JPH076212B2 - Position control device for power shovel - Google Patents

Position control device for power shovel

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JPH076212B2
JPH076212B2 JP60038419A JP3841985A JPH076212B2 JP H076212 B2 JPH076212 B2 JP H076212B2 JP 60038419 A JP60038419 A JP 60038419A JP 3841985 A JP3841985 A JP 3841985A JP H076212 B2 JPH076212 B2 JP H076212B2
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bucket
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speed
angle
boom
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友昭 杉浦
幸夫 吉村
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
    • E02F3/437—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like providing automatic sequences of movements, e.g. linear excavation, keeping dipper angle constant

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  • Numerical Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はパワーショベルの位置制御装置に関する。The present invention relates to a position control device for a power shovel.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に油圧式パワーショベルは第5図に示すようにブー
ム1,アーム2,バケット3及びこれらを駆動するブームシ
リンダ4,アームシリンダ5,バケットシリンダ6を具備し
ており、各シリンダ4〜6は夫々運転室内に配備された
操作レバー(図示せず)により手動操作される。そし
て、オペレータが手動操作により作業機の姿勢を制御し
てバケット位置を設定するようになっている。このた
め、オペレータに高度な技術が要求される。特に、バケ
ットによる地ならし作業すなわち、バケットの平行移動
制御は極めて困難であり、法面の地ならし作業等におい
ては不可能に近い。
Generally, a hydraulic excavator is equipped with a boom 1, an arm 2, a bucket 3 and a boom cylinder 4, an arm cylinder 5 and a bucket cylinder 6 for driving these as shown in FIG. It is manually operated by an operation lever (not shown) provided in the cab. Then, the operator manually controls the posture of the working machine to set the bucket position. Therefore, the operator is required to have a high level of skill. In particular, leveling work by a bucket, that is, parallel movement control of the bucket is extremely difficult, and is almost impossible in leveling work on a slope.

第6図に、このような問題点を解決するための1従来技
術を示す。
FIG. 6 shows one prior art for solving such a problem.

かかる構成においては、アーム2の先端点C(バケット
3の回動支点)に着目し、各設定器10および11において
該点Cにおけるx軸およびy軸方向の速度成分cおよ
びcを目標値▲ref c▼および▲ref c▼として設定
するようにしている。
In this configuration, paying attention to the tip point C of the arm 2 (rotational fulcrum of the bucket 3), the velocity components c and c in the x-axis and y-axis directions at the point C at the setters 10 and 11 are set to target values. It is set as ref c ▼ and ▲ ref c ▼.

いま、作業機各部の位置を第7図に示すように定義す
る。すなわち、 原点0(0,0):ブーム1の回動支点 点B(xb,yb):アーム2の回動支点 点C(xc,yc):バケット3の回動支点 点D(xd,yd):バケット3の刃先点 とする。ここで、 x軸:点0,B,C,Dを含む平面と点0を含む車輌旋回面と
の交線 y軸:点0を通り、車輌旋回面に垂直な直線である。ま
た、第7図において L1:点0,B間の長さ L2:点B,C間の長さ L3:点C,D間の長さ α:y軸に対する線分0Bのなす角 β:線分0Bの延長線に対する線分BCのなす角 γ:線分BCの延長線に対する線分CDのなす角(刃先角) である。以上のように定義すると、点Cの座標(xc,
yc)は次式のように表わされる。
Now, the position of each part of the working machine is defined as shown in FIG. That is, origin 0 (0,0): rotation fulcrum point of boom 1 B (x b , y b ): rotation fulcrum point of arm 2 C (x c , y c ): rotation fulcrum point D of bucket 3 (X d , y d ): The cutting edge point of the bucket 3. Here, x-axis: a line of intersection between a plane including points 0, B, C and D and a vehicle turning surface including point 0 y-axis: a straight line passing through the point 0 and perpendicular to the vehicle turning surface. In Fig. 7, L 1 : Length between points 0 and B L 2 : Length between points B and C L 3 : Length between points C and D α: Angle between line segment 0B and y axis β: angle formed by the line segment BC with respect to the extension line of the line segment 0B γ: angle formed by the line segment CD with respect to the extension line of the line segment BC (blade angle) With the above definition, the coordinates (x c ,
y c ) is expressed by the following equation.

xc=L1sinα+L2sin(α+β) ……(1) yc=L1cosα+L2cos(α+β) ……(2) これら(1)(2)式を時間について微分し、点Cにお
けるx軸およびy軸方向の速度成分c,cを求める
と次式のようになる。c =L1cosα+L2(+)cos(α+β) ……
(3)c =−L1sinα−L2(+)sin(α+β) ……
(4) ここで:角αの時間的変化(ブーム1の回動速度) :角βの時間的変化(アーム2の回動速度) である。
x c = L 1 sin α + L 2 sin (α + β) (1) y c = L 1 cos α + L 2 cos (α + β) (2) These equations (1) and (2) are differentiated with respect to time, and x at the point C When the velocity components c 1 and c 2 in the axial and y-axis directions are obtained, the following equation is obtained. c = L 1 cos α + L 2 (+) cos (α + β) ......
(3) c = -L 1 sin α-L 2 (+) sin (α + β)
(4) where: time change of the angle α (rotation speed of the boom 1): time change of the angle β (rotation speed of the arm 2).

これら(3)(4)式を,について解けば、下式の
如く、希望するc,cを得るための,が求めら
れる。
By solving these equations (3) and (4), the following equations are obtained to obtain the desired values c 1 and c 2 .

すなわち、第6図の座標変換部13では、各設定器10およ
び11からそれぞれ入力されたアーム先端点の速度指令▲
ref c▼および▲ref c▼に基づき上記(5)式に示し
た変換を行なうことにより、ブーム1の角速度指令
refおよびアーム2の角速度指令refを出力する。
That is, in the coordinate conversion unit 13 in FIG. 6, the speed command for the arm tip point input from each of the setters 10 and 11
By performing the conversion shown in the above equation (5) based on ref c ▼ and ▲ ref c ▼, the angular velocity command of the boom 1 is issued.
The ref and the angular velocity command ref of the arm 2 are output.

そして、この座標変換部13で導出された各角速度指令
ref,refおよび設定器12により直接設定されたバケッ
ト角速度指令refを各加算点14,15および16にそれぞれ
入力する。各加算点14,15および16においては、該入力
されて夫々の角速度指令ref,refおよびrefと各
作業機(ブーム,アーム,バケット)に設置された角度
センサ19の各検出出力から導出した各作業機の角速度検
出値,およびとの偏差(ref−),(ref−
)および(ref−)を夫々演算し、該導出した各
偏差を夫々の流量制御装置17へ入力する。
Then, each angular velocity command derived by the coordinate conversion unit 13
ref , ref and the bucket angular velocity command ref set directly by the setter 12 are input to the respective addition points 14, 15 and 16. At each of the addition points 14, 15 and 16, the angular velocity commands ref , ref and ref respectively inputted and derived from the respective detection outputs of the angle sensor 19 installed in each working machine (boom, arm, bucket) are derived. Angular velocity detection value of work machine, and deviation ( ref −), ( ref −
) And ( ref −) are respectively calculated, and the derived deviations are input to the respective flow rate control devices 17.

各流量制御装置17では、これら各偏差が零となるように
ブームシリンダ20,アームシリンダ21およびバケットシ
リンダ22への圧油供給流量を夫々制御することにより、
各時点における各作業機の回転角α,βおよびγを決定
する。
In each flow rate control device 17, by controlling the pressure oil supply flow rate to the boom cylinder 20, the arm cylinder 21 and the bucket cylinder 22 so that each of these deviations becomes zero,
The rotation angles α, β and γ of each working machine at each time point are determined.

このように、この従来装置では、アーム先端点Cの移動
速度(Xc,Yc)およびバケットの回動速度を指令値と
して与え、前記移動速度(c,c)に基づき算出し
たブーム回動速度およびアーム回動速度と前記直接
指定したバケットの回動速度によって各作業機ブー
ム,アーム,バケットの動きを夫々制御するようにして
いる。
As described above, in this conventional apparatus, the boom rotation calculated based on the moving speed ( c , c ) given the moving speed (X c , Y c ) of the arm tip point C and the rotating speed of the bucket as command values. The movement of each work implement boom, arm, and bucket is controlled by the speed, the arm rotation speed, and the directly specified rotation speed of the bucket.

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

しかし、この従来技術によれば、アーム先端点の平行移
動は容易であるが、バケット先端点の平行移動となると
未だオペレータの技術に頼るところが大きい。例えば水
平掘削を行なう場合、オペレータは設定器10の他に設定
器12を操作しないことには、バケット刃先点の軌跡は水
平とならない。また、法面掘削時においては、バケット
対地角度θ(第7図参照)は一定にしておくのが望まし
いが、上述従来技術ではバケット対地角度θはブーム1,
アーム2およびバケット3のとる位置(α,β,γ)に
より変化するので、これを一定にして掘削を行なうには
オペレータにかなり高度な技術を要する。
However, according to this conventional technique, although the parallel movement of the arm front end point is easy, the parallel movement of the bucket front end point still largely depends on the operator's technique. For example, when performing horizontal excavation, if the operator does not operate the setter 12 in addition to the setter 10, the trajectory of the bucket blade tip will not be horizontal. Further, it is desirable to keep the bucket ground angle θ (see FIG. 7) constant during slope excavation.
Since it changes depending on the positions (α, β, γ) taken by the arm 2 and the bucket 3, the operator needs a considerably advanced technique to carry out excavation while keeping this constant.

この発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、
簡単な操作で精度良く直接掘削、法面掘削等の作業をな
し得るパワーショベルの位置制御装置を提供しようとす
るものである。
The present invention has been made in view of such a situation,
An object of the present invention is to provide a position control device for a power shovel capable of performing operations such as direct excavation and slope excavation with high accuracy by a simple operation.

〔問題点を解決するための手段および作用〕[Means and Actions for Solving Problems]

この発明では、バケット先端点(xd,yd)に着目し、該
バケット先端点のx軸,y軸方向の速度成分d,dお
よびバケット対地角度−を指令値として与え、これら
指令値とブーム,アーム,バケットの実際の角度の検出
値とに基づき、ブーム回動速度、アーム回動速度お
よびバケット回動速度の各目標値を導出し、これら導
出した各目標値に夫々応じてブームシリンダ,アームシ
リンダおよびバケットシリンダへの圧油供給流量を制御
するようにする。なお、前記バケット対地角速度−の
変わりにバケットの回動速度を指令値とすることもで
きる。
In the present invention, focusing on the bucket tip point (x d , y d ), the velocity components d 1 and d in the x-axis and y-axis directions of the bucket tip point and the bucket ground angle − are given as command values, and these command values Based on the detected values of the actual angles of the boom, arm, and bucket, the respective target values of the boom rotation speed, the arm rotation speed, and the bucket rotation speed are derived, and the boom cylinders are respectively corresponding to the derived target values. , Control the flow rate of pressure oil supply to the arm cylinder and bucket cylinder. Note that the bucket rotation speed may be used as the command value instead of the bucket angular velocity minus the ground.

〔実施例〕〔Example〕

第1図はこの発明の一実施例を示すものである。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.

同第1図において速度指令部30ではバケット刃先点Dの
x軸方向およびy軸方向の速度成分▲ref d▼,▲
ref d▼およびバケット対地角速度−ref(第7図参
照)を指令する。速度指令部30を図示のような電気レバ
ーで構成したとすると、該レバーのx軸方向およびy軸
方向の傾斜に応じた▲ref d▼,▲ref d▼を出力する
ことができ、さらに該レバー自体の回動(捩り)に応じ
た−refを出力することができる。この電気レバー30
はレバー31が水平方向となるように取付けられ、このた
め各作業機の移動方向と該レバー31の移動方向が実際に
一致するようになっている。レバー31が中立であれば、
各出力は零となる。速度指令部30で指定された3つの指
令信号▲ref d▼,▲ref d▼および−refは座標変
換部40に入力される。
In FIG. 1, the velocity command unit 30 has velocity components ▲ ref d ▼, ▲ of the bucket blade tip point D in the x-axis direction and the y-axis direction.
command ref d ▼ and bucket angular velocity- ref (see FIG. 7). If the speed command unit 30 is composed of an electric lever as shown, it is possible to output ▲ ref d ▼, ▲ ref d ▼ according to the inclination of the lever in the x-axis direction and the y-axis direction. It is possible to output -ref according to the rotation (torsion) of the lever itself. This electric lever 30
Is mounted so that the lever 31 is horizontal, so that the moving direction of each working machine and the moving direction of the lever 31 actually coincide with each other. If the lever 31 is neutral,
Each output becomes zero. Three command signal designated by the speed command portion 30 ▲ ref d ▼, ▲ ref d ▼ and - ref is inputted to the coordinate transformation unit 40.

ここで、バケット3の刃先点Dの座標(xd,yd)は第7
図に示した位置関係から次式のようになる。
Here, the coordinates (x d , y d ) of the cutting edge point D of the bucket 3 are the seventh
From the positional relationship shown in the figure, the following equation is obtained.

xd=L1sinα+L2sin(α+β)+L3sin(α+β+γ)
……(6) yd=L1cosα+L2cos(α+β)+L3cos(α+β+γ)
……(7) また、バケット3とx軸との角度すなわち対地角度θは
同第7図から次式のようになる。
x d = L 1 sin α + L 2 sin (α + β) + L 3 sin (α + β + γ)
...... (6) y d = L 1 cosα + L 2 cos (α + β) + L 3 cos (α + β + γ)
.. (7) Further, the angle between the bucket 3 and the x-axis, that is, the ground angle .theta.

これら(6),(7)および(8)式を時間について微
分し、点Dにおけるx軸およびy軸方向の速度成分
d,dおよびバケット対地角速度−を求めると次
式のようになる。
These equations (6), (7) and (8) are differentiated with respect to time, and the velocity components in the x-axis and y-axis directions at the point D are obtained.
When d , d and bucket angular velocity − are obtained, the following equation is obtained.

この(9)式を,およびについて解くと、次式の
ようになる。
By solving the equation (9) for and, the following equation is obtained.

この(10)式が本実施例の基礎式であり、第1図の座標
変換部40では速度指令部30から入力された指令信号▲
ref d▼,▲ref d▼および−refと各作業機の実際の
角度α,βおよびγとに基づき、上記(10)式に従った
座標変換を行ない、ブーム1,アーム2およびバケット3
の夫々の角速度指令ref,refおよびrefを出力す
る。この変換のための構成としては例えばマイクロコン
ピュータを利用した構成、あるいは三角関数発生器、四
則演算器などによるハードウェア構成などをあげること
ができる。
This expression (10) is the basic expression of the present embodiment, and the coordinate conversion unit 40 of FIG.
Based on ref d ▼, ▲ ref d ▼ and − ref and the actual angles α, β and γ of each working machine, coordinate conversion according to the above equation (10) is performed, and the boom 1, arm 2 and bucket 3 are converted.
The respective angular velocity commands ref , ref and ref are output. As a configuration for this conversion, for example, a configuration using a microcomputer, or a hardware configuration using a trigonometric function generator, four arithmetic operations unit, etc. can be mentioned.

座標変換部40から出力される各作業機(ブーム1,アーム
2,バケット3)の角速度指令ref,refおよびref
はそれぞれ各作業機を駆動する各シリンダの供給流量制
候系50,60および70へ送られ、各供給流量制御系50,60お
よび70において各シリンダへ供給する圧油の流量が制御
される。
Each work machine output from the coordinate conversion unit 40 (boom 1, arm
2, angular velocity commands ref , ref and ref of bucket 3)
Are sent to the supply flow rate control systems 50, 60 and 70 of the respective cylinders that drive the respective work machines, and the flow rate of the pressure oil supplied to the respective cylinders is controlled in the respective supply flow rate control systems 50, 60 and 70.

例えば、ブーム角速度指令refはブーム回動速度の
目標値としてブームシリンダ4の供給流量制御系50へ送
られ、加算点51において該目標値refと現実のブー
ム回動速度との偏差が求められる。すなわち、このブ
ームシリンダ制御系50において、角度検出器52はブーム
1の回動支点0に取付けたポテンショメータ(図示せ
ず)で車体に対するブーム角αを検出しており、角速度
演算器53ではこの検出角αを微分して現実の回動速度
を求め、この値を加算点61にフィードバックしてい
る。加算点51で算出された偏差(ref−)は補償器6
4に入力され、該補償器64および電油変換器65を介する
ことにより、該偏差(ref−)が零となるべくブー
ムシリンダ4に圧油が供給される。
For example, the boom angular velocity command ref is sent to the supply flow rate control system 50 of the boom cylinder 4 as a target value of the boom rotation speed, and at the addition point 51, the deviation between the target value ref and the actual boom rotation speed is obtained. That is, in the boom cylinder control system 50, the angle detector 52 detects the boom angle α with respect to the vehicle body by a potentiometer (not shown) attached to the rotation fulcrum 0 of the boom 1, and the angular velocity calculator 53 detects this. The actual rotation speed is obtained by differentiating the angle α, and this value is fed back to the addition point 61. The deviation ( ref −) calculated at the addition point 51 is the compensator 6
4, the pressure oil is supplied to the boom cylinder 4 so that the deviation ( ref −) becomes zero through the compensator 64 and the electric oil converter 65.

アームシリンダ5およびバケットシリンダ6の各供給流
量制御系60および70も前記ブームシリンダ4の供給流量
制御系50と同様に構成されており、それぞれ入力された
アーム角速度指令およびバケット角速度指令を各目
標値として前記同様の流量制御を行なう。
The supply flow rate control systems 60 and 70 of the arm cylinder 5 and the bucket cylinder 6 are also configured in the same manner as the supply flow rate control system 50 of the boom cylinder 4, and respectively input the arm angular velocity command and the bucket angular velocity command to the respective target values. The same flow rate control as above is performed.

かかる第1図に示す構成において、バケット対地角度θ
を一定にして水平掘削を行なう場合、速度指令部30にお
いてレバー31を回動方向およびy方向に関しては中立と
し、x方向に関してのみレバー31を傾斜させれば、対地
角度θは一定のままバケット3の刃先点を水平方向に移
動することができる。また、レバー31をy方向に関して
のみ傾斜させれば、対地角度θは一定のままバケット3
の刃先点を垂直方向に移動することができる。さらに法
面掘削の際には、レバー31をx方向およびy方向の両方
向に傾斜させるようにすれば、該傾斜方向に応じた速度
比で決定される角度で対地角度θは一定のままバケット
3の刃先点を直線的に移動させることができる。
In the structure shown in FIG. 1, the bucket ground angle θ
When the horizontal excavation is performed with constant, the speed command unit 30 sets the lever 31 to be neutral in the rotating direction and the y direction, and tilts the lever 31 only in the x direction, so that the ground angle θ remains constant. The edge point of can be moved horizontally. If the lever 31 is tilted only in the y direction, the ground angle θ remains constant and the bucket 3
The edge point of can be moved vertically. Further, when excavating the slope, if the lever 31 is inclined in both the x direction and the y direction, the ground angle θ is kept constant at an angle determined by the speed ratio according to the inclination direction. The edge point of can be moved linearly.

ところで、上記第1図に示す構成において、オペレータ
が直接指令する指令値としては、バケット刃先点のx
軸,y軸方向の速度成分▲ref d▼,▲ref d▼の代わり
に掘削角度ref,バケット掘削速度υrefを用いるよう
にしてもよい。この場合、これら値▲ref d▼,▲
ref d▼,refおよびυrefの間には下式のような関係が
あるので、 第2図に示すように座標変換部40の前に上記(11)式に
従った変換を行なう変換部32を設けるようにすれば、座
標変換部40に対しは前述同様▲ref d▼,▲yref d▼お
よび−θrefが入力され、これ以降前記同様の演算制御
を行なうようにすれば、第1図に示したものと同等の機
能を達成することができる。
By the way, in the configuration shown in FIG. 1 above, the command value that the operator directly commands is x of the bucket blade tip point.
The excavation angle ref and the bucket excavation speed υ ref may be used instead of the velocity components ▲ ref d ▼ and ▲ ref d ▼ in the axial and y-axis directions. In this case, these values ▲ ref d ▼, ▲
Since ref d ▼, ref and υ ref have the following relation, As shown in FIG. 2, if a conversion unit 32 that performs conversion according to the above equation (11) is provided in front of the coordinate conversion unit 40, the coordinate conversion unit 40 has the same ▲ ref d ▼, ▲ as described above. If y ref d ▼ and −θ ref are input and the same arithmetic control as described above is performed thereafter, a function equivalent to that shown in FIG. 1 can be achieved.

第3図にこの発明の他の実施例を示す。FIG. 3 shows another embodiment of the present invention.

この第3図に示す実施例においても先の実施例同様バケ
ット3の刃先点Dに着目し、速度指令部35からはバケッ
ト刃先点Dのx軸方向およびy軸方向の速度成分d,
dが出力されるが、この実施例では速度指令部35にお
ける他の1つの指令要素としてバケット角速度を設定
するようにした。これら3つの指令信号のうちd,
dは座標変換部45に入力される。
In the embodiment shown in FIG. 3 as well, focusing on the blade edge point D of the bucket 3 as in the previous embodiment, the velocity command section 35 indicates that the velocity components d 1 of the bucket blade edge point D in the x-axis direction and the y-axis direction,
Although d is output, the bucket angular velocity is set as another command element in the speed command unit 35 in this embodiment. Of these three command signals, d 1 ,
d is input to the coordinate conversion unit 45.

ここでバケット3の刃先点の座標(xd,yd)は前記
(6)および(7)式に示したように次式で示される。
Here, the coordinates (x d , y d ) of the blade point of the bucket 3 are represented by the following equations as shown in the equations (6) and (7).

xd=L1sinα+L2sin(α+β)+L3sin(α+β+γ)
……(6) yd=L1cosα+L2cos(α+β)+L3cos(α+β+γ)
……(7) これら(6),(7)式を時間微分し、点Dにおけるx
軸およびy軸方向の速度成分d,dを求めると次式
のようになる。
x d = L 1 sin α + L 2 sin (α + β) + L 3 sin (α + β + γ)
...... (6) y d = L 1 cosα + L 2 cos (α + β) + L 3 cos (α + β + γ)
... (7) These equations (6) and (7) are time-differentiated, and x at point D
When the velocity components d 1 and d 2 in the axial and y-axis directions are obtained, the following equation is obtained.

この(12)式を,について解くと次式のようにな
る。
Solving this equation (12) for, the following equation is obtained.

第3図の座標変換部45では、速度指令部35から入力され
た指令信号▲ref d▼および▲ref d▼と、各作業機の
実際の角度α,βおよびγとに基づき、上記(13)式に
従った座標変換を行ない、ブーム1およびアーム2の各
角速度指令refおよびrefを出力する。これら角速度
指令ref,refは前記同様各流量制御系の加算点51,6
1に加えられ、該加算点51,61で算出された偏差(ref
−),(ref−)に基づきブーム1およびアーム
2が夫々駆動される。
In the coordinate conversion section 45 of FIG. 3, based on the command signals ▲ ref d ▼ and ▲ ref d ▼ input from the speed command section 35 and the actual angles α, β and γ of each working machine, the above (13 ) performs a coordinate transformation in accordance with the equation, and outputs each angular velocity command ref and ref boom 1 and the arm 2. These angular velocity commands ref 1 and ref 2 are added points 51, 6 of each flow rate control system as described above
The deviation calculated by adding points 51 and 61 ( ref
Boom 1 and arm 2 are driven based on −) and ( ref −), respectively.

一方、速度設定部35で設定されたバケット角速度ref
は加算点71に入力され、該加算点71において該目標値
refと実際のバケット角速度との偏差(ref−)が
求められる。そして前記同様この偏差(ref−)が
零となるようにバケット3が駆動される。
On the other hand, the bucket angular velocity ref set by the velocity setting unit 35
Is input to the addition point 71, and at the addition point 71, the target value
The deviation ( ref −) between ref and the actual bucket angular velocity is obtained. Then, similarly to the above, the bucket 3 is driven so that this deviation ( ref −) becomes zero.

すなわち、この実施例では、次(14)式に従ってブーム
1,アーム2およびバケット3の夫々の角速度指令
ref,refおよびrefを求め、これら角速度指令
ref,refおよびrefに従ってブーム,アームおよび
バケットを駆動するようにする。
That is, in this embodiment, the boom is calculated according to the following equation (14).
1, Angular velocity command for each of arm 2 and bucket 3
Ref , ref and ref are calculated and these angular velocity commands
Drive the boom, arm and bucket according to ref , ref and ref .

かかる第3図に示す構成によれば、例えば水平掘削を行
なう際には、速度指令部35においてレバー31をy方向に
関しては中立とし、回転方向に関しては一定の回転を与
え、x方向に関して一定角傾斜させるようすれば、バケ
ット3の刃先点を水平方向に移動することができる。こ
の場合、対地角θは一定とはならない。なお、この際掘
削条件によってはバケット3を固定するようにしてもよ
い。
According to the configuration shown in FIG. 3, for example, when performing horizontal excavation, the speed command unit 35 sets the lever 31 to be neutral in the y direction, gives a constant rotation in the rotation direction, and has a constant angle in the x direction. By inclining, the blade tip point of the bucket 3 can be moved in the horizontal direction. In this case, the ground angle θ is not constant. At this time, the bucket 3 may be fixed depending on the excavation conditions.

かかる構成においては、バケットの刃先点の移動を制御
するようにしているため、バケットの刃先点の精度良い
軌跡を得ることができる。
In such a configuration, since the movement of the blade edge point of the bucket is controlled, it is possible to obtain an accurate trajectory of the blade edge point of the bucket.

なお、かかる実施例においても、第4図に示すように、
バケット掘削速度υref,掘削角度ψrefおよびバケット
角速度を指令値とし、変換部32において該指令値υ
refおよび掘削角度ψrefをバケット刃先点のx軸および
y軸方向の速度成分▲ref d▼および▲ref d▼に変換
し、この変換値d,dとバケット角速度とを座標
変換部45に入力するようにしてもよい。
Even in this embodiment, as shown in FIG.
The bucket excavation speed υ ref , the excavation angle ψ ref, and the bucket angular velocity are used as command values, and the command value υ is calculated in the conversion unit 32.
The ref and the excavation angle ψ ref are converted into velocity components ▲ ref d ▼ and ▲ ref d ▼ of the bucket blade tip in the x-axis and y-axis directions, and the converted values d , d and the bucket angular velocity are input to the coordinate conversion unit 45. You may do it.

なお、上記実施例では速度設定手段として1本のレバー
で3要素に関する指令を与えることができる電気レバー
を用いるようにしたが、勿論、通常の3本のレバーによ
る構成を採用してもよい。
In the above embodiment, an electric lever that can give a command regarding three elements with one lever is used as the speed setting means, but of course, a configuration with three normal levers may be adopted.

また、上記実施例では各作業機の角速度は微分演算によ
り求めるようにしたが、該角度速度を検出する検出器を
各作業機に取付けるようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the angular velocity of each working machine is obtained by differential calculation, but a detector for detecting the angular velocity may be attached to each working machine.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、この発明によれば、バケット刃先
点の軌跡を制御するようにしたために、オペレータは簡
単な操作でバケット刃先点の任意の軌跡を得ることがで
き、これにより、従来困難とされていた直接掘削、法面
掘削等の作業を容易になし得るようになる。
As described above, according to the present invention, since the trajectory of the bucket blade tip point is controlled, the operator can obtain an arbitrary trajectory of the bucket blade tip point with a simple operation, which makes the conventional difficulty. It becomes possible to easily perform the work such as the direct excavation and the slope excavation which have been performed.

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

第1図はこの発明の第1の実施例を示すブロック図、第
2図は同第1の実施例の変形例を説明するためのブロッ
ク図、第3図はこの発明の第2の実施例を示すブロック
図、第4図は同第2の実施例を説明するためのブロック
図、第5図は油圧式パワーショベルの構成を示す図、第
6図は従来装置の一構成例を示すブロック図、第7図は
パワーショベル各部の座標位置等を定義するための説明
図である。 1……ブーム、2……アーム、3……バケット、4……
ブームシリンダ、5……アームシリンダ、6……バケッ
トシリンダ、13,40,45……座標変換部、30,35……速度
設定部、50,60,70……供給流量制御系、51,61,71……加
算点。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram for explaining a modification of the first embodiment, and FIG. 3 is a second embodiment of the present invention. 4 is a block diagram for explaining the second embodiment, FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a hydraulic power shovel, and FIG. 6 is a block showing a configuration example of a conventional device. FIG. 7 and FIG. 7 are explanatory views for defining the coordinate position and the like of each part of the power shovel. 1 ... Boom, 2 ... Arm, 3 ... Bucket, 4 ...
Boom cylinder, 5 ... Arm cylinder, 6 ... Bucket cylinder, 13,40,45 ... Coordinate conversion unit, 30,35 ... Speed setting unit, 50, 60, 70 ... Supply flow control system, 51, 61 , 71 …… Additional points.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ブーム、アームおよびバケットを含む平面
を座標平面としてバケット刃先点のx軸方向の移動速度
成分を設定するx成分速度設定手段と、 前記座標平面におけるバケット刃先点のy軸方向の移動
速度成分を設定するy成分速度設定手段と、 前記x軸方向に対してバケットがなす角の速度を設定す
る対地角速度設定手段と、 ブーム角、アーム角およびバケット角を検出する夫々の
角度検出手段と、 前記x成分、y成分および対地角速度設定手段で夫々設
定された各設定値と、前記角度検出手段の各検出値とに
基づき、該設定値に対応するブーム回動速度、アーム回
動速度およびバケット回動速度の各目標値を演算出力す
る夫々の座標変換手段と、 これら座標変換手段で導出した各目標値に夫々応じてブ
ームシリンダ、アームシリンダおよびバケットシリンダ
への圧油供給流量を制御する夫々の流量制御系とを具え
たパワーショベルの位置制御装置。
1. An x-component speed setting means for setting a moving speed component of a bucket blade tip point in the x-axis direction with a plane including a boom, an arm and a bucket as a coordinate plane, and a y-axis direction of the bucket blade tip point in the coordinate plane. Y component speed setting means for setting a moving speed component, ground angular velocity setting means for setting an angular velocity of the bucket with respect to the x-axis direction, and angle detection for detecting a boom angle, an arm angle and a bucket angle. Means, the x component, the y component, the respective set values respectively set by the angular velocity setting means for ground, and the respective detected values of the angle detecting means, the boom rotating speed and the arm rotating corresponding to the set values. The coordinate conversion means for calculating and outputting the target values of the speed and the bucket rotation speed, and the boom cylinder and the arm shaft according to the respective target values derived by these coordinate conversion means. Sunda and excavators of the position control device with a flow control system for each for controlling the pressure oil supply flow rate to the bucket cylinder.
【請求項2】前記x成分およびy成分速度設定手段は、
入力された掘削速度および掘削角に基づき前記バケット
刃先点のx軸およびy軸方向の移動速度成分を夫々算出
し、これら算出値を該x成分およびy成分速度設定手段
における設定値として前記座標変換手段に出力する特許
請求の範囲第(1)項記載のパワーショベルの位置制御
装置。
2. The x component and y component velocity setting means,
Based on the input excavation speed and excavation angle, the moving speed components of the bucket blade point in the x-axis and y-axis directions are calculated, and these calculated values are used as the set values in the x-component and y-component speed setting means to perform the coordinate conversion. The position control device for the power shovel according to claim (1), wherein the position control device outputs the position to the means.
【請求項3】ブーム、アームおよびバケットを含む平面
を座標平面としてバケット刃先点のx軸方向の移動速度
成分を設定するx成分速度設定手段と、 前記座標平面におけるバケット刃先点のy軸方向の移動
速度成分を設定するy成分速度設定手段と、 バケットの回動速度を設定するバケット角速度設定手段
と、ブーム角、アーム角およびバケット角を検出する夫
々の角度検出手段と、 前記x成分およびy成分速度設定手段で夫々設定された
各設定値と前記角度検出手段の各検出値とに基づき該設
定値に対応するブーム回動速度、アーム回動速度の各目
標値を演算出力する夫々の座標変換手段と、 これら座標変換手段で導出した各目標値および前記バケ
ット角速度設定手段で設定したバケット回動速度に夫々
応じてブームシリンダ、アームシリンダおよびバケット
シリンダへの油圧供給流量を制御する夫々の流量制御系
とを具えたパワーショベルの位置制御装置。
3. An x-component speed setting means for setting a moving speed component of a bucket blade tip point in the x-axis direction with a plane including a boom, an arm and a bucket as a coordinate plane, and a bucket blade tip point in the y-axis direction on the coordinate plane. Y-component speed setting means for setting a moving speed component, bucket angular speed setting means for setting a rotation speed of a bucket, respective angle detecting means for detecting a boom angle, an arm angle and a bucket angle, the x-component and y-component Based on each set value set by the component speed setting means and each detected value of the angle detecting means, respective coordinates for calculating and outputting the target values of the boom rotating speed and the arm rotating speed corresponding to the set value. The converting means, and the boom cylinder and the arm according to the respective target values derived by these coordinate converting means and the bucket rotation speed set by the bucket angular speed setting means. A position control device for a power shovel, comprising a flow rate control system for controlling the flow rate of hydraulic pressure supplied to a cylinder and a bucket cylinder.
【請求項4】前記x成分およびy成分速度設定手段は、
入力された掘削速度および掘削角に基づき前記バケット
刃先点のx軸およびy軸方向の移動速度成分を夫々算出
し、これら算出値を該x成分およびy成分速度設定手段
における設定値として前記座標変換手段に出力する特許
請求の範囲第(3)項記載のパワーショベルの位置制御
装置。
4. The x component and y component velocity setting means,
Based on the input excavation speed and excavation angle, the moving speed components of the bucket blade point in the x-axis and y-axis directions are calculated, and these calculated values are used as the set values in the x-component and y-component speed setting means to perform the coordinate conversion. The position control device for the power shovel according to claim (3), wherein the position control device outputs the power to the means.
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