JPH09228404A - Work machine control method of construction machine and device thereof - Google Patents
Work machine control method of construction machine and device thereofInfo
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- JPH09228404A JPH09228404A JP8034034A JP3403496A JPH09228404A JP H09228404 A JPH09228404 A JP H09228404A JP 8034034 A JP8034034 A JP 8034034A JP 3403496 A JP3403496 A JP 3403496A JP H09228404 A JPH09228404 A JP H09228404A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル、バ
ックホーなどの建設機械の作業機制御方法およびその装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a work machine control method and apparatus for construction machines such as hydraulic excavators and backhoes.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図４に従来の油圧ショベルのシステム構
成図を示す。この油圧ショベルは、下部走行体11に上部
旋回体12が設けられ、この上部旋回体12にフロント作業
機13が設けられている。2. Description of the Related Art FIG. 4 shows a system configuration diagram of a conventional hydraulic excavator. In this hydraulic excavator, an upper swing body 12 is provided on a lower traveling body 11, and a front working machine 13 is provided on the upper swing body 12.
【０００３】フロント作業機13は、上部旋回体12にブー
ムシリンダ14bmにより回動されるブーム15bmの基端が軸
支され、このブーム15bmの先端にスティックシリンダ14
stにより回動されるスティック15stの基端近傍が軸支さ
れ、このスティック15stの先端にバケットシリンダ14bk
により回動されるバケット15bkが軸支されている。In the front working machine 13, a base end of a boom 15bm which is rotated by a boom cylinder 14bm is pivotally supported by the upper swing body 12, and the stick cylinder 14 is attached to the tip of the boom 15bm.
The vicinity of the base end of the stick 15st rotated by the st is pivotally supported, and the bucket cylinder 14bk is attached to the tip of the stick 15st.
A bucket 15bk pivoted by is pivotally supported.
【０００４】フロントリンケージを構成する前記ブーム
15bm、スティック15stおよびバケット15bkのそれぞれの
回動角は、レゾルバなどの角度センサ16bm，16st，16bk
により検出され、その角度検出信号は上部旋回体12に搭
載された信号変換器17に接続されたフィードバックルー
プ18bm，18st，18bkを経て、マイクロコンピュータを含
むコントローラ21に入力される。The boom forming the front linkage
The rotation angles of 15bm, stick 15st and bucket 15bk are the angle sensors 16bm, 16st, 16bk such as resolvers.
Is detected by, and the angle detection signal is input to a controller 21 including a microcomputer via feedback loops 18bm, 18st, 18bk connected to a signal converter 17 mounted on the upper swing body 12.
【０００５】このコントローラ21には、入出力装置とし
ての表示器スイッチパネル22が接続され、操作レバーに
設けられた自動制御開始用またはエンジン回転速度制御
用などのコントロールスイッチ23、エンジン回転速度セ
ンサ24a により検出されたエンジン回転速度に基づきエ
ンジンおよびポンプを制御するエンジンポンプコントロ
ーラ24、操作レバーの位置を検出するための圧力センサ
25、車両の傾斜角を検出する傾斜角センサ26などがコン
トローラ21の入力端子にそれぞれ接続されている。ま
た、コントローラ21の出力端子に電磁弁27が接続されて
いる。A display switch panel 22 as an input / output device is connected to the controller 21, and a control switch 23 for starting automatic control or for controlling engine speed provided on an operating lever and an engine speed sensor 24a. Engine pump controller 24 for controlling the engine and pump based on the engine speed detected by the pressure sensor for detecting the position of the operating lever
25, a tilt angle sensor 26 for detecting the tilt angle of the vehicle, etc. are connected to the input terminals of the controller 21, respectively. Further, the solenoid valve 27 is connected to the output terminal of the controller 21.
【０００６】前記コントローラ21は、ブームシリンダ14
bm、スティックシリンダ14stおよびバケットシリンダ14
bkを制御するための閉ループ制御補償器を備え、角度セ
ンサ16bm，16st，16bkからフィードバックされたブーム
15bm、スティック15stおよびバケット15bkの各回動角検
出信号より、各シリンダの作動ストロークを常に把握
し、ブーム15bm、スティック15stおよびバケット15bkの
実際位置および速度を操作レバーからの指令信号との関
係でフィードバック制御する位置追従用フィードバック
制御系を構成している。The controller 21 includes a boom cylinder 14
bm, stick cylinder 14st and bucket cylinder 14
Boom with closed loop control compensator for controlling bk and fed back from angle sensors 16bm, 16st, 16bk
The operating stroke of each cylinder is constantly grasped from the rotation angle detection signals of 15bm, stick 15st and bucket 15bk, and the actual position and speed of boom 15bm, stick 15st and bucket 15bk are fed back in relation to the command signal from the operating lever. The feedback control system for position tracking is controlled.
【０００７】そして、このコントローラ21は、水平均し
作業や法面整形作業を行うためにマイクロコンピュータ
により演算された各シリンダ作動用の目標信号と前記フ
ィードバック信号との誤差をなくすように閉ループ制御
補償器により演算された信号で電磁比例弁（図示せず）
を電気的に制御し、この電磁比例弁から生じたパイロッ
ト圧によりコントロールバルブ（図示せず）をパイロッ
ト制御することにより、ブームシリンダ14bm、スティッ
クシリンダ14stおよびバケットシリンダ14bkをそれぞれ
伸縮制御し、水平均し作業や図示された法面整形作業に
おけるバケット歯先の軌跡制御およびバケット角の一定
制御を自動的に行うことができる。The controller 21 performs closed-loop control compensation so as to eliminate the error between the target signal for each cylinder operation calculated by the microcomputer for performing water averaging work and slope shaping work and the feedback signal. Electromagnetic proportional valve (not shown) with the signal calculated by the device
Is controlled electrically, and the control valve (not shown) is pilot-controlled by the pilot pressure generated from this solenoid proportional valve, whereby the boom cylinder 14bm, the stick cylinder 14st and the bucket cylinder 14bk are respectively expanded and contracted to control the water average. It is possible to automatically perform the trajectory control of the bucket tip and the constant control of the bucket angle in the bending work and the illustrated slope shaping work.
【０００８】このように、従来の油圧ショベルは、水平
均し作業や法面整形作業において、バケット歯先の軌跡
制御およびバケット角の一定制御をマイクロコンピュー
タを用いて自動的に行うために、フロントリンケージを
構成するブーム15bm、スティック15stおよびバケット15
bkの各シリンダ14bm，14st，14bkの変位を目標変位に追
従するように、フロントリンケージの各回動部の角度セ
ンサ16bm，16st，16bkから得られた検出信号をコントロ
ーラ21にフィードバックして閉ループ制御を行ってい
る。As described above, the conventional hydraulic excavator uses the microcomputer to automatically perform the trajectory control of the bucket tooth tips and the constant control of the bucket angle in the water averaging work and the slope shaping work. Boom 15bm, Stick 15st and Bucket 15 that make up the linkage
The closed loop control is performed by feeding back the detection signals obtained from the angle sensors 16bm, 16st, 16bk of the rotating parts of the front linkage to the controller 21 so that the displacements of the bk cylinders 14bm, 14st, 14bk follow the target displacement. Is going.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】この場合、バケット15
bkの負荷は外乱とみなされ、掘削面の転圧力などは積極
的に制御されていない。したがって、仕上がった面の硬
さが均一化される保証がないだけでなく、掘削力の変動
による仕上げ精度の悪化および過負荷時のシリンダ速度
低下による作業効率の悪化を招いている。In this case, the bucket 15
The load of bk is regarded as a disturbance, and the rolling pressure on the excavated surface is not actively controlled. Therefore, not only is there no guarantee that the hardness of the finished surface will be uniform, but also the accuracy of finishing will deteriorate due to fluctuations in the excavating force and the work efficiency will deteriorate due to the cylinder speed decreasing during overload.
【００１０】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、作業機の位置追従制御とともに、掘削力、転圧力
などの作業機負荷も自動制御することにより、仕上げ精
度の向上とともに、仕上げ面の硬さの均一化をも図るこ
とができる建設機械の作業機制御方法およびその装置を
提供することを目的とするものである。The present invention has been made in view of the above point, and improves the finishing accuracy by finishing the position of the working machine and automatically controlling the working machine load such as excavation force and rolling force. An object of the present invention is to provide a work machine control method for a construction machine and a device therefor capable of achieving uniform surface hardness.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、作業機作動シリンダの位置追従用フィードバック
制御系を備えた建設機械の作業機制御方法において、作
業機作動シリンダにかかるシリンダ負荷圧を検出するこ
とにより作業機負荷を検出し、この作業機負荷に係るフ
ィードバック信号に基づき位置追従用フィードバック制
御系の目標値を決定するようにした建設機械の作業機制
御方法である。According to a first aspect of the present invention, there is provided a work machine control method for a construction machine including a position control feedback control system for a work machine working cylinder, wherein a cylinder load applied to the work machine working cylinder is provided. A working machine control method for a construction machine, wherein a working machine load is detected by detecting pressure, and a target value of a position tracking feedback control system is determined based on a feedback signal related to the working machine load.
【００１２】そして、シリンダ負荷圧を検出することに
より転圧力などの作業機負荷を検出し、所定の転圧力な
どが得られるように作業機作動シリンダを位置制御す
る。例えば、バケット位置を上げることにより転圧力を
下げ、バケット位置を下げることにより転圧力を上げ
る。Then, the working machine load such as the rolling force is detected by detecting the cylinder load pressure, and the position of the working machine operating cylinder is controlled so that a predetermined rolling force can be obtained. For example, the rolling force is lowered by raising the bucket position, and the rolling force is raised by lowering the bucket position.
【００１３】請求項２に記載された発明は、請求項１記
載の建設機械の作業機制御方法において、作業機負荷制
御の目標値に、位置追従制御との関係で優先度を設定す
るようにしたものである。According to a second aspect of the present invention, in the work machine control method for a construction machine according to the first aspect, the target value of the work machine load control is set with priority in relation to the position tracking control. It was done.
【００１４】そして、作業機負荷制御を重視する場合
は、その優先度を大きく設定して、目標とする一定の転
圧力などが得られるようにする。When importance is attached to work implement load control, the priority is set to a large value so that a target constant rolling force can be obtained.
【００１５】請求項３に記載された発明は、請求項１ま
たは２記載の建設機械の作業機制御方法において、作業
機負荷として転圧力を検出し、作業機位置を上下方向に
制御することにより転圧力を制御するものである。According to a third aspect of the present invention, in the work machine control method for a construction machine according to the first or second aspect, the rolling force is detected as the work machine load, and the work machine position is controlled in the vertical direction. It controls the rolling force.
【００１６】そして、位置追従用フィードバック制御系
により作業機位置を上下方向に制御することにより、作
業機負荷としての転圧力もフィードバック制御する。The position control feedback control system controls the work implement position in the vertical direction, so that the rolling pressure as the work implement load is also feedback controlled.
【００１７】請求項４に記載された発明は、作業機作動
シリンダの位置追従用フィードバック制御系を備えた掘
削用作業機の制御装置において、作業機作動シリンダに
かかるシリンダ負荷圧を検出することにより作業機負荷
を検出する負荷圧検出手段と、この負荷圧検出手段によ
り検出した作業機負荷に係るフィードバック信号との関
係によって位置追従用フィードバック制御系の目標値を
決定する作業機負荷設定器とを具備した建設機械の作業
機制御装置である。According to a fourth aspect of the present invention, in a control device for a working machine for excavation equipped with a feedback control system for tracking the position of a working machine working cylinder, the cylinder load pressure applied to the working machine working cylinder is detected. A load pressure detecting means for detecting a work implement load, and a work implement load setting device for determining a target value of the position tracking feedback control system based on a relationship between the load pressure detecting means and a feedback signal relating to the work implement load detected by the load pressure detecting means. It is a working machine control device for a construction machine provided.
【００１８】そして、負荷圧検出手段により検出した作
業機負荷が、作業機負荷設定器により予め設定した値と
なるように作業機高さを自動調整し、例えば作業機を上
げることにより転圧力を下げ、作業機を下げることによ
り転圧力を上げる。Then, the working machine height is automatically adjusted so that the working machine load detected by the load pressure detecting means becomes a value preset by the working machine load setter, and the rolling force is adjusted by, for example, raising the working machine. Lower the working machine to raise the rolling force.
【００１９】請求項５に記載された発明は、請求項４記
載の建設機械の作業機制御装置において、作業機負荷に
関する目標値入力部に、位置追従制御との間で作業機負
荷制御の優先度を設定する優先度設定器を設けたもので
ある。According to a fifth aspect of the present invention, in the work machine control device for a construction machine according to the fourth aspect, the work machine load control is prioritized between the position tracking control and the target value input section relating to the work machine load. A priority setting device for setting the degree is provided.
【００２０】そして、優先度設定器により作業機負荷制
御を優先する場合は、目標とする一定の作業機負荷が得
られ、また、優先度設定器により作業機負荷制御の優先
度を下げることにより、相対的に位置追従制御を優先さ
せて、位置追従精度を向上させることができる。When the work implement load control is prioritized by the priority setter, a target constant work implement load is obtained, and the priority setter lowers the work implement load control priority. By relatively prioritizing the position tracking control, the position tracking accuracy can be improved.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
１乃至図３を参照しながら説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【００２２】図１に示されるように、ブーム15bm、ステ
ィック15stおよびバケット15bkからなるフロントリンケ
ージに、ブームシリンダ14bm、スティックシリンダ14st
およびバケットシリンダ14bk（以下、これらのシリンダ
を一括して単に作業機作動シリンダ14という場合もあ
る）を取付けることによって、フロント作業機を構成す
る。As shown in FIG. 1, a boom cylinder 14bm and a stick cylinder 14st are attached to a front linkage composed of a boom 15bm, a stick 15st and a bucket 15bk.
A front working machine is configured by attaching a bucket cylinder 14bk (hereinafter, these cylinders may be collectively referred to as a working machine operating cylinder 14).
【００２３】このフロント作業機を制御する際の中心と
なるコントローラ21の入力側に対し、バケット歯先の掘
削方向目標速度を指令するスティック用操作レバー33
と、法面Ａの整形作業における目標仕上法面角θを設定
するための法面角設定器41と、バケット15bkによる目標
転圧力（シリンダの目標負荷圧）を設定するための作業
機負荷設定器としての転圧力設定器42と、法面角設定器
41で設定されたバケット歯先の軌跡制御と転圧力設定器
42で設定された転圧力の制御とにおける優先度（重み）
を設定するための優先度設定器43とを設ける。A stick operation lever 33 for instructing the target speed of the bucket tooth tip in the excavation direction to the input side of the controller 21, which is the center when controlling the front working machine.
And a slope angle setter 41 for setting a target finishing slope angle θ in the shaping work of the slope A, and a working machine load setting for setting a target rolling pressure (cylinder target load pressure) by the bucket 15bk. Rolling force setting device 42 and slope angle setting device
Bucket tip trajectory control and rolling force setter set in 41
Priority (weight) in control of rolling force set in 42
And a priority setting unit 43 for setting.
【００２４】さらに、コントローラ21の出力側に、入力
電気信号に比例するパイロット圧力を出力する電磁比例
弁35と、この電磁比例弁35からのパイロット圧力により
変位制御されるスプールにて油圧源（図示せず）から各
作業機作動シリンダ14へ供給される油圧および油量を制
御するコントロールバルブ36とを設ける。Further, on the output side of the controller 21, an electromagnetic proportional valve 35 for outputting a pilot pressure proportional to an input electric signal, and a hydraulic pressure source by a spool whose displacement is controlled by the pilot pressure from the electromagnetic proportional valve 35 (see FIG. A control valve 36 for controlling the hydraulic pressure and the amount of oil supplied from each work machine operating cylinder 14 (not shown).
【００２５】さらに、ブーム15bm、スティック15stおよ
びバケット15bkの各回動角をそれぞれ検出するレゾルバ
などの角度センサ16bm，16st，16bk（以下、これらの角
度センサを一括して単に各角度センサ16という場合もあ
る）から、コントローラ21に対して位置追従用フィード
バックループ18bm，18st，18bk（以下、これらのループ
を一括して単にフィードバックループ18という）を設け
ることにより、閉ループ制御系を構成する。Further, angle sensors 16bm, 16st, 16bk such as resolvers for detecting the respective rotation angles of the boom 15bm, the stick 15st and the bucket 15bk (hereinafter, these angle sensors may be collectively referred to as the respective angle sensors 16). Therefore, the closed loop control system is configured by providing the position tracking feedback loops 18bm, 18st, and 18bk (hereinafter, these loops are collectively referred to as the feedback loop 18) to the controller 21.
【００２６】ブームシリンダ14bmおよびスティックシリ
ンダ14stへの作動油給排ライン31bm，31stに対しそれぞ
れ負荷圧検出手段としての圧力センサ32bm，32stを設
け、これらの圧力センサ32bm，32stによりブームシリン
ダ14bmおよびスティックシリンダ14stのシリンダ負荷圧
を検出する。特に、バケット15bkを上下動したときに得
られる転圧力を検出する場合は、ブームシリンダ14bmの
シリンダ負荷圧を主として検出するとよい。Pressure sensors 32bm, 32st as load pressure detecting means are provided for the hydraulic oil supply / discharge lines 31bm, 31st to the boom cylinder 14bm and stick cylinder 14st, respectively, and the boom cylinder 14bm and stick are provided by these pressure sensors 32bm, 32st. Detects cylinder load pressure of cylinder 14st. In particular, when detecting the rolling force obtained when the bucket 15bk is moved up and down, it is preferable to mainly detect the cylinder load pressure of the boom cylinder 14bm.
【００２７】そして、ブームシリンダ14bmのシリンダ負
荷圧にシリンダ内の実質的な受圧面積を乗ずることによ
り転圧力を演算し、スティックシリンダ14stのシリンダ
負荷圧にシリンダ内の実質的な受圧面積を乗ずることに
より掘削力を演算することができる。Then, the rolling pressure is calculated by multiplying the cylinder load pressure of the boom cylinder 14bm by the substantial pressure receiving area in the cylinder, and the cylinder load pressure of the stick cylinder 14st is multiplied by the substantial pressure receiving area in the cylinder. The excavating force can be calculated by.
【００２８】また、圧力センサ32bm，32stからコントロ
ーラ21にわたって、圧力センサ32bm，32stで検出したシ
リンダ負荷圧の作業機負荷フィードバックループ44を設
ける。Further, a working machine load feedback loop 44 of the cylinder load pressure detected by the pressure sensors 32bm, 32st is provided from the pressure sensors 32bm, 32st to the controller 21.
【００２９】コントローラ21は、各作業機作動シリンダ
14をそれぞれ制御するための閉ループ制御補償器52bm，
52st，52bkを有し、各角度センサ16により検出されフィ
ードバックされたブーム15bm、スティック15stおよびバ
ケット15bkのそれぞれの回動角検出信号およびその角速
度信号により、これらのフロントリンケージの実際位置
および速度、さらに間接的には各作業機作動シリンダ14
の作動位置および速度を常に把握して、ブーム15bm、ス
ティック15stおよびバケット15bkが法面角設定器41およ
び操作レバー33からの位置および速度指令信号に追従す
るように電磁比例弁35を介してコントロールバルブ36を
フィードバック制御する。The controller 21 is a working cylinder for each working machine.
Closed loop control compensator 52bm for controlling 14 respectively,
52st, 52bk, and the actual position and speed of these front linkages by the rotation angle detection signals of the boom 15bm, the stick 15st, and the bucket 15bk detected by the angle sensors 16 and fed back, and their angular velocity signals. Indirectly, each working machine operating cylinder 14
The boom 15bm, stick 15st and bucket 15bk are controlled via the solenoid proportional valve 35 so that the boom 15bm, stick 15st and bucket 15bk follow the position and speed command signals from the slope angle setter 41 and the operating lever 33. The valve 36 is feedback-controlled.
【００３０】すなわち、このコントローラ21のフィード
バック制御は、水平均し作業や法面整形作業を行うため
にマイクロコンピュータにより演算された各シリンダ作
動用の目標信号と前記フィードバック信号との誤差をな
くすように閉ループ制御補償器52bm，52st，52bkにより
演算された信号でブーム用、スティック用およびバケッ
ト用の各電磁比例弁35を電気的に制御する。That is, the feedback control of the controller 21 eliminates the error between the feedback signal and the target signal for each cylinder operation calculated by the microcomputer for performing the water averaging work and the slope shaping work. The electromagnetic proportional valves 35 for boom, stick and bucket are electrically controlled by the signals calculated by the closed loop control compensators 52bm, 52st and 52bk.
【００３１】これらの電磁比例弁35は、出力したパイロ
ット圧によりブーム用、スティック用およびバケット用
の各コントロールバルブ36のスプールをパイロット制御
することにより、各コントロールバルブ36から出力され
た作動油圧により各作業機作動シリンダ14をそれぞれ伸
縮制御し、水平均し作業や図示された法面整形作業にお
けるバケット歯先の軌跡制御およびバケット角の一定制
御を自動的に行う。These solenoid proportional valves 35 pilot-control the spools of the boom, stick and bucket control valves 36 by the pilot pressure output, and control the spools by the operating oil pressures output from the control valves 36. The work machine operating cylinders 14 are respectively controlled to expand and contract to automatically perform trajectory control of bucket tip and constant control of bucket angle in water averaging work and illustrated slope shaping work.
【００３２】前記ブームシリンダ14bmおよびスティック
シリンダ14stに対し負荷圧検出手段として設けた前記圧
力センサ32bm，32stは、図２に示されるように、それぞ
れが各シリンダの伸び側（ヘッド側）に対して設けられ
た圧力センサ32h と、縮み側（ロッド側）に対して設け
られた圧力センサ32r とからなり、圧力センサ32h によ
り検出した伸び側負荷圧と圧力センサ32r により検出し
た縮み側負荷圧との差圧、すなわちシリンダ負荷圧を検
出する。As shown in FIG. 2, the pressure sensors 32bm and 32st provided as load pressure detecting means for the boom cylinder 14bm and the stick cylinder 14st respectively extend toward the extension side (head side) of each cylinder. It consists of a pressure sensor 32h provided and a pressure sensor 32r provided on the contraction side (rod side). The extension side load pressure detected by the pressure sensor 32h and the contraction side load pressure detected by the pressure sensor 32r The differential pressure, that is, the cylinder load pressure is detected.
【００３３】このシリンダ負荷圧のフィードバックルー
プ44と前記転圧力設定器42とを比較器45に接続し、この
比較器45をバケット歯先の垂直方向の目標速度を演算す
るための演算器46に接続し、この演算器46の出力ライン
に前記優先度設定器43からの信号を掛けるための乗算器
47を介してリミッタ48を設け、このリミッタ48により転
圧力と関係するバケット歯先垂直方向目標速度の上限と
下限とを設定する。The feedback loop 44 of the cylinder load pressure and the rolling pressure setting device 42 are connected to a comparator 45, and the comparator 45 is connected to a computing device 46 for calculating a vertical target velocity of the bucket tooth tip. A multiplier for connecting and multiplying the output line of the computing unit 46 with the signal from the priority setting unit 43
A limiter 48 is provided via 47, and the upper and lower limits of the bucket tip vertical direction target speed related to the rolling force are set by the limiter 48.
【００３４】前記スティック用操作レバー33、前記法面
角設定器41およびリミッタ48は、各作業機作動シリンダ
14の目標位置および速度をマイクロコンピュータにより
演算するための演算器51に接続する。The stick operating lever 33, the slope angle setting device 41, and the limiter 48 are used as working machine operating cylinders.
It is connected to a calculator 51 for calculating 14 target positions and speeds by a microcomputer.
【００３５】この演算器51からの目標値ラインは、閉ル
ープ制御補償器52に接続する。この閉ループ制御補償器
52は、水平均し作業、法面整形作業および転圧作業を行
うために演算器51から出力された各シリンダ作動用の目
標信号（ブーム、スティック、バケットの目標位置およ
び速度）に、フィードバックループ18を経てフィードバ
ックされた検出信号（ブーム、スティック、バケットの
実際位置および速度）が精度良く追従するように必要な
制御特性（安定性、速応性および定常偏差）を改良する
補償回路を有し、出力した電気信号によりブーム用、ス
ティック用およびバケット用の各電磁比例弁35を制御す
る。The target value line from the calculator 51 is connected to the closed loop control compensator 52. This closed loop control compensator
52 is a feedback loop for the target signals (boom, stick, and bucket target positions and speeds) output from the calculator 51 for water averaging work, slope shaping work, and rolling work. It has a compensation circuit that improves the control characteristics (stability, responsiveness and steady-state deviation) necessary for the detection signals (boom, stick, bucket actual position and speed) fed back via 18 to follow accurately. Boom, stick, and bucket electromagnetic proportional valves 35 are controlled by the output electric signals.
【００３６】次に、図２および図３を参照しながら、具
体的な制御方法を説明する。Next, a specific control method will be described with reference to FIGS.
【００３７】先ず、前記法面角設定器41により法面Ａの
整形作業における仕上法面角θを設定しておくことによ
り、スティック用操作レバー33を動かしてバケット歯先
の掘削方向目標速度を指令したときに、前記演算器51は
各作業機作動シリンダ14の目標位置および速度を演算し
て出力する。First, by setting the finishing slope angle θ in the shaping operation of the slope A by the slope angle setting device 41, the stick operation lever 33 is moved to set the digging direction target speed of the bucket tooth tip. When instructed, the calculator 51 calculates and outputs the target position and speed of each working machine operating cylinder 14.
【００３８】一方、掘削面の転圧力が予め設定した値と
なるようにするため、各作業機作動シリンダ14の伸び側
および縮み側に設けた圧力センサ32h ，32r の差圧が、
転圧力設定器42により設定した値と比較器45にて比較さ
れ、差圧が設定値となるようにバケット高さ位置を自動
調整する。On the other hand, in order that the rolling pressure of the excavation surface becomes a preset value, the differential pressure between the pressure sensors 32h and 32r provided on the extension side and the contraction side of each working machine operating cylinder 14 is
The value set by the rolling pressure setter 42 is compared with the value set by the comparator 45, and the bucket height position is automatically adjusted so that the differential pressure becomes the set value.
【００３９】すなわち、バケット15bkの位置を上げるこ
とにより掘削面の転圧力を下げ、またバケット位置を下
げることにより転圧力を上げるように調整する。That is, the rolling force of the excavation surface is lowered by raising the position of the bucket 15bk, and the rolling force is raised by lowering the position of the bucket.
【００４０】このとき、バケット歯先位置は予め設定さ
れていた目標軌跡から離れるが、シリンダの差圧を追従
させるシリンダ負荷圧制御（作業機負荷制御）と、従来
のバケット歯先軌跡制御（シリンダ位置追従制御）との
間での優先度（重み）を優先度設定器43により設定する
ことにより、目標軌跡からの誤差を調整することができ
る。At this time, the bucket tooth tip position deviates from the preset target trajectory, but the cylinder load pressure control (working machine load control) that follows the differential pressure of the cylinder and the conventional bucket tooth tip trajectory control (cylinder load control). By setting the priority (weight) with respect to position tracking control) by the priority setting unit 43, the error from the target locus can be adjusted.
【００４１】例えば、図３（Ａ）の地面に沿った点線に
示されるようにバケット歯先軌跡制御を優先させると
（軌跡制御の重みを上げると）、バケット歯先軌跡（仕
上げ面の精度）を向上させることができる。このとき、
図３（Ｂ）に実線で示すように掘削力は変動しやすい。For example, as shown in the dotted line along the ground in FIG. 3A, when the bucket tip locus control is prioritized (when the weight of the locus control is increased), the bucket tip locus (accuracy of finishing surface) Can be improved. At this time,
As shown by the solid line in FIG. 3 (B), the excavating force tends to fluctuate.
【００４２】一方、図３（Ｂ）の目標掘削力に沿った太
い点線で示されるように転圧力制御の重みを大きくする
と（転圧力の優先順位を上げると）、掘削力をほぼ一定
に保ちながら転圧力を精度良く制御することができる。
このとき、図３（Ａ）の最上位置の点線に示されるよう
にバケット歯先軌跡は変動しやすい。On the other hand, when the weight of the rolling force control is increased as shown by the thick dotted line along the target excavation force in FIG. 3B (when the priority of the rolling force is increased), the excavation force is kept substantially constant. However, the rolling force can be accurately controlled.
At this time, as shown by the dotted line at the uppermost position in FIG.
【００４３】以上のように、法面角設定器41により目標
となるバケット歯先軌跡を設定し、また、転圧力設定器
42により目標転圧力（シリンダ目標負荷圧）を設定し、
そして、優先度設定器43により転圧力制御と、バケット
歯先軌跡制御との間で優先度（重み）を設定すると、そ
の優先度の大小によって、仕上げ面の硬さと仕上げ精度
とを調整または選択できる。As described above, the target bucket tooth locus is set by the slope angle setting device 41, and the rolling force setting device is set.
Set the target rolling pressure (cylinder target load pressure) with 42,
Then, by setting the priority (weight) between the rolling force control and the bucket tooth tip trajectory control by the priority setting device 43, the hardness of the finished surface and the finishing accuracy are adjusted or selected depending on the priority. it can.
【００４４】そして、上記優先度に応じて、（半）自動
的に直線掘削制御中のバケット15bkが上下動して、転圧
力を制御することができる。すなわち、バケット15bk
は、仕上げ面に沿って移動しながら、その仕上げ面に対
し垂直方向にも動作して仕上げ面を所定の硬さに転圧す
る。Then, according to the priority, the bucket 15bk under the semi-automatic linear excavation control moves up and down to control the rolling pressure. I.e. bucket 15bk
Moves along the finished surface and also operates in a direction perpendicular to the finished surface to compress the finished surface to a predetermined hardness.
【００４５】[0045]
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、位置追従
用フィードバック制御系において作業機作動シリンダに
かかるシリンダ負荷圧を検出して、掘削力、転圧力など
の作業機負荷を設定された値にフィードバック制御する
から、本来の位置追従用フィードバック制御系により仕
上げ精度の向上を図ることができるとともに、作業機負
荷フィードバック制御系により転圧力などの作業機負荷
を制御することにより仕上げ面の硬さの均一化を図るこ
とができる。According to the first aspect of the present invention, in the position following feedback control system, the cylinder load pressure applied to the working machine operating cylinder is detected, and the working machine load such as excavating force and rolling force is set. Since the value is feedback-controlled, the original position-following feedback control system can improve the finishing accuracy, and the work implement load feedback control system controls the work implement load such as rolling force to improve the hardness of the finished surface. Can be made uniform.
【００４６】請求項２記載の発明によれば、位置追従制
御との関係で作業機負荷制御の優先度を設定することに
より、例えば、作業機負荷制御の優先度が高い程仕上げ
面の硬さの均一化を図ることができる。また、過負荷時
は位置追従制御よりも作業機負荷制御を優先させてシリ
ンダ速度の低下を防ぐことで、作業効率の低下を防止す
ることができる。According to the second aspect of the present invention, by setting the priority of the work implement load control in relation to the position follow-up control, for example, the hardness of the finished surface increases as the priority of the work implement load control increases. Can be made uniform. Further, at the time of overload, the work implement load control is prioritized over the position following control to prevent the cylinder speed from decreasing, so that the work efficiency can be prevented from decreasing.
【００４７】請求項３記載の発明によれば、位置追従用
フィードバック制御系により作業機位置を上下方向に制
御することにより、作業機負荷としての転圧力もフィー
ドバック制御できる。According to the third aspect of the present invention, by controlling the position of the working machine in the vertical direction by the position following feedback control system, the rolling pressure as the working machine load can also be feedback-controlled.
【００４８】請求項４記載の発明によれば、作業機負荷
を検出する負荷圧検出手段と、設定する作業機負荷設定
器とにより、位置追従用フィードバック制御系を用いて
作業機負荷を設定された値にフィードバック制御するか
ら、位置追従用フィードバック制御系本来の位置追従制
御により所定の仕上げ精度を確保できるとともに、作業
機負荷フィードバック制御系により転圧力などの作業機
負荷を制御することにより仕上げ面の硬さの均一化を図
ることができる。According to the fourth aspect of the present invention, the load pressure detecting means for detecting the load of the work implement and the work implement load setting device for setting the work implement load are set by using the position tracking feedback control system. The feedback control system for position tracking ensures the desired finishing accuracy by the position tracking control, and the work machine load feedback control system controls the work machine load such as rolling force to finish the finished surface. Can be made uniform in hardness.
【００４９】請求項５記載の発明によれば、優先度設定
器により作業機負荷制御を優先する制御と、そうでない
制御すなわち位置追従制御を優先する制御とを、作業状
況に応じて選択でき、掘削力または転圧力の均一性など
を重視する作業と、法面掘削での法面角の精度などの位
置追従精度を重視する作業とに、それぞれ対応すること
ができる。According to the fifth aspect of the present invention, the priority setting device can be used to select the control that gives priority to the work implement load control and the control that does not have that, that is, the control that gives priority to the position tracking control, according to the work situation. It is possible to deal with the work that emphasizes the uniformity of the excavating force or the rolling force and the work that emphasizes the position tracking accuracy such as the accuracy of the slope angle in the slope excavation.
【図１】本発明に係る建設機械の作業機制御装置の概要
を示すシステム構成図である。FIG. 1 is a system configuration diagram showing an outline of a work machine control device for a construction machine according to the present invention.
【図２】同上制御装置の一実施形態を示すブロック図で
ある。FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the above control device.
【図３】（Ａ）はバケット歯先軌跡制御および転圧力制
御の優先度によって異なるバケット歯先の軌跡例を示す
説明図、（Ｂ）はその優先度によって異なる掘削力の変
化を示すグラフである。FIG. 3A is an explanatory view showing an example of bucket tooth tip trajectories that differ depending on the priority of bucket tooth tip trajectory control and rolling force control, and FIG. is there.
【図４】従来の油圧ショベルのシステム構成を示す説明
図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a system configuration of a conventional hydraulic excavator.
14bm，14st，14bk 作業機作動シリンダ 32bm，32st 負荷圧検出手段としての圧力センサ 42 作業機負荷設定器としての転圧力設定器 43 優先度設定器 14bm, 14st, 14bk Working machine working cylinder 32bm, 32st Pressure sensor as load pressure detection means 42 Rolling force setter as working equipment load setter 43 Priority setter
Claims (5)
ドバック制御系を備えた建設機械の作業機制御方法にお
いて、 作業機作動シリンダにかかるシリンダ負荷圧を検出する
ことにより作業機負荷を検出し、 この作業機負荷に係るフィードバック信号に基づき位置
追従用フィードバック制御系の目標値を決定することを
特徴とする建設機械の作業機制御方法。1. A work machine control method for a construction machine comprising a feedback control system for tracking the position of a work machine working cylinder, wherein the work machine load is detected by detecting a cylinder load pressure applied to the work machine working cylinder, A work machine control method for a construction machine, comprising: determining a target value of a position tracking feedback control system based on a feedback signal related to the work machine load.
御との関係で優先度を設定することを特徴とする請求項
１記載の建設機械の作業機制御方法。2. The work machine control method for a construction machine according to claim 1, wherein a priority is set for the target value of the work machine load control in relation to the position following control.
機位置を上下方向に制御することにより転圧力を制御す
ることを特徴とする請求項１または２記載の建設機械の
作業機制御方法。3. The method for controlling a working machine of a construction machine according to claim 1, wherein the rolling machine force is detected as a working machine load, and the rolling machine pressure is controlled by vertically controlling the position of the working machine. .
ドバック制御系を備えた建設機械の作業機制御装置にお
いて、 作業機作動シリンダにかかるシリンダ負荷圧を検出する
ことにより作業機負荷を検出する負荷圧検出手段と、 この負荷圧検出手段により検出した作業機負荷に係るフ
ィードバック信号との関係によって位置追従用フィード
バック制御系の目標値を決定する作業機負荷設定器とを
具備したことを特徴とする建設機械の作業機制御装置。4. A work machine control device for a construction machine, comprising a feedback control system for tracking the position of a work machine working cylinder, wherein a load pressure for detecting a work machine load by detecting a cylinder load pressure applied to the work machine working cylinder. Construction comprising a detection means and a work implement load setter that determines a target value of a position tracking feedback control system based on a relationship between a feedback signal relating to the work implement load detected by the load pressure detection means. Machine work equipment control device.
置追従制御との間で作業機負荷制御の優先度を設定する
優先度設定器を設けたことを特徴とする請求項４記載の
建設機械の作業機制御装置。5. The construction according to claim 4, wherein the target value input section for the work implement load is provided with a priority setting device for setting the priority of the work implement load control with respect to the position following control. Machine work equipment control device.
Priority Applications (6)
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