JPH0788673B2 - Power shovel work machine controller - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はパワーショベルの作業機制御装置に関し、特
に自動掘削についての技術に関する。TECHNICAL FIELD 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、バケットを所望の軌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にあるいは交互に操作しな
ければならず、操作に熟練を要していた。Therefore, in order to move the bucket with a desired trajectory and posture, the operator must operate the operation levers corresponding to the bucket, the arm, and the boom simultaneously or alternately, which requires skill. .

また、未熟練者は掘削時に、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, unskilled personnel have caused unnecessary increase in excavation resistance by not directing the blade edge of the bucket in the traveling direction or interfering with the excavation surface after shaving the bucket bottom plate during excavation.

一方、予めバケット刃先の移動軌跡（例えば、直線、円
弧等）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, movement trajectories of the bucket blade tip (for example, straight lines, arcs, etc.) and bucket postures for these trajectories are set in advance, and the bucket, arm, and boom are automatically controlled so that the bucket blade tip moves along this trajectory. Various types of power shovel control devices 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、これら従来装置においては、掘削軌跡は
固定であり、このためバケットが掘削途中に硬い土砂や
障害物等に当ったときでもバケットは前記設定した掘削
軌跡通りに動いてしまい、この結果リリーフロスが発生
し、効率が低下するという問題点がある。However, in these conventional devices, the excavation locus is fixed, and therefore, even when the bucket hits hard soil or an obstacle during excavation, the bucket moves according to the set excavation locus, resulting in relief loss. Occurs, and there is a problem in that efficiency is reduced.

この発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、設
定した軌跡を実負荷に応じて修正するようにしてリリー
フロスを低減するとともに、軌跡を修正したときでも常
に一定土量の掘削をなし得るようにするものである。The present invention has been made in view of such an actual situation, and reduces relief loss by correcting the set trajectory according to the actual load, and always excavates a certain amount of soil even when the trajectory is corrected. To get it.

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

そこでこの発明では、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し、
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回動するようにした構成におい
て、 負荷を検出する負荷検出手段と、自動掘削中、前記負荷
検出手段の検出値が第１の設定値以上になった場合、前
記検出値が第１の設定値より小さい第２の設定値になる
までブームを上昇駆動し、該上昇駆動したバケット刃先
位置を再スタート点として残った区間の自動掘削を再開
する第１の手段と、 前記自動掘削再開後亜自動掘削が所定の区間まで終了す
ると、掘削当初から該所定の区間までの掘削体積と残り
区間の掘削体積を加算し、ブームの上昇駆動を行なわな
い場合の基準移動軌跡による掘削体積から前記加算値を
減算し、該減算値に対応する体積分の直線掘削を行なう
区間を前記残り区間の前に追加する第２の手段とを具え
るようにする。Therefore, in the present invention, the reference movement trajectory of the bucket blade edge approximated by a plurality of points and each bucket attitude when the bucket blade edge is located at these plurality of points are preset,
Each bucket blade, arm and boom are divided by the plurality of points such that the bucket blade edge moves along the plurality of points from the designated excavation start position, and the bucket takes the set posture at the plurality of points. In a configuration that automatically rotates in units of excavation sections, load detection means for detecting a load, and when the detection value of the load detection means during the automatic excavation exceeds a first set value, the detection is performed. A first means for driving the boom upward until the value reaches a second set value smaller than the first set value, and restarting automatic excavation of the remaining section with the bucket blade position that has been driven upward as a restart point; After the automatic excavation is resumed, when the sub-automatic excavation is completed up to a predetermined section, the excavation volume from the beginning of the excavation to the predetermined section and the excavation volume of the remaining section are added to drive the boom upward. A second means for subtracting the added value from the excavation volume based on the reference movement trajectory when not touching, and adding a section for performing linear excavation for the volume corresponding to the subtracted value before the remaining section. To

〔作用〕[Action]

前記第１の設定値は例えばリリーフ圧より少し小さい値
に設定する。このため作業機負荷が大きくなった場合、
油がリリーフする前にブームが上昇し負荷を小さくす
る。このブームの上昇は負荷が第２の設定値まで小さく
なった時点で停止し、以後その位置を再スタート点とし
て残った区間の自動掘削を再開する。また、その後自動
掘削が例えば中間地点等の所定の区間まで終了すると前
記第２の手段によって直線掘削区間が追加されるため、
軌跡を修正したときでも掘削土量を常に一定とすること
ができる。The first set value is set to a value slightly smaller than the relief pressure, for example. For this reason, when the work equipment load increases,
The boom rises before the oil relieves, reducing the load. The boom is stopped when the load is reduced to the second set value, and the automatic excavation of the remaining section is restarted after that position is restarted. Further, after that, when the automatic excavation ends up to a predetermined section such as an intermediate point, the second means adds a linear excavation section,
The amount of excavated soil can be kept constant even when the trajectory is modified.

〔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 swing body 2 is rotatably supported on the traveling body 1, one end of a boom 3 is pivotally supported by the swing body 2, and an arm 4 is pivotally supported by the other end of the boom 3. A bucket 5 is rotatably supported at the other end, and the boom 3, 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P₂〜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 _{2 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 made as small as possible 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 the soil as much as possible 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 moved to the unit angle Δφ (=) so that the bucket follows the target positions P _{1 to} P _n with the postures ε _{1 to} ε _n.
ψ / n) rotate each.

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、バケット、アーム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, a bucket, and an arm. By (stepping on the pedal continuously), automatic excavation is performed along the arc locus.

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。First, the operator operates the operation levers 11 and 12 to move the blade edge of the bucket to a desired excavation start position (the fifth operation).
(A)) By depressing the operation pedal 10, the automatic excavation mode is selected and the excavation start position is designated (Fig. 5 (b)). That is, when the operation pedal 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 this 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。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とともに軌跡変更へ対応しや
すいようにしている。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 by In this embodiment, the positions of the plurality of set points P _{1 to} P _n with respect to the vehicle (boom rotation point A) are not all obtained at the start of excavation.
In each unit section, the next target position is calculated each time to reduce the storage capacity and to easily cope with the change of the trajectory.

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。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 .

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。When the coordinates of P ₂ are (X ₂ , Y ₂ ), 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)l_３sin(α_１＋β_１＋γ_１)}Δβ −l₃sin（α_１＋β_１＋γ_１）Δγ ……（５） ＝Y₁−Ｒ・Δψ・cos（ψ_１＋0.5Δψ） ……（６） が成立し、上記（５）式のl₂sin（α_１＋β_１）＋l₃sin
（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 )} Δβ −l ₃ sin (α ₁ + β ₁ + γ ₁ ) Δγ ...... _{(5) = Y 1 -R ·} Δψ · cos (ψ 1 + 0.5Δψ) ...... (6) is satisfied, the equation (5) _{l 2 sin (α 1 + β} 1) + l 3 sin
(Α ₁ + β ₁ + γ ₁ ) = l _c , l ₃ sin (α ₁ + β ₁ +
When γ ₁₎ Δγ = l _d, above (5), (6) X 1 Δα + l c Δβ + l d Δγ = RΔψ · cos (ψ 1 + 0.5Δψ) ...... (7) is established from the equation.

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）が、そのとき
のポンプの吐出流量になるように、各作業機に対する流
量指令を決定する。すなわち、前記回動角Δα、Δβ、
Δγに基づき各作業機が必要とする流量配分比を決定す
るとともに、第７図に示すポンプ流量Ｑとポンプ圧Ｐと
の馬力一定関係と現時点における実ポンプ圧P_dとから最
大出力時のポンプ流量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。また、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角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、前記同様にして、まずバケット刃先の目標位置
P₃とバケット姿勢角ε_３が決定され、これら決定値に基
づき回動角Δα、Δβ、Δγが決定され、更に該Δα、
Δβ、Δγに対応する流量配分によって各作業機に対す
る流量指令が決定される。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）…P
₂₀（α₂₀,β₂₀,γ₂₀）に沿って移動することになる（第
５図（Ｃ））。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) is the discharge flow rate of the pump at that time, and determines the flow rate command for each work machine . That is, the rotation angles Δα, Δβ,
The flow rate distribution ratio required by each working machine is determined based on Δγ, and the pump at the maximum output is calculated from the constant horsepower relationship between the pump flow rate Q and the pump pressure P shown in FIG. 7 and the actual pump pressure P _d at the present time. The flow rate _Qd is obtained, and the flow rate command value for each working machine is determined by distributing this pump flow rate _Qd by the determined distribution ratio. Further, at this time, the boom, the arm, and the bucket simultaneously move to the target angles α ₂ , β ₂ ,
To reach γ ₂ , boom angle, arm angle,
The actual flow rate supplied to the square working machine is obtained based on the bucket angle, and 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 as well, in the same way as above, first, the target position of the bucket blade edge
P ₃ and the bucket attitude angle ε ₃ are determined, and the rotation angles Δα, Δβ, and Δγ are determined based on these determined values.
The flow rate command for each work machine is determined by the flow rate distribution corresponding to Δβ and Δγ. When the arm reaches the target angle β ₃ , the control of this section ends, and the control proceeds to the next section. By repeatedly executing such control up to the end point P _n , the bucket blade tip is moved from the initial position P ₁ (α ₁ , β ₁ , γ ₁ ) to the target position on the arc locus ... P _{8 as shown in FIG.}
(Α ₈ , β ₈ , γ ₈ ) ... P ₁₅ (α ₁₅ , β ₁₅ , γ ₁₅ ) ... P
It moves along ₂₀ (α ₂₀ , β ₂₀ , γ ₂₀ ) (FIG. 5 (C)).

第９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宜の周期で
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. 9 shows a conceptual configuration of the arithmetic control. That is, in this automatic excavation, the coordinate position of the next target point is calculated at the beginning of each unit section, and the actual flow rate value is fed back to the flow rate command obtained from these target positions at an appropriate cycle. The flow rate command to the machine is corrected at any time so that the bucket can move accurately on the excavation trajectory set in the proper 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、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
るようにしている。Also, if a command from the manual levers 11 and 12 is input during automatic excavation, the manual one is given priority for safety and the automatic excavation is restarted from the point where the lever operation was stopped. .

ところで、自動掘削中には、作業機ポンプ圧を検出する
ことにより負荷検知を行っており、このポンプ圧に関し
て第10図に示す如く２つの異なる設定値C₁,C₂を設定し
ている。設定値C₁はリリーフ圧より少し小さな値とし、
設定値C₂はC₁より数〜数10kg/cm²程小さな値としてあ
る。そして、自動掘削中において、前記作業機ポンプ圧
が設定値C₁より大きくなった場合、ポンプ圧が設定値C₂
以下になるまでブームを上昇させるようにしている。こ
のブームの上昇は負荷が設定値C₂になった時点で停止す
る。このブーム上昇動作の際アームおよびバケットに関
しては、双方がこの区間の初めに算出した目標角Δβ、
Δγに達するまで回動させる。次に、前述のようにして
ブームを停止させかつバケットおよびアームを目標角Δ
γ、Δβまで回動させたバケット刃先位置を算出し、該
算出した位置を再スタート点として残った区間の自動掘
削を再開する。具体的には、第11図に示す如く、ブーム
上げを行った後の再スタート点をP_gとすると、該点P_gを
今回の掘削区間のスタート点として目標位置を計算す
る。このため、円弧軌跡の中心は点ＯからＯ′に移動
し、再スタート後の軌跡は掘削当初の軌跡をブームの上
げ量に対応した量上側にズラせた軌跡となる。このよう
にして再スタート後も点Ｏ′を中心として仮想線ODを単
位角Δψずつ回動させるように自動掘削を行なう。By the way, during the automatic excavation, the load is detected by detecting the working machine pump pressure, and two different set values C ₁ and C ₂ are set for this pump pressure as shown in FIG. Set value C ₁ should be a little smaller than the relief pressure,
The set value C ₂ is smaller than C ₁ by several to several 10 kg / cm ² . Then, during the automatic excavation, when the working machine pump pressure becomes larger than the set value C ₁ , the pump pressure is set to the set value C ₂
I try to raise the boom until it becomes below. This boom raising stops when the load reaches the set value C ₂ . At the time of this boom raising operation, regarding the arm and the bucket, both of the target angles Δβ calculated at the beginning of this section,
Rotate until reaching Δγ. Then stop the boom and set the bucket and arm to the desired angle Δ as described above.
The bucket blade edge position rotated by γ and Δβ is calculated, and the automatic excavation of the remaining section is restarted using the calculated position as the restart point. Specifically, as shown in FIG. 11, when the restart point after the boom is raised is P _g , the target position is calculated with the point P _g as the start point of the excavation section this time. Therefore, the center of the arcuate locus moves from the point O to O ′, and the locus after restarting is a locus in which the locus at the beginning of excavation is shifted upward by an amount corresponding to the boom raising amount. In this way, even after restarting, the automatic excavation is performed so that the virtual line OD is rotated by the unit angle Δφ about the point O ′.

上述のような軌跡修正を行った場合、軌跡修正を行わな
い場合に比べて掘削土量が少なくなると考えられるの
で、この実施例では、掘削土量が常に一定になるように
第12図にクロスハッチングで示した水平掘削区間Ｉを設
けるようにした。It is considered that the amount of excavated soil is smaller when the trajectory is corrected as described above than when the trajectory is not corrected. Therefore, in this embodiment, the amount of excavated soil is crossed in FIG. 12 so that the amount of excavated soil is always constant. A horizontal excavation section I indicated by hatching is provided.

すなわち、ブーム上げによる軌跡修正を行った後、掘削
区間が中間地点まで進行したとすると、現時点までにバ
ケット刃先が切取った体積VAと水平掘削区間を設けない
場合にその後バケット刃先が切取ろうとする体積VBとを
計算する。そして軌跡修正を行なわない場合の基準軌跡
による掘削体積をＶ、水平掘削区間Ｉの体積をVIとする
と、上記体積Ｖも予め求めることができるので、下式に
よってVIを決定することができる。That is, assuming that the excavation section has advanced to the intermediate point after the trajectory correction by boom raising, if the bucket blade edge cuts up to the present point and the horizontal excavation section is not provided, the bucket blade edge will attempt to cut out thereafter. Calculate the volume VB and. If the excavation volume based on the reference trajectory when the trajectory is not corrected is V and the volume of the horizontal excavation section I is VI, the volume V can also be obtained in advance, and thus VI can be determined by the following equation.

VI＝Ｖ−（VA＋VB） このようにして、VIが決定されると掘削深さｄはこのと
きのバケット刃先位置から求めることができるので、水
平掘削区間長ｌ＝（V/d）を求めることができる。そし
て、該算出した長さｌによる水平掘削区間を残り区間の
前に入れるようにして、掘削土量が常に一定になるよう
にしている。VI = V- (VA + VB) When VI is determined in this way, the excavation depth d can be determined from the bucket blade edge position at this time, so the horizontal excavation section length l = (V / d) must be determined. You can Then, the horizontal excavation section having the calculated length l is inserted in front of the remaining section so that the excavated soil amount is always constant.

また、この場合掘削の終了は油圧の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。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））。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10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）。Further, in this case, the end of the excavation is detected based on the pump pressure value of the hydraulic pump, and the time when the pump pressure of the hydraulic pump exceeds the predetermined value in the latter half of the excavation where the excavation section has advanced to some extent. We recognize that it is the end of excavation. 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. 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)). In this bucket horizontal holding mode, the bucket angle γ is set so that α + β + γ = 3 / 2π is satisfied in response to input commands from the boom operation lever and the arm operation lever.
The upper surface of the bucket is always kept horizontal by automatic control. Further, in the horizontal holding mode, the operation of the automatic excavation operation pedal 10 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).

この自動掘削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 excavation mode is released when the bucket is rotated toward 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 holding mode, the automatic excavation mode is released (FIG. 5 (e)).

尚、この掘削においてはバケット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 is not always in the optimum posture at the start of excavation, but in such a case, the bucket posture is not suddenly corrected to the optimum posture by the next section, but an appropriate number. 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が踏まれたか否かはペ
ダル操作検出器17によって検出され、検出信号はコント
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 for realizing the above-mentioned functions. Whether or not the automatic excavation mode designation pedal 10 is depressed is detected by the pedal operation detector 17, and the detection signal is input to the controller 20. . The operation direction and the operation amount of the bucket boom operating lever 11 is detected by a lever position detector 13 and 15, respectively from these detectors 13 and 15 to the bucket rotation command _r and the boom rotation command _r switches 30 and 32 s Is entered. Further, the operation direction and operation amount of the arm operation lever 12 are detected by the lever position detector 14, and an arm rotation command _r which is a detection signal thereof is detected.
Is input to 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 a bucket angle γ, a differentiator 42 that differentiates the bucket angle γ to detect an actual bucket rotation speed, and a signal that indicates a target value and an actual bucket rotation speed. And a flow rate control valve 44 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.

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 rate control valve 54.64, respectively, in the same manner as the bucket control system 40, so as to match the command value. Controls the rotation of the arm and boom.

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r.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。The bucket angle r. Arm angle. Detected by the angle sensor 41.51.61 of these flow rate control systems. 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.

かかる構成の作用を第13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、こ
れはペダル操作検出器17によって検出され、この検出信
号はコントローラ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100）。The operation of this configuration will be described with reference to the flowchart shown in FIG. When the operation pedal 10 is depressed, this is detected by the pedal operation detector 17, this detection signal is input to the controller 20, and the controller 20 starts control in the automatic excavation mode (step 100).

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
配分比を決定し（ステップ120）、更にこのときの油圧
センサ70の出力からポンプ圧P_dを求め、第７図に示した
関係からこのポンプ圧P_dに対応する最大出力時のポンプ
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。When the automatic mode is started, the controller 20 outputs the output .gamma .. of the angle sensor 41.51.61. β. Based on α, the bucket blade tip position P ₁ at the start time is obtained (see the equation (1)). Subsequently, the controller 20 substitutes the calculated excavation start position P ₁ into the calculation program created from the equations (4), (7) and (10), and the bucket determines the bucket attitude ε ₂ at the next target position P ₂ . The required rotation angle Δα. Of each work machine that moves the bucket blade edge from P ₁ to P ₂ . Δβ. Calculate Δγ (step 110). Next, the controller 20 determines these rotation angles Δα. Δβ. Determining the distribution ratio of oil to be supplied to the respective working machines from [Delta] [gamma] (step 120), further obtains the pump pressure P _d from the output of the oil pressure sensor 70 at this time, the pump pressure from the relationship shown in FIG. 7 P _d command signal for each working machine by seeking the pump flow rate Q _d at the maximum output corresponding, the pump flow rate Q _d distributing with a said distribution ratio that the _{c. c.}
asked to _c, the finger command signal _{c. c.} a _c switch 32.31.
Output to 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、油圧センサ70により検
出されたポンプ圧が設定値C₁を超えているか否かが判定
される（ステップ180）。掘削当初には該判定が「YES」
となることは少ないので、手順は通常ステップ200に移
行する。Further, in step 180, it is determined whether or not the pump pressure detected by the hydraulic pressure sensor 70 exceeds the set value C ₁ (step 180). The judgment is "YES" at the beginning of excavation.
Therefore, the procedure normally moves to step 200.

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。尚、コントローラ20は角度センサ4
1.51.61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（ステップ200）。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. The controller 20 is the angle sensor 4
Based on the output of 1.51.61, the actual flow rate of oil supplied to each cylinder 8.7.6 is obtained, and the distribution ratio is sequentially adjusted according to these actual flow rate values (step 200).

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、次に掘削が中間地点まで進ん
だか否かが判定され（ステップ220）、中間地点でない
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に移動させる演算制御を前記同様にして行な
う。以下同様にしてステップ220で中間地点と判断され
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。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. If the arm reaches the target angle β ₂ , it is then determined whether or not the excavation has reached the intermediate point (step 220). If it is not the intermediate point, the process returns to step 110 and the bucket blade tip position is changed to the next target position P. _The arithmetic control to move to ₃ is performed in the same manner as above. Similarly, the bucket blade edge is moved along the target positions P ₄ , P _5, ... Until the intermediate point is determined in step 220.

ところで、このような自動掘削途中に、油圧センサ70に
よって検出されるポンプ圧が設定値C₁を超えたとすると
（ステップ180）、コントローラ20は第10図および第11
図に示したようにポンプ圧が設定値C₂に下がるまでブー
ムを上昇するようにして軌跡修正を行なう。（ステップ
190）。このブーム上昇の際、アームおよびバケットは
この区間の当初に算出した回動角Δβ．Δγだけ回動さ
せ、またブームはポンプ圧が設定値C₂に下った時点で停
止させる。そして、この後この点を再スタート点として
自動掘削を再開する。このようにして、掘削が中間地点
まで終了したとすると（ステップ220）、軌跡修正を行
ったか否かを判定し（ステップ230）、軌跡修正を行っ
ている場合は、先の第12図を用いて説明した水平掘削区
間を追加し、該水平掘削により作業機を駆動する（ステ
ップ240）。すなわち、コントローラ20は、各時点にお
いて、角度センサ41.51.61の出力から計算したバケット
刃先位置を記憶しており、コントローラ20はこの記憶デ
ータに基づき掘削当初から中間地点までにバケット刃先
により切取った体積VAを求め、さらに、残り区間の体積
VBを予め設定された基準移動軌跡と現在のバケット刃先
位置から求める。そして、これら掘削体積VA、VBの加算
値を軌跡修正を行わない掘削体積Ｖから差引くことによ
り水平掘削区間Ｉの体積VIを求め、該体積Ｖを角度セン
サ41.51.61の出力から計算した現在の掘削深さｄで除す
ことにより区間長ｌを決定する。By the way, if the pump pressure detected by the hydraulic pressure sensor 70 exceeds the set value C ₁ during such automatic excavation (step 180), the controller 20 causes the controller 20 to operate as shown in FIGS.
As shown in the figure, the trajectory is corrected by raising the boom until the pump pressure drops to the set value C ₂ . (Step
190). When the boom is raised, the arm and the bucket rotate at the rotation angle Δβ. Rotate by Δγ, and stop the boom when the pump pressure drops to the set value C ₂ . After that, the automatic excavation is restarted with this point as a restart point. In this way, if the excavation is completed up to the intermediate point (step 220), it is determined whether or not the trajectory is corrected (step 230). If the trajectory is corrected, use the previous FIG. The horizontal excavation section described above is added, and the work machine is driven by the horizontal excavation (step 240). That is, the controller 20 stores the bucket blade edge position calculated from the output of the angle sensor 41.51.61 at each time point, and the controller 20 cuts with the bucket blade edge from the beginning of excavation to the intermediate point based on the stored data. Calculate the volume VA, and then the volume of the remaining section
VB is calculated from the preset reference movement locus and the current bucket blade edge position. Then, the volume VI of the horizontal excavation section I is obtained by subtracting the added value of these excavation volumes VA and VB from the excavation volume V without trajectory correction, and the volume V is calculated from the output of the angle sensor 41.51.61. The section length l is determined by dividing by the excavation depth d.

この水平掘削が終了すると、掘削終了か否かが判定され
（ステップ260）、掘削終了でない場合は、ステップ110
に戻り、残った区間の掘削を行なう。尚、この場合は掘
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
超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はコ
ントローラ20は該手動指令が巾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からの指令信号によって再駆
動するようにする。When this horizontal excavation is completed, it is judged whether or not the excavation is completed (step 260). If it is not completed, step 110
Return to and excavate the remaining section. In this case, the time when the excavation section is in the latter half and the output value of the hydraulic pressure sensor 70 exceeds a predetermined value is detected as the end of excavation. When a manual command is input during automatic excavation, the controller 20 returns the procedure to step 110 when the manual command is stopped, and the switch corresponding to the work machine to which the manual command was input. To the controller 20 side,
All work machines are re-driven by a command signal from the controller 20 with the point where the manual operation is stopped as a restart point.

ステップ260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270）。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280）。When the end of excavation is determined in step 260, the controller 20 shifts to the bucket horizontal holding mode for horizontally controlling the bucket tilt angle (step 270). 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 cancels the automatic mode (step 280).

尚、上記実施例では、堀削後半になってポンプ圧が所定
の設定値を超えた時点、すなわち作業機にかかる負荷が
一定値を超えたときを堀削終了としその後手順をバケッ
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 a 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 followed by 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 is almost horizontal. The approaching may be determined to be the end of excavation.

また、上記実施例ではブーム上昇による軌跡修正の際、
バケットおよびアームは双方が目標角になるまで回動
し、その際のバケット刃先点を再スタート点とするよう
にしたがブームの上昇停止後アームが目標角になった時
点のバケット刃先位置を再スタート点としてもよい。Further, in the above embodiment, when correcting the trajectory due to the boom rising,
Both the bucket and the arm rotate until they reach the target angle, and the bucket blade tip point at that time is set as the restart point, but the bucket blade tip position at the time when the arm reaches the target angle after the boom stops rising is reset. It may be used as a starting point.

また水平掘削も中間地点に限らず任意の掘削地点で行な
わせるようにしてもよく、更にブーム上昇による軌跡修
正が行なわれないときにおいても該水平掘削を適宜に追
加するようにしてもよい。Further, the horizontal excavation may be performed not only at the intermediate point but also at an arbitrary excavation point, and the horizontal excavation may be appropriately added even when the trajectory correction by the boom rise is not performed.

［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、操
作ボタン等の自動モード指定手段のみの簡単な操作によ
って効率のよい堀削軌跡に沿った全自動掘削制御が可能
となるとともに、この堀削時には堀削抵抗が少なく、か
つ荷こぼれがなく、さらにポンプ出力を有効利用するよ
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。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to perform efficient full-automatic excavation control along an excavation locus by a simple operation of only automatic mode designating means such as an operation pedal and an operation button. At the same time, the excavation resistance is low during this excavation, there is no load spillage, and the work machine is controlled to make effective use of the pump output, so work efficiency can be improved and excavation time can be shortened. it can.

さらに、設定した軌跡を実負荷に応じて修正するように
したので、リリーフロスが好適に低減されるとともに、
実掘削体積に応じた長さの水平掘削区間を設けるように
したので掘削土量を常に均一にすることができる。Further, since the set locus is corrected according to the actual load, relief loss is suitably reduced and at the same time,
Since the horizontal excavation section having the length corresponding to the actual excavation volume is provided, the excavated soil volume can be made uniform at all times.

【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図は馬力一定
曲線を示す図、第８図は自動掘削時の各作業機の移動例
を示す図、第９図は目標位置の計算及び指令信号の出力
態様を概念的に示す図、第10図はポンプ圧と設定値との
関係を説明するための図、第11図はブーム上昇の際の軌
跡の変化を示す図、第12図は水平掘削区間を設けた掘削
例を説明するための図、第13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……バケットブーム操作レバ
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、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 of setting an automatic excavation locus, FIG. 5 is a process diagram for explaining an automatic excavation procedure, and FIG. 6 is Δα. Δβ. FIG. 7 is a diagram used to explain a method for obtaining Δγ, FIG. 7 is a diagram showing a constant horsepower curve, FIG. 8 is a diagram showing an example of movement of each working machine during automatic excavation, and FIG. 9 is calculation of a target position. And FIG. 10 is a diagram conceptually showing the output mode of the command signal, FIG. 10 is a diagram for explaining the relationship between the pump pressure and the set value, FIG. 11 is a diagram showing changes in the trajectory when the boom is raised, and FIG. FIG. 13 is a diagram for explaining an example of excavation in which a horizontal excavation section is provided, and FIG. 13 is a flowchart used for explaining the operation of the controller of FIG. 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 boom operation lever, 12 ... Arm rotation operation lever, 13.14.15 ... Lever position detector, 17 ... Pedal Operation detector, 20 …… Controller, 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 …… Hydraulic 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、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、 負荷を検出する負荷検出手段と、 自動掘削中、前記負荷検出手段の検出値が第１の設定値
以上になった場合、前記検出値が第１の設定値より小さ
い第２の設定値になるまでブームを上昇駆動し、該上昇
したバケット刃先位置を再スタート点として残った区間
の自動掘削を再開する手段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 tip approximated by a plurality of points and respective bucket postures when the bucket blade tip is positioned at these plurality of points are preset, and the plurality of points are set from a designated excavation start position. A power shovel that automatically drives the bucket, the arm, and the boom in each excavation section unit divided by the plurality of points so that the bucket blade edge moves along the plurality of points and the bucket takes the set posture at the plurality of points. In the work implement control device, the load detection means for detecting the load, and when the detection value of the load detection means during the automatic excavation becomes equal to or more than the first set value, the detected value is smaller than the first set value. The boom is driven up to the second set value, and the raised bucket edge position is restarted to restart the automatic excavation of the remaining section. Excavators of the work machine control apparatus comprising and. 【請求項２】前記第１の設定値はリリーフ圧より少し小
さい値であ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 work implement control device for a power shovel according to claim 1, wherein the first set value is a value slightly smaller than the relief pressure. 【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、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、 負荷を検出する負荷検出手段と、 自動掘削中、前記負荷検出手段の検出値が第１の設定値
以上になった場合、前記検出値が第１の設定値より小さ
い第２の設定値になるまでブームを上昇駆動し、該上昇
したバケット刃先位置を再スタート点として残った区間
の自動掘削を再開する自動掘削を再開する第１の手段
と、 前記自動掘削再開後、自動掘削が所定の区間まで終了す
ると、掘削当初から該所定の区間までの掘削体積と残り
区間の掘削体積を加算し、ブームの上昇駆動を行なわな
い場合の基準移動軌跡による掘削体積から前記加算値を
減算し、該減算値に対応する体積分の直線掘削を行なう
区間を前記残り区間の前に追加する第２の手段とを具え
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 the plurality of points are set from a designated excavation start position. A power shovel that automatically drives the bucket, the arm, and the boom in each excavation section unit divided by the plurality of points so that the bucket blade edge moves along the plurality of points and the bucket takes the set posture at the plurality of points. In the work implement control device, the load detection means for detecting the load, and when the detection value of the load detection means during the automatic excavation becomes equal to or more than the first set value, the detected value is smaller than the first set value. The boom is driven to rise to the second set value, and the automatic excavation of the remaining section is restarted with the raised bucket blade edge position as the restart point. First means for resuming excavation, and when the automatic excavation ends up to a predetermined section after restarting the automatic excavation, the excavation volume from the beginning of excavation to the predetermined section and the excavation volume in the remaining section are added to raise the boom. Second means for subtracting the additional value from the excavation volume based on the reference movement trajectory when the driving is not performed, and adding a section for performing linear excavation for the volume corresponding to the subtracted value in front of the remaining section. Work excavator work equipment control device.