFIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an external view of a power shovel, FIG. 3 is a diagram used to define the length and angle of a working machine, and FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining a method for setting an automatic excavation locus, FIG. 5 is a process chart for explaining an automatic excavation procedure, and FIG. 6 is used for explaining a method for obtaining Δα, Δβ, and Δγ. Figure, Figure 7 shows an example of the operation pedal, Figure 8 shows a curve of constant horsepower, Figure 9 shows an example of movement of each working machine during automatic excavation, and Figure 10 shows the target position. 11 is a diagram conceptually showing the calculation of and the output mode of the command signal, FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the pedaling force of the operating pedal and the pedaling angle, and FIG. 12 is for explaining the operation of the controller of FIG. It is the flowchart used. 1 ... Crawler track, 2 ... Upper swing body, 3 ... Boom, 4 ...
Arm, 5 ... Bucket, 6 ... Boom cylinder, 7 ...
… Arm cylinder, 8 …… Bucket cylinder, 10 …… Automatic excavation operation pedal, 11 …… Bucket arm operation lever, 12 …… Arm rotation operation lever, 13.14.15 …… Lever position detector, 17 …… Pedal Operation detector, 20 …… Controller, 21 …… Memory, 30.31.32 …… Switch, 40 …… Bucket control system, 41.51.61 …… Angle sensor, 42.52.62 ……
Differentiator, 43.53.63 …… Addition point, 44.54.64 …… Flow control valve, 50 …… Arm control system, 60 …… Boom control system, 70 ……
Oil pressure sensor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】複数の地点によって近似したバケット刃先
の基準移動軌跡とこれら複数の地点にバケット刃先が位
置するときの各バケット姿勢とを予め設定し、自動モー
ドが選択されると、指定された掘削開始位置からこれら
複数の地点に沿ってバケット刃先が移動し、かつこれら
複数の地点においてバケットが前記設定された姿勢をと
るようバケット、アーム、およびブームを前記複数の地
点によって分割した各掘削区間単位に自動的に駆動する
パワーショベルの作業機制御装置において、 前記自動モードの選択および掘削開始時を指定する操作
ペダルと、 前記操作ペダルの踏み角を検出する踏み角検出手段と、 バケット角、アーム角、およびブーム角を検出する角度
検出手段と、 前記操作ペダルが踏まれた時点における前記角度検出手
段の検出値を取込み、これら検出値に基づき車両に対す
るバケット刃先位置を求め、該求めたバケット刃先に関
する掘削開始位置に基づき前記設定した複数の地点の車
両に対する位置を算出し、該算出した位置にバケット刃
先を移動させかつバケットを当該地点毎に前記設定した
バケット姿勢とするに要する前記各掘削区間毎のバケッ
ト回動角、アーム回動角およびブーム回動角を算出する
第１の演算手段と、 該算出したバケット回動角、アーム回動角およびブーム
回動角に基づき各作業機に供給する圧油流量の配分比を
求め、作業機に供給する圧油の全流量を前記求めた配分
比をもって配分することにより各作業機に対する流量指
令を算出する第２の演算手段と、 前記踏み角検出手段の検出値に応じて前記第２の演算手
段で算出した各作業機に対する流量指令の和を前記配分
比を維持しつつ可変する第３の演算手段と、 該第３の演算手段から出力され流量指令に基づきバケッ
ト、アームおよびブームを駆動する駆動系とを具えるパ
ワーショベルの作業機制御装置。1. A reference movement locus of a bucket blade edge approximated by a plurality of points and respective bucket attitudes when the bucket blade edge is located at these plurality of points are preset, and when the automatic mode is selected, a designation is made. Each excavation section in which the bucket blade, the arm, and the boom are divided by the plurality of points so that the bucket blade edge moves along the plurality of points from the excavation start position and the bucket takes the set posture at the plurality of points. In a work machine control device for a power shovel that is automatically driven in units, an operation pedal that specifies the selection of the automatic mode and the start time of excavation, a step angle detection unit that detects a step angle of the operation pedal, and a bucket angle, Angle detecting means for detecting an arm angle and a boom angle, and the angle detecting means when the operation pedal is depressed. Of the bucket blade edge position with respect to the vehicle based on these detection values, the positions of the plurality of set points with respect to the vehicle are calculated based on the excavation start position with respect to the obtained bucket blade edge, and the bucket is located at the calculated position. First computing means for calculating a bucket rotation angle, an arm rotation angle, and a boom rotation angle for each of the excavation sections, which is required to move the blade edge and bring the bucket into the set bucket attitude for each point. Based on the calculated bucket rotation angle, arm rotation angle, and boom rotation angle, the distribution ratio of the pressure oil flow rate to be supplied to each work machine is obtained, and the total flow rate of the pressure oil supplied to the work machine is obtained as the distribution ratio. Second computing means for calculating a flow rate command for each work machine by distributing with each, and each work calculated by the second computing means according to the detection value of the stepping angle detection means. And a drive system for driving the bucket, the arm and the boom based on the flow rate command output from the third computing means. Excavator work equipment control device. 【請求項２】前記操作ペダルは踏み角が所定角以上にな
ると該所定角までの踏み力より大きな踏み力を必要とす
るよう構成され、前記第３の演算手段は自動掘削中前記
踏み角検出手段の検出値が前記所定角を越えると、自動
掘削を強制中止する特許請求の範囲第（１）項記載のパ
ワーショベルの作業機制御装置。2. The operation pedal is configured to require a pedaling force larger than a pedaling force up to the predetermined angle when the pedaling angle becomes a predetermined angle or more, and the third computing means detects the pedaling angle during automatic excavation. The work implement control device for a power shovel according to claim (1), wherein the automatic excavation is forcibly stopped when the detected value of the means exceeds the predetermined angle. 【請求項３】複数の地点によって近似したバケット刃先
の基準移動軌跡とこれら複数の地点にバケット刃先が位
置するときの各バケット姿勢とを予め設定し、自動モー
ドが選択されると、指定された掘削開始位置からこれら
複数の地点に沿ってバケット刃先が移動し、かつこれら
複数の地点においてバケットが前記設定された姿勢をと
るようバケット、アーム、およびブームを自動的に駆動
する自動掘削モードと、該自動掘削が修了するとアーム
およびブームに関する手動指令に対応してバケットを水
平に保持するバケット水平モードとを有するパワーショ
ベルの作業機制御装置において、 踏み角が所定角以上になると該所定角まで踏み力より大
きな踏み力を要するよう構成され、踏み角が前記所定角
以下のとき自動モードの選択および掘削開始時の指定を
行う操作ペダルと、 前記バケット水平モードの際バケットが排土側へ所定量
以上回動されたとき、前記操作ペダルが前記所定角以上
踏まれていたときは、該時点におけるアーム角およびブ
ーム角を記憶する記憶手段と、 次回以降の自動モード時のバケット水平モードの際、前
記操作ペダルが踏まれている場合バケットを水平に保持
した状態でブームおよびアームを前記記憶手段に記憶さ
れたブーム角およびアーム角に対応する位置へ自動的に
移動させる手段とを具えるパワーショベルの作業機制御
装置。3. A reference movement locus of a bucket blade edge approximated by a plurality of points and respective bucket postures when the bucket blade edge is located at these plurality of points are preset, and when the automatic mode is selected, the designation is made. A bucket blade edge moves along the plurality of points from the excavation start position, and an automatic excavation mode in which the bucket, the arm, and the boom are automatically driven so that the bucket takes the set posture at the plurality of points, When the automatic excavation is completed, in a work machine control device for a power shovel having a bucket horizontal mode in which a bucket is held horizontally in response to a manual command relating to an arm and a boom, when the stepping angle becomes a predetermined angle or more, It is configured to require a larger stepping force than the force, and when the stepping angle is less than or equal to the predetermined angle, automatic mode selection and excavation An operation pedal for designating the start time, and an arm at that time when the bucket is rotated to the soil discharging side by a predetermined amount or more in the bucket horizontal mode and the operation pedal is stepped on the predetermined angle or more. Angle and boom angle are stored in the storage means, and the boom and arm are stored in the storage means while the bucket is held horizontally when the operation pedal is stepped on in the bucket horizontal mode in the automatic mode after the next time. Work implement control device for a power shovel, comprising means for automatically moving to a position corresponding to the boom angle and the arm angle that are set.