JPH0745743B2 - Linear excavation control device for hydraulic excavator - Google Patents

Linear excavation control device for hydraulic excavator

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JPH0745743B2
JPH0745743B2 JP62169107A JP16910787A JPH0745743B2 JP H0745743 B2 JPH0745743 B2 JP H0745743B2 JP 62169107 A JP62169107 A JP 62169107A JP 16910787 A JP16910787 A JP 16910787A JP H0745743 B2 JPH0745743 B2 JP H0745743B2
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boom
arm
bucket
cylinder
angle
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JP62169107A
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裕和 新谷
誠 覚前
敏 広田
憲彦 林
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Kobe Steel Ltd
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    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/435Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
    • E02F3/437Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like providing automatic sequences of movements, e.g. linear excavation, keeping dipper angle constant

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は法面掘削(仕上げ)作業や溝底を水平に掘削す
る作業等、バケットを一定姿勢で掘削地面と平行に移動
させる直線掘削作業を行なうための直線掘削制御装置に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention is a straight line excavation work for moving a bucket in a constant posture in parallel with the excavation ground, such as slope excavation (finishing) work and work for horizontally excavating a groove bottom. The present invention relates to a straight line excavation control device for carrying out.

(従来技術) 従来、この種、油圧ショベルの直線掘削制御装置とし
て、オペレータのレバー操作等による速度指令信号に基
づいてブーム(ブームシリンダ)、アーム(アームシリ
ンダ)、バケット(バケットシリンダ)のすべてを自動
制御する構成のものは種々提案されている。
(Prior Art) Conventionally, as a linear excavation control device for a hydraulic excavator, a boom (boom cylinder), an arm (arm cylinder), and a bucket (bucket cylinder) are all controlled based on a speed command signal from an operator's lever operation. Various automatic control configurations have been proposed.

ところが、通常の手動による掘削作業時においては、オ
ペレータは、アーム、ブームのいずれか一方の梁部材を
制御の基準として定め、この基準の梁部材をレバー操作
によって作動させると同時に、これに追従させるように
もう一つの梁部材およびバケットの作動を別のレバー操
作によって制御するのが通例であるため、バケットを直
接の制御対象とする従来装置によると、上記通常の掘削
作業時との操作の違和感が大きく、たとえば通常作業時
の操作感覚でアームの作動速度をレバー操作によって指
令したつもりが、実際にはアームがオペレータの意思通
りの動きをしない等、操作フィーリングの面で問題があ
った。
However, during normal manual excavation work, the operator defines one of the arm and boom beam members as a control reference, and activates the reference beam member at the same time by operating the lever to cause the beam member to follow it. Since it is customary to control the operation of the other beam member and the bucket by operating another lever as described above, according to the conventional device that directly controls the bucket, the operation feels uncomfortable compared with the normal excavation work. However, there is a problem in terms of operation feeling that the arm does not move as intended by the operator, for example, although the operating speed of the arm is instructed by operating the lever with a sense of operation during normal work.

また、ブーム、アーム、バケットのすべての動きについ
てコントーラで演算処理しなければならないため、必要
演算能力が大きくなり、その分、ハードのコストが高く
つくとともに、誤差要因が多くなって制御精度が悪くな
るおそれがある等の問題もあった。
In addition, since all the movements of the boom, arm, and bucket have to be calculated by the controller, the required calculation capacity becomes large, the hardware cost becomes high, and the error factors increase and the control accuracy becomes poor. There were also problems such as

(発明の目的) そこで本発明は、ブームおよびアームのうちいずれか一
方の梁部材を制御の基準としてレバー操作によって手動
制御し、もう一方の梁部材およびバケットを、この基準
の梁部材の作動速度に応じて自動制御でき、操作フィー
リングの改善、コスト低廉化、制御精度の向上を実現す
ることができる油圧ショベルの直線掘削制御装置を提供
するものである。
(Object of the Invention) Therefore, according to the present invention, one of the boom member and the arm member is manually controlled by lever operation with the beam member as a reference, and the other beam member and bucket are operated at the operating speed of the reference beam member. The present invention provides a linear excavation control device for a hydraulic excavator, which can be automatically controlled according to the above, and can realize improved operation feeling, cost reduction, and improved control accuracy.

(発明の構成) 本発明は、ブームと、このブームの先端に枢着されたア
ームと、このアームの先端に枢着されたバケットと、上
記ブームを俯仰駆動するブームシリンダと、上記アーム
を回動駆動するアームシリンダと、上記バケットを回動
駆動するバケットシリンダとを備えた油圧ショベルにお
いて、上記ブームシリンダおよびアームシリンダのうち
いずれか一方を手動制御する操作レバーと、この操作レ
バーによる上記一方のシリンダに対する作動指令速度を
検出する指令速度検出手段と、ブーム角度を検出するブ
ーム角度検出手段と、ブームに対するアームの角度を検
出するアーム角度検出手段と、バケット角度を検出する
バケット角度検出手段と、これら各検出手段からの検出
信号、バケットの対地高さ位置の目標値、バケット角度
の目標値、掘削角度の目標値がそれぞれ入力されるコン
トローラとを具備し、このコントローラは、上記各入力
に基づいて、上記ブームシリンダおよびアームシリンダ
のうち手動制御されないシリンダ、およびバケットシリ
ンダに対するフィードフォワード制御量とフィードバッ
ク制御量とを演算してこれら両シリンダの制御量を出力
する手段を有するものである。
(Structure of the Invention) The present invention relates to a boom, an arm pivotally attached to the tip of the boom, a bucket pivotally attached to the end of the arm, a boom cylinder for raising and lowering the boom, and a rotation of the arm. In a hydraulic excavator including a dynamically driven arm cylinder and a bucket cylinder that rotationally drives the bucket, an operating lever for manually controlling one of the boom cylinder and the arm cylinder, and one of the above-mentioned ones by the operating lever. Command speed detecting means for detecting an operation command speed for the cylinder, boom angle detecting means for detecting a boom angle, arm angle detecting means for detecting an angle of the arm with respect to the boom, and bucket angle detecting means for detecting a bucket angle, The detection signal from each of these detection means, the target value of the height of the bucket above ground, and the bucket angle A controller for inputting a target value and a target value for the excavation angle, respectively, and the controller, based on the respective inputs, performs feedforward control on a cylinder not manually controlled among the boom cylinder and the arm cylinder, and a bucket cylinder. It has means for calculating the control amount and the feedback control amount and outputting the control amounts of these two cylinders.

この構成により、手動制御される基準梁部材の作動速度
に応じて他方の梁部材およびバケットが自動制御される
ため、操作フィーリングが通常の手動掘削作業時のそれ
に近くなり、操作の違和感がなくなる。また、自動制御
対象の減少により、必要な演算処理能力が小さくてすむ
ため、コスト上有利となるとともに、誤差要因の減少に
よって制御精度の向上も期待できることとなる。
With this configuration, the other beam member and the bucket are automatically controlled according to the operating speed of the manually controlled reference beam member, so that the operation feeling becomes closer to that during normal manual excavation work, and the sense of discomfort in operation is eliminated. . Further, since the number of objects to be automatically controlled is reduced, the required calculation processing capacity can be reduced, which is advantageous in terms of cost and, at the same time, improvement in control accuracy can be expected due to the reduction of error factors.

(実施例) 本発明の実施例を図によって説明する。(Example) An example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第3図において、1は油圧ショベル本体の旋回体、2は
この旋回体1に俯仰自在に枢着されたブームで、このブ
ーム2の先端にアーム3、このアーム3の先端にバケッ
ト4がそれぞれ回動可能に枢着されている。5はブーム
2を俯仰駆動するブームシリンダ、6はアーム3を回動
駆動するアームシリンダ、7はバケット4を回動駆動す
るバケットシリンダである。
In FIG. 3, reference numeral 1 is a revolving structure of the hydraulic excavator main body, 2 is a boom pivotably attached to the revolving structure 1, and an arm 3 is provided at the tip of the boom 2 and a bucket 4 is provided at the end of the arm 3. It is pivotably attached. Reference numeral 5 is a boom cylinder that drives the boom 2 up and down, 6 is an arm cylinder that rotationally drives the arm 3, and 7 is a bucket cylinder that rotationally drives the bucket 4.

この油圧ショベルには、第1図に示すように、ブーム1
の対地角度θを検出するブーム角度検出器8、ブーム
2に対するアーム3の角度αを検出するアーム角度検
出器9、バケット4の対地角度を検出するバケット角度
検出器10がそれぞれブーム2、アーム3、バケット4の
各枢着点またはその近傍に設けられるとともに、旋回体
1の運転室内に、アーム3を手動制御するためのアーム
レバー(図示せず)の操作速度(指令速度)をアーム上
げ、下げ両方向についてリモコン弁のパイロット圧によ
って検出するアームレバーパイロット圧検出器11,12
と、掘削角度設定スイッチ13と、自動・手動切換スイッ
チ14とが設けられている。第3図は法面掘削(仕上げ)
作業の場合を示しており、法面(掘削地面)Gの傾斜角
度βが目標掘削角度として掘削角度設定スイッチ13によ
って設定される。
This hydraulic excavator includes a boom 1 as shown in FIG.
The boom angle detector 8 for detecting the ground angle θ 1 of the boom 2 , the arm angle detector 9 for detecting the angle α 2 of the arm 3 with respect to the boom 2, and the bucket angle detector 10 for detecting the ground angle of the bucket 4 are respectively boom 2, The operation speed (command speed) of an arm lever (not shown) for manually controlling the arm 3 is provided in each of the pivot points of the arm 3 and the bucket 4 or in the vicinity of the pivot points and in the operation room of the revolving structure 1. Arm lever pilot pressure detector 11,12 that detects by the pilot pressure of the remote control valve in both up and down directions
An excavation angle setting switch 13 and an automatic / manual switch 14 are provided. Figure 3 shows slope excavation (finishing)
In the case of work, the inclination angle β of the slope (excavation ground) G is set by the excavation angle setting switch 13 as the target excavation angle.

なお、以下は、掘削面が水平面の場合について説明する
が、第3図の法面掘削の場合、水平座標軸x、垂直座標
軸yに対し掘削角度β分だけ回転した座標軸x′,y′に
基づいてアーム先端B位置の座標計算を行う。
In the following, the case where the excavation surface is a horizontal plane will be described, but in the case of slope excavation shown in FIG. 3, based on the coordinate axes x ′ and y ′ rotated by the excavation angle β with respect to the horizontal coordinate axis x and the vertical coordinate axis y. Coordinate calculation of the arm tip B position is performed.

一方、自動・手動切換スイッチ14が自動側にセットされ
ることにより、このときのアーム先端(アーム3に対す
るバケット枢着点)Bの高さ位置、すなわちバケット高
さ位置yb、およびバケット対地角度θがそれぞれ目標
値として設定される。
On the other hand, when the automatic / manual switch 14 is set to the automatic side, the height position of the arm tip (bucket pivot point with respect to the arm 3) B at this time, that is, the bucket height position yb, and the bucket ground angle θ. 3 is set as the target value.

第3図中、αはブーム3に対するバケット角度、l1
ブーム基端Oからブーム先端Aまでの距離(ブーム長
さ)、l2はブーム先端Aからアーム先端Bまでの距離
(アーム長さ)をそれぞれ示す。
In FIG. 3, α 3 is the bucket angle with respect to the boom 3, l 1 is the distance from the boom base end O to the boom tip A (boom length), and l 2 is the distance from the boom tip A to the arm tip B (arm length). Respectively) are shown.

上記各検出器8〜12の検出信号、掘削角度設定スイッチ
13、自動・手動切換スイッチ14のスイッチ信号はコント
ローラ15に入力される。このコントローラ15は、アーム
レバー操作に基づき、アームシリンダ6に対する制御信
号をアームシリンダ油圧制御部16に出力するとともに、
アーム先端Bの対地高さ位置ybおよびバケット対地角度
をそれぞれ一定(目標値)に保ちつつバケット4を第3
図矢印方向に直線移動させるために必要なブーム2(ブ
ームシリンダ5)およびバケット4(バケットシリンダ
7)の制御量を演算し、これをブームシリンダ油圧制御
部17およびバケットシリンダ油圧制御部18に出力する。
Detection signal of each of the above detectors 8 to 12, excavation angle setting switch
The switch signal of the automatic / manual changeover switch 14 is input to the controller 15. The controller 15 outputs a control signal for the arm cylinder 6 to the arm cylinder hydraulic pressure control unit 16 based on the arm lever operation, and
The bucket 4 is moved to the third position while keeping the ground height position y b of the arm tip B and the bucket ground angle constant (target values), respectively.
The control amount of the boom 2 (boom cylinder 5) and the bucket 4 (bucket cylinder 7) required for linear movement in the direction of the arrow in the figure is calculated, and this is output to the boom cylinder hydraulic pressure control unit 17 and the bucket cylinder hydraulic pressure control unit 18. To do.

各シリンダ油圧制御部16,17,18は、それぞれ電磁比例減
圧弁と、この減圧弁の二次圧によって作動する切換弁
(いずれも図示せず)とを具備し、切換弁の作動によっ
てアーム、ブーム、バケット各シリンダ6,5,7への圧油
供給量、すなわちシリンダ作動速度が制御される。
Each of the cylinder hydraulic pressure control units 16, 17, 18 includes an electromagnetic proportional pressure reducing valve and a switching valve (not shown) that is operated by the secondary pressure of the pressure reducing valve. The amount of pressure oil supplied to each cylinder 6, 5, 7 of the boom and bucket, that is, the cylinder operating speed is controlled.

コントローラ15の機能を第2図の機能ブロック図によっ
て説明する。
The function of the controller 15 will be described with reference to the functional block diagram of FIG.

コントローラ15は、アーム制御ブロック15aと、ブーム
制御ブロック15bと、バケット制御ブロック15cとから成
っている。
The controller 15 includes an arm control block 15a, a boom control block 15b, and a bucket control block 15c.

(I)アーム制御ブロック15a このブロック15aにおいては、アームレバーパイロット
圧検出器11または12によるアームレバー信号(速度指令
信号)に、演算手段19によって所定のゲインをかけて基
本制御量u21を出し、これにアームリンク補正手段20に
よる補正を加えて、1次補正制御量u22を求め、これに
さらに非線形補償手段21による補正を加えた2次補正制
御量u2をアームシリンダ油圧制御部16に対する制御量と
して出力する。
(I) Arm control block 15a In this block 15a, the arm lever signal (speed command signal) from the arm lever pilot pressure detector 11 or 12 is multiplied by a predetermined gain by the calculating means 19 to obtain the basic control amount u 21 . Then, the correction by the arm link correction means 20 is added to this to obtain the primary correction control amount u 22, and the secondary correction control amount u 2 obtained by further adding the correction by the non-linear compensation means 21 to the arm cylinder hydraulic pressure control unit 16 Is output as a control amount for.

アームリンク補正手段20は、アームシリンダ6の伸縮速
度とアーム3の回動角速度が比例関係にないことに鑑
み、これらの関係がシリンダ全ストロークを通じて比例
関係に保たれるように所定の補正を加える。また、非線
形補償手段21は、アームシリンダ油圧制御部16におい
て、電磁比例減圧弁の不感帯や、切換弁のスプールスト
ロークと開度との非線形性等が原因で生じる、電磁比例
減圧弁への出力電流値と、アームシリンダ6の伸縮速度
との間の非線形性を補正し、線形性を保つ。
The arm link correction means 20 applies a predetermined correction so that the expansion / contraction speed of the arm cylinder 6 and the rotational angular speed of the arm 3 are not in a proportional relationship so that these relationships are maintained in a proportional relationship throughout the entire cylinder stroke. . Further, the non-linear compensating means 21 controls the output current to the electromagnetic proportional pressure reducing valve in the arm cylinder hydraulic pressure control unit 16 due to the dead zone of the electromagnetic proportional pressure reducing valve, the non-linearity between the spool stroke and the opening of the switching valve, and the like. The linearity is maintained by correcting the non-linearity between the value and the expansion / contraction speed of the arm cylinder 6.

こうして、アーム3がアームレバー操作による指令速度
に従って一定角速度で手動制御される。
In this way, the arm 3 is manually controlled at a constant angular velocity according to the commanded velocity by operating the arm lever.

(II)ブーム制御ブロック15b このブロック15bにおいては、ブーム角度、アーム角度
両検出器8,9による現在のブーム角度θおよびアーム
角度αが入力され、これら角度信号と、アーム制御ブ
ロック15aの基本制御量u21とに基づいて、ブームシリン
ダフィードフォワード演算手段22により、アーム先端B
の高さ位置ybを一定に保つためのブームシリンダフィー
ドフォワード量u11の演算が行われる。この演算内容は
次の通りである。
(II) Boom control block 15b In this block 15b, the present boom angle θ 1 and arm angle α 2 from the boom angle and arm angle detectors 8 and 9 are input, and these angle signals and arm control block 15a Based on the basic control amount u 21 , the boom cylinder feedforward calculation means 22 causes the arm tip B
The boom cylinder feedforward amount u 11 is calculated to keep the height position y b of the boom constant. The contents of this calculation are as follows.

第3図におけるアーム先端Bの高さ位置ybは、 yb=l1sinθ+l2sin(θ−α) …(1) これより、アーム先端角速度yは、 ={l1cosθ+l2cos(θ−α)}θ−l2co
s(θ−α …(2) となる。はブーム角速度、はアーム角速度であ
る。
The height position y b of the arm tip B in FIG. 3 is y b = l 1 sin θ 1 + l 2 sin (θ 1 −α 2 ) (1) From this, the arm tip angular velocity y b is b = {l 1 cos θ 1 + l 2 cos (θ 1 −α 2 )} θ 1 −l 2 co
s (θ 1 −α 2 ) 2 (2) 1 is the boom angular velocity, and 2 is the arm angular velocity.

yb一定であれば=0 上記(3)式を用いて、第2図のブームシリンダフィー
ドフォワード制御量u11は、 で求められる。Kffはフィードフォワードゲインであ
る。
If y b is constant, b = 0 Using the above equation (3), the boom cylinder feedforward control amount u 11 in FIG. Required by. Kff is the feedforward gain.

また、ブーム角度信号およびアーム角度信号から、実際
のアーム先端Bの高さ位置ybが、座標演算手段23により
前記(1)式の座標計算によって求められ、この演算値
ybと、アーム先端高さ位置の目標値yb0との偏差Δyb
ら、比例積分手段24によってフィードバック制御量u12
が演算される。
Further, the actual height position y b of the arm tip B is obtained from the boom angle signal and the arm angle signal by the coordinate calculation means 23 by the coordinate calculation of the equation (1), and this calculated value
y b and, from the deviation [Delta] y b from the target value y b0 arm tip height position, feedback control amount by a proportional integrating means 24 u 12
Is calculated.

このフィードバック制御量u12と、前記(4)式で求め
たフィードフォワード制御量u11とが加算されてブーム
シリンダ基本制御量u13となり、これに、ブームリンク
補正手段25による補正(1次補正制御量u14)、ブーム
姿勢補手段26による補正(2次補正制御量u15)、非線
形補償手段27による補正を加えてブームシリンダ制御出
力u1が求められる。ブームリンク補正手段25は、前記ア
ーム制御ブロック15aにおけるアームリンク補正手段21
と同様、ブームシリンダ5の伸縮速度とブーム2の回動
角角度との比例関係を保つための補正を行ない、非線形
補償手段27は、同じく非線形補償手段21と同様、ブーム
シリンダ油圧制御部17への出力電流値とブームシリンダ
速度との線形性を補償する。また、ブーム姿勢補正手段
26は、ブーム角度θによってブーム2の慣性モーメン
トが変化し、これによってブームシリンダ圧が変化して
シリンダ速度が変化することを考慮し、ブーム角度に応
じて補正ゲインを乗じることにより、ブーム角速度を一
定に保つ補正を行なう。
This feedback control amount u 12 and the feedforward control amount u 11 obtained by the equation (4) are added to form the boom cylinder basic control amount u 13 , which is corrected by the boom link correction means 25 (first-order correction). The boom cylinder control output u 1 is obtained by adding the control amount u 14 ), the correction by the boom posture compensation means 26 (secondary correction control amount u 15 ), and the correction by the non-linear compensation means 27. The boom link correcting means 25 is the arm link correcting means 21 in the arm control block 15a.
Similarly to the above, the correction for maintaining the proportional relationship between the expansion / contraction speed of the boom cylinder 5 and the rotation angle angle of the boom 2 is performed, and the non-linear compensating means 27, similarly to the non-linear compensating means 21, sends to the boom cylinder hydraulic control section 17. To compensate the linearity between the output current value and the boom cylinder speed. Also, boom attitude correction means
In consideration of the fact that the inertia moment of the boom 2 changes according to the boom angle θ 1 , the boom cylinder pressure changes due to this, and the cylinder speed changes, the 26 indicates the boom angular speed by multiplying the correction gain according to the boom angle. Perform a correction to keep constant.

こうして、アーム先端Bが高さ一定状態で、掘削面Gに
沿って直線移動するようにブーム2が制御される。
In this way, the boom 2 is controlled so that the arm tip B moves straight along the excavation surface G with the height of the arm being constant.

(III)バケット制御ブロック15c このブロック15cにおいては、バケット角度検出器10に
よるバケット角度θの検出値と、バケット角度の目標
値θ30との偏差Δθから比例積分手段28によってフィ
ードバック制御量u32を求める。一方、アーム制御ブロ
ック15aの基本制御量u21と、ブーム制御ブロック15bの
基本制御量u13とが組込まれ、バケットフィードフォワ
ード演算手段29により、この両制御量u21,u13に基づい
て、バケット角度θを目標値θ30と一致させる方向の
バケットシリンダフィードフォワード制御量u13が演算
される。すなわち、バケット角度θ=θ−α−α
=0とすると …(5) (5)式に基づいて u31=Kff(u13−u21) で、バケットフィードフォワード制御量u31が求められ
る。
(III) Bucket control block 15c In this block 15c, the feedback control amount u is calculated by the proportional integration means 28 from the deviation Δθ 3 between the detected value of the bucket angle θ 3 by the bucket angle detector 10 and the bucket angle target value θ 30. Ask for 32 . On the other hand, the basic control quantity u 21 of the arm control block 15a, a basic control quantity u 13 of the boom control block 15b is incorporated, by a bucket feedforward operation means 29, on the basis of the both control amounts u 21, u 13, The bucket cylinder feedforward control amount u 13 in the direction in which the bucket angle θ 3 matches the target value θ 30 is calculated. That is, the bucket angle θ 3 = θ 1 −α 2 −α
33 = 1 - 2 - 3 3 = 0 to the 3 = 1 - 2 ... (5) (5) based on the equation u 31 = Kff (u 13 -u 21), bucket feedforward control amount u 31 Is required.

そして、これらフィードバック制御量u32とフィードフ
ォワード制御量u31とが加算されて基本バケット制御量u
33が求められ、これに、前記アーム制御ブロック15aの
場合と同様に、バケットリンク補正手段31による補正
(1次補正制御量u34)、および非線形補償手段32によ
る補正を加えてバケットシリンダ制御出力u3を求める。
Then, the feedback control amount u 32 and the feedforward control amount u 31 are added to obtain the basic bucket control amount u
33 is obtained, and similarly to the case of the arm control block 15a, the bucket cylinder control output is obtained by adding the correction by the bucket link correcting means 31 (first-order correction control amount u 34 ) and the non-linear compensating means 32. Find u 3 .

これにより、バケット4の対地角度θが一定(目標
値)に保たれ、この機能と、ブーム制御ブロック15bに
よるアーム先端Bの直線移動制御機能とが組合わされて
法面掘削作業が行なわれる。
As a result, the ground angle θ 3 of the bucket 4 is kept constant (target value), and this function is combined with the linear movement control function of the arm tip B by the boom control block 15b to perform slope excavation work.

ところで、上記実施例では法面掘削作業の場合を例にと
って説明したが、本発明は溝底を水平に掘削する作業、
ローディングショベルによる水平押出し作業にも上記同
様に実施することができる。この場合、目標掘削角は0
°となる。また、第2図に示す各ブロック15a,15b,15c
における各補正手段20,25,26,30および非線形補償手段2
1,27,31は機能上有用であることはいうまでもないが、
それほど厳密な掘削精度を要求されない作業の場合には
省略することが可能である。また、各リンク補正手段2
0,25,30については、ブーム2,アーム3,バケット4の作
動範囲が限定されていて、これらの角速度とシリンダ速
度との比例関係が問題とならない場合には省略して差支
えない。さらに、上記実施例では、手動制御する梁部材
としてアーム3を例にとったが、ブーム2を手動制御対
象としてもよい。
By the way, in the above-mentioned embodiment, the case of the slope excavation work has been described as an example, but the present invention is a work for excavating the groove bottom horizontally,
The horizontal extrusion operation using a loading shovel can be performed in the same manner as above. In this case, the target excavation angle is 0
It becomes °. In addition, each block 15a, 15b, 15c shown in FIG.
Correction means 20, 25, 26, 30 and non-linear compensation means 2 in
It goes without saying that 1,27,31 are functionally useful,
It can be omitted in the case of work that does not require very precise excavation accuracy. Also, each link correction means 2
0, 25, 30 can be omitted if the operating ranges of the boom 2, the arm 3, and the bucket 4 are limited and the proportional relationship between the angular velocity and the cylinder velocity does not matter. Further, in the above-described embodiment, the arm 3 is taken as an example of the beam member to be manually controlled, but the boom 2 may be manually controlled.

(発明の効果) 上記のように本発明の直線掘削制御装置によるときは、
アーム、ブームのいずれか一方の梁部材をオペレータの
レバー操作によって手動制御し、他方の梁部材とバケッ
トとを上記レバー操作による指令速度で、上記手動制御
される梁部材の作動と連動して直線掘削機能が得られる
ように自動制御する構成としたから、この直線掘削作業
時の操作と、一方の梁部材作動を基準として他方の梁部
材とバケットとを手動操作する通常の掘削作業時の操作
とに違和感がなくなり、操作フィーリングが改善され
る。また、コントローラによる演算処理は、主として他
方の梁部材とバケットの二つについて行なえばよいた
め、コントローラの演算処理能力が小さくてすむ。この
ため、ハードのコストが安くてすむとともに、演算の誤
差要因が少なくなることから、制御精度の面で有利とな
る。
(Effect of the Invention) When the linear excavation control device of the present invention is used as described above,
One of the arm member and the boom member is manually controlled by the lever operation of the operator, and the other beam member and the bucket are linearly operated at the command speed by the lever operation in conjunction with the operation of the manually controlled beam member. Since it is configured to automatically control so that the excavation function can be obtained, operation during this straight line excavation work and operation during normal excavation work in which one beam member operation is used as a reference to manually operate the other beam member and the bucket The feeling of discomfort is eliminated and the operation feeling is improved. Further, since the arithmetic processing by the controller may be performed mainly on the other beam member and the bucket, the arithmetic processing capacity of the controller can be small. Therefore, the hardware cost is low, and the error factors of the calculation are reduced, which is advantageous in terms of control accuracy.

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

第1図は本発明の実施例を示す制御ブロック図、第2図
は同実施例におけるコントローラの機能ブロック図、第
3図は法面掘削作業を行なう油圧ショベルの外観図であ
る。 2…ブーム、3…アーム、4…バケット、5…ブームシ
リンダ、6…アームシリンダ、7…バケットシリンダ、
8…ブーム角度検出器、9…アーム角度検出器、10…バ
ケット角度検出器、11,12…アームレバーパイロット圧
検出器(指令速度検出手段)、13…掘削角度設定器、14
…自動・手動切換スイッチ(アーム高さ位置、バケット
角度の目標値入力手段)、15…コントローラ、15a…コ
ントローラのアーム制御ブロック、15b…同ブーム制御
ブロック、15c…同バケット制御ブロック、22,29…フィ
ードフォワード演算手段、23,24,28…フィードバック制
御量を演算するための手段。
FIG. 1 is a control block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a functional block diagram of a controller in the embodiment, and FIG. 3 is an external view of a hydraulic excavator for performing slope excavation work. 2 ... boom, 3 ... arm, 4 ... bucket, 5 ... boom cylinder, 6 ... arm cylinder, 7 ... bucket cylinder,
8 ... Boom angle detector, 9 ... Arm angle detector, 10 ... Bucket angle detector, 11, 12 ... Arm lever pilot pressure detector (command speed detecting means), 13 ... Excavation angle setting device, 14
… Automatic / manual switch (arm height position, bucket angle target value input means), 15… Controller, 15a… Controller arm control block, 15b… Boom control block, 15c… Bucket control block, 22,29 ... Feedforward calculation means, 23, 24, 28 ... Means for calculating the feedback control amount.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ブームと、このブームの先端に枢着された
アームと、このアームの先端に枢着されたバケットと、
上記ブームを俯仰駆動するブームシリンダと、上記アー
ムを回動駆動するアームシリンダと、上記バケットを回
動駆動するバケットシリンダとを備えた油圧ショベルに
おいて、上記ブームシリンダおよびアームシリンダのう
ちいずれか一方を手動制御する操作レバーと、この操作
レバーによる上記一方のシリンダに対する作動指令速度
を検出する指令速度検出手段と、ブーム角度を検出する
ブーム角度検出手段と、ブームに対するアームの角度を
検出するアーム角度検出手段と、バケット角度を検出す
るバケット角度検出手段と、これら各検出手段からの検
出信号、バケットの対地高さ位置の目標値、バケット角
度の目標値、掘削角度の目標値がそれぞれ入力されるコ
ントローラとを具備し、このコントローラは、上記各入
力に基づいて、上記ブームシリンダおよびアームシリン
ダのうち手動制御されないシリンダ、およびバケットシ
リンダに対するフィードフォワード制御量とフィードバ
ック制御量とを演算してこれら両シリンダの制御量を出
力する手段を有することを特徴とする油圧ショベルの直
線掘削制御装置。
1. A boom, an arm pivotally attached to the tip of the boom, and a bucket pivotally attached to the tip of the arm,
In a hydraulic excavator equipped with a boom cylinder for lifting and lowering the boom, an arm cylinder for rotationally driving the arm, and a bucket cylinder for rotationally driving the bucket, one of the boom cylinder and the arm cylinder is used. An operating lever for manual control, a command speed detecting means for detecting an operation command speed for the one cylinder by the operating lever, a boom angle detecting means for detecting a boom angle, and an arm angle detecting for detecting an angle of the arm with respect to the boom. Means, a bucket angle detecting means for detecting a bucket angle, and a controller to which a detection signal from each of these detecting means, a target value of the ground height position of the bucket, a target value of the bucket angle, and a target value of the excavation angle are input, respectively. Based on each of the above inputs, the controller A straight line of a hydraulic excavator, which has means for calculating a feedforward control amount and a feedback control amount for a boom cylinder and an arm cylinder that are not manually controlled and a bucket cylinder and outputting the control amounts of these cylinders. Excavation control device.
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