JP2699097B2 - Bucket edge depth control device for construction machinery - Google Patents

Bucket edge depth control device for construction machinery

Info

Publication number
JP2699097B2
JP2699097B2 JP63330700A JP33070088A JP2699097B2 JP 2699097 B2 JP2699097 B2 JP 2699097B2 JP 63330700 A JP63330700 A JP 63330700A JP 33070088 A JP33070088 A JP 33070088A JP 2699097 B2 JP2699097 B2 JP 2699097B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
arm
boom
bucket
rotation angle
cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP63330700A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH02176023A (en
Inventor
寛 大島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
Priority to JP63330700A priority Critical patent/JP2699097B2/en
Publication of JPH02176023A publication Critical patent/JPH02176023A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2699097B2 publication Critical patent/JP2699097B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • 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、アームおよびブームを備えた建
設機械において、バケットの刃先深さを所定の目標値に
設定するようにしたバケット刃先深さ制御装置に関す
る。
The present invention relates to a construction machine provided with a bucket, an arm, and a boom. The invention relates to a bucket cutting edge depth which is set to a predetermined target value. It relates to a control device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に油圧パワーショベルはブーム、アームおよびバ
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、バケットシリンダを具
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。
Generally, a hydraulic excavator includes a boom, an arm, and a bucket, and hydraulic cylinders for operating the boom cylinder, the arm cylinder, and the bucket cylinder. Each of these hydraulic cylinders is separately operated by three operation levers provided in a driver's seat. Operated.

このような油圧パワーショベルにより地面を直線掘削
する場合、バケットの鉛直方向の先端位置(バケットの
刃先深さ)を所定の目標値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
記のうち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 the ground is excavated linearly by such a hydraulic excavator, it is required that the vertical tip position of the bucket (depth of the cutting edge of the bucket) be maintained at a predetermined target value. Therefore, the operator must operate two or three of the above operating levers in a complex and simultaneous manner during a straight excavation operation so that the movement trajectory of the bucket tip is straight 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、精度よく刃先深さを制御しようとする場合には、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 is time-consuming to control the cutting edge depth with high accuracy, and the working efficiency is greatly impaired.

そこで上記事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
んとする従来技術が種々提案、実施されている。
In view of the above circumstances, various conventional techniques have been proposed and implemented in which the bucket blade depth is automatically controlled to be constant by simply 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
各回転角およ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となるように制御するもの
である。
All the prior arts focus on the fact that a fixed geometric relationship is established between the rotation angle of the boom, the arm and the bucket and the depth of the cutting edge of the bucket, and utilizing such a principle, the rotation of the boom, the arm and the bucket is utilized. The angle is detected, the bucket cutting edge depth is calculated from the detected rotation angles, and control is performed so that the calculated cutting edge depth becomes constant.

たとえば、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求め、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 Patent Publication No. 58-36135, “Method of controlling excavation depth in excavator”, a deviation between a current value of a bucket edge depth and a target value of the same is determined, and a flow rate corresponding to the deviation is determined. The command is given to the boom cylinder.

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

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、いず
れにせよバケット刃先深さ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
ずとつぎのような問題点が発生する。
Conventionally, the intended purpose of automatically setting the bucket edge depth to a desired target value by operating only one arm operating lever is certainly achieved, but in any case, the bucket edge depth is Since the control is based on the comparison between the current value and the target value, the following problems naturally occur in combination 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。
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.

したがって、たと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。
Therefore, for example, in the prior art, even if the operation lever for the arm is operated, the arm does not immediately turn 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
令に対してブ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ブームが回動した利点では、すでに
上記アームはさらに回動しているため、バケット刃先深
さは目標値に一致しないこととなる。
Under these circumstances, even if a flow command is output to the boom cylinder based on the rotation angle of the arm, etc., there is a response delay before the boom rotates with respect to the boom flow command, so the boom rotates based on the flow command. According to this advantage, since the arm has already been rotated further, the bucket edge depth does not match the target value.

また、バケット刃先深さは現在値と目標値との偏差
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転角およ
びブーム回転角に応じて実際に発生するアームの回転角
速度は異なり、常に上記偏差を零にすることができると
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、前記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深さの制御の
精度に影響を与えることとなっていた。
Also, the bucket tip depth is such that a flow command according to the deviation between the current value and the target value is given to the boom cylinder, but even if the same flow command (boom cylinder speed) is given to the boom cylinder, The rotational angular velocity of the arm actually generated differs depending on the rotational angle of the arm and the rotational angle of the boom, and the deviation cannot always be made zero. For this reason, conventionally, it is necessary to set a control gain for making the deviation zero to a value at which the system does not become unstable regardless of the rotation angle of the arm and the boom, however, due to the response delay. Can only be set to a relatively low value. However, this would affect the accuracy of bucket edge depth control.

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に正確な指令
を与えるようにして、バケット刃先深さの制御を正確か
つ安定して行なうことのできる装置を提供することをそ
の目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to improve the delay of control response and to give an accurate command to a boom, thereby enabling accurate and stable control of bucket edge depth. Its purpose is to provide a device.

〔課題を解決するための手段および作用〕[Means and actions for solving the problem]

そこで、本発明では、車体の一点に回動可能に取付け
られ第1のアクチュエータにより回動制御されるブーム
と、このブームの先端に回動可能に取付けられ第2のア
クチュエータにより回動制御されるアームと、このアー
ムの先端に取付けられ第3のアクチュエータにより回動
制御されるバケットとを有する建設機械において、前記
ブーム、アームおよびバケットの各回転角をそれぞれ検
出する回転角検出手段と、前記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操作量検出手段と、前記
アーム操作レバーの操作量に応じて前記第2のアクチュ
エータを制御するアーム制御手段と、前記回転角検出手
段の出力と、前記操作量検出手段によって検出した前記
アーム操作レバーの操作量とに基づいて、該アーム操作
レバーの操作量に対応する前記バケットの刃先深さの変
化を零にする前記第1のアクチュエータの駆動指令値を
作成する第1の駆動指令値作成手段と、前記バケットの
刃先深さの目標値を設定する目標設定手段と、前記回転
角検出手段の出力に基づいて前記バケットの刃先深さの
現在値を演算する現在値演算手段と、前記回転角検出手
段の出力と、前記目標値設定手段の設定目標値と、前記
現在値演算手段で演算した現在値とに基づいて、前記設
定目標値と前記現在値との偏差を零にする前記第1のア
クチュエータの駆動指令値を作成する第2の駆動指令値
作成手段と、前記第1、第2の駆動指令値作成手段でそ
れぞれ作成された駆動指令値の和に応じて前記第1のア
クチュエータを駆動制御する手段とを具えるようにして
いる。
Therefore, in the present invention, a boom that is rotatably attached to one point of the vehicle body and that is controlled to rotate by a first actuator, and that is rotatably mounted to a tip of the boom and that is controlled to rotate by a second actuator. In a construction machine having an arm and a bucket attached to a tip of the arm and controlled to rotate by a third actuator, a rotation angle detecting means for detecting each rotation angle of the boom, the arm and the bucket, and the arm Operation amount detection means for detecting an operation amount of an arm operation lever for operating the control unit; arm control means for controlling the second actuator in accordance with the operation amount of the arm operation lever; output of the rotation angle detection means; The amount of operation of the arm operation lever is determined based on the amount of operation of the arm operation lever detected by the operation amount detection unit. First drive command value creating means for creating a drive command value for the first actuator that makes the change in the edge depth of the bucket zero, and target setting means for setting a target value for the edge depth of the bucket A current value calculating means for calculating a current value of the cutting edge depth of the bucket based on an output of the rotation angle detecting means, an output of the rotation angle detecting means, a set target value of the target value setting means, A second drive command value creating means for creating a drive command value for the first actuator for making a deviation between the set target value and the current value zero based on the current value calculated by the current value calculation means; And means for controlling the drive of the first actuator in accordance with the sum of the drive command values created by the first and second drive command value creating means.

かかる構成によれば、次のような作用を奏する。アー
ム制御手段は、アーム操作レバーの操作量に応じて第2
のアクチュエータを制御してアームを回動させる。
According to this configuration, the following operation is achieved. The arm control means controls the second operation in accordance with the operation amount of the arm operation lever.
To control the actuator to rotate the arm.

一方において、第1の駆動指令値作成手段は、上記操
作量に応じて変化するバケット刃先深さを零にするため
の第1のアクチュエータに対する駆動指令値を作成す
る。
On the other hand, the first drive command value creating means creates a drive command value for the first actuator for setting the bucket blade edge depth that changes according to the operation amount to zero.

また、第2の駆動指令値作成手段は、バケット刃先深
さの設定目標値と現在値との偏差を零にするための第1
のアクチュエータに対する駆動指令値を作成する。
Further, the second drive command value creating means is configured to set a first value for setting a deviation between a set target value of the bucket edge depth and a current value to zero.
Create a drive command value for the actuator.

第1のアクチュエータは上記各駆動指令値の和に応じ
て駆動制御される。結局、第1のアクチュエータは、単
にバケット刃先深さの偏差に応じた駆動指令値に応じて
制御されるのではなく、該駆動指令値に対して上記アー
ム操作レバーの予測変化量を加味した駆動指令値を加え
た駆動指令値によって駆動制御されることになる。した
がって上記アーム制御手段によってアームがたとえ応答
遅れをもって回動されたとしても、上記第1のアクチュ
エータはこの応答遅れ分を見込んで駆動されるので、ブ
ームは、上記偏差が零になるように回動することにな
る。
The drive of the first actuator is controlled in accordance with the sum of the drive command values. As a result, the first actuator is not simply controlled in accordance with the drive command value corresponding to the deviation of the bucket edge depth, but is driven in consideration of the predicted change amount of the arm operation lever with respect to the drive command value. The drive is controlled by the drive command value to which the command value is added. Therefore, even if the arm is rotated with a response delay by the arm control means, the first actuator is driven in consideration of the response delay, and the boom is rotated so that the deviation becomes zero. Will do.

また、本発明では車体の一点に可動可能に取付けられ
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付けられ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取付けられバケ
ットシリンダにより回動されるバケットとを有する建設
機械において、前記ブーム、アームおよびバケットの各
回転角をそれぞれ検出する回転角検出手段と、前記アー
ムを操作するアーム操作レバーの操作量を検出する操作
量検出手段と、前記アーム操作レバーの操作量に応じた
速度で前記アームシリンダを作動して前記アームを回動
するアーム制御手段と、前記操作量検出手段で検出した
前記アーム操作レバーの操作量に基づいて、該操作量に
対応する前記アームシリンダの速度を演算するアームシ
リンダ速度演算手段と、前記回転角検出手段で検出した
前記アームの回転角と、前記アームシリンダ速度演算手
段で演算したアームシリンダの速度とに基づいて、これ
らアームの回転角およびアームシリンダの速度に対応す
る前記アームの回転角速度を演算するアーム回転角速度
演算手段と、前記回転角検出手段の出力と、前記アーム
回転角速度演算手段で演算した前記アームの回転角速度
とに基づいて、該アームの回転角速度に対応する前記バ
ケット刃先深さの変化を零にするための前記ブームの回
転角速度を演算する第1のブーム回転角速度演算手段
と、前記バケットの刃先深さの目標値を設定する目標値
設定手段と、前記回転角検出手段の出力に基づいて前記
バケットの刃先深さの現在値を演算する現在値演算手段
と、前記回転角検出手段の出力と、前記目標値設定手段
の設定目標値と、前記現在値演算手段で演算した現在値
とに基づいて、前記設定目標値と前記現在値との偏差を
零にするための前記ブームの回転角速度を演算する第2
のブーム回転角速度演算手段と、前記回転角検出手段で
検出した前記ブームの回転角と、前記第1、第2のブー
ム回転角速度演算手段でそれぞれ演算した前記ブームの
回転角速度とに基づいて、これらブームの回転角速度の
和および前記ブームの回転角に対応する前記ブームシリ
ンダの速度を演算するブームシリンダ速度演算手段と、
前記ブームシリンダ速度演算手段で演算したブームシリ
ンダの速度に応じて前記ブームシリンダを作動して、前
記ブームを回動する手段とを具えるようにしている。
Further, in the present invention, a boom movably attached to one point of the vehicle body and rotated by a boom cylinder, an arm rotatably mounted at a tip of the boom and rotated by an arm cylinder, In a construction machine having a bucket mounted and rotated by a bucket cylinder, a rotation angle detecting means for detecting each rotation angle of the boom, the arm and the bucket, and an operation amount of an arm operation lever for operating the arm are detected. Operating amount detecting means, an arm controlling means for operating the arm cylinder at a speed corresponding to the operating amount of the arm operating lever to rotate the arm, and an arm operating lever detected by the operating amount detecting means. Arm cylinder speed calculation means for calculating a speed of the arm cylinder corresponding to the operation amount based on the operation amount Based on the rotation angle of the arm detected by the rotation angle detection means and the arm cylinder speed calculated by the arm cylinder speed calculation means, the rotation angle of the arm and the arm cylinder speed corresponding to the arm cylinder speed. Arm rotation angular velocity calculating means for calculating a rotation angular velocity; the bucket corresponding to the rotation angular velocity of the arm based on an output of the rotation angle detecting means and the rotation angular velocity of the arm calculated by the arm rotation angular velocity calculating means. First boom rotation angular velocity calculating means for calculating a rotation angular velocity of the boom for reducing a change in the cutting edge depth to zero; target value setting means for setting a target value of the cutting edge depth of the bucket; A current value calculating means for calculating a current value of the cutting edge depth of the bucket based on an output of the detecting means; an output of the rotation angle detecting means; Based on the set target value of the target value setting means and the current value calculated by the current value calculation means, a rotation angular velocity of the boom for zeroing a deviation between the set target value and the current value is calculated. Second
Based on the boom rotation angular velocity calculating means, the boom rotation angle detected by the rotation angle detecting means, and the boom rotation angular velocity respectively calculated by the first and second boom rotation angular velocity calculating means. Boom cylinder speed calculation means for calculating the sum of the rotation angular speeds of the boom and the speed of the boom cylinder corresponding to the rotation angle of the boom,
Means for operating the boom cylinder in accordance with the speed of the boom cylinder calculated by the boom cylinder speed calculating means to rotate the boom.

かかる構成によれば、前記構成と同様の作用を奏する
とともに以下のような作用を奏する。
According to this configuration, the same operation as the above-described configuration is achieved, and the following operation is also achieved.

すなわちこの発明では、アーム回転角速度はアームの
回転角およびアームシリンダの速度によって異なる値を
取り得るという点、並びにアーム回転角速度はブームの
回転角およびブームシリンダの速度によって異なる(ブ
ームシリンダの速度はブーム回転角速度およびブームの
回転角によって異なる)値を取り得るという点に着目し
ている。
That is, according to the present invention, the arm rotation angular velocity can take different values depending on the rotation angle of the arm and the speed of the arm cylinder, and the arm rotation angular velocity differs depending on the rotation angle of the boom and the speed of the boom cylinder (the speed of the boom cylinder is different from that of the boom cylinder). (Depending on the rotation angular velocity and the rotation angle of the boom).

アーム回転角速度演算手段は、上記着目点に基づき正
確なアーム回転角速度を演算し、第1のブーム回転角速
度演算手段は上記正確なアーム回転角速度に基づき正確
なブーム回転角速度を演算する。
The arm rotation angular velocity calculation means calculates an accurate arm rotation angular velocity based on the point of interest, and the first boom rotation angular velocity calculation means calculates an accurate boom rotation angular velocity based on the accurate arm rotation angular velocity.

さらに、ブームシリンダ速度演算手段は、上記正確な
ブーム回転角速度を加味したブーム回転角速度につい
て、上記着目点に基づいて正確なブームシリンダ速度を
演算する。
Further, the boom cylinder speed calculating means calculates an accurate boom cylinder speed based on the point of interest with respect to the boom rotation angular speed taking into account the accurate boom rotation angular speed.

こうして得られた正確なブームシリンダの速度に応じ
てブームシリンダが作動するので、前記ブームは、精度
良く上記バケット刃先深さの偏差が零になるように回動
されることになる。
Since the boom cylinder operates in accordance with the accurate speed of the boom cylinder obtained in this manner, the boom is accurately rotated so that the deviation of the bucket edge depth becomes zero.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明に係るバケット刃先深さ制御装置の
一実施例のブロック図を示し、第3図は実施例の全体構
成を示し、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し、第5図は、第4図に示す作業機
の幾何学的関係を示している。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a bucket blade edge depth control device according to the present invention, FIG. 3 is a diagram showing an overall configuration of the embodiment, and FIG. 4 is a working machine of a hydraulic power shovel in the embodiment. FIG. 5 shows the geometric 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の各機構部を具え、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 excavator PS includes respective mechanical parts of a boom 1, an arm 2, and a bucket 3, and their rotation fulcrums O, B, and C have their rotations. Angles α, β and γ
A boom angle detector 7, an arm angle detector 8, and a bucket angle detector 9 for detecting (see FIG. 5) are provided respectively. As these detectors 7, 8 and 9, for example, potentiometers are used.

第5図においてY軸は支点Oを通過する垂直軸線,l1
は支点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 axis passing through the fulcrum O, l 1
The length l 2 is the length of segment BC joining the support point B and C, l 3 is the line segment CD length connecting the fulcrum C and the bucket end point D of the line segment OB is connecting the fulcrum O and B, L 2 Is the length of a line segment BD connecting the fulcrum B and the bucket tip point D (hereinafter referred to as arm arm tip full length).

このとき上記回転角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β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 of the line segment OB, and the rotation angle γ is the extension of the line segment BC. The rotation angle of the line segment CD with respect to the line is shown. Β 0 indicates an angle formed by the line segment BD with respect to an extension of the line segment OB (hereinafter, referred to as an 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、 という幾何学的関係が成立する。
As is apparent from FIG. 5, between L 2 , l 2 , l 3 and γ, Geometric relationship holds.

ここに、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 the rotation angle γ is detected by the detector 9 since l 2 and l 3 are known, it is possible to obtain the arm blade tip full length L 2 by substituting the detected value into the equation (1). 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、 β=β+sin-1(l3 sinγ/L2) ……(2) という幾何学的関係が成立する。
Further, between the above 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 ) (2) A geometric relationship holds.

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βを求めることが可能になる。
Here, since l 3 is known and L 2 is obtained by the above equation (1), when each of the rotation angles β and γ is detected by the detectors 8 and 9, these detected values are converted to (2) By substituting into the equation, it becomes possible to obtain the arm blade 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 rotation angles α, β and γ detected by the rotation angle detectors 7, 8 and 9 are applied to the CPU 22 of the controller 20 via the input interface 21 of the controller 20 shown in FIG. Can 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用
操作レバー(図示せず)、アーム用操作レバー10および
バケット用操作レバー11がそれぞれ配設されている(第
1図参照)。そして操作レバー10には、同レバーの操作
量、つまりレバーの操作角ψを検出するレバー角検出器
12が付設されている。なお、この検出器12としては、た
と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ψ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。
A boom operation lever (not shown) for rotating the boom 1, the arm 2, and the bucket 3, a control lever 10 for the arm, and a control lever 11 for the bucket are provided in the driver's seat of the hydraulic excavator PS. (See FIG. 1). The operating lever 10 has a lever angle detector that detects the operating amount of the lever, that is, the operating angle の of the lever.
12 are attached. As the detector 12, for example, a potentiometer is used. The operation angle ψ detected by the detector 12 is also applied to the CPU 22 of the controller 20 via the input interface 21 of the controller 20, like the rotation angles α, β, and γ.

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よおびバゲットシリンダ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
の鉛直方向成分yも変化することとなる。
When the operating levers 10 and 11 are operated, the respective spools of the arm operating valve 13 and the bucket operating valve 14 are moved in accordance with the respective operating amounts, and the speeds corresponding to the respective operating amounts are controlled by the operating valves 13 and 14. Arm cylinder 5 and baguette cylinder 6
Are expanded or contracted, respectively. That is, as a result of the extension and contraction operation, the rotation angles β and γ of the arm 2 and the bucket 3 change, respectively.
Also changes in the vertical direction y.

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。同パネル40は、後述する深さ設
定器41および自動モードスイッチ42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 panel 40 includes a depth setting device 41 and an automatic mode switch 42 described later.

上記自動モードスイッチ42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かで行なうかを選択す
るスイッチである。同スイッチ42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42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 42 is a switch for selecting whether to extend or retract the boom cylinder 4 manually or automatically. When the switch 42 is not pressed, that is, when the boom 1 is rotated by a manual operation of the operator, a “manual” signal of the automatic mode switch 42 is input to the CPU 22 via the input interface 21. As a result, the CPU 22 determines “manual”,
The manual automatic switching valve 15 of the hydraulic system of the boom cylinder 4 is switched to the manual side via the driver 23.

この場合、図示していない上記ブーム用操作レバーを
手動操作すると、その操作量に応じてアーム切換弁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
作量に応じた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の鉛直方向成分yも変化することとなる。
In this case, when the boom operation lever (not shown) is manually operated, the arm switching valve 13,
A spool of a boom operation valve (not shown) similar to the bucket operation valve 14 is moved, and the boom cylinder 4 is extended or retracted at a speed corresponding to the operation amount by the boom operation valve. That is, as a result of the retracting operation, the rotation angle α of the boom 1 changes, and the vertical component y of the tip position D of the bucket 3 changes in accordance with the 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42を“手動”側に操作した場合には、ブ
ーム用操作レバー、アーム用操作レバー10およびバケッ
ト用操作レバー11を複合的に操作して、バケット3の先
端位置Dの鉛直方向成分y、つまりバケット刃先深さy
を所望の位置に保持しつつ、直線掘削を行なうことが可
能である。
Accordingly, when the operator operates the automatic mode switch 42 of the operation panel 40 to the “manual” side, the operator operates the boom operation lever, the arm operation lever 10 and the bucket operation lever 11 in a complex 3, the vertical component y of the tip position D, ie, the bucket edge depth y
It is possible to perform a straight excavation while holding the drill at a desired position.

一方、自動モードスイッチ42を押動した場合、つま同
スイッチ42が“自動”側に操作された場合には、自動モ
ードスイッチ42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、CPU22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 42 is pressed, or when the automatic mode switch 42 is operated to the "auto" side, the "auto" signal of the automatic mode switch 42 is input to the input interface.
It is input to the CPU 22 via 21. As a result, the CPU 22 determines "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、上記ブーム用操作レ
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 extended and contracted by a boom control valve (electromagnetic proportional control valve) 16 irrespective of the operation of the boom operation lever.

深さ設定器41では、バケット3の刃先深さの目標値Y
が設定される。この目標値Yを示す信号は、入力インタ
ーフェース21を介してCPU22に入力される。
In the depth setting device 41, the target value Y of the cutting edge depth of the bucket 3 is set.
Is set. The signal indicating the target value Y is input to the CPU 22 via the input interface 21.

自動モードスイッチ42が“自動”側に操作されている
場合には、上記レバー角検出器12の出力ψ、上記回転角
検出器7,8および9の各出力α,βおよびγ並びに深さ
設定器41の設定値Yに基づいてコントローラ20で後述す
る演算処理が実行され、この演算処理に基づき上記バケ
ット3の刃先深さを上記設定値Yに保持するための操作
指令信号iが上記ブーム制御弁16のソレノイドに加えら
れることになる。
When the automatic mode switch 42 is operated to the "automatic" side, the output の of the lever angle detector 12, the outputs α, β and γ of the rotation angle detectors 7, 8 and 9 and the depth setting Based on the set value Y of the vessel 41, the controller 20 executes a calculation process described later. Based on the calculation process, the operation command signal i for holding the cutting edge depth of the bucket 3 at the set value Y is transmitted to the boom control. Will be added to the solenoid of valve 16.

この場合、オペレータとしては、アーム用操作レバー
10のみを操作するだけで、バケット3の刃先深さを一定
に保持する直線掘削作業を行なうことができる。
In this case, as the operator, the arm operating lever
By simply operating only 10, a straight excavation operation can be performed in which the cutting edge depth of the bucket 3 is kept constant.

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42が“自動”側に操作されてい
る場合にコントローラ20で行なわれる処理について説明
する。
Next, a process performed by the controller 20 when the automatic mode switch 42 is operated to the "automatic" side will be described mainly with reference to FIGS. 1 and 2 together.

なお、実施例では、バケット用操作レバー11は、中立
状態であるものとする。
In the embodiment, it is assumed that the bucket operation lever 11 is in a 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なわれる。ここに、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 tip full length calculation circuit 24 shown in FIG. 1, based on the current rotation angle γ of the bucket 3 to be output from the bucket angle detector 9 calculates the current arm tip overall length L 2 from the equation (1) Processing is performed. Here, the lever 11 is the neutral state, gamma since a constant value, the total length L 2 becomes a constant value.

一方、アーム刃先全長演算回路25では、アーム角度検
出器8およ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の現在の各回転角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
βを演算する処理が行なわれる。ここに、全長L2、角
度γ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βは、現在
のアーム2の回転角βに一定値を加えた値になる。
On the other hand, in the arm blade full length 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, Processing for calculating the current arm tip angle β 0 is performed. Here, since the total length L 2 and the angle γ are constant values, the second term on the right side of the equation (2) is a constant value. Accordingly, the arm tip angle β 0 is a value obtained by adding a constant value to the current rotation angle β of the arm 2.

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はアーム用操作レバ
ー10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, each output L 2 , β 0 of the arm blade tip full length calculation circuit 24 and the arm blade tip angle calculation circuit 25 is uniquely determined only by the operation of the arm operation lever 10 (only the arm rotation angle β).

一方、操作レバー10の操作に伴ないレバー角検出器12
では現在のレバー操作角ψ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ψに対応するアームシ
リンダ推定速度を下記(3)式によって演算する処
理が実行され、該推定速度がアームリンク補正回路
27に出力される。
On the other hand, the lever angle detector 12
In the detected current lever operation angle [psi, the arm cylinder estimated speed calculation circuit 26, calculating an arm cylinder estimated speed A corresponding to the detected value [psi by the following formula (3) is performed, the estimated speed A is Arm link correction circuit
Output to 27.

ここにアームシリンダ推定速度とは、アーム操作
用レバー10が現在、レバー角ψ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、操作用レバー10を素早く所定レバー
角ψまで操作した場合には、即座にアームシリンダ5の
速度はには至らない。少々の時間遅れがあってやが
て速度に達するものである。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ψに応じたアームシリンダ推定速度
次式(3)式に示す対応関係で出力されることになる。
Here, the estimated arm cylinder speed A is the speed of the arm cylinder 5 that will reach if the arm operating lever 10 is currently operated at the lever angle ψ. Furthermore, when the operating lever 10 is quickly operated to the predetermined lever angle ψ, the speed of the arm cylinder 5 does not immediately reach A. The speed A will eventually reach the speed A with a slight time delay. This delay is caused by the characteristics of the hydraulic system. In the arithmetic circuit 26, the arm cylinder estimated speed A corresponding to the current lever angle ψ is output in the correspondence shown by the following equation (3).

=f1(ψ) ……(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。
A = f 1 (ψ) (3) (see FIG. 2A) Here, the function f 1 is a function uniquely determined by the hydraulic system of the arm cylinder 5, and FIG. Has the characteristics shown in FIG.

つぎに、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
に対応するアーム2の回転角速度βを演算 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, based on the arm cylinder estimated speed A output from the arm cylinder estimated speed calculation circuit 26 and the current detection value β of the arm angle detector 8, the rotation angle β and the estimated Speed A
Calculate the rotational angular velocity β of the arm 2 corresponding to 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 A 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β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 current rotation angle of the boom 1 that is output from the arm tip overall length L 2 and the arms included angle beta 0 is outputted from the arm tip angle calculation circuit 25 and the boom angle detector 7 is output from the arm tip full length calculation circuit 24 alpha Arm rotation angular velocity based on 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.

ここに上記回転角速度 とは、アーム2が回転角速度 を以って回動することによって変化するバケット3の刃
先深さyを保持するために必要なブーム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の刃先深さyは一定
に保たれる。
Here is the rotational angular velocity Means that the arm 2 has a rotational angular velocity Is the rotational angular velocity of the boom 1 required to maintain the cutting edge depth y of the bucket 3 that changes by rotating. Furthermore, the arm 2 has a rotational angular velocity And the boom 1 rotates , The blade edge depth y of the bucket 3 is kept constant.

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ψを以って操作されている場
合においてバケット3の刃先深さyを保持するために必
要なブーム1の回転角速度 が出力されることになる。
As a result, the boom speed calculating circuit 28 determines that the rotation of the boom 1 required to maintain the cutting edge depth y of the bucket 3 when the arm operating lever 10 is constantly operated with the lever angle ψ. angular velocity Is output.

一方、深さ演算回路29では、ブーム角度検出器27によ
って検出されるブーム1の現在の回転角αおよびアーム
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βに基づいてバケット3の刃先深さの現在
値yが次式 y=l1 cosα+L2 cos(α+β) ……(6) (第5図参照) によって演算され、演算した現在値yが減算回路30に加
えられる。
On the other hand, the depth calculation circuit 29, based on the output L 2 and outputs beta 0 of arms included angle calculation circuit 25 in the current rotational angle α and the arm tip full length computing circuit 24 of the boom 1 to be detected by the boom angle detector 27 The present value y of the cutting edge depth of the bucket 3 is calculated by the following formula: y = l 1 cos α + L 2 cos (α + β 0 ) (6) (see FIG. 5). Added.

減算回路30では、上記刃先深さの現在値yとともに、
深さ設定器41で設定されたバケット3の刃先深さの目標
値Yが入力される。そして刃先深さの偏差Δyが演算 Δy=Y−y ……(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。
In the subtraction circuit 30, together with the current value y of the cutting edge depth,
The target value Y of the cutting edge depth of the bucket 3 set by the depth setting device 41 is input. Then, a deviation Δy of the blade edge depth is obtained by an operation Δy = Y−y (7), and the obtained deviation Δy is converted into a coordinate conversion circuit.
Output to 31.

つぎに座標変換回路31では、減算回路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
アーム刃先全長演算回路25の出力βとブーム角度検出
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 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, is detected by the output beta 0 and the boom angle detector 7 outputs L 2 and the arm tip full length calculation circuit 25 of the deviation Δy and the arm tip full length computing circuit 24 inputted from the subtraction circuit 30 Calculate the angle deviation Δα of the boom 1 corresponding to the deviation Δy based on the current rotation angle α of the boom 1 Is added to the proportional gain multiplying 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の刃先深さの現在値yを目標値Yをもってい
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Δαだけ変化させることによってバケット3の刃先
深さは現在値yから目標値Yに達することとなる。
Here, the angle deviation Δα is an amount of angle change from the current rotation angle α of the boom 1 required to make the deviation Δy zero, that is, the current value y of the cutting edge depth of the bucket 3 to have the target value Y. . Furthermore, by changing the rotation angle α of the boom 1 by the angle deviation Δα, the cutting edge depth of the bucket 3 reaches the target value Y from the current value y.

つぎ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
転角度速度αを演算 =KΔα ……(9) によって求め、求められた回転角速度を加算回路33
に加える処理を行なう。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 multiplying circuit 32, the rotation angular velocity α 0 of the boom 1 corresponding to the angle deviation Δα output from the coordinate conversion circuit 31 is calculated by an operation 0 = KΔα (9). Add 0 circuit 33
Is performed. Note that K in the above equation (9)
Is a proportional gain.

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
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 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。
In the adder circuit 33, the rotational angular velocity output from the boom speed calculation circuit 28 And the rotational angular velocity output from the proportional gain multiplication circuit 32
Addition of rotation angular velocity command value for boom 1 based on 0 The calculated angular velocity command value is added to the boom link correction circuit 34.

つぎ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
α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 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 addition circuit 33
And the boom cylinder 4 corresponding to the rotation angle α and the rotation angle speed command value α, based on the rotation angle speed command value output from the controller and the current rotation angle α of the boom 1 detected by the boom angle detector 7. Flow command value V B ,
That calculates the speed command value for the boom cylinder 4 V B = / f 3 determined by (α) ...... (11) (FIG. 2 (c) see), the flow rate command value V B obtained in the control amplifier 35 Add.

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) . Then, the aforementioned flow rate command value V B, have the boom 1 is operated at a rotation angular velocity, is an operation speed of the boom cylinder 4 when a boom rotation angle alpha. 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.

つぎに制御アンプ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, a boom link correction circuit 34 into a predetermined driving current i for adding the flow rate command value V B output to the solenoid of the boom control valve 16 from the solenoid to the drive conversion current i 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の刃先深さは深さ設
定器41で設定された目標値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 cutting edge depth of the bucket 3 matches the target value Y set by the depth setting device 41.

以上説明したように実施例によればアーム用操作レバ
ー10が所定の操作角ψ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用操作レバー10の操作角
ψに応じて、バケット3の刃先深さを保持する、つまり
刃先深さの変化を零にするためのブーム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の刃先深
さの現在値yと目標値Yとの偏差Δyを零にするのに必
要なブーム1の回転角速度を演算する。そして、ア
ーム用操作レバー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の刃先深さの偏差Δyに応じた回転角速度
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, when the arm operation lever 10 is operated at the predetermined operation angle ψ, the arm operation valve 13
The arm cylinder 5 expands and contracts via the arm, and the arm 2 is rotated. At the same time, according to the operating angle の of the arm operating lever 10, the rotation angular velocity of the boom 1 for holding the cutting edge depth of the bucket 3, that is, for reducing the change in the cutting edge depth to zero. Predict. On the other hand, the rotational angular velocity 0 of the boom 1 required to make the deviation Δy between the current value y of the cutting edge depth of the bucket 3 and the target value Y zero is calculated. Then, the rotational angular velocity predicted based on the operation amount of the arm operation lever 10 Angular velocity according to the deviation Δy of the blade edge depth of the bucket 3 and the bucket 3
The flow rate command value corresponding to the rotation angular velocity obtained by adding 0 is given to the boom cylinder 4.

ここに従来においては、単にバケット3の刃先深さの
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
ーム用操作レバー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て流量指令値がブー
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
きわめて困難であった。特にアーム用操作レバー10を急
激に操作した場合には、刃先深さの制御の精度はさらに
悪化する。しかし、実施例によれば、アーム用操作レバ
ー10が操作された場合、その操作量に応じてバケット3
の刃先深さを現状に保持するためのブーム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深さの
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深さの制御の精度
の悪化を改善することができる。
Here, conventionally, the flow command value according to the deviation between the current value of the cutting edge depth of the bucket 3 and the target value is simply given to the boom cylinder 4. In this case, when the arm operation lever 10 is operated, the arm 2 rotates with a response delay. While the arm 2 is rotating, a flow command value is given to the boom cylinder 4 in accordance with the deviation on one side, and the boom 1 rotates, but the boom rotates in response to the boom flow command. When the boom 1 is rotated in accordance with the flow rate command value, the rotation angle of the arm 2 has already reached a different rotation angle. It was extremely difficult. In particular, when the arm operating lever 10 is suddenly operated, the accuracy of the control of the cutting edge depth is further deteriorated. However, according to the embodiment, when the arm operation lever 10 is operated, the bucket 3 is operated in accordance with the operation amount.
The rotation angular velocity of the boom 1 for maintaining the current cutting edge depth is estimated, and the flow command value corresponding to the rotation angular speed is added to the flow command value corresponding to the deviation of the cutting edge depth. Therefore, it is possible to improve deterioration of the accuracy of the control of the cutting edge depth 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の刃先深さyを現状に保持するこ
とに必要なブーム1の回転角速度 が正確に得られることになる。
In the embodiment, the estimated speed A of the arm cylinder 4 and the arm 2
Accurate rotational angular velocity of arm 2 according to rotational angle β Is calculated. In the boom speed calculation circuit 28, the accurate rotational angular speed of the arm 2 is calculated. Rotation speed of the boom 1 required to maintain the cutting edge depth y of the bucket 3 at the current state based on the 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
刃先深さの偏差Δyを零にするに必要なブーム1の回転
角速度と上記正確なブーム1の回転角速度 とを加算した正確なブーム1の回転角速度およびブー
ム1の回転角速度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。
In the boom link correction circuit 34, the rotation angular velocity 0 of the boom 1 required to make the deviation Δy of the cutting edge depth of the bucket 3 zero and the accurate rotation angular velocity of the boom 1 And the accurate boom 1 flow rate command value according to the boom 1 rotation angular velocity α.
V B will be calculated.

したがって従来にあっては、バケット刃先深さの偏差
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、バケット刃先深さ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が作動されるこ
とになる。このため、バケット刃先深さyは目標値Yに
正確に一致する。
Therefore, in the related art, since the deviation Δy of the bucket edge depth is used as the flow command value to be directly given to the boom cylinder, the bucket edge depth Y may be accurately determined depending on the values of the rotation angles α and β of the boom 1 and the arm 2. , But according to the embodiment, these rotation angles α,
The exact flow rate command value V B corresponding to β is calculated, so that the boom cylinder 4 is actuated in response to the exact flow rate command value V B. Therefore, the bucket edge depth y exactly matches the target value 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、たとえば2段のア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 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. However, the present invention is not limited thereto. Needless to say, the present invention can be applied to a working machine having the same.

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、たとえばバックホー等バケットの刃先深さを一定に
保持して作業を行な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 excavator has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a construction machine that performs work while maintaining the blade edge depth of a bucket such as a backhoe constant. If so, its application and implementation are of course possible.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明によれば、バケット刃先深
さ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、バケットの刃先深さを制
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、バケットの刃先深さを所望の
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
安定して行なうことができるという効果が得られる。
As described above, according to the present invention, not only the current value and the target value of the bucket cutting edge depth, but also the bucket cutting edge depth is controlled based on the deviation considering the predicted change amount of the arm. Control responsiveness 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, it is possible to accurately and stably match the cutting edge depth of the bucket to a desired target value, so that the operation speed is improved and the operation can be performed accurately and stably. .

【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バケット刃先深さ制
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、アームリング補正回路および
ブームリンク補正回路でそれぞれ行なわれる演算処理を
説明するために用いたグラフ、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図に示す作業機の各要素の幾何学的関係
を示すグラフである。 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……レバー角検出器、13……アーム操作
弁、14……バケット操作弁、16……ブーム制御弁(電磁
比例制御弁)、20……コントローラ、24……アーム刃先
全長回路、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……深さ演算回路、
30……減算回路、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、41……深さ設定器。
FIG. 1 is a control block diagram showing one embodiment of a bucket cutting edge depth control device for a construction machine according to the present invention, and FIGS. 2 (a), (b) and (c) are booms shown in FIG. FIG. 3 is a graph used to explain the arithmetic processing performed by the cylinder estimation speed arithmetic circuit, the arm ring correction circuit, and the boom link correction circuit. FIG. 3 is a block diagram conceptually showing the overall configuration of the embodiment. The figure is a side view showing the configuration of the working machine of the hydraulic excavator in the embodiment,
FIG. 5 is a graph showing a geometric relationship of each element of the work machine shown in FIG. PS hydraulic excavator, 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 operating lever, 11 …… bucket operating lever, 12 …… lever angle detector, 13 …… arm operating valve, 14 …… bucket operating valve, 16 ... boom control valve (electromagnetic proportional control valve), 20 ... controller, 24 ... arm blade full length circuit, 25 ... arm blade angle calculation circuit, 26 ... arm cylinder estimated speed calculation circuit, 27 ... arm link Correction circuit, 28 Boom speed calculation circuit, 29 Depth calculation circuit
30 subtraction circuit, 31 coordinate transformation circuit, 32 proportional gain multiplication circuit, 33 addition circuit, 34 boom link correction circuit, 41 depth setting device.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】車体の一点に回動可能に取付けられ第1の
アクチュエータにより回動制御されるブームと、このブ
ームの先端に回動可能に取付けられ第2のアクチュエー
タにより回動制御されるアームと、このアームの先端に
取付けられ第3のアクチュエータにより回動制御される
バケットとを有する建設機械において、 前記ブーム、アームおよびバケットの各回転角をそれぞ
れ検出する回転角検出手段と、 前記アームを操作するアーム操作レバーの操作量を検出
する操作量検出手段と、 前記アーム操作レバーの操作量に応じて前記第2のアク
チュエータを制御するアーム制御手段と、 前記回転角検出手段の出力と、前記操作量検出手段によ
って検出した前記アーム操作レバーの操作量とに基づい
て、該アーム操作レバーの操作量に対応する前記バケッ
トの刃先深さの変化を零にする前記第1のアクチュエー
タの駆動指令値を作成する第1の駆動指令値作成手段
と、 前記バケットの刃先深さの目標値を設定する目標値設定
手段と、 前記回転角検出手段の出力に基づいて前記バケットの刃
先深さの現在値を演算する現在値演算手段と、 前記回転角検出手段の出力と、前記目標値設定手段の設
定目標値と、前記現在値演算手段で演算した現在値とに
基づいて、前記設定目標値と前記現在値との偏差を零に
する前記第1のアクチュエータの駆動指令値を作成する
第2の駆動指令値作成手段と、 前記第1、第2の駆動指令値作成手段でそれぞれ作成さ
れた駆動指令値の和に応じて前記第1のアクチュエータ
を駆動制御する手段と を具えたことを特徴とする建設機械のバケット刃先深さ
制御装置。
1. A boom rotatably attached to one point of a vehicle body and controlled by a first actuator, and an arm rotatably mounted on a tip of the boom and controlled by a second actuator. And a bucket attached to the tip of the arm and controlled to rotate by a third actuator. A rotation angle detecting means for detecting each rotation angle of the boom, the arm and the bucket; An operation amount detection unit that detects an operation amount of an arm operation lever to be operated; an arm control unit that controls the second actuator in accordance with an operation amount of the arm operation lever; an output of the rotation angle detection unit; Based on the operation amount of the arm operation lever detected by the operation amount detection means, the operation amount corresponds to the operation amount of the arm operation lever. First drive command value creation means for creating a drive command value for the first actuator that makes the change in the cutting edge depth of the bucket zero, and target value setting means for setting a target value for the cutting edge depth of the bucket Current value calculation means for calculating a current value of the cutting edge depth of the bucket based on the output of the rotation angle detection means, an output of the rotation angle detection means, a set target value of the target value setting means, A second drive command value creating means for creating a drive command value for the first actuator for making a deviation between the set target value and the current value zero based on the current value calculated by the current value calculation means; And a means for controlling the drive of the first actuator in accordance with the sum of the drive command values created by the first and second drive command value creating means, respectively. Edge depth control Apparatus.
【請求項2】車体の一点に回動可能に取付けられブーム
シリンダにより回動されるブームと、このブームの先端
に回動可能に取付けれ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取付けられバケットシリ
ンダにより回動されるバケットとを有する建設機械にお
いて、 前記ブーム、アームおよびバケットの各回転角をそれぞ
れ検出する回転角検出手段と、 4前記アームを操作するアーム操作レバーの操作量を検
出する操作量検出手段と、 前記アーム操作レバーの操作量に応じた速度で前記アー
ムシリンダを作動して前記アームを回動するアーム制御
手段と、 前記操作量検出手段で検出した前記アーム操作レバーの
操作量に基づいて、該操作量に対応する前記アームシリ
ンダの速度を演算するアームシリンダ速度演算手段と、 前記回転角検出手段で検出した前記アームの回転角と、
前記アームシリンダ速度演算手段で演算したアームシリ
ンダの速度とに基づいて、これらアームの回転角および
アームシリンダの速度に対応する前記アームの回転角速
度を演算するアーム回転角速度演算手段と、 前記回転角検出手段の出力と、前記アーム回転角速度演
算手段で演算した前記アームの回転角速度とに基づい
て、該アームの回転角速度に対応する前記バケット刃先
深さの変化を零にするための前記ブームの回転角速度を
演算する第1のブーム回転角速度演算手段と、 前記バケットの刃先深さの目標値を設定する目標値設定
手段と、 前記回転角検出手段の出力に基づいて前記バケットの刃
先深さの現在値を演算する現在値演算手段と、 前記回転角検出手段の出力と、前記目標値設定手段の設
定目標値と前記現在値演算手段で演算した現在値とに基
づいて、前記設定目標値と前記現在値との偏差を零にす
るための前記ブームの回転角速度を演算する第2のブー
ム回転角速度演算手段と、 前記回転角検出手段で検出した前記ブームの回転角と、
前記第1、第2のブーム回転角速度演算手段でそれぞれ
演算した前記ブームの回転角速度とに基づいて、これら
ブームの回転角速度の和および前記ブームの回転角に対
応する前記ブームシリンダの速度を演算するブームシリ
ンダ速度演算手段と、 前記ブームシリンダ速度演算手段で演算したブームシリ
ンダの速度に応じて前記ブームシリンダを作動して、前
記ブームを回動する手段と を具えたことを特徴とする建設機械のバケット刃先深さ
制御装置。
2. A boom which is rotatably attached to one point of a vehicle body and is rotated by a boom cylinder, an arm which is rotatably mounted on a tip of the boom and is rotated by an arm cylinder, and a tip of the arm. A rotation angle detecting means for detecting each rotation angle of the boom, the arm and the bucket; and 4 an operation amount of an arm operation lever for operating the arm. Operation amount detection means for detecting the operation amount, arm control means for operating the arm cylinder at a speed corresponding to the operation amount of the arm operation lever to rotate the arm, and the arm operation detected by the operation amount detection means Arm cylinder speed calculating means for calculating a speed of the arm cylinder corresponding to the operation amount based on the operation amount of the lever; A rotation angle of the arm detected by the rotation angle detection means;
Arm rotation angular velocity calculating means for calculating a rotation angle of the arm and a rotation angular velocity of the arm corresponding to the arm cylinder velocity based on the arm cylinder velocity calculated by the arm cylinder speed calculating means; A rotation angle velocity of the boom for reducing a change in the depth of the bucket edge corresponding to the rotation angle velocity of the arm to zero based on the output of the means and the rotation angle velocity of the arm calculated by the arm rotation angular velocity calculation means. First boom rotation angular velocity calculating means for calculating a target value, a target value setting means for setting a target value of the cutting edge depth of the bucket, and a current value of a cutting edge depth of the bucket based on an output of the rotation angle detecting means. Current value calculating means for calculating the output of the rotation angle detecting means, the set target value of the target value setting means and the current value calculating means. A second boom rotation angular velocity calculating means for calculating a rotation angular velocity of the boom for reducing a deviation between the set target value and the current value to zero based on the current value thus obtained; The rotation angle of the boom,
Based on the boom rotation angular velocities calculated by the first and second boom rotation angular velocity calculation means, respectively, the sum of the boom rotation angular velocities and the boom cylinder velocity corresponding to the boom rotation angle are calculated. Boom cylinder speed calculating means, and means for operating the boom cylinder according to the boom cylinder speed calculated by the boom cylinder speed calculating means to rotate the boom. Bucket edge depth control device.
JP63330700A 1988-12-27 1988-12-27 Bucket edge depth control device for construction machinery Expired - Lifetime JP2699097B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63330700A JP2699097B2 (en) 1988-12-27 1988-12-27 Bucket edge depth control device for construction machinery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63330700A JP2699097B2 (en) 1988-12-27 1988-12-27 Bucket edge depth control device for construction machinery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02176023A JPH02176023A (en) 1990-07-09
JP2699097B2 true JP2699097B2 (en) 1998-01-19

Family

ID=18235584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63330700A Expired - Lifetime JP2699097B2 (en) 1988-12-27 1988-12-27 Bucket edge depth control device for construction machinery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2699097B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11001985B2 (en) 2017-09-13 2021-05-11 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Work machine

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61270421A (en) * 1985-05-24 1986-11-29 Sumitomo Heavy Ind Ltd Plane excavating and shaping control device of hydraulic shovel

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02176023A (en) 1990-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3306301B2 (en) Front control device for construction machinery
JP3091667B2 (en) Excavation control device for construction machinery
JP3364303B2 (en) Work machine control device
KR19990081852A (en) Control device of construction machinery
JP4215944B2 (en) Front control device of hydraulic excavator
JP2699097B2 (en) Bucket edge depth control device for construction machinery
JPS6237183B2 (en)
JPH076212B2 (en) Position control device for power shovel
JP2687169B2 (en) Slope work control device for construction machinery
JPH0823155B2 (en) Work machine control device
JPH02232430A (en) Controller for depth of excavation of hydraulic shovel
JPH083187B2 (en) Power shovel bucket angle controller
JP2000303492A (en) Front controller for construction machinery
JP3273575B2 (en) Work machine control method
JP2000355957A (en) Zone restrictive excavation controller for hydraulic shovel
JP2966081B2 (en) Construction machinery
JPH02101228A (en) Control device for working machine
JPH0791844B2 (en) Work machine control device
JPH0776453B2 (en) Work machine trajectory control device
JP2662271B2 (en) Work machine trajectory control device
JPH02261129A (en) Control device for bucket edge depth of drilling machine
JP2614625B2 (en) Excavator
JPS6145025B2 (en)
JP2574671B2 (en) Control device for working machine in power shovel
JP2983783B2 (en) Work machine constant speed trajectory control device