JPH11210015A - Locus controller for construction equipment and operating device thereof - Google Patents
Locus controller for construction equipment and operating device thereofInfo
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- JPH11210015A JPH11210015A JP1398498A JP1398498A JPH11210015A JP H11210015 A JPH11210015 A JP H11210015A JP 1398498 A JP1398498 A JP 1398498A JP 1398498 A JP1398498 A JP 1398498A JP H11210015 A JPH11210015 A JP H11210015A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、多関節型のフロン
ト装置を備えた建設機械、特に油圧ショベルの軌跡制御
装置及びその操作装置に係わり、特にフロント装置の先
端部分の目標速度ベクトルを指令することによりフロン
ト装置の先端をその目標速度ベクトルに沿って移動させ
る建設機械の軌跡制御装置及びその操作装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a construction machine having an articulated front device, and more particularly to a trajectory control device and an operation device thereof for a hydraulic shovel, and more particularly to a command of a target speed vector at the tip of the front device. The present invention relates to a trajectory control device for a construction machine that moves a tip of a front device along a target speed vector and an operation device thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】油圧ショベルでは、オペレータがブーム
等のフロント部材をそれぞれの手動操作レバーによって
操作しているが、直線掘削などを行う場合にはそれらの
複合動作となり、かなりの熟練を要する。2. Description of the Related Art In a hydraulic excavator, an operator operates a front member such as a boom by a manual operation lever. However, when performing a straight excavation or the like, the operations are combined operations thereof, and considerable skill is required.
【0003】そこで、このような作業を容易にするため
の軌跡制御装置が特開昭62−72826号公報に提案
されている。この軌跡制御装置は、手動操作レバーとし
てアーム先端の移動すべき速度ベクトルを設定する速度
ベクトル設定手段を設け、この速度ベクトル設定手段の
設定値からアーム先端の移動すべき目標位置を求め、ア
ーム先端を現在位置からその目標位置に移動するための
速度ベクトルを求め、この速度ベクトルに基づきブーム
シリンダ及びアームシリンダへの圧油供給流量を制御す
るように構成されている。この提案によれば、アーム先
端の現在位置と、速度ベクトルの設定値(アーム先端の
移動方向と速度の設定値)に基づく目標位置との誤差に
よりブーム及びアームの動作を制御するため、アーム先
端を速度ベクトル設定手段で設定した速度ベクトル(方
向・速度)で移動させることができる。Therefore, a trajectory control device for facilitating such operations has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-72826. This trajectory control device is provided with speed vector setting means for setting a speed vector at which the tip of the arm is to be moved as a manually operated lever, and obtains a target position at which the tip of the arm is to be moved from the set value of the speed vector setting means, Is calculated from the current position to the target position, and the flow rate of hydraulic oil supplied to the boom cylinder and the arm cylinder is controlled based on the speed vector. According to this proposal, the operation of the boom and the arm is controlled by an error between the current position of the arm tip and a target position based on the set value of the velocity vector (the set value of the moving direction and the speed of the arm tip). Can be moved at the speed vector (direction / speed) set by the speed vector setting means.
【0004】また、油圧ショベルにおいては、制御上の
作業範囲の境界を予め設定しておき、フロント装置がこ
の作業範囲外に出ないよう各シリンダを制御する作業領
域制限制御や干渉防止制御が知られている。例えば、特
開平4−136324号公報には、フロント装置と予め
設定した侵入不可領域との距離が所定値以下になると、
当該距離が短くなるに従って徐々に0に近づくようなレ
バーゲインをレバー操作信号に乗じてアクチュエータ駆
動手段に出力する作業領域制限制御装置が記載されてい
る。また、特開平5−280075号公報には、操作レ
バー装置の制御弁と方向切換弁との間に電磁比例弁を設
け、スイッチをオンにしたときにフロント装置が予め設
定された停止位置に達すると、電磁比例弁を制御して方
向切換弁を強制的に中立位置に切り換える干渉防止制御
装置が記載されている。In a hydraulic shovel, a work area limit control and an interference prevention control for controlling each cylinder so that a front device does not go out of the work area are set in advance with a control work boundary. Have been. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-136324 discloses that when the distance between the front device and a preset inaccessible area becomes equal to or less than a predetermined value,
There is described a work area restriction control device that multiplies a lever operation signal by a lever gain that gradually approaches zero as the distance becomes shorter and outputs the resulting signal to an actuator driving unit. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-280075, an electromagnetic proportional valve is provided between a control valve and a direction switching valve of an operation lever device, and when the switch is turned on, the front device reaches a preset stop position. Then, an interference prevention control device that controls the electromagnetic proportional valve to forcibly switch the directional control valve to the neutral position is described.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には次のような問題がある。However, the above prior art has the following problems.
【0006】油圧ショベルのフロント装置には各シリン
ダのストロークエンドで生じる作業範囲の境界があり、
特開昭62−72826号公報に記載のような軌跡制御
装置でアームやブームを動かして軌跡制御を行う場合、
当該作業範囲の境界ではフロント装置が急に止まり、オ
ペレータに不快感を与えることがある。また、フロント
装置が停止すると軌跡制御が行えないため、オペレータ
は操作レバーを戻すなどして動作を修正する必要があ
る。しかし、この場合、フロント装置がどの位置で停止
しどの方向に操作不能であるかオペレータには分からな
いため、作業範囲の境界近傍ではオペレータの意志を反
映しにくい。このため、操作レバーの操作方向によって
はフロント装置が突然動いたり停止したりして動作が断
続的となり、操作性が悪化する。[0006] The front device of a hydraulic excavator has a boundary of a work range generated at a stroke end of each cylinder.
When a trajectory control is performed by moving an arm or a boom with a trajectory control device as described in JP-A-62-72826,
At the boundary of the working range, the front device stops suddenly, which may give the operator discomfort. In addition, since the trajectory control cannot be performed when the front device stops, the operator needs to correct the operation by returning the operation lever or the like. However, in this case, since the operator does not know at which position the front device stops and in which direction the front device cannot be operated, it is difficult to reflect the operator's intention near the boundary of the work range. For this reason, depending on the operation direction of the operation lever, the front device suddenly moves or stops, and the operation becomes intermittent, and the operability deteriorates.
【0007】また、制御上の作業範囲を予め設定してお
き、フロント装置がこの範囲外に出ないよう各シリンダ
を制御する領域制限制御や干渉防止制御を上記軌跡制御
に適用した場合は、各シリンダがストロークエンドに達
する前であっても、その設定範囲の境界にフロント装置
が達するとフロント装置は停止する。従って、このよう
な制御上予め設定された作業範囲の境界近傍でも、上記
ストロークエンドによる作業範囲の場合と同様の問題を
生じる。Further, when a work range for control is set in advance, and a region limit control and an interference prevention control for controlling each cylinder so that the front device does not fall outside this range are applied to the trajectory control, Even before the cylinder reaches the stroke end, when the front device reaches the boundary of the set range, the front device stops. Therefore, even in the vicinity of the boundary of the work range set in advance in such control, the same problem as in the work range due to the stroke end occurs.
【0008】本発明の第1の目的は、フロント装置が作
業範囲の境界近傍にあることをオペレータに確実に知ら
せ、操作性を良好にした建設機械の軌跡制御装置及びそ
の操作装置を提供することにある。A first object of the present invention is to provide a trajectory control device for a construction machine and an operability device for improving the operability by reliably informing an operator that the front device is near the boundary of a work range. It is in.
【0009】本発明の第2の目的は、フロント装置が作
業範囲の境界近傍にあることをオペレータに確実に知ら
せた上、作業範囲の境界近傍でフロント装置がどの方向
に操作可能であるかをもオペレータに認識させ、操作性
を良好にした建設機械の軌跡制御装置及びその操作装置
を提供することにある。A second object of the present invention is to surely inform an operator that the front device is near the boundary of the work range and to determine in which direction the front device can be operated near the boundary of the work range. Another object of the present invention is to provide a trajectory control device for a construction machine and an operation device for the operability, which make the operability better.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】(1)上記第1の目的を
達成するために、本発明は、上下方向に回動可能な複数
のフロント部材により構成される多関節型のフロント装
置と、前記複数のフロント部材を駆動する複数の油圧ア
クチュエータと、この複数の油圧アクチュエータに供給
される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁とを有す
る建設機械に備えられ、前記フロント装置の先端部分の
目標速度ベクトルを指令する操作手段からの信号に基づ
き前記複数の流量制御弁を駆動操作し、その目標速度ベ
クトルに従って前記フロント装置の先端部分を移動させ
る軌跡制御装置において、(a)前記フロント装置の姿
勢に関する状態量を検出する検出手段と、(b)この検
出手段からの信号に基づき、前記フロント装置の姿勢を
演算する第1演算手段と、(c)前記操作手段で指令さ
れたフロント装置の先端部分の目標速度ベクトルと前記
第1演算手段で演算されたフロント装置の姿勢に基づ
き、フロント装置の先端部分が予め設定した作業範囲の
境界の近傍でこの境界の外側へ向かうよう操作されたと
き、作業範囲の境界までの距離が近くなるに従って大き
くなるよう前記操作手段の操作反力を演算する第2演算
手段と、(d)前記操作手段に設けられ、前記第2演算
手段で演算された操作反力を発生させるトルク発生手段
とを備えるものとする。(1) In order to achieve the first object, the present invention provides an articulated front device comprising a plurality of front members rotatable in the vertical direction; A tip part of the front device, provided in a construction machine having a plurality of hydraulic actuators for driving the plurality of front members and a plurality of flow control valves for controlling a flow rate of hydraulic oil supplied to the plurality of hydraulic actuators A trajectory control device that drives and operates the plurality of flow control valves based on a signal from an operation unit that commands a target speed vector of the front device, and moves a front end portion of the front device according to the target speed vector; Detecting means for detecting a state quantity relating to the attitude of the front device; and (b) first calculation for calculating the attitude of the front device based on a signal from the detecting means. And (c) a working range in which the front end of the front device is set in advance based on the target speed vector of the front end of the front device instructed by the operation means and the attitude of the front device calculated by the first calculating means. (D) calculating an operation reaction force of the operating means so as to increase as the distance to the boundary of the working range is increased when the operation is performed in the vicinity of the boundary toward the outside of the boundary; It is provided with torque generating means provided in the operating means for generating the operation reaction force calculated by the second calculating means.
【0011】このように検出手段、第1演算手段、第2
演算手段、トルク発生手段の各手段を設けることによ
り、作業範囲の境界近傍において、フロント装置が作業
範囲の境界の外に出るように操作手段を操作した場合に
は、それとは反対方向に、作業範囲の境界への距離が小
さくなるほど大きくなるような操作反力が操作手段に与
えられることとなる。このためオペレータは、操作手段
の操作が重くなることでフロント装置が作業範囲の境界
近傍にあることを確実に認識でき、フロント装置の不意
の停止を回避することができる。Thus, the detecting means, the first calculating means, the second
By providing each of the calculating means and the torque generating means, when the operating device is operated near the boundary of the working range so that the front device goes out of the boundary of the working range, the work is performed in the opposite direction. An operation reaction force that increases as the distance to the boundary of the range becomes smaller is applied to the operation means. Therefore, the operator can surely recognize that the front device is near the boundary of the work range due to the heavy operation of the operation unit, and can avoid an unexpected stop of the front device.
【0012】(2)また、上記第2の目的を達成するた
めに、本発明は、上記(1)において、前記第2演算手
段は、前記目標速度ベクトルのうち前記作業範囲の境界
から出ようとするベクトル成分が大きくなるに従って大
きくなるように前記操作反力を演算するものとする。(2) In order to achieve the second object, according to the present invention, in the above-mentioned (1), the second calculating means may move out of a boundary of the working range in the target speed vector. The operation reaction force is calculated so that the vector component becomes larger as the vector component becomes larger.
【0013】このように操作反力を演算することによ
り、作業範囲の境界から出ようとする目標速度ベクトル
成分が大きくなるほど大きくなるように操作反力が操作
手段に与えられることとなり、オペレータは作業範囲の
境界近傍で動かし易い方向に操作手段を操作するだけで
容易に連続した軌跡制御が行える。By calculating the operation reaction force in this manner, the operation reaction force is applied to the operation means so that the target reaction vector component going out of the boundary of the work range increases as the target speed vector component increases. Continuous trajectory control can be easily performed simply by operating the operating means in the direction in which the movement is easy near the boundary of the range.
【0014】(3)上記(1)又は(2)において、前
記第2演算手段は、前記作業範囲の境界として、例えば
前記複数の油圧アクチュエータの各ストロークエンドに
より生じる作業範囲の境界が設定されている。(3) In the above (1) or (2), the second calculating means may set, for example, a boundary of a working range caused by each stroke end of the plurality of hydraulic actuators as a boundary of the working range. I have.
【0015】これにより油圧アクチュエータのストロー
クエンドにより生じる作業範囲の境界に関して、上記
(1)及び(2)で述べた作用が得られる。As a result, the effects described in the above (1) and (2) can be obtained with respect to the boundary of the working range caused by the stroke end of the hydraulic actuator.
【0016】(4)また、上記(1)又は(2)におい
て、前記第2演算手段は、前記作業範囲の境界として、
制御上の作業領域の境界が予め設定されていてもよい。(4) In the above (1) or (2), the second calculating means may define the boundary of the working range as:
The boundary of the control work area may be set in advance.
【0017】これにより制御上予め設定した作業範囲の
境界に関して、上記(1)及び(2)で述べた作用が得
られる。As a result, the operations described in the above (1) and (2) can be obtained with respect to the boundary of the work range set in advance for control.
【0018】(5)更に、上記(1)又は(2)におい
て、好ましくは、前記操作手段は、自在軸受部により任
意の方向に傾転可能に支持された操作レバーと、互いに
直交する方向に回転自在に支持され、前記操作レバーの
傾転方向と傾転量に応じて回転する2つの従動部材と、
この2つの従動部材の回転角をそれぞれ検出する2つの
角度検出器とを有し、前記トルク発生手段は前記2つの
従動部材の回転軸にそれぞれ設けられた2つのトルク発
生器を有する。(5) Further, in the above (1) or (2), preferably, the operating means is provided with an operating lever supported by a universal bearing so as to be tiltable in an arbitrary direction, in a direction orthogonal to each other. Two driven members rotatably supported and rotated according to a tilt direction and a tilt amount of the operation lever;
There are two angle detectors for detecting the rotation angles of the two driven members, respectively, and the torque generating means has two torque generators respectively provided on the rotation shafts of the two driven members.
【0019】これにより操作手段は、操作レバーを傾転
操作すると操作レバーの傾転方向と傾転量に応じて2つ
の従動部材が回転し、この2つの従動部材の回転角が2
つの角度検出器により検出されるため、上記目標速度ベ
クトルの信号を生成できる。また、トルク発生手段は、
2つのトルク発生器を作動させるとその出力比に応じた
方向に操作反力が発生するため、上記第2演算手段で演
算された操作反力を発生できる。Thus, when the operating lever is tilted, the two driven members rotate in accordance with the tilting direction and the tilt amount of the operating lever, and the rotation angle of the two driven members becomes two.
Since the signals are detected by the two angle detectors, a signal of the target speed vector can be generated. Further, the torque generating means includes:
When the two torque generators are operated, an operation reaction force is generated in a direction corresponding to the output ratio, so that the operation reaction force calculated by the second calculation means can be generated.
【0020】(6)また、上記第1及び第2の目的を達
成するために、本発明は、上下方向に回動可能な複数の
フロント部材により構成される多関節型のフロント装置
と、前記複数のフロント部材を駆動する複数の油圧アク
チュエータと、この複数の油圧アクチュエータに供給さ
れる圧油の流量を制御する複数の流量制御弁とを有する
建設機械に備えられ、前記フロント装置の先端部分の目
標速度ベクトルを指令することにより前記複数の流量制
御弁を操作し、その目標速度ベクトルに従って前記フロ
ント装置の先端部分を移動させる軌跡制御装置の操作装
置において、自在軸受部により任意の方向に傾転可能に
支持された操作レバーと、互いに直交する方向に回転自
在に支持され、前記操作レバーの傾転方向と傾転量に応
じて回転する2つの従動部材と、この2つの従動部材の
回転角をそれぞれ検出する2つの角度検出器と、前記2
つの従動部材の回転軸にそれぞれ設けられ、前記操作レ
バーに操作反力を与える2つのトルク発生器とを有する
ものとする。(6) In order to achieve the first and second objects, the present invention provides a multi-joint type front device comprising a plurality of front members rotatable in a vertical direction; A plurality of hydraulic actuators for driving a plurality of front members, and a plurality of flow control valves for controlling the flow rate of the pressure oil supplied to the plurality of hydraulic actuators are provided in a construction machine having a tip portion of the front device. In the operation device of the trajectory control device that operates the plurality of flow control valves by instructing the target speed vector and moves the front end portion of the front device according to the target speed vector, the swivel portion tilts in an arbitrary direction. An operation lever that is supported so as to be rotatable, and two that are rotatably supported in directions orthogonal to each other and that rotate according to a tilt direction and a tilt amount of the operation lever. A driven member, and two angle detector for detecting the rotation angle of the two driven members respectively, said 2
And two torque generators respectively provided on the rotation shafts of the two driven members and applying an operation reaction force to the operation lever.
【0021】これにより操作レバーを傾転操作すると操
作レバーの傾転方向と傾転量に応じて2つの従動部材が
回転し、この2つの従動部材の回転角が2つの角度検出
器により検出されるため、上記目標速度ベクトルの信号
を生成できる。また、2つのトルク発生器を作動させる
とその出力比に応じた方向に操作反力が発生するため、
上記(1)及び(2)の第2演算手段で演算した操作反
力を発生するトルク発生手段として使用できる。Thus, when the operating lever is tilted, the two driven members rotate according to the tilting direction and the tilt amount of the operating lever, and the rotation angles of the two driven members are detected by the two angle detectors. Therefore, a signal of the target speed vector can be generated. Also, when the two torque generators are operated, an operation reaction force is generated in a direction corresponding to the output ratio,
It can be used as a torque generating means for generating the operation reaction force calculated by the second calculating means of (1) and (2).
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明を油圧ショベルに適
用した場合の実施形態を図面を用いて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to a hydraulic shovel will be described below with reference to the drawings.
【0023】まず、本発明の第1の実施形態を図1〜図
10により説明する。本実施形態は、ブーム、アーム、
バケットのストロークエンドによって生じる制限作業範
囲の境界付近で操作レバー装置に反力を与えるものであ
る。First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment includes a boom, an arm,
A reaction force is applied to the operation lever device near the boundary of the limited working range caused by the stroke end of the bucket.
【0024】図1において、本発明が適用される油圧シ
ョベルは、油圧ポンプ2と、この油圧ポンプ2からの圧
油により駆動されるブームシリンダ3a、アームシリン
ダ3b、バケットシリンダ3cと、油圧アクチュエータ
3a〜3cに供拾される圧油の流量を制御する流量制御
弁4a〜4cとを有している。Referring to FIG. 1, a hydraulic shovel to which the present invention is applied includes a hydraulic pump 2, a boom cylinder 3a, an arm cylinder 3b, a bucket cylinder 3c driven by hydraulic oil from the hydraulic pump 2, and a hydraulic actuator 3a. To 3c.
【0025】また、油圧ショベルは、図2に示すよう
に、上下方向にそれぞれ回動可能なブーム1a、アーム
1b及びバケット1cにより構成される多関節型のフロ
ント装置1Aと、上部旋回体1d及び下部走行体1eか
らなる車体1Bとで構成され、フロント装置1Aのブー
ム1aの基端は上部旋回体1dの前部に上下方向に回動
可能に支持されている。As shown in FIG. 2, the hydraulic excavator includes a multi-joint type front device 1A comprising a boom 1a, an arm 1b, and a bucket 1c which are rotatable vertically, an upper revolving unit 1d, A base end of a boom 1a of a front device 1A is supported by a front portion of an upper swing body 1d so as to be rotatable in a vertical direction.
【0026】以上のような油圧ショベルに本実施形態に
よる軌跡制御装置が設けられている。この軌跡制御装置
は、バケット1cの移動ベクトルと回転を指示する操作
レバー装置5と、ブーム1a、アーム1b及びバケット
1cのそれぞれ回動支点に設けられ、フロント装置1A
の姿勢に関する状態量としてそれぞれの回動角を検出す
る角度検出器6a,6b,6cと、操作レバー装置5及
び角度検出器6a〜6cの信号を入力して所定の演算処
理を行い、軌跡制御を行うための電気信号及び操作反力
を与える電気信号を出力する制御ユニット7とで構成さ
れている。The trajectory control device according to the present embodiment is provided in the above-described hydraulic excavator. This trajectory control device is provided at an operation lever device 5 for instructing the movement vector and rotation of the bucket 1c, and at each of the rotation fulcrums of the boom 1a, the arm 1b and the bucket 1c.
The angle detectors 6a, 6b, and 6c for detecting the respective rotation angles as state quantities related to the posture of the operator, the signals from the operation lever device 5 and the angle detectors 6a to 6c are input, and predetermined arithmetic processing is performed to perform trajectory control. , And a control unit 7 that outputs an electric signal for giving an operation reaction force.
【0027】操作レバー装置5の構造を図3(a)及び
(b)に示す。操作レバー装置5は、自在軸受部5aで
X方向及びY方向を含む任意の方向に傾転可能に支持さ
れた操作レバー5bと、この操作レバー5bの頂部の軸
部5cにZ方向に回転可能に設けられたグリップ5d
と、操作レバー5bが挿通されるスリット5e,5fを
有しかつ互いに直交する軸部5g1,5g2及び軸部5
h1,5h2によりX方向及びY方向に回転自在に支持
された半円形の従動アーム5i,5jと、軸部5g1,
5h1に設けられ、従動アーム5i,5jのX方向及び
Y方向の回転角をそれぞれ検出する角度検出器5m,5
nと、操作レバー5bの軸部5cに設けられグリップ5
dの回転角を検出する角度検出器5pと、軸部5g1,
5h1に設けられ、操作レバー5bに操作反力を与える
トルク発生器5q,5rと、操作レバー5bの軸部5c
に設けられグリップ5dに操作反力を与えるトルク発生
器5sと、軸部5g2,5h2及び5cの周囲に設けら
れ、操作レバー5b及びグリップ5dの非操作時にこれ
ら操作レバー5b及びグリップ5dを図示の中立位置に
復帰させるバネ5t,5u,5vとを有している。FIGS. 3A and 3B show the structure of the operation lever device 5. FIG. The operation lever device 5 includes an operation lever 5b supported by a universal bearing portion 5a so as to be tiltable in an arbitrary direction including an X direction and a Y direction, and a shaft portion 5c at the top of the operation lever 5b to be rotatable in a Z direction. 5d grip provided on
Shaft portions 5g1, 5g2 and shaft portions 5 having slits 5e, 5f through which the operation lever 5b is inserted, and being orthogonal to each other.
h1 and 5h2, semi-circular driven arms 5i and 5j rotatably supported in the X and Y directions, and shafts 5g1 and 5g1.
5h1, angle detectors 5m and 5 that detect rotation angles of the driven arms 5i and 5j in the X and Y directions, respectively.
n and a grip 5 provided on the shaft 5c of the operation lever 5b.
d, an angle detector 5p for detecting the rotation angle of
5h1, torque generators 5q and 5r for applying an operation reaction force to the operation lever 5b, and a shaft 5c of the operation lever 5b
And a torque generator 5s for applying an operation reaction force to the grip 5d and provided around the shafts 5g2, 5h2, and 5c. When the operation lever 5b and the grip 5d are not operated, the operation lever 5b and the grip 5d are shown in the figure. It has springs 5t, 5u, 5v that return to the neutral position.
【0028】操作レバー5bはバケット1cの移動の速
度ベクトルVxyを指令するためのものであり、グリップ
5dはバケット1cの回転の角速度Vzを指令するため
のものである。即ち、操作レバー5bを操作すると、そ
の操作方向と操作量に応じて従動アーム5i,5jがX
方向及びY方向にそれぞれ傾き、その回転角が角度検出
器5m,5nにより検出され、バケット1cの移動の速
度ベクトルVxyの指令値として制御ユニット7に入力さ
れる。グリップ5dを操作(回転)すると、その操作
(回転)量が角度検出器5pにより検出され、バケット
1cの回転の角速度Vzの指令値として制御ユニット7
に入力される。ここで、バケット1cの移動の速度ベク
トルVxyはアーム1bの先端(以下単に「アーム先端」
という)の速度ベクトルとして与えられる。The operation lever 5b is for instructing the speed vector Vxy of the movement of the bucket 1c, and the grip 5d is for instructing the angular velocity Vz of the rotation of the bucket 1c. That is, when the operation lever 5b is operated, the driven arms 5i and 5j are set to X in accordance with the operation direction and the operation amount.
The rotation angle is detected by the angle detectors 5m and 5n, and is input to the control unit 7 as a command value of the speed vector Vxy of the movement of the bucket 1c. When the grip 5d is operated (rotated), the amount of operation (rotation) is detected by the angle detector 5p, and the control unit 7 outputs the command value of the angular velocity Vz of the rotation of the bucket 1c.
Is input to Here, the speed vector Vxy of the movement of the bucket 1c is equal to the tip of the arm 1b (hereinafter simply referred to as the "arm tip").
) Velocity vector.
【0029】トルク発生器5q,5r,5sは後述する
如くアーム先端又はバケットが作業範囲の境界に近づく
と操作レバー5b及びグリップ5dに操作反力を与え
る。As will be described later, the torque generators 5q, 5r, 5s apply an operation reaction force to the operation lever 5b and the grip 5d when the tip of the arm or the bucket approaches the boundary of the working range.
【0030】制御ユニット7の処理内容を図4〜図10
により説明する。The processing contents of the control unit 7 are shown in FIGS.
This will be described below.
【0031】まず、アーム先端の位置制御について図4
〜図7により説明する。First, position control of the tip of the arm will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG.
【0032】図4において、A1はアームシリンダ3b
の縮み側のストロークエンドにより生じる作業範囲の境
界、A2はアームシリンダ3bの伸び側のストロークエ
ンドにより生じる作業範囲の境界、A3はブームシリン
ダ3aの上げ方向のストロークエンドにより生じる作業
範囲の境界、A4はブームシリンダ3aの下げ方向のス
トロークエンドにより生じる作業範囲の境界である。境
界A1ではアーム1bは最大に伸ばされ、アーム先端位
置はブーム基端の原点Oから最大距離L1にあり、境界
A2ではアーム1bは最大に引き込まれ、アーム先端位
置はブーム基端の原点Oから最小距離L2にあり、境界
A3ではブーム1aは最大に上げられ、アーム先端位置
はその最大上げ位置でのブーム先端点O3から距離L3に
あり、境界A4ではブーム1aは最大に下げられ、アー
ム先端位置はその最大下げ位置でのブーム先端点O4か
ら距離L4(=L3)にある。In FIG. 4, A1 is an arm cylinder 3b.
A2 is the boundary of the working range caused by the stroke end of the extension side of the arm cylinder 3b, A3 is the boundary of the working range caused by the stroke end of the boom cylinder 3a in the raising direction, A4 Is the boundary of the working range caused by the stroke end of the boom cylinder 3a in the lowering direction. At the boundary A1, the arm 1b is extended to the maximum, the arm tip position is at the maximum distance L1 from the origin O of the boom base end, and at the boundary A2, the arm 1b is retracted to the maximum, and the arm tip position is from the origin O of the boom base end. At the minimum distance L2, the boom 1a is raised to the maximum at the boundary A3, the arm tip position is at a distance L3 from the boom tip point O3 at the maximum raised position, and at the boundary A4, the boom 1a is lowered to the maximum. The position is at a distance L4 (= L3) from the boom tip point O4 at the maximum lowered position.
【0033】ここで、距離L1,L2,L3,L4及び点
O,O3,O4の位置は既知であり、制御ユニット7には
これらのデータが記憶され、作業範囲の境界A1,A2,
A3,A4が予め設定されている。Here, the positions of the distances L1, L2, L3, L4 and points O, O3, O4 are known, and these data are stored in the control unit 7, and the boundaries A1, A2,
A3 and A4 are set in advance.
【0034】また、図4において、Pはアーム先端の現
在位置、Vxyは上記した如く操作レバー5bによる速度
ベクトルの指令値(以下「目標速度ベクトル」という)
である。In FIG. 4, P is the current position of the tip of the arm, and Vxy is the command value of the speed vector by the operating lever 5b as described above (hereinafter referred to as "target speed vector").
It is.
【0035】アーム先端の現在位置Pが作業範囲の境界
A1,A2,A3,A4の近傍にあるようなフロント装置の
姿勢で図示のような目標速度ベクトルVxyにて操作レバ
ー3bを操作した場合、オペレータにアーム先端が作業
範囲の境界近傍であることを知らせないと、オペレータ
の意に反してフロント装置1Aが突然停止してしまう。
また、フロント装置1Aがどの位置でどの方向に操作不
能であるかが分からないと、作業範囲の境界近傍でフロ
ント装置1Aの連続した動作が行えない。そこで、本発
明では、アーム先端の目標速度ベクトルVxyのうち作業
範囲の境界から出ようとする成分Voi(i=1〜4)に対
して、これとは反対向きに境界への距離ΔXi(i=1〜
4)が小さくなるに従って大きくなるような操作反力Fi
(i=1〜4)を与え、これによりオペレータに作業範囲
の境界近傍にあることとフロント装置1Aの操作可能な
方向を認識させるものである。When the operating lever 3b is operated with the target speed vector Vxy as shown in the figure, with the front device in such a position that the current position P of the tip of the arm is near the boundaries A1, A2, A3, A4 of the working range. If the operator is not informed that the tip of the arm is near the boundary of the working range, the front apparatus 1A suddenly stops against the operator's will.
Further, if it is not known in which position and in which direction the front device 1A cannot be operated, continuous operation of the front device 1A cannot be performed near the boundary of the work range. Therefore, in the present invention, for the component Voi (i = 1 to 4) of the target velocity vector Vxy at the tip of the arm which is about to go out of the boundary of the working range, the distance ΔXi (i = 1 ~
4) Operation reaction force Fi that increases as the value decreases
(I = 1 to 4), thereby allowing the operator to recognize that it is near the boundary of the work range and the direction in which the front device 1A can be operated.
【0036】以下、図5の制御フローチャートを用いて
実際の処理を説明する。Hereinafter, the actual processing will be described with reference to the control flowchart of FIG.
【0037】はじめに手順100において、操作レバー
5bにより指令されたアーム先端の目標速度ベクトルV
xyを入力する。First, in step 100, the target velocity vector V at the tip of the arm instructed by the operation lever 5b.
Enter xy.
【0038】次に手順110において、角度検出器6a
〜6bにより検出したブーム・アームの角度θ1,θ2を
入力する。Next, in step 110, the angle detector 6a
6b, the angles .theta.1, .theta.2 of the boom arm detected are inputted.
【0039】次に手順120において、アームシリンダ
3bの縮み側のストロークエンドにより生じる作業範囲
の境界A1での減速係数h1と操作反力F1を演算する。Next, in step 120, the deceleration coefficient h1 and the operation reaction force F1 at the boundary A1 of the working range caused by the stroke end of the contraction side of the arm cylinder 3b are calculated.
【0040】次に手順130において、アームシリンダ
3bの伸び側のストロークエンドにより生じる作業範囲
の境界A2での減速係数h2と操作反力F2を演算する。Next, in step 130, the deceleration coefficient h2 and the operation reaction force F2 at the boundary A2 of the working range caused by the stroke end on the extension side of the arm cylinder 3b are calculated.
【0041】次に手順140において、ブームシリンダ
3aの伸び側のストロークエンドにより生じる作業範囲
の境界A3での減速係数h3と操作反力F3を演算する。Next, in step 140, the deceleration coefficient h3 and the operation reaction force F3 at the boundary A3 of the working range caused by the stroke end on the extension side of the boom cylinder 3a are calculated.
【0042】次に手順150において、ブームシリンダ
3aの縮み側のストロークエンドにより生じる作業範囲
の境界A4での減速係数h4と操作反力F4を演算する。Next, in step 150, a deceleration coefficient h4 and an operation reaction force F4 at the boundary A4 of the work range caused by the stroke end on the contraction side of the boom cylinder 3a are calculated.
【0043】ここで、手順120〜150における処理
の詳細を図6及び図7用いて説明する。Here, the details of the processing in steps 120 to 150 will be described with reference to FIGS.
【0044】手順120に関しては、まず手順121に
おいて、図4に示す角度α1の余弦が正であるかによっ
て目標速度ベクトルVxyが作業範囲の外を向いているか
否かを判定し、作業範囲の外に向いている場合には手順
122に進み、そうでない場合には手順125に進む。
ここで、角度α1は目標速度ベクトルVxyがアーム先端
の現在位置Pとブーム基端の原点Oを結ぶ線分とのなす
角度である。Regarding step 120, first, in step 121, it is determined whether or not the target speed vector Vxy is outside the working range based on whether the cosine of the angle α1 shown in FIG. 4 is positive. If so, the process proceeds to step 122; otherwise, the process proceeds to step 125.
Here, the angle α1 is an angle formed by the target speed vector Vxy and a line segment connecting the current position P at the tip of the arm and the origin O at the base end of the boom.
【0045】手順122に進んだ場合には、原点Oから
アーム先端までの最大距離L1と原点Oからアーム先端
の現在点Pまでの距離の差により、アーム先端の現在位
置Pから作業範囲の境界A1までの距離ΔX1を演算する
(ΔX1=L1−OP)。When the procedure proceeds to step 122, the difference between the maximum distance L1 from the origin O to the tip of the arm and the distance from the origin O to the current point P of the tip of the arm causes the boundary of the working range from the current position P of the tip of the arm. The distance ΔX1 to A1 is calculated (ΔX1 = L1−OP).
【0046】次に手順123において、作業範囲の境界
A1までの距離ΔX1と図7(a)の関係h(ΔXi)(i
=1〜4)に基づき、減速係数h1を演算する(h1=h
(ΔX1))。ここで、図7(a)の関係h(ΔXi)
は、作業範囲の境界A1までの距離ΔX1がΔX0以上で
はh=1で、ΔX0より小さくなるに従ってhは1以下
に小さくなり、ΔX1が0になるとh=0となるように
設定されている。Next, in step 123, the relationship h (ΔXi) (i) between the distance ΔX1 to the boundary A1 of the work range and FIG.
= 1 to 4) to calculate the deceleration coefficient h1 (h1 = h
(ΔX1)). Here, the relationship h (ΔXi) in FIG.
Is set so that h = 1 when the distance ΔX1 to the boundary A1 of the work range is equal to or greater than ΔX0, h decreases to 1 or less as the distance ΔX1 becomes smaller than ΔX0, and h = 0 when ΔX1 becomes 0.
【0047】次に手順124において、作業範囲の境界
A1までの距離ΔX1と図7(b)の関係k(ΔXi)(i
=1〜4)に基づき反力係数k1を演算し、この反力係数
k1と目標速度ベクトルVxyのうち作業範囲の境界の外
に出ようとする成分Vo1に基づき、距離ΔX1が小さく
なるほど、また速度ベクトル成分Vo1が大きくなるほど
大きくなり、その向きは速度ベクトル成分Vo1の反対と
なるような操作反力ベクトルF1を演算する(F1=−k
(ΔX1)・Vo1)。ここで、図7(b)の関係k(Δ
Xi)は、作業範囲の境界A1までの距離ΔX1がΔX0以
上ではk=0で、ΔX0より小さくなるに従ってkは大
きくなり、ΔX1が0になるとk=kmaxとなるように設
定されている。Next, in step 124, the relationship k (ΔXi) (i) between the distance ΔX1 to the boundary A1 of the work range and FIG.
= 1 to 4), the reaction force coefficient k1 is calculated, and based on the reaction force coefficient k1 and the component Vo1 of the target speed vector Vxy that is going to go outside the boundary of the working range, the smaller the distance ΔX1 is, An operation reaction force vector F1 is calculated such that the velocity vector component Vo1 increases as the velocity vector component Vo1 increases, and its direction is opposite to the velocity vector component Vo1 (F1 = -k
(ΔX1) · Vo1). Here, the relationship k (Δ
Xi) is set so that k = 0 when the distance ΔX1 to the boundary A1 of the work range is equal to or greater than ΔX0, k increases as ΔX0 becomes smaller, and k = kmax when ΔX1 becomes 0.
【0048】また手順125に進んだ場合には、減速係
数h1=1とし、アームシリンダ3bの縮み側のストロ
ークエンドに関しては減速制御を行わないものとする。When the procedure proceeds to step 125, the deceleration coefficient h1 is set to 1 and deceleration control is not performed for the contraction side stroke end of the arm cylinder 3b.
【0049】次に手順126において、操作反力ベクト
ルF1=0とし、アームシリンダ3bの縮み側のストロ
ークエンドに関しては操作反力を発生しないものとす
る。Next, in step 126, it is assumed that the operation reaction force vector F1 = 0, and no operation reaction force is generated at the contraction side stroke end of the arm cylinder 3b.
【0050】また、手順130に関しても、手順120
と同様の処理を行う(手順131〜136)。Also, regarding the procedure 130, the procedure 120
(Steps 131 to 136).
【0051】また、手順140に関しても、演算に用い
る原点Oがブームシリンダ1aの伸び側のストロークエ
ンドにおけるブーム先端点O3になる以外、上記手順1
20と同様の処理を行う(手順141〜146)。The procedure 140 is also the same as the procedure 1 except that the origin O used for the calculation is the boom tip point O3 at the stroke end on the extension side of the boom cylinder 1a.
The same processing as in step 20 is performed (procedures 141 to 146).
【0052】更に、手順150に関しては、まず、手順
151においてアーム先端点Pが直線O−O4より下に
あるか否か判定し、下にあれば手順140と同様の処理
を行い(手順152〜157)、下になければ手順15
6,157に進み、上記手順125,126と同様の処
理を行う。In step 150, it is first determined in step 151 whether or not the arm tip point P is below the straight line O-O4, and if it is below, the same processing as in step 140 is performed (steps 152 to 152). 157), if not below, step 15
Then, the process proceeds to steps S6 and S157, and the same processing as steps S125 and S126 is performed.
【0053】ここで、再び図5の制御フローチャートに
戻って説明する。Here, returning to the control flowchart of FIG. 5, the description will be continued.
【0054】手順160において、上記の如く計算した
各減速係数h1,h2,h3,h4の最小値を選択し、この
最小値を全体での減速係数hminとする。In step 160, the minimum value of each of the deceleration coefficients h1, h2, h3, h4 calculated as described above is selected, and this minimum value is set as the overall deceleration coefficient hmin.
【0055】次に手順170において、目標速度ベクト
ルVxyに減速係数hminを乗じて減速したアーム先端の
目標速度ベクトルVxy′を演算する。Next, in step 170, the target speed vector Vxy 'at the tip of the arm decelerated by multiplying the target speed vector Vxy by the deceleration coefficient hmin is calculated.
【0056】次に手順180において、上記の如く計算
した操作反力ベクトルF1,F2,F3,F4の和を計算
し、この和により全体での操作反力ベクトルFを求め
る。Next, in step 180, the sum of the operation reaction force vectors F1, F2, F3, F4 calculated as described above is calculated, and the total operation reaction force vector F is obtained from the sum.
【0057】手順190において、幾何学演算によりア
ーム先端の目標速度ベクトルVxy′からブーム・アーム
の目標角速度を求め、更に幾何学演算によりブーム・ア
ームの目標角速度からブームシリンダ・アームシリンダ
の目標速度を求め、このブームシリンダ・アームシリン
ダの目標速度からブーム・アームの流量制御弁4a,4
bの指令値u1,u2を求める。In step 190, the target angular velocity of the boom arm is obtained from the target velocity vector Vxy 'at the tip of the arm by geometric operation, and the target velocity of the boom cylinder / arm cylinder is calculated from the target angular velocity of the boom arm by geometric operation. The flow rate control valves 4a, 4b of the boom arm are obtained from the target speed of the boom cylinder / arm cylinder.
The command values u1 and u2 of b are obtained.
【0058】次に手順200において、操作反力ベクト
ルFを与えるようなトルク発生器5q,5rの指令値M
x,Myを求める。Next, in step 200, the command values M of the torque generators 5q and 5r to give the operation reaction force vector F
Find x and My.
【0059】次に手順210において、流量制御弁4
a,4bの指令値u1,u2をアンプへ出力する。Next, in step 210, the flow control valve 4
The command values u1 and u2 of a and 4b are output to the amplifier.
【0060】次に手順220において、トルク発生器5
q,5rの指令値Mx,Myをアンプへ出力し、はじめに
戻る。Next, in step 220, the torque generator 5
The command values Mx and My of q and 5r are output to the amplifier, and the process returns to the beginning.
【0061】バケット1cの姿勢制御について図8〜図
10により説明する。The attitude control of the bucket 1c will be described with reference to FIGS.
【0062】図8において、B1はバケットシリンダ3
cの縮み側のストロークエンドにより生じる作業範囲の
境界、B2はバケットシリンダ3cの伸び側のストロー
クエンドにより生じる作業範囲の境界である。境界B1
ではバケット1cは最大に押し出され、バケット1cは
最大角度Zmaxにあり、境界B2ではバケット1cは最大
に引き込まれ、バケット1cは最小角度Zminにある。
これらの角度Zmax,Zminは既知であり、制御ユニット
7にはこれらのデータが記憶され、作業範囲の境界B
1,B2が予め設定されている。In FIG. 8, B1 is the bucket cylinder 3
B2 is the boundary of the work range caused by the stroke end on the contraction side of c, and B2 is the boundary of the work range generated by the stroke end on the extension side of the bucket cylinder 3c. Boundary B1
, The bucket 1c is pushed to the maximum, the bucket 1c is at the maximum angle Zmax, and at the boundary B2, the bucket 1c is retracted to the maximum, and the bucket 1c is at the minimum angle Zmin.
These angles Zmax and Zmin are known, and these data are stored in the control unit 7, and the boundary B of the working range is stored.
1, B2 are set in advance.
【0063】また、図8において、Zはバケット1cの
現在角度、Vzcは上記した操作レバー5bの目標速度ベ
クトルとグリップ5dによる角速度の指令値(以下「目
標角速度」という)により与えられるバケット角速度指
令値である。In FIG. 8, Z is a current angle of the bucket 1c, and Vzc is a bucket angular velocity command given by a target velocity vector of the operation lever 5b and a command value of an angular velocity by the grip 5d (hereinafter referred to as "target angular velocity"). Value.
【0064】バケット1cの現在角度Zが作業範囲の境
界B1,B2近傍にあるようなフロント装置の姿勢で図示
のようなバケット角速度指令値Vzcとなるように操作レ
バー3bかつ/又はグリップ5dを操作した場合、オペ
レータにバケット1cが作業範囲の境界近傍であること
を知らせないと、オペレータの意に反してバケット1c
が突然停止してしまう。そこで、本発明では、バケット
角速度指令値Vzcのうち作業範囲の境界から出ようとす
るものに対して、これとは反対向きに境界への角度ΔZ
が小さくなるに従って大きくなるような操作反力Fzを
与え、これによりオペレータに作業範囲の境界近傍にあ
ることを認識させるものである。The operation lever 3b and / or the grip 5d are operated so that the bucket angle speed command value Vzc as shown in the drawing is obtained in the posture of the front device in which the current angle Z of the bucket 1c is near the boundaries B1 and B2 of the working range. In this case, if the operator is not informed that the bucket 1c is near the boundary of the work range, the bucket 1c
Suddenly stops. Therefore, in the present invention, for the bucket angular velocity command value Vzc which is about to go out of the boundary of the work range, the angle ΔZ to the boundary is opposite to this.
The operation reaction force Fz is increased such that the operation reaction force Fz increases as the distance becomes smaller, so that the operator can recognize that the operation reaction force Fz is near the boundary of the work range.
【0065】以下、図9の制御フローチャートを用いて
実際の処理を説明する。Hereinafter, the actual processing will be described with reference to the control flowchart of FIG.
【0066】はじめに手順300において、操作レバー
5bにより指令されたアーム先端の目標速度ベクトルV
xyとグリップ5dにより指令された目標バケット角速度
Vzを入力する。First, in step 300, the target velocity vector V at the tip of the arm instructed by the operation lever 5b.
xy and the target bucket angular velocity Vz commanded by the grip 5d are input.
【0067】次に手順310において、角度検出器6a
〜6cにより検出したブーム・アーム・バケットの角度
θ1,θ2,θ3を入力する。Next, in step 310, the angle detector 6a
The angles .theta.1, .theta.2, and .theta.3 of the boom, arm and bucket detected by the steps 6 through 6c are inputted.
【0068】次に手順320において、アーム先端の目
標速度ベクトルVxyと目標バケット角速度Vzにより生
じるバケット角速度指令値Vzcを演算する。Next, at step 320, a bucket angular velocity command value Vzc generated by the target velocity vector Vxy at the tip of the arm and the target bucket angular velocity Vz is calculated.
【0069】次に手順330において、バケット角速度
指令値Vzcが正であるか否かによりバケット1cが外側
(押し出し方向)に向かうか内側(引き込み方向)に向
かうかを判定し、外側へ向かう場合には手順340に進
み、内側に向かう場合には手順350に進む。Next, in step 330, it is determined whether the bucket 1c is directed outward (push direction) or inward (pull direction) based on whether the bucket angular velocity command value Vzc is positive. Proceeds to step 340, and to the inside, proceeds to step 350.
【0070】手順340では、バケット1cの先端から
バケットシリンダ3cの縮み側のストロークエンドによ
り生じる作業範囲の境界B1までの角度ΔZを演算し
(ΔZ=Zmax−Z)、手順350ではバケット1cの
先端からバケットシリンダ3cの伸び側のストロークエ
ンドにより生じる作業範囲の境界B2までの角度ΔZを
演算する(ΔZ=Z−Zmin)。At step 340, the angle ΔZ from the tip of the bucket 1c to the boundary B1 of the working range caused by the stroke end of the bucket cylinder 3c on the contraction side is calculated (ΔZ = Zmax−Z). At step 350, the tip of the bucket 1c is calculated. , An angle ΔZ from the stroke range to the boundary B2 of the work range caused by the stroke end on the extension side of the bucket cylinder 3c is calculated (ΔZ = Z−Zmin).
【0071】次に手順360において、角度ΔZと図1
0(a)の関係hz(ΔZ)に基づき減速係数hzを求
め、これをバケット角速度指令値Vzcに乗じることによ
り、作業範囲の境界までの角度ΔZが小さくなるほど減
速するようなバケット角速度指令値Vzc′を求める(V
zc′=hz(ΔZ)・Vzc)。ここで、図10(a)の
関係hz(ΔZ)は上記の図7(a)の関係h(ΔXi)
と同様に設定されている。Next, in step 360, the angle ΔZ and FIG.
By calculating the deceleration coefficient hz based on the relationship hz (ΔZ) of 0 (a) and multiplying the deceleration coefficient hz by the bucket angular velocity command value Vzc, the bucket angular velocity command value Vzc is decelerated as the angle ΔZ to the boundary of the work range becomes smaller. '(V
zc ′ = hz (ΔZ) · Vzc). Here, the relationship hz (ΔZ) in FIG. 10A is the relationship h (ΔXi) in FIG.
Is set in the same way as
【0072】次に手順370において、角度ΔZと図1
0(b)の関係kz(ΔZ)に基づき反力係数kzを演算
し、この反力係数kzとバケット角速度指令値Vzcに基
づき、角度ΔZが小さくなるほど、またバケット角速度
指令値Vzcが大きくなるほど大きくなり、その向きは作
業範囲の境界とは反対方向を向くような操作反力Fzを
演算する(Fz=−kz(ΔZ)・Vzc)。ここで、図1
0(b)の関係kz(ΔZ)は上記の図7(b)の関係
k(ΔXi)と同様に設定されている。Next, in step 370, the angle ΔZ and FIG.
The reaction force coefficient kz is calculated based on the relation kz (ΔZ) of 0 (b), and based on the reaction force coefficient kz and the bucket angular velocity command value Vzc, the larger the angle ΔZ becomes, the larger the bucket angular velocity command value Vzc becomes. An operation reaction force Fz is calculated so that the direction is opposite to the boundary of the work range (Fz = −kz (ΔZ) · Vzc). Here, FIG.
The relation kz (ΔZ) of 0 (b) is set in the same manner as the relation k (ΔXi) of FIG. 7 (b).
【0073】次に手順380において、幾何学演算によ
りバケット角速度指令値Vzc’からバケットシリンダ3
cの目標速度を求め、このバケットシリンダ3cの目標
速度からバケットの流量制御弁4cの指令値u3を求め
る。Next, in step 380, the bucket cylinder 3 is calculated from the bucket angular velocity command value Vzc 'by geometrical calculation.
The target speed of the bucket c is determined, and the command value u3 of the flow rate control valve 4c of the bucket is determined from the target speed of the bucket cylinder 3c.
【0074】次に手順390において、操作反力Fzを
与えるようなトルク発生器5sの指令値Mzを求める。Next, in step 390, a command value Mz of the torque generator 5s that gives the operation reaction force Fz is determined.
【0075】次に手順400において、バケットの流量
制御弁4cの指令値u3をアンプへ出力する。Next, in step 400, the command value u3 of the bucket flow control valve 4c is output to the amplifier.
【0076】次に手順410において、トルク発生器5
sの指令値Mzをアンプへ出力し、はじめに戻る。Next, in step 410, the torque generator 5
The command value Mz of s is output to the amplifier, and the process returns to the beginning.
【0077】以上のように構成した本実施形態では、ブ
ームシリンダ3a、アームシリンダ3bのストロークエ
ンドにより生じる作業範囲の境界近傍において、アーム
先端が作業範囲の境界の外に出るように操作レバー装置
5の操作レバー5bを操作した場合には、作業範囲の境
界までの距離が小さいほどアーム先端が減速されると共
に、操作レバー5bの操作方向とは反対方向に、作業範
囲の境界までの距離が小さくなるほど大きくなるような
操作反力が操作レバー5bに与えられるため、オペレー
タは操作レバー5bの操作が重くなることでアーム先端
が作業範囲の境界近傍にあることを確実に認識でき、フ
ロント装置の不意の停止を回避することができる。In the present embodiment configured as described above, in the vicinity of the boundary of the working range generated by the stroke end of the boom cylinder 3a and the arm cylinder 3b, the operating lever device 5 is moved so that the tip of the arm comes out of the boundary of the working range. When the operation lever 5b is operated, the tip of the arm is decelerated as the distance to the boundary of the work range is reduced, and the distance to the boundary of the work range is reduced in the direction opposite to the operation direction of the operation lever 5b. Since an operation reaction force that increases as much as possible is applied to the operation lever 5b, the operator can surely recognize that the tip of the arm is near the boundary of the work range due to the heavy operation of the operation lever 5b, and the front device is unexpectedly operated. Stoppage can be avoided.
【0078】また、目標速度ベクトルVxyのうち作業範
囲の境界から出ようとするベクトル成分が大きくなるほ
ど大きくなるように操作反力が与えられるため、オペレ
ータが操作反力を感じて操作レバー5bの操作方向を変
えるとき、当該ベクトル成分が小さくなる方向は反力が
小さく動かし易くなり、オペレータはこの動かし易い方
向に操作レバー5bを操作すれば、自然に当該ベクトル
成分が小さくなる方向、即ち目標速度ベクトルVxyが作
業範囲の境界に向かわなくなる方向に操作レバー5bを
動かすこととなり、作業範囲の境界近傍で動かし易い方
向に操作レバー5bを操作するだけで容易に連続した軌
跡制御が行える。The operation reaction force is applied such that the larger the vector component of the target speed vector Vxy that is going to go out of the boundary of the work range, the larger the operation reaction force. Therefore, the operator feels the operation reaction force and operates the operation lever 5b. When the direction is changed, the direction in which the vector component becomes smaller has a smaller reaction force, which makes it easier to move. If the operator operates the operation lever 5b in the direction in which the vector component is easier to move, the direction in which the vector component becomes smaller naturally, that is, the target velocity vector By moving the operation lever 5b in a direction in which Vxy does not move to the boundary of the work range, continuous trajectory control can be easily performed only by operating the operation lever 5b in a direction that is easy to move near the boundary of the work range.
【0079】また、バケットシリンダ3cのストローク
エンドにより生じる作業範囲の境界近傍において、バケ
ット1cが作業範囲の境界の外に出るように操作レバー
装置5のグリップ5dを操作した場合にも、作業範囲の
境界までの距離が小さいほどバケット1cの回動が減速
されると共に、グリップ5dの操作方向とは反対方向
に、作業範囲の境界への角度が小さくなるほど大きくな
るような操作反力がグリップ5dに与えられるため、オ
ペレータはバケット3cが作業範囲の境界近傍にあるこ
とを認識でき、バケット3cの不意の停止を回避するこ
とができる。Further, even when the grip 5d of the operating lever device 5 is operated near the boundary of the working range caused by the stroke end of the bucket cylinder 3c so that the bucket 1c goes out of the boundary of the working range, the working range is not changed. As the distance to the boundary is smaller, the rotation of the bucket 1c is decelerated, and an operation reaction force that increases in the direction opposite to the operation direction of the grip 5d and becomes smaller as the angle to the boundary of the working range becomes smaller is applied to the grip 5d. Therefore, the operator can recognize that the bucket 3c is near the boundary of the work range, and can avoid an unexpected stop of the bucket 3c.
【0080】本発明の第2の実施形態を図11〜図17
により説明する。本実施形態は領域制限制御のため予め
設定した作業範囲の境界付近で操作レバー装置に反力を
与えるものである。The second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described below. In the present embodiment, a reaction force is applied to the operation lever device near the boundary of a preset work range for the region limit control.
【0081】図11において、図1の符号と同じ符号で
示すものは図1で説明したのと同等の部材である。7A
は本実施形態による軌跡制御装置の制御ユニットであ
り、8は、制限作業範囲を予め設定する作業範囲設定装
置である。この作業範囲の設定方法としては、数値入力
により与えても良いし、実際にフロント装置1Aを移動
して教示しても良いし、またはそれらの組合せであって
も良い。In FIG. 11, members denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 are members equivalent to those described in FIG. 7A
Is a control unit of the trajectory control device according to the present embodiment, and 8 is a work range setting device that sets a limited work range in advance. As a method of setting the work range, a numerical value may be given, the front apparatus 1A may be actually moved to teach, or a combination thereof.
【0082】制御ユニット7Aの処理内容を図12〜図
17により説明する。The processing contents of the control unit 7A will be described with reference to FIGS.
【0083】まず、アーム先端の位置制御について図1
2〜図14により説明する。First, regarding the position control of the arm tip, FIG.
This will be described with reference to FIGS.
【0084】図12において、Cは制御上予め設定した
作業範囲の境界である。バケット1cの先端がこの予め
設定した作業範囲の境界Cの近傍にあるようなフロント
装置の姿勢で図示のような目標速度ベクトルVxyにて操
作レバー3bを操作した場合、オペレータにバケット1
cの先端が作業範囲の境界近傍であることを知らせない
と、オペレータの意に反してフロント装置1Aが突然停
止してしまう。また、フロント装置1Aがどの位置でど
の方向に操作不能であるかが分からないと、作業範囲の
境界近傍でフロント装置1Aの連続した動作が行えな
い。そこで、本発明では、アーム先端の目標速度ベクト
ルVxyのうち作業範囲の境界から出ようとする成分Vo
に対して、これとは反対向きにバケット先端と境界Cと
の距離ΔXが小さくなるに従って大きくなるような操作
反力Fを与え、これによりオペレータに作業範囲の境界
近傍にあることとフロント装置1Aの操作可能な方向を
認識させるものである。In FIG. 12, C is a boundary of a work range set in advance for control. When the operating lever 3b is operated with the target speed vector Vxy as shown in the drawing in a posture of the front device in which the tip of the bucket 1c is near the boundary C of the preset work range, the operator is notified of the bucket 1c.
If it is not informed that the tip of c is near the boundary of the work range, the front apparatus 1A suddenly stops against the intention of the operator. Further, if it is not known in which position and in which direction the front device 1A cannot be operated, continuous operation of the front device 1A cannot be performed near the boundary of the work range. Therefore, in the present invention, the component Vo of the target velocity vector Vxy at the tip of the arm which is about to go out of the boundary of the working range.
In the opposite direction, an operation reaction force F that increases as the distance ΔX between the tip of the bucket and the boundary C decreases becomes smaller, so that the operator is in the vicinity of the boundary of the work range and the front device 1A Is made to recognize the operable direction.
【0085】以下、図13の制御フローチャートを用い
て実際の処理を説明する。Hereinafter, the actual processing will be described with reference to the control flowchart of FIG.
【0086】はじめに手順500において、操作レバー
5bにより指令されたアーム先端の目標速度ベクトルV
xyを入力する。First, in step 500, the target velocity vector V at the tip of the arm instructed by the operation lever 5b.
Enter xy.
【0087】次に手順510において、角度検出器6a
〜6bにより検出したブーム・アームの角度θ1,θ2を
入力する。Next, in step 510, the angle detector 6a
6b, the angles .theta.1, .theta.2 of the boom arm detected are inputted.
【0088】次に手順520において、原点Oからバケ
ット先端までの距離の境界Cに垂直な成分と境界Cの設
定値との差により、バケット1cの先端から作業範囲の
境界Cまでの距離ΔXを演算する。Next, in step 520, the distance ΔX from the tip of the bucket 1c to the boundary C of the working range is determined by the difference between the component perpendicular to the boundary C of the distance from the origin O to the tip of the bucket and the set value of the boundary C. Calculate.
【0089】次に手順530において、図12に示す角
度αの余弦が正であるかによって目標速度ベクトルVxy
が作業範囲の外を向いているか否かを判定し、作業範囲
の外に向いている場合には手順540に進み、そうでな
い場合には手順560に進む。ここで、角度αは目標速
度ベクトルVxyが作業範囲の境界に対する垂線とのなす
角度である。Next, in step 530, it is determined whether the cosine of the angle α shown in FIG.
Is determined to be outside the work range, and if it is outside the work range, the procedure proceeds to step 540; otherwise, the procedure proceeds to step 560. Here, the angle α is an angle between the target speed vector Vxy and a perpendicular to the boundary of the work range.
【0090】手順540において、作業範囲の境界Cま
での距離ΔXと図14(a)の関係h(ΔX)に基づき
減速係数hを求め、これを目標速度ベクトルVxyに乗じ
ることにより、制限範囲の境界Cまでの距離ΔXが小さ
いほど減速するようなアーム先端の目標速度ベクトルV
xy′を求める(Vxy′=h(ΔX)・Vxy)。ここで、
図14(a)の関係h(ΔX)は上記の図7(a)の関
係h(ΔXi)と同様に設定されている。In step 540, the deceleration coefficient h is obtained based on the distance ΔX to the boundary C of the work range and the relationship h (ΔX) shown in FIG. 14A, and this is multiplied by the target speed vector Vxy to obtain the limit range. The target velocity vector V at the tip of the arm that decreases as the distance ΔX to the boundary C decreases.
xy ′ is obtained (Vxy ′ = h (ΔX) · Vxy). here,
The relationship h (ΔX) in FIG. 14A is set similarly to the relationship h (ΔXi) in FIG. 7A.
【0091】次に手順550において、作業範囲の境界
Cまでの距離ΔXと図14(b)の関係k(ΔX)に基
づき反力係数kを求め、この反力係数kと目標速度ベク
トルVxyのうち作業範囲の境界の外に出ようとする成分
Voに基づき、距離ΔX1が小さくなるほど、また速度ベ
クトル成分Voが大きくなるほど大きくなり、その向き
は速度ベクトル成分Voの反対となるような操作反力ベ
クトルFを演算する(F=−k(ΔX)・Vo)。ここ
で、図14(b)の関係k(ΔX)は上記の図7(b)
の関係k(ΔXi)と同様に設定されている。Next, in step 550, a reaction force coefficient k is obtained based on the distance ΔX to the boundary C of the work range and the relation k (ΔX) in FIG. 14B, and the reaction force coefficient k and the target speed vector Vxy are calculated. Based on the component Vo that tends to go out of the boundary of the working range, the operation reaction force becomes larger as the distance ΔX1 becomes smaller and as the speed vector component Vo becomes larger, and its direction becomes opposite to the speed vector component Vo. The vector F is calculated (F = −k (ΔX) · Vo). Here, the relationship k (ΔX) in FIG.
Is set in the same manner as the relationship k (ΔXi).
【0092】また手順560に進んだ場合には、目標速
度ベクトルVxy′をVxy′=Vxyとし、減速制御を行わ
ないものとする。When the process proceeds to step 560, the target speed vector Vxy 'is set to Vxy' = Vxy, and deceleration control is not performed.
【0093】次に手順570において、操作反力ベクト
ルF=0とし、操作反力を発生しないものとする。Next, in step 570, the operation reaction force vector F is set to 0, and no operation reaction force is generated.
【0094】次に手順580において、幾何学演算によ
りアーム先端の目標速度ベクトルVxy′からブーム・ア
ームの流量制御弁4a,4bの指令値u1,u2を求め
る。Next, in step 580, the command values u1, u2 of the flow control valves 4a, 4b of the boom arm are obtained from the target velocity vector Vxy 'at the tip of the arm by a geometric operation.
【0095】次に手順590において、操作反力ベクト
ルFを与えるようなトルク発生器5q,5rの指令値M
x,Myを求める。Next, in step 590, the command values M of the torque generators 5q and 5r for giving the operation reaction force vector F
Find x and My.
【0096】次に手順600において、流量制御弁4
a,4bの指令値u1,u2をアンプへ出力する。Next, in step 600, the flow control valve 4
The command values u1 and u2 of a and 4b are output to the amplifier.
【0097】次に手順610において、トルク発生器5
q,5rの指令値Mx,Myをアンプへ出力し、はじめに
戻る。Next, in step 610, the torque generator 5
The command values Mx and My of q and 5r are output to the amplifier, and the process returns to the beginning.
【0098】バケット1cの姿勢制御について図15〜
図17により説明する。About attitude control of bucket 1c FIGS.
This will be described with reference to FIG.
【0099】バケット1cの現在角度Zが作業範囲の境
界C近傍にあるようなフロント装置の姿勢で図示のよう
な目標バケット角速度Vzとなるように操作レバー装置
5のグリップ5dを操作した場合、オペレータにバケッ
ト1cが作業範囲の境界近傍であることを知らせない
と、オペレータの意に反してバケット1cが突然停止し
てしまう。そこで、本発明では、目標バケット角速度V
zのうち作業範囲の境界から出ようとするものに対し
て、これとは反対向きに境界への角度ΔZが小さくなる
に従って大きくなるような操作反力Fzを与え、これに
よりオペレータに作業範囲の境界近傍にあることを認識
させるものである。When the grip 5d of the operating lever device 5 is operated such that the current angle Z of the bucket 1c is at the target bucket angular velocity Vz as shown in FIG. If the operator is not informed that the bucket 1c is near the boundary of the work range, the bucket 1c suddenly stops, contrary to the operator's intention. Therefore, in the present invention, the target bucket angular velocity V
An operation reaction force Fz that increases as the angle ΔZ to the boundary becomes smaller in the opposite direction is given to the z that is going to go out of the boundary of the work range, thereby giving the operator the work range. It is made to recognize that it is near the boundary.
【0100】以下、図16の制御フローチャートを用い
て実際の処理を説明する。Hereinafter, the actual processing will be described with reference to the control flowchart of FIG.
【0101】はじめに手順700において、操作レバー
装置5のグリップ5dにより指令された目標バケット角
速度Vzを入力する。First, in step 700, the target bucket angular velocity Vz commanded by the grip 5d of the operation lever device 5 is input.
【0102】次に手順710において、角度検出器6a
〜6cにより検出したブーム・アーム・バケットの角度
θ1,θ2,θ3を入力する。Next, in step 710, the angle detector 6a
The angles .theta.1, .theta.2, and .theta.3 of the boom, arm and bucket detected by the steps 6 through 6c are inputted.
【0103】次に手順720において、バケット1cの
先端の作業範囲の境界Cまでの角度ΔZを演算する。Next, in step 720, the angle ΔZ from the tip of the bucket 1c to the boundary C of the work range is calculated.
【0104】次に手順730において、目標バケット角
速度Vzと作業範囲の境界Cまでの角度ΔZを乗じた値
が正であるか否かにより目標バケット角速度Vzが作業
範囲の外を向いているか否か判定し、外を向いている場
合には手順740に進み、そうでない場合には手順76
0に進む。Next, in step 730, whether or not the target bucket angular velocity Vz is out of the work range is determined by whether or not the value obtained by multiplying the target bucket angular velocity Vz by the angle ΔZ to the boundary C of the work range is positive. It is determined, and if it is outside, the procedure proceeds to step 740;
Go to 0.
【0105】手順740において、角度ΔZと図18
(a)の関係hz(ΔZ)に基づき減速係数hzを求め、
これを目標バケット角速度Vzに乗じることにより、作
業範囲の境界Cまでの角度ΔZが小さくなるほど減速す
るようなバケット角速度指令値Vz′を求める(Vz′=
hz(|ΔZ|)・Vz)。ここで、図18(a)の関係
hz(ΔZ)は上記の図7(a)の関係h(ΔXi)と同
様に設定されている。In step 740, the angle ΔZ and FIG.
A deceleration coefficient hz is obtained based on the relation hz (ΔZ) in (a),
By multiplying this by the target bucket angular velocity Vz, a bucket angular velocity command value Vz ′ is determined such that the smaller the angle ΔZ to the boundary C of the work range is, the more the velocity is reduced (Vz ′ =
hz (| ΔZ |) · Vz). Here, the relationship hz (ΔZ) in FIG. 18A is set in the same manner as the relationship h (ΔXi) in FIG. 7A.
【0106】次に手順750において、角度ΔZと図1
8(b)の関係kz(ΔZ)に基づき反力係数kzを求
め、この反力係数kzと目標バケット角速度Vzに基づ
き、角度ΔZが小さくなるほど、また目標バケット角速
度Vzが大きくなるほど大きくなり、その向きは作業範
囲の境界とは反対方向を向くような操作反力Fzを演算
する(Fz=−kz(|ΔZ|)・Vz)。ここで、図1
8(b)の関係kz(ΔZ)は上記の図7(b)の関係
k(ΔXi)と同様に設定されている。Next, in step 750, the angle ΔZ and FIG.
8 (b), a reaction force coefficient kz is obtained based on the relation kz (ΔZ). Based on the reaction force coefficient kz and the target bucket angular velocity Vz, the larger the angle ΔZ is, the larger the target bucket angular velocity Vz is. An operation reaction force Fz is calculated so that the direction is opposite to the boundary of the work range (Fz = −kz (| ΔZ |) · Vz). Here, FIG.
The relation kz (ΔZ) in FIG. 8B is set similarly to the relation k (ΔXi) in FIG. 7B.
【0107】また手順760に進んだ場合には、バケッ
ト角速度指令値Vz′をVz′=Vzとし、減速制御を行
わないものとする。When the procedure proceeds to step 760, the bucket angular velocity command value Vz 'is set to Vz' = Vz, and deceleration control is not performed.
【0108】次に手順770において、操作反力Fz=
0とし、操作反力を発生しないものとする。Next, in step 770, the operation reaction force Fz =
It is assumed that the operation reaction force is not generated.
【0109】次に手順780において、幾何学演算によ
りバケット角速度指令値Vz′からバケットの流量制御
弁4cの指令値u3を求める。Next, in step 780, the command value u3 of the bucket flow control valve 4c is obtained from the bucket angular velocity command value Vz 'by geometrical calculation.
【0110】次に手順790において、操作反力Fzを
与えるようなトルク発生器5sの指令値Mzを求める。Next, in step 790, a command value Mz of the torque generator 5s that gives the operation reaction force Fz is obtained.
【0111】次に手順800において、バケットの流量
制御弁4cの指令値u3をアンプへ出力する。Next, in step 800, the command value u3 of the flow control valve 4c of the bucket is output to the amplifier.
【0112】次に手順810において、トルク発生器5
sの指令値Mzをアンプへ出力し、はじめに戻る。Next, in step 810, the torque generator 5
The command value Mz of s is output to the amplifier, and the process returns to the beginning.
【0113】以上のように構成した本実施形態では、制
御上予め設定した作業範囲の境界C近傍において、バケ
ット先端が作業範囲の境界Cの外に出るように操作レバ
ー装置5の操作レバー5bを操作した場合には、作業範
囲の境界Cまでの距離が小さくなるほどアーム先端は減
速されると共に、操作レバー5bの操作方向とは反対方
向に、作業範囲の境界Cまでの距離が小さくなるほど大
きくなるような操作反力が操作レバー5bに与えられる
ため、オペレータは操作レバー5bの操作が重くなるこ
とでバケット先端が作業範囲の境界近傍にあることを確
実に認識でき、フロント装置の不意の停止を回避するこ
とができる。In the present embodiment configured as described above, the control lever 5b of the control lever device 5 is moved so that the tip of the bucket comes out of the boundary C of the work range in the vicinity of the boundary C of the work range set in advance for control. When the operation is performed, the tip of the arm is slowed down as the distance to the boundary C of the work range is reduced, and is increased in the direction opposite to the operation direction of the operation lever 5b as the distance to the boundary C of the work range is reduced. Since such an operation reaction force is applied to the operation lever 5b, the operator can surely recognize that the bucket tip is near the boundary of the work range due to the heavy operation of the operation lever 5b, and can stop the front device unexpectedly. Can be avoided.
【0114】また、目標速度ベクトルVxyのうち作業範
囲の境界から出ようとするベクトル成分が大きくなるほ
ど大きくなるように操作反力が与えられるため、オペレ
ータが操作反力を感じて操作レバー5bの操作方向を変
えるとき、当該ベクトル成分が小さくなる方向は反力が
小さく動かし易くなり、オペレータはこの動かし易い方
向に操作レバー5bを操作すれば、自然に当該ベクトル
成分が小さくなる方向、即ち目標速度ベクトルVxyが作
業範囲の境界に向かわなくなる方向に操作レバー5bを
動かすこととなり、作業範囲の境界近傍で動かし易い方
向に操作レバー5bを操作するだけで容易に連続した軌
跡制御が行える。Further, the operation reaction force is applied so that the vector component of the target speed vector Vxy which is going to go out of the boundary of the work range increases, so that the operator feels the operation reaction force and operates the operation lever 5b. When the direction is changed, the direction in which the vector component becomes smaller has a smaller reaction force, which makes it easier to move. If the operator operates the operation lever 5b in the direction in which the vector component is easier to move, the direction in which the vector component becomes smaller naturally, that is, the target velocity vector By moving the operation lever 5b in a direction in which Vxy does not move to the boundary of the work range, continuous trajectory control can be easily performed only by operating the operation lever 5b in a direction that is easy to move near the boundary of the work range.
【0115】また、バケット1cが作業範囲の境界Cの
外に出るように操作レバー装置5のグリップ5dを操作
した場合にも、作業範囲の境界Cまでの距離が小さくな
るほどバケット1Cの回動が減速されると共に、グリッ
プ5dの操作方向とは反対方向に、作業範囲の境界への
角度が小さくなるほど大きくなるような操作反力がグリ
ップ5dに与えられるため、オペレータはバケット3c
が作業範囲の境界近傍にあることを認識でき、バケット
3cの不意の停止を回避することができる。Also, when the grip 5d of the operating lever device 5 is operated so that the bucket 1c comes out of the boundary C of the work range, the rotation of the bucket 1C decreases as the distance to the boundary C of the work range decreases. At the same time as the speed is reduced, an operation reaction force is applied to the grip 5d in a direction opposite to the operation direction of the grip 5d such that the operation reaction force increases as the angle to the boundary of the work range decreases.
Can be recognized in the vicinity of the boundary of the work range, and unexpected stoppage of the bucket 3c can be avoided.
【0116】[0116]
【発明の効果】本発明によれば、作業範囲の境界近傍に
おいて、フロント装置が作業範囲の境界の外に出るよう
に操作手段を操作した場合には、それとは反対方向に、
作業範囲の境界への距離が小さくなるほど大きくなるよ
うな操作反力が操作手段に与えられるため、オペレータ
は操作手段の操作が重くなることでフロント装置が作業
範囲の境界近傍にあることを確実に認識でき、フロント
装置の不意の停止を回避することができるなど、良好な
操作性が得られる。According to the present invention, when the operating device is operated near the boundary of the working range so that the front device goes out of the boundary of the working range, the operation is performed in the opposite direction.
As the operation reaction force is applied to the operation means such that the operation reaction force increases as the distance to the boundary of the work range becomes smaller, the operator can make sure that the front device is near the boundary of the work range by heavier operation of the operation means. Good operability can be obtained, such as being able to recognize and avoiding an unexpected stop of the front device.
【0117】また、本発明によれば、作業範囲の境界か
ら出ようとする目標速度ベクトルの成分が大きくなるほ
ど大きくなるように操作反力が操作手段に与えられるた
め、作業範囲の境界近傍で動かし易い方向に操作手段を
操作するだけで容易に連続した軌跡制御が行える。Further, according to the present invention, since the operation reaction force is applied to the operation means so that the component becomes larger as the component of the target speed vector to go out of the boundary of the working range increases, the moving means moves near the boundary of the working range. Continuous trajectory control can be easily performed simply by operating the operation means in an easy direction.
【図1】本発明の第1の実施形態による油圧ショベルの
軌跡制御装置をその油圧回路とともに示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a trajectory control device of a hydraulic shovel according to a first embodiment of the present invention, together with a hydraulic circuit thereof.
【図2】本発明が適用される油圧ショベルの外観を示す
図である。FIG. 2 is a diagram showing the appearance of a hydraulic shovel to which the present invention is applied.
【図3】操作レバー装置の構造を示す図であり、(a)
は正面図、(b)は側面図である。FIG. 3 is a view showing a structure of an operation lever device, and FIG.
Is a front view, and (b) is a side view.
【図4】アーム先端の位置制御に際して、アームシリン
ダ及びブームシリンダのストロークエンドにより生じる
作業範囲の境界とこの作業範囲の境界近傍で生じさせる
操作反力を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a boundary of a work range generated by a stroke end of an arm cylinder and a boom cylinder and an operation reaction force generated near the boundary of the work range when controlling the position of the tip of the arm.
【図5】アーム先端の位置制御及び反力付与制御の処理
手順を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of arm tip position control and reaction force giving control.
【図6】図5のフローチャートにおける減速係数及び反
力演算手順の詳細を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing details of a deceleration coefficient and reaction force calculation procedure in the flowchart of FIG. 5;
【図7】(a)は図6のフローチャートで減速係数の演
算に用いる作業範囲の境界までの距離と減速係数との関
係を示す図であり、(b)は図6のフローチャートで反
力係数の演算に用いる作業範囲の境界までの距離と反力
係数との関係を示す図である。7A is a diagram illustrating a relationship between a distance to a boundary of a work range used for calculating a deceleration coefficient and a deceleration coefficient in the flowchart of FIG. 6, and FIG. 7B is a diagram illustrating a reaction force coefficient in the flowchart of FIG. FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a distance to a boundary of a work range and a reaction force coefficient used for the calculation of FIG.
【図8】バケットの姿勢制御に際して、バケットシリン
ダのストロークエンドにより生じる作業範囲の境界とこ
の作業範囲の境界近傍で生じさせる操作反力を説明する
図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a boundary of a work range caused by a stroke end of a bucket cylinder and an operation reaction force generated near the boundary of the work range in controlling the posture of the bucket.
【図9】バケットの姿勢制御及び反力付与制御の処理手
順を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart illustrating a processing procedure of bucket attitude control and reaction force imparting control.
【図10】(a)は図9のフローチャートで減速係数の
演算に用いる作業範囲の境界までの距離と減速係数との
関係を示す図であり、(b)は図9のフローチャートで
反力係数の演算に用いる作業範囲の境界までの距離と反
力係数との関係を示す図である。10A is a diagram showing the relationship between the distance to the boundary of the work range used for calculating the deceleration coefficient and the deceleration coefficient in the flowchart of FIG. 9, and FIG. 10B is the reaction force coefficient in the flowchart of FIG. FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a distance to a boundary of a work range and a reaction force coefficient used for the calculation of FIG.
【図11】本発明の第2の実施形態による油圧ショベル
の軌跡制御装置をその油圧回路とともに示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a trajectory control device of a hydraulic shovel according to a second embodiment of the present invention, together with a hydraulic circuit thereof.
【図12】アーム先端の位置制御に際して、アームシリ
ンダ及びブームシリンダのストロークエンドにより生じ
る作業範囲の境界とこの作業範囲の境界近傍で生じさせ
る操作反力を説明する図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a boundary of a work range generated by a stroke end of an arm cylinder and a boom cylinder and an operation reaction force generated near the boundary of the work range when controlling the position of the tip of the arm.
【図13】アーム先端の位置制御及び反力付与制御の処
理手順を示すフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart showing a processing procedure of a position control of an arm tip and a reaction force application control.
【図14】(a)は図13のフローチャートで減速係数
の演算に用いる作業範囲の境界までの距離と減速係数と
の関係を示す図であり、(b)は図13のフローチャー
トで反力係数の演算に用いる作業範囲の境界までの距離
と反力係数との関係を示す図である。14A is a diagram showing the relationship between the distance to the boundary of the work range used for calculating the deceleration coefficient and the deceleration coefficient in the flowchart of FIG. 13, and FIG. 14B is the reaction force coefficient in the flowchart of FIG. FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a distance to a boundary of a work range and a reaction force coefficient used for the calculation of FIG.
【図15】バケットの姿勢制御に際して、バケットシリ
ンダのストロークエンドにより生じる作業範囲の境界と
この作業範囲の境界近傍で生じさせる操作反力を説明す
る図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a boundary of a work range caused by a stroke end of a bucket cylinder and an operation reaction force generated near the boundary of the work range in controlling the posture of the bucket.
【図16】バケットの姿勢制御及び反力付与制御の処理
手順を示すフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart illustrating a procedure of bucket attitude control and reaction force imparting control.
【図17】(a)は図16のフローチャートで減速係数
の演算に用いる作業範囲の境界までの距離と減速係数と
の関係を示す図であり、(b)は図16のフローチャー
トで反力係数の演算に用いる作業範囲の境界までの距離
と反力係数との関係を示す図である。17A is a diagram illustrating a relationship between a distance to a boundary of a work range used for calculation of a deceleration coefficient and a deceleration coefficient in the flowchart of FIG. 16, and FIG. 17B is a diagram illustrating a reaction force coefficient in the flowchart of FIG. FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a distance to a boundary of a work range and a reaction force coefficient used for the calculation of FIG.
1A フロント装置 1B 車体 1a ブーム 1b アーム 1c バケット 1d 上部旋回体 1e 下部旋回体 2 油圧ポンプ 3a〜3c 油圧アクチュエータ 4a〜4c 流量制御弁 5 操作レバー装置 5a 自在軸受部 5b 操作レバー 5c 軸部 5d グリップ 5e,5f スリット 5g1,5g2,5h1,5h2 軸部 5i,5j 従動アーム 5m,5n,5p 角度検出器 5q,5r,5s トルク発生器 5t,5u,5v バネ 6a〜6c 角度検出器 7 制御ユニット REFERENCE SIGNS LIST 1A Front device 1B Body 1a Boom 1b Arm 1c Bucket 1d Upper revolving structure 1e Lower revolving structure 2 Hydraulic pump 3a-3c Hydraulic actuator 4a-4c Flow control valve 5 Operating lever device 5a Universal bearing 5b Operating lever 5c Shaft 5d Grip 5e , 5f Slit 5g1, 5g2, 5h1, 5h2 Shaft 5i, 5j Followed arm 5m, 5n, 5p Angle detector 5q, 5r, 5s Torque generator 5t, 5u, 5v Spring 6a-6c Angle detector 7 Control unit
Claims (6)
により構成される多関節型のフロント装置と、前記複数
のフロント部材を駆動する複数の油圧アクチュエータ
と、この複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の
流量を制御する複数の流量制御弁とを有する建設機械に
備えられ、前記フロント装置の先端部分の目標速度ベク
トルを指令する操作手段からの信号に基づき前記複数の
流量制御弁を駆動操作し、その目標速度ベクトルに従っ
て前記フロント装置の先端部分を移動させる軌跡制御装
置において、(a)前記フロント装置の姿勢に関する状
態量を検出する検出手段と、(b)この検出手段からの
信号に基づき、前記フロント装置の姿勢を演算する第1
演算手段と、(c)前記操作手段で指令されたフロント
装置の先端部分の目標速度ベクトルと前記第1演算手段
で演算されたフロント装置の姿勢に基づき、フロント装
置の先端部分が予め設定した作業範囲の境界の近傍でこ
の境界の外側へ向かうよう操作されたとき、作業範囲の
境界までの距離が近くなるに従って大きくなるよう前記
操作手段の操作反力を演算する第2演算手段と、(d)
前記操作手段に設けられ、前記第2演算手段で演算され
た操作反力を発生させるトルク発生手段とを備えること
を特徴とする建設機械の軌跡制御装置。An articulated front device comprising a plurality of front members rotatable in a vertical direction; a plurality of hydraulic actuators for driving the plurality of front members; and a plurality of hydraulic actuators supplied to the plurality of hydraulic actuators. A plurality of flow control valves for controlling the flow rate of the pressure oil, and drives the plurality of flow control valves based on a signal from operating means for instructing a target speed vector at a tip portion of the front device. A trajectory control device which operates and moves the front end portion of the front device according to the target speed vector; (a) detection means for detecting a state quantity related to the attitude of the front device; and (b) a signal from the detection means. Calculating a posture of the front device based on the first
Calculating means; and (c) an operation in which the tip of the front device is set in advance based on a target speed vector of the tip of the front device instructed by the operating means and the attitude of the front device calculated by the first calculating means. A second calculating means for calculating an operation reaction force of the operating means so as to increase as the distance to the boundary of the working range decreases when the operation is performed near the boundary of the range toward the outside of the boundary; (d )
A trajectory control device for a construction machine, comprising: a torque generating means provided in the operation means for generating an operation reaction force calculated by the second calculation means.
おいて、前記第2演算手段は、前記目標速度ベクトルの
うち前記作業範囲の境界から出ようとするベクトル成分
が大きくなるに従って大きくなるように前記操作反力を
演算することを特徴とする建設機械の軌跡制御装置。2. The trajectory control device for a construction machine according to claim 1, wherein said second calculating means increases the target speed vector as the vector component of the target speed vector going out of the boundary of the work range increases. A path control device for a construction machine, wherein the operation reaction force is calculated.
装置において、前記第2演算手段は、前記作業範囲の境
界として、前記複数の油圧アクチュエータの各ストロー
クエンドにより生じる作業範囲の境界が設定されている
ことを特徴とする建設機械の軌跡制御装置。3. The trajectory control device for a construction machine according to claim 1, wherein said second calculating means includes a boundary of a work range generated by each stroke end of said plurality of hydraulic actuators as a boundary of said work range. A trajectory control device for a construction machine, wherein the trajectory control device is set.
装置において、前記第2演算手段は、前記作業範囲の境
界として、制御上の作業領域の境界が予め設定されてい
ることを特徴とする建設機械の軌跡制御装置。4. The trajectory control device for a construction machine according to claim 1, wherein the second operation means sets a boundary of a control work area as a boundary of the work range in advance. Trajectory control device for construction machinery.
装置において、前記操作手段は、自在軸受部により任意
の方向に傾転可能に支持された操作レバーと、互いに直
交する方向に回転自在に支持され、前記操作レバーの傾
転方向と傾転量に応じて回転する2つの従動部材と、こ
の2つの従動部材の回転角をそれぞれ検出する2つの角
度検出器とを有し、前記トルク発生手段は前記2つの従
動部材の回転軸にそれぞれ設けられた2つのトルク発生
器を有することを特徴とする建設機械の軌跡制御装置。5. The trajectory control device for a construction machine according to claim 1, wherein said operating means is rotatable in directions orthogonal to each other by an operating lever supported by a universal bearing so as to be tiltable in an arbitrary direction. The apparatus has two driven members that are freely supported and rotate according to the tilt direction and the tilt amount of the operation lever, and two angle detectors that respectively detect the rotation angles of the two driven members. A trajectory control device for a construction machine, wherein the torque generating means includes two torque generators respectively provided on the rotation shafts of the two driven members.
により構成される多関節型のフロント装置と、前記複数
のフロント部材を駆動する複数の油圧アクチュエータ
と、この複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の
流量を制御する複数の流量制御弁とを有する建設機械に
備えられ、前記フロント装置の先端部分の目標速度ベク
トルを指令することにより前記複数の流量制御弁を操作
し、その目標速度ベクトルに従って前記フロント装置の
先端部分を移動させる軌跡制御装置の操作装置におい
て、 自在軸受部により任意の方向に傾転可能に支持された操
作レバーと、互いに直交する方向に回転自在に支持さ
れ、前記操作レバーの傾転方向と傾転量に応じて回転す
る2つの従動部材と、この2つの従動部材の回転角をそ
れぞれ検出する2つの角度検出器と、前記2つの従動部
材の回転軸にそれぞれ設けられ、前記操作レバーに操作
反力を与える2つのトルク発生器とを有することを特徴
とする軌跡制御装置の操作装置。6. An articulated front device comprising a plurality of front members rotatable in a vertical direction, a plurality of hydraulic actuators for driving the plurality of front members, and a plurality of hydraulic actuators supplied to the plurality of hydraulic actuators. A plurality of flow control valves for controlling the flow rate of pressurized oil, and operating the plurality of flow control valves by instructing a target speed vector at a front end portion of the front device, thereby controlling the target speed. An operation device of a trajectory control device for moving a front end portion of the front device according to a vector, comprising: an operation lever supported by a universal bearing so as to be tiltable in an arbitrary direction; and rotatably supported in directions orthogonal to each other. Two driven members that rotate according to the tilt direction and the tilt amount of the operation lever, and two driven members that respectively detect the rotation angles of the two driven members. An operating device for a trajectory control device, comprising: an angle detector described above; and two torque generators respectively provided on the rotation shafts of the two driven members and applying an operation reaction force to the operating lever.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1398498A JPH11210015A (en) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | Locus controller for construction equipment and operating device thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1398498A JPH11210015A (en) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | Locus controller for construction equipment and operating device thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11210015A true JPH11210015A (en) | 1999-08-03 |
Family
ID=11848501
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1398498A Pending JPH11210015A (en) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | Locus controller for construction equipment and operating device thereof |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11210015A (en) |
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-
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- 1998-01-27 JP JP1398498A patent/JPH11210015A/en active Pending
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