JPH09158254A - Control device for excavating machine - Google Patents
Control device for excavating machineInfo
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- JPH09158254A JPH09158254A JP33990095A JP33990095A JPH09158254A JP H09158254 A JPH09158254 A JP H09158254A JP 33990095 A JP33990095 A JP 33990095A JP 33990095 A JP33990095 A JP 33990095A JP H09158254 A JPH09158254 A JP H09158254A
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- control
- excavation
- penetration input
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤロープに吊られ
た掘削機の掘削速度および貫入力を制御する掘削機の掘
削制御装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an excavator control device for an excavator which controls the excavation speed and penetration force of the excavator suspended on a wire rope.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種の掘削制御装置では、ウイ
ンチドラムから繰り出されるワイヤロープ量が油圧モー
タの回転制御によって調整され、ワイヤロープに吊られ
た掘削機の地中への降下速度および貫入力が制御されて
いる。この油圧モータの回転制御は流量制御弁に供給さ
れる作動油の流量が調整されて行われている。このよう
な掘削制御装置としては、例えば、特公平７−２６４１
４号公報に開示されたものがある。同公報では、ウイン
チドラムを駆動する油圧モータは定速制御部と歯先荷重
制御部とによって回転制御されている。定速制御部は掘
削機が地中へ降下する掘削速度を一定に保ち、また、歯
先荷重制御部は地層から掘削機の歯先にかかる荷重を一
定範囲に保って貫入力を制御する。掘削制御は、掘削機
の歯先荷重がその制限値を越えたときに切替手段によっ
て自動的に切り替えられ、定速制御部による掘削定速制
御から歯先荷重制御部による貫入力制御に切り替えられ
る。このため、同公報に開示された掘削機の掘削制御装
置によれば、掘削機の歯先に過大な荷重がかかって歯先
が損傷することが防止される。2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of excavation control device, the amount of wire rope paid out from a winch drum is adjusted by the rotation control of a hydraulic motor, and the descending speed and penetration of the excavator suspended on the wire rope into the ground are controlled. Input is controlled. The rotation control of the hydraulic motor is performed by adjusting the flow rate of the hydraulic oil supplied to the flow rate control valve. As such an excavation control device, for example, Japanese Patent Publication No. 7-2641
There is one disclosed in Japanese Patent No. 4 publication. In this publication, the hydraulic motor that drives the winch drum is rotation-controlled by a constant speed controller and a tip load controller. The constant speed control unit keeps the excavation speed of the excavator down to the ground constant, and the tooth tip load control unit controls the penetration force by keeping the load applied from the formation to the tooth tip of the excavator within a certain range. The excavation control is automatically switched by the switching unit when the tip load of the excavator exceeds the limit value, and is switched from the constant excavation speed control by the constant speed control unit to the penetration input control by the tip load control unit. . Therefore, according to the excavation control device for an excavator disclosed in the publication, an excessive load is applied to the tooth tips of the excavator and damage to the tooth tips is prevented.
【０００３】また、定速制御は、ワイヤロープの繰出移
動速度から検出した実掘削速度と目標掘削速度との偏差
をなくすフィードバック制御によって行われている。こ
の際、掘削速度制御の応答性を向上させるため、目標掘
削速度設定時の油圧モータの回転速度を制御基準値とす
るフィードフォワード制御が行われている。さらに、流
量制御弁へ制御信号を出力する出力部において、定速制
御のための基本制御量に油圧モータの回転数が加算され
てフィードフォワード制御が行われている。The constant speed control is performed by feedback control that eliminates the deviation between the actual excavation speed detected from the wire rope moving speed and the target excavation speed. At this time, in order to improve the responsiveness of the excavation speed control, feedforward control is performed in which the rotation speed of the hydraulic motor at the time of setting the target excavation speed is used as a control reference value. Further, in the output section that outputs a control signal to the flow rate control valve, feedforward control is performed by adding the rotation speed of the hydraulic motor to the basic control amount for constant speed control.
【０００４】また、掘削機の重量が大きい場合には、掘
削機は多数掛けされたワイヤロープによって吊られる。
例えば、このワイヤロープが２つのウインチドラムから
繰り出される場合、各ウインチドラムは各ウインチドラ
ムに連結した２台の油圧モータによってそれぞれ回転駆
動され、ワイヤロープの各繰り出し量が調整される。こ
の場合、上述した掘削制御装置は各油圧モータに対応し
て２組設けられる。そして、これら各掘削制御装置のそ
れぞれにおいて、上述した定速制御部および歯先荷重制
御部が切替手段によってそれぞれ適宜切り替えられるこ
とにより、各油圧モータが回転制御されて掘削機の掘削
速度および貫入力が制御される。When the weight of the excavator is large, the excavator is suspended by a large number of wire ropes.
For example, when this wire rope is paid out from two winch drums, each winch drum is rotationally driven by two hydraulic motors connected to each winch drum, and each payout amount of the wire rope is adjusted. In this case, two sets of the excavation control device described above are provided for each hydraulic motor. Then, in each of these excavation control devices, the constant speed control unit and the tooth tip load control unit described above are appropriately switched by the switching unit, whereby the respective hydraulic motors are rotationally controlled and the excavation speed and penetration input of the excavator are controlled. Is controlled.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の掘削制御装置では、定速制御から貫入力制御への掘
削制御の切り替えは、掘削機の歯先荷重がその制限値を
越えたときに行われている。つまり、この切替制御は、
歯先荷重制御部内の符号判別器によって行われており、
歯先荷重の制限値ＷL から実歯先荷重Ｗr を減算して得
られる偏差△Ｗ（＝ＷL −Ｗr ）の符号が負に変わって
からでないと行われない。従って、上記従来の掘削制御
装置では定速制御から貫入力制御への切り替えは、実歯
先荷重Ｗrが歯先荷重の制限値ＷL を超過してから行わ
れることになる。このため、偏差△Ｗの値が大きく、超
過量が大きい場合には、掘削機の掘削歯に制限値ＷL を
越える大きな荷重が加わり、歯先が破損してしまうこと
が十分に考えられる。However, in the above-described conventional excavation control device, the excavation control is switched from the constant speed control to the penetration input control when the tip load of the excavator exceeds the limit value. It is being appreciated. In other words, this switching control is
It is performed by the sign discriminator in the tooth tip load control unit,
It is not performed until the sign of the deviation ΔW (= W L −W r ) obtained by subtracting the actual tooth tip load W r from the tooth tip load limit value W L changes to a negative sign. Therefore, in the above-described conventional excavation control device, the switching from the constant speed control to the penetration input control is performed after the actual tooth tip load W r exceeds the tooth tip load limit value W L. Therefore, when the value of the deviation ΔW is large and the excess amount is large, it is sufficiently possible that a large load exceeding the limit value W L is applied to the excavating teeth of the excavator and the tooth tips are damaged.
【０００６】また、実掘削速度は掘削機を吊っているワ
イヤロープの移動速度から検出しているが、ワイヤロー
プは、掘削機が地面を掘削する際にその掘削歯が地層か
ら力を受けることによって伸縮する。従って、ワイヤロ
ープのこの伸縮の影響を除去するため、実掘削速度の演
算時にワイヤロープ移動検出の平均時間を長くとる必要
がある。よって、実掘削速度の検出に時間がかかり、掘
削速度制御時間が長くなって掘削機の速度制御に応答遅
れが生じてしまう。The actual excavation speed is detected from the moving speed of the wire rope that suspends the excavator. However, the wire rope is such that its excavating teeth receive force from the formation when the excavator excavates the ground. It expands and contracts. Therefore, in order to eliminate the influence of this expansion and contraction of the wire rope, it is necessary to lengthen the average time of wire rope movement detection when calculating the actual excavation speed. Therefore, it takes time to detect the actual excavation speed, the excavation speed control time becomes long, and a response delay occurs in the speed control of the excavator.
【０００７】このような速度制御の応答遅れを改善する
ため、上記従来の掘削制御装置では、前述のように、油
圧モータの回転速度を制御基準値とするフィードフォワ
ード制御を定速制御に取り入れ、また、出力部において
基本制御量と油圧モータの回転数との偏差によるフィー
ドバック制御を行っている。このため、上記従来の掘削
制御装置では、ロープ移動速度を検出する掘削速度検出
器の他に油圧モータの回転数検出器が用いられており、
掘削速度検出に２系統のセンサが必要とされている。よ
って、上記従来の掘削制御装置は構成要素が増えるため
に信頼性が低下し、しかも、制御装置の製品コストは上
昇する。In order to improve the response delay of such speed control, in the above-mentioned conventional excavation control apparatus, as described above, the feedforward control in which the rotational speed of the hydraulic motor is used as the control reference value is incorporated in the constant speed control, Further, the output section performs feedback control based on the deviation between the basic control amount and the rotational speed of the hydraulic motor. Therefore, in the conventional excavation control device, a rotation speed detector of the hydraulic motor is used in addition to the excavation speed detector that detects the rope moving speed.
Two sensors are required to detect the excavation speed. Therefore, the above-mentioned conventional excavation control device has reduced reliability due to the increased number of constituent elements, and the product cost of the control device is increased.
【０００８】また、ワイヤロープを２つのウインチドラ
ムから繰り出す場合、定速制御時には、各流量制御弁は
２組の掘削制御装置の各定速制御部によってそれぞれ別
個に制御されるため、各油圧モータは相互に独立に回転
駆動される。また、貫入力制御時にも、各流量制御弁は
２組の掘削制御装置の各歯先荷重制御部によってそれぞ
れ別個に制御されるため、各油圧モータは相互に同調さ
れることなく回転駆動される。このため、上記従来の掘
削制御装置においては、各ウインチドラムは掘削速度制
御時および貫入力制御時に等しい動きはしない。Further, when the wire rope is fed from the two winch drums, during constant speed control, the flow rate control valves are individually controlled by the constant speed control units of the two sets of excavation control devices, so that each hydraulic motor is controlled. Are driven independently of each other. Further, even during the penetration control, since the flow rate control valves are individually controlled by the tooth top load control units of the two sets of excavation control devices, the hydraulic motors are rotationally driven without mutual synchronization. . Therefore, in the above conventional excavation control device, each winch drum does not move equally during excavation speed control and penetration input control.
【０００９】従って、目標掘削深度まで掘削機が降下で
きるようにワイヤロープの長さを決め、このワイヤロー
プを各ウインチドラムに等しく巻き取って掘削制御を開
始しても、２つのウインチドラムから繰り出される各ワ
イヤロープ長さには時間の経過とともに差を生じる。よ
って、掘削機が目標掘削深度に達する前に、２つのウイ
ンチドラムの一方のウインチドラムに巻き取られたワイ
ヤロープは全て繰り出されてしまい、各ウインチドラム
のロープ巻き容量に差を生じる。このため、上記従来の
掘削制御装置においては、各ウインチドラムに巻き取る
ワイヤロープの長さを予め調整して各ロープ巻き容量の
差を考慮しておくことが必要となり、掘削制御操作は煩
わしくなる。また、このロープ巻き容量の調整が十分に
行われない場合には、各ウインチドラムから繰り出され
るワイヤロープ長さに大きな差が生じ、ウインチドラム
からワイヤロープが外れてしまう場合があり、危険であ
る。Therefore, even if the length of the wire rope is determined so that the excavator can descend to the target excavation depth and this wire rope is wound around each winch drum equally and the excavation control is started, the wire rope is fed out from the two winch drums. The lengths of the respective wire ropes to be made vary with the passage of time. Therefore, before the excavator reaches the target excavation depth, all the wire ropes wound around one winch drum of the two winch drums are unwound, which causes a difference in rope winding capacity of each winch drum. Therefore, in the conventional excavation control device described above, it is necessary to adjust the length of the wire rope wound around each winch drum in advance to take into consideration the difference between the rope winding capacities, which makes the excavation control operation troublesome. . Also, if the rope winding capacity is not adjusted sufficiently, there is a large difference in the length of the wire rope paid out from each winch drum, and the wire rope may come off the winch drum, which is dangerous. .
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するためになされたもので、ドラムを油圧モータ
によって回転駆動し、ドラムに巻かれたワイヤロープの
繰り出し量を調整してこのワイヤロープに吊られた掘削
機の掘削速度および貫入力を制御する掘削機の掘削制御
装置において、流量制御信号に応じて油圧モータに供給
する作動油の流量を調整して油圧モータの回転を制御す
る流量制御弁と、掘削機による掘削の実速度を検出する
掘削速度検出手段と、この掘削速度検出手段によって検
出された実掘削速度と予め設定された目標掘削速度との
偏差を求め、この速度偏差に応じた速度制御値を演算出
力する掘削速度制御手段と、掘削機の実貫入力を検出す
る貫入力検出手段と、この貫入力検出手段によって検出
された実貫入力と予め設定された目標貫入力との偏差を
求め、この貫入力偏差に応じた貫入力制御値を演算出力
する貫入力制御手段と、速度制御値と貫入力制御値とを
比較して小さい方の制御値を流量制御信号として流量制
御弁に与える制御切替手段とを備え、掘削制御装置を構
成した。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and a drum is rotatably driven by a hydraulic motor to adjust the amount of wire rope wound around the drum. In the excavator excavator control device that controls the excavation speed and penetration force of an excavator suspended on a wire rope, control the rotation of the hydraulic motor by adjusting the flow rate of hydraulic oil supplied to the hydraulic motor according to the flow rate control signal. Flow control valve, excavation speed detection means for detecting the actual speed of excavation by the excavator, and the deviation between the actual excavation speed detected by this excavation speed detection means and the preset target excavation speed, and this speed Excavation speed control means for calculating and outputting a speed control value according to the deviation, penetration input detecting means for detecting the actual penetration input of the excavator, and actual penetration input detected by this penetration input detecting means. The difference between the set target penetration force and the penetration force control unit that calculates and outputs the penetration force control value according to this penetration force difference is compared with the speed control value and the penetration force control value, and the smaller one is calculated. The excavation control device is configured by including a control switching unit that gives a control value to the flow rate control valve as a flow rate control signal.
【００１１】また、機械的連結を持たない複数のドラム
を相互に独立した複数の油圧モータによってそれぞれ回
転駆動し、これら各ドラムに巻かれたワイヤロープの繰
り出し量を調整してこのワイヤロープに吊られた掘削機
の掘削速度および貫入力を制御する掘削機の掘削制御装
置において、流量制御信号に応じて各油圧モータに供給
する作動油の流量を調整して各油圧モータの回転をそれ
ぞれ制御する複数の流量制御弁と、掘削機による掘削の
実速度を検出する掘削速度検出手段と、この掘削速度検
出手段によって検出された実掘削速度と予め設定された
目標掘削速度との偏差を求め、この速度偏差に応じた速
度制御値を演算出力する掘削速度制御手段と、掘削機の
実貫入力を検出する貫入力検出手段と、この貫入力検出
手段によって検出された実貫入力と予め設定された目標
貫入力との偏差を求め、この貫入力偏差に応じた貫入力
制御値を演算出力する貫入力制御手段と、速度制御値と
貫入力制御値とを比較して小さい方の制御値を流量制御
信号として各流量制御弁に与える制御切替手段と、掘削
速度検出手段によって検出されたワイヤロープの各繰出
速度の偏差を求め、この繰出速度偏差に応じた同調制御
値を制御切替手段から出力されるいずれかの流量制御信
号に加算する同調制御手段とを備え、掘削制御装置を構
成した。Further, a plurality of drums having no mechanical connection are rotatably driven by a plurality of hydraulic motors which are independent from each other, and the amount of wire rope wound around each of these drums is adjusted to suspend the wire rope. In the excavator excavation control device that controls the excavation speed and penetration force of the excavator, the flow rate of the hydraulic oil supplied to each hydraulic motor is adjusted according to the flow rate control signal to control the rotation of each hydraulic motor. A plurality of flow control valves, excavation speed detection means for detecting the actual speed of excavation by the excavator, and a deviation between the actual excavation speed detected by this excavation speed detection means and a preset target excavation speed, Excavation speed control means for calculating and outputting a speed control value according to the speed deviation, penetration input detection means for detecting the actual penetration input of the excavator, and detection by this penetration input detection means A deviation between the actual penetration input and a preset target penetration input, and a penetration input control means for calculating and outputting a penetration input control value corresponding to the penetration input deviation, and a speed control value and a penetration input control value. The control switching means for giving the smaller control value to each flow rate control valve as a flow rate control signal and the deviation of each wire rope feeding speed detected by the excavation speed detecting means are obtained, and the deviation is determined according to the feeding speed deviation. The excavation control device is configured by including the tuning control value that adds the tuning control value to any one of the flow rate control signals output from the control switching means.
【００１２】また、上記掘削速度検出手段を、油圧モー
タの回転数からワイヤロープの繰出速度を演算する構成
とした。Further, the excavation speed detecting means is configured to calculate the payout speed of the wire rope from the rotational speed of the hydraulic motor.
【００１３】また、機械的連結を持たない複数のドラム
を相互に独立した複数の油圧モータによってそれぞれ回
転駆動し、これら各ドラムに巻かれたワイヤロープの繰
り出し量を調整してこのワイヤロープに吊られた掘削機
の掘削速度および貫入力を制御する掘削機の掘削制御装
置において、流量制御信号に応じて各油圧モータに供給
する作動油の流量を調整して各油圧モータの回転をそれ
ぞれ制御する複数の流量制御弁と、各ドラムから繰り出
されるワイヤロープの各繰出速度を油圧モータの回転数
から演算するロープ速度検出手段と、このロープ速度検
出手段によって検出された各ロープ速度と予め設定され
た目標ロープ速度との各偏差を求め、これら各ロープ速
度偏差に応じた各ロープ速度制御値を演算出力するロー
プ速度制御手段と、掘削機の実貫入力を検出する貫入力
検出手段と、この貫入力検出手段によって検出された実
貫入力と予め設定された目標貫入力との偏差を求め、こ
の貫入力偏差に応じた貫入力制御値を演算出力する貫入
力制御手段と、各ロープ速度制御値および貫入力制御値
のうちで一番小さい制御値を選択し、選択した制御値が
ロープ速度制御値である場合には各ロープ速度制御値を
流量制御信号として各流量制御弁に与え、選択した制御
値が貫入力制御値である場合には貫入力制御値を流量制
御信号として各流量制御弁に与える制御切替手段とを備
え、掘削制御装置を構成した。Further, a plurality of drums having no mechanical connection are rotationally driven by a plurality of hydraulic motors which are independent of each other, and the amount of wire rope wound around each of these drums is adjusted to be hung on this wire rope. In the excavator excavation control device that controls the excavation speed and penetration force of the excavator, the flow rate of the hydraulic oil supplied to each hydraulic motor is adjusted according to the flow rate control signal to control the rotation of each hydraulic motor. A plurality of flow rate control valves, rope speed detecting means for calculating each payout speed of the wire rope paid out from each drum from the number of rotations of the hydraulic motor, and each rope speed detected by the rope speed detecting means and preset Rope speed control means that calculates each deviation from the target rope speed and calculates and outputs each rope speed control value according to each rope speed deviation A penetration input detecting means for detecting the actual penetration input of the excavator, and a deviation between the actual penetration input detected by the penetration input detecting means and a preset target penetration input, and a penetration input according to the penetration input deviation The penetration input control means for calculating and outputting the control value and the smallest control value among the rope speed control values and penetration input control values are selected, and when the selected control value is the rope speed control value, each rope is selected. A control switching means for giving a speed control value to each flow rate control valve as a flow rate control signal, and for giving a penetration input control value to each flow rate control valve as a flow rate control signal when the selected control value is a penetration input control value. , Constituted the excavation control device.
【００１４】[0014]
【作用】掘削機の歯先に荷重がかかると実貫入力が大き
くなって貫入力偏差は減少する。従って、この貫入力偏
差に応じた貫入力制御値の初期値を速度制御値の初期値
に対して適当に設定しておけば、定速制御と貫入力制御
との切替制御は、速度制御値と貫入力制御値とのうちの
小さい方の制御値を制御切替手段によって流量制御弁に
与えることによって行える。つまり、切替制御は貫入力
偏差の減少が検出されることによって行われ、貫入力偏
差の符号が変化する前に行われる。When the tooth tip of the excavator is loaded, the actual penetration input increases and the penetration input deviation decreases. Therefore, if the initial value of the penetration input control value according to this penetration input deviation is appropriately set with respect to the initial value of the speed control value, the switching control between the constant speed control and the penetration input control is performed at the speed control value. It can be performed by giving the smaller control value of the flow rate control valve to the flow control valve by the control switching means. That is, the switching control is performed by detecting a decrease in the penetration input deviation, and is performed before the sign of the penetration input deviation changes.
【００１５】また、掘削速度検出手段において、油圧モ
ータの回転数からワイヤロープの繰出速度を演算するこ
とにより、伸縮するおそれのあるワイヤロープの実際の
移動速度を検出することなく、実掘削速度が求められ
る。Further, the digging speed detecting means calculates the feeding speed of the wire rope from the rotational speed of the hydraulic motor, so that the actual digging speed is detected without detecting the actual moving speed of the wire rope which may expand or contract. Desired.
【００１６】また、ワイヤロープを複数のドラムから繰
り出す場合に、同調制御手段により、いずれかの流量制
御弁に与えられる制御値に各ロープ繰出速度の偏差に応
じた同調制御値が加えられることにより、この同調制御
値が与えられた流量制御弁によって制御される油圧モー
タの回転は他の油圧モータの回転に等しくされ、各油圧
モータは同調制御される。Further, when the wire rope is fed from a plurality of drums, the tuning control means adds a tuning control value corresponding to the deviation of each rope feeding speed to the control value given to one of the flow rate control valves. The rotation of the hydraulic motor controlled by the flow rate control valve to which this synchronization control value is given is made equal to the rotation of the other hydraulic motors, and each hydraulic motor is synchronously controlled.
【００１７】また、ロープ速度検出手段によってワイヤ
ロープの各繰出速度を演算し、ロープ速度制御手段によ
り、検出された各ロープ速度と予め設定された目標ロー
プ速度との各偏差を求め、これら各ロープ速度偏差に応
じた各ロープ速度制御値を制御切替手段を介して各流量
制御弁に与えることにより、各油圧モータの回転は各ロ
ープ速度が目標ロープ速度に一致するように制御され
る。The rope speed detecting means calculates respective feeding speeds of the wire ropes, and the rope speed control means obtains respective deviations between the detected rope speeds and the preset target rope speeds. By applying each rope speed control value corresponding to the speed deviation to each flow rate control valve via the control switching means, the rotation of each hydraulic motor is controlled so that each rope speed matches the target rope speed.
【００１８】[0018]
【実施例】次に、本発明の一実施例による掘削機の掘削
制御装置について説明する。Next, an excavation control device for an excavator according to an embodiment of the present invention will be described.
【００１９】図２は本実施例による掘削制御装置が適用
される掘削専用クローラクレーンの概略図である。FIG. 2 is a schematic view of a crawler crane exclusively for excavation to which the excavation control device according to this embodiment is applied.
【００２０】クローラ式下部走行体１には上部旋回体２
が旋回自在に搭載されており、この上部旋回体２の前部
にはブーム３が俯仰動可能に枢着している。ブーム３に
は地下連続壁掘削機４がフロントアタッチメントとして
装着されている。この掘削機４は巻上げワイヤロープ５
に吊り下げられており、巻上げワイヤロープ５ａ，ｂが
各ウインチドラム６ａ，ｂに巻き取られている。巻上げ
ワイヤロープ５ａ，ｂは、ブーム３の先端部に取り付け
られた各ガイドシーブ７および掘削機４の上部に取り付
けられた各シーブ８に掛け回されている。The crawler type undercarriage 1 has an upper revolving structure 2
Is mounted rotatably, and a boom 3 is pivotally attached to the front part of the upper revolving structure 2 so as to be able to move up and down. An underground continuous wall excavator 4 is attached to the boom 3 as a front attachment. This excavator 4 is a hoisting wire rope 5
The hoisting wire ropes 5a and 5b are wound around the winch drums 6a and 6b. The hoisting wire ropes 5a and 5b are wound around the guide sheaves 7 attached to the tip of the boom 3 and the sheaves 8 attached to the upper portion of the excavator 4.
【００２１】上部旋回体２の後部にはＡフレーム９が設
けられており、このＡフレーム９の頂部にはベイル１０
が取り付けられている。ベイル１０およびブライドル１
１間には起伏ワイヤロープ１２が巻回されている。起伏
ワイヤロープ１２の一端は起伏ドラム１３に連結されて
おり、他端は荷重センサ１４につながれている。ブライ
ドル１１はペンダントロープ１５によってブーム３の先
端部につながれている。起伏ワイヤロープ１２が起伏ド
ラム１３に巻き取られるとブライドル１１がベイル１０
側に引き寄せられ、ペンダントロープ１５が引っ張られ
てブーム３が俯仰動される。この際、起伏ワイヤロープ
１２にかかる張力は荷重センサ１４に検出される。ま
た、ブーム３の俯仰動によって変化するブーム角度は、
ブーム３の基端部に取り付けられた角度センサ１６によ
って検出される。An A frame 9 is provided at the rear of the upper swing body 2, and a bail 10 is provided at the top of the A frame 9.
Is attached. Veil 10 and Bridle 1
An undulating wire rope 12 is wound between the two. One end of the undulating wire rope 12 is connected to the undulating drum 13, and the other end is connected to the load sensor 14. The bridle 11 is connected to the tip of the boom 3 by a pendant rope 15. When the undulating wire rope 12 is wound around the undulating drum 13, the bridle 11 moves to the bail 10.
The pendant rope 15 is pulled to the side, and the boom 3 is lifted and lowered. At this time, the tension applied to the undulating wire rope 12 is detected by the load sensor 14. Also, the boom angle that changes with the elevation of the boom 3 is
It is detected by the angle sensor 16 attached to the base end of the boom 3.
【００２２】図３は上記のクローラクレーンに適用され
る、本実施例による掘削制御装置の概略構成を示すブロ
ック図である。なお、同図において図２と同一部分には
同一符号を用いている。FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of an excavation control apparatus according to this embodiment, which is applied to the crawler crane described above. In the figure, the same parts as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals.
【００２３】各ウインチドラム６ａ，ｂは機械的連結を
持っておらず、相互に独立した２台の油圧モータ１７
ａ，ｂによってそれぞれ回転駆動される。この際、各油
圧モータ１７ａ，ｂの回転は、減速機１８ａ，ｂによっ
てそれぞれ減速されて各ウインチドラム６ａ，ｂに伝達
される。各油圧モータ１７ａ，ｂの回転は各方向流量制
御弁１９ａ，ｂによって制御され、各方向流量制御弁１
９ａ，ｂは各油圧モータ１７ａ，ｂに供給する作動油の
流量を調整する。この調整は、コントローラ２０から各
方向流量制御弁１９ａ，ｂに与えられる各流量制御信号
に応じて行われる。また、各油圧モータ１７ａ，ｂの回
転数は、各エンコーダ２１ａ，ｂの出力信号が各モータ
回転数検出器２２ａ，ｂに取り込まれて検知され、コン
トローラ２０に与えられる。The winch drums 6a and 6b have no mechanical connection, and two hydraulic motors 17 independent from each other are provided.
It is rotationally driven by a and b, respectively. At this time, the rotations of the hydraulic motors 17a and 17b are reduced by the speed reducers 18a and 18b and transmitted to the winch drums 6a and 6b. Rotation of each hydraulic motor 17a, b is controlled by each directional flow control valve 19a, b, and each directional flow control valve 1
9a and 9b adjust the flow rate of the hydraulic oil supplied to the hydraulic motors 17a and 17b. This adjustment is performed according to each flow rate control signal given from the controller 20 to each directional flow control valve 19a, 19b. The rotation speeds of the hydraulic motors 17a and 17b are detected by the output signals of the encoders 21a and 21b being taken in by the motor rotation speed detectors 22a and 22b, respectively, and given to the controller 20.
【００２４】また、コントローラ２０には、目標貫入力
設定器２３から掘削機４の目標とする貫入力Ｆt が与え
られ、目標速度設定器２４から掘削機４の目標とする掘
削速度Ｖt が与えられる。さらに、掘削機重量設定器２
５から掘削機４の実際の重量Ｗ0 が与えられる。また、
荷重センサ１４によって検出された起伏ロープ１２の張
力Ｔは俯仰張力検出器２６で検知され、俯仰張力検出器
２６はこの俯仰張力Ｔをコントローラ２０に与える。ま
た、ブーム角度センサ１６によって検出されたブーム３
の俯仰角度θはブーム角度検出器２７で検知され、ブー
ム角度検出器２７はこの俯仰角度θをコントローラ２０
に与える。Further, the controller 20 is supplied with the target penetration input F t of the excavator 4 from the target penetration input setting device 23, and the target excavation speed V t of the excavator 4 from the target speed setting device 24. Given. Furthermore, excavator weight setting device 2
5 gives the actual weight W 0 of the excavator 4. Also,
The tension T of the undulating rope 12 detected by the load sensor 14 is detected by the elevation tension detector 26, and the elevation tension detector 26 gives this elevation tension T to the controller 20. In addition, the boom 3 detected by the boom angle sensor 16
The elevation angle θ is detected by the boom angle detector 27, and the boom angle detector 27 detects the elevation angle θ from the controller 20.
Give to.
【００２５】本実施例による掘削制御装置は、方向流量
制御弁１９ａ，ｂ、コントローラ２０、モータ回転数検
出器２２ａ，ｂ、目標貫入力設定器２３、目標速度検出
器２４、掘削機重量設定器２５、俯仰張力検出器２６お
よびブーム角度検出器２７を備えて構成されている。The excavation control system according to the present embodiment includes the directional flow control valves 19a and 19b, the controller 20, the motor speed detectors 22a and 22b, the target penetration input setter 23, the target speed detector 24, and the excavator weight setter. 25, an elevation tension detector 26, and a boom angle detector 27.
【００２６】図４は、本実施例の掘削制御装置による貫
入力制御の流れ、および同調制御の流れを示すブロック
線図である。FIG. 4 is a block diagram showing the flow of the penetration control and the flow of the tuning control by the excavation control system of this embodiment.
【００２７】掘削機重量設定器２５，俯仰張力検出器２
６，ブーム角度検出器２７，二点鎖線で示すコントロー
ラ２０内の荷重演算手段３１および加算器３２は貫入力
検出手段を構成している。目標貫入力設定器２３，コン
トローラ２０内の加算器３３および貫入力制御演算手段
３４は貫入力制御手段を構成している。モータ回転数検
出器２２ａ，ｂ，およびコントローラ２０内のロープ速
度演算手段３６ａ，ｂは掘削速度検出手段の一部を構成
している。また、コントローラ２０内の加算器３５，３
７および同調制御演算手段３９は同調制御手段を構成し
ている。Excavator weight setting device 25, elevation tension detector 2
6, the boom angle detector 27, the load calculating means 31 and the adder 32 in the controller 20 shown by the chain double-dashed line constitute a penetration input detecting means. The target penetration input setting device 23, the adder 33 in the controller 20, and the penetration input control computing means 34 constitute penetration input control means. The motor rotation speed detectors 22a, 22b and the rope speed calculation means 36a, 36b in the controller 20 constitute a part of the excavation speed detection means. In addition, the adders 35 and 3 in the controller 20
7 and the tuning control computing means 39 constitute tuning control means.
【００２８】荷重演算手段３１は俯仰張力検出器２６お
よびブーム角度検出器２７から俯仰張力Ｔおよびブーム
角度θを入力し、掘削機４を巻上げワイヤロープ５ａ，
ｂによって吊るのに必要な支持荷重Ｆ0 を算出する。こ
の支持荷重Ｆ0 は加算器３２に出力される。加算器３２
は、掘削機重量設定器２５から入力した掘削機４の重量
Ｗから支持荷重Ｆ0 を減算し、実貫入力Ｆr （＝Ｗ−Ｆ
0 ）を演算する。この実貫入力Ｆr は掘削機４の歯先に
実際にかかる荷重に相当している。加算器３３は目標貫
入力設定器２３から入力した目標貫入力Ｆt から実貫入
力Ｆr を減算し、貫入力偏差Ｆe （＝Ｆt −Ｆr ）を算
出する。貫入力制御演算手段３４はこの貫入力偏差Ｆe
に応じた貫入力制御値Ｕfaを算出し、この貫入力制御値
Ｕfaを流量制御信号として方向流量制御弁１９ａへ出力
する。また、これと共に貫入力制御演算手段３４は貫入
力制御値Ｕfaを加算器３５へ出力する。The load calculating means 31 inputs the elevation tension T and the boom angle θ from the elevation tension detector 26 and the boom angle detector 27, hoisting the excavator 4 and the wire rope 5a,
The supporting load F 0 required for hanging by b is calculated. This supporting load F 0 is output to the adder 32. Adder 32
Is calculated by subtracting the supporting load F 0 from the weight W of the excavator 4 input from the excavator weight setting device 25 and calculating the actual penetration input F r (= W−F
0 ) is calculated. This actual penetration input F r corresponds to the load actually applied to the tooth tips of the excavator 4. The adder 33 subtracts the actual penetration input F r from the target penetration input F t input from the target penetration input setting unit 23 to calculate the penetration input deviation F e (= F t −F r ). The penetration input control calculation means 34 uses this penetration input deviation F e.
The penetration input control value U fa corresponding to the above is calculated, and this penetration input control value U fa is output to the directional flow control valve 19a as a flow control signal. Further, along with this, the penetration input control calculation means 34 outputs the penetration input control value U fa to the adder 35.
【００２９】方向流量制御弁１９ａは入力される貫入力
制御値Ｕfaに応じて油圧モータ１７ａの回転方向および
回転数を制御する。この油圧モータ１７ａの回転は減速
機１８ａで減速されてウインチドラム６ａに伝達され、
ウインチドラム６ａから巻上げワイヤロープ５ａが繰り
出されまたは巻き取られる。油圧モータ１７ａの回転数
はモータ回転数検出器２２ａによって検出され、ロープ
速度演算手段３６ａはこのモータ回転数から巻上げワイ
ヤロープ５ａの実際の移動速度（繰出速度または巻取速
度）ｖraを後述のように算出する。このロープ速度ｖra
は加算器３７に出力される。The directional flow control valve 19a controls the rotating direction and the rotating speed of the hydraulic motor 17a according to the input penetration control value U fa . The rotation of the hydraulic motor 17a is reduced by the speed reducer 18a and transmitted to the winch drum 6a,
The winding wire rope 5a is paid out or wound up from the winch drum 6a. The rotation speed of the hydraulic motor 17a is detected by the motor rotation speed detector 22a, and the rope speed calculation means 36a calculates the actual moving speed (unwinding speed or winding speed) v ra of the hoisting wire rope 5a from the motor speed described later. To calculate. This rope speed v ra
Is output to the adder 37.
【００３０】一方、方向流量制御弁１９ｂも入力される
制御値Ｕfbに応じて油圧モータ１７ｂの回転方向および
回転数を制御する。この油圧モータ１７ｂの回転は減速
機１８ｂで減速されてウインチドラム６ｂに伝達され、
ウインチドラム６ｂから巻上げワイヤロープ５ｂが繰り
出されまたは巻き取られる。巻上げワイヤロープ５ａ，
ｂに伝えられた張力は加算器３８で加算され、掘削機４
は加算されたこの張力によって吊り上げ下げされる。ま
た、油圧モータ１７ｂの回転数はモータ回転数検出器２
２ｂによって検出され、ロープ速度演算手段３６ｂはこ
のモータ回転数から巻上げワイヤロープ５ｂの実際の移
動速度ｖrbを後述のように算出する。このロープ速度ｖ
rbは加算器３７に出力される。On the other hand, the directional flow control valve 19b also controls the rotational direction and rotational speed of the hydraulic motor 17b in accordance with the control value U fb that is input. The rotation of the hydraulic motor 17b is reduced by the speed reducer 18b and transmitted to the winch drum 6b,
The winding wire rope 5b is paid out or wound up from the winch drum 6b. Hoisting wire rope 5a,
The tension transmitted to b is added by the adder 38, and the excavator 4
Is suspended by this added tension. The rotation speed of the hydraulic motor 17b is determined by the motor rotation speed detector 2
2b, the rope speed calculation means 36b calculates the actual moving speed v rb of the hoisting wire rope 5b from this motor speed as described later. This rope speed v
rb is output to the adder 37.
【００３１】加算器３７は入力した各巻上げワイヤロー
プ５ａ，ｂの移動速度ｖra，ｖrbから速度偏差ｖe （＝
ｖra−ｖrb）を算出し、同調制御演算手段３９へこのロ
ープ速度偏差ｖe を出力する。同調制御演算手段３９は
この速度偏差ｖe に応じた同調制御値Ｕa を算出し、こ
の同調制御値Ｕa を加算器３５へ出力する。加算器３５
は貫入力制御演算手段３４の出力する貫入力制御値Ｕfa
とこの同調制御値Ｕaとを加算し、この加算結果を制御
値Ｕfb（＝Ｕfa＋Ｕa ）として方向流量制御弁１９ｂへ
出力する。The adder 37 calculates a speed deviation v e (=) from the input moving speeds v ra and v rb of the hoisting wire ropes 5a and 5b.
v ra −v rb ) is calculated, and this rope speed deviation v e is output to the tuning control calculation means 39. The tuning control calculation means 39 calculates a tuning control value U a according to this speed deviation v e , and outputs this tuning control value U a to the adder 35. Adder 35
Is the penetration input control value U fa output by the penetration input control calculation means 34.
And the tuning control value U a are added, and the addition result is output to the directional flow control valve 19b as a control value U fb (= U fa + U a ).
【００３２】従って、方向流量制御弁１９ａは貫入力偏
差Ｆe に応じた貫入力制御値Ｕfaを流量制御信号として
動作し、方向流量制御弁１９ｂはこの貫入力制御値Ｕfa
を成分とする制御値Ｕfbを流量制御信号として動作す
る。このため、各油圧モータ１７ａ，ｂはこれら各方向
流量制御弁１９ａ，ｂによって実貫入力Ｆr が目標貫入
力Ｆt に近付くように回転駆動される。しかも、一方の
流量制御弁１９ｂに与えられる流量制御信号には、ロー
プ速度偏差ｖe に応じた同調制御値Ｕa が成分として含
まれている。従って、流量制御弁１９ｂは、油圧モータ
１７ｂの回転状態が他方の油圧モータ１７ａの回転状態
と等しくなるようにこの油圧モータ１７ｂを回転制御す
る。このため、貫入力制御手段は、機械的連結を持たな
い各ウインチドラム６ａ，ｂから繰出される各巻上げワ
イヤロープ５ａ，ｂの移動速度ｖra，ｖrbが等しい状態
で掘削機４の貫入力制御を行う。Therefore, the directional flow control valve 19a operates with the penetration input control value U fa corresponding to the penetration input deviation F e as a flow control signal, and the directional flow control valve 19b operates with this penetration input control value U fa.
The control value U fb, which has the component, operates as a flow rate control signal. Therefore, the hydraulic motors 17a, 17b are rotationally driven by the directional flow control valves 19a, 19b so that the actual penetration input F r approaches the target penetration input F t . Moreover, the flow rate control signal supplied to the one flow rate control valve 19b includes the tuning control value U a corresponding to the rope speed deviation v e as a component. Therefore, the flow rate control valve 19b rotationally controls the hydraulic motor 17b so that the rotational state of the hydraulic motor 17b becomes equal to the rotational state of the other hydraulic motor 17a. Therefore, the penetration input control means causes the penetration input of the excavator 4 in a state where the moving speeds v ra and v rb of the hoisting wire ropes 5a and 5b fed from the winch drums 6a and 6b having no mechanical connection are equal. Take control.
【００３３】次に、ロープ速度演算手段３６ａ，ｂによ
る各巻上げワイヤロープ５ａ，ｂの移動速度演算につい
て説明する。Next, the moving speed calculation of the hoisting wire ropes 5a and 5b by the rope speed calculating means 36a and 36b will be described.
【００３４】図５に示すように、ウインチドラム６のド
ラム底径をＤD ，ドラム幅をＷD および巻上げワイヤロ
ープ５の直径をｄとする。また、減速機１８の減速比を
ＫDとし、モータ回転数検出器２２がモータ１回転当り
に出力するパルス数、つまり１回転当りの出力値をＫと
する。ワイヤロープ５はウインチドラム６にドラム幅Ｗ
D 方向に巻き取られて行き、幾層にもなって巻かれる。
ここで、ドラム幅ＷDにわたってワイヤロープ５が１層
分だけ巻き取られる際のドラム回転数、つまり各ロープ
層数当りのドラム回転数ＲD は次の（１）式に表され
る。As shown in FIG. 5, the drum bottom diameter of the winch drum 6 is D D , the drum width is W D, and the diameter of the hoisting wire rope 5 is d. Further, the reduction ratio of the speed reducer 18 is K D, and the number of pulses output by the motor rotation speed detector 22 per one rotation of the motor, that is, the output value per one rotation is K. The wire rope 5 has a winch drum 6 and a drum width W.
It is wound in the D direction and wound in multiple layers.
Here, the drum rotation number when the wire rope 5 is wound up by one layer over the drum width W D , that is, the drum rotation number R D per each rope layer number is represented by the following formula (1).
【００３５】 ＲD ＝ＷD ／ｄ …（１） また、ウインチドラム６が１回転してワイヤロープ５が
ウインチドラム６に巻き取られる長さ、つまり、ドラム
１回転当りのロープ巻取長さｌD （ｎ）は、層数をｎと
すると次の（２）式に表される。[0035] R D = W D / d ... (1) In addition, the winch drum 6 is rotated first wire rope 5 is the length to be wound on the winch drum 6, i.e., rope winding length of one rotation per drum l D (n) is expressed by the following equation (2), where n is the number of layers.
【００３６】 ｌD （ｎ）＝π×｛ＤD ＋ｄ（２ｎ−１）｝ …（２） また、モータ回転数検出器２２の出力値をｒとすると、
層数ｎはｒの値の範囲によって（１）式を用いて次の
（３）式のように特定される。[0036] l D (n) = π × {D D + d (2n-1)} ... (2) Further, when the output value of the motor rotational speed detector 22 and r,
The number n of layers is specified by the following expression (3) using the expression (1) depending on the range of the value of r.
【００３７】 ０≦ｒ≦ＲD ×ＫD ×Ｋ ならば ｎ＝１ ＲD ×ＫD ×Ｋ≦ｒ≦２×ＲD ×ＫD ×Ｋ ならば ｎ＝２ ２×ＲD ×ＫD ×Ｋ≦ｒ≦３×ＲD ×ＫD ×Ｋ ならば ｎ＝３ …（３） ｎ＝４以降も同様にして特定することが可能である。ま
た、モータ回転数検出器２２の単位出力当りのロープ巻
取長さｌ（ｎ）は、（２）式を用いて次の（４）式によ
って求められる。[0037] 0 ≦ r ≦ R D × K D × K if n = 1 R D × K D × K ≦ r ≦ 2 × R D × K D × K if n = 2 2 × R D × K D × K ≦ r ≦ 3 × R D × K D × K if n = 3 ... (3) n = 4 and later also can be identified in a similar manner. Further, the rope winding length l (n) per unit output of the motor rotation speed detector 22 is obtained by the following equation (4) using the equation (2).
【００３８】 ｌ（ｎ）＝ｌD （ｎ）／ＫD ／Ｋ …（４） モータ回転数検出器２２の出力値がｒの時の層数ｎは
（３）式から求められ、この層数ｎから（２）式によっ
てドラム１回転当りのロープ巻取長さｌD （ｎ）が求め
られる。さらに、このｌD （ｎ）から（４）式によって
モータ回転数検出器２２の単位出力当りのロープ巻取長
さｌ（ｎ）が求められる。従って、巻上げワイヤロープ
５の移動速度ｖr は、モータ回転数検出器２２の出力値
ｒを時間ｔで微分することにより、次の（５）式によっ
て求められる。The layer number n when the output value of r in l (n) = l D ( n) / K D / K ... (4) motor rotation speed detector 22 is obtained from equation (3), this layer From the number n, the rope winding length l D (n) per one rotation of the drum can be obtained by the equation (2). Further, from this l D (n), the rope winding length l (n) per unit output of the motor rotation speed detector 22 is obtained by the equation (4). Therefore, the moving speed v r of the hoisting wire rope 5 is obtained by the following equation (5) by differentiating the output value r of the motor rotation speed detector 22 with respect to the time t.
【００３９】 ｖr ＝ｌ（ｎ）×ｄｒ／ｄｔ …（５） このように、本実施例による掘削速度検出手段は、油圧
モータ１７の回転数から巻上げワイヤロープ５の繰出速
度ｖを演算する構成となっている。V r = 1 (n) × dr / dt (5) As described above, the excavation speed detecting means according to the present embodiment calculates the feeding speed v of the hoisting wire rope 5 from the rotation speed of the hydraulic motor 17. It is composed.
【００４０】図６は、本実施例の掘削制御装置による掘
削速度制御の流れ、および前述した同調制御の流れを示
すブロック線図である。なお、同図において図４と同一
部分には同一符号を付してその説明は省略する。FIG. 6 is a block diagram showing the flow of excavation speed control by the excavation control device of this embodiment, and the flow of the aforementioned tuning control. 4, the same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００４１】モータ回転数検出器２２ａ，ｂ，コントロ
ーラ２０内のロープ速度演算手段３６ａ，ｂ，加算器４
１および掘削機速度演算手段４２は掘削速度検出手段を
構成している。目標速度設定器２４およびコントローラ
２０内の加算器４３および速度制御演算手段４４は掘削
速度制御手段を構成している。また、前述したように、
コントローラ２０内の加算器３５，３７および同調制御
演算手段３９は同調制御手段を構成しており、加算器３
７はロープ速度演算手段３６ａ，ｂの出力するロープ移
動速度ｖra，ｖrbからロープ速度偏差ｖe を算出する。
同調制御演算手段３９はこの速度偏差ｖe に応じた制御
値Ｕaを加算器３５へ出力する。ロープ速度ｖra，ｖrb
は加算器４１にも与えられており、加算器４１はこられ
各ロープ速度ｖra，ｖrbを加算してこの加算値を掘削機
速度演算手段４２へ出力する。掘削機速度演算手段４２
はこの加算値から、ワイヤロープ５に吊られた掘削機４
が実際に降下する速度、つまり実掘削速度Ｖr を算出す
る。この実掘削速度Ｖr は加算器４３へ出力される。Motor speed detectors 22a, 22b, rope speed calculating means 36a, 36b in the controller 20, adder 4
1 and the excavator speed calculation means 42 constitute an excavation speed detection means. The target speed setter 24, the adder 43 in the controller 20, and the speed control calculation means 44 constitute excavation speed control means. Also, as mentioned above,
The adders 35 and 37 and the tuning control calculation means 39 in the controller 20 constitute a tuning control means, and the adder 3
Reference numeral 7 calculates the rope speed deviation v e from the rope moving speeds v ra and v rb output by the rope speed calculating means 36a and 36b .
The tuning control calculation means 39 outputs the control value U a corresponding to the speed deviation v e to the adder 35. Rope speed v ra , v rb
Is also given to the adder 41, and the adder 41 adds the rope speeds v ra and v rb , and outputs the added value to the excavator speed calculation means 42. Excavator speed calculation means 42
From this added value, the excavator 4 suspended on the wire rope 5
The speed at which the vehicle actually descends, that is, the actual excavation speed V r is calculated. This actual excavation speed V r is output to the adder 43.
【００４２】加算器４３には目標速度設定器２４から掘
削機４の目標掘削速度Ｖt が与えられている。加算器４
３は目標掘削速度Ｖt から実掘削速度Ｖr を減算して掘
削速度偏差Ｖe （＝Ｖt −Ｖr ）を算出する。速度制御
演算手段４４はこの掘削速度偏差Ｖe に応じて掘削速度
制御値Ｕvaを算出し、方向流量制御弁１９ａへ出力す
る。方向流量制御弁１９ａは入力される掘削速度制御値
Ｕvaに応じて油圧モータ１７ａの回転方向および回転数
を制御する。一方、掘削速度制御値Ｕvaは加算器３５へ
も出力されており、加算器３５は同調制御演算手段３９
の出力する同調制御値Ｕa とこの掘削速度制御値Ｕvaと
を加算し、この加算結果を制御値Ｕvb（＝Ｕva＋Ｕa ）
として方向流量制御弁１９ｂへ出力する。方向流量制御
弁１９ｂは入力される制御値Ｕvbに応じて油圧モータ１
７ｂの回転方向および回転数を制御する。A target excavation speed V t of the excavator 4 is given to the adder 43 from the target speed setter 24. Adder 4
3 calculates the by subtracting the actual drilling speed V r from the target excavation velocity V t excavating speed deviation V e (= V t -V r ). Speed control operation unit 44 calculates the excavating speed control value U va depending on the drilling speed deviation V e, and outputs it to the directional flow control valve 19a. The directional flow control valve 19a controls the rotation direction and the rotation speed of the hydraulic motor 17a according to the input excavation speed control value Uva . On the other hand, the excavation speed control value U va is also output to the adder 35, and the adder 35 uses the tuning control calculation means 39.
Of the tuned control value U a output by the above and this excavation speed control value U va are added, and the addition result is the control value U vb (= U va + U a ).
To the directional flow control valve 19b. The directional flow control valve 19b controls the hydraulic motor 1 according to the input control value U vb.
The rotation direction and the rotation speed of 7b are controlled.
【００４３】従って、方向流量制御弁１９ａは掘削速度
偏差Ｖe に応じた掘削速度制御値Ｕvaを流量制御信号と
して動作し、方向流量制御弁１９ｂはこの掘削速度制御
値Ｕvaを成分とする制御値Ｕvbを流量制御信号として動
作する。このため、各油圧モータ１７ａ，ｂはこれら各
方向流量制御弁１９ａ，ｂによって実掘削速度Ｖr が目
標掘削速度Ｖt に近付くように回転駆動される。この場
合においても、一方の流量制御弁１９ｂに与えられる流
量制御信号には、ロープ速度偏差ｖe に応じた同調制御
値Ｕa が成分として含まれている。従って、掘削速度制
御時においても、流量制御弁１９ｂは、油圧モータ１７
ｂの回転状態が他方の油圧モータ１７ａの回転状態と等
しくなるようにこの油圧モータ１７ｂを回転制御する。
このため、掘削速度制御手段は、機械的連結を持たない
各ウインチドラム６ａ，ｂから繰出される各巻上げワイ
ヤロープ５ａ，ｂの移動速度ｖra，ｖrbが等しい状態で
掘削機４の掘削速度制御を行う。Therefore, the directional flow control valve 19a operates with the excavation speed control value U va corresponding to the excavation speed deviation V e as a flow control signal, and the directional flow control valve 19b has this excavation speed control value U va as a component. The control value U vb operates as a flow rate control signal. Therefore, the hydraulic motors 17a, b each of these directional flow control valve 19a, the actual drilling speed V r by b is rotated so as to approach the target excavation velocity V t. Also in this case, the flow rate control signal given to the one flow rate control valve 19b contains the tuning control value U a corresponding to the rope speed deviation v e as a component. Therefore, even during the excavation speed control, the flow rate control valve 19b keeps the hydraulic motor 17
The hydraulic motor 17b is rotationally controlled so that the rotational state of b is equal to the rotational state of the other hydraulic motor 17a.
Therefore, the excavation speed control means controls the excavation speed of the excavator 4 with the moving speeds v ra and v rb of the hoisting wire ropes 5a and 5b fed from the winch drums 6a and 6b having no mechanical connection being equal. Take control.
【００４４】図７は図６に示した掘削速度制御に関する
掘削制御装置を簡素化して構成した別の掘削制御装置に
よる掘削制御および同調制御の流れを示すブロック線図
である。なお、同図において図６と同一部分には同一符
号を付してその説明は省略する。FIG. 7 is a block diagram showing the flow of excavation control and tuning control by another excavation control device which is configured by simplifying the excavation control device for excavation speed control shown in FIG. 6, the same parts as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００４５】モータ回転数検出器２２ａ，ｂおよびロー
プ速度演算手段３６ａ，ｂはロープ速度検出手段を構成
している。目標速度設定器２４，加算器４５ａ，ｂおよ
び速度制御演算手段４６ａ，ｂはロープ速度制御手段を
構成している。このロープ速度制御手段は前述した掘削
速度制御手段および同調制御手段として機能する。ロー
プ速度演算手段３６ａから出力されたロープ速度ｖ
raは、加算器４５ａで目標掘削速度Ｖt から減算され、
ロープ速度偏差ｖea（＝Ｖt −ｖra）が算出される。速
度制御演算手段４６ａはこのロープ速度偏差ｖeaに応じ
たロープ速度制御値Ｕvaを算出し、方向流量制御弁１９
ａへ出力する。一方、ロープ速度演算手段３６ｂから出
力されたロープ速度ｖrbは、加算器４５ｂで目標掘削速
度Ｖt から減算され、ロープ速度偏差ｖeb（＝Ｖt −ｖ
rb）が算出される。速度制御演算手段４６ｂはこのロー
プ速度偏差ｖebに応じたロープ速度制御値Ｕvbを算出
し、方向流量制御弁１９ｂへ出力する。The motor rotation speed detectors 22a and 22b and the rope speed calculating means 36a and 36b constitute rope speed detecting means. The target speed setter 24, the adders 45a and 45b, and the speed control calculation means 46a and 46b constitute rope speed control means. This rope speed control means functions as the above-mentioned excavation speed control means and synchronization control means. Rope speed v output from the rope speed calculation means 36a
ra is subtracted from the target excavation speed V t by the adder 45a,
The rope speed deviation v ea (= V t −v ra ) is calculated. The speed control calculation means 46a calculates the rope speed control value U va according to the rope speed deviation v ea , and the directional flow control valve 19
Output to a. On the other hand, the rope speed v rb output from the rope speed calculation means 36 b is subtracted from the target excavation speed V t by the adder 45 b to obtain the rope speed deviation v eb (= V t −v).
rb ) is calculated. The speed control calculation means 46b calculates a rope speed control value U vb according to the rope speed deviation v eb and outputs it to the directional flow control valve 19b.
【００４６】従って、各方向流量制御弁１９ａ，ｂは、
ロープ速度偏差ｖea，ｖebに応じた制御値Ｕva，Ｕvbを
流量制御信号として動作する。目標速度設定器２４によ
ってコントローラ２０に与える目標速度Ｖt をロープ移
動速度ｖに換算しておくことにより、ロープ速度偏差ｖ
ea，ｖebは掘削速度偏差Ｖe に相当するものとなる。ま
た、各ロープ速度演算手段３６ａ，ｂで算出されるロー
プ移動速度ｖra，ｖrbは実掘削速度Ｖr に相当する。こ
の結果、各油圧モータ１７ａ，ｂは各方向流量制御弁１
９ａ，ｂによって実掘削速度Ｖr が目標掘削速度Ｖt に
近付くように回転制御される。また、各ロープ速度
ｖra，ｖrbが同一の目標速度Ｖt に近付けられるため、
各油圧モータ１７ａ，ｂの回転は各方向流量制御弁１９
ａ，ｂによって等しくさせられる。従って、この図７に
示された掘削制御装置によっても、機械的連結を持たな
い各ウインチドラム６ａ，ｂから繰出される各巻上げワ
イヤロープ５ａ，ｂの移動速度ｖra，ｖrbが等しい状態
で掘削機４の掘削速度制御が行われる。Therefore, the directional flow control valves 19a and 19b are
The control values U va and U vb corresponding to the rope speed deviations v ea and v eb operate as flow rate control signals. By converting the target speed V t given to the controller 20 by the target speed setter 24 into the rope moving speed v, the rope speed deviation v
ea, v eb becomes equivalent to the drilling speed deviation V e. The rope moving speeds v ra and v rb calculated by the rope speed calculating means 36a and 36b correspond to the actual excavation speed V r . As a result, the hydraulic motors 17a, 17b are operated by the directional flow control valves 1
The rotation control is performed by 9a and 9b so that the actual excavation speed V r approaches the target excavation speed V t . Further, since the rope velocities v ra and v rb are brought close to the same target velocity V t ,
The rotation of each hydraulic motor 17a, 17b is controlled by each direction flow control valve 19
It is made equal by a and b. Therefore, even by the excavation control device shown in FIG. 7, the moving speeds v ra and v rb of the hoisting wire ropes 5a and 5b fed from the winch drums 6a and 6b having no mechanical connection are equal. The excavation speed of the excavator 4 is controlled.
【００４７】図１は本実施例の掘削制御装置による掘削
制御の全体の流れを示すブロック線図である。なお、同
図において図４および図６と同一部分には同一符号を付
してその説明は省略する。FIG. 1 is a block diagram showing the overall flow of excavation control by the excavation control device of this embodiment. In the figure, the same parts as those in FIG. 4 and FIG.
【００４８】コントローラ２０内の制御切替器５１およ
び切替スイッチ５２は掘削制御切替手段を構成してい
る。制御切替器５１は貫入力制御演算手段３４から貫入
力制御値Ｕfaを入力し、速度制御手段４４から掘削速度
制御値Ｕvaを入力する。そして、入力した各制御値Ｕfa
およびＵvaの大きさを比較し、小さい値の方の制御値Ｕ
faまたはＵvaを選択する。制御切替器５１はこの選択結
果に応じて切替スイッチ５２の接続状態を次のように切
り替える。The control switching device 51 and the changeover switch 52 in the controller 20 constitute excavation control switching means. The control switching device 51 inputs the penetration input control value U fa from the penetration input control calculation means 34, and inputs the excavation speed control value U va from the speed control means 44. Then, each input control value U fa
And the magnitude of U va are compared, and the smaller control value U
Select fa or U va . The control switching device 51 switches the connection state of the changeover switch 52 as follows according to the selection result.
【００４９】つまり、掘削速度制御値Ｕvaが貫入力制御
値Ｕfaよりも小さい場合には（Ｕfa＞Ｕva）、制御切替
器５１は小さい方の掘削速度制御値Ｕvaを選択し、切替
スイッチ５２を白丸印で示される接点側に接続を切り替
える。従って、方向流量制御弁１９ａおよび加算器３５
には掘削速度制御値Ｕvaが与えられる。この結果、掘削
制御は前述した掘削速度制御に切り替えられ、掘削速度
制御手段により、各ウインチドラム６ａ，ｂから繰出さ
れる各巻上げワイヤロープ５ａ，ｂの移動速度ｖra，ｖ
rbが等しい状態で掘削機４の掘削速度制御が行われる。That is, when the excavation speed control value U va is smaller than the penetration input control value U fa (U fa > U va ), the control switch 51 selects the smaller excavation speed control value U va , The connection of the changeover switch 52 is changed over to the contact side indicated by a white circle. Therefore, the directional flow control valve 19a and the adder 35
Is given the excavation speed control value U va . As a result, the excavation control is switched to the excavation speed control described above, and the excavation speed control means moves the moving speeds v ra , v of the hoisting wire ropes 5a, 5b fed from the winch drums 6a, 6b.
The excavation speed control of the excavator 4 is performed in the state where rb is equal.
【００５０】また、貫入力制御値Ｕfaが掘削速度制御値
Ｕvaよりも小さい場合には（Ｕfa＜Ｕva）、制御切替器
５１は小さい方の貫入力制御値Ｕfaを選択し、切替スイ
ッチ５２を黒丸印で示される図示の接点側に接続を切り
替える。従って、方向流量制御弁１９ａおよび加算器３
５には貫入力制御値Ｕfaが与えられる。この結果、掘削
制御は掘削速度制御から前述した貫入力制御に切り替え
られ、貫入力制御手段により、各ウインチドラム６ａ，
ｂから繰出される各巻上げワイヤロープ５ａ，ｂの移動
速度ｖra，ｖrbが等しい状態で掘削機４の貫入力制御が
行われる。When the penetration input control value U fa is smaller than the excavation speed control value U va (U fa <U va ), the control switch 51 selects the smaller penetration input control value U fa , The connection of the changeover switch 52 is changed over to the contact side shown in the drawing, which is indicated by a black circle. Therefore, the directional flow control valve 19a and the adder 3
A constant input control value U fa is given to 5. As a result, the excavation control is switched from the excavation speed control to the penetration input control described above, and the penetration input control means causes each winch drum 6a,
The penetration input control of the excavator 4 is performed in a state where the moving speeds v ra and v rb of the hoisting wire ropes 5a and 5b fed out from b are equal.
【００５１】従って、目標貫入力設定器２３および目標
速度設定器２４にそれぞれ目標値を設定し、掘削機重量
設定器２５に掘削機４の重量を設定した後、本実施例に
よる掘削制御装置による制御の下で掘削を行えば、掘削
開始後、掘削機４が掘削面に着底していなければ、貫入
力制御値Ｕfa＞掘削速度制御値Ｕvaとなり、掘削速度制
御が行われる。Therefore, after the target values are set in the target penetration input setting device 23 and the target speed setting device 24, respectively, and the weight of the excavator 4 is set in the excavator weight setting device 25, the excavation control device according to the present embodiment is used. When excavation is performed under control, if the excavator 4 has not bottomed on the excavation surface after the start of excavation, the penetration input control value U fa > the excavation speed control value U va , and the excavation speed control is performed.
【００５２】また、掘削機４が掘削面に着底すると掘削
機４の歯先に荷重がかかるため、実貫入力Ｆr が大きく
なって貫入力偏差Ｆe は減少する。従って、この貫入力
偏差Ｆe に応じた貫入力制御値Ｕfaの初期値を速度制御
値Ｕvaの初期値に対して適当に設定しておけば、ＰＩ制
御則を用いた本実施例による貫入力制御演算において
は、貫入力偏差Ｆe が負数にならなくても、貫入力制御
値Ｕfa＜掘削速度制御値Ｕvaとなり、掘削制御は定速制
御から貫入力制御に速やかに切り替えられる。つまり、
制御切替手段による切替制御は貫入力偏差Ｆe の減少が
検出されることによって行われ、貫入力偏差Ｆe の符号
が正から負へ変化する前に行われる。このため、本実施
例による掘削制御装置によれば、掘削機４の実歯先荷重
Ｗr が歯先荷重の制限値ＷL を超過する前に、掘削制御
は定速制御から貫入力制御に切り替えられる。よって、
掘削機４の掘削歯には従来のように歯先が破損するよう
な大きな荷重は加わらなくなり、歯先の破損は確実に防
止されるようになる。When the excavator 4 bottoms on the excavation surface, a load is applied to the tooth tips of the excavator 4, so that the actual penetration input F r increases and the penetration input deviation F e decreases. Therefore, if the initial value of the penetration input control value U fa corresponding to the penetration input deviation F e is appropriately set with respect to the initial value of the speed control value U va , this embodiment uses the PI control law. In the penetration input control calculation, even if the penetration input deviation F e does not become a negative number, the penetration input control value U fa <the excavation speed control value U va , and the excavation control is quickly switched from the constant speed control to the penetration input control. . That is,
Switching control by the control switching means is performed by a reduction in penetration force deviation F e is detected, takes place before the sign of the penetration force deviation F e is changed from positive to negative. Therefore, according to the excavation control device of the present embodiment, the excavation control is changed from the constant speed control to the penetration input control before the actual tooth tip load W r of the excavator 4 exceeds the tooth tip load limit value W L. Can be switched. Therefore,
As in the conventional case, a large load that would damage the tooth tip is not applied to the excavated tooth of the excavator 4, and the tooth tip is reliably prevented from being damaged.
【００５３】また、掘削機４の着底した掘削面が軟らか
い土質の時は、掘削機４の歯先にかかる荷重は小さいた
め、制御値の大小条件は貫入力制御値Ｕfa＞掘削速度制
御値Ｕvaのままで変化せず、掘削制御は切り替わらずに
掘削速度制御が続けて行われる。また、掘削中に土質が
硬い土質から軟らかい土質へ変化した場合には、上記の
掘削機４の着底時と同様に、掘削制御は、実掘削速度Ｖ
r が目標掘削速度Ｖtを越えることなく、一定貫入力制
御から定速制御に切り替えられる。Further, when the excavator 4 has a soft excavation surface on the bottom, the load applied to the tooth tip of the excavator 4 is small, so the control value must be large enough to control the penetration input value U fa > excavation speed control. The value U va remains unchanged, and the excavation speed control is continuously performed without switching the excavation control. When the soil quality changes from hard soil to soft soil during excavation, the excavation control is performed at the actual excavation speed V, as in the case of the bottom of the excavator 4 described above.
r is without exceeding the target excavation velocity V t, is switched to the constant speed control from the constant penetration force control.
【００５４】また、本実施例による掘削制御装置の掘削
速度検出手段では、油圧モータ１７の回転数から巻上げ
ワイヤロープ５の繰出速度ｖを前述のように演算して求
めており、伸縮するおそれのある巻上げワイヤロープ５
の実際の移動速度を検出することなく、実掘削速度Ｖr
が求められている。このため、従来のように、ワイヤロ
ープ移動検出の平均時間を長くとって巻上げワイヤロー
プ５の伸縮の影響を除去する必要はなくなり、実掘削速
度Ｖr は迅速に求められる。よって、制御時間が短縮さ
れて掘削機の速度制御は応答性よく行われる。しかも、
速度制御の応答を速めるために従来必要とされたフィー
ドフォワード用センサは不要となり、速度検出センサを
２系統設ける必要はなくなる。Further, in the excavation speed detecting means of the excavation control device according to this embodiment, the payout speed v of the hoisting wire rope 5 is calculated from the rotation speed of the hydraulic motor 17 as described above, and there is a risk of expansion and contraction. A certain hoisting wire rope 5
The actual excavation speed V r without detecting the actual moving speed of
Is required. Therefore, it is not necessary to remove the influence of the expansion and contraction of the hoisting wire rope 5 by lengthening the average time for detecting the wire rope movement as in the conventional case, and the actual excavation speed V r can be quickly obtained. Therefore, the control time is shortened and the speed control of the excavator is performed with good responsiveness. Moreover,
The feed-forward sensor that has been conventionally required for speeding up the response of the speed control is unnecessary, and it is not necessary to provide two speed detection sensors.
【００５５】また、巻上げワイヤロープ５ａ，ｂを２つ
のウインチドラム６ａ，ｂから繰り出す際、同調制御演
算手段３９により、一方の流量制御弁１９ｂに与えられ
る貫入力制御値Ｕfaまたは速度制御値Ｕvaに、各ロープ
繰出速度ｖra，ｖrbの偏差ｖe に応じた同調制御値Ｕa
が加えられることにより、一方の油圧モータ１７ｂの回
転は他方の油圧モータ１７ａの回転に等しくされ、各油
圧モータ１７ａ，ｂの回転は同調制御される。また、図
７に示す掘削制御装置においては、各ロープ速度検出手
段によって巻き上げワイヤロープ５ａ，ｂの各繰出速度
ｖra，ｖrbを演算し、ロープ速度制御手段により、検出
された各ロープ速度ｖra，ｖrbと予め設定された目標ロ
ープ速度Ｖt との各偏差ｖea，ｖebを求め、これら各ロ
ープ速度偏差ｖea，ｖebに応じた各ロープ速度制御値Ｕ
va，Ｕvbを制御切替器５１によって各流量制御弁１９
ａ，ｂに与えることにより、各油圧モータ１７ａ，ｂの
回転は各ロープ速度ｖra，ｖrbが目標ロープ速度Ｖt に
一致するように同調制御される。When the hoisting wire ropes 5a and 5b are fed from the two winch drums 6a and 6b, the penetration control value U fa or the speed control value U given to one of the flow rate control valves 19b by the tuning control calculating means 39 is used. va is the tuning control value U a according to the deviation v e of each rope feeding speed v ra , v rb
Is added, the rotation of one hydraulic motor 17b is made equal to the rotation of the other hydraulic motor 17a, and the rotations of the hydraulic motors 17a and 17b are synchronously controlled. Further, in the excavation control device shown in FIG. 7, the respective rope speed detecting means calculate the respective feeding speeds v ra and v rb of the hoisting wire ropes 5a and 5b, and the rope speed controlling means detects the respective rope speeds v. The respective deviations v ea and v eb between ra and v rb and the preset target rope speed V t are calculated, and the respective rope speed control values U corresponding to these respective rope speed deviations v ea and v eb
va and U vb are connected to each flow control valve 19 by the control switch 51.
By applying a to a and b, the rotation of each hydraulic motor 17a and 17b is synchronously controlled so that the rope speeds v ra and v rb match the target rope speed V t .
【００５６】このため、いずれの掘削制御装置において
も、各ウインチドラム６ａ，ｂは同調制御された各油圧
モータ１７ａ，ｂによって回転駆動され、各ウインチド
ラム６ａ，ｂから繰り出される巻上げワイヤロープ５
ａ，ｂの各速度は等しくなる。よって、各ウインチドラ
ム６ａ，ｂ間のロープ巻き容量の差は掘削制御開始時か
ら変化せず、巻き容量の調整は不要となる。つまり、各
ウインチドラム６ａ，ｂに巻き取る巻上げワイヤロープ
５ａ，ｂの長さを予め調整しておく従来の煩わしい操作
は不要となり、掘削制御は簡易に行える。また、ウイン
チドラム６ａ，ｂから巻上げワイヤロープ５ａ，ｂが外
れてしまう危険もなくなる。Therefore, in any of the excavation control devices, the winch drums 6a and 6b are rotationally driven by the synchronously controlled hydraulic motors 17a and 17b, respectively, and the hoisting wire ropes 5 unreeled from the winch drums 6a and 6b.
The speeds of a and b are equal. Therefore, the difference in the rope winding capacity between the winch drums 6a and 6b does not change from the start of the excavation control, and the adjustment of the winding capacity becomes unnecessary. That is, the conventional troublesome operation of adjusting the lengths of the hoisting wire ropes 5a and 5b wound around the winch drums 6a and 6b in advance is unnecessary, and the excavation control can be easily performed. Further, there is no risk that the hoisting wire ropes 5a and 5b will come off the winch drums 6a and 6b.
【００５７】また、図７に示す掘削制御装置により掘削
機４の掘削速度制御および同調制御を行う場合には、図
１に示す掘削制御切替器５１に各ロープ速度制御値
Ｕva，Ｕvbおよび貫入力制御値Ｕfaを与える。そして、
これら各制御値のうちで一番小さい制御値を制御切替器
５１によって選択する。選択した制御値がロープ速度制
御値ＵvaまたはＵvbである場合には、制御切替器５１は
各ロープ速度制御値Ｕva，Ｕvbを流量制御信号として各
流量制御弁１９ａ，ｂに与え、掘削制御装置に掘削速度
制御を行わせる。また、選択した制御値が貫入力制御値
Ｕfaである場合には、制御切替器５１は切替スイッチ５
２を切り替え、貫入力制御値Ｕfaを流量制御信号として
各流量制御弁１９ａ，ｂに与え、掘削制御装置に貫入力
制御を行わせる。従って、図７に示すロープ速度制御手
段を用いて図１に示す掘削制御装置を構成しても、前述
した切替制御と同様な切替制御が行える。When the excavation speed control and the synchronous control of the excavator 4 are performed by the excavation control device shown in FIG. 7, the rope speed control values U va , U vb and the rope speed control values U va , U vb and A penetration input control value U fa is given. And
The smallest control value among these control values is selected by the control switch 51. When the selected control value is the rope speed control value U va or U vb , the control switching device 51 gives each rope speed control value U va , U vb as a flow control signal to each flow control valve 19a, 19b. Cause the excavation control device to perform excavation speed control. Further, when the selected control value is the penetration input control value U fa , the control switching device 51 causes the changeover switch 5 to operate.
2 is switched, and the penetration input control value U fa is applied to each of the flow rate control valves 19a and 19b as a flow rate control signal to cause the excavation control device to perform the penetration input control. Therefore, even if the excavation control device shown in FIG. 1 is configured by using the rope speed control means shown in FIG. 7, the same switching control as the above-described switching control can be performed.
【００５８】なお、上記実施例の説明においては本実施
例の掘削制御装置による掘削速度制御および貫入力制御
を２つのウインチドラムを用いた掘削機に適用した場合
について説明したが、１つのウインチドラムを用いた掘
削機に適用することも可能である。この場合においても
上記実施例と同様な効果が奏される。In the description of the above embodiment, the case where the excavation speed control and the penetration input control by the excavation control device of the present embodiment are applied to the excavator using two winch drums has been described. It is also possible to apply to the excavator using. In this case, the same effect as in the above embodiment can be obtained.
【００５９】[0059]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、掘
削機の歯先に荷重がかかると実貫入力が大きくなって貫
入力偏差は減少する。従って、定速制御と貫入力制御と
の切替制御は、速度制御値と貫入力制御値とのうちの小
さい方の制御値を制御切替手段によって流量制御弁に与
えることによって行える。また、各ロープ速度および目
標ロープ速度から各ロープ速度偏差を求め、これら各ロ
ープ速度偏差に応じた各ロープ速度制御値に基づいて掘
削制御を行う場合には、制御切替手段によって各ロープ
速度制御値および貫入力制御値のうちで一番小さい制御
値を選択することにより、定速制御と貫入力制御との切
替制御を行える。つまり、いずれの切替制御において
も、切替制御は貫入力偏差の減少が検出されることによ
って行われ、貫入力偏差の符号が変化する前に行われ
る。このため、実歯先荷重が歯先荷重の制限値を超過す
る前に、掘削制御は定速制御から貫入力制御に切り替え
られる。よって、掘削機の掘削歯には従来のように歯先
が破損するような大きな荷重が加わらなくなり、歯先の
破損は確実に防止される。As described above, according to the present invention, when a load is applied to the addendum of the excavator, the actual penetration input increases and the penetration input deviation decreases. Therefore, the switching control between the constant speed control and the penetration input control can be performed by giving the smaller one of the speed control value and the penetration input control value to the flow control valve by the control switching means. Also, when each rope speed deviation is obtained from each rope speed and the target rope speed, and when excavation control is performed based on each rope speed control value corresponding to each rope speed deviation, each rope speed control value is controlled by the control switching means. By selecting the smallest control value among the and penetration input control values, switching control between constant speed control and penetration input control can be performed. That is, in any of the switching controls, the switching control is performed by detecting a decrease in the penetration input deviation, and is performed before the sign of the penetration input deviation changes. Therefore, the excavation control is switched from the constant speed control to the penetration input control before the actual tooth tip load exceeds the limit value of the tooth tip load. As a result, a large load that damages the tooth tip is not applied to the excavating tooth of the excavator as in the conventional case, and the tooth tip is reliably prevented from being damaged.
【００６０】また、掘削速度検出手段において、油圧モ
ータの回転数からワイヤロープの繰出速度を演算するこ
とにより、伸縮するおそれのあるワイヤロープの実際の
移動速度を検出することなく、実掘削速度が求められ
る。このため、ワイヤロープ移動検出の平均時間を長く
とってワイヤロープの伸縮の影響を除去する必要はなく
なり、実掘削速度は迅速に求められる。よって、制御時
間が短縮されて掘削機の速度制御は応答性よく行われ
る。しかも、速度制御の応答を速めるために従来必要と
されたフィードフォワード用センサは不要となり、速度
検出センサを２系統設ける必要はなくなる。この結果、
掘削制御装置の構成要素が減るため、掘削制御装置の信
頼性は向上し、さらに、製品コストは低減される。Further, the digging speed detecting means calculates the wire rope payout speed from the rotation speed of the hydraulic motor, so that the actual digging speed can be calculated without detecting the actual moving speed of the wire rope which may expand or contract. Desired. Therefore, it is not necessary to take the average time of wire rope movement detection long to eliminate the influence of expansion and contraction of the wire rope, and the actual excavation speed can be quickly obtained. Therefore, the control time is shortened and the speed control of the excavator is performed with good responsiveness. In addition, the feedforward sensor conventionally required for speeding up the response of the speed control is unnecessary, and it is not necessary to provide two speed detection sensors. As a result,
Reducing the components of the excavation control device improves the reliability of the excavation control device and further reduces the product cost.
【００６１】また、ワイヤロープを複数のドラムから繰
り出す場合に、同調制御手段により、いずれかの流量制
御弁に与えられる制御値に各ロープ繰出速度の偏差に応
じた同調制御値が加えられることにより、この同調制御
値が与えられた流量制御弁によって制御される油圧モー
タの回転は他の油圧モータの回転に等しくされ、各油圧
モータは同調制御される。このため、各ウインチドラム
は同調制御された各油圧モータによって回転駆動され、
各ウインチドラムから繰り出されるワイヤロープの速度
は等しくなる。よって、各ウインチドラムに巻き取るワ
イヤロープの長さを予め調整しておく従来の煩わしい操
作は不要となり、掘削制御は簡易に行える。また、ウイ
ンチドラムからワイヤロープが外れてしまう危険もなく
なる。When the wire rope is fed from a plurality of drums, the tuning control means adds the tuning control value corresponding to the deviation of each rope feeding speed to the control value given to one of the flow rate control valves. The rotation of the hydraulic motor controlled by the flow rate control valve to which this synchronization control value is given is made equal to the rotation of the other hydraulic motors, and each hydraulic motor is synchronously controlled. For this reason, each winch drum is rotationally driven by each synchronously controlled hydraulic motor,
The speed of the wire rope paid out from each winch drum becomes equal. Therefore, the conventional cumbersome operation of previously adjusting the length of the wire rope wound around each winch drum is not required, and the excavation control can be easily performed. Also, there is no risk of the wire rope coming off the winch drum.
【００６２】また、ロープ速度検出手段によってワイヤ
ロープの各繰出速度を演算し、ロープ速度制御手段によ
り、検出された各ロープ速度と予め設定された目標ロー
プ速度との各偏差を求め、これら各ロープ速度偏差に応
じた各ロープ速度制御値を制御切替手段を介して各流量
制御弁に与えることにより、各油圧モータの回転は各ロ
ープ速度が目標ロープ速度に一致するように制御され
る。このため、掘削速度制御と同調制御とが同一手段に
よって行われ、より簡略な装置構成で上記効果を奏する
掘削制御を行える。The rope speed detecting means calculates each feeding speed of the wire rope, and the rope speed control means obtains each deviation between each detected rope speed and a preset target rope speed, and each rope. By applying each rope speed control value corresponding to the speed deviation to each flow rate control valve via the control switching means, the rotation of each hydraulic motor is controlled so that each rope speed matches the target rope speed. Therefore, the excavation speed control and the synchronization control are performed by the same means, and the excavation control having the above effect can be performed with a simpler device configuration.
【図１】本発明の一実施例の掘削制御装置による掘削制
御の全制御の流れを示すブロック線図である。FIG. 1 is a block diagram showing the overall control flow of excavation control by an excavation control device according to an embodiment of the present invention.
【図２】本実施例による掘削制御装置が適用される掘削
専用クローラクレーンの側面図である。FIG. 2 is a side view of an excavation-only crawler crane to which the excavation control device according to the present embodiment is applied.
【図３】本実施例による掘削制御装置の全体の概略構成
を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of an entire excavation control device according to the present embodiment.
【図４】本実施例の掘削制御装置による貫入力制御およ
び同調制御の流れを示すブロック線図である。FIG. 4 is a block diagram showing the flow of penetration input control and tuning control by the excavation control system of this embodiment.
【図５】本実施例の掘削制御装置による掘削速度検出手
段の構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of excavation speed detection means by the excavation control device of the present embodiment.
【図６】本実施例の掘削制御装置による掘削速度制御お
よび同調制御の流れを示すブロック線図である。FIG. 6 is a block diagram showing the flow of excavation speed control and tuning control by the excavation control device of this embodiment.
【図７】本実施例の掘削制御装置による掘削速度制御お
よび同調制御の流れの他の例を示すブロック線図であ
る。FIG. 7 is a block diagram showing another example of the flow of excavation speed control and synchronization control by the excavation control device of this embodiment.
４…掘削機 ５ａ，ｂ…巻上げワイヤロープ ６ａ，ｂ…ウインチドラム １７ａ，ｂ…油圧モータ １８ａ，ｂ…減速機 １９ａ，ｂ…方向流量制御弁 ２０…コントローラ ２２ａ，ｂ…モータ回転数検出器 ２３…目標貫入力設定器 ２４…目標速度設定器 ２５…掘削機重量設定器 ２６…俯仰張力検出器 ２７…ブーム角度検出器 ３１…荷重演算手段 ３４…貫入力制御演算手段３４ ３６ａ，ｂ…ロープ速度演算手段 ３９…同調制御演算手段 ４２…掘削機速度演算手段 ４４…掘削速度制御演算手段 ５１…制御切替器 ５２…切替スイッチ 4 ... Excavator 5a, b ... Hoisting wire rope 6a, b ... Winch drum 17a, b ... Hydraulic motor 18a, b ... Speed reducer 19a, b ... Directional flow control valve 20 ... Controller 22a, b ... Motor rotation speed detector 23 ... Target penetration input setting device 24 ... Target speed setting device 25 ... Excavator weight setting device 26 ... Depression tension detector 27 ... Boom angle detector 31 ... Load calculation means 34 ... Penetration input control calculation means 34 36a, b ... Rope speed Calculation means 39 ... Tuning control calculation means 42 ... Excavator speed calculation means 44 ... Excavation speed control calculation means 51 ... Control switch 52 ... Changeover switch
Claims (4)
し、ドラムに巻かれたワイヤロープの繰り出し量を調整
してこのワイヤロープに吊られた掘削機の掘削速度およ
び貫入力を制御する掘削機の掘削制御装置において、 流量制御信号に応じて前記油圧モータに供給する作動油
の流量を調整して前記油圧モータの回転を制御する流量
制御弁と、前記掘削機による掘削の実速度を検出する掘
削速度検出手段と、この掘削速度検出手段によって検出
された実掘削速度と予め設定された目標掘削速度との偏
差を求めこの速度偏差に応じた速度制御値を演算出力す
る掘削速度制御手段と、前記掘削機の実貫入力を検出す
る貫入力検出手段と、この貫入力検出手段によって検出
された実貫入力と予め設定された目標貫入力との偏差を
求めこの貫入力偏差に応じた貫入力制御値を演算出力す
る貫入力制御手段と、前記速度制御値と前記貫入力制御
値とを比較して小さい方の制御値を流量制御信号として
前記流量制御弁に与える制御切替手段とを備えて構成さ
れたことを特徴とする掘削機の掘削制御装置。1. An excavator excavator in which a drum is rotatably driven by a hydraulic motor, and the amount of wire rope wound around the drum is adjusted to control the excavation speed and penetration input of the excavator suspended on the wire rope. In the control device, a flow rate control valve that controls the rotation of the hydraulic motor by adjusting the flow rate of hydraulic oil supplied to the hydraulic motor according to a flow rate control signal, and an excavation speed that detects the actual speed of excavation by the excavator. A detection means, an excavation speed control means for obtaining a deviation between an actual excavation speed detected by the excavation speed detection means and a preset target excavation speed, and calculating and outputting a speed control value according to the speed deviation; The penetration input detecting means for detecting the actual penetration input of the machine, and the deviation between the actual penetration input detected by the penetration input detecting means and the preset target penetration input is calculated to obtain this penetration input deviation. A penetration input control means for calculating and outputting the same penetration input control value, and a control switching means for comparing the speed control value and the penetration input control value and giving a smaller control value to the flow control valve as a flow control signal. An excavation control device for an excavator, comprising:
互に独立した複数の油圧モータによってそれぞれ回転駆
動し、これら各ドラムに巻かれたワイヤロープの繰り出
し量を調整してこのワイヤロープに吊られた掘削機の掘
削速度および貫入力を制御する掘削機の掘削制御装置に
おいて、 流量制御信号に応じて前記各油圧モータに供給する作動
油の流量を調整して前記各油圧モータの回転をそれぞれ
制御する複数の流量制御弁と、前記掘削機による掘削の
実速度を検出する掘削速度検出手段と、この掘削速度検
出手段によって検出された実掘削速度と予め設定された
目標掘削速度との偏差を求めこの速度偏差に応じた速度
制御値を演算出力する掘削速度制御手段と、前記掘削機
の実貫入力を検出する貫入力検出手段と、この貫入力検
出手段によって検出された実貫入力と予め設定された目
標貫入力との偏差を求めこの貫入力偏差に応じた貫入力
制御値を演算出力する貫入力制御手段と、前記速度制御
値と前記貫入力制御値とを比較して小さい方の制御値を
流量制御信号として前記各流量制御弁に与える制御切替
手段と、前記掘削速度検出手段によって検出されたワイ
ヤロープの各繰出速度の偏差を求めこの繰出速度偏差に
応じた同調制御値を前記制御切替手段から出力されるい
ずれかの流量制御信号に加算する同調制御手段とを備え
て構成されたことを特徴とする掘削機の掘削制御装置。2. A plurality of drums having no mechanical connection are rotatably driven by a plurality of hydraulic motors independent of each other, and the amount of wire rope wound around each drum is adjusted to be hung on the wire rope. In the excavator control device for controlling the excavation speed and penetration input of the excavator, the rotation of each hydraulic motor is adjusted by adjusting the flow rate of the hydraulic oil supplied to each hydraulic motor according to the flow rate control signal. A plurality of flow rate control valves for controlling, an excavation speed detection means for detecting an actual speed of excavation by the excavator, and a deviation between the actual excavation speed detected by the excavation speed detection means and a preset target excavation speed. The excavation speed control means for calculating and outputting the speed control value according to the obtained speed deviation, the penetration input detection means for detecting the actual penetration input of the excavator, and the penetration input detection means A penetration input control means for calculating and outputting a penetration input control value corresponding to the deviation between the actual penetration input detected in advance and a preset target penetration input, the speed control value and the penetration input. The control value is compared with the control value and the smaller control value is given to each of the flow rate control valves as a flow rate control signal, and the deviation between the respective feeding speeds of the wire rope detected by the excavation speed detecting means is obtained. An excavation control device for an excavator, comprising: a tuning control means for adding a tuning control value according to a speed deviation to any of the flow rate control signals output from the control switching means.
の回転数からワイヤロープの繰出速度を演算することを
特徴とする請求項１または請求項２記載の掘削機の掘削
制御装置。3. The excavation control device for an excavator according to claim 1, wherein the excavation speed detection means calculates a payout speed of the wire rope from the rotation speed of the hydraulic motor.
互に独立した複数の油圧モータによってそれぞれ回転駆
動し、これら各ドラムに巻かれたワイヤロープの繰り出
し量を調整してこのワイヤロープに吊られた掘削機の掘
削速度および貫入力を制御する掘削機の掘削制御装置に
おいて、 流量制御信号に応じて前記各油圧モータに供給する作動
油の流量を調整して前記各油圧モータの回転をそれぞれ
制御する複数の流量制御弁と、前記各ドラムから繰り出
されるワイヤロープの各繰出速度を前記油圧モータの回
転数から演算するロープ速度検出手段と、このロープ速
度検出手段によって検出された各ロープ速度と予め設定
された目標ロープ速度との各偏差を求めこれら各ロープ
速度偏差に応じた各ロープ速度制御値を演算出力するロ
ープ速度制御手段と、前記掘削機の実貫入力を検出する
貫入力検出手段と、この貫入力検出手段によって検出さ
れた実貫入力と予め設定された目標貫入力との偏差を求
めこの貫入力偏差に応じた貫入力制御値を演算出力する
貫入力制御手段と、前記各ロープ速度制御値および前記
貫入力制御値のうちで一番小さい制御値を選択し選択し
た制御値がロープ速度制御値である場合には前記各ロー
プ速度制御値を流量制御信号として前記各流量制御弁に
与え選択した制御値が貫入力制御値である場合には前記
貫入力制御値を流量制御信号として前記各流量制御弁に
与える制御切替手段とを備えて構成されたことを特徴と
する掘削機の掘削制御装置。4. A plurality of drums having no mechanical connection are rotatably driven by a plurality of independent hydraulic motors, and the amount of wire rope wound around each drum is adjusted to hang the wire rope on the wire rope. In the excavator control device for controlling the excavation speed and penetration input of the excavator, the rotation of each hydraulic motor is adjusted by adjusting the flow rate of the hydraulic oil supplied to each hydraulic motor according to the flow rate control signal. A plurality of flow rate control valves to be controlled, rope speed detecting means for calculating each payout speed of the wire rope paid out from each of the drums from the rotational speed of the hydraulic motor, and each rope speed detected by the rope speed detecting means. Rope speed that calculates each deviation from the preset target rope speed and calculates and outputs each rope speed control value according to each rope speed deviation Control means, a penetration input detecting means for detecting the actual penetration input of the excavator, and a deviation between the actual penetration input detected by the penetration input detecting means and a preset target penetration input A penetration input control means for calculating and outputting a corresponding penetration input control value, and a control value selected by selecting the smallest control value among the rope speed control values and the penetration input control value is the rope speed control value. In this case, each rope speed control value is given as a flow rate control signal to each flow rate control valve, and when the selected control value is a penetration input control value, each penetration control value is used as a flow rate control signal. An excavation control device for an excavator, characterized in that the excavation control device is provided with:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33990095A JPH09158254A (en) | 1995-12-05 | 1995-12-05 | Control device for excavating machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33990095A JPH09158254A (en) | 1995-12-05 | 1995-12-05 | Control device for excavating machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09158254A true JPH09158254A (en) | 1997-06-17 |
Family
ID=18331863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33990095A Pending JPH09158254A (en) | 1995-12-05 | 1995-12-05 | Control device for excavating machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09158254A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7392914B2 (en) | 2003-04-01 | 2008-07-01 | Kci Konecranes Plc | Method for controlling spreader in crane |
| US7392915B2 (en) | 2003-04-01 | 2008-07-01 | Kci Konecranes Plc | Method for controlling spreader in crane |
| EP4134489A1 (en) * | 2021-08-12 | 2023-02-15 | BAUER Maschinen GmbH | Gripper device and method for operating a gripper device |
| WO2023130624A1 (en) * | 2022-01-07 | 2023-07-13 | 北京三一智造科技有限公司 | Double-winch hydraulic control system, operation machinery, and control method |
-
1995
- 1995-12-05 JP JP33990095A patent/JPH09158254A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7392914B2 (en) | 2003-04-01 | 2008-07-01 | Kci Konecranes Plc | Method for controlling spreader in crane |
| US7392915B2 (en) | 2003-04-01 | 2008-07-01 | Kci Konecranes Plc | Method for controlling spreader in crane |
| EP4134489A1 (en) * | 2021-08-12 | 2023-02-15 | BAUER Maschinen GmbH | Gripper device and method for operating a gripper device |
| WO2023016914A1 (en) * | 2021-08-12 | 2023-02-16 | Bauer Maschinen Gmbh | Gripper apparatus, and method for operating a gripper apparatus |
| WO2023130624A1 (en) * | 2022-01-07 | 2023-07-13 | 北京三一智造科技有限公司 | Double-winch hydraulic control system, operation machinery, and control method |
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