JPH0823155B2 - 作業機の制御装置 - Google Patents
作業機の制御装置Info
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- JPH0823155B2 JPH0823155B2 JP2111803A JP11180390A JPH0823155B2 JP H0823155 B2 JPH0823155 B2 JP H0823155B2 JP 2111803 A JP2111803 A JP 2111803A JP 11180390 A JP11180390 A JP 11180390A JP H0823155 B2 JPH0823155 B2 JP H0823155B2
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- working machine
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- 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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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Operation Control Of Excavators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、パワーショベル等の作業機の制御装置で、
特に各作業機を制御して直線掘削を行なう場合の作業機
の目標軌跡の補正を効果的に補正することができる作業
機の制御装置に関するものである。
特に各作業機を制御して直線掘削を行なう場合の作業機
の目標軌跡の補正を効果的に補正することができる作業
機の制御装置に関するものである。
油圧ショベル等作業機による自動掘削時の軌跡補正に
関する従来技術としては、特開昭60-33940号公報に示さ
れるように、補正レバーから、掘削面に垂直方向の速度
指令を取り込み、これにより、作業機であるバケットの
先端の指令速度を補正して目標軌跡を修正するものがあ
った。
関する従来技術としては、特開昭60-33940号公報に示さ
れるように、補正レバーから、掘削面に垂直方向の速度
指令を取り込み、これにより、作業機であるバケットの
先端の指令速度を補正して目標軌跡を修正するものがあ
った。
上記従来の技術では、過負荷防止等の目的でバケット
先端を目標軌跡から一旦ずらした場合、このときバケッ
トに垂直方向に速度を与えているため、元の目標軌跡に
正確に復帰するのが困難であった。
先端を目標軌跡から一旦ずらした場合、このときバケッ
トに垂直方向に速度を与えているため、元の目標軌跡に
正確に復帰するのが困難であった。
本発明は上記のことにかんがみなされたもので、作業
機の先端による自動掘削時において、速度指令のかわり
にレバーからの信号に応じた位置を目標軌跡と垂直方向
に与えてやることにより、逐次レバーの操作量に応じた
距離だけ垂直方向に軌跡がずれ、レバーを戻すことによ
り元の目標軌跡上に指令値が復帰され、レバー操作量と
軌跡のずれ量がそのまま比例して、オペレータの操作感
覚にあった補正操作を行なうことができ、また、補正時
に作業機先端部に振動が発生することがないようにした
作業機の制御装置を提供することを目的とするものであ
る。
機の先端による自動掘削時において、速度指令のかわり
にレバーからの信号に応じた位置を目標軌跡と垂直方向
に与えてやることにより、逐次レバーの操作量に応じた
距離だけ垂直方向に軌跡がずれ、レバーを戻すことによ
り元の目標軌跡上に指令値が復帰され、レバー操作量と
軌跡のずれ量がそのまま比例して、オペレータの操作感
覚にあった補正操作を行なうことができ、また、補正時
に作業機先端部に振動が発生することがないようにした
作業機の制御装置を提供することを目的とするものであ
る。
上記目的を達成するために、本発明に係る作業機の制
御装置は、車体に回動可能に取付けたブームと、ブーム
の先端に回動可能に取付けたアームと、アームの先端に
回動可能に取付けたバケット等の先端作業機とを有し、
かつ上記各部材をシリンダ等のアクチュエータにて回動
駆動するようにした作業機において、上記各アクチュエ
ータを制御するアクチュエータ制御手段と、上記ブー
ム、アーム、先端作業機のそれぞれの姿勢角を検出する
作業機姿勢検出手段と、上記先端作業機にて掘削しよう
とする掘削面の目標とする掘削位置を与える作業機目標
位置指令手段と、上記作業機姿勢検出手段からの検出値
と作業機目標位置指令手段とからの指令値を受けて、作
業機目標位置指令手段で与えられた掘削位置を、きめら
れた固有の速度で移動するための操作量を演算して、そ
の値を上記各アクチュエータ制御手段へ出力するアクチ
ュエータ操作量演算手段とを備え、さらに上記作業機目
標位置指令手段からの指令信号のうち、掘削面と垂直方
向の位置指令信号を補正する垂直方向位置補正手段とか
ら構成されている。
御装置は、車体に回動可能に取付けたブームと、ブーム
の先端に回動可能に取付けたアームと、アームの先端に
回動可能に取付けたバケット等の先端作業機とを有し、
かつ上記各部材をシリンダ等のアクチュエータにて回動
駆動するようにした作業機において、上記各アクチュエ
ータを制御するアクチュエータ制御手段と、上記ブー
ム、アーム、先端作業機のそれぞれの姿勢角を検出する
作業機姿勢検出手段と、上記先端作業機にて掘削しよう
とする掘削面の目標とする掘削位置を与える作業機目標
位置指令手段と、上記作業機姿勢検出手段からの検出値
と作業機目標位置指令手段とからの指令値を受けて、作
業機目標位置指令手段で与えられた掘削位置を、きめら
れた固有の速度で移動するための操作量を演算して、そ
の値を上記各アクチュエータ制御手段へ出力するアクチ
ュエータ操作量演算手段とを備え、さらに上記作業機目
標位置指令手段からの指令信号のうち、掘削面と垂直方
向の位置指令信号を補正する垂直方向位置補正手段とか
ら構成されている。
ブーム、アーム、先端作業のそれぞれの姿勢角は作業
機姿勢検出手段にて検出され、この検出値と、作業機目
標位置指令手段からの指令値がアクチュエータ操作量演
算手段に入力されると、このアクチュエータ操作量演算
手段で、上記先端作業機が、作業機目標位置指令手段で
与えられた掘削位置を、この演算手段できめられた固有
の速度で移動（掘削）するための指令がアクチュエータ
制御手段へ出力し、先端作業機はきめられた速度で与え
られた位置に沿って法面を掘削する。
機姿勢検出手段にて検出され、この検出値と、作業機目
標位置指令手段からの指令値がアクチュエータ操作量演
算手段に入力されると、このアクチュエータ操作量演算
手段で、上記先端作業機が、作業機目標位置指令手段で
与えられた掘削位置を、この演算手段できめられた固有
の速度で移動（掘削）するための指令がアクチュエータ
制御手段へ出力し、先端作業機はきめられた速度で与え
られた位置に沿って法面を掘削する。
そしてこのとき、垂直方向位置補正手段からの入力に
より、これの入力信号に応じて作業機の先端位置が掘削
面と垂直方向にずれて掘削軌跡が、掘削面と垂直方向に
補正される。
より、これの入力信号に応じて作業機の先端位置が掘削
面と垂直方向にずれて掘削軌跡が、掘削面と垂直方向に
補正される。
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の実施例を示すブロック図であり、こ
の第１図に示されるパワーショベルの構成は、通常のも
ので、ブーム1,アーム2,バケット３及びこれを駆動する
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
を具備している。そして上記ブーム１、アーム2,バケッ
ト３の各回動基部にそれぞれの姿勢を検出する姿勢検出
手段7a,7b,7cが備えてある。
の第１図に示されるパワーショベルの構成は、通常のも
ので、ブーム1,アーム2,バケット３及びこれを駆動する
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
を具備している。そして上記ブーム１、アーム2,バケッ
ト３の各回動基部にそれぞれの姿勢を検出する姿勢検出
手段7a,7b,7cが備えてある。
なお、以下の説明のために、上記構成の作業機の各部
材の角度，位置を第２図に示すように定義する。
材の角度，位置を第２図に示すように定義する。
すなわち、ブーム１の回転角をα、アーム２の回転角
をβ、バケット３の回転角をγ、バケット３の水平面
（基準面）に対する傾角をδ、ブーム１の長さをl1、ア
ーム２の長さをl2、バケット３の長さをl3、バケット３
の先端の前後方向の位置をｘ、上下方向の位置をｙ、掘
削勾配をφとする。
をβ、バケット３の回転角をγ、バケット３の水平面
（基準面）に対する傾角をδ、ブーム１の長さをl1、ア
ーム２の長さをl2、バケット３の長さをl3、バケット３
の先端の前後方向の位置をｘ、上下方向の位置をｙ、掘
削勾配をφとする。
ここで第２図より の関係から、上記始点傾角δ0を求めることができる。
また、各回転角角α，β，γと先端位置x,yの関係
は、 で表わされるので、（２）式及び上記（１）式におい
て、ブーム１、アーム２、バケット３の検出角αa，
βa，γaから求めた刃先の位置x,y及び先端傾角δはxa,
ya，δaとして求めることができる。
は、 で表わされるので、（２）式及び上記（１）式におい
て、ブーム１、アーム２、バケット３の検出角αa，
βa，γaから求めた刃先の位置x,y及び先端傾角δはxa,
ya，δaとして求めることができる。
また掘削開始直前の各軸検出角から求めた刃先の位置
をx0,y0とすると、目標軌跡（ｘγ,yγ）は となる。ただし、勾配指令値をφγ(t)、速度をｖとす
る。
をx0,y0とすると、目標軌跡（ｘγ,yγ）は となる。ただし、勾配指令値をφγ(t)、速度をｖとす
る。
上記説明では、x,y座標軸を車体固定座標x-yにとった
例で説明したが、このとき、車体固定座標ｘ−ｙ上での
バケット３の刃先の位置指令（ｘγ(t),yγ(t)）及びこ
れの現在位置（x,y）を、ブーム回動中心を原点とし、
ｘ軸を掘削面と平行にとった座標ｘ′‐ｙ′上のｘ′軸
に変換すれば、ｙ′方向位置指令値が定数となり、ｘ′
方向と比べて制御的にｙ′方向に遅れが少なくなる。
例で説明したが、このとき、車体固定座標ｘ−ｙ上での
バケット３の刃先の位置指令（ｘγ(t),yγ(t)）及びこ
れの現在位置（x,y）を、ブーム回動中心を原点とし、
ｘ軸を掘削面と平行にとった座標ｘ′‐ｙ′上のｘ′軸
に変換すれば、ｙ′方向位置指令値が定数となり、ｘ′
方向と比べて制御的にｙ′方向に遅れが少なくなる。
x-y座標からｘ′‐ｙ′座標への座標変換は次式で与
えられる。
えられる。
本発明は上記の関係を利用したもので、第１図に示す
構成において、作業機目標位置指令手段８からバケット
３の先端のｘ′‐ｙ′座標軸における位置指令ｘ′
γ(t),y′γ(t)を、作業機姿勢検出手段7a,7b,7cからブ
ーム角検出値αa，アーム角検出値βa，バケット角検出
値γaをそれぞれ、アクチュエータ操作量演算手段10へ
入力する。
構成において、作業機目標位置指令手段８からバケット
３の先端のｘ′‐ｙ′座標軸における位置指令ｘ′
γ(t),y′γ(t)を、作業機姿勢検出手段7a,7b,7cからブ
ーム角検出値αa，アーム角検出値βa，バケット角検出
値γaをそれぞれ、アクチュエータ操作量演算手段10へ
入力する。
またバケット３のｙ′方向、すなわち、掘削面と垂直
な方向の位置を補正する位置補正レバー11を設け、この
位置補正レバー11から、このレバーの傾角に応じた位置
補正信号dr(t)を上記作業機目標位置指令手段８のｙ′
方向の位置指令ｙ′r(t)に加える。このとき上記位置補
正信号dr(t)に適当なゲインKdを乗じる。
な方向の位置を補正する位置補正レバー11を設け、この
位置補正レバー11から、このレバーの傾角に応じた位置
補正信号dr(t)を上記作業機目標位置指令手段８のｙ′
方向の位置指令ｙ′r(t)に加える。このとき上記位置補
正信号dr(t)に適当なゲインKdを乗じる。
上記構成において、補正レバー11を作動しない場合で
のアクチュエータ操作量演算手段10では、上記位置指令
ｘ′γ(t),y′γ(t)により、バケット３の刃先の目標位
置を演算し、これらから与えられた目標位置に沿って移
動するためにのブーム1,アーム2,バケット３への各アク
チュエータへ供給する流体の流量指令値Ｖα,Vβ,Vγを
演算し、これに基づいて流量制御弁12a,12b,12cを制御
して各シリンダ4,5,6を駆動する。
のアクチュエータ操作量演算手段10では、上記位置指令
ｘ′γ(t),y′γ(t)により、バケット３の刃先の目標位
置を演算し、これらから与えられた目標位置に沿って移
動するためにのブーム1,アーム2,バケット３への各アク
チュエータへ供給する流体の流量指令値Ｖα,Vβ,Vγを
演算し、これに基づいて流量制御弁12a,12b,12cを制御
して各シリンダ4,5,6を駆動する。
そしてこのとき、各作業機姿勢検出手段7a,7b,7cから
ブーム角検出値αa，アーム角検出値βa，バケット角検
出値γaがアクチュエータ操作量演算手段10に入力され
てバケット３の実傾角とバケット先端の実位置がフィー
ドバックされる。
ブーム角検出値αa，アーム角検出値βa，バケット角検
出値γaがアクチュエータ操作量演算手段10に入力され
てバケット３の実傾角とバケット先端の実位置がフィー
ドバックされる。
上記制御作動において、補正レバー11を回動すると、
その操作量が補正レバー11の回動部に設けたポテンショ
メータ等の回転角センサで検出され、これの信号dr(t)
が出力され、これに適当なゲインKdが乗じられてｙ方向
（目標軌跡と垂直方向）の位置指令ｙ′r(t)に加えら
れ、これをｙ方向の新たな位置指令としてアクチュエー
タ操作量演算手段10に入力され、バケット３の先端位置
は補正レバー11の操作量に応じた距離だけ目標勾配に対
して垂直方向に軌跡が補正される。
その操作量が補正レバー11の回動部に設けたポテンショ
メータ等の回転角センサで検出され、これの信号dr(t)
が出力され、これに適当なゲインKdが乗じられてｙ方向
（目標軌跡と垂直方向）の位置指令ｙ′r(t)に加えら
れ、これをｙ方向の新たな位置指令としてアクチュエー
タ操作量演算手段10に入力され、バケット３の先端位置
は補正レバー11の操作量に応じた距離だけ目標勾配に対
して垂直方向に軌跡が補正される。
本発明によれば、自動掘削中における過負荷防止、あ
るいは目標軌跡からバケット刃先位置の偏差補正の目的
でオペレータが、垂直方向位置補正手段を操作すること
により、バケットの先端位置はこれの操作量に応じた距
離だけ目標勾配に対して垂直方向に軌跡補正することが
できる。
るいは目標軌跡からバケット刃先位置の偏差補正の目的
でオペレータが、垂直方向位置補正手段を操作すること
により、バケットの先端位置はこれの操作量に応じた距
離だけ目標勾配に対して垂直方向に軌跡補正することが
できる。
このときの補正指令が位置指令であるので、補正操作
量とバケット先端の軌跡のずれ量がそのまま比例するた
め、オペレータの操作感覚に合った垂直方向位置の補正
操作を行なうことができる。
量とバケット先端の軌跡のずれ量がそのまま比例するた
め、オペレータの操作感覚に合った垂直方向位置の補正
操作を行なうことができる。
また瞬時に軌跡を微調整する必要がある場合、上記し
たように垂直方向位置補正の操作量と軌跡のずれ量が比
例するため、このときの作業機先端部に振動が発生する
ことがない。
たように垂直方向位置補正の操作量と軌跡のずれ量が比
例するため、このときの作業機先端部に振動が発生する
ことがない。
第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は作
業機の各部材の姿勢説明図である。 １はブーム、２はアーム、３はバケット、4,5,6はシリ
ンダ、7a,7b,7cは姿勢検出手段、８は作業機目標位置指
令手段、９は先端傾斜角入力手段、10はアクチュエータ
操作量演算手段、11は位置補正レバー。
業機の各部材の姿勢説明図である。 １はブーム、２はアーム、３はバケット、4,5,6はシリ
ンダ、7a,7b,7cは姿勢検出手段、８は作業機目標位置指
令手段、９は先端傾斜角入力手段、10はアクチュエータ
操作量演算手段、11は位置補正レバー。
Claims (1)
- 【請求項１】車体に回動可能に取付けたブームと、ブー
ムの先端に回動可能に取付けられたアームと、アームの
先端に回動可能に取付けられたバケット等の先端作業機
とを有し、かつ上記各部材をシリンダ等のアクチュエー
タにて回動駆動するようにした作業機において、上記各
アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段と、
上記ブーム、アーム、先端作業機のそれぞれの姿勢角を
検出する作業機姿勢検出手段と、上記先端作業機にて掘
削しようとする掘削面の目標とする掘削位置を与える作
業機目標指令手段と、上記作業機姿勢検出手段からの検
出値と作業機目標位置指令手段とからの指令値を受け
て、作業機目標位置指令手段で与えられた掘削位置を、
きめられた固有の速度で移動するための操作量を演算し
て、その値を上記各アクチュエータ制御手段へ出力する
アクチュエータ操作量演算手段とを備え、さらに上記作
業機目標位置指令手段からの指令信号のうち、掘削面と
垂直方向の位置指令信号を補正する垂直方向位置補正手
段とからなることを特徴とする作業機の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2111803A JPH0823155B2 (ja) | 1990-05-01 | 1990-05-01 | 作業機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2111803A JPH0823155B2 (ja) | 1990-05-01 | 1990-05-01 | 作業機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0414531A JPH0414531A (ja) | 1992-01-20 |
| JPH0823155B2 true JPH0823155B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=14570555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2111803A Expired - Lifetime JPH0823155B2 (ja) | 1990-05-01 | 1990-05-01 | 作業機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0823155B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105350595A (zh) * | 2015-08-27 | 2016-02-24 | 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 | 基于位置控制的挖掘机操纵装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3250893B2 (ja) * | 1993-10-08 | 2002-01-28 | 株式会社小松製作所 | 作業機の作業具上下位置補正方法および作業機の作業具位置検出装置 |
| FR2725740B1 (fr) * | 1994-10-18 | 1997-04-25 | Mecalac | Chargeur excavateur comportant un dispositif permettant la commande d'un bras complexe |
| JPH10159123A (ja) * | 1996-12-03 | 1998-06-16 | Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd | 建設機械の制御装置 |
| JP6807290B2 (ja) | 2017-09-14 | 2021-01-06 | 日立建機株式会社 | 作業機械 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5774437A (en) * | 1981-06-01 | 1982-05-10 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Automatic operating device for straight excavation of hydraulic shovel |
| JPH02101229A (ja) * | 1988-10-07 | 1990-04-13 | Komatsu Ltd | 作業機の制御装置 |
-
1990
- 1990-05-01 JP JP2111803A patent/JPH0823155B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105350595A (zh) * | 2015-08-27 | 2016-02-24 | 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 | 基于位置控制的挖掘机操纵装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0414531A (ja) | 1992-01-20 |
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