JP2687169B2 - Slope work control device for construction machinery - Google Patents

Slope work control device for construction machinery

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JP2687169B2
JP2687169B2 JP1158596A JP15859689A JP2687169B2 JP 2687169 B2 JP2687169 B2 JP 2687169B2 JP 1158596 A JP1158596 A JP 1158596A JP 15859689 A JP15859689 A JP 15859689A JP 2687169 B2 JP2687169 B2 JP 2687169B2
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boom
bucket
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blade edge
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克 広沢
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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、バケット、アーム及びブームを備えた建設
機械において、バケットの刃先移動軌跡を所定の目標傾
斜値に保持するようにした法面作業制御装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a construction machine including a bucket, an arm, and a boom, which is a slope work for keeping a trajectory of a blade edge of a bucket at a predetermined target inclination value. Regarding the control device.

[従来の技術] 一般に油圧パワーショベルはブーム、アーム、バケッ
トおよびこれらを作動させる油圧シリンダであるブーム
シリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダの各油圧
シリンダを備えていて、これら各油圧シリンダは運転席
に配備された3つの操作レバーにより各別に操作され
る。
[Prior Art] Generally, a hydraulic excavator is equipped with a boom, an arm, a bucket and hydraulic cylinders for operating them such as a boom cylinder, an arm cylinder, and a bucket cylinder, and these hydraulic cylinders are provided in a driver's seat. The three operating levers are operated separately.

この様な油圧パワーショベルにより地面の法面を直線
掘削する場合、バケットの先端位置は所定の一定方向に
移動するように保持することが要求される。したがっ
て、オペレータは直線掘削作業時において上記の2つま
たは3つの操作レバーを複合的かつ同時に操作してバケ
ット先端の移動軌跡が所望の平面上で直線になるように
しなければならない。
When linearly excavating the slope of the ground with such a hydraulic power shovel, the tip position of the bucket is required to be held so as to move in a predetermined fixed direction. Therefore, the operator must operate the above-mentioned two or three operation levers in a complex and simultaneous manner during the straight line excavation work so that the movement trajectory of the bucket tip becomes a straight line on a desired plane.

ところがこのように2つまたは3つの操作レバーを複
合的に操作して油圧パワーショベルのバケット刃先深さ
を手動制御する作業は、非常に熟練を必要とする。ま
た、精度よく掘削方向を制御しようとする場合は、時間
を要し、このため作業効率が大幅に損なわれることとな
っていた。
However, the operation of manually controlling the depth of the blade edge of the hydraulic power shovel by operating the two or three operation levers in a complex manner requires a great deal of skill. In addition, it takes time to control the excavation direction with high accuracy, which significantly impairs work efficiency.

そこで上記実情に鑑みてアーム用操作レバーのみを操
作するだけで自動的にバケット刃先深さを一定に制御せ
んとする従来技術は種々提案実施されている。
In view of the above situation, various proposals have been made on conventional techniques for automatically controlling the bucket blade edge depth to a constant value by operating only the arm operation lever.

いずれの従来技術もブーム、アームおよびバケットの
各回転角及びバケット刃先深さとの間に一定の幾何学的
関係が成立することに着目し、かかる原理を利用してブ
ーム、アームおよびバケットの各回転角を検出し、これ
ら検出した回転角から上記バケット刃先深さを演算し、
演算した刃先深さが一定になるように制御するものであ
る。
In all of the conventional techniques, attention is paid to the fact that a certain geometric relationship is established between the rotation angles of the boom, arm, and bucket and the depth of the blade edge of the bucket. Angle is detected, and the bucket edge depth is calculated from these detected rotation angles,
The control is performed so that the calculated cutting edge depth becomes constant.

例えば、特公昭58−36135号公報、『掘削機における
掘削深さの制御方法』においては、バケット刃先深さの
現在値と同刃先深さの目標値との偏差をもとめ、この偏
差に応じた流量指令をブームシリンダに与えるようにし
ている。
For example, in Japanese Examined Patent Publication No. 58-36135, "Method of controlling excavation depth in excavator", the deviation between the present value of the bucket blade edge depth and the target value of the blade edge depth is determined, and the deviation is determined. A flow rate command is given to the boom cylinder.

[発明が解決しようとする課題] 従来においては、アーム用操作レバー1本を操作する
だけでバケットの刃先深さが所望の目標値に自動設定さ
れるという所期の目的は確かに達成されるものの、多く
の制御方式は深さを一定に維持するものであって、油圧
パワーショベルの重要な作業の一つである法面を一定の
角度に仕上げるには問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] In the related art, the intended purpose that the blade edge depth of a bucket is automatically set to a desired target value simply by operating one arm operation lever is certainly achieved. However, many control systems maintain the depth constant, and there is a problem in finishing the slope to a constant angle, which is one of the important works of the hydraulic power shovel.

また、いずれにせよバケット刃先位置の現在値と目標
値との比較に基づく制御であることから油圧系の特性と
あいまって自ずと次のような問題点が発生する。
In any case, since the control is based on the comparison between the current value of the bucket blade edge position and the target value, the following problems naturally occur together with the characteristics of the hydraulic system.

すなわち、油圧パワーショベルの作業機の油圧制御系
は、負荷による慣性が大きく応答遅れが大きい。また各
シリンダに圧油を供給する油圧操作弁の流量特性が負荷
に応じて変動する。従って、例えば従来の技術にあって
は、 アーム用操作レバーを操作したとしても上記応答遅れ
によってすぐにはアームはレバーの操作量に応じた速度
では回動しない。
That is, the hydraulic control system of the working machine of the hydraulic power shovel has a large inertia due to the load and a large response delay. Also, the flow characteristics of the hydraulic operation valve that supplies the pressure oil to each cylinder fluctuates according to the load. Therefore, in the prior art, for example, even if the arm operation lever is operated, the arm does not immediately rotate at a speed corresponding to the operation amount of the lever due to the response delay.

こうした状況下でアームの回転角等に基づきブームシ
リンダに流量指令を出力したとしても、ブームの流量指
令に対してアームが回動するまでに応答遅れがあるため
該流量指令に基づきアームが回動した時点では、すでに
上記アームはさらに回動しているため、バケット刃先移
動軌跡は目標軌跡に一致しないことになる。
Even if a flow rate command is output to the boom cylinder based on the rotation angle of the arm in such a situation, there is a response delay until the arm rotates with respect to the boom flow rate command, so the arm rotates based on the flow rate command. At that point, the arm has already rotated further, and therefore the bucket blade tip movement locus does not match the target locus.

また、バケット刃先移動には現在位置と目標位置との
偏差に応じた流量指令をブームシリンダに与えるように
しているが、同一の流量指令(ブームシリンダ速度)を
ブームシリンダに与えたとしても現在のアームの回動角
およびブームの回転角に応じて実際に発生するブームの
回転角速度は異なり、常に上記偏差を零にすることが出
来るとは限らない。このため、従来においては上記偏差
を零にするための制御ゲインをアーム、ブームの回転角
がいかなる値であっても系が不安定とならない値に設定
する必要があるが、前期応答遅れのため比較的低い値に
しか設定できない。しかし、これはバケット刃先軌跡の
精度の制御に影響を与えることとなっていた。
In addition, for the bucket blade tip movement, the flow rate command according to the deviation between the current position and the target position is given to the boom cylinder, but even if the same flow rate command (boom cylinder speed) is given to the boom cylinder, The rotation angular velocity of the boom that actually occurs differs depending on the rotation angle of the arm and the rotation angle of the boom, and the deviation cannot always be zero. For this reason, in the past, it was necessary to set the control gain for making the above-mentioned deviation zero so that the system would not become unstable regardless of the rotation angle of the arm or boom. Can only be set to a relatively low value. However, this had an influence on the control of the accuracy of the bucket blade locus.

本発明はこうした実情に鑑みてなされたもので、制御
の応答性の遅れを改善するとともにブームの正確な指令
を与えるようにして、バケット刃先軌跡の制御を正確か
つ安定して法面作業を行うことの出来る装置を提供する
ことをその目的としている。
The present invention has been made in view of such circumstances, and improves the delay in control responsiveness and gives an accurate boom command to accurately and stably control the bucket blade locus for slope work. Its purpose is to provide a device capable of doing so.

[課題を解決するための手段および作用] 本願の第1発明に係る建設機械の法面作業制御装置
は、車体に回動自在に取着され、かつ、ブームシリンダ
4により回動されるブーム1と、このブーム1の先端に
回動可能に取着され、かつ、アームシリンダ5により回
動されるアーム2と、このアーム2の先端に回動可能に
取着され、かつ、バケットシリンダ6により回動される
バケット3と、ブーム1、アーム2、およびバケット3
の各回転角α,β,γをそれぞれ検出する各角度検出手
段7,8,9と、アーム2を操作するアーム操作レバー10の
操作量φを検出するアーム操作量検出手段12、あるい
は、ブーム1を操作するブーム操作レバーの操作量を検
出するブーム操作量検出手段のいずれかと、法面作業を
行うとき、アーム操作量検出手段12、あるいは、ブーム
操作量検出手段のいずれかの操作量φと、アーム角度検
出手段8、または、ブーム角度検出手段7の出力β、ま
たは、αとに基づいて、アームシリンダ5、および、ブ
ームシリンダ4を連動制御してバケット刃先D位置の水
平対垂直方向の変化率Θ0を一定にする指令を出力する
制御手段とを有する建設機械の法面作業制御装置におい
て、バケット刃先Dの法面起点を設定する基準位置設定
手段41と、バケット刃先Dの位置の水平対垂直方向の変
化率Θ0を設定する法面傾斜角設定手段42と、各角度検
出手段8,7の出力β,αに基づいてバケット刃先Dの位
置の現在値を演算する刃先位置演算手段29と、刃先位置
演算手段29のバケット刃先Dの位置の現在値を記憶する
第1記憶手段45と、基準位置設定手段41と法面傾斜角設
定手段42とからバケット刃先Dが通過すべき目標とする
経路を演算するとともに、第1記憶手段45によって記憶
されたバケット刃先Dの現在値と目標位置との差から次
のバケット刃先Dの目標位置の水平移動距離、および、
垂直移動距離を演算する刃先軌跡演算手段48と、アーム
操作量検出手段12、あるいは、ブーム操作量検出手段の
いずれかの操作量φと、アーム角度検出手段8の出力
β、または、ブーム角度検出手段7の出力αに基づい
て、バケット刃先D位置の水平対垂直方向の変化率Θ0
を一定にするブームシリンダ4、あるいは、アームシリ
ンダ5の第1駆動指令値 を作成する第1の駆動指令値作成手段26,27,28と、刃先
軌跡演算手段48の次の水平方向の、水平移動距離の設定
目標値と、第1記憶手段45によって記憶されたバケット
刃先Dの現在値の出力値とに基づいて、設定目標値と現
在値の出力値との偏差を零にするとともに、刃先軌跡演
算手段48の次の垂直方向の、垂直移動距離の設定目標値
Yと、刃先位置演算手段29によって検出されたバケット
刃先Dの現在値の出力値y1とに基づいて、設定目標値Y
と現在値の出力値y1との偏差Δyを零にするように、ブ
ームシリンダ4、あるいは、アームシリンダ5の第2駆
動指令値0を作成する第2の駆動指令値作成手段30,3
1,32と、第1の駆動指令値作成手段26,27,28と第2の駆
動指令値作成手段30,31,32で作成された各駆動指令値 0の和のに応じて、ブームシリンダ4を駆動するブ
ーム制御弁16、あるいは、アームシリンダ5を駆動する
アーム制御弁13のいずれかを備えることを特徴とする。
[Means and Actions for Solving the Problem] A slope work control device for a construction machine according to a first aspect of the present invention is a boom 1 that is rotatably attached to a vehicle body and is rotated by a boom cylinder 4. An arm 2 rotatably attached to the tip of the boom 1 and rotated by an arm cylinder 5; and an arm 2 rotatably attached to the tip of the arm 2 and a bucket cylinder 6. Bucket 3 rotated, boom 1, arm 2, and bucket 3
Angle detecting means 7, 8 and 9 for detecting the respective rotation angles α, β and γ of the robot, the arm operation amount detecting means 12 for detecting the operation amount φ of the arm operating lever 10 for operating the arm 2, or the boom. The boom operation amount detecting means for detecting the operation amount of the boom operation lever for operating 1 and the operation amount φ of either the arm operation amount detecting means 12 or the boom operation amount detecting means when performing slope work. And the output .beta. Or .alpha. Of the arm angle detecting means 8 or the boom angle detecting means 7, the arm cylinder 5 and the boom cylinder 4 are interlocked with each other, and the bucket blade edge D position is in the horizontal versus vertical direction. In the slope work control device for the construction machine, which has a control means for outputting a command for making the change rate Θ0 of the bucket blade constant, the reference position setting means 41 for setting the slope starting point of the bucket blade edge D and the position of the bucket blade edge D are set. Of the slope angle setting means 42 for setting the rate of change Θ0 in the horizontal to vertical direction of the blade and the blade edge position calculation for calculating the current value of the position of the bucket blade edge D based on the outputs β, α of the angle detecting means 8, 7. The bucket blade edge D should pass from the means 29, the first storage means 45 for storing the current value of the position of the bucket blade edge D of the blade edge position calculation means 29, the reference position setting means 41 and the slope inclination angle setting means 42. The target path is calculated, and the horizontal movement distance of the target position of the next bucket blade edge D is calculated from the difference between the current value of the bucket blade edge D stored in the first storage means 45 and the target position, and
Blade locus calculation means 48 for calculating the vertical movement distance, arm operation amount detection means 12, or operation amount φ of any one of boom operation amount detection means, output β of arm angle detection means 8 or boom angle detection. Based on the output α of the means 7, the rate of change Θ0 in the horizontal versus vertical direction of the bucket blade edge D position
Drive command value for the boom cylinder 4 or arm cylinder 5 that keeps the constant Of the first drive command value creating means 26, 27, 28 and the blade tip trajectory calculating means 48 in the horizontal direction, and the set target value of the horizontal movement distance, and the bucket blade tip stored by the first storing means 45. Based on the output value of the present value of D, the deviation between the set target value and the output value of the present value is set to zero, and the set target value Y of the vertical movement distance in the vertical direction next to the cutting edge locus calculation means 48 is set. And a set target value Y based on the output value y1 of the current value of the bucket blade edge D detected by the blade edge position calculating means 29.
The second drive command value creating means 30, 3 for creating the second drive command value 0 of the boom cylinder 4 or the arm cylinder 5 so that the deviation Δy between the current value and the output value y1 of the current value becomes zero.
1,32, each drive command value created by the first drive command value creating means 26,27,28 and the second drive command value creating means 30,31,32. Either the boom control valve 16 for driving the boom cylinder 4 or the arm control valve 13 for driving the arm cylinder 5 is provided according to the sum of zero.

第1発明の構成によれば、アーム操作レバー10の操作
量に応じてアームシリンダ5を制御してアーム2を回動
させ、一方において、第1の駆動指令値作成手段26,27,
28は、変化するアーム操作レバー10(またはブーム操作
レバー)の操作量φに対して、バケット刃先D位置の水
平対垂直方向の変化率Θ0を一定にように、ブームシリ
ンダ4(またはアームシリンダ5)を駆動する第1駆動
指令値 を作成する。
According to the configuration of the first invention, the arm cylinder 5 is controlled according to the operation amount of the arm operation lever 10 to rotate the arm 2, and on the other hand, the first drive command value creating means 26, 27,
Reference numeral 28 denotes the boom cylinder 4 (or arm cylinder 5) so that the rate of change Θ0 in the horizontal versus vertical direction of the bucket blade edge position D is constant with respect to the changing operation amount φ of the arm operation lever 10 (or boom operation lever). Drive command value for driving Create

また、第2の駆動指令値作成手段30,31,32は、次の水
平移動距離の設定目標値とバケット刃先Dの現在値との
偏差を零にするとともに、次の垂直移動距離の設定目標
値Yとバケット刃先Dの現在値y1との偏差Δyを零にす
るように、ブームシリンダ4(またはアームシリンダ
5)を駆動する第2駆動指令値0を作成するこのよう
に、ブームシリンダ4(またはアームシリンダ5)は各
駆動指令値の和に応じて駆動制御される。即ち、ブー
ムシリンダ4(またはアームシリンダ5)は、第1駆動
指令値 によりアームシリンダ5の予測変化量を加味して、バケ
ット刃先D位置が法面上を移動するように駆動されると
ともに、第2駆動指令値によりバケット刃先Dの次の水
平移動距離の設定目標値と現在値との偏差、および垂直
移動距離の設定目標値と現在値との偏差を零にするよう
に制御される。したがって、アーム操作レバー10によっ
てアーム2が応答遅れをもって回動されたとしても、第
1駆動指令値 によりブームシリンダ4はこの応答遅れ分を見込んで駆
動されるとともに、第2駆動指令値0によりバケット
刃先Dの次の移動距離の設定目標値になるように制御さ
れるので、バケット刃先D位置が設定された法面上を制
度良く移動することになる。
Further, the second drive command value creating means 30, 31, 32 sets the deviation between the next horizontal movement distance setting target value and the current value of the bucket blade edge D to zero, and sets the next vertical movement distance setting target. The second drive command value 0 for driving the boom cylinder 4 (or the arm cylinder 5) is created so that the deviation Δy between the value Y and the current value y1 of the bucket blade edge D is set to zero. Alternatively, the arm cylinder 5) is drive-controlled according to the sum of the drive command values. That is, the boom cylinder 4 (or the arm cylinder 5) is the first drive command value. Is driven so that the position of the bucket blade edge D moves on the slope in consideration of the predicted change amount of the arm cylinder 5, and the set target value of the next horizontal movement distance of the bucket blade edge D by the second drive command value. And the current value, and the deviation between the vertical movement distance setting target value and the current value are controlled to zero. Therefore, even if the arm 2 is rotated by the arm operation lever 10 with a delayed response, the first drive command value As a result, the boom cylinder 4 is driven in anticipation of this response delay, and the second drive command value 0 controls the boom cylinder 4 to reach the set target value for the next movement distance of the bucket blade tip D. It will move systematically on the set slope.

本願の第2発明に係る建設機械の法面作業制御装置
は、第1発明において、アーム操作レバー10の操作量φ
に対応する、アームシリンダ5の推定速度VAを演算する
アームシリンダ推定速度演算手段26と、アーム角度検出
手段8の出力βに基づいて、アームシリンダ5の推定速
度VAとアーム角度βとに基づいて、アーム回転角速度 を演算するアーム回転角速度演算手段27と、アーム回転
角速度 とブーム角度検出手段7の出力αとに基づいて、バケッ
ト刃先D位置の水平対垂直方向の変化率Θ0を一定にす
るブームシリンダ4の駆動指令値を作成するブーム速
度演算手段28とからなる第1の駆動指令値作成手段26,2
7,28と、第1の駆動指令値作成手段26,27,28と第2の駆
動指令値作成手段30,31,32とで作成された各駆動指令値
の和とブームの回転角αとに応じて、ブームシリンダ
4の推定速度VBを演算するブームリンク補正手段34と、
ブームリンク補正手段34の演算したブームシリンダ4の
推定速度VBにより駆動されるブーム制御弁16とよりなる
ことを特徴とする。
The slope work control device for a construction machine according to the second invention of the present application, in the first invention, is the operation amount φ of the arm operation lever 10.
Corresponding to the arm cylinder estimated speed calculation means 26 for calculating the estimated speed VA of the arm cylinder 5 and the output β of the arm angle detection means 8, based on the estimated speed VA of the arm cylinder 5 and the arm angle β. , Arm rotation angular velocity Arm rotation angular velocity calculation means 27 for calculating And a boom speed calculation means 28 that creates a drive command value for the boom cylinder 4 that keeps the rate of change Θ0 in the horizontal to vertical direction of the bucket blade edge D position constant based on the output α of the boom angle detection means 7. 1 drive command value creating means 26, 2
7,28, the sum of the respective drive command values created by the first drive command value creating means 26,27,28 and the second drive command value creating means 30,31,32, and the rotation angle α of the boom. The boom link correction means 34 for calculating the estimated speed VB of the boom cylinder 4 in accordance with
The boom control valve 16 is driven by the estimated speed VB of the boom cylinder 4 calculated by the boom link correction means 34.

第2発明の構成によれば、第1発明の作用に加えて次
の作用がある。
According to the configuration of the second invention, the following operation is provided in addition to the operation of the first invention.

アーム回動角速度はアーム2の回転角β及びアームシ
リンダ5の速度によって異なる値を取り得るという点、
並びにブーム回転角速度はブーム回転角α及びブームシ
リンダ4の速度によって異なる値を取り得るという点に
着目している。即ち、アーム回転角速度演算手段27は、
アーム操作レバー10の操作量φに対応するアームシリン
ダ5の推定速度VAと、アーム回転角βとに基づいて、正
確なアーム回転角速度 を演算する。ブーム速度演算手段28は、このアーム回転
角速度 とブーム1、アーム2、バケット3よりなるリンク機構
に基づいて、バケット刃先D位置が設定された法面上を
正確に移動するブームシリンダ4の第1駆動指令値を
作成する。さらに、ブームリンク補正手段34は、第1の
駆動指令値作成手段26,27,28と第2の駆動指令値作成手
段30,31,32とで作成された各駆動指令値の和とブーム
の回転角αとに応じて演算した、ブームシリンダ4の推
定速度VBによりブーム制御弁16を駆動するため、ブーム
1はバケット刃先D位置が設定された法面上を、ほぼ一
定の速度で精度良く移動するように回動される。
The arm rotation angular velocity can take different values depending on the rotation angle β of the arm 2 and the velocity of the arm cylinder 5,
Also, attention is paid to the fact that the boom rotation angular velocity can take different values depending on the boom rotation angle α and the speed of the boom cylinder 4. That is, the arm rotation angular velocity calculation means 27
Based on the estimated speed VA of the arm cylinder 5 corresponding to the operation amount φ of the arm operation lever 10 and the arm rotation angle β, the accurate arm rotation angular velocity is obtained. Is calculated. The boom speed calculation means 28 uses this arm rotation angular velocity. A first drive command value for the boom cylinder 4 that accurately moves on the slope where the bucket blade tip D position is set is created based on the link mechanism including the boom 1, the arm 2, and the bucket 3. Further, the boom link correcting means 34 includes a sum of the respective drive command values created by the first drive command value creating means 26, 27, 28 and the second drive command value creating means 30, 31, 32 and the boom. Since the boom control valve 16 is driven by the estimated speed VB of the boom cylinder 4 calculated according to the rotation angle α, the boom 1 can accurately move at a substantially constant speed on the slope where the bucket blade tip position D is set. Rotated to move.

このように、ブーム速度演算手段28の作成した第1駆
動指令値 と、ブームリンク補正手段34の演算したブームシリンダ
4の推定速度VBとにより、バケット刃先D位置が設定さ
れた法面上を、ほぼ一定の速度で精度良く移動するよう
にブーム1が回動される。
In this way, the first drive command value created by the boom speed calculation means 28 And the estimated speed VB of the boom cylinder 4 calculated by the boom link correction means 34, the boom 1 is rotated so as to accurately move at a substantially constant speed on the slope where the bucket blade edge position D is set. It

[実施例] 以下図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、本発明に係る法面作業制御装置の一実施例の
ブロック図を示し、第2図は実施例における各回路の演
算処理説明用グラフ図、第3図は実施例の全体構成を示
し、第4図は実施例に於ける油圧パワーショベルの作業
機の構成を示し、第5図は、第4に示す作業機の幾何学
的関係を示している。
FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of a slope work control apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a graph for explaining arithmetic processing of each circuit in the embodiment, and FIG. 3 is an overall configuration of the embodiment. 4 shows the construction of the working machine of the hydraulic power shovel in the embodiment, and FIG. 5 shows the geometrical relationship of the working machine shown in FIG.

第4図に示すごとく油圧パワーショベルPSの作業機
(フロントアタッチメント)は、ブーム1、アーム2お
よびバケット3の各機構部を備え、それらの各回動支点
O,BおよびCには、それらの回転角α、βおよびγ(第
5図参照)を検出するブーム角度検出器7、アーム角度
検出器8およびバケット角度検出器9がそれぞれ配設さ
れている。なお、これら各検出器7、8および9として
は、たとえばポテンショメータが使用される。
As shown in FIG. 4, the working machine (front attachment) of the hydraulic power shovel PS is provided with the boom 1, the arm 2 and the bucket 3, and the respective rotation fulcrums thereof.
A boom angle detector 7, an arm angle detector 8, and a bucket angle detector 9 that detect the rotation angles α, β, and γ (see FIG. 5) of O, B, and C are respectively provided. . As the detectors 7, 8 and 9, for example, potentiometers are used.

第5図においてY軸は支点Oを通過する垂直線、l1
支点OおよびBを結ぶ線分OBの長さ、l2は支点Bおよび
Cを結ぶ線分BCの長さ、l3は支点Cおよびバケット先端
点Dを結ぶ線分CDの長さ、L2は支点Bおよびバケット先
端点Dを結ぶ線分BDの長さ(以下、アーム刃先全長とい
う)である。
In FIG. 5, the Y axis is a vertical line passing through the fulcrum O, l 1 is the length of the line segment OB connecting the fulcrums O and B, l 2 is the length of the line segment BC connecting the fulcrums B and C, and l 3 is A length of a line segment CD connecting the fulcrum C and the bucket tip point D, and L 2 is a length of a line segment BD connecting the fulcrum B and the bucket tip point D (hereinafter, referred to as arm blade tip total length).

この時上記回転角αはY軸に対する線分OBの回転角、
上記回転角βは線分OBの延長線に対する線分BCの回転
角、そして上記回転角γは線分BCの延長線に対する線分
CDの回転角を示す。そしてβ0は、線分OBの延長線に対
して線分BDがなす角度(以下、アーム刃先角という)を
示す。
At this time, the rotation angle α is the rotation angle of the line segment OB with respect to the Y axis,
The rotation angle β is the rotation angle of the line segment BC with respect to the extension line of the line segment OB, and the rotation angle γ is the line segment with respect to the extension line of the line segment BC.
Indicates the rotation angle of the CD. Further, β 0 represents an angle formed by the line segment BD with respect to the extension line of the line segment OB (hereinafter, referred to as arm edge angle).

上記L2、l2、l3およびγとの間には、第5図から明ら
かなように、 L2=(l2 2−l3 2−2l2l3cosγ)1/2 ………(1) という数学的関係が成立する。
Between the above L 2 , l 2 , l 3 and γ, as is clear from FIG. 5, L 2 = (l 2 2 −l 3 2 −2l 2 l 3 cos γ) 1/2 ……… The mathematical relationship (1) holds.

ここで、l2、l3は既知であることから回転角γが検出
器9において検出されると、この検出値を第(1)式に
代入することによりアーム刃先全長L2を求めることが可
能になる。
Here, since l 2 and l 3 are known, if the rotation angle γ is detected by the detector 9, the arm blade tip total length L 2 can be obtained by substituting the detected value into the expression (1). It will be possible.

また、上記β0、β、l3、γおよびL2との間には、第
5図から明らかなように、 β0=β=sin-1(l3sinγ/L2) ………(2) という幾何学的関係が成立する。
Further, between the above-mentioned β 0 , β, l 3 , γ and L 2 , as is apparent from FIG. 5, β 0 = β = sin −1 (l 3 sin γ / L 2 ) ... ( The geometrical relationship 2) is established.

ここに、l3は既知であり、L2は上記(1)式で得られ
ることから、各回転角β、γが検出器8、9において検
出されると、これら検出値を第(2)式に代入すること
により、アーム刃先角β0を求めることが可能になる。
Here, l 3 is known, and L 2 is obtained by the above formula (1). Therefore, when each of the rotation angles β and γ is detected by the detectors 8 and 9, these detected values are calculated as the second (2) By substituting into the equation, it becomes possible to obtain the arm edge angle β 0 .

上記回転角検出器7、8および9において検出された
各回転角α、βおよびγを示す回転角信号は、第3図に
示すコントローラ20の入力インターフェース21を介して
同コントローラ20のCPU22に加えられる。
The rotation angle signals indicating the respective rotation angles α, β and γ detected by the rotation angle detectors 7, 8 and 9 are added to the CPU 22 of the controller 20 via the input interface 21 of the controller 20 shown in FIG. To be

上記ブーム1、アーム2およびバケット3は、ブーム
シリンダ4、アームシリンダ5およびバケットシリンダ
6によって各々回転作動される。
The boom 1, the arm 2, and the bucket 3 are rotated by a boom cylinder 4, an arm cylinder 5, and a bucket cylinder 6, respectively.

油圧パワーショベルPSの運転席には、ブーム1、アー
ム2およびバケット3を回転作動させるためのブーム操
作レバー(図示せず)、アーム操作レバー10およびバケ
ット操作レバー11がそれぞれ配設されている(第1図参
照)。
At the driver's seat of the hydraulic power shovel PS, a boom operation lever (not shown) for rotating the boom 1, the arm 2 and the bucket 3, a arm operation lever 10 and a bucket operation lever 11 are provided ( (See FIG. 1).

そしてアーム操作レバー10には、該アーム操作レバー
10の操作量、つまりアーム操作レバー10の操作角を検
出するアーム操作レバー角検出器12が付設されている。
なお、この検出器12としては、例えばポテンショメータ
が使用される。上記検出器12で検出された操作角も、
上記各回転角α、βおよびγと同様コントローラ20の入
力インタフェース21を介して同コントローラ20のCPU22
に加えられる。
And the arm operation lever 10 is
An arm operation lever angle detector 12 for detecting the operation amount of 10, that is, the operation angle of the arm operation lever 10 is additionally provided.
As the detector 12, for example, a potentiometer is used. The operating angle detected by the detector 12 is also
Similar to the above rotation angles α, β and γ, the CPU 22 of the controller 20 via the input interface 21 of the controller 20
Is added to

操作レバー10、11が操作されると、各操作量に応じ
て、アーム操作弁13、バケット操作弁14の各スプールが
移動されて、該操作弁13、14によって上記各操作量に応
じた速度でアームシリンダ5およびバケットシリンダ6
がそれぞれ伸長または縮退される。つまり、この伸縮作
動の結果、アーム2、バケット3の回転角β、γがそれ
ぞれ変化し、この変化に応じてバケット3の先端位置D
の水平方向成分xと垂直成分yが変化することとなる。
When the operation levers 10 and 11 are operated, the spools of the arm operation valve 13 and the bucket operation valve 14 are moved according to the respective operation amounts, and the speeds corresponding to the respective operation amounts are moved by the operation valves 13 and 14. Arm cylinder 5 and bucket cylinder 6
Are expanded or contracted, respectively. That is, as a result of this expansion / contraction operation, the rotation angles β and γ of the arm 2 and the bucket 3 respectively change, and the tip position D of the bucket 3 changes in accordance with this change.
Therefore, the horizontal component x and the vertical component y of the are changed.

一方、油圧パワーショベルPSの運転席には、操作パネ
ル40が配設されている。操作パネル40は、後述する基準
位置設定器スイッチ41と、法面傾斜角設定器42、および
自動モードスイッチ43を備えている。
On the other hand, an operation panel 40 is provided in the driver's seat of the hydraulic excavator PS. The operation panel 40 includes a reference position setting device switch 41, a slope inclination angle setting device 42, and an automatic mode switch 43 described later.

上記自動モードスイッチ43は、ブームシリンダ4の伸
縮作動を手動または自動のいずれで行うかを選択するス
イッチである。該スイッチ43が押動されていない場合、
つまりブーム1をオペレータの手動操作によって回動作
動させる場合には、自動モードスイッチ43の“手動”信
号が入力インタフェース21を介してCPU22に入力され
る。この結果CPU22は、“手動”の判定を下し、ドライ
バ23を介してブームシリンダ4の油圧系統の手動自動切
換弁15を手動側に切り換える。
The automatic mode switch 43 is a switch for selecting whether the boom cylinder 4 is extended or retracted manually or automatically. If the switch 43 is not pushed,
That is, when the boom 1 is rotated by a manual operation of the operator, the “manual” signal of the automatic mode switch 43 is input to the CPU 22 via the input interface 21. As a result, the CPU 22 makes a "manual" determination and switches the manual automatic switching valve 15 of the hydraulic system of the boom cylinder 4 to the manual side via the driver 23.

この場合、図示していない上記ブーム操作レバーを手
動操作すると、その操作量に応じてアーム操作弁13、バ
ケット操作弁14と同様のブーム操作弁(図示せず)のス
プールが移動されて、該ブーム操作弁によって上記操作
量に応じ、圧油の流量で決まる速度でブームシリンダ4
が伸長または縮退される。つまり、この縮退作動の結
果、ブーム1の回転角αが変化し、この変化に応じてバ
ケット3の先端位置Dの水平方向成分xと鉛直成分yが
変化することとなる。
In this case, when the boom operation lever (not shown) is manually operated, the spool of a boom operation valve (not shown) similar to the arm operation valve 13 and the bucket operation valve 14 is moved according to the operation amount, The boom operation valve controls the boom cylinder 4 at a speed determined by the flow rate of pressure oil according to the operation amount.
Is expanded or contracted. That is, as a result of this retracting operation, the rotation angle α of the boom 1 changes, and the horizontal component x and the vertical component y of the tip position D of the bucket 3 change according to this change.

したがってオペレータとしては、操作パネル40の自動
モードスイッチ43を“手動”側に操作した場合には、ブ
ーム操作レバー(図示せず)、アーム操作レバー10およ
び、バケット操作レバー11を複合的に操作して、バケッ
ト3の先端位置Dの水平方向成分xと垂直成分y、つま
りバケット刃先位置x,yを所望の位置に移動しつつ所望
の掘削を行うことが可能である。
Therefore, as an operator, when the automatic mode switch 43 of the operation panel 40 is operated to the "manual" side, the boom operation lever (not shown), the arm operation lever 10 and the bucket operation lever 11 are operated in combination. Thus, it is possible to perform desired excavation while moving the horizontal component x and the vertical component y of the tip position D of the bucket 3, that is, the bucket blade edge positions x, y to desired positions.

一方自動モードスイッチ43を押動した場合、つまり自
動モードスイッチ43が“手動”側に操作された場合に
は、自動モードスイッチ43の“自動”信号が入力インタ
ーフェース21を介してCPU22に入力される。この結果、C
PU22は、“自動”の判定を下し、ドライバ23を介してブ
ームシリンダ4の油圧系統の手動自動切換弁15を自動側
に切り換える。
On the other hand, when the automatic mode switch 43 is pushed, that is, when the automatic mode switch 43 is operated to the “manual” side, the “automatic” signal of the automatic mode switch 43 is input to the CPU 22 via the input interface 21. . As a result, C
The PU 22 makes a determination of "automatic" and switches the manual automatic switching valve 15 of the hydraulic system of the boom cylinder 4 to the automatic side via the driver 23.

この場合、ブームシリンダ4は、上記ブーム操作レバ
ーの操作とは無関係に、ブーム制御弁(電磁比例制御
弁)16によって伸縮作動される。
In this case, the boom cylinder 4 is expanded and contracted by the boom control valve (electromagnetic proportional control valve) 16 regardless of the operation of the boom operation lever.

作業開始時に前記手動操作によってバケット刃先を所
定仕上げ面の基準位置、例えば法面の最上部に位置さ
せ、基準位置設定スイッチ42を押動することによってス
イッチ閉路信号が入力インタフェース回路21を介してCP
U22に入力される。また、法面傾斜角設定器43では目標
法面傾斜角度θ0を設定する。この目標法面傾斜角度θ0
は、入力インタフェース回路21を介しCPU22に入力され
る。
When the work is started, the bucket blade edge is positioned at a reference position of a predetermined finishing surface by the manual operation, for example, at the uppermost part of the slope, and the reference position setting switch 42 is pushed to cause a switch closing signal to be transmitted to the CP via the input interface circuit 21.
Input to U22. Further, the slope angle setting device 43 sets a target slope angle θ 0 . This target slope inclination angle θ 0
Is input to the CPU 22 via the input interface circuit 21.

上記説明における基準位置設定時には下記演算処理が
行われる。
When setting the reference position in the above description, the following arithmetic processing is performed.

作業開始前に該パワーショベル作業機の刃先を所定の
位置にもってゆき基準位置設定スイッチ42を押動するこ
とによって下記演算を行う、刃先位置演算回路29によっ
て演算算出されたその時の刃先位置すなわち法面仕上げ
のための基準位置x0、y0が設定されて記憶回路45に記録
される。
Before starting the work, the blade tip of the power shovel work machine is moved to a predetermined position and the following calculation is performed by pressing the reference position setting switch 42, the blade tip position at that time calculated by the blade tip position calculation circuit 29, that is, the method. Reference positions x 0 and y 0 for surface finishing are set and recorded in the storage circuit 45.

上述した刃先位置演算回路29においては下記の演算が
なされる。
The following calculation is performed in the above-mentioned blade edge position calculation circuit 29.

その時に於ける刃先位置を、ブーム角度検出器7、ア
ーム角度検出器8、およびバケット角度検出器9からの
各計測値α、βおよびγと、予め記録されているブーム
の長さl1、アームの長さl2、バケットの長さl3からブー
ム取り付け位置O点を交点とする座標値X0、Y0として下
式により演算算出することができる。
The blade edge position at that time is measured values α, β and γ from the boom angle detector 7, the arm angle detector 8 and the bucket angle detector 9, and the length l 1 of the boom recorded in advance, From the arm length l 2 and the bucket length l 3, coordinate values X 0 and Y 0 with the boom attachment position O as an intersection can be calculated by the following formula.

X0=l1・cosα+l2・cos(α+β)+l3・cos(α+β
+γ) ………(6x) Y0=l1・sinα+l2・sin(α+β)+l3・sin(α+β
+γ) ………(6y) (第5図参照) 法面傾斜角設定器43で設定した目標法面傾斜角度θ0
は傾斜角度変化率演算回路46に入力して水平距離対垂直
距離の変化率Θ0を演算算出し記憶回路47に記録する。
X 0 = l 1 · cos α + l 2 · cos (α + β) + l 3 · cos (α + β
+ Γ) ……… (6x) Y 0 = l 1 · sin α + l 2 · sin (α + β) + l 3 · sin (α + β
+ Γ) ……… (6y) (See Fig. 5) Target slope angle θ 0 set by slope angle setter 43
Is inputted to the inclination angle change rate calculation circuit 46 to calculate and calculate the change rate Θ 0 of the horizontal distance to the vertical distance and recorded in the storage circuit 47.

自動モードスイッチ43が“自動”側に操作されている
場合には、上記アーム操作量検出器12の出力、上記各
角度検出器7、8および9の各出力α、βおよびγ並び
に前述した各設定処理の結果得られる値x0、y0、Θ0
基づいてコントローラ20で後述する演算処理が行われ、
この演算処理に基づき上記バケット3の刃先位置の軌跡
が上記設定値x0、y0、Θ0を通過するための操作指令信
号iが作成され上記ブーム制御弁16のソレノイドに加え
られることになる。
When the automatic mode switch 43 is operated to the "automatic" side, the output of the arm operation amount detector 12, the outputs α, β and γ of the angle detectors 7, 8 and 9 and the above-mentioned respective Based on the values x 0 , y 0 , Θ 0 obtained as a result of the setting process, the controller 20 performs the arithmetic process described later,
Based on this arithmetic processing, an operation command signal i for making the locus of the blade edge position of the bucket 3 pass the set values x 0 , y 0 , Θ 0 is created and applied to the solenoid of the boom control valve 16. .

この場合、オペレータとしては、アーム操作レバー10
のみを操作するだけで、バケット3の刃先軌跡を一定に
維持する所望の掘削作業を行うことができる。
In this case, as the operator, the arm operation lever 10
A desired excavation work for maintaining the blade edge locus of the bucket 3 constant can be performed only by operating only.

つぎに、主として第1図および第2図を併せ参照しつ
つ、自動モードスイッチ43が“自動”側に操作されてい
る場合にコントローラ20で行われる処理について説明す
る。
Next, with reference mainly to FIG. 1 and FIG. 2, the processing performed by the controller 20 when the automatic mode switch 43 is operated to the “automatic” side will be described.

なお、実施例ではバケット操作レバー11は中立状態で
あるものとする。
In the embodiment, the bucket operation lever 11 is in the neutral state.

第1図に示すアーム刃先全長演算回路24では、バケッ
ト角度検出器9から出力されるバケット3の現在の回転
角γに基づき、前記第(1)式から現在のアーム刃先全
長L2を演算する処理が行われる。ここにバケット操作レ
バー11は中立状態であり、γは一定値であるので全長L2
は一定値となる。
In the arm blade total length calculation circuit 24 shown in FIG. 1, the current arm blade total length L 2 is calculated from the equation (1) based on the current rotation angle γ of the bucket 3 output from the bucket angle detector 9. Processing is performed. Since the bucket operation lever 11 is in the neutral state and γ is a constant value, the total length L 2
Is a constant value.

一方、アーム刃先角演算回路25では、アーム角度検出
器8及びバケット角度検出器9からそれぞれ出力される
アーム2およびバケット3の現在の回転角βおよびγに
基づき、前記第(2)式から現在のアーム刃先角β0
演算する処理が行われる。ここに、全長L2、回転角は一
定値であることから第(2)式の右辺第2項は一定値と
なる。したがって、アーム刃先角β0は、現在2のアー
ムの回転角βに一定値を加えた値となる。
On the other hand, in the arm edge angle calculation circuit 25, based on the current rotation angles β and γ of the arm 2 and the bucket 3 output from the arm angle detector 8 and the bucket angle detector 9, respectively, the present expression (2) is used. A process for calculating the arm edge angle β 0 is performed. Here, since the total length L 2 and the rotation angle are constant values, the second term on the right side of the equation (2) is a constant value. Therefore, the arm blade edge angle β 0 is a value obtained by adding a constant value to the rotation angle β of the second arm at present.

したがって、アーム刃先全長演算回路24およびアーム
刃先角演算回路25の各出力L2、β0はアーム操作レバー1
0の操作のみ(アーム回転角βのみ)によって一義的に
定まることになる。
Therefore, the outputs L 2 and β 0 of the arm blade edge total length calculation circuit 24 and the arm blade edge angle calculation circuit 25 are the arm operation lever 1
It is uniquely determined only by the operation of 0 (only the arm rotation angle β).

一方、アーム操作レバー10の操作にともないアーム操
作量検出器12では現在のレバー操作角が検出され、ア
ームシリンダ推定速度演算回路26では検出値に対応す
るアームシリンダ推定速度VAを下記(3)式によって演
算する処理が実行され、該推定速度VAがアームリンク補
正回路27に出力される。
On the other hand, the current lever operation angle is detected by the arm operation amount detector 12 according to the operation of the arm operation lever 10, and the arm cylinder estimated speed calculation circuit 26 calculates the arm cylinder estimated speed VA corresponding to the detected value by the following formula (3). The estimated speed VA is output to the arm link correction circuit 27.

ここにアームシリンダ推定速度VAとは、アーム操作レ
バー10が現在、レバー角に操作されているならば、い
ずれ達するであろうアームシリンダ5の速度である。さ
らにいえば、アーム操作レバー10を素早く所定レバー角
まで操作した場合には、即座にアームシリンダ5の速
度はVAには至らない。少々の時間遅れがあってやがて速
度VAに達するのである。なお、この遅れは油圧系の特性
に起因する。この演算回路26では、こうした現在のレバ
ー角に応じたアームシリンダ推定速度VAが次式(3)
式に示す対応関係で出力されることになる。
Here, the arm cylinder estimated speed VA is the speed of the arm cylinder 5 that will eventually be reached if the arm operating lever 10 is currently operated to the lever angle. Furthermore, when the arm operating lever 10 is quickly operated to a predetermined lever angle, the speed of the arm cylinder 5 does not reach VA immediately. After a short time delay, the speed reaches VA. This delay is caused by the characteristics of the hydraulic system. In this arithmetic circuit 26, the arm cylinder estimated speed VA according to the present lever angle is calculated by the following equation (3).
It will be output in the correspondence relationship shown in the formula.

VA=f1() ………(3) (第2図(a)参照) ここに、関数f1は、アームシリンダ5の油圧系統によ
って一義的に定まる関数であり、第2図(a)に示す特
性を有している。
VA = f 1 () (3) (See FIG. 2 (a)) Here, the function f 1 is a function that is uniquely determined by the hydraulic system of the arm cylinder 5, and is shown in FIG. 2 (a). It has the characteristics shown in.

次に、アームリンク補正回路27では、上記アームシリ
ンダ推定速度演算回路26から出力されるアームシリンダ
推定速度VAおよびアーム角度検出器8の現在の検出値β
に基づいて、上記回転角βおよび上記推定速度VAに対応
するアーム2の回転角速度 を演算式 によって求め、求められた上記回転角速度 をブーム速度演算回路28に加える。
Next, in the arm link correction circuit 27, the arm cylinder estimated speed VA output from the arm cylinder estimated speed calculation circuit 26 and the current detected value β of the arm angle detector 8
Based on, the rotation angular velocity of the arm 2 corresponding to the rotation angle β and the estimated velocity VA The arithmetic expression Rotation angular velocity obtained by Is added to the boom speed calculation circuit 28.

上記(4)式において関数f2はアーム2のリンク構造
によって一義的に定まる関数であり、第2図(b)に示
すような特性を有している。
Function f 2 in equation (4) is a function uniquely determined by the link structure of the arm 2 has a characteristic as shown in FIG. 2 (b).

そして上記回転角速度 とは、推定速度VAにてアームシリンダ5が作動してい
て、アーム回転角度がβである場合におけるアーム2の
回転角速度である。
And the above rotational angular velocity Is the rotational angular velocity of the arm 2 when the arm cylinder 5 is operating at the estimated velocity VA and the arm rotational angle is β.

つぎに、ブーム速度演算回路28では、上記アームリン
ク補正回路27から出力されるアーム回転角速度 およびアーム刃先全長演算回路24から出力されるアーム
刃先全長L2およびアーム刃先角演算回路25から出力され
るアーム刃先角β0およびブーム角度検出器7から出力
されるブーム1の現在の回転角αに基づいて、アーム回
転角速度 に対応するブーム1の回転角速度 を次式 によって演算する処理が実行され、演算した上記回転角
速度 を後述する加算回路33に出力する。
Next, in the boom speed calculation circuit 28, the arm rotation angular velocity output from the arm link correction circuit 27 is used. And the arm blade tip total length L 2 output from the arm blade tip total length calculation circuit 24, the arm blade tip angle β 0 output from the arm blade tip angle calculation circuit 25, and the current rotation angle α of the boom 1 output from the boom angle detector 7. Based on the arm rotation angular velocity Angular velocity of boom 1 corresponding to Is Is calculated, and the calculated rotational angular velocity is calculated. Is output to the addition circuit 33 described later.

上記のアームシリンダ推定速度演算回路26、アームリ
ンク補正回路27、ブーム速度演算回路28により、第1の
駆動指令値作成手段を構成する。ここに上記回転角速度 とは、アーム2が回転角速度 をもって回動することによって変化するバケット3の指
令刃先位置x,y(x0、y0、Θ0を満足する位置、以下同
じ)を通過するに必要なブーム1の回転角速度である。
さらにいえば、アーム2が回転角速度 で回動し、ブーム1が回転角速度 で回動しているならば、バケット3の刃先位置はx,yを
通過する。
The arm cylinder estimated speed calculation circuit 26, the arm link correction circuit 27, and the boom speed calculation circuit 28 described above constitute a first drive command value creating means. Here is the rotational angular velocity Means that the arm 2 has a rotational angular velocity It is the rotational angular velocity of the boom 1 required to pass the commanded blade edge position x, y of the bucket 3 (position that satisfies x 0 , y 0 , Θ 0 ; the same applies below) that changes when the bucket 3 rotates.
Furthermore, the arm 2 has a rotational angular velocity And the boom 1 rotates If the bucket 3 rotates, the blade edge position of the bucket 3 passes through x and y.

結局、ブーム速度演算回路28からは、アーム用操作レ
バー10が定常的にレバー角をもって操作されている場
合においてバケット3の刃先指令位置x,yを通過するた
めに必要なブーム1の回転角速度 が出力されることになる。
After all, from the boom speed calculation circuit 28, the rotational angular speed of the boom 1 required to pass the blade edge command positions x and y of the bucket 3 when the arm operation lever 10 is constantly operated with a lever angle. Is output.

一方、刃先位置演算回路29では、ブーム角度検出器7
によって検出されるブーム1の現在の回転角αとアーム
刃先全長演算回路24の出力L2およびアーム刃先角演算回
路25の出力β0に基づいてバケット3の刃先位置の現在
値x1,y1が、前述したように、次式 x1=l1sinα+L2sin(α+β0) ………(6x) y1=l1cosα−L2cos(α+β0) ………(6y) によって演算され、演算結果のx1とy1は刃先軸跡演算回
路48に入力される。
On the other hand, in the blade edge position calculation circuit 29, the boom angle detector 7
Based on the current rotation angle α of the boom 1, the output L 2 of the arm blade edge total length calculation circuit 24, and the output β 0 of the arm blade edge angle calculation circuit 25, which are detected by the current value x 1 , y 1 of the blade tip position of the bucket 3. However, as described above, it is calculated by the following equation x 1 = l 1 sin α + L 2 sin (α + β 0 ) ………… (6x) y 1 = l 1 cos α−L 2 cos (α + β 0 ) ………… (6y) , X 1 and y 1 of the calculation result are input to the cutting edge axis trace calculation circuit 48.

一方基準位置設定スイッチ41の押動によって第1記憶
回路45に記録された基準位置x0,y0と法面傾斜角設定器
42で設定され変化率演算回路46(図示せず)で演算算出
されて記憶回路47に記録されたΘ0が刃先軌跡演算回路4
8に入力される。
On the other hand, when the reference position setting switch 41 is pushed, the reference positions x 0 and y 0 recorded in the first memory circuit 45 and the slope inclination angle setting device.
Θ 0 set in 42 and calculated in the change rate calculation circuit 46 (not shown) and recorded in the storage circuit 47 is the cutting edge locus calculation circuit 4
Entered in 8.

刃先軌跡演算回路48においては上記の各入力値に基づ
き下記演算を行って刃先Dの掘削目標垂直深さ(現在水
平成分の位置x0に所定の距離を加えた水平目標位置xに
於ける)Yを算出する。
In the cutting edge locus calculation circuit 48, the following calculation is performed based on each of the above-mentioned input values, and the excavation target vertical depth of the cutting edge D (at the horizontal target position x obtained by adding a predetermined distance to the position x 0 of the current horizontal component). Calculate Y.

Y=Θ0・(x1−x)+y0 ………(6) 上述の説明における所定の距離とは、該パワーショベ
ルの機能・性能から決まる制御性と応答速度及び必要と
する法面の仕上げ精度から決められる値であって、通常
はXの代わりにx0をそのまま用いても良い。
Y = Θ 0 · (x 1 −x) + y 0 (6) The predetermined distance in the above description means the controllability and response speed determined by the function / performance of the power shovel and the required slope. It is a value determined from the finishing accuracy, and normally x 0 may be used as it is instead of X.

比較回路30には刃先位置演算回路29で演算された上記
バケット3の刃先の現在位置の垂直成分y1と上記演算結
果の掘削目標垂直深さYが入力されて偏差Δyが演算式 Δy=Y−y1 ………(7) によって求められ、求められた偏差Δyを座標変換回路
31に出力する。
The vertical component y 1 of the current position of the blade edge of the bucket 3 calculated by the blade edge position calculation circuit 29 and the excavation target vertical depth Y of the above calculation result are input to the comparison circuit 30, and the deviation Δy is calculated as Δy = Y −y 1 ……… (7) The calculated deviation Δy is calculated by the coordinate conversion circuit.
Output to 31.

次に座標変換回路31では、比較回路30から入力される
上記偏差Δyとアーム刃先全長演算回路24の出力L2とア
ーム刃先角演算回路25の出力β0とブーム角度角度検出
器7で検出されたブーム1の現在の回転角αとに基づい
て、偏差Δyに対応するブーム1の角度偏差Δαを演算
式 Δα=Δy/〔l1sinα+L2sin(α+β0)〕 ……(8) によって求め、求められた角度偏差Δαを比例ゲイン乗
算回路32に加える。
Next, in the coordinate conversion circuit 31, the deviation Δy input from the comparison circuit 30, the output L 2 of the arm blade edge length calculation circuit 24, the output β 0 of the arm blade angle calculation circuit 25, and the boom angle angle detector 7 are detected. Based on the current rotation angle α of the boom 1, the angular deviation Δα of the boom 1 corresponding to the deviation Δy is calculated by the calculation formula Δα = Δy / [l 1 sin α + L 2 sin (α + β 0 )] (8) , The obtained angle deviation Δα is added to the proportional gain multiplication circuit 32.

ここに上記角度偏差Δαとは偏差Δyを零、つまりバ
ケット3の刃先位置の現在位置x1,y1を目標値X,Yに持
っていくために必要なブーム1の現在の回転角αからの
角度変化量である。さらにいえば、ブーム1の回転角α
を角度偏差量Δαだけ変化させることによってバケット
3の刃先位置は現在値x1、y1から目標値X,Yに達するこ
ととなる。
Here, the angle deviation Δα means that the deviation Δy is zero, that is, from the current rotation angle α of the boom 1 required to bring the current positions x 1 and y 1 of the blade tip positions of the bucket 3 to the target values X and Y. Is the amount of change in angle. Furthermore, the rotation angle α of the boom 1
By changing the angle deviation amount Δα, the blade edge position of the bucket 3 reaches the target values X and Y from the current values x 1 and y 1 .

次に比例ゲイン乗算回路32では、座標変換回路31から
出力される上記角度偏差Δαに対応するブーム1の回転
角速度0を演算式 0=KΔα ………(9) によって求め、求められた回転角速度0を加算回路33
に加える処理を行う。なお、上記(9)式においてKは
比例ゲインである。
Next, in the proportional gain multiplication circuit 32, the rotational angular velocity 0 of the boom 1 corresponding to the angular deviation Δα output from the coordinate conversion circuit 31 is obtained by the arithmetic expression 0 = KΔα ... (9), and the obtained rotational angular velocity is obtained. 0 adder circuit 33
Perform processing to add to. In the equation (9), K is a proportional gain.

上記の比較回路30、座標変換回路31、比例ゲイン乗算
回路32により、第2の駆動指令値作成手段を構成する。
加算回路33では、前記ブーム速度演算回路28から出力さ
れる回転角速度 と、上記比例ゲイン乗算回路32から出力される回転角速
度0とに基づいてブーム1に対する回転角速度指令値
を加算演算式 によって求め、求められた角速度指令値をブームリン
ク補正回路34に加える。
The above-mentioned comparison circuit 30, coordinate conversion circuit 31, and proportional gain multiplication circuit 32 constitute a second drive command value creating means.
In the adder circuit 33, the rotational angular velocity output from the boom speed calculation circuit 28 And the rotational angular velocity command value for the boom 1 based on the rotational angular velocity 0 output from the proportional gain multiplication circuit 32 The calculated angular velocity command value is added to the boom link correction circuit 34.

次にブームリンク補正回路34では、上記加算回路33か
ら出力される上記回転角速度指令値と、ブーム角速度
検出器7によって検出されるブーム1の現在の回転角α
とに基づいて、上記回転角αおよび上記回転角速度指令
値に対応するブームシリンダ4に対する流量指令値
VB、つまりブームシリンダ4の速度指令値を演算式 VB=/f3(α) ………(11) (第2図(c)参照) によって求め、求められた上記流量指令値VBを制御アン
プ35に加える。
Next, in the boom link correction circuit 34, the rotation angular velocity command value output from the addition circuit 33 and the current rotation angle α of the boom 1 detected by the boom angular velocity detector 7 are detected.
Based on and, the flow rate command value for the boom cylinder 4 corresponding to the rotation angle α and the rotation angular velocity command value.
V B , that is, the speed command value of the boom cylinder 4, is calculated by the calculation formula V B = / f 3 (α) (11) (see FIG. 2 (c)), and the calculated flow rate command value V B Is added to the control amplifier 35.

ここに上記(11)式において関数f3は、前記関数f2
同様にブーム1のリンク構造によって一義的に定まる関
数であり、第2図(c)に示すような特性を有してい
る。そして、上記流量指令値VBとは、回転角速度にて
ブーム1が作動していて、ブーム回転角がαである場合
におけるブームシリンダ4の作動速度である。逆にいえ
ば、ブームシリンダ4が速度VBにて作動していてブーム
1の回転角がαである場合には、ブーム1は回転角速度
をもって回動することになる。
Function f 3 wherein in (11) is a function uniquely determined by the link structure of the boom 1 in the same manner as the function f 2, and has a characteristic as shown in FIG. 2 (c) . The flow rate command value V B is the operating speed of the boom cylinder 4 when the boom 1 is operating at the rotational angular velocity and the boom rotational angle is α. Conversely, if the rotation angle of the boom cylinder 4 is not operating at a speed V B boom 1 is α, the boom 1 will be rotated with the rotational angular velocity.

次に制御アンプ35は、ブームリンク補正回路34から出
力される上記流量指令値VBをブーム制御弁16のソレノイ
ドに加えるための所定の駆動電流iに変換し、該駆動変
換電流iを上記ソレノイドに加える。
Next, the control amplifier 35 converts the flow rate command value V B output from the boom link correction circuit 34 into a predetermined drive current i for applying to the solenoid of the boom control valve 16, and the drive conversion current i is converted into the solenoid. Add to.

この結果、ブーム制御弁16は上記駆動電流i、つまり
上記流量指令値VBに応じた速度でブームシリンダ4を伸
縮作動させる。すると、バケット3の刃先の水平位置X
における深さは刃先軌跡演算回路48の出力値Yに一致す
ることになる。
As a result, the boom control valve 16 is the drive current i, i.e. extending and retracting operation of the boom cylinder 4 at a speed corresponding to the flow rate command value V B. Then, the horizontal position X of the blade edge of the bucket 3
The depth at will coincide with the output value Y of the blade locus calculation circuit 48.

以上説明したように実施例によればアーム操作レバー
10が所定の操作角に操作された際、アーム操作弁13を
介してアームシリンダ5が伸縮作動し、アーム2が回動
される。これと同時にアーム操作レバー10の操作角に
応じて、バケット3の刃先位置を確保する。つまり刃先
位置の偏差を零にする為のブーム1の回転角速度 を予測する。そして一方において、バケット3の刃先位
置の現在値x1,y1と目標値Xに対するYとの偏差Δyを
零にするに必要なブーム1の回転角速度0を演算す
る。そしてアーム操作レバー10の操作量に基づき予測し
た上記回転角速度 とバケット3の刃先位置の偏差Δyに応じた回転角速度
0とを加算した回転角速度に応じた該流量指令値を
ブームシリンダ4に対して与えるようにしている。
As described above, according to the embodiment, the arm operation lever
When 10 is operated to a predetermined operation angle, the arm cylinder 5 is expanded and contracted via the arm operation valve 13, and the arm 2 is rotated. At the same time, the blade edge position of the bucket 3 is secured according to the operation angle of the arm operation lever 10. That is, the rotational angular velocity of the boom 1 for making the deviation of the blade edge position zero Predict. Then, on the other hand, the rotational angular velocity 0 of the boom 1 required to make the deviation Δy between the current values x 1 and y 1 of the blade tip positions of the bucket 3 and Y from the target value X zero is calculated. Then, the rotational angular velocity predicted based on the operation amount of the arm operation lever 10 And a flow rate command value corresponding to the rotational angular velocity obtained by adding the rotational angular velocity 0 corresponding to the deviation Δy of the blade tip position of the bucket 3 to the boom cylinder 4.

ここに、従来においては、単に、バケット3の刃先位
置の現在値と目標値との偏差に応じた流量指令値をブー
ムシリンダ4に対して与えるようにしている。この場
合、アーム操作レバー10を操作した場合には応答遅れを
もってアーム2が回動する。そして、アーム2が回動し
ている間、一方において上記偏差に応じた流量指令値が
ブームシリンダ4に対して与えられブーム1が回動する
が、ブームの流量指令に対してブームが回動するまでに
応答遅れがあるため、ブーム1が上記流量指令値に応じ
て回動した時には、すでにアーム2の回転角はさらに異
なる回転角に達しているため、上記偏差を零にするのは
極めて困難であった。特に、アーム操作レバー10を急激
に操作した場合には、刃先軌跡の制御の精度はさらに悪
化する。しかし、実施例によれば、アーム操作レバー10
が操作された場合、その操作量に応じてバケット3の刃
先位置を確保するためのブーム1の回転角速度を推定
し、これに応じた流量指令値を上記刃先位置の偏差に応
じた流量指令値に加味するようにしている。したがって
上記応答遅れに起因する刃先位置の制御の精度の悪化を
改善することができる。
Here, conventionally, the flow rate command value according to the deviation between the current value of the blade tip position of the bucket 3 and the target value is simply given to the boom cylinder 4. In this case, when the arm operating lever 10 is operated, the arm 2 rotates with a response delay. Then, while the arm 2 is rotating, on the one hand, the flow rate command value according to the above deviation is given to the boom cylinder 4 to rotate the boom 1, but the boom rotates in response to the flow rate command of the boom. Since there is a response delay before the rotation, the rotation angle of the arm 2 has already reached a different rotation angle when the boom 1 rotates according to the flow rate command value. Therefore, it is extremely difficult to make the deviation zero. It was difficult. In particular, when the arm operating lever 10 is rapidly operated, the accuracy of controlling the blade locus is further deteriorated. However, according to the embodiment, the arm operating lever 10
Is operated, the rotational angular velocity of the boom 1 for securing the blade edge position of the bucket 3 is estimated according to the operation amount, and the flow rate command value corresponding to this is estimated as the flow rate command value according to the deviation of the blade edge position. I try to take it into consideration. Therefore, it is possible to improve the deterioration of the accuracy of the control of the cutting edge position due to the response delay.

また、実施例においては、アームリンク補正回路27に
おいてアームシリンダ4の推定速度VAおよびアーム2の
回転角βに応じた正確なアーム2の回転角速度 が演算される。そしてブーム速度演算回路28では、上記
正確なアーム2の回転角速度 に基づいてバケット3の刃先位置を目標通りに確保する
に必要なブーム1の回転角速度 が正確に得られることになる。
Further, in the embodiment, in the arm link correction circuit 27, the accurate rotational angular velocity of the arm 2 according to the estimated velocity VA of the arm cylinder 4 and the rotational angle β of the arm 2 is obtained. Is calculated. In the boom speed calculation circuit 28, the accurate rotational angular speed of the arm 2 is calculated. Angular velocity of the boom 1 required to secure the blade edge position of the bucket 3 according to the target Will be obtained accurately.

そして、ブームリンク補正回路34では、バケット3の
目標刃先位置との偏差を零にするに必要なブーム1の回
転角速度 現在値と目標位置との偏差を零にするに必要なブーム1
の回転角速度0とを加算したブーム1の回転角速度指
令値およびブーム1の回転角αに応じたブームの正確
な流量指令値VBが演算されることになる。
Then, in the boom link correction circuit 34, the rotational angular velocity of the boom 1 required to make the deviation from the target blade edge position of the bucket 3 zero. Boom 1 required to reduce the deviation between the current value and the target position 1
An accurate flow rate command value V B of the boom is calculated in accordance with the rotation angular velocity command value of the boom 1 and the rotation angle α of the boom 1 that is obtained by adding the rotation angular velocity of 0.

したがって、従来にあっては、バケット刃先位置の偏
差Δyをそのままブームシリンダに与える流量指令値と
していたため、ブーム1、アーム2の回転角α、βの値
によっては、バケット刃先位置X,Yに正確に一致させる
ことができなかったが、実施例によればこれら回転角
α、βに応じた正確な流量指令値VBが演算され、この正
確な流量指令値VBに応じてブームシリンダ4が作動さる
ことになる。このため、バケット刃先位置x,yは正確に
X,Yに一致する。
Therefore, in the prior art, since the deviation Δy of the bucket blade tip position is used as the flow rate command value to be given to the boom cylinder as it is, the bucket blade tip positions X and Y may be set depending on the values of the rotation angles α and β of the boom 1 and the arm 2. Although it was not possible to exactly match them, according to the embodiment, an accurate flow rate command value V B corresponding to the rotation angles α and β is calculated, and the boom cylinder 4 is calculated according to the accurate flow rate command value V B. Will be activated. Therefore, the bucket blade tip positions x and y are
Matches X and Y.

なお、実施例では、本発明がブーム、アームおよびバ
ケットの3つの要素で構成される作業機に対して適用さ
れる例について説明したが、これに限定されることな
く、例えば2段のブームを有する作業機に対しても適用
可能であることはいうまでもない。
In addition, in the embodiment, an example in which the present invention is applied to a working machine including three elements of a boom, an arm, and a bucket has been described, but the present invention is not limited to this, and for example, a two-stage boom can be used. It goes without saying that the present invention can also be applied to a working machine that the user has.

また、実施例では、本発明が油圧パワーショベルに適
用される例について説明したが、これに限定されること
なく、例えばバックホー等バケットの刃先位置を一定の
経路に保持して作業を行う建設機械であれば、その適
用、実施は当然可能である。
Further, in the embodiment, an example in which the present invention is applied to a hydraulic power shovel has been described, but the present invention is not limited to this, for example, a construction machine that performs work by holding the blade edge position of a bucket such as a backhoe on a certain path. If so, the application and implementation are naturally possible.

基準位置設定時には該パワーショベルの刃先位置を所
定の位置に操作設定させて基準位置設定スイッチを押す
ように説明したが、基準位置設定スイッチをディジタル
数値を入力できるディジタルスイッチとして法面が通過
する位置の該パワーショベルのブーム取り付け位置O点
を基準とした水平、垂直座標値を直接入力出来るように
しても良い。その場合は基準位置設定スイッチの内部回
路に設定基準位置を該パワーショベルのブーム取り付け
位置O点に座標シフトする演算機能を追加することが必
要である。
It was explained that when setting the reference position, the blade position of the power shovel was operated and set to a predetermined position and the reference position setting switch was pressed, but the reference position setting switch is a position where the slope passes as a digital switch capable of inputting digital numerical values. The horizontal and vertical coordinate values based on the boom mounting position O of the power shovel may be directly input. In that case, it is necessary to add a calculation function to the internal circuit of the reference position setting switch to coordinate shift the set reference position to the boom attachment position O point of the power shovel.

規準法面傾斜角設定器では角度ではなく水平距離対垂
直距離の変化率すなわち法面傾斜角度のタンジェント値
をパーセント表示で記録するようにすることも可能であ
る。その場合は上述した傾斜角度変化率演算回路46が不
要になる。
It is also possible to record not the angle but the change rate of the horizontal distance to the vertical distance, that is, the tangent value of the slope angle of inclination in the standard display in the standard slope inclination setting device. In that case, the above-described inclination angle change rate calculation circuit 46 is unnecessary.

また、基準位置設定スイッチと法面傾斜角設定器とか
ら幾何学的演算回路によって目標傾斜角を指定するテー
ブルを作成して、刃先位置演算回路29の出力すなわち該
バケット刃先の現在値と比較しても、適切な作業軌跡を
指定するテーブルを図上で予め作成して法面傾斜角設定
器に記録することによっても任意の作業仕上げ面を自動
で精度良く完成させることができる。
In addition, a table for designating a target tilt angle by a geometric calculation circuit is created from the reference position setting switch and the slope inclination angle setting device, and is compared with the output of the blade edge position calculation circuit 29, that is, the current value of the bucket blade edge. However, an arbitrary work finish surface can be automatically and accurately completed by creating a table for designating an appropriate work trajectory in advance on the drawing and recording it in the slope inclination setting device.

作業軌跡をテーブル上で作成すれば、該軌跡は必ずし
も直線である必要はなく任意の曲線に仕上げることも可
能になる。
If the work locus is created on the table, the locus does not necessarily have to be a straight line and can be finished into an arbitrary curve.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、バケット刃先位
置の現在値および目標値のみならず、アームの予測変化
量をも加味した偏差に基づき、バケットの刃先位置を制
御しているので、制御の応答性が向上する。また、ブー
ム、アームの回転角に対応した最適な指令によってブー
ムが回動する。この結果、バケットの刃先位置を所望の
目標値に正確かつ安定して一致させることが可能になる
ので、作業スピードが向上するとともに作業を正確かつ
安定して行うことが出来るという効果がえられる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the blade edge position of the bucket is controlled based on the deviation including not only the current value and the target value of the bucket blade edge position but also the predicted change amount of the arm. Therefore, the control response is improved. Further, the boom is rotated by an optimum command corresponding to the rotation angle of the boom and the arm. As a result, the blade edge position of the bucket can be accurately and stably matched with the desired target value, and the working speed can be improved and the work can be accurately and stably performed.

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

第1図は、本発明に係る建設機械の法面作業制御装置の
一実施例を示す制御ブロック図。 第2図(a)、(b)および(c)は、第1図に示すブ
ームシリンダ推定速度演算回路、アームリンク補正回
路、およびブームリンク補正回路でそれぞれ行われる演
算処理を説明するために用いたグラフ図。 第3図は、実施例の全体構成を概念的に示すブロック
図。 第4図は、実施例における油圧パワーショベルの作業機
の構成を示す側面図。 第5図は、第4図に示す作業機の幾何学的関係を示すグ
ラフ図である。 PS……油圧パワーショベル、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、7……ブーム
角度検出器、8……アーム角度検出器、9……バケット
角度検出器、10……アーム操作レバー、11……バケット
操作レバー、12……アーム操作量角検出器、13……アー
ム制御弁、14……バケット操作弁、15……手動自動切換
弁 16……ブーム制御弁(電磁比例制御弁)、20……コント
ローラ、21……入力インタフェース 22……CPU 23……ドライバ 24……アーム刃先全長演算回路、25……アーム刃先角演
算回路、26……アームシリンダ推定速度演算回路、27…
…アームリンク補正回路、28……ブーム速度演算回路、
29……刃先位置演算回路、30……比較回路、31……座標
変換回路、32……比例ゲイン乗算回路、33……加算回
路、34……ブームリンク補正回路、40……操作パネル 41……基準位置設定スイッチ、42……法面傾斜角設定
器、43……自動モードスイッチ、45、47……第1記憶回
路、第2記憶回路、46……傾斜角度変化率演算回路、48
……刃先軌跡演算回路、
FIG. 1 is a control block diagram showing an embodiment of a slope work control apparatus for a construction machine according to the present invention. 2 (a), (b) and (c) are used to explain the calculation processing performed by the boom cylinder estimated speed calculation circuit, arm link correction circuit, and boom link correction circuit shown in FIG. 1, respectively. Graph chart. FIG. 3 is a block diagram conceptually showing the overall structure of the embodiment. FIG. 4 is a side view showing the configuration of the working machine of the hydraulic power shovel in the embodiment. FIG. 5 is a graph showing the geometrical relationship of the working machine shown in FIG. PS ... hydraulic power shovel, 1 ... boom, 2 ... arm, 3 ... bucket, 4 ... boom cylinder, 5 ... arm cylinder, 6 ... bucket cylinder, 7 ... boom angle detector, 8 ... … Arm angle detector, 9 …… Bucket angle detector, 10 …… Arm operation lever, 11 …… Bucket operation lever, 12 …… Arm operation amount angle detector, 13 …… Arm control valve, 14 …… Bucket operation Valve, 15 ... Manual automatic switching valve 16 ... Boom control valve (electromagnetic proportional control valve), 20 ... Controller, 21 ... Input interface 22 ... CPU 23 ... Driver 24 ... Arm blade edge length calculation circuit, 25 ...... Arm edge angle calculation circuit, 26 …… Arm cylinder estimated speed calculation circuit, 27 ・ ・ ・
… Arm link correction circuit, 28 …… Boom speed calculation circuit,
29 …… Blade edge position calculation circuit, 30 …… Comparison circuit, 31 …… Coordinate conversion circuit, 32 …… Proportional gain multiplication circuit, 33 …… Addition circuit, 34 …… Boom link correction circuit, 40 …… Operation panel 41… ... reference position setting switch, 42 ... slope inclination setting device, 43 ... automatic mode switch, 45, 47 ... first memory circuit, second memory circuit, 46 ... tilt angle change rate calculation circuit, 48
...... Cutting edge trajectory calculation circuit,

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】車体に回動自在に取着され、かつ、ブーム
シリンダにより回動されるブームと、このブームの先端
に回動可能に取着され、かつ、アームシリンダにより回
動されるアームと、このアームの先端に回動可能に取着
され、かつ、バケットシリンダにより回動されるバケッ
トと、ブーム、アーム、およびバケットの各回転角をそ
れぞれ検出する各角度検出手段と、アームを操作するア
ーム操作レバーの操作量を検出するアーム操作量検出手
段、あるいは、ブームを操作するブーム操作レバーの操
作量を検出するブーム操作量検出手段のいずれかと、法
面作業を行うとき、アーム操作量検出手段、あるいは、
ブーム操作量検出手段のいずれかの操作量と、アーム角
度検出手段の出力、または、ブーム角度検出手段の出力
とに基づいて、アームシリンダ、および、ブームシリン
ダを連動制御してバケット刃先位置の水平対垂直方向の
変化率を一定にする指令を出力する制御手段とを有する
建設機械の法面作業制御装置において、バケット刃先の
法面起点を設定する基準位置設定手段と、バケット刃先
の位置の水平対垂直方向の変化率を設定する法面傾斜角
設定手段と、各角度検出手段の出力に基づいてバケット
刃先の位置の現在値を演算する刃先位置演算手段と、刃
先位置演算手段のバケット刃先の位置の現在値を記憶す
る第1記憶手段と、基準位置設定手段と法面傾斜角設定
手段とからバケット刃先が通過すべき目標とする経路を
演算するとともに、第1記憶手段によって記憶されたバ
ケット刃先の現在値と目標位置との差から次のバケット
刃先の目標位置の水平移動距離、および、垂直移動距離
を演算する刃先軌跡演算手段と、アーム操作量検出手
段、あるいは、ブーム操作量検出手段のいずれかの操作
量と、アーム角度検出手段の出力、または、ブーム角度
検出手段の出力に基づいて、バケット刃先位置の水平対
垂直方向の変化率を一定にするブームシリンダ、あるい
は、アームシリンダの第1駆動指令値を作成する第1の
駆動指令値作成手段と、刃先軌跡演算手段の次の水平方
向の、水平移動距離の設定目標値と、第1記憶手段によ
って記憶されたバケット刃先の現在値の出力値とに基づ
いて、設定目標値と現在値の出力値との偏差を零にする
とともに、刃先軌跡演算手段の次の垂直方向の、垂直移
動距離の設定目標値と、刃先位置演算手段によって検出
されたバケット刃先の現在値の出力値とに基づいて、設
定目標値と現在値の出力値との偏差を零にするように、
ブームシリンダ、あるいは、アームシリンダの第2駆動
指令値を作成する第2の駆動指令値作成手段と、第1の
駆動指令値作成手段と第2の駆動指令値作成手段で作成
された各駆動指令値の和に応じて、ブームシリンダを駆
動するブーム制御弁、あるいは、アームシリンダを駆動
するアーム制御弁のいずれかを備えることを特徴とする
建設機械の法面作業制御装置。
1. A boom which is rotatably attached to a vehicle body and which is rotated by a boom cylinder, and an arm which is rotatably attached to the tip of the boom and is rotated by an arm cylinder. And a bucket that is rotatably attached to the tip of the arm and that is rotated by a bucket cylinder, angle detectors that detect the rotation angles of the boom, the arm, and the bucket, and the arm is operated. Arm operation amount detection means for detecting the operation amount of the arm operation lever or boom operation amount detection means for detecting the operation amount of the boom operation lever for operating the boom, and the arm operation amount when performing slope work. Detection means, or
Based on the operation amount of any one of the boom operation amount detection means and the output of the arm angle detection means or the output of the boom angle detection means, the arm cylinder and the boom cylinder are interlocked to control the horizontal position of the bucket blade edge. In a slope work control device for a construction machine, which has a control means for outputting a command for making a change rate in the vertical direction constant, a reference position setting means for setting a slope starting point of a bucket blade edge, and a horizontal position of the bucket blade edge. The slope inclination angle setting means for setting the rate of change in the vertical direction, the blade edge position calculating means for calculating the current value of the position of the bucket blade edge based on the output of each angle detecting means, and the bucket blade edge of the blade edge position calculating means. The first storage means for storing the current value of the position, the reference position setting means, and the slope inclination angle setting means calculate a target path through which the bucket blade edge should pass. A blade edge locus calculation means for calculating a horizontal movement distance and a vertical movement distance of a next bucket blade tip target position from the difference between the current value of the bucket blade tip stored in the first storage means and the target position, and arm operation amount detection Means or the operation amount of any one of the boom operation amount detecting means, and the output of the arm angle detecting means or the output of the boom angle detecting means, the rate of change of the bucket blade edge position in the horizontal versus vertical direction is made constant. A first drive command value creating means for creating a first drive command value for the boom cylinder or the arm cylinder, a horizontal movement distance set target value in the horizontal direction next to the cutting edge locus calculation means, and a first storage. Based on the output value of the present value of the bucket blade tip stored by the means, the deviation between the set target value and the output value of the present value is set to zero, and the next trajectory of the blade locus calculation means is set. Direction, based on the set target value of the vertical movement distance and the output value of the current value of the bucket blade edge detected by the blade edge position calculating means, the deviation between the set target value and the output value of the current value is set to zero. To
Second drive command value creating means for creating a second drive command value for the boom cylinder or arm cylinder, and each drive command created by the first drive command value creating means and the second drive command value creating means. A slope work control device for a construction machine, comprising a boom control valve for driving a boom cylinder or an arm control valve for driving an arm cylinder according to a sum of values.
【請求項2】請求項1において、アーム操作レバーの操
作量に対応する、アームシリンダの推定速度を演算する
アームシリンダ推定速度演算手段と、アーム角度検出手
段の出力に基づいて、アームシリンダの推定速度とアー
ム角度とに基づいて、アーム回転角速度を演算するアー
ム回転角速度演算手段と、アーム回転角速度とブーム角
度検出手段の出力とに基づいて、バケット刃先位置の水
平対垂直方向の変化率を一定にするブームシリンダの駆
動指令値を作成するブーム速度演算手段とからなる第1
の駆動指令値作成手段と、第1の駆動指令値作成手段と
第2の駆動指令値作成手段とで作成された各駆動指令値
の和とブームの回転角とに応じて、ブームシリンダの推
定速度を演算するブームリンク補正手段と、ブームリン
ク補正手段の演算したブームシリンダの推定速度により
駆動されるブーム制御弁とよりなることを特徴とする建
設機械の法面作業制御装置。
2. The arm cylinder estimation according to claim 1, based on an output of an arm cylinder estimated speed calculation means for calculating an estimated speed of the arm cylinder corresponding to an operation amount of the arm operation lever, and an output of the arm angle detection means. Based on the output of the arm rotation angular velocity calculation means and the arm rotation angular velocity calculation means for calculating the arm rotation angular velocity based on the speed and the arm angle, the rate of change of the bucket blade edge position in the horizontal versus vertical direction is constant. And a boom speed calculation means for creating a drive command value for the boom cylinder.
Of the boom cylinder according to the sum of the drive command values created by the drive command value creating means, the first drive command value creating means, and the second drive command value creating means and the rotation angle of the boom. A slope work control apparatus for a construction machine, comprising: a boom link correcting means for calculating a speed and a boom control valve driven by an estimated speed of a boom cylinder calculated by the boom link correcting means.
JP1158596A 1989-06-20 1989-06-20 Slope work control device for construction machinery Expired - Lifetime JP2687169B2 (en)

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