JPH0776453B2

JPH0776453B2 - Work machine trajectory control device

Info

Publication number: JPH0776453B2
Application number: JP63108099A
Authority: JP
Inventors: 順市成沢; 謙一郎伊達; 憲一宮田; 裕平佐藤
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1987-05-29
Filing date: 1988-04-28
Publication date: 1995-08-16
Anticipated expiration: 2010-08-16
Also published as: JPH01278623A

Description

Detailed Description of the Invention

A.産業上の利用分野本発明は少なくとも軌跡制御される２本のアームを有す
る作業機の軌跡制御装置に関する。 B.発明の背景本出願人は先に、第10図（ａ），（ｂ）に示すように、
第１アーム1,第２アーム2,第３アーム３及びこれらを駆
動する第１シリンダ4,第２シリンダ5,第３シリンダ６を
有し、第３アーム３の先端にバイブロハンマ７やオーガ
掘削ユニット８などの作業用アタッチメントを装着した
多関節基礎用作業機（以下、作業機）を提案した。ここ
で、PLは矢板、DRはオーガドリルである。このような作業機で矢板PLを打設したり、孔を穿設する
場合、一般の垂直施工では第３アーム３の先端を地面に
対して垂直方向に操作しないと矢板が破損したりドリル
DRが損傷することがある。このため、通常は第３アーム
３近傍に合図のための作業者を配置し、第３アーム３先
端の水平方向偏差をこの作業者が目視により確認し、運
転者にアームの操作方向を合図して、極力、矢板PLなど
を地面に垂直に打設している。ところで、ショベル本体と、ブームと、アームと、アー
ム先端に取付けられたバケットとを有する油圧式パワー
ショベルにおいては、バケットの位置を任意の方向に軌
跡制御できる制御装置が種々知られている。例えば、特
公昭61−45025号公報においては、バケット回動点を軌
跡制御するため、バケット回動点の水平及び垂直方向の
速度設定レバーからの信号を用いてブーム及びアームの
目標回動速度を演算し、これにより各シリンダの流量制
御を行っている。 C.発明が解決しようとする問題点しかしながら、上述した軌跡制御を行なわない前者の作
業機の場合、目視で第３アーム３先端の水平方向偏差を確認して
いるため所望の精度を得にくい、運転者は合図に従って各シリンダ用の３本の操作レ
バーを操作しなくてはならず、作業性も低下する、という問題がある。そこで、特公昭61−45025号公報に開示された軌跡制御
装置を作業機の第３アーム先端の軌跡制御に用いること
も考えられるが、垂直方向の軌跡制御を行う場合は水平方向の速度設
定値を零とし、垂直方向の速度設定値のみで目標角速度
を演算するが、位置フィードバックをかけていないから
軌跡の水平方向の誤差が出てもこれを補正することがで
きない。特に、油圧式作業機のように電磁比例弁の流量
制御で軌跡制御を行う場合、低流量域では弁自体の流量
特性にばらつきがあり、作業機のように垂直軌跡精度を
要求される作業には使用できない。そこで、このような水平方向の誤差を少なくするた
めに、上記公報では、流量制御系において角速度フィー
ドバックをかけているが、矢板打設などの施工作業では
作業速度が低速であるため、角速度、すなわち角度の微
分値は非常に小さな値となりフィードバックの効果は期
待できない。さらに上記特公昭61−45025号公報に記載の軌跡制御装
置では、ブームレバーのみの操作により垂直方向への軌
跡制御（水平方向速度＝０）を行ない、アームレバーの
みの操作により水平方向への軌跡制御（垂直方向速度＝
０）を行ない、ブームレバー，アームレバーを同時に操
作することにより斜め方向への軌跡制御を行なう。この
斜め方向への軌跡制御については、例えば両レバーを同
速度で操作すれば45度方向の軌跡制御が可能であるが、
任意の方向への軌跡制御は両レバーを常時、所定の速度
比で操作しなければならず難しい。そこで、軌跡方向設
定器のようなものを設け、ブームレバー操作により水平
方向速度＝Ｋ・垂直方向速度となるような定数Ｋを予め
任意に設定することも考えられるが、例えばアーム先端
にバイブロハンマを吊持して矢板を土中に打ち込むよう
な作業では、矢板打込み開始の方向が上記予め設定した
軌跡方向と一致していないと、打込み時に矢板に無理な
力が加わり、矢板が折損するおそれがある。本発明の目的は、軌跡方向と直交する方向成分の誤差を
フィードバックすることにより軌跡精度を向上させた作
業機の軌跡制御装置を提供することにある。また本発明の目的は、軌跡方向を作業開始時あるいは作
業中の作業アタッチメントの方向に設定することによ
り、矢板，オーガドリルなどが折損しないようにした作
業機の軌跡制御装置を提供することにある。 D.問題点を解決するための手段クレーム対応図である第１図（ａ），（ｂ）により説明
すると、本発明は、軌跡制御される少なくとも第１およ
び第２のアーム2,3と、これら各アームを回動運動せし
める第１および第２の駆動手段5,6と、第２のアーム３
先端に取付けられた作業用アタッチメント７とを備えた
作業機に適用される。そして上述の問題点は、請求項１の発明によれば、第２
のアーム３先端の軌跡の方向を設定する軌跡方向設定手
段15と、第１および第２のアーム2,3に関連した角度を
検出するアーム角度検出手段12,13と、第２のアーム３
先端の位置を検出する位置検出手段501と、上記軌跡に
沿った第２のアーム３先端の作業速度を指令する指令手
段14と、検出された第２のアーム３先端の位置に基づい
て、軌跡の方向と直交する方向の第２のアーム３先端の
軌跡からのずれ量を演算するずれ量演算手段502と、ず
れ量と作業速度の指令値とに基づいて、ずれ量に依存す
る大きさであって上記軌跡と直交する方向の修正速度指
令値を演算する修正速度指令値演算手段と503と、第１
および第２のアーム2,3に関連した角度，作業速度の指
令値、修正速度指令値，および上記軌跡の方向に基づい
て、第２のアーム３先端の軌跡の方向の速度成分が指令
された作業速度となって第２のアーム３先端が上記軌跡
に沿って指令手段14で指令された作業速度で移動するよ
うに、第１および第２のアーム2,3の回動速度を演算す
る回動速度演算手段504と、この演算手段504で演算され
た回動速度となるよう第１および第２の駆動手段5,6を
駆動制御する駆動制御手段505とを具備することによっ
て解決される。また矢板などが破損するといった上述の問題点は、特に
請求項４の発明によれば、第１および第２のアーム2,3
に関連した角度を検出するアーム角度検出手段12,13
と、作業アタッチメント７の取付角度を検出するアタッ
チメント角度検出手段15と、少なくとも検出された作業
アタッチメント７の取付角度に基づいて、第２のアーム
３先端の軌跡の方向を作業アタッチメント７の取付角度
の方向に設定する軌跡方向設定手段100と、軌跡方向設
定手段100で設定された軌跡に沿った第２のアーム３先
端の作業速度を指令する指令手段14と、第１および第２
のアーム2,3に関連した角度，作業速度の指令値，およ
び設定された軌跡の方向に基づいて、第２のアーム３先
端の軌跡の方向の速度成分が指令された作業速度となっ
て第２のアーム３先端が設定された軌跡の方向に沿って
指令された作業速度で移動するように第１および第２の
アーム2,3の回動速度を演算する回動速度演算手段604
と、この演算手段604で演算された回動速度となるよう
第１および第２の駆動手段5,6を駆動制御する駆動制御
手段505とを具備することによって解決される。 E.作用請求項１の発明指令手段14にて作業速度を指令すると、軌跡方向設定手
段15で設定した軌跡の方向と直交する方向の第２のアー
ム３先端の軌跡からのずれ量がずれ量演算手段502で演
算される。このずれ量と作業速度の指令値とにより、軌
跡の方向と直交する方向の修正速度指令値を修正速度指
令値演算手段503が演算する。アーム角度検出手段12,13
からの信号と作業速度の指令値と修正速度指令値と軌跡
の方向とに基づいて、回動速度演算手段504が各アーム
2,3の回動速度を演算する。この回動速度が得られるよ
うに駆動制御手段505の制御の下に駆動手段5,6が駆動さ
れ、第２のアーム３先端は予め定められた軌跡に沿っ
て、軌跡の方向の速度成分が指令手段14で指令した速度
となるように運動する。したがって、第２アーム３先端
が軌跡からずれると、そのずれ量と作業速度の指令値と
に相応して、軌跡の方向と直交する方向の修正速度指令
値が演算され、ずれを復帰させるために軌跡の方向と直
交する方向にも第２アーム３先端が運動しつつ第２アー
ム３先端が軌跡に沿って指令された作業速度で運動し、
軌跡制御が向上する。請求項４の発明作業アタッチメント７の取付方向角度が検出され、軌跡
方向設定手段100によりそのアタッチメント７の取付方
向が軌跡の方向に設定される。指令手段14により軌跡方
向の作業速度を指令すると、指令された作業速度で軌跡
に沿って第２のアーム３先端が運動するように、回動速
度演算手段604により第1,第２のアーム2,3の回動速度が
演算され、この回動速度が得られるように駆動制御手段
505の制御の下に駆動手段5,6が駆動され、第２のアーム
３先端は軌跡に沿って、指令手段14で指令した速度で運
動する。作業開始時あるいは作業中の作業アタッチメン
ト７の取付方向が軌跡の方向とされるから、作業に際し
て矢板やオーガドリルに無理な力が働かず、その折損が
防止される。 F.実施例 −第１の実施例− 第２図〜第12図により第１の実施例について説明する。
以下では、第10図（ａ）に示す作業機に本発明を適用す
る場合について説明する。第10図（ａ）において、下部走行体LT上に旋回可能に上
部旋回体USが設けられ、これらにより作業機本体CMが構
成される。上部旋回体USには第１アーム１が回動可能に
設けられ、その先端に第２アーム２が回動可能に設けら
れ、その先端に第３アーム３が回動可能に設けられてお
り、各アーム１〜３はそれぞれ油圧シリンダ４〜６によ
り駆動される。第３アーム３の先端には作業用アタッチ
メント、例えばバイブロハンマユニット７がピン結合さ
れる。第10図（ｂ）に示すアースオーガ掘削ユニット８
を用いても良い。第２図のようにこの作業機の座標を定義し、以下の説明
はこの座標に従う。第２図において、原点O:第１アーム１の回動支点点A:第２アーム２の回動支点点B:第３アーム３の回動支点点C:第３アーム３先端の作業用アタッチメントの連結点Ｘ軸：点O,A,B,Cを含む平面上にあり、点Ｏを通る水平
面との交線とδの角をなす直線（修正方向と呼ぶ）Ｙ軸：点O,A,B,Cを含む平面上にあり、点Ｏを通りＸ軸
に直交する直線（作業方向と呼ぶ） L₁：点O,A間長さ L₂：点A,B間長さ L₃：点B,C間長さ α：大地に対する線分OAのなす角 A₁:X軸に対する線分OAのなす角 A₂:X軸に対する線分ABのなす角 A₃:X軸に対する線分BCのなす角 T₂：線分OAの延長線と線分ABのなす角 T₃：線分ABの延長線と線分BCのなす角 δ:Y軸と直交するＸ軸が水平方向となす角ここで、A₁＝α−δ A₂＝A₁−T₂ A₃＝A₂−T₃ ＝A₁−T₂−T₃ 第３図は制御装置全体の構成図を示す。角度検出器11は、第１アーム１の回動支点付近に取付け
られ、周知の振り子機構とポテンショメータにより第１
アームの対地角αを検出し、その対地角αを修正方向速
度演算回路200へ入力する。角度検出器12,13は、第2,第
３アーム2,3の回動支点に取付けられ、周知のレバー機
構とポテンショメータにより、それぞれ第１アーム１と
第２アーム２との相対角T₂，第２アーム２と第３アーム
３との相対角T₃を検出し、各相対角T₂，T₃を修正方向速
度指令値演算回路200および流量制御値演算回路400へ入
力する。制御レバー14は運転席に取付けられ、例えばレ
バー機構とポテンショメータで構成され、レバーの操作
角度に相応した信号を出力する。この信号は、第３アー
ム３先端の作業方向速度指令値（作業速度指令値）と
して修正方向速度指令値演算回路200と角速度制御値演
算回路300とに入力される。作業方向設定器15は第３ア
ーム３先端の作業方向と直交する方向が水平方向となす
角δを設定し、その設定値δを修正方向速度指令値演算
回路200に入力する。例えば、矢板を水平面に対して垂
直に打設する場合にはδ＝０、水平方向に移動する場合
にはδ＝90と設定する。すなわち、垂直方向と角度δを
なす方向が軌跡の方向である。なお、設定値δを任意の
値に設定する場合には、手動操作にて所望の設定値δを
入力する。修正方向速度指令値演算回路200は、角度α，T₂，T₃，
作業方向設定値δ及び作業方向指令値から修正方向の
速度指令値（修正速度指令値）を演算するとともに、
Ｘ軸と第2,第３アーム2,3のなす角度A₂，A₃を演算し、
これらを角速度制御値演算回路300に入力する。角速度
制御値演算回路300は、角度A₂，A₃，T₃及び速度指令値
，から第2,第３アーム2,3の角速度制御値_２，
_３を演算し、これらを流量制御値演算回路400に入力す
る。流量制御値演算回路400は、角速度制御値_２，
_３及び角度T₂，T₃からシリンダ5,6の流量制御値Q₂，Q₃
を演算し、電気油圧変換弁16,17に入力する。これらの
電気油圧変換弁16,17には不図示の油圧源から圧油が導
かれており、電気油圧変換弁16,17は、入力される流量
制御値Q₂，Q₃に応じた流量および方向で圧油を第2,第３
アーム2,3用のシリンダ5,6に供給する。操作レバー18〜
20は、コントロールバルブ21〜23へ手動操作量に応じた
パイロット油圧を与え、コントロールバルブ21〜23の開
口面積と切換方向を制御する。コントロールバルブ21〜
23は、操作レバー18〜20からのパイロット油圧により、
シリンダ４〜６へ送る圧油の流量および方向を制御す
る。各シリンダ４〜６は操作レバー18〜20により任意に
伸縮可能であり、第2,第３アーム2,3用シリンダ5,6は、
コントロールバルブ22,23からの流量と電気油圧変換弁1
6,17からの流量とが合流するように接続されている。第４図は、作業方向設定値δ，角度α，T₂，T₃および作
業方向速度指令値が入力され、修正方向速度指令値
を演算する修正方向速度指令値演算回路200を示す。今、修正方向速度指令値を、＝K₁・ΔＸ・｜｜ ……（１）と定義する。ここで、K₁は定数、ΔＸは、第5A図に示す
とおり、軌跡制御レバー14の操作開始時における原点０
から目標軌跡OLまでのＸ方向距離を示す値X₀と、操作開
始後に逐次求められるＸ方向距離Ｘとの偏差であり、 ΔＸ＝X₀−Ｘ ……（２）で表わされる。ここで、Ｘ方向距離Ｘは、Ｘ＝L₁・cosA₁＋L₂・cosA₂＋L₃・cosA₃ ……（３）で表わされる。（３）式で示すＸ方向距離Ｘは、第４図に示すとおり、
対地角αと作業方向角度δとの偏差（α−δ）を示す角
度A₁を出力する加算点201と、角度A₁と角度T₂との偏差
（A₁−T₂）を示す角度A₂を出力する加算点202と、角度A
₂と角度T₃との偏差（A₂−T₃）を示す角度A₃を出力する
加算点203と、角度A₁〜A₃の余弦cosA₁〜cosA₃を出力す
る関数発生器206〜208と、その出力値にそれぞれ係数L₁
〜L₃を掛けL₁・cosA₁〜L₃・cosA₃を出力する係数器209
〜211と、L₁・cosA₁〜L₃・cosA₃をそれぞれ加算してＸ
方向距離Ｘを出力する加算器204とによって求められ
る。制御レバー14の操作開始時には、求められたＸ方向
距離Ｘは記憶器214に初期値X₀として記憶され、以後、
加算器204からの出力Ｘと記憶器214からの出力X₀との偏
差ΔＸ（＝X₀−Ｘ）が加算点205で得られる。すなわ
ち、（２）式の偏差ΔＸは加算点205で得られる。ま
た、（１）式は、作業方向速度指令値の絶対値を出力
する絶対値変換器215と、この出力｜｜と偏差ΔＸと
を乗算する乗算器213と、乗算器213からの出力ΔＸ・｜
｜に係数K₁を掛けて修正方向速度指令値を得る係数
器212とによって演算される。第６図は、角度A₂，A₃，T₃，作業方向速度指令値，お
よび修正方向速度指令値が入力され、第１アーム１に
対する第２アーム２の角速度制御値_２および、第２ア
ーム２に対する第３アーム３の角速度制御値_３を演算
する角速度制御値演算回路300を示す。今、第３アーム３の先端Ｃの座標は、Ｘ＝L₁・cosA₁+L₂・cos(A₁-T₂)+L₃・cos(A₁-T₂-T₃) …
（４）Ｙ＝L₁・sinA₁+L₂・sin(A₁-T₂)+L₃・sin(A₁-T₂-T₃) …
（５）となる。第１アーム１の角度A₁を一定として両辺を時間
微分すると、＝_２・L₂・sin(A₁-T₂)＋（_２＋_３）・L₃・sin
(A₁-T₂-T₃) …（６）＝−_２・L₂・cos(A₁-T₂)＋（_２＋_３）・L₃・co
s(A₁-T₂-T₃) …（７）となる。上式を_２，_３について解けば、となり、速度指令値，に対する第2,第３アーム2,3
の角速度制御値_２，_３が求められる。そこで、角速度制御値演算回路300は、第６図に示すと
おり、cosA₃，sinA₃，cosA₂，sinA₂，sinT₃をそれぞれ
出力する関数発生器305〜309と、これらの関数にL₂ある
いはL₃の係数を掛ける係数器310〜314と、L₂・sinT₃にL
₃の係数を掛ける係数器315と、cosA₃，sinA₃，
（L₂・cosA₂＋L₃・cosA₃），（L₂・sinA₂＋L₃・sin
A₃）をそれぞれ出力する乗算器316〜319と、（・cosA
₃＋・sinA₃），−（L₂・cosA₂＋L₃・cosA₃）−
（L₂・sinA₂＋L₃・sinA₃）をそれぞれ出力する加算点30
3,304と、これらの出力により（８）式，（９）式に示
した割算を行ない、_２，_３を出力する割算器320,32
1とから構成される。第７図は流量制御値演算回路400を示し、入力される角
度T₂，T₃および角速度制御値_２，_３により、第2,第
３シリンダ5,6の流量制御値、すなわち電気油圧変換弁1
6,17への入力信号Q₂，Q₃を演算する。今、第８図に示すように、 S:シリンダ長さ l₀：アーム回動点0₁とシリンダロッド側支点0₂との距離 l₂：アーム回動点0₁とシリンダボトム側支点0₃との距離 T:アーム角度に相当する値（アーム角度に定数を加えた
値）とすると、が成り立つ。（10）式の両辺を時間微分すると、となり、シリンダ速度と角速度との関係を示す。
（11）式のうち、を除いた項はＴの関数となっている
から、（11）式は、＝ｆ（Ｔ）・ …（12）と置くことができる。ここで、ｆ（Ｔ）はリンク補正係
数であり、予め計算した結果を関数発生器から出力され
るように設定可能である。（12）式のシリンダ速度にシリンダ面積ａを掛ければ
必要流量Ｑが求まるから、第2,第３シリンダ5,6の流量
制御値Q₂，Q₃は、 Q₂＝_２・ｆ（T₂）・a₂ …（13） Q₃＝_３・ｇ（T₃）・a₃ …（14）として表わせる。なお、シリンダ面積a₂，a₃は、実際に
はロッド側，ボトム側では異なるから、伸出時，収縮時
に応じてa₂，a₃を適宜切換えて用いる必要がある。（13）式，（14）式を演算するため、この流量制御値演
算回路400は、第７図に示すとおり、ｆ（T₂）,g（T₃）
の関数発生器404,405と、（12）式に示すシリンダ速度
を演算する乗算器402,403と、シリンダ速度にシリ
ンダ面積a₂，a₃を乗じ、流量制御値Q₂，Q₃を得る係数器
406,401とを有する。特許請求の範囲の各構成要素と第１の実施例の構成要素
とを対比すると次のとおりである。〔１〕第１および第２のアーム：第２および第３アーム
2,3 〔２〕第１および第２の駆動手段：第2,第３アーム2,3
用のシリンダ5,6 〔３〕作業用アタッチメント：バイブロハンマ７〔４〕軌跡方向設定手段15:作業方向設定器15 〔５〕角度検出手段：角度検出器12,13 〔６〕位置検出手段501:加算点201〜203,関数発生器206
〜208,係数器209〜211,加算点204 〔７〕指令手段：制御レバー14 〔８〕ずれ量演算手段502:記憶器214,加算点205A. Field of Industrial Application The present invention relates to a trajectory control device for a working machine having at least two arms whose trajectory is controlled. B. Background of the Invention The applicant has previously described, as shown in FIGS. 10 (a) and (b),
It has a first arm 1, a second arm 2, a third arm 3 and a first cylinder 4, a second cylinder 5 and a third cylinder 6 for driving them, and a vibro hammer 7 and an auger excavating unit at the tip of the third arm 3. We proposed a work machine for articulated foundations (hereinafter, work machine) equipped with work attachments such as 8. Here, PL is a sheet pile and DR is an auger drill. In the case of driving the sheet pile PL or drilling a hole with such a working machine, in the general vertical construction, unless the tip of the third arm 3 is operated vertically to the ground, the sheet pile is damaged or the drill is drilled.
DR may be damaged. For this reason, a worker is usually arranged near the third arm 3 for signaling, and the worker visually confirms the horizontal deviation of the tip of the third arm 3 to signal the driver the operation direction of the arm. And, as much as possible, the sheet pile PL is laid vertically on the ground. By the way, in a hydraulic power shovel having a shovel body, a boom, an arm, and a bucket attached to the tip of the arm, various control devices are known that can control the position of the bucket in an arbitrary direction. For example, in Japanese Patent Publication No. 61-45025, in order to control the trajectory of the bucket pivot point, the signals from the horizontal and vertical speed setting levers of the bucket pivot point are used to set the target pivot speed of the boom and arm. The flow rate of each cylinder is controlled by calculation. C. Problems to be Solved by the Invention However, in the case of the former working machine that does not perform the trajectory control described above, it is difficult to obtain the desired accuracy because the horizontal deviation of the tip of the third arm 3 is visually confirmed. There is a problem that the driver has to operate the three operating levers for each cylinder according to the signal, which reduces workability. Therefore, it is conceivable to use the locus control device disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-45025 for the locus control of the tip of the third arm of the working machine. However, when performing the locus control in the vertical direction, the speed set value in the horizontal direction is set. Is set to zero and the target angular velocity is calculated only by the velocity set value in the vertical direction, but since position feedback is not performed, it is not possible to correct the error in the horizontal direction of the locus. In particular, when performing trajectory control by controlling the flow rate of a solenoid proportional valve like a hydraulic work machine, the flow rate characteristics of the valve itself vary in the low flow rate range, and for work that requires vertical trajectory accuracy such as a work machine. Cannot be used. Therefore, in order to reduce such an error in the horizontal direction, in the above publication, angular velocity feedback is applied in the flow rate control system, but since the working speed is low in construction work such as sheet pile driving, the angular velocity, that is, The differential value of the angle is very small and the feedback effect cannot be expected. Further, in the trajectory control device described in Japanese Patent Publication No. 61-45025, the trajectory control in the vertical direction (horizontal speed = 0) is performed by operating the boom lever only, and the trajectory in the horizontal direction is operated by operating only the arm lever. Control (vertical speed =
0) is performed, and the boom lever and the arm lever are simultaneously operated to control the trajectory in an oblique direction. Regarding the trajectory control in the diagonal direction, for example, if both levers are operated at the same speed, the trajectory control in the 45 degree direction is possible.
Trajectory control in any direction is difficult because both levers must always be operated at a predetermined speed ratio. Therefore, it is conceivable to provide a trajectory direction setting device and set a constant K in advance such that horizontal speed = K and vertical speed by operating the boom lever. For example, a vibro hammer may be attached to the tip of the arm. In the work of hanging and driving the sheet pile into the soil, if the direction of the start of driving the sheet pile does not match the preset trajectory direction, an unreasonable force is applied to the sheet pile at the time of driving and the sheet pile may be broken. is there. An object of the present invention is to provide a trajectory control device for a working machine in which trajectory accuracy is improved by feeding back an error of a direction component orthogonal to the trajectory direction. Another object of the present invention is to provide a locus control device for a working machine in which a sheet pile, an auger drill or the like is prevented from being broken by setting a locus direction to a direction of a work attachment at the start of work or during work. . D. Means for Solving the Problems Referring to FIGS. 1 (a) and 1 (b), which are diagrams corresponding to claims, the present invention is directed to at least first and second arms 2 and 3 which are trajectory-controlled, First and second drive means 5 and 6 for rotating each of these arms, and a second arm 3
It is applied to a working machine provided with a working attachment 7 attached to the tip. According to the invention of claim 1, the above-mentioned problem is
Locus direction setting means 15 for setting the direction of the locus of the tip of the arm 3, the arm angle detection means 12, 13 for detecting the angles related to the first and second arms 2 and 3, and the second arm 3.
The position detection means 501 for detecting the position of the tip, the command means 14 for instructing the working speed of the tip of the second arm 3 along the trajectory, and the trajectory based on the detected position of the tip of the second arm 3 Based on the deviation amount calculation means 502 for calculating the deviation amount from the locus of the tip of the second arm 3 in the direction orthogonal to the direction, and the deviation amount and the command value of the working speed, the magnitude depends on the deviation amount. And a correction speed command value calculation means for calculating a correction speed command value in a direction orthogonal to the above trajectory, and 503
The velocity component in the direction of the trajectory of the tip of the second arm 3 is commanded based on the angle related to the second arms 2 and 3, the command value of the working speed, the corrected speed command value, and the direction of the trajectory. The rotation speed of the first and second arms 2 and 3 is calculated so that the working speed is reached and the tip of the second arm 3 moves along the locus at the working speed commanded by the command means 14. The problem can be solved by providing the dynamic speed calculation means 504 and the drive control means 505 for driving and controlling the first and second drive means 5 and 6 so that the rotation speed calculated by the calculation means 504 is obtained. Further, according to the invention of claim 4, the above-mentioned problem that the sheet pile or the like is broken is particularly caused by the first and second arms 2, 3
Arm angle detection means 12 and 13 for detecting angles related to
Based on the attachment angle detection means 15 for detecting the attachment angle of the work attachment 7, and at least the detected attachment angle of the work attachment 7, the direction of the locus of the tip of the second arm 3 is set to the attachment angle of the work attachment 7. Direction setting means 100 for setting the direction, command means 14 for commanding the working speed of the tip of the second arm 3 along the trajectory set by the trajectory direction setting means 100, first and second
Based on the angles related to the arms 2 and 3 of the robot, the command value of the work speed, and the set trajectory direction, the velocity component in the trajectory direction of the tip of the second arm 3 becomes the commanded work velocity. Rotation speed calculation means 604 for calculating the rotation speed of the first and second arms 2 and 3 so that the tip of the second arm 3 moves at the commanded work speed along the direction of the set trajectory.
And a drive control means 505 for controlling the drive of the first and second drive means 5 and 6 so that the rotation speed calculated by the calculation means 604 is achieved. E. Action When the working speed is commanded by the command means 14 of the invention of claim 1, the deviation amount from the locus of the tip of the second arm 3 in the direction orthogonal to the direction of the locus set by the locus direction setting means 15 is the deviation amount. It is calculated by the calculation means 502. The correction speed command value calculating means 503 calculates a correction speed command value in the direction orthogonal to the direction of the locus, based on the deviation amount and the work speed command value. Arm angle detection means 12, 13
Based on the signal from the robot, the command value of the work speed, the corrected speed command value, and the direction of the locus, the rotation speed calculation means 504 causes each arm to move.
Calculate the rotation speed of a few. The drive means 5 and 6 are driven under the control of the drive control means 505 so as to obtain this rotation speed, and the tip end of the second arm 3 follows a predetermined trajectory, and a velocity component in the direction of the trajectory is generated. It moves so as to have the speed commanded by the command means 14. Therefore, when the tip of the second arm 3 deviates from the locus, a corrected speed command value in a direction orthogonal to the direction of the locus is calculated according to the amount of deviation and the command value of the working speed to restore the deviation. While the tip of the second arm 3 also moves in the direction orthogonal to the direction of the locus, the tip of the second arm 3 moves at the commanded work speed along the locus,
Trajectory control is improved. Invention of Claim 4 The attachment direction angle of the work attachment 7 is detected, and the attachment direction of the attachment 7 is set to the direction of the trajectory by the trajectory direction setting means 100. When the command means 14 commands the work speed in the trajectory direction, the rotation speed calculation means 604 causes the first and second arms 2 to move so that the tip of the second arm 3 moves along the trajectory at the commanded work speed. The rotation speeds of 3 and 3 are calculated, and drive control means is provided to obtain this rotation speed.
The drive means 5 and 6 are driven under the control of 505, and the tip of the second arm 3 moves along the locus at the speed commanded by the command means 14. Since the mounting direction of the work attachment 7 at the start of work or during work is the direction of the locus, an unreasonable force is not exerted on the sheet pile or the auger drill during work, and its breakage is prevented. F. Example-First Example-The first example will be described with reference to FIGS. 2 to 12.
Hereinafter, a case where the present invention is applied to the working machine shown in FIG. 10 (a) will be described. In FIG. 10 (a), an upper revolving structure US is provided on a lower traveling structure LT so as to be revolvable, and these constitute a working machine body CM. A first arm 1 is rotatably provided on the upper revolving structure US, a second arm 2 is rotatably provided at its tip, and a third arm 3 is rotatably provided at its tip. The arms 1 to 3 are driven by hydraulic cylinders 4 to 6, respectively. A work attachment, for example, a vibro hammer unit 7 is pin-connected to the tip of the third arm 3. Earth auger drilling unit 8 shown in Fig. 10 (b)
May be used. The coordinates of this working machine are defined as shown in FIG. 2, and the following description follows these coordinates. In FIG. 2, origin O: rotation fulcrum of the first arm 1 point A: rotation fulcrum of the second arm 2 point B: rotation fulcrum of the third arm 3 point C: work attachment at the tip of the third arm 3 X-axis: a straight line that lies on a plane including points O, A, B, and C and forms an angle of δ with the line of intersection with the horizontal plane passing through point O (referred to as correction direction) Y-axis: points O, A , B, C, and a straight line that passes through the point O and is orthogonal to the X-axis (called the working direction) L ₁ : Length between points O and A L ₂ : Length between points A and B L ₃ : Length between points B and C α: Angle of line segment OA with respect to the ground A ₁ : Angle of line segment OA with respect to the X axis A ₂ : Angle with line segment AB with respect to the X axis A ₃ : Line segment with respect to the X axis BC Angle T ₂ : angle between extension line of line segment OA and line segment AB T ₃ : angle between line extension of line segment AB and line segment BC δ: angle between X-axis and Y-axis _{here, a 1 = α-δ a} 2 = a 1 -T 2 a 3 = a 2 -T 3 = a 1 -T 2 -T 3 Figure 3 is block diagram of the overall control device Indicates. The angle detector 11 is attached near the rotation fulcrum of the first arm 1, and the first pendulum mechanism and potentiometer are used for the first angle detector 11.
The ground angle α of the arm is detected, and the ground angle α is input to the correction direction speed calculation circuit 200. The angle detectors 12 and 13 are attached to the rotation fulcrums of the second and third arms 2 and 3, and the relative angle T ₂ between the first arm 1 and the second arm 2 is set by a well-known lever mechanism and potentiometer, respectively. The relative angle T ₃ between the second arm 2 and the third arm 3 is detected, and the relative angles T ₂ and T ₃ are input to the correction direction speed command value calculation circuit 200 and the flow rate control value calculation circuit 400. The control lever 14 is attached to the driver's seat and is composed of, for example, a lever mechanism and a potentiometer, and outputs a signal corresponding to the operating angle of the lever. This signal is input to the correction direction speed command value calculation circuit 200 and the angular velocity control value calculation circuit 300 as a work direction speed command value (work speed command value) at the tip of the third arm 3. The working direction setter 15 sets an angle δ formed by the direction perpendicular to the working direction of the tip of the third arm 3 and the horizontal direction, and inputs the set value δ to the correction direction speed command value calculation circuit 200. For example, δ = 0 is set when the sheet pile is driven vertically to the horizontal plane, and δ = 90 is set when the sheet pile is moved in the horizontal direction. That is, the direction that forms an angle δ with the vertical direction is the direction of the locus. When the set value δ is set to an arbitrary value, the desired set value δ is manually input. The correction direction speed command value calculation circuit 200 includes angles α, T ₂ , T ₃ ,
A speed command value in the correction direction (correction speed command value) is calculated from the work direction set value δ and the work direction command value, and
The angles A ₂ and A ₃ formed by the X axis and the second and third arms ₂ and ₃ are calculated,
These are input to the angular velocity control value calculation circuit 300. The angular velocity control value calculation circuit 300 calculates the angular velocity control value _{2 of} the second and third arms 2 and 3 from the angles A ₂ , A ₃ , T ₃ and the velocity command value.
₃ is calculated and these are input to the flow rate control value calculation circuit 400. The flow rate control value calculation circuit 400 uses the angular velocity control value ₂ ,
₃ and the angle T _2, the flow rate control value Q ₂ from T ₃ cylinder 5, 6, Q ₃
Is input to the electro-hydraulic conversion valves 16 and 17. Pressure oil is introduced to these electro-hydraulic conversion valves 16 and 17 from a hydraulic source (not shown), and the electro-hydraulic conversion valves 16 and 17 operate at flow rates according to the input flow rate control values Q ₂ and Q _3. Pressure oil in the second and third directions
Supply to cylinders 5 and 6 for arms 2 and 3. Operation lever 18-
The control valve 20 applies a pilot oil pressure to the control valves 21 to 23 according to the amount of manual operation, and controls the opening areas and switching directions of the control valves 21 to 23. Control valve 21 ~
23 is the pilot hydraulic pressure from the operating lever 18 to 20,
The flow rate and direction of the pressure oil sent to the cylinders 4 to 6 are controlled. The cylinders 4 to 6 can be freely expanded and contracted by the operating levers 18 to 20, and the cylinders 5 and 6 for the second and third arms 2 and 3 are
Flow rate from control valves 22 and 23 and electro-hydraulic conversion valve 1
It is connected so that the flow rates from 6, 17 merge. FIG. 4 shows a correction direction speed command value calculation circuit 200 which receives the work direction set value δ, angles α, T ₂ , T ₃ and the work direction speed command value and calculates the correction direction speed command value. Now, the corrected direction speed command value is defined as = K ₁ · ΔX · || (1). Here, K ₁ is a constant, and ΔX is, as shown in FIG. 5A, the origin 0 at the start of the operation of the trajectory control lever 14.
Is a deviation between a value X ₀ indicating the X-direction distance from the target locus OL to the X-direction distance X sequentially obtained after the start of the operation, and is represented by ΔX = X ₀ −X (2). Here, the X-direction distance X is represented by X = L ₁ · cosA ₁ + L ₂ · cosA ₂ + L ₃ · cosA ₃ (3). The X-direction distance X shown in the equation (3) is as shown in FIG.
An addition point 201 that outputs an angle A ₁ that indicates the deviation (α−δ) between the ground angle α and the working direction angle δ, and an angle A that indicates the deviation (A ₁ −T ₂ ) between the angle A ₁ and the angle T _2. Addition point 202 that outputs ₂ and angle A
₂ and the deviation between the angle T _₃ (A ₂ -T ₃₎ summing point 203 for outputting the angle A ₃ showing a function generator for outputting a cosine cosA ₁ ~cosA ₃ angle A ₁ to A ₃ 206 - 208 , And the output value has a coefficient L ₁
Coefficient unit 209 for outputting the _{_{_{L 1 · cosA 1 ~L 3 ·}}} cosA 3 times the ~L ₃
~ 211 and L ₁ · cosA ₁ ~ L ₃ · cosA ₃ are added respectively and X
And the adder 204 that outputs the directional distance X. When the operation of the control lever 14 is started, the calculated X-direction distance X is stored in the storage device 214 as an initial value X ₀ , and thereafter,
The deviation ΔX (= X ₀ −X) between the output X from the adder 204 and the output X ₀ from the memory 214 is obtained at the addition point 205. That is, the deviation ΔX in the equation (2) is obtained at the addition point 205. Further, the equation (1) is expressed by an absolute value converter 215 that outputs the absolute value of the work direction speed command value, a multiplier 213 that multiplies this output || by the deviation ΔX, and an output ΔX · from the multiplier 213. ｜
Is multiplied by a coefficient K ₁ to obtain a corrected direction speed command value. FIG. 6 shows that the angles A ₂ , A ₃ , T ₃ , the work direction speed command value, and the corrected direction speed command value are input, and the angular speed control value ₂ of the second arm ₂ and the second arm 2 with respect to the first arm 1 are input. 3 shows an angular velocity control value calculation circuit 300 for calculating an angular velocity control value ₃ of the third arm 3 for 2. Now, the coordinates of the tip C of the third arm 3 are X = L ₁ · cosA ₁ + L ₂ · cos (A ₁ -T ₂ ) + L ₃ · cos (A ₁ -T ₂ -T ₃ ) ...
(4) Y = L ₁ · sin A ₁ + L ₂ · sin (A ₁ -T ₂ ) + L ₃ · sin (A ₁ -T ₂ -T ₃ ) ...
(5) When the time differentiating both sides of the angle A ₁ of the first arm 1 as _{_{constant, = 2 · L 2 · sin}} (A 1 -T 2) + (2 + 3) · L 3 · sin
_{_{_{(A 1 -T 2 -T 3)}}} ... (6) = - 2 · L 2 · cos (A 1 -T 2) + (2 + 3) · L 3 · co
s (A ₁ -T ₂ -T ₃ ) ... (7) Solving the above equation for ₂ and ₃ , And the second and third arms 2, 3 for the speed command value
The angular velocity control values ₂ and ₃ are obtained. Therefore, the angular velocity control value calculation circuit 300, as shown in FIG. 6, outputs the cosA ₃ , sinA ₃ , cosA ₂ , sinA ₂ , and sinT ₃ respectively, and the function generators 305 to 309, and L ₂ or L _{2 to} these functions. Coefficient multipliers 310 to 314 that multiply the coefficient of L ₃ and L ₂ · sinT ₃ to L
A coefficient multiplier 315 multiplying the _third coefficient, cos A _3, sinA _3,
(L ₂ · cosA ₂ + L ₃ · cosA ₃ ), (L ₂ · sinA ₂ + L ₃ · sin
Multipliers 316 to 319 that output A ₃ ) respectively, and (・ cosA
_{_{3 + · sinA 3), -}} (L 2 · cosA 2 + L 3 · cosA 3) -
Addition point 30 that outputs (L ₂ · sinA ₂ + L ₃ · sinA ₃ ) respectively
3,304 and the divider 320,32 that performs the division shown in the equations (8) and (9) by these outputs and outputs ₂ , ₃
Composed of 1 and. FIG. 7 shows a flow rate control value calculation circuit 400, which uses the input angles T ₂ , T ₃ and angular velocity control values ₂ , ₃ to control the flow rate of the second and third cylinders 5, 6, that is, the electrohydraulic conversion valve. 1
Calculate the input signals Q ₂ and Q ₃ to 6,17. Now, as shown in FIG. 8, S: cylinder length l ₀ : distance between arm rotation point 0 ₁ and cylinder rod side fulcrum 0 ₂ l ₂ : arm rotation point 0 ₁ and cylinder bottom side fulcrum 0 ₃ Distance T: If the value is equivalent to the arm angle (the value obtained by adding a constant to the arm angle), Holds. When both sides of equation (10) are time differentiated, And shows the relationship between the cylinder speed and the angular speed.
Since the term excluding (11) in equation (11) is a function of T, equation (11) can be expressed as = f (T) ... (12). Here, f (T) is a link correction coefficient and can be set so that the result calculated in advance is output from the function generator. (12) of from cylinder speed to the required flow rate Q by multiplying the cylinder area a is determined, the second flow rate control value Q _2, Q ₃ of the third cylinder 5 and 6, Q ₂ = 2 _· f (T ₂ ) ・ A ₂ … (13) Q ₃ = ₃・ g (T ₃ ) ・ a ₃ … (14) Since the cylinder areas a ₂ and a ₃ are actually different on the rod side and the bottom side, it is necessary to appropriately switch a ₂ and a ₃ depending on the time of extension and contraction. In order to calculate the equations (13) and (14), the flow rate control value calculation circuit 400 has f (T ₂ ), g (T ₃ ) as shown in FIG.
Function generators 404, 405, and multipliers 402, 403 for calculating the cylinder speed shown in equation (12), and a coefficient unit for obtaining the flow rate control values Q ₂ , Q ₃ by multiplying the cylinder speed by the cylinder areas a ₂ , a ₃ .
406 and 401. The following is a comparison between the constituent elements of the claims and the constituent elements of the first embodiment. [1] First and second arms: Second and third arms
2,3 [2] First and second driving means: second and third arms 2,3
Cylinder 5, 6 [3] Work attachment: Vibro hammer 7 [4] Trajectory direction setting means 15: Work direction setting device 15 [5] Angle detection means: Angle detectors 12, 13 [6] Position detection means 501: Addition points 201-203, function generator 206
˜208, coefficient unit 209 to 211, addition point 204 [7] Command means: control lever 14 [8] Deviation amount calculation means 502: Memory device 214, addition point 205

〔９〕修正速度指令値演算手段503:修正方向速度指令値
演算回路200 〔10〕回動速度演算手段504:角速度制御値演算回路300 〔11〕駆動制御手段505:流量制御値演算回路400,電気油
圧変換弁16,17 次に本装置の動作について説明する。図示しない電源スイッチを投入するとこの装置が起動
し、角度検出器11〜13で検出された角度α，T₂，T₃およ
び作業方向設定器15で設定した作業方向δに基づいて、
修正方向速度指令値演算回路200では第３アーム３先端
の位置、すなわちＸ座標が演算される。制御レバー14を
操作するとその時点のＸ座標が初期値X₀として記憶器21
4に記憶保持される。このX₀を通りＹ軸と平行な線が目
標軌跡OL（第5A図）であり、垂直方向と角度δをなす作
業方向が軌跡の方向である。作業中に逐次演算される第
３アーム３先端のＸ座標Ｘと初期値X₀との偏差（ずれ
量）ΔＸが加算点205で演算される。今、制御レバー14
は作業方向（Ｙ軸方向）における第３アーム３先端の作
業方向速度指令値を出力しており、修正方向速度指令
値演算回路200は、偏差ΔＸと作業速度指令値の絶対
値｜｜との積に定数K₁を掛けて修正方向速度指令値
を出力する。偏差ΔＸが零ならば修正方向作業速度指令
値は零である。この修正方向速度指令値と作業方向速度指令値と各
角度A₂，A₃，T₃とにより、角速度制御値演算回路300が
第2,第３アーム2,3の角速度制御値_２，_３を演算す
る。これらの角速度制御値_２，_３は、流量制御値演
算回路400にてリンク補正され、第2,第３のシリンダ5,6
の流量制御値Q₂，Q₃に変換される。これらの流量制御値
Q₂，Q₃は電気油圧変換弁16,17に供給され、油圧源から
の圧油が所定方向，所定流量にて第2,第３シリンダ5,6
に供給される。これにより第2,第３アーム2,3が回動し
て第３アーム３先端の軌跡が作業方向に制御される。す
なわち、目標軌跡OL上を移動する。例えばδ＝０とすれ
ば矢板を水平面に対して垂直方向に打設できる。このように本実施例では、第３アーム３先端が所定の速
度で作業方向に軌跡制御されるように第2,第３アーム2,
3が角速度制御され、これと同時に、第３アーム３先端
の目標軌跡に対するＸ軸方向の偏差ΔＸを検出し、この
偏差ΔＸによる位置フィードバック制御も行なっている
から、従来のようなオープンループ制御に比べて格段に
軌跡精度が向上するとともに、制御レバー14の操作中に
第１アーム用の操作レバー18を操作して第１アーム１の
対地角αを変えても、対地角αの変化に応じた軌跡制御
が連続して行なえる。例えば第９図のように第１アーム１の対地角αをα_１に
固定した場合、第３アーム３先端はＣ点からＤ点まで垂
直に移動できるが、Ｅ点まで連続して垂直移動できな
い。そこで、Ｃ点からＤ点に向けて制御レバー14で軌跡
制御しつつ対地角がα_１からα_２まで変化するように第
１アーム１を手動操作すれば、Ｃ点からＥ点まで第３ア
ーム３先端を連続して垂直移動でき、作業能率を格段に
向上することができる。また、この実施例では、作業方向設定器15により、軌跡
の方向を示す作業方向δを手動操作で任意に設定して第
３アーム３先端を任意の方向に向けて軌跡制御できるか
ら、矢板やドリルの垂直施工だけでなく、斜面施工も容
易に行うことができる。例えば、δ＝90と設定すれば、
第３アーム３先端を水平方向に移動でき、矢板やドリル
の施工位置決めが極めて容易となり、δ＝45と設定すれ
ば第３アーム３先端を斜めに移動できる。なお、本発明を適用するにあたっては以上の実施例の各
構成要素を次のようにしてもよい。第１アーム１を廃し、軌跡制御される第2,第３アー
ム2,3のみにより作業機を構成してもよい。また、第11図に示すように、第３アーム３先端に第
４アーム40を第４シリンダ70により回動可能に設けても
よい。この場合、式（８），（９）のL₃，T₃を次のよう
にL₃′，T₃′に置き換える。ここで、第12図は第４アーム40を付加した場合の座標を
説明する図であり、この図において、 L₃′：点Ｂ（第３アーム３の回動支点）,C′（第４アー
ム40先端の作業用アタッチメントの連結点）間の距離 T₃′：線分ABの延長線と線分BC′のなす角でありT₃′＝
T₃＋C₃ ここで、C₃：線分BCと線分BC′のなす角そして、第４アーム40の長さ（点C,C′間の距離）をL₄
とし、第４アーム40の角度（線分BCの延長線と線分CC′
のなす角）をT₄とすれば、であるから、T₄を角度検出器により検出すれば同様に制
御することが可能である。すなわち、第４アーム40を手
動操作中でもフィードバックが働き軌跡は保たれる。各アーム2,3を油圧シリンダ5,6で駆動したが、油圧
に限定されず、また油圧モータ，油圧ロータリアクチュ
エータなどその他のアクチュエータを用いることができ
る。バイブロハンマやアースオーガに使用できる旨述べ
たが、その他の各種作業アタッチメントにも使用でき
る。第１アーム１の対地角αを直接に検出したが、上部
旋回体に対する第１アーム１の相対角を検出するととも
に、作業機本体の傾斜角を検出し、二つの角度から第１
アーム１の対地角αを演算してもよい。作業方向が一定（例えば垂直施工のみ）であれば、
δを任意の値に設定するための作業方向設定器15を省略
できる。この場合でも、固定された軌跡の方向を示す信
号を出力する軌跡方向設定器は不可欠である。作業方向設定器15と修正方向速度指令値演算回路20
0との間にスイッチを設け、スイッチオンで垂直方向の
設定、スイッチオフで任意の方向、例えば水平方向の設
定と定めておけば、２種類の軌跡方向の切換えが極めて
容易となる。上述したＸ方向偏差ΔＸを、第5B図に示すような特
性とし、ΔＸ＝ｆ（X₀−Ｘ）で求めてもよい。これによ
り制御の安定性が図れる。また、ΔＸ＝０の不感帯領域
を、｜｜に応じて可変とし、低速度の偏差精度の改善
を図ることもできる。上述した定数K₁を、第5C図に示すような特性とし、
k₁＝ｆ（｜｜）で求めてもよい。これにより高速時の
ハンチングが防止される。角度検出器として、磁気抵抗素子を用いたもの、差
動コイルを用いたもの、光学式，磁気式のロータリエン
コーダを用いたものなど、ポテンショメータ式に限定さ
れない。実施例中の各回路、数式等もそれらに限定されな
い。特に、作業方向δにより絶対座標系を回転させた
が、絶対座標系のまま、演算処理してもよい。 −第2,第３の実施例− 第14図〜第16図により第２の実施例を、第13図，第17図
〜第19図により第３の実施例を説明する。第１の実施例
は、作業開始前に第３アーム３先端の軌跡の方向δを作
業方向設定器15により任意に設定するものであるが、こ
の第2,第３の実施例は、作業中あるいは作業開始時の作
業アタッチメント７の取付方向を検出し、その方向を軌
跡の方向δとして軌跡制御を行なうものである。（第２の実施例の背景）第１の実施例の装置を用い、第10図（ａ），（ｂ）に示
すようなバイブロハンマ７や、オーガ掘削ユニット８を
作業アタッチメントとして矢板PLまたはオーガドリルDR
を斜め方向に施工しようとする場合、作業方向設定器15
により作業方向δを所望の方向に設定すると共に、矢板
PLまたはオーガドリルDRを、施工開始時に作業方向設定
器15で設定した方向δに合せて設置する必要がある。方
向設定器15で設定した方向δと、矢板PLまたはオーガド
リルDRの実際の方向とがずれていると、施工が進むに従
って、矢板PLまたはオーガドリルDRの中心と制御軌跡と
が離れてゆく。矢板PLまたはオーガドリルDRの先端側は
地中に拘束されているので、結局、矢板PLまたはオーガ
ドリルDRに曲げ方向の力（偏心荷重）を加えることにな
り、矢板PLまたはオーガドリルDRが折損するおそれがあ
る。したがって、作業開始に先立って矢板PLまたはオー
ガドリルDRの方向設定に非常に時間がかかる。また、δを任意に手動入力するための作業方向設定器15
を省略して垂直施工のみを行なう場合でも、矢板PLまた
はオーガドリルDRが施工開始時に垂直に向いていなけれ
ば施工に伴って垂直からずれてくるから同様に折損する
おそれがあり、矢板PLまたはオーガドリルDRの方向づけ
にやはり時間がかかる。さらに、施工途中で矢板PLやオ
ーガドリルDRの方向と軌跡の方向とがずれてくる場合に
も折損のおそれがある。（第３の実施例の背景）さらに、第13図に示すように、作業アタッチメント、例
えば掘削バケット等の取付方向をシリンダ９により調節
可能にした場合には、一般に掘削方向を作業アタッチメ
ントの取付方向とするが、作業に応じてその掘削方向を
頻繁に変えるので、その都度、作業方向設定器15を操作
せねばならず非常に煩雑である。第2,第３の実施例はこのような問題の解決を狙ったもの
である。まず第14図のようにこの作業機の座標を定義し、以下の
説明はこの座標に従う。第14図においては、第２図と同
様の箇所に同一の符号を付して相異点のみ説明する。 A₄:X軸に対する作業アタッチメントのなす角 T₄：線分BCの延長線と作業アタッチメントのなす角 δ：作業アタッチメントが垂直方向となす角（取付方向）ここで、A₁＝α−δ A₂＝A₁−T₂ A₃＝A₂−T₃ ＝A₁−T₂−T₃ A₄＝A₃−T₄ ＝A₁−T₂−T₃−T₄ 作業アタッチメントの取付方向δを作業方向として座標
軸を決定すれば、 A₄＝−π/2 であるから作業方向δは、から演算される。（第２の実施例の構成）次に第15図により、第３アーム３の先端に作業アタッチ
メントをピン結合する第10図に示した作業機に本発明を
適用した第２の実施例の制御装置全体の構成を説明す
る。なお、第３図に示した第１実施例と同様の箇所には
同一の符号を付し、相異点を中心に説明する。作業方向設定器15に代えて作業方向演算回路100が設け
られるとともに、作業アタッチメント７や８の方向と第
３アーム３とのなす相対角度T₄を検出する角度検出器35
が設けられている。この角度検出器35は、作業アタッチ
メントの回転支点に取付けられ、周知のレバー機構とポ
テンショメータとから成る。作業方向演算回路100に
は、角度検出器11〜13および35でそれぞれ検出される角
度α，T₂〜T₄が入力され、これらに基づいて作業アタッ
チメントの垂直方向に対する角度（取付方向であり軌跡
の方向である）δを演算し、修正方向速度指令値演算回
路200の作業方向入力に入力する。ここで修正方向速度指令値演算回路200は、第１の実施
例と同様に修正方向の速度指令値と、角度A₂，A₃を演
算し、これらを角速度制御値演算回路300に入力する。
角速度制御値演算回路300は、第１の実施例と同様に第
2,第３アーム2,3の角速度制御値_２，_３を演算し、
これらを流量制御値演算回路400に入力する。流量制御
値演算回路400も第１の実施例と同様にシリンダ5,6の流
量制御値Q₂，Q₃を演算し、電気油圧変換弁16,17に入力
する。電気油圧変換弁16,17、操作レバー18〜20、コン
トロールバルブ21〜23およびそれらの接続関係は第１の
実施例と全く同一であり、説明を省略する。第16図は作業方向演算回路100を示す。作業アタッチメ
ントの取付方向δは、π/2設定器105および加算点101〜
103によって（17）式を演算して求められ、修正方向速
度指令値演算回路200の作業方向入力へ入力される。その他の回路構成については第１の実施例と同様であり
説明を省略する。（第２の実施例の動作）次に本装置の動作について説明する。角度検出器11〜13および35で検出された角度α，T₁，
T₂，T₃，T₄に基づいて、作業方向演算回路100では、作
業アタッチメントの垂直に対する角度δが演算され、こ
の角度δを作業方向としたX,Y座標が決定される。この
角度δは、作業中に検出される作業アタッチメントの取
付角度T₄が変わるごとに変更される。方向δと角度検出
器11〜13で検出された角度α，T₂，T₃に基づいて修正方
向速度指令値演算回路200では、第３アーム３先端の位
置、すなわちそのＸ座標が演算される。制御レバー14を
操作するとその時点のＸ座標が初期値X₀として記憶器21
4に記憶保持される。このX₀を通りＹ軸と平行な線が目
標軌跡OL（第5A図）であり、垂直方向と角度δをなす作
業方向が軌跡の方向である。作業中に逐次演算される第
３アーム３先端のＸ座標Ｘと初期値X₀との偏差（ずれ
量）ΔＸが加算点205（第４図）で演算される。今、制
御レバー14は作業方向（Ｙ軸方向）における第３アーム
３先端の作業方向速度指令値を出力しており、修正方
向速度指令値演算回路200は、偏差ΔＸと作業方向速度
指令値の絶対値｜｜との積に定数K₁を掛けて修正方
向速度指令値を出力する。偏差ΔＸが零ならば修正方
向速度指令値は零である。この修正方向速度指令値と作業方向速度指令値と各
角度A₂，A₃，T₃とにより、角速度制御値演算回路300が
第2,第３アーム2,3の角速度制御値_２，_３を演算す
る。これらの角速度制御値_２，_３は、流量制御値演
算回路400にてリンク補正され、第2,第３のシリンダ5,6
の流量制御値Q₂，Q₃に変換される。これらの流量制御値
Q₂，Q₃は電気油圧変換弁16,17に供給され、油圧源から
の圧油が所定方向，所定流量にて第2,第３シリンダ5,6
に供給される。これにより第2,第３アーム2,3が回動し
て第３アーム３先端の軌跡が作業アタッチメントの取付
方向δに制御される。このように第２の実施例では、作業アタッチメントの垂
直方向に対する取付角度を作業方向の角度δとし、第３
アーム３先端が所定の速度で作業方向に軌跡制御される
ように第2,第３アーム2,3が角速度制御される。一方、
これと同時に第３アーム３先端の目標軌跡に対する偏差
を検出し、この偏差による位置フィードバック制御も行
なっている。この結果、第１の実施例のように予め固定
的に設定した作業方向と作業アタッチメントの角度が大
きくずれたときに発生する矢板PLまたはオーガドリルDR
の折損事故が防止できるばかりでなく、斜め施工におい
ても任意に作業方向δを手動入力するための作業方向設
定器15が不要で操作性が著しく向上する。（第３の実施例の構成）第13図に示すように作業アタッチメントの第３アーム３
に対する取付角度をシリンダ９によって回動可能なよう
に構成した場合の軌跡制御装置の構成を第17図に示す。
第３図および第15図と同様な箇所には同一の符号を付
し、相異点を中心に説明する。第15図の作業方向演算回路100に代えて作業方向演算回
路150を設け、作業開始時の作業アタッチメントの角度
δ_０を作業方向δとして記憶保持し、以後、作業アタッ
チメントの角度δと作業方向δ_０の角度偏差Δδが、シ
リンダ９用の第２の流量制御値演算回路450に入力され
る。また、作業開始時の作業方向δは修正方向速度指令
値演算回路200の作業方向入力に入力される。作業方向
演算回路150は、第18図に示すとおり、第16図に示した
作業方向演算回路100に、初期角度δ_０を記憶する記憶
器106を付加したものであり、これにより、加算点101〜
103およびπ/2設定器105により作業中に逐次演算される
作業アタッチメントの角度δと、作業開始時の作業アタ
ッチメントの角度δ_０との偏差Δδを得る。第２の流量制御値演算回路450は、軌跡制御に伴い第2,
第３アーム2,3の姿勢が逐次変化しても作業アタッチメ
ントの角度δを一定に保持するようにシリンダ９を駆動
制御するために用いられる。第２の流量制御値演算回路450には、この角度偏差Δ
δ，角度T₄，角速度制御値_２，_３が入力され、流量
制御値Q₄を演算してシリンダ９用の電気油圧変換弁24に
供給する。25はシリンダ９用の操作レバー、26はその操
作レバー25により切換え制御されるコントロールバルブ
であり、電気油圧変換弁24またはコントロールバルブの
操作によりシリンダ９が駆動できるようにされている。
その他の構成は第３図および第15図の装置と同一であ
り、説明を省略する。第19図は第２の流量制御値演算回路450を示す。作業ア
タッチメントの角度を一定（Ｙ軸方向）に保つために
は、作業アタッチメントの角速度制御値_４を、第2,第
３アーム2,3の角速度制御値_２，_３の和の符号を反
転した角速度に制御すれば良く、その角速度制御値_４
は次式で示される。_４＝−（_２＋_３） …（18）この第３の実施例では、それに加えて角度精度を向上さ
せるため、また、第１アーム１を任意駆動可能なよう
に、作業方向角度偏差Δδによるフィードバックを加
え、_４＝K₂Δδ−_２−_３としている。そこで第19図に示すとおり、係数器451によって作業方
向角度偏差ΔδにK₂を掛け、これと第2,第３アーム2,3
の角速度制御値_２，_３を加算点452で加算すること
によって作業アタッチメントの角速度制御値_４が得ら
れる。この角速度制御値_４を用いて第７図と同様にし
て作業アタッチメントの流量制御値Q₄が得られる。した
がって第19図に示すとおり、第２の流量制御値演算回路
450には、作業アタッチメントのリンク補正計数を出力
する関数発生器453、シリンダ速度を演算する乗算器45
4、シリンダ速度にシリンダ面積a₄を乗じる係数器455が
設けられている。（第３の実施例の動作）この第３の実施例の動作を説明する。第１の実施例と同様に、図示しない電源スイッチの投入
により動作が開始し、まず作業方向演算回路150で、作
業アタッチメントの垂直方向に対する取付角度δが演算
され、この取付角度δを作業方向としたX,Y座標が決定
される。作業開始時の角度δは初期角度δ_０（このδ_０
が軌跡の方向である）として記憶器106に記憶されると
ともに、修正方向速度指令値演算回路200に入力され
る。修正方向速度指令値演算回路200は、入力されるδ
_０，T₂，T₃，αに基づいて第2,第３アーム2,3のＸ軸に
対する角度A₂，A₃を求める。また、上述したと同様に
（１）式により修正方向速度指令値を求める。角速度
制御値演算回路300は、第３アーム３の先端、すなわち
作業アタッチメントの連結点が軌跡の方向δ_０に沿って
軌跡制御されるよう、入力される，，A₂，A₃，T₃に
より、角速度制御値_２，_３を求める。第１の流量制
御値演算回路400は、入力されるT₂，T₃，_２，_３に
基づいて第2,第３アーム2,3の流量制御値Q₂，Q₃を求め
る。一方、作業方向演算回路150で求められた作業アタッチ
メントの作業方向角度偏差Δδは、第2,第３アーム2,3
の角速度制御値_２，_３とともに第２の流量制御値演
算回路450に入力され、まず作業アタッチメントの角速
度制御値_４に変換され、さらに第１施例での実説明し
たようなリンク補正を行ない作業アタッチメント用シリ
ンダ９の流量制御値Q₄に変換される。この流量制御値Q₄
は電気油圧変換弁24に供給され、これによって電気油圧
変換弁24から所定流量の圧油がシリンダ９に供給され、
軌跡作業中において、作業アタッチメントの垂直方向に
対する取付角度が作業方向δ_０に一致するように制御さ
れる。従って、作業アタッチメントの姿勢が一定のまま軌跡制
御されることになり、第２の実施例と同様、作業方向設
定器が不要で操作性が著しく向上する。また、Ｘ軸方向
の偏差ΔＸおよび取付角度偏差Δδによりフィードバッ
ク制御しているから、軌跡制御および姿勢制御の精度も
高い。なお、第2,第３の実施例においては、作業開始時あるい
は作業中の作業アタッチメントの取付角度を軌跡の方向
として設定することがその主たる目的であり、Ｘ方向の
偏差ΔＸのフィードバックや角度偏差Δδは必須ではな
い。さらに、第１の実施例と同様、軌跡制御される第2,
第３アーム2,3のみの構成としたり、油圧シリンダに代
え油圧モータ，油圧ロータリアクチュエータあるいは電
気式アクチュエータを用いてもよい。また、バイブロハ
ンマ，アースオーガ，掘削バケット以外の作業アタッチ
メントを用いることもできる。さらに、第１アーム１の
対地角αを、作業機本体の傾斜角と第１アーム１の本体
に対する相対角から求めてもよい。さらにまた、作業ア
タッチメントの垂直方向に対する角度を例えば振り子式
角度のようなもので直接検出してもよく、さらにその角
度を表示器等に表示しても良い。この場合、運転者は合
図者なしで作業アタッチメントの角度を自由に設定でき
る。 G.発明の効果請求項１の発明によれば、第２のアーム先端の軌跡の方
向（作業方向）と直交する方向（修正方向）のずれ量を
検出し、そのずれ量と作業方向の速度指令値とから修正
方向の速度指令値を求め、第２アーム先端が予め定めた
軌跡の方向に運動するように両方向の速度指令値により
第１および第２のアームを駆動するようにしたので、従
来よりも精度，作業性とも向上する。また、特に、バイ
ブロ作業やアースオーガ作業のように作業速度が遅い作
業でも、流量制御弁などの流量特性のばらつきに左右さ
れず所望の精度が得られる。請求項４の発明によれば、作業用アタッチメントの取付
方向に軌跡の方向が設定されるので、矢板やオーガドリ
ルなどに無理な力が加わらず、折損事故を防止できる。また、軌跡の方向の設定すなわち作業方向の設定は、単
に作業用アタッチメントの取付方向の角度を所望の軌跡
方向に設定するだけでよく、設定器で作業方向を入力す
る手間が省けて操作性が向上する。さらに、手動操作で作業方向を入力するための作業方向
設定器が不要なので、装置を安価に構成することができ
るとともに、狭い運転席に作業方向設定器を設置する必
要がなく、運転席の居住性も向上する。[9] Correction speed command value calculation means 503: Correction direction speed command value calculation circuit 200 [10] Rotation speed calculation means 504: Angular speed control value calculation circuit 300 [11] Drive control means 505: Flow rate control value calculation circuit 400, Electrohydraulic conversion valves 16 and 17 Next, the operation of this device will be described. When a power switch (not shown) is turned on, this device is activated, and based on the angles α, T ₂ , T ₃ detected by the angle detectors 11 to 13 and the working direction δ set by the working direction setter 15,
The correction direction speed command value calculation circuit 200 calculates the position of the tip of the third arm 3, that is, the X coordinate. When the control lever 14 is operated, the X coordinate at that time is set to the initial value X ₀ and the memory 21
Retained in 4. The line passing through X ₀ and parallel to the Y axis is the target locus OL (FIG. 5A), and the working direction forming an angle δ with the vertical direction is the direction of the locus. A deviation (deviation amount) ΔX between the X coordinate X of the tip of the third arm 3 and the initial value X ₀ , which is sequentially calculated during the work, is calculated at the addition point 205. Now control lever 14
Outputs the working direction speed command value of the tip of the third arm 3 in the working direction (Y-axis direction), and the corrected direction speed command value calculation circuit 200 calculates the deviation ΔX and the absolute value || Multiply the product by a constant K ₁ and output the corrected direction speed command value. If the deviation ΔX is zero, the correction direction work speed command value is zero. The angular velocity control value calculation circuit 300 determines the angular velocity control values ₂ and ₃ of the second and third arms ₂ and _{3 based} on the corrected direction velocity command value, the work direction velocity command value, and the angles A ₂ , A ₃ , and T _3. Calculate These angular velocity control values ₂ and ₃ are link-corrected by the flow rate control value calculation circuit 400, and the second and third cylinders 5 and 6 are
Is converted to the flow control values Q ₂ and Q ₃ . These flow control values
Q ₂ and Q ₃ are supplied to the electro-hydraulic conversion valves 16 and 17, and the pressure oil from the hydraulic source is supplied in the predetermined direction and flow rate to the second and third cylinders 5 and 6.
Is supplied to. As a result, the second and third arms 2 and 3 rotate to control the trajectory of the tip of the third arm 3 in the working direction. That is, it moves on the target trajectory OL. For example, if δ = 0, the sheet pile can be driven in the direction perpendicular to the horizontal plane. Thus, in this embodiment, the tip of the third arm 3 is controlled to move in the working direction at a predetermined speed.
3 is angular velocity controlled, and at the same time, the deviation ΔX in the X-axis direction with respect to the target trajectory of the tip of the third arm 3 is detected, and position feedback control is also performed based on this deviation ΔX. Compared with the above, the locus accuracy is remarkably improved, and even if the operation angle 18 of the first arm 1 is changed while the control lever 14 is being operated to change the ground angle α of the first arm 1, Trajectory control can be performed continuously. For example, when the ground angle α of the first arm 1 is fixed to α ₁ as shown in FIG. 9, the tip of the third arm 3 can move vertically from point C to point D, but cannot move vertically to point E continuously. . Therefore, if the first arm 1 is manually operated so that the ground angle changes from α ₁ to α ₂ while controlling the locus with the control lever 14 from the C point to the D point, the third arm from the C point to the E point. 3 The tip can be vertically moved continuously, and the working efficiency can be remarkably improved. In addition, in this embodiment, the work direction setter 15 can arbitrarily set the work direction δ indicating the direction of the trajectory by manual operation to control the trajectory of the tip of the third arm 3 in any direction. Not only vertical drill construction but also slope construction can be performed easily. For example, if you set δ = 90,
The tip of the third arm 3 can be moved in the horizontal direction, which makes it extremely easy to position and position a sheet pile or a drill. If δ = 45 is set, the tip of the third arm 3 can be moved diagonally. In addition, when applying the present invention, each component of the above embodiments may be as follows. The first arm 1 may be omitted, and the working machine may be configured by only the second and third arms 2 and 3 whose trajectory is controlled. Further, as shown in FIG. 11, a fourth arm 40 may be rotatably provided at the tip of the third arm 3 by a fourth cylinder 70. In this case, L ₃ and T ₃ in equations (8) and (9) are replaced with L ₃ ′ and T ₃ ′ as follows. Here, FIG. 12 is a view for explaining the coordinates when the fourth arm 40 is added. In this figure, L ₃ ′: point B (rotation fulcrum of the third arm 3), C ′ (fourth arm). Distance between the attachment points (work attachment attachment points) at the end of the arm 40 T ₃ ′: The angle between the extension of the line segment AB and the line segment BC ′, T ₃ ′ ＝
T ₃ + C ₃ where, C _3: 'The angle between the length of the fourth arm 40 (point C, C' segment BC and the line segment BC distance between) L ₄
And the angle of the fourth arm 40 (extension of line BC and line CC ′
If the angle formed by is T ₄ , Therefore, if T ₄ is detected by the angle detector, the same control can be performed. That is, even when the fourth arm 40 is manually operated, the feedback works and the locus is maintained. Although the arms 2 and 3 are driven by the hydraulic cylinders 5 and 6, it is not limited to hydraulic pressure, and other actuators such as a hydraulic motor and a hydraulic rotary actuator can be used. Although it is said that it can be used for vibro hammers and earth augers, it can also be used for various other work attachments. Although the ground angle α of the first arm 1 was directly detected, the relative angle of the first arm 1 with respect to the upper swing body was detected, and the tilt angle of the working machine body was detected.
The ground angle α of the arm 1 may be calculated. If the work direction is constant (for example, only vertical construction),
The work direction setting device 15 for setting δ to an arbitrary value can be omitted. Even in this case, a trajectory direction setting device that outputs a signal indicating a fixed trajectory direction is indispensable. Working direction setter 15 and correction direction speed command value calculation circuit 20
If a switch is provided between 0 and 0, and a vertical direction is set when the switch is turned on, and an arbitrary direction, for example, a horizontal direction is set when the switch is turned off, it is extremely easy to switch between two types of trajectory directions. The above-mentioned X-direction deviation ΔX may be obtained as ΔX = f (X ₀ −X) with the characteristic shown in FIG. 5B. As a result, stability of control can be achieved. Further, the dead zone region of ΔX = 0 can be made variable according to ||, and the accuracy of deviation at low speed can be improved. The constant K ₁ described above is set to a characteristic as shown in FIG. 5C,
It may be obtained by k ₁ = f (||). This prevents hunting at high speeds. The angle detector is not limited to the potentiometer type such as one using a magnetic resistance element, one using a differential coil, one using an optical or magnetic rotary encoder, and the like. The circuits, mathematical formulas, etc. in the embodiments are not limited to them. In particular, although the absolute coordinate system is rotated according to the work direction δ, the absolute coordinate system may be processed as it is. -Second and Third Embodiments-A second embodiment will be described with reference to Figs. 14 to 16 and a third embodiment will be described with reference to Figs. 13 and 17 to 19. In the first embodiment, the direction δ of the locus of the tip of the third arm 3 is arbitrarily set by the work direction setting device 15 before the work is started, but the second and third embodiments are Alternatively, the mounting direction of the work attachment 7 at the start of the work is detected, and the trajectory is controlled with the direction as the trajectory direction δ. (Background of Second Embodiment) Using the apparatus of the first embodiment, a vibro hammer 7 or an auger drilling unit 8 as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b) is used as a work attachment for a sheet pile PL or an auger drill. DR
If you are going to install in a diagonal direction, the work direction setter 15
Set the working direction δ to the desired direction by
It is necessary to install the PL or the auger drill DR according to the direction δ set by the work direction setting device 15 at the start of construction. If the direction δ set by the direction setter 15 is deviated from the actual direction of the sheet pile PL or the auger drill DR, the center of the sheet pile PL or the auger drill DR and the control locus become separated as the construction progresses. Since the tip side of the sheet pile PL or the auger drill DR is restrained in the ground, a force in the bending direction (eccentric load) is eventually applied to the sheet pile PL or the auger drill DR, and the sheet pile PL or the auger drill DR is broken. May occur. Therefore, it takes a very long time to set the direction of the sheet pile PL or the auger drill DR prior to starting the work. In addition, a work direction setter 15 for manually inputting δ
Even if only the vertical construction is omitted and the sheet pile PL or the auger drill DR is not oriented vertically at the start of construction, the sheet pile PL or the auger DR may be broken as well as the sheet pile PL or the auger. After all, it takes time to orient the drill DR. Furthermore, if the direction of the sheet pile PL or the auger drill DR deviates from the direction of the trajectory during the construction, breakage may occur. (Background of the third embodiment) Further, as shown in FIG. 13, when the attachment direction of a work attachment, for example, a digging bucket is made adjustable by the cylinder 9, the digging direction is generally the attachment direction of the work attachment. However, since the excavation direction is frequently changed according to the work, the work direction setting device 15 must be operated each time, which is very complicated. The second and third embodiments are aimed at solving such problems. First, the coordinates of this work machine are defined as shown in FIG. 14, and the following description follows these coordinates. In FIG. 14, the same parts as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and only the differences will be described. A ₄ : Angle formed by the work attachment with respect to the X axis T ₄ : Angle formed by the extension of the line segment BC and the work attachment δ: Angle formed by the work attachment in the vertical direction (Mounting direction) where A ₁ = α−δ A ₂ = A ₁ -T ₂ A ₃ = A ₂ -T ₃ = A ₁ -T ₂ -T ₃ A ₄ = A ₃ -T ₄ = A ₁ -T ₂ -T ₃ -T ₄ Working attachment mounting direction δ If the coordinate axis is determined with the working direction as, A ₄ = −π / 2, so the working direction δ is Is calculated from. (Structure of Second Embodiment) Next, referring to FIG. 15, the control of the second embodiment in which the present invention is applied to the working machine shown in FIG. 10 in which the working attachment is pin-connected to the tip of the third arm 3. The configuration of the entire device will be described. The same parts as those of the first embodiment shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the description will be focused on the differences. A work direction calculation circuit 100 is provided in place of the work direction setter 15, and an angle detector 35 for detecting a relative angle T ₄ formed by the direction of the work attachments 7 and 8 and the third arm 3.
Is provided. The angle detector 35 is attached to the rotation fulcrum of the work attachment and comprises a known lever mechanism and potentiometer. The angles α and T _{2 to} T ₄ detected by the angle detectors 11 to 13 and 35, respectively, are input to the working direction calculation circuit 100, and based on these, the angle of the working attachment with respect to the vertical direction (the mounting direction and the trajectory). Is calculated, and is input to the working direction input of the corrected direction speed command value calculation circuit 200. Here, the correction direction speed command value calculation circuit 200 calculates the correction direction speed command value and the angles A ₂ and A ₃ as in the first embodiment, and inputs them to the angular speed control value calculation circuit 300.
The angular velocity control value calculation circuit 300 is similar to the first embodiment in that
2, the angular velocity control values ₂ and ₃ of the 3rd arm ₂ and ₃ are calculated,
These are input to the flow rate control value calculation circuit 400. The flow rate control value calculation circuit 400 also calculates the flow rate control values Q ₂ and Q ₃ of the cylinders 5 and 6 and inputs them to the electro-hydraulic conversion valves 16 and 17 as in the first embodiment. The electro-hydraulic conversion valves 16 and 17, the operating levers 18 to 20, the control valves 21 to 23, and their connecting relationships are exactly the same as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted. FIG. 16 shows a working direction calculation circuit 100. The mounting direction δ of the work attachment is π / 2 setter 105 and addition point 101-
Equation (17) is calculated by 103 and is input to the work direction input of the corrected direction speed command value calculation circuit 200. The rest of the circuit configuration is the same as that of the first embodiment, and the explanation is omitted. (Operation of Second Embodiment) Next, the operation of the present apparatus will be described. Angles α, T ₁ , detected by the angle detectors 11 to 13 and 35,
Based on T ₂ , T ₃ and T ₄ , the working direction computing circuit 100 computes the angle δ of the working attachment with respect to the vertical, and determines the X and Y coordinates with this angle δ as the working direction. This angle δ is changed every time the attachment angle T _{4 of the} work attachment detected during the work is changed. _On the basis of the direction δ and the angles α, T ₂ , T ₃ detected by the angle detectors 11 to 13, the correction direction speed command value calculation circuit 200 calculates the position of the tip of the third arm 3, that is, the X coordinate thereof. . When the control lever 14 is operated, the X coordinate at that time is set to the initial value X ₀ and the memory 21
Retained in 4. The line passing through X ₀ and parallel to the Y axis is the target locus OL (FIG. 5A), and the working direction forming an angle δ with the vertical direction is the direction of the locus. The deviation (deviation amount) ΔX between the X coordinate X of the tip of the third arm 3 and the initial value X ₀ , which are sequentially calculated during the work, are calculated at the addition point 205 (FIG. 4). Now, the control lever 14 outputs the working direction speed command value of the tip of the third arm 3 in the working direction (Y-axis direction), and the correction direction speed command value calculation circuit 200 calculates the deviation ΔX and the working direction speed command value. The product of the absolute value || and the constant K ₁ are multiplied and the corrected direction speed command value is output. If the deviation ΔX is zero, the correction direction speed command value is zero. The angular velocity control value calculation circuit 300 determines the angular velocity control values ₂ and ₃ of the second and third arms ₂ and _{3 based} on the corrected direction velocity command value, the work direction velocity command value, and the angles A ₂ , A ₃ , and T _3. Calculate These angular velocity control values ₂ and ₃ are link-corrected by the flow rate control value calculation circuit 400, and the second and third cylinders 5 and 6 are
Is converted to the flow control values Q ₂ and Q ₃ . These flow control values
Q ₂ and Q ₃ are supplied to the electro-hydraulic conversion valves 16 and 17, and the pressure oil from the hydraulic source is supplied in the predetermined direction and flow rate to the second and third cylinders 5 and 6.
Is supplied to. As a result, the second and third arms 2 and 3 rotate to control the locus of the tip of the third arm 3 in the mounting direction δ of the work attachment. As described above, in the second embodiment, the attachment angle of the work attachment with respect to the vertical direction is the work direction angle δ, and
The angular velocity of the second and third arms 2 and 3 is controlled so that the tip of the arm 3 is trajectory-controlled in a working direction at a predetermined speed. on the other hand,
At the same time, the deviation of the tip of the third arm 3 from the target locus is detected, and the position feedback control based on this deviation is also performed. As a result, the sheet pile PL or the auger drill DR generated when the angle between the work direction and the work attachment set in advance as in the first embodiment is largely deviated from each other.
Not only is it possible to prevent breakage accidents, but also in diagonal construction, the work direction setter 15 for manually inputting the work direction δ is unnecessary, and operability is significantly improved. (Structure of Third Embodiment) As shown in FIG. 13, the third arm 3 of the work attachment.
FIG. 17 shows the configuration of the trajectory control device in the case where the mounting angle with respect to is configured to be rotatable by the cylinder 9.
The same parts as those in FIGS. 3 and 15 are designated by the same reference numerals, and the description will focus on the differences. A work direction calculation circuit 150 is provided in place of the work direction calculation circuit 100 in FIG. 15, and the work attachment angle δ ₀ at the start of work is stored and stored as the work direction δ, and thereafter, the work attachment angle δ and the work direction δ. The angle deviation Δδ of ₀ is input to the second flow rate control value calculation circuit 450 for the cylinder 9. The work direction δ at the start of work is input to the work direction input of the corrected direction speed command value calculation circuit 200. As shown in FIG. 18, the working direction calculation circuit 150 is the working direction calculation circuit 100 shown in FIG. 16 with a storage unit 106 for storing the initial angle δ ₀ added. ~
The deviation Δδ between the angle δ of the work attachment sequentially calculated during the work by the 103 and the π / 2 setting device 105 and the angle δ ₀ of the work attachment at the start of the work is obtained. The second flow rate control value calculation circuit 450 uses the second,
It is used to drive and control the cylinder 9 so that the angle δ of the work attachment is kept constant even if the postures of the third arms 2 and 3 change successively. This angular deviation Δ
δ, the angle T ₄ , and the angular velocity control values ₂ and ₃ are input, and the flow rate control value Q ₄ is calculated and supplied to the electrohydraulic conversion valve 24 for the cylinder 9. Reference numeral 25 is an operating lever for the cylinder 9, and 26 is a control valve which is switched and controlled by the operating lever 25, and the cylinder 9 can be driven by operating the electrohydraulic conversion valve 24 or the control valve.
The other structure is the same as that of the apparatus shown in FIGS. 3 and 15, and the description thereof is omitted. FIG. 19 shows a second flow rate control value calculation circuit 450. In order to keep the angle of the work attachment constant (Y-axis direction), the angular velocity control value ₄ of the work attachment is set to the angular velocity obtained by inverting the sign of the sum of the angular velocity control values ₂ and ₃ of the second and third arms ₂ and _3. Control the angular velocity control value ₄
Is given by the following equation. ₄ =-( ₂ + ₃ ) (18) In the third embodiment, in addition to this, in order to improve the angle accuracy, the working direction angle deviation Δδ is used so that the first arm 1 can be arbitrarily driven. Feedback was _{added, 4} = K _₂ _Δδ- ₂ - is set to _3. Therefore, as shown in FIG. 19, a coefficient unit 451 multiplies the working direction angle deviation Δδ by K ₂ , and this and the second and third arms 2, 3
The angular velocity control values ₄ and ₃ of the work attachment are added at the addition point 452 to obtain the angular velocity control value _{4 of the} work attachment. Using this angular velocity control value ₄ , the flow rate control value Q ₄ of the work attachment can be obtained in the same manner as in FIG. 7. Therefore, as shown in FIG. 19, the second flow rate control value calculation circuit
450 is a function generator 453 that outputs the link correction count of the work attachment, and a multiplier 45 that calculates the cylinder speed.
4. A coefficient unit 455 for multiplying the cylinder speed by the cylinder area a ₄ is provided. (Operation of Third Embodiment) The operation of the third embodiment will be described. Similar to the first embodiment, the operation is started by turning on a power switch (not shown). First, the working direction calculation circuit 150 calculates a mounting angle δ of the working attachment with respect to the vertical direction, and this mounting angle δ is set as the working direction. The X and Y coordinates are determined. The angle δ at the start of work is the initial angle δ ₀ (this δ ₀
Is the direction of the locus) and is input to the correction direction speed command value calculation circuit 200. The correction direction speed command value calculation circuit 200 receives the input δ
_The angles A ₂ , A ₃ of the second and third arms ₂ , ₃ with respect to the X axis are obtained based on ₀ , T ₂ , T ₃ , α. Further, similarly to the above, the correction direction speed command value is obtained by the equation (1). The angular velocity control value calculation circuit 300 is input so that the tip of the third arm 3, that is, the connection point of the work attachment is trajectory-controlled along the trajectory direction δ ₀ , by A ₂ , A ₃ , T _3. , Angular velocity control values ₂ and ₃ are obtained. The first flow rate control value calculation circuit 400 obtains the flow rate control values Q ₂ and Q ₃ of the second and third arms ₂ and ₃ based on the input T ₂ , T ₃ , ₂ and ₃ . On the other hand, the work direction angle deviation Δδ of the work attachment determined by the work direction calculation circuit 150 is calculated by the second and third arms 2, 3
Is input to the second flow rate control value calculation circuit 450 together with the angular velocity control values ₂ and ₃ , and is first converted into the angular velocity control value ₄ of the work attachment, and the link correction as described in the first embodiment is performed. The flow rate control value Q ₄ of the attachment cylinder 9 is converted. This flow control value Q ₄
Is supplied to the electro-hydraulic conversion valve 24, whereby a predetermined flow rate of pressure oil is supplied from the electro-hydraulic conversion valve 24 to the cylinder 9,
During the locus work, the attachment angle of the work attachment with respect to the vertical direction is controlled so as to match the work direction δ ₀ . Therefore, the trajectory of the work attachment is controlled while the posture of the work attachment is kept constant, and as in the second embodiment, the work direction setter is not required, and the operability is significantly improved. Further, since the feedback control is performed by the deviation ΔX in the X-axis direction and the mounting angle deviation Δδ, the accuracy of the trajectory control and the attitude control is high. In the second and third embodiments, the main purpose is to set the attachment angle of the work attachment at the start of work or during work as the direction of the trajectory, and the feedback of the deviation ΔX in the X direction and the angle deviation. Δδ is not essential. Further, similar to the first embodiment, the trajectory-controlled second,
The third arm 2 or 3 alone may be used, or a hydraulic motor, a hydraulic rotary actuator, or an electric actuator may be used instead of the hydraulic cylinder. Also, work attachments other than the vibro hammer, earth auger, and excavation bucket can be used. Further, the ground angle α of the first arm 1 may be obtained from the inclination angle of the working machine main body and the relative angle of the first arm 1 with respect to the main body. Furthermore, the angle of the work attachment with respect to the vertical direction may be directly detected by, for example, a pendulum type angle, and the angle may be displayed on a display or the like. In this case, the driver can freely set the angle of the work attachment without a signal. G. Effect of the Invention According to the invention of claim 1, the deviation amount in the direction (correction direction) orthogonal to the direction (working direction) of the locus of the second arm tip is detected, and the deviation amount and the speed in the working direction are detected. The speed command value in the correction direction is obtained from the command value, and the first and second arms are driven by the speed command values in both directions so that the tip of the second arm moves in the direction of the predetermined locus. Both accuracy and workability are improved compared to conventional products. Further, in particular, even in a work having a slow work speed such as a vibro work or an earth auger work, a desired accuracy can be obtained without being influenced by variations in flow rate characteristics of a flow control valve or the like. According to the invention of claim 4, since the direction of the locus is set to the mounting direction of the work attachment, an excessive force is not applied to the sheet pile, the auger drill, etc., and the breakage accident can be prevented. Further, the setting of the direction of the locus, that is, the setting of the working direction may be performed simply by setting the angle of the mounting direction of the work attachment to a desired locus direction, which saves the trouble of inputting the working direction with the setting device and is easy to operate. improves. Furthermore, since a work direction setter for manually inputting the work direction is not required, the device can be configured at low cost, and it is not necessary to install the work direction setter in a narrow driver's seat, so that the driver's seat The property is improved.

[Brief description of drawings]

第１図（ａ），（ｂ）はクレーム対応図である。第２図〜第12図は第１の実施例を示すものであり、第２
図は座標系を定義する図、第３図は全体構成を示すブロ
ック図、第４図はその修正方向速度指令値演算回路を示
すブロック図、第5A図は速度指令値を説明する図、第5B
図は偏差ΔＸの特性を示すグラフ、第5C図は定数K₁の特
性を示すグラフ、第６図は角速度制御値演算回路を示す
ブロック図、第７図は流量制御値演算回路を示すブロッ
ク図、第８図はリンク補正を説明する図、第９図は作業
機の作業範囲を説明する図、第10図は作業機にバイブロ
ハンマあるいはアースオーガを取付けた状態を説明する
側面図である。第11図，第12図は第４アームを付加した
変形例を説明するもので、第11図が第４アームを示す
図、第12図がその座標などを定義する図である。第13図〜第19図は第2,第３の実施例を説明するもので、
第13図は第３の実施例が用いられる作業機の側面図、第
14図は座標系を定義する図、第15図は第２の実施例の全
体構成図、第16図は第２の実施例の作業方向演算回路の
詳細図、第17図は第３の実施例の全体構成図、第18図は
第３の実施例の作業方向演算回路の詳細図、第19図は第
３の実施例の流量制御値演算回路の詳細図である。 1:第１アーム、2:第２アーム 3:第３アーム、４〜6:シリンダ 7:バイブロハンマ 11〜13,35:角度検出器 14:制御レバー 15:作業方向設定器 16,17,24:電気油圧変換弁 18〜20,25:操作レバー 100,150:作業方向演算回路 200:修正方向速度指令値演算回路 300:角速度制御値演算回路 400,450:流量制御値演算回路 501:位置検出手段 502:ずれ量演算手段 503:第２速度指令値演算手段 505:駆動制御手段 604:回動速度演算手段FIGS. 1 (a) and 1 (b) are complaint correspondence diagrams. 2 to 12 show the first embodiment, and the second embodiment
Fig. 3 is a diagram defining a coordinate system, Fig. 3 is a block diagram showing the overall configuration, Fig. 4 is a block diagram showing a correction direction speed command value calculation circuit, Fig. 5A is a diagram explaining speed command values, 5B
FIG. 5 is a graph showing the characteristic of the deviation ΔX, FIG. 5C is a graph showing the characteristic of the constant K ₁ , FIG. 6 is a block diagram showing the angular velocity control value calculation circuit, and FIG. 7 is a block diagram showing the flow rate control value calculation circuit. FIG. 8 is a diagram for explaining link correction, FIG. 9 is a diagram for explaining a working range of the working machine, and FIG. 10 is a side view for explaining a state in which a vibro hammer or an earth auger is attached to the working machine. 11 and 12 are explanatory views of a modified example in which a fourth arm is added. FIG. 11 is a view showing the fourth arm and FIG. 12 is a view defining its coordinates and the like. 13 to 19 are for explaining the second and third embodiments,
FIG. 13 is a side view of a working machine in which the third embodiment is used,
FIG. 14 is a diagram for defining a coordinate system, FIG. 15 is an overall configuration diagram of the second embodiment, FIG. 16 is a detailed diagram of a work direction arithmetic circuit of the second embodiment, and FIG. 17 is a third embodiment. 18 is a detailed view of the working direction calculation circuit of the third embodiment, and FIG. 19 is a detailed view of the flow rate control value calculation circuit of the third embodiment. 1: 1st arm, 2: 2nd arm 3: 3rd arm, 4 to 6: Cylinder 7: Vibro hammer 11 to 13,35: Angle detector 14: Control lever 15: Working direction setter 16, 17, 24: Electro-hydraulic conversion valve 18 to 20, 25: Operating lever 100, 150: Working direction calculation circuit 200: Corrected direction speed command value calculation circuit 300: Angular speed control value calculation circuit 400, 450: Flow rate control value calculation circuit 501: Position detection means 502: Deviation amount Calculating means 503: Second speed command value calculating means 505: Drive control means 604: Rotating speed calculating means

フロントページの続き (72)発明者佐藤裕平茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (56)参考文献特開昭62−72826（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−88605（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−82128（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−36426（ＪＰ，Ａ)Front page continuation (72) Yuhei Sato Inventor Yuhei Sato 650 Jinrachi-cho, Tsuchiura City, Ibaraki Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Tsuchiura Plant (56) Reference JP 62-72826 (JP, A) JP 54-88605 (JP, A) JP 62-82128 (JP, A) JP 61-36426 (JP, A)

Claims

[Claims]

1. Trajectory controlled at least first and second
Track control device for a working machine, comprising: the first arm, first and second drive means for rotating each of the arms, and a work attachment attached to the tip of the second arm. Direction setting means for setting the direction of the path of the arm tip of the arm, arm angle detecting means for detecting an angle associated with the first and second arms, and position detection for detecting the position of the second arm tip. Means, command means for instructing a working speed of the second arm tip along the trajectory, and the second means in a direction orthogonal to the direction of the trajectory based on the detected second arm tip position. A deviation amount calculating means for calculating a deviation amount of the arm tip from the locus, and a direction which is based on the deviation amount and the command value of the working speed and has a size depending on the deviation amount and which is orthogonal to the locus. A correction speed command value calculating means for calculating a correction speed command value, an angle associated with the first and second arms, a command value of the working speed, the correction speed command value, and a direction of the trajectory. Based on the above, the speed component of the tip of the second arm in the direction of the locus becomes the commanded work speed, and the tip of the second arm moves along the locus so that the first and second A rotation speed calculation means for calculating the rotation speed of the arm, and the first rotation speed calculation means for calculating the rotation speed calculated by the calculation means.
And a drive control means for controlling the drive of the second drive means.

2. The trajectory control device for a working machine according to claim 1, wherein the trajectory direction setting means is capable of manually setting a trajectory direction arbitrarily.

3. The trajectory direction setting means includes an attachment angle detecting means for detecting an attachment angle of the work attachment, and the trajectory direction is attached based on at least the detected attachment angle of the work attachment. The trajectory control device for a working machine according to claim 1, wherein the trajectory control device is set in an angle direction.

4. Trajectory controlled at least first and second
Trajectory control device for a working machine, comprising: a first arm, first and second driving means for rotating each of the arms, and a work attachment attached to a tip of the second arm. And arm angle detecting means for detecting an angle related to the second arm, attachment angle detecting means for detecting an attachment angle of the work attachment, and at least the second attachment angle detection means based on the detected attachment angle of the work attachment. Locus direction setting means for setting the direction of the locus of the arm tip to the direction of the attachment angle of the work attachment, command means for commanding the working speed of the second arm tip along the locus, and the first and the first Based on the angle associated with the second arm, the command value of the working speed, and the direction of the trajectory, A rotation speed for calculating the rotation speeds of the first and second arms so that the speed component in the trace direction becomes the commanded work speed and the tip of the second arm moves along the locus. And a first calculating means for adjusting the rotation speed calculated by the first calculating means.
And a drive control means for controlling the drive of the second drive means.

5. A work attachment drive means that is driven to adjust a mounting angle of the work attachment, and the posture of the work attachment is kept constant even if the first and second arms rotate during trajectory control. Attachment rotation speed calculation means for calculating the rotation speed of the work attachment as described above, wherein the drive control means performs the calculated rotation in addition to the control of the first and second drive means. The trajectory control device for a working machine according to claim 4, wherein the work attachment driving means is drive-controlled so that the work attachment rotates at a speed.

6. The locus direction setting means sets the direction of the locus based on an attachment angle of the work attachment detected at the start of work, according to claim 4 or 5. The locus control device for the working machine according to 1.

7. The track direction setting means sequentially sets and changes the direction of the track based on an attachment angle of the work attachment detected during work, according to claim 4. Locomotive control device for work machines.