JPH10292420A - Excavating locus control device of hydraulic shovel - Google Patents

Excavating locus control device of hydraulic shovel

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Publication number
JPH10292420A
JPH10292420A JP9397697A JP9397697A JPH10292420A JP H10292420 A JPH10292420 A JP H10292420A JP 9397697 A JP9397697 A JP 9397697A JP 9397697 A JP9397697 A JP 9397697A JP H10292420 A JPH10292420 A JP H10292420A
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JP
Japan
Prior art keywords
target
excavation
excavation surface
front device
distance
Prior art date
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Application number
JP9397697A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Fujishima
一雄 藤島
Hiroshi Watanabe
洋 渡邊
Masakazu Haga
正和 羽賀
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10292420A publication Critical patent/JPH10292420A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase excavating accuracy and excavating efficiency by installing a calculation means to correct a target speed vector so that a front device approaches more to a target surface to be excavated in parallel with that surface when a distance between the front device and the surface to be excavated becomes smaller. SOLUTION: A control unit 9 sets a surface to be excavated for which the top end of a bucket is operated by the detection signals from operating lever devices 4a to 4c, setting device 7, and angle detectors 8a to 8c. Also the unit 9 obtains the feed flow of flow control valves 5a to 5c based on the signals from the lever devices 4a to 4c, and calculates the target speed vector at the top end of the bucket from a target drive speed and the dimensions of a front device. In addition, when the bucket is located in a speed vector transforming area, the unit 9 corrects the vector so that the traveling direction of the front device is along the target surface to be excavated, and drives a front member. Then the unit 9 calculates a target invasion angle when a distance between the front device and the target surface to be excavated becomes small so as to correct the vector. Thus the target surface to be excavated can be excavated accurately.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は油圧ショベルの掘削
軌跡制御装置に係わり、特に、フロント装置によって掘
削されるべき目標掘削面を予め設定しておき、この目標
掘削面に沿ってフロント装置先端のバケットを直線状に
動かし、直線掘削を行う油圧ショベルの掘削軌跡制御装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an excavation trajectory control device for a hydraulic shovel, and more particularly to a target excavation surface to be excavated by a front device, which is set in advance. The present invention relates to an excavation trajectory control device for a hydraulic excavator that moves a bucket in a straight line to perform a straight excavation.

【0002】[0002]

【従来の技術】油圧ショベルではオペレータがブーム等
のフロント部材をそれぞれの手動操作レバーによって操
作している。しかし、これらのフロント部材はそれぞれ
が関節部によって連結され回動運動を行うものであるた
め、これらフロント部材を操作してフロント部材の先端
(バケット先端)を直線状に移動させることは、熟練を
伴う非常に困難な作業である。そこで、このような作業
を容易にするための各種装置が従来より多々提案されて
いる。
2. Description of the Related Art In a hydraulic excavator, an operator operates a front member such as a boom by a manual operation lever. However, since these front members are connected by joints and rotate, the operation of these front members to move the front end (bucket end) of the front member linearly requires skill. It is a very difficult task to accompany. Therefore, various devices for facilitating such operations have been proposed in many cases.

【0003】例えば特公昭49−132801号公報で
は、目標掘削面の勾配やバケットの姿勢角、掘削速度な
どの条件を与え、それら条件の下で直線掘削を行うのに
必要なブーム、アーム等の各油圧シリンダの操作量を逐
次演算回路を用いて計算し、この演算結果を入力信号と
して各フロント部材の運動を制御し、直線掘削の自動運
転を行う「油圧ショベルの直線掘削自動運転装置」が提
案されている。
For example, Japanese Patent Publication No. 49-132801 discloses conditions such as a gradient of a target excavation surface, a posture angle of a bucket, and an excavation speed, and a boom, an arm, etc. necessary for performing a straight excavation under those conditions. The `` automatic linear digging excavator of hydraulic excavator '' that calculates the operation amount of each hydraulic cylinder using a sequential arithmetic circuit, controls the movement of each front member using this calculation result as an input signal, and performs automatic operation of linear digging Proposed.

【0004】また、特開昭61−200226号公報で
は、バケットシリンダも制御に加え、直線掘削の精度を
上げるようにした「パワーショベルの位置制御装置」が
提案されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-220226 proposes a "power shovel position control device" in which the accuracy of straight excavation is improved in addition to the control of the bucket cylinder.

【0005】一方、フロント装置の動きを制御する他の
制御装置として領域制限掘削制御装置が知られている。
これは、フロント装置の侵入不可領域又は掘削可能領域
を予め設定しておき、バケットが侵入不可領域に侵入し
ないように、又は掘削可能領域の外に出ないようにフロ
ント装置の動きを制御するものである。
On the other hand, as another control device for controlling the movement of the front device, an area-limited excavation control device is known.
This is to set a non-entry area or a digtable area of the front apparatus in advance and control the movement of the front apparatus so that the bucket does not enter the non-penetrable area or does not go outside the digtable area. It is.

【0006】例えば、特開平4−136324号公報で
は、侵入不可領域の手前に減速領域を設定し、フロント
装置の一部、例えばバケットが減速領域に侵入すると、
操作レバーの操作信号を小さくしてフロント装置を減速
し、バケットが侵入不可領域の境界に達すると停止する
ようにしている。
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-136324, a deceleration area is set before an inaccessible area, and when a part of the front device, for example, a bucket, enters the deceleration area,
The operation signal of the operation lever is reduced to decelerate the front device, and stop when the bucket reaches the boundary of the inaccessible area.

【0007】また、国際公開公報WO95/30059
号公報では、掘削可能領域を設定し、フロント装置の一
部、例えばバケットが掘削可能領域の境界に近づくとバ
ケットの当該境界に向かう方向の動きのみを減速し、バ
ケットが掘削可能領域の境界に達するとバケットは掘削
可能領域の外には出ないが掘削可能領域の境界に沿って
は動けるようにしている。
[0007] International Publication WO95 / 30059
In the publication, an excavation area is set, and when a part of the front device, for example, the bucket approaches the boundary of the excavation area, only the movement of the bucket in the direction toward the boundary is reduced, and the bucket moves to the boundary of the excavation area. Upon reaching the bucket, the bucket does not go outside the excavable area but can move along the boundary of the excavable area.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記特公昭49−13
2801号公報や特開昭61−200226号公報に記
載の従来装置によれば、確かにバケットを直線状に移動
させることができる。しかし、実際に掘削作業に適用す
ると次のような問題が生じる。
SUMMARY OF THE INVENTION The above Japanese Patent Publication No. 49-13 / 1979
According to the conventional apparatus described in JP-A-2801 and JP-A-61-222626, the bucket can be moved linearly. However, when actually applied to excavation work, the following problems occur.

【0009】従来の掘削軌跡制御により直線掘削を行う
ときは、いずれの提案も、まずバケットを掘削面の上に
持って行き、ダイレクトティーチングによりその位置情
報で直線状に目標掘削面を設定する。このため、実際に
制御に入るまでは人間の操作で目標掘削面の一部までは
掘削しなければならない。しかし、このようにして掘削
軌跡制御を行う場合は、オペレータの人為的ミスにより
目標掘削面より下の掘削をしたくない領域までうっかり
掘削してしまうことがあり、手直し等の作業が必要にな
る。すなわち、オペレータは目標の掘削面まで掘削する
間は目標掘削面より下を掘りすぎないように配慮しなけ
ればならず、自動で直線掘削を行うまでの手間は変わら
ないことになる。また、目標掘削面までは手動操作、目
標掘削面で自動に切り換えることから操作の連続性が損
なわれ、操作が煩雑となる。
When straight excavation is performed by the conventional excavation trajectory control, in any of the proposals, a bucket is first brought over an excavation surface, and a target excavation surface is set in a straight line based on the position information by direct teaching. Therefore, a part of the target excavation surface must be excavated by a human operation before actually entering the control. However, when the excavation trajectory control is performed in this manner, the operator may inadvertently excavate an area below the target excavation surface where the excavation is not desired due to a human error of the operator, and work such as reworking is required. . That is, the operator must take care not to dig below the target digging surface while digging to the target digging surface, and the time and effort for automatically performing the straight digging will not change. Further, since the operation is manually switched to the target excavation surface and the operation is automatically switched to the target excavation surface, the continuity of the operation is impaired, and the operation becomes complicated.

【0010】一方、従来の領域制限掘削制御のうち特開
平4−136324号公報に記載のものはバケットが侵
入不可領域の境界に達すると停止するので、掘削軌跡制
御には使用できない。
On the other hand, among the conventional region-limited excavation control described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-136324, it cannot be used for excavation trajectory control because it stops when the bucket reaches the boundary of the inaccessible region.

【0011】また、国際公開公報WO95/30059
号公報に記載の領域制限掘削制御は、バケットが掘削可
能領域の境界に達すると掘削可能領域の境界に垂直な方
向には動かないが、掘削可能領域の境界に沿っては動け
るので、結果として掘削軌跡制御と類似の動作が可能と
なる。しかし、掘削可能領域の境界に垂直な方向の速度
成分を減速しているため、掘削可能領域の境界に沿って
動くバケット速度は操作レバーの指令速度より遅くな
る。
[0011] Further, International Publication WO95 / 30059
In the region-limited excavation control described in the publication, when the bucket reaches the boundary of the excavation area, the bucket does not move in the direction perpendicular to the boundary of the excavation area, but can move along the boundary of the excavation area. An operation similar to the excavation trajectory control can be performed. However, since the speed component in the direction perpendicular to the boundary of the excavable area is reduced, the bucket speed moving along the boundary of the excavable area is lower than the command speed of the operation lever.

【0012】これに対し、掘削軌跡制御は直線状の掘削
面を形成することが目的であり、特に最近の掘削軌跡制
御では、直線掘削の作業効率の向上の観点から、目標掘
削面に沿ってバケットを所望の速度で素早く動かせるこ
とが望まれている。
On the other hand, the purpose of excavation trajectory control is to form a straight excavation surface. Particularly in recent excavation trajectory control, from the viewpoint of improving the efficiency of linear excavation, the excavation trajectory control is performed along the target excavation surface. It is desirable to be able to move a bucket quickly at a desired speed.

【0013】本発明の目的は、目標掘削面を簡単な操作
で精度良く、しかも効率良く掘削できる油圧ショベルの
掘削軌跡制御装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide an excavation trajectory control device for a hydraulic excavator that can excavate a target excavation surface accurately and efficiently by a simple operation.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(1)上記課題を解決するため、本発明は、多関節型の
フロント装置を構成する上下方向に回動可能な複数のフ
ロント部材と、前記複数のフロント部材をそれぞれ駆動
する複数の油圧アクチュエータと、前記複数のフロント
部材の動作を指示する複数の操作手段と、前記複数の操
作手段の操作信号に応じて駆動され、前記複数の油圧ア
クチュエータに供給される圧油の流量を制御する複数の
油圧制御弁とを備えた油圧ショベルの掘削軌跡制御装置
において、(a)前記フロント装置によって掘削される
べき目標掘削面を設定する目標掘削面設定手段と、
(b)前記フロント装置の位置と姿勢に関する状態量を
検出する検出手段と、(c)前記検出手段からの信号に
基づき前記フロント装置の位置と姿勢を演算する第1演
算手段と、(d)前記複数の操作手段からの操作信号と
前記第1演算手段の演算値に基づき、前記フロント装置
の目標速度ベクトルを演算する第2演算手段と、(e)
前記第1演算手段の演算値に基づき前記フロント装置と
前記目標掘削面との距離を計算し、この距離が小さくな
るに従って前記目標掘削面に平行に近づくように前記目
標速度ベクトルを補正する第3演算手段と、(f)前記
補正後の目標速度ベクトルに応じて前記フロント装置が
動くように対応する油圧制御弁を駆動する制御手段とを
備え、(g)前記第3演算手段は、前記フロント装置と
目標掘削面との距離が小さくなるに従って小さくなる前
記目標掘削面に対する前記フロント装置の目標侵入角度
を計算し、この目標侵入角度が得られるよう前記目標速
度ベクトルを補正するものとする。
(1) In order to solve the above problems, the present invention provides a plurality of front members rotatable in a vertical direction that constitute an articulated front device, and a plurality of hydraulic actuators that respectively drive the plurality of front members. A plurality of operating means for instructing the operation of the plurality of front members, and a plurality of hydraulic pressures driven in accordance with operation signals of the plurality of operating means and controlling a flow rate of hydraulic oil supplied to the plurality of hydraulic actuators An excavation trajectory control device for a hydraulic shovel including a control valve, comprising: (a) target excavation surface setting means for setting a target excavation surface to be excavated by the front device;
(B) detecting means for detecting a state quantity relating to the position and attitude of the front device; (c) first calculating means for calculating the position and attitude of the front device based on a signal from the detecting means; (d) (E) second operation means for calculating a target speed vector of the front device based on operation signals from the plurality of operation means and an operation value of the first operation means;
Calculating a distance between the front device and the target digging surface based on a calculation value of the first calculating means, and correcting the target speed vector so as to approach parallel to the target digging surface as the distance decreases. Computing means; and (f) control means for driving a corresponding hydraulic control valve so that the front device moves in accordance with the corrected target speed vector, and (g) the third computing means comprises: The target penetration angle of the front device with respect to the target excavation surface, which becomes smaller as the distance between the device and the target excavation surface becomes smaller, is calculated, and the target speed vector is corrected so as to obtain the target penetration angle.

【0015】以上のように構成した本発明においては、
第3演算手段は、第1演算手段の演算値に基づきフロン
ト装置と目標掘削面との距離を計算し、この距離が小さ
くなるに従って目標掘削面に平行に近づくように目標速
度ベクトルを補正し、制御手段は、この補正後の目標速
度ベクトルに応じてフロント装置が動くように対応する
油圧制御弁を駆動するので、フロント装置は目標掘削面
に近づいてくると徐々に目標掘削面に沿った方向に移動
方向を変え、目標掘削面に達すると目標掘削面上を移動
するようになり、目標掘削面を簡単な操作で精度良く掘
削することができる。
In the present invention configured as described above,
The third calculation means calculates a distance between the front device and the target excavation surface based on the calculation value of the first calculation means, and corrects the target speed vector so as to approach in parallel with the target excavation surface as the distance decreases. Since the control means drives the corresponding hydraulic control valve so that the front device moves according to the corrected target speed vector, the front device gradually moves in the direction along the target digging surface when approaching the target digging surface. When the vehicle reaches the target excavation surface, it moves on the target excavation surface, and the target excavation surface can be excavated with a simple operation and with high accuracy.

【0016】また、第3演算手段は、フロント装置と目
標掘削面との距離が小さくなるに従って小さくなる目標
侵入角度を計算し、この目標侵入角度が得られるよう目
標速度ベクトルを補正するので、補正後の目標速度ベク
トルの絶対値を補正前の目標速度ベクトルの絶対値と同
じに保つことができ、フロント装置を操作手段の指令通
りの速度で動かし、目標掘削面を効率良く掘削できる。
The third calculating means calculates a target intrusion angle which becomes smaller as the distance between the front device and the target excavation surface becomes smaller, and corrects the target speed vector so as to obtain the target intrusion angle. The absolute value of the subsequent target speed vector can be kept the same as the absolute value of the target speed vector before correction, and the front device can be moved at the speed as instructed by the operation means, so that the target excavation surface can be efficiently excavated.

【0017】(2)上記(1)において、好ましくは、
前記第3演算手段は、前記フロント装置と目標掘削面と
の距離と前記目標侵入角度との関係を予め設定してお
き、この設定関係と前記計算した距離から目標侵入角度
を計算する。
(2) In the above (1), preferably,
The third calculating means sets in advance the relationship between the distance between the front device and the target excavation surface and the target intrusion angle, and calculates the target intrusion angle from the set relationship and the calculated distance.

【0018】(3)また、上記(1)において、好まし
くは、前記第3演算手段は、前記フロント装置と目標掘
削面との距離が所定値以上の時は前記第2演算手段で計
算した目標速度ベクトルをそのまま出力する。
(3) In the above (1), preferably, when the distance between the front device and the target excavation surface is equal to or more than a predetermined value, the third calculating means preferably sets the target calculated by the second calculating means. Output the velocity vector as it is.

【0019】これにより、フロント装置が上記所定値の
距離を越えて目標掘削面に近づくと、上記(1)で述べ
たように徐々に目標掘削面に沿った方向に動作方向が変
わり、目標掘削面を掘削するが、目標掘削面より離れた
位置では操作レバー装置の操作通りにフロント装置を動
かすことができ、通常操作と同じように操作することが
できる。
Thus, when the front device approaches the target excavation surface beyond the predetermined distance, the operation direction gradually changes to the direction along the target excavation surface as described in (1) above. Although the surface is excavated, the front device can be moved according to the operation of the operation lever device at a position apart from the target excavation surface, and can be operated in the same manner as the normal operation.

【0020】(4)更に、上記(1)において、好まし
くは、前記第3演算手段は、前記フロント装置が前記目
標掘削面を越え前記フロント装置と目標掘削面との距離
が負の値になると、前記フロント装置を前記目標掘削面
上に戻す前記フロント装置の目標侵入角度を計算し、こ
の目標侵入角度が得られるよう前記目標速度ベクトルを
補正する。
(4) Further, in the above (1), preferably, the third calculating means is configured such that when the front device exceeds the target excavation surface and the distance between the front device and the target excavation surface becomes a negative value. Calculating the target penetration angle of the front device for returning the front device onto the target excavation surface, and correcting the target speed vector so as to obtain the target penetration angle.

【0021】これにより、上記(1)に述べたようにフ
ロント装置が目標掘削面上に沿った方向に動くよう制御
されるとき、制御上の応答遅れやフロント装置の慣性に
より目標掘削面の下に侵入したとしても、フロント装置
が目標掘削面上に戻るように目標速度ベクトルが補正さ
れ、侵入後速やかにフロント装置を目標掘削面上に戻す
ことができる。
Thus, when the front device is controlled to move in the direction along the target excavation surface as described in the above (1), a response delay in control or inertia of the front device causes the target excavation surface to move below the target excavation surface. Even if the vehicle enters the target digging surface, the target speed vector is corrected so that the front device returns to the target digging surface, and the front device can be returned to the target digging surface immediately after entering.

【0022】(5)また、上記(1)又は(4)におい
て、好ましくは、前記第3演算手段は前記目標速度ベク
トルの絶対値をそのままとして角度のみを補正する。
(5) In the above (1) or (4), preferably, the third calculation means corrects only the angle while keeping the absolute value of the target speed vector.

【0023】これにより、第3演算手段で補正された目
標速度ベクトルの絶対値は補正前の目標速度ベクトルの
絶対値と同じに保たれ、操作手段の指令通りの速度でフ
ロント装置を動かすことができる。
Thus, the absolute value of the target speed vector corrected by the third calculating means is kept the same as the absolute value of the target speed vector before correction, and the front device can be moved at the speed specified by the operating means. it can.

【0024】(6)更に、上記(1)において、好まし
くは、前記第3演算手段は、前記第2演算手段により演
算された目標速度ベクトルの目標掘削面への侵入角度が
前記目標侵入角度より大きい場合に、この目標侵入角度
が得られるよう前記目標速度ベクトルを補正する。
(6) Further, in the above (1), preferably, the third calculating means sets the angle of entry of the target speed vector calculated by the second calculating means into the target excavation surface to be smaller than the target angle of entry. If the target velocity vector is large, the target velocity vector is corrected so as to obtain the target penetration angle.

【0025】これにより、よりスムーズに目標掘削面に
沿ってフロント装置を動かすことができる。
Thus, the front device can be more smoothly moved along the target excavation surface.

【0026】(7)また、上記課題を解決するため、本
発明は、多関節型のフロント装置を構成する上下方向に
回動可能な複数のフロント部材と、前記複数のフロント
部材をそれぞれ駆動する複数の油圧アクチュエータと、
前記複数のフロント部材の動作を指示する複数の操作手
段と、前記複数の操作手段の操作信号に応じて駆動さ
れ、前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の
流量を制御する複数の油圧制御弁とを備えた油圧ショベ
ルの掘削軌跡制御装置において、(a)前記フロント装
置によって掘削されるべき目標掘削面を設定する目標掘
削面設定手段と、(b)前記フロント装置の位置と姿勢
に関する状態量を検出する検出手段と、(c)前記検出
手段からの信号に基づき前記フロント装置の位置と姿勢
を演算する第1演算手段と、(d)前記複数の操作手段
からの操作信号と前記第1演算手段の演算値に基づき、
前記フロント装置の目標速度ベクトルを演算する第2演
算手段と、(e)前記第1演算手段の演算値に基づき前
記フロント装置と前記目標掘削面との距離を計算し、こ
の距離が小さくなるに従って前記目標掘削面に平行に近
づくように前記目標速度ベクトルを補正する第3演算手
段と、(f)前記補正後の目標速度ベクトルに応じて前
記フロント装置が動くように対応する油圧制御弁を駆動
する制御手段とを備え、(g)前記第3演算手段は、前
記フロント装置と目標掘削面との距離が小さくなるに従
って小さくなる前記フロント装置の目標掘削面に平行な
速度成分に対する垂直な速度成分の目標比を計算し、こ
の目標比が得られるよう前記目標速度ベクトルを補正す
るものとする。
(7) According to another aspect of the present invention, there is provided a multi-joint type front device which includes a plurality of vertically rotatable front members, and a plurality of the front members. A plurality of hydraulic actuators,
A plurality of operating means for instructing the operation of the plurality of front members; and a plurality of hydraulic controls driven in accordance with operation signals of the plurality of operating means to control a flow rate of pressure oil supplied to the plurality of hydraulic actuators In the excavation trajectory control device for a hydraulic excavator provided with a valve, (a) target excavation surface setting means for setting a target excavation surface to be excavated by the front device, and (b) a state relating to the position and attitude of the front device. Detecting means for detecting the amount; (c) first calculating means for calculating the position and orientation of the front device based on the signal from the detecting means; and (d) operating signals from the plurality of operating means and 1 Based on the operation value of the operation means,
(E) calculating a distance between the front device and the target excavation surface based on a calculation value of the first calculation means, and calculating the distance as the distance decreases. Third calculating means for correcting the target speed vector so as to approach parallel to the target excavation surface; and (f) driving a corresponding hydraulic control valve so that the front device moves according to the corrected target speed vector. (G) the third arithmetic means includes a speed component perpendicular to a speed component parallel to the target excavation surface of the front device, which decreases as the distance between the front device and the target excavation surface decreases. Is calculated, and the target speed vector is corrected so as to obtain the target ratio.

【0027】以上のように構成した本発明においては、
第3演算手段と制御手段の機能により、上記(1)で述
べたようにフロント装置が目標掘削面に近づいてくると
徐々に目標掘削面に沿った方向に移動方向を変え、目標
掘削面に達すると目標掘削面上を移動するようになり、
目標掘削面を簡単な操作で精度良く掘削することができ
る。
In the present invention configured as described above,
As described in (1) above, when the front device approaches the target excavation surface, the moving direction is gradually changed to a direction along the target excavation surface by the functions of the third arithmetic means and the control unit, and the front excavation surface is moved to the target excavation surface. When it reaches, it will move on the target excavation surface,
The target excavation surface can be excavated with a simple operation with high accuracy.

【0028】また、第3演算手段は、フロント装置と目
標掘削面との距離が小さくなるに従って小さくなる速度
成分の目標比を計算し、この目標比が得られるよう目標
速度ベクトルを補正するので、補正後の目標速度ベクト
ルの絶対値を補正前の目標速度ベクトルの絶対値と同じ
に保つことができ、フロント装置を操作手段の指令通り
の速度で動かし、目標掘削面を効率良く掘削できる。
Further, the third calculating means calculates a target ratio of a speed component that becomes smaller as the distance between the front device and the target excavation surface becomes smaller, and corrects the target speed vector so as to obtain this target ratio. The absolute value of the corrected target speed vector can be kept the same as the absolute value of the target speed vector before correction, and the front device can be moved at the speed specified by the operation means, so that the target excavation surface can be efficiently excavated.

【0029】(8)上記(7)において、好ましくは、
前記第3演算手段は、前記フロント装置と前記目標掘削
面との距離が所定値に達したときのフロント装置の目標
掘削面に平行な速度成分に対する垂直な速度成分の比を
計算し、この比を基準として前記距離と所定値の割合か
ら前記目標比を計算する。
(8) In the above (7), preferably,
The third calculating means calculates a ratio of a speed component perpendicular to a speed component parallel to the target excavation surface of the front device when a distance between the front device and the target excavation surface reaches a predetermined value, and this ratio is calculated. The target ratio is calculated from the ratio of the distance and a predetermined value on the basis of.

【0030】(9)また、上記(7)において、好まし
くは、前記第3演算手段は、前記フロント装置と前記目
標掘削面との距離が所定値以上の時は前記第2演算手段
で計算された目標速度ベクトルをそのまま出力する。
(9) In the above (7), preferably, the third arithmetic means is calculated by the second arithmetic means when the distance between the front device and the target excavation surface is a predetermined value or more. The target speed vector is output as it is.

【0031】これにより、上記(3)で述べたように、
目標掘削面より離れた位置では操作レバー装置の操作通
りにフロント装置を動かすことができ、通常操作と同じ
ように操作することができる。
Thus, as described in (3) above,
At a position away from the target excavation surface, the front device can be moved according to the operation of the operation lever device, and can be operated in the same manner as the normal operation.

【0032】(10)更に、上記(7)において、好ま
しくは、前記第3演算手段は、前記フロント装置が前記
目標掘削面を越え前記フロント装置と目標掘削面との距
離が負の値になると、前記フロント装置を前記目標掘削
面に戻す前記速度成分の目標比を計算し、この目標比が
得られるよう前記目標速度ベクトルを補正する。
(10) Further, in the above (7), preferably, the third calculating means is configured such that when the front device exceeds the target excavation surface and the distance between the front device and the target excavation surface becomes a negative value. Calculating a target ratio of the speed component for returning the front device to the target excavation surface, and correcting the target speed vector so as to obtain the target ratio.

【0033】これにより、上記(4)で述べたのと同様
に、制御上の応答遅れやフロント装置の慣性により目標
掘削面の下に侵入したとしても、フロント装置が目標掘
削面上に戻るように目標速度ベクトルが補正され、侵入
後速やかに目標掘削面上にフロント装置を戻すことがで
きる。
Thus, as described in the above (4), even if the vehicle enters below the target excavation surface due to a response delay in control or inertia of the front device, the front device returns to the target excavation surface. Thus, the target speed vector is corrected at the same time, and the front device can be returned to the target excavation surface immediately after entering.

【0034】(11)また、上記(7)又は(10)に
おいて、好ましくは、前記第3演算手段は前記目標速度
ベクトルの絶対値をそのままとして速度成分の比のみを
補正する。
(11) In the above (7) or (10), preferably, the third calculating means corrects only the ratio of the speed components while keeping the absolute value of the target speed vector.

【0035】これにより、上記(5)で述べたのと同様
に、操作手段の指令通りの速度でフロント装置を動かす
ことができる。
Thus, the front device can be moved at the speed as instructed by the operating means, as described in (5) above.

【0036】(12)更に、上記(7)において、好ま
しくは、前記第3演算手段は、前記第2演算手段で演算
された目標速度ベクトルの目標掘削面に平行な速度成分
に対する垂直な速度成分の比が前記目標比より大きい場
合に、前記目標比が得られるよう前記目標速度ベクトル
を補正する。
(12) Further, in the above (7), preferably, the third calculating means is a speed component perpendicular to a speed component parallel to the target excavation surface of the target speed vector calculated by the second calculating means. Is larger than the target ratio, the target speed vector is corrected so as to obtain the target ratio.

【0037】これにより、よりスムーズに目標掘削面に
沿ってフロント装置を動かすことができる。
Thus, the front device can be moved more smoothly along the target excavation surface.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0039】まず、本発明の第1の実施形態を図1〜図
7により説明する。
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0040】図1において、本発明が適用される油圧シ
ョベルは、油圧ポンプ2と、この油圧ポンプ2からの圧
油により駆動されるブームシリンダ3a、アームシリン
ダ3b、バケットシリンダ3c、旋回モータ3d及び左
右の走行モータ3e,3fを含む複数の油圧アクチュエ
ータと、これら油圧アクチュエータ3a〜3fのそれぞ
れに対応して設けられた複数の操作レバー装置4a〜4
fと、油圧ポンプ2と複数の油圧アクチュエータ3a〜
3f間に接続され、操作レバー装置4a〜4fの操作信
号によって制御され、油圧アクチュエータ3a〜3fに
供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁5a
〜5fと、油圧ポンプ2と流量制御弁5a〜5fの間の
圧力が設定値以上になった場合に開くリリーフ弁6とを
有し、これらは油圧ショベルの被駆動部材を駆動する油
圧駆動装置を構成している。
Referring to FIG. 1, a hydraulic shovel to which the present invention is applied includes a hydraulic pump 2, a boom cylinder 3a, an arm cylinder 3b, a bucket cylinder 3c, a swing motor 3d, and a boom cylinder 3a driven by hydraulic oil from the hydraulic pump 2. A plurality of hydraulic actuators including left and right traveling motors 3e and 3f, and a plurality of operating lever devices 4a to 4 provided corresponding to these hydraulic actuators 3a to 3f, respectively.
f, the hydraulic pump 2 and the plurality of hydraulic actuators 3a to
3f, a plurality of flow control valves 5a controlled by operation signals of the operation lever devices 4a to 4f to control the flow rate of pressure oil supplied to the hydraulic actuators 3a to 3f.
And a relief valve 6 that opens when the pressure between the hydraulic pump 2 and the flow control valves 5a to 5f is equal to or higher than a set value, and these are hydraulic drive devices that drive driven members of the hydraulic shovel. Is composed.

【0041】本実施形態では、操作レバー4a〜4fは
操作信号として電気信号を出力する電気レバー装置であ
り、操作レバー4a〜4fからの操作信号(電気信号)
は制御ユニット9に入力され、流量制御弁5a〜5fを
駆動する操作信号(電気信号)に変換される。流量制御
弁5a〜5fは制御ユニット9からの電気信号をパイロ
ット圧に変換する電気油圧変換手段、例えば比例磁弁を
両端に備えた電気・油圧操作方式の弁である。
In the present embodiment, the operation levers 4a to 4f are electric lever devices that output electric signals as operation signals, and operation signals (electric signals) from the operation levers 4a to 4f are provided.
Is input to the control unit 9 and is converted into an operation signal (electric signal) for driving the flow control valves 5a to 5f. The flow control valves 5a to 5f are electro-hydraulic operation type valves provided with electro-hydraulic conversion means for converting an electric signal from the control unit 9 into pilot pressure, for example, a proportional magnetic valve at both ends.

【0042】油圧ショベルは、図2に示すように、垂直
方向にそれぞれ回動するブーム1a、アーム1b及びバ
ケット1cからなる多関節型のフロント装置1Aと、上
部旋回対1d及び下部走行体1eからなる車体1Bとで
構成され、フロント装置1Aのブーム1aの基端は上部
旋回体1dの前部に支持されている。ブーム1a、アー
ム1b、バケット1c、上部旋回体1d及び下部走行体
1eはそれぞれブームシリンダ3a、アームシリンダ3
b、バケットシリンダ3c、旋回モータ3d及び左右の
走行モータ3e,3fによりそれぞれ駆動され、それら
の動作は上記操作レバー装置4a〜4fにより指示され
る。
As shown in FIG. 2, the hydraulic excavator includes a multi-joint type front device 1A including a boom 1a, an arm 1b, and a bucket 1c which rotate in a vertical direction, and an upper turning pair 1d and a lower traveling body 1e. The base end of the boom 1a of the front device 1A is supported by the front part of the upper swing body 1d. The boom 1a, the arm 1b, the bucket 1c, the upper swing body 1d, and the lower traveling body 1e are respectively a boom cylinder 3a, an arm cylinder 3
b, bucket cylinder 3c, swing motor 3d, and left and right traveling motors 3e and 3f, respectively, and their operations are instructed by the operation lever devices 4a to 4f.

【0043】以上のような油圧ショベルに本実施形態に
よる掘削軌跡制御装置が設けられている。この掘削軌跡
制御装置は、バケット1cの先端が動き得る目標掘削面
の設定を指示する設定器7と、ブーム1a、アーム1b
及びバケット1cのそれぞれの回動支点に設けられ、フ
ロント装置1Aの位置と姿勢に関する状態量としてそれ
ぞれの回動角を検出する角度検出器8a,8b,8c
と、上記の制御ユニット9とで構成されている。制御ユ
ニット9には操作レバー装置4a〜4cの操作信号、設
定器7の設定信号及び角度検出器8a,8b,8cの検
出信号が入力され、所定の演算処理を行った結果の信号
が上記の操作信号(電気信号)として流量制御弁5a〜
5fに出力される。
The excavator as described above is provided with the excavation trajectory control device according to the present embodiment. The excavation trajectory control device includes a setting device 7 for instructing setting of a target excavation surface on which the tip of the bucket 1c can move, a boom 1a, and an arm 1b.
And angle detectors 8a, 8b, 8c provided at respective pivot points of the bucket 1c and detecting the respective pivot angles as state quantities relating to the position and posture of the front device 1A.
And the control unit 9 described above. The control unit 9 receives the operation signals of the operation lever devices 4a to 4c, the setting signal of the setting device 7, and the detection signals of the angle detectors 8a, 8b, 8c. Flow control valves 5a to 5 as operation signals (electric signals)
Output to 5f.

【0044】設定器7は、操作パネルあるいはグリップ
上に設けられたスイッチ等の操作手段により設定信号を
制御ユニット9に出力し、目標掘削面の設定を指示する
ものであり、操作パネル上に表示装置等、他の補助手段
があってもよい。
The setting unit 7 outputs a setting signal to the control unit 9 by operating means such as a switch provided on an operation panel or a grip, and instructs setting of a target excavation surface, and is displayed on the operation panel. There may be other auxiliary means such as devices.

【0045】制御ユニット9は、図3に示すように、目
標掘削面設定部9aと掘削軌跡制御部9bの各機能を有
している。また、制御ユニット9は、図示しない操作レ
バー装置4d,4fからの操作信号を流量制御弁5d,
5fを駆動する操作信号に変換する機能も有している
が、これは一般的な機能なので図示は省略している。
As shown in FIG. 3, the control unit 9 has functions of a target excavation surface setting section 9a and an excavation trajectory control section 9b. In addition, the control unit 9 outputs operation signals from operation lever devices 4d and 4f (not shown) to the flow control valves 5d and 5d.
It also has a function of converting it into an operation signal for driving 5f, but this is a general function and is not shown.

【0046】目標掘削面設定部9aは、設定器7からの
指示でバケット1cの先端が動作する目標掘削面の設定
演算を行う。その一例を図4を用いて説明する。なお、
本実施例は垂直面内に目標掘削面を設定するものであ
る。
The target excavation surface setting section 9a calculates the target excavation surface on which the tip of the bucket 1c operates in accordance with an instruction from the setting device 7. One example will be described with reference to FIG. In addition,
In this embodiment, a target excavation plane is set in a vertical plane.

【0047】図4において、オペレータの操作でバケッ
ト1cの先端を点P1の位置に動かした後、設定器7か
らの指示でそのときのバケット1cの先端位置を計算
し、次に設定器7を操作してその位置からの深さh1
入力して、この深さにより設定すべき目標掘削面上の点
1*を指定する。次に、バケット1cの先端を点P2
位置に動かした後、設定器7からの指示でその時のバケ
ット1cの先端位置を計算し、同様に設定器7を操作し
てその位置からの深さh2を入力して、この深さにより
設定すべき目標掘削面上の点P2*を指定する。そして、
1*,P2*の2点を結んだ直線式を計算して目標掘削面
とする。
[0047] In FIG. 4, after moving the tip of the bucket 1c to the position of the point P 1 in the operation of the operator, and calculates the tip position of the bucket 1c at that time in response to an instruction from the setting device 7, then setting device 7 the operates by entering the depth h 1 from its position, specify the P 1 * point on the target excavation plane to be set by the depth. Next, after moving the tip of the bucket 1c to the position of the point P 2, to calculate the instruction at the tip position of the bucket 1c at that time from the setting device 7, the depth from that position by operating the same manner setter 7 It is to input h 2, designating a point P 2 * on the target excavation plane to be set by the depth. And
A straight line equation connecting the two points P 1 * and P 2 * is calculated and used as the target excavation surface.

【0048】制御ユニット9にはフロント装置1A及び
車体1Bの各部寸法が記憶されており、目標掘削面設定
部9aは、これらのデータと、角度検出器8a,8b,
8cで検出した回動角α,β,γの値を用い、掘削軌跡
制御部9bの位置と姿勢の演算機能を利用して2点
1,P2の位置を計算する。
The control unit 9 stores the dimensions of the front device 1A and the body 1B. The target excavation surface setting unit 9a stores these data and the angle detectors 8a, 8b,
Using the values of the rotation angles α, β, and γ detected in 8c, the positions of the two points P 1 and P 2 are calculated using the position and posture calculation function of the excavation trajectory control unit 9b.

【0049】ここで、2点P1,P2の位置は例えばブー
ム1aの回動支点を原点としたXY座標系の座標値(X
1,Y1)(X2,Y2)として求める。XY座標系は本体
1Bに固定した直行座標系であり、垂直面内にあるとす
る。
Here, the positions of the two points P 1 and P 2 are, for example, coordinate values (X) of an XY coordinate system having the origin at the pivot point of the boom 1a.
1 , Y 1 ) (X 2 , Y 2 ). The XY coordinate system is a rectangular coordinate system fixed to the main body 1B, and is assumed to be in a vertical plane.

【0050】また、回動角α,β,γからXY座標系の
座標値(X1,Y1)(X2,Y2)は、ブーム1aの回動
支点とアーム1bの回動支点との距離をL1、アーム1
bの回動支点とバケット1cの回動支点との距離を
2、バケット1cの回動支点とバケット1cの先端と
の距離をL3とすれば、下記の式より求まる。
Further, the coordinate values (X 1 , Y 1 ) (X 2 , Y 2 ) of the XY coordinate system from the rotation angles α, β, γ are determined by the rotation fulcrum of the boom 1a and the rotation fulcrum of the arm 1b. Distance L 1 , arm 1
distance L 2 between the pivot point of b of the pivot point and the bucket 1c, if the distance between the tip of the pivot point and the bucket 1c of the bucket 1c and L 3, determined from the following equation.

【0051】 X=L1sinα+L2sin(α+β)+L3sin(α+β+γ)…(1) Y=L1cosα+L2cos(α+β)+L3cos(α+β+γ)…(2) 目標掘削面設定部9aでは、目標掘削面上の2点P1*
2*の座標値を、それぞれ、Y座標の下記の計算、 Y1*=Y1−h12*=Y2−h2 を行うことにより求める。また、P1*,P2*の2点を結
んだ直線式は下記の式により計算する。
X = L 1 sin α + L 2 sin (α + β) + L 3 sin (α + β + γ) (1) Y = L 1 cos α + L 2 cos (α + β) + L 3 cos (α + β + γ) (2) In the target excavation surface setting section 9a , Two points P 1 * on the target excavation surface,
The P 2 * coordinate value, respectively, the following calculation of the Y coordinate, Y 1 * = Y 1 -h 1 Y 2 * = determined by performing Y 2 -h 2. Further, a linear equation connecting the two points P 1 * and P 2 * is calculated by the following equation.

【0052】Y=(Y2*−Y1*)X/(X2−X1)+
(X21*−X12*)/(X2−X1) 更に、上記のP1*,P2*の2点を結んだ直線上の任意の
点Oを原点とし、当該2点を結んだ直線をX軸としたX
aYa座標系を考え、XY座標系の値をXaYa座標系
に変換するための座標変換データを求める。XaYa座
標系はXY座標系における点Oの座標値(X0,Y0)よ
り容易に求まる。
Y = (Y 2 * −Y 1 * ) X / (X 2 −X 1 ) +
(X 2 Y 1 * −X 1 Y 2 * ) / (X 2 −X 1 ) Further, an arbitrary point O on a straight line connecting the above two points P 1 * and P 2 * is set as the origin, and X with the straight line connecting the two points as the X axis
Considering the aYa coordinate system, coordinate conversion data for converting the value of the XY coordinate system to the XaYa coordinate system is obtained. The XaYa coordinate system can be easily obtained from the coordinate values (X 0 , Y 0 ) of the point O in the XY coordinate system.

【0053】以上のように設定した目標掘削面に対し
て、制御ユニット9の掘削軌跡制御部9bでは、図5に
示すフローチャートによりフロント装置1Aを直線状に
動かす制御を行う。以下、図5に示すフローチャートに
より掘削軌跡制御部9bの制御機能を明らかにしつつ、
本実施形態の動作を説明する。
The excavation trajectory control section 9b of the control unit 9 controls the front apparatus 1A to move the front device 1A linearly in accordance with the flowchart shown in FIG. 5 with respect to the target excavation surface set as described above. Hereinafter, while clarifying the control function of the excavation trajectory control unit 9b according to the flowchart shown in FIG.
The operation of the present embodiment will be described.

【0054】まず、手順100において、操作レバー装
置4a〜4cの操作信号を入力し、手順110におい
て、角度検出器8a,8b,8cにより検出したブーム
1a、アーム1b及びバケット1cの回動角を入力す
る。
First, in step 100, operation signals of the operation lever devices 4a to 4c are input, and in step 110, the rotation angles of the boom 1a, the arm 1b, and the bucket 1c detected by the angle detectors 8a, 8b, 8c are determined. input.

【0055】次に手順120において、検出した回動角
α,β,γと制御ユニット9の記憶装置に予め記憶して
あるフロント装置1Aの各部寸法とに基づきフロント装
置1Aの位置と姿勢の計算が行われ、フロント装置1A
の所定部位の位置、例えばバケット1cの先端位置を計
算する。このときの計算は、先の目標掘削面設定部9a
におけるバケット先端位置の計算と同じであり、この場
合も、バケット先端の位置はXY座標系の値として求
め、更にXY座標系の値をXaYa座標系に変換するた
めの座標変換データを求めておく。
Next, in step 120, the position and orientation of the front device 1A are calculated based on the detected rotation angles α, β, γ and the dimensions of the front device 1A stored in the storage device of the control unit 9 in advance. Is performed, and the front device 1A
, For example, the tip position of the bucket 1c is calculated. The calculation at this time is based on the previous target excavation surface setting unit 9a.
In this case as well, the position of the bucket tip is obtained as a value in the XY coordinate system, and further, coordinate conversion data for converting the value in the XY coordinate system into the XaYa coordinate system is obtained in this case. .

【0056】次に手順130において、操作レバー装置
4a〜4cの操作信号が指令するバケット1cの先端の
目標速度ベクトルVcを計算する。すなわち、操作レバ
ー装置4a〜4cの操作信号と流量制御弁5a〜5cの
供給流量との関係及びフロント装置1Aの各部寸法を制
御ユニット9の記憶装置に予め記憶しておき、操作レバ
ー装置4a〜4cの操作信号から対応する流量制御弁5
a〜5cの供給流量を求め、この供給流量の値から油圧
シリンダ3a〜3cの目標駆動速度を求め、この目標駆
動速度とフロント装置1Aの各部寸法を用いてバケット
先端の目標速度ベクトルVcを演算する。また、目標速
度ベクトルVcは、XY座標系を用いて計算した後、先
に求めたXY座標系からYaYa座標系への変換データ
を用いて目標速度ベクトルVcをXaYa座標系におけ
る速度ベクトルVca0に変換する。
Next, in step 130, the target speed vector Vc at the tip of the bucket 1c, which is instructed by the operation signals of the operation lever devices 4a to 4c, is calculated. That is, the relationship between the operation signals of the operation lever devices 4a to 4c and the supply flow rates of the flow control valves 5a to 5c and the dimensions of each part of the front device 1A are stored in a storage device of the control unit 9 in advance, and the operation lever devices 4a to 4c are stored. The flow control valve 5 corresponding to the operation signal of 4c
The supply flow rates of the hydraulic cylinders 3a to 3c are determined from the supply flow rates of the hydraulic cylinders 3a to 3c, and the target speed vector Vc at the tip end of the bucket is calculated using the target drive speed and the dimensions of each part of the front device 1A. I do. Further, the target speed vector Vc is calculated using the XY coordinate system, and then the target speed vector Vc is converted into the speed vector Vca0 in the XaYa coordinate system using the conversion data from the XY coordinate system previously obtained to the YaYa coordinate system. I do.

【0057】次に手順140において、バケット1cの
先端が上記のように設定した図6に示すような目標掘削
面の近傍の領域である速度ベクトル変換領域にあるか否
かを判定し、速度ベクトル変換領域にある場合には手順
150に進み、フロント装置1Aの進む方向を目標掘削
面に沿うように目標速度ベクトルVca0をVcaに補
正し、速度ベクトル変換領域にないときには手順170
に進む。
Next, in step 140, it is determined whether or not the tip of the bucket 1c is located in the speed vector conversion area, which is the area near the target excavation plane as shown in FIG. If it is in the conversion area, the process proceeds to step 150, in which the traveling direction of the front apparatus 1A is corrected to Vca so as to be along the target excavation surface.
Proceed to.

【0058】次に手順160において、手順150で得
た補正後の目標速度ベクトルVcaに対応する流量制御
弁5a〜5cの操作信号を計算する。これは、手順13
0における目標速度ベクトルVcの計算の逆演算であ
る。
Next, in step 160, the operation signals of the flow control valves 5a to 5c corresponding to the corrected target speed vector Vca obtained in step 150 are calculated. This is done in step 13
This is the inverse operation of the calculation of the target speed vector Vc at 0.

【0059】次に手順170において、手順100で入
力した操作信号又は手順160で計算した操作信号を流
量制御弁5a〜5cに出力し、各フロント部材の駆動制
御を行い、はじめに戻る。
Next, in step 170, the operation signal input in step 100 or the operation signal calculated in step 160 is output to the flow control valves 5a to 5c to control the driving of each front member, and the process returns to the beginning.

【0060】ここで、手順140における速度ベクトル
変換領域にあるか否かの判定及び手順150における操
作信号の補正について、更に図7〜図10を用いて説明
する。
Here, the determination as to whether or not the vehicle is in the velocity vector conversion area in step 140 and the correction of the operation signal in step 150 will be further described with reference to FIGS.

【0061】制御ユニット9の記憶装置には、図7に示
すような目標掘削面とバケット1cの先端との距離D1
と目標侵入角度θdの関係が記憶されている。目標侵入
角度θdとはバケット1cの先端の目標速度ベクトルと
目標掘削面面とのなす角度のことである。この距離D1
と目標侵入角度θdとの関係は、距離D1が距離Ya1
以上ではθd=90°であり、距離D1が距離Ya1よ
りも小さくなると、距離D1が減少するに従って目標侵
入角度θdが減少し、距離D1=0でθd=0°となる
と共に、距離D1が0以下、すなわち負の値になると目
標侵入角度θdも負の値となり、距離D1が減少するに
従って目標侵入角度θdも減少し、距離D1が距離−Y
aよりも小さくなると、θd=−90°となるように設
定されている。
The storage device of the control unit 9 stores the distance D1 between the target excavation surface and the tip of the bucket 1c as shown in FIG.
And the target penetration angle θd are stored. The target penetration angle θd is an angle between the target speed vector at the tip of the bucket 1c and the target excavation surface. This distance D1
And the target penetration angle θd, the distance D1 is the distance Ya1
In the above, θd = 90 °, and when the distance D1 becomes smaller than the distance Ya1, the target penetration angle θd decreases as the distance D1 decreases, and θd = 0 ° at the distance D1 = 0, and the distance D1 becomes 0. Below, that is, when the value becomes a negative value, the target penetration angle θd also becomes a negative value, and as the distance D1 decreases, the target penetration angle θd also decreases, and the distance D1 becomes the distance −Y
If it is smaller than a, it is set so that θd = −90 °.

【0062】手順140では、手順120で得たバケッ
ト1cの先端位置と目標掘削面との距離D1を計算し、
この距離D1が距離Ya1より小さくなると速度ベクト
ル変換領域に侵入したと判定する。ここで、距離D1は
前述したXY座標系からXaYa座標系への変換データ
を用いてフロント先端の位置をXaYa座標系に変換
し、そのYa座標値として求める。
In step 140, the distance D1 between the tip position of the bucket 1c obtained in step 120 and the target excavation plane is calculated.
If the distance D1 is smaller than the distance Ya1, it is determined that the vehicle has entered the velocity vector conversion area. Here, the distance D1 is obtained by converting the position of the front end to the XaYa coordinate system using the above-described conversion data from the XY coordinate system to the XaYa coordinate system, and obtaining the Ya coordinate value thereof.

【0063】また、手順150では、図8に示すよう
に、図7に示す距離D1と目標侵入角度θdとの関係か
らその時の距離D1に対応する目標侵入角度θdを求め
(手順180)、目標速度ベクトルVca0の絶対値は
そのままにして、目標掘削面に対する角度を手順180
で求めた図7に示す目標侵入角度θdとした目標速度ベ
クトルをVcaを求める(手順181)。次に、この補
正した目標速度ベクトルVcaをXaYa方向に分解す
る(手順182)。分解する計算式は以下の通りであ
る。
In step 150, as shown in FIG. 8, a target penetration angle θd corresponding to the distance D1 at that time is obtained from the relationship between the distance D1 and the target penetration angle θd shown in FIG. 7 (step 180). While keeping the absolute value of the speed vector Vca0 as it is, the angle with respect to the target
Vca is determined from the target velocity vector having the target penetration angle θd shown in FIG. Next, the corrected target speed vector Vca is decomposed in the XaYa direction (step 182). The calculation formula to be decomposed is as follows.

【0064】 Vcax=|Vca|×cosθd …(3) Vcay=−|Vca|×sinθd …(4) バケット1cの先端が上記のような補正後の目標速度ベ
クトルVcaの通りに補正された時の軌跡の一例を図9
及び図10に示す。バケット1cの先端が目標掘削面に
近づくにつれて目標速度ベクトルVca0は目標掘削面
と平行になるように補正され、目標掘削面上ではVca
y=0となり、バケット1cの先端は目標掘削面に対し
て平行に移動する。また、もし制御上の応答遅れやフロ
ント装置1Aの慣性によりバケット1cの先端が目標掘
削面を超えて掘削領域の外側に出た場合は、バケット1
cの先端が目標掘削面に戻りかつバケット1cの先端が
目標掘削面に近づくにつれて目標掘削面と平行になるよ
うに目標速度ベクトルVca0は補正され、目標掘削面
上ではVcay=0となり、バケット1cの先端は目標
掘削面に対して平行に移動する。
Vcax = | Vca | × cos θd (3) Vcay = − | Vca | × sin θd (4) When the tip of the bucket 1c is corrected according to the corrected target speed vector Vca as described above. Fig. 9 shows an example of the trajectory
And FIG. As the tip of the bucket 1c approaches the target digging surface, the target speed vector Vca0 is corrected so as to be parallel to the target digging surface, and Vca is set on the target digging surface.
y = 0, and the tip of the bucket 1c moves parallel to the target excavation surface. If the tip of the bucket 1c comes out of the excavation area beyond the target excavation surface due to a response delay in control or inertia of the front device 1A, the bucket 1
The target speed vector Vca0 is corrected so that the tip of the c returns to the target excavation surface and becomes parallel to the target excavation surface as the tip of the bucket 1c approaches the target excavation surface. Vcay = 0 on the target excavation surface, and the bucket 1c Moves parallel to the target excavation plane.

【0065】次に手順160の補正操作信号の演算につ
いて説明する。上記の(1)(2)式を微分して、XY
座標系からXaYa座標に変換すればXaYa座標系上
におけるXa方向及びYa方向の速度ベクトルが求ま
る。(1)(2)式では右辺の角度α,β,γを微分す
れば、左辺の位置X,Yが微分される。すなわち、以下
のように変換がなされる。
Next, the calculation of the correction operation signal in step 160 will be described. Differentiating the above equations (1) and (2), XY
If the coordinate system is converted into XaYa coordinates, velocity vectors in the Xa direction and the Ya direction on the XaYa coordinate system can be obtained. In the equations (1) and (2), if the angles α, β, γ on the right side are differentiated, the positions X, Y on the left side are differentiated. That is, the conversion is performed as follows.

【0066】(α´,β´,γ´)→(X´,Y´)→
(Vcax,Vcay) 「´」は微分を表す。よって、ここでは(3)(4)式
で指定されたVcax,Vcayより上記変換式の逆演
算よりブーム角速度α´、アーム角速度β´を求める。
なお、バケット角速度γ´=0としておく。ブーム角速
度α´、アーム角速度β´が求まればリンク補正を行う
ことによりブーム速度、アーム速度が求まるのでこの値
に応じたブーム、アームの操作指令信号を演算する。
(Α ′, β ′, γ ′) → (X ′, Y ′) →
(Vcax, Vcay) "" represents differentiation. Therefore, here, the boom angular velocity α ′ and the arm angular velocity β ′ are obtained from Vcax and Vcay specified by the equations (3) and (4) by the inverse calculation of the above conversion equation.
Note that the bucket angular velocity γ ′ = 0 is set. When the boom angular velocity α ′ and the arm angular velocity β ′ are obtained, the link correction is performed to obtain the boom speed and the arm speed. Therefore, a boom and arm operation command signal corresponding to these values is calculated.

【0067】以上のように構成した本実施形態では、バ
ケット1cの先端が目標掘削面から離れているときは、
目標速度ベクトルVca0は補正されないので、操作レ
バー装置4a〜4cの操作信号通りにフロント装置1A
を動かせ、通常操作と同じように操作できるとともに、
バケット1cの先端が目標掘削面に近づくと、目標速度
ベクトルVca0が目標掘削面と平行になるように補正
されるので、図9及び図10に示すように目標掘削面に
沿ってバケット1cの先端を動かすことができる。この
ため、オペレータは操作レバー装置4a〜4cを通常の
掘削時のように操作することにより、バケット1cの先
端が自動的に目標掘削面上を移動するようになり、簡単
な操作で精度良く目標掘削面を掘削することができる。
In the present embodiment configured as described above, when the tip of the bucket 1c is separated from the target excavation surface,
Since the target speed vector Vca0 is not corrected, the front device 1A according to the operation signals of the operation lever devices 4a to 4c.
And can be operated in the same way as normal operation,
When the tip of the bucket 1c approaches the target excavation surface, the target speed vector Vca0 is corrected so as to be parallel to the target excavation surface. Therefore, as shown in FIGS. 9 and 10, the tip of the bucket 1c along the target excavation surface. Can be moved. For this reason, the operator operates the operation lever devices 4a to 4c as in a normal excavation, so that the tip of the bucket 1c automatically moves on the target excavation surface. The excavation surface can be excavated.

【0068】また、バケット1cの先端が目標掘削面に
近づいたときの目標速度ベクトルVca0の補正は、目
標掘削面とのなす角度が補正されるだけで目標速度ベク
トルVca0の絶対値は保たれるので、フロント装置は
操作レバー装置の指令通りの速度で動かされ、目標掘削
面を効率良く掘削することができる。
When the tip of the bucket 1c approaches the target excavation surface, the correction of the target speed vector Vca0 is performed only by correcting the angle between the target excavation surface and the absolute value of the target speed vector Vca0. Therefore, the front device is moved at the speed as instructed by the operation lever device, and it is possible to efficiently excavate the target excavation surface.

【0069】なお、以上の実施形態では、図8におい
て、手順180で距離D1と目標侵入角度θdとの関係
からその時の距離D1に対応する目標侵入角度θdを求
めたら、直ちに手順181で目標侵入角度θdを用いて
目標速度ベクトルをVcaを求めたが、図9に示すよう
に、手順130で計算したバケット1cの先端の目標速
度ベクトルVca0の目標掘削面に対する角度θが図7
に示す目標侵入角度θdより大きいかどうかを判断し
(手順180A)、θがθdより大きくなって初めて手
順181に進み、目標速度ベクトルVca0の絶対値は
そのままにして、目標掘削面に対する角度θを手順18
0で求めたθdとした目標速度ベクトルをVcaを求め
るようにしてもよい。これにより、よりスムーズに目標
掘削面に沿ってバケット1cの先端を動かすことができ
る。
In the above embodiment, in FIG. 8, if the target intrusion angle θd corresponding to the distance D1 at that time is obtained from the relationship between the distance D1 and the target intrusion angle θd in step 180, the target intrusion angle is immediately obtained in step 181. Although the target speed vector Vca was obtained using the angle θd, as shown in FIG. 9, the angle θ of the target speed vector Vca0 of the tip of the bucket 1c calculated in step 130 with respect to the target excavation plane is shown in FIG.
(Step 180A), the process proceeds to Step 181 only when θ becomes larger than θd, and the absolute value of the target speed vector Vca0 is kept as it is, and the angle θ with respect to the target excavation surface is changed. Step 18
Vca may be obtained from the target speed vector set to θd obtained at 0. Thereby, the tip of the bucket 1c can be moved more smoothly along the target excavation surface.

【0070】本発明の第2の実施形態を図12及び図1
3により説明する。上記実施形態では、目標速度ベクト
ルVca0の角度を目標侵入角度θdに変えることによ
り目標速度ベクトルVca0を目標掘削面に平行になる
ように補正したが、本実施形態は、目標速度ベクトルV
ca0のXa方向とYa方向とのベクトル成分の比率を
変えることにより目標速度ベクトルVca0を目標掘削
面に平行になるように補正するものである。
FIGS. 12 and 1 show a second embodiment of the present invention.
3 will be described. In the above embodiment, the target speed vector Vca0 is corrected to be parallel to the target excavation plane by changing the angle of the target speed vector Vca0 to the target intrusion angle θd.
The target speed vector Vca0 is corrected so as to be parallel to the target excavation plane by changing the ratio of the vector components of the ca0 in the Xa direction and the Ya direction.

【0071】すなわち、本実施形態では、制御ユニット
9の掘削軌跡制御部9b(図3参照)の処理内容である
図5に示すフローチャートの手順100〜170のう
ち、手順150が図12に示す手順150Aに置き換え
られており、それ以外は第1の実施形態と同じである。
That is, in the present embodiment, of the procedures 100 to 170 of the flowchart shown in FIG. 5, which are the processing contents of the excavation trajectory control section 9b (see FIG. 3) of the control unit 9, the procedure 150 is the procedure shown in FIG. 150A, and the rest is the same as the first embodiment.

【0072】図12において、手順150Aでは、ま
ず、図13に示す速度ベクトル変換領域にバケット1c
の先端が侵入した時点での手順130で求めた目標速度
ベクトルVca0をVca1とし、この目標速度ベクト
ルVca1の絶対値|Vca1|、Xa,Ya方向のベ
クトル成分Vcax1,Vcay1を求める(手順19
0)。次に、Vcax1,Vcay1の比αを、α=V
cay1/Vcax1として求める(手順191)。
Referring to FIG. 12, in a procedure 150A, first, the bucket 1c is stored in the velocity vector conversion area shown in FIG.
The target speed vector Vca0 obtained in step 130 at the time when the tip of the target speed enters is defined as Vca1, and the absolute value | Vca1 | of the target speed vector Vca1 and the vector components Vcax1 and Vcay1 in the Xa and Ya directions are obtained (step 19).
0). Next, the ratio α of Vcax1 and Vcay1 is calculated by α = V
It is obtained as pay1 / Vcax1 (procedure 191).

【0073】次いで、求めようとしている補正目標速度
ベクトルVcaのXa方向とYa方向のベクトル成分の
目標比αdを以下のように決める(手順192)。
Next, the target ratio αd of the vector components in the Xa direction and the Ya direction of the corrected target speed vector Vca to be obtained is determined as follows (step 192).

【0074】 αd=α×D1/Ya1 …(5) 次いで、補正目標速度ベクトルVcaのXa方向とYa
方向のベクトル成分の比を上記目標比αdとする以下の
式を立てる。
Αd = α × D1 / Ya1 (5) Next, the Xa direction and Ya of the corrected target speed vector Vca
The following equation is established with the ratio of the vector components in the direction as the target ratio αd.

【0075】 Vcay/Vcax=αd …(6) 更に、目標速度ベクトルの絶対値を|Vca1|に保つ
ため、以下の演算を加える。
Vcay / Vcax = αd (6) Further, the following calculation is added to keep the absolute value of the target speed vector at | Vca1 |.

【0076】 (Vcax)2+(Vcay)2=|Vca1|2 …(7) 以上の(6)式及び(7)式よりVcaxとVcayを
求める(手順193)。このときVcaxとVcayの
組み合わせが2つ求まる。
(Vcax) 2 + (Vcay) 2 = | Vca1 | 2 (7) Vcax and Vcay are obtained from the above equations (6) and (7) (step 193). At this time, two combinations of Vcax and Vcay are obtained.

【0077】次に、距離D1が0以上かどうか、すなわ
ち、バケット1cの先端が目標掘削面を越えてその外側
に出ていないかどうかを判定し、出ていなければ、図1
3に示すようにVcaxとVcayの2つの組み合わせ
のうちVcayが負の値となる組み合わせを選択し、V
cax,Vcayを決定する(手順194,195)。
また、バケット1cの先端が目標掘削面の外側に出てい
れば、VcaxとVcayの2つの組み合わせのうちV
cayが正の値となる組み合わせを選択し、Vcax,
Vcayを決定する(手順194,196)。
Next, it is determined whether or not the distance D1 is equal to or greater than 0, that is, whether or not the tip of the bucket 1c has moved beyond the target excavation surface and outside the target excavation surface.
As shown in FIG. 3, a combination in which Vcay is a negative value is selected from two combinations of Vcax and Vcay, and
cax, Vcay are determined (procedures 194, 195).
Also, if the tip of the bucket 1c is outside the target excavation plane, V out of two combinations of V cax and V cay
A combination in which Cay has a positive value is selected, and Vcax,
Vcay is determined (procedures 194 and 196).

【0078】バケット1cの先端が上記のような補正後
の目標速度ベクトルVcaの通りに補正された時の軌跡
は、第1の実施形態で図9及び図10を用いて説明した
のと同様である。すなわち、バケット1cの先端が目標
掘削面に近づくにつれて目標速度ベクトルVca0は目
標掘削面と平行になるように補正され、目標掘削面上で
はVcay=0となり、バケット1cの先端は目標掘削
面に対して平行に移動する。また、バケット1cの先端
が目標掘削面を超えて掘削領域の外側に出た場合は、バ
ケット1cの先端が目標掘削面に戻りかつバケット1c
の先端が目標掘削面に近づくにつれて目標掘削面と平行
になるように目標速度ベクトルVca0は補正され、目
標掘削面上ではVcay=0となり、バケット1cの先
端は目標掘削面に対して平行に移動する。
The trajectory when the tip of the bucket 1c is corrected according to the corrected target speed vector Vca as described above is the same as that described with reference to FIGS. 9 and 10 in the first embodiment. is there. That is, as the tip of the bucket 1c approaches the target excavation surface, the target speed vector Vca0 is corrected so as to be parallel to the target excavation surface, and Vcay = 0 on the target excavation surface. Move in parallel. When the tip of the bucket 1c goes outside the excavation area beyond the target excavation surface, the tip of the bucket 1c returns to the target excavation surface and the bucket 1c
The target speed vector Vca0 is corrected so that the tip of the bucket becomes closer to the target excavation surface as it approaches the target excavation surface, Vcay = 0 on the target excavation surface, and the tip of the bucket 1c moves parallel to the target excavation surface. I do.

【0079】手順150Aで目標速度ベクトルVcaの
成分Vcax,Vcayが求まれば、後は第1の実施形
態と同様に目標のブーム角速度及びアーム角速度を演算
する。
When the components Vcax and Vcay of the target speed vector Vca are obtained in step 150A, the target boom angular speed and the arm angular speed are calculated as in the first embodiment.

【0080】以上のように構成した本実施形態において
も、バケット1cの先端が目標掘削面に近づくと、目標
速度ベクトルVca0が目標掘削面と平行になるように
補正されるので、第1の実施形態と同様、簡単な操作で
精度良く目標掘削面を掘削することができる。
In the present embodiment configured as described above, when the tip of the bucket 1c approaches the target digging surface, the target speed vector Vca0 is corrected so as to be parallel to the target digging surface. Similar to the embodiment, the target excavation surface can be excavated with a simple operation and high accuracy.

【0081】また、バケット1cの先端が目標掘削面に
近づいたときの目標速度ベクトルVca0の補正は、X
a方向とYa方向のベクトル成分の比が補正されるだけ
で目標速度ベクトルVca0の絶対値は保たれるので、
第1の実施形態と同様、フロント装置は操作レバー装置
の指令通りの速度で動かされ、目標掘削面を効率良く掘
削することができる。
The correction of the target speed vector Vca0 when the tip of the bucket 1c approaches the target excavation surface is performed by X
Since the absolute value of the target speed vector Vca0 is maintained only by correcting the ratio of the vector components in the a direction and the Ya direction,
As in the first embodiment, the front device is moved at a speed as instructed by the operation lever device, and can efficiently excavate the target excavation surface.

【0082】なお、本実施形態においても、第1の実施
形態と同様の変形が可能である。すなわち、図14にお
いて、手順191でα=Vcay1/Vcax1を求め
た後、手順130で計算したバケット1cの目標速度ベ
クトルVca0のXa,Ya方向のベクトル成分Vca
x01,Vcay01の比α0をα0=Vcay01/
Vcay01により求め(手順191A)、更に、求め
ようとしている補正目標速度ベクトルVcaのXa方向
とYa方向のベクトル成分の目標比αdを上記(5)式
のαd=α×D1/Ya1により求め(手順192)、
次いで、比α0が目標比αdより大きいかどうかを判断
し(手順192A)、α0がαdより大きいと手順19
3に進み、上記(6)式及び(7)式によりVcax,
Vcayを求める。この場合も、これにより、よりスム
ーズに目標掘削面に沿ってバケット1cの先端を動かす
ことができる。
Note that the present embodiment can be modified in the same manner as the first embodiment. That is, in FIG. 14, after obtaining α = Vcay1 / Vcax1 in step 191, the vector components Vca in the Xa and Ya directions of the target speed vector Vca0 of the bucket 1c calculated in step 130 are obtained.
The ratio α0 of x01 and Vcay01 is expressed as α0 = Vcay01 /
Vcay01 (procedure 191A), and the target ratio αd of the vector components in the Xa and Ya directions of the correction target speed vector Vca to be obtained is obtained from αd = α × D1 / Ya1 in the above equation (5) (procedure 191A). 192),
Next, it is determined whether or not the ratio α0 is larger than the target ratio αd (step 192A).
3 and Vcax,
Find Vcay. Also in this case, the tip of the bucket 1c can be moved more smoothly along the target excavation surface.

【0083】以上、本発明の掘削軌跡制御装置の実施形
態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定され
ず、種々の変形が可能である。一例として、フロント装
置1Aの位置と姿勢に関する状態量を検出する手段とし
て回動角を検出する角度計を用いたが、シリンダのスト
ロークを検出してもよい。
Although the embodiments of the excavation trajectory control device of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications are possible. As an example, a goniometer that detects a rotation angle is used as a means for detecting a state quantity related to the position and orientation of the front device 1A, but a stroke of a cylinder may be detected.

【0084】また、目標設定面の設定方法も本実施形態
以外の方法でも良く、例えば深さ、角度を操作パネルの
ダイヤルで設定してもよい。
The method for setting the target setting surface may be a method other than that of the present embodiment. For example, the depth and the angle may be set using a dial on the operation panel.

【0085】[0085]

【発明の効果】本発明によれば、フロント装置が目標掘
削面に近づくと目標速度ベクトルが目標掘削面と平行に
なるように補正されるので、オペレータは通常の掘削操
作を行うことにより、バケット1cの先端が自動的に目
標掘削面上を移動するようになり、目標掘削面を簡単な
操作で精度良く掘削することができる。また、フロント
装置を操作手段の指令通りの速度で動かせるので、目標
掘削面を効率良く掘削できる。
According to the present invention, when the front device approaches the target excavation surface, the target velocity vector is corrected so as to be parallel to the target excavation surface. The tip of 1c automatically moves on the target excavation surface, and the target excavation surface can be excavated with a simple operation with high accuracy. In addition, since the front device can be moved at the speed as instructed by the operation means, the target excavation surface can be efficiently excavated.

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

【図1】本発明の第1の実施形態による油圧ショベルの
掘削軌跡制御装置を油圧駆動装置と共に示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an excavation trajectory control device of a hydraulic shovel according to a first embodiment of the present invention, together with a hydraulic drive device.

【図2】本発明が適用される油圧ショベルの外観とその
周囲の設定領域の形状を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the appearance of a hydraulic shovel to which the present invention is applied and the shape of a setting area around the hydraulic shovel.

【図3】制御ユニットの機能の概要を示すブロック図で
ある。
FIG. 3 is a block diagram showing an outline of functions of a control unit.

【図4】掘削軌跡制御で用いる座標系と目標掘削面の設
定方法を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a method of setting a coordinate system and a target excavation surface used in excavation trajectory control.

【図5】掘削軌跡制御の処理手順を示すフローチャート
である。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a processing procedure of excavation trajectory control.

【図6】速度ベクトル変換領域での目標速度ベクトルの
補正方法を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a method of correcting a target speed vector in a speed vector conversion area.

【図7】バケットの先端と目標掘削面との距離と目標侵
入角度との関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between a distance between a tip of a bucket and a target excavation surface and a target penetration angle.

【図8】図5に示す速度ベクトル変換制御の手順の詳細
を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing details of the procedure of the speed vector conversion control shown in FIG. 5;

【図9】目標掘削面の手前でバケットの先端が補正目標
速度ベクトルの通りに制御されたときの軌跡の一例を示
す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a trajectory when a tip of a bucket is controlled in front of a target excavation surface according to a corrected target speed vector.

【図10】目標掘削面の外側でバケットの先端が補正目
標速度ベクトルの通りに制御されたときの軌跡の一例を
示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a trajectory when the tip of a bucket is controlled according to a corrected target speed vector outside a target excavation surface.

【図11】図8に示す処理手順の変形例を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing a modification of the processing procedure shown in FIG. 8;

【図12】本発明の第2の実施形態による油圧ショベル
の掘削軌跡制御装置の掘削軌跡制御の処理手順を示すフ
ローチャートである。
FIG. 12 is a flowchart showing a processing procedure of excavation trajectory control of the excavation trajectory control device for a hydraulic shovel according to the second embodiment of the present invention.

【図13】速度ベクトル変換領域での目標速度ベクトル
の補正方法を示す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a method of correcting a target speed vector in a speed vector conversion area.

【図14】図12に示す処理手順の変形例を示す図であ
る。
FIG. 14 is a diagram showing a modification of the processing procedure shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A フロント装置 1B 車体 2 油圧ポンプ 3a〜3f 油圧アクチュエータ 4a〜4f 操作レバー装置 5a〜5f 流量制御弁 7 設定器 8a,8b,8c 角度検出器 9 制御ユニット Reference Signs List 1A Front device 1B Body 2 Hydraulic pump 3a-3f Hydraulic actuator 4a-4f Operating lever device 5a-5f Flow control valve 7 Setting device 8a, 8b, 8c Angle detector 9 Control unit

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】多関節型のフロント装置を構成する上下方
向に回動可能な複数のフロント部材と、前記複数のフロ
ント部材をそれぞれ駆動する複数の油圧アクチュエータ
と、前記複数のフロント部材の動作を指示する複数の操
作手段と、前記複数の操作手段の操作信号に応じて駆動
され、前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油
の流量を制御する複数の油圧制御弁とを備えた油圧ショ
ベルの掘削軌跡制御装置において、 (a)前記フロント装置によって掘削されるべき目標掘
削面を設定する目標掘削面設定手段と、 (b)前記フロント装置の位置と姿勢に関する状態量を
検出する検出手段と、 (c)前記検出手段からの信号に基づき前記フロント装
置の位置と姿勢を演算する第1演算手段と、 (d)前記複数の操作手段からの操作信号と前記第1演
算手段の演算値に基づき、前記フロント装置の目標速度
ベクトルを演算する第2演算手段と、 (e)前記第1演算手段の演算値に基づき前記フロント
装置と前記目標掘削面との距離を計算し、この距離が小
さくなるに従って前記目標掘削面に平行に近づくように
前記目標速度ベクトルを補正する第3演算手段と、 (f)前記補正後の目標速度ベクトルに応じて前記フロ
ント装置が動くように対応する油圧制御弁を駆動する制
御手段とを備え、 (g)前記第3演算手段は、前記フロント装置と目標掘
削面との距離が小さくなるに従って小さくなる前記目標
掘削面に対する前記フロント装置の目標侵入角度を計算
し、この目標侵入角度が得られるよう前記目標速度ベク
トルを補正することを特徴とする油圧ショベルの掘削軌
跡制御装置。
1. A plurality of front members rotatable in a vertical direction constituting a multi-joint type front device, a plurality of hydraulic actuators respectively driving the plurality of front members, and an operation of the plurality of front members. A hydraulic shovel comprising: a plurality of operating means for instructing; and a plurality of hydraulic control valves that are driven in accordance with operation signals of the plurality of operating means and control a flow rate of hydraulic oil supplied to the plurality of hydraulic actuators. In the excavation trajectory control device, (a) target excavation surface setting means for setting a target excavation surface to be excavated by the front device; (b) detection means for detecting state quantities related to the position and orientation of the front device; (C) first calculating means for calculating the position and orientation of the front device based on a signal from the detecting means; and (d) operation signals from the plurality of operating means. Second calculating means for calculating a target speed vector of the front device based on a signal calculated by the first calculating means; and (e) the front device and the target excavation surface based on the calculated value of the first calculating means. A third calculating means for calculating a distance to the target excavation surface as the distance decreases, and correcting the target speed vector so as to approach the target excavation surface in parallel with the distance. (F) According to the corrected target speed vector, Control means for driving a hydraulic control valve corresponding to movement of the front device; and (g) the third arithmetic means is configured to reduce the target excavation surface which decreases as the distance between the front device and the target excavation surface decreases. The excavation trajectory control of a hydraulic shovel, wherein a target penetration angle of the front device with respect to the vehicle is calculated and the target speed vector is corrected so as to obtain the target penetration angle. Apparatus.
【請求項2】請求項1記載の油圧ショベルの掘削軌跡制
御装置において、前記第3演算手段は、前記フロント装
置と目標掘削面との距離と前記目標侵入角度との関係を
予め設定しておき、この設定関係と前記計算した距離か
ら目標侵入角度を計算することを特徴とする油圧ショベ
ルの掘削軌跡制御装置。
2. The excavation trajectory control device for a hydraulic shovel according to claim 1, wherein said third calculating means sets in advance a relationship between a distance between said front device and a target excavation surface and said target penetration angle. An excavation trajectory control device for a hydraulic shovel, wherein a target intrusion angle is calculated from the set relationship and the calculated distance.
【請求項3】請求項1記載の油圧ショベルの掘削軌跡制
御装置において、前記第3演算手段は、前記フロント装
置と目標掘削面との距離が所定値以上の時は前記第2演
算手段で計算した目標速度ベクトルをそのまま出力する
ことを特徴とする油圧ショベルの掘削軌跡制御装置。
3. The excavation trajectory control device for a hydraulic shovel according to claim 1, wherein said third arithmetic means calculates by said second arithmetic means when a distance between said front device and a target excavation surface is a predetermined value or more. An excavation trajectory control device for a hydraulic shovel, wherein the excavation target speed vector is output as it is.
【請求項4】請求項1記載の油圧ショベルの掘削軌跡制
御装置において、前記第3演算手段は、前記フロント装
置が前記目標掘削面を越え前記フロント装置と目標掘削
面との距離が負の値になると、前記フロント装置を前記
目標掘削面上に戻す前記フロント装置の目標侵入角度を
計算し、この目標侵入角度が得られるよう前記目標速度
ベクトルを補正することを特徴とする油圧ショベルの掘
削軌跡制御装置。
4. The excavation trajectory control device for a hydraulic shovel according to claim 1, wherein the third calculating means is configured to determine that the distance between the front device and the front device exceeds the target excavation surface and the distance between the front device and the target excavation surface is a negative value. Calculate the target penetration angle of the front device to return the front device to the target excavation surface, and correct the target speed vector so as to obtain the target penetration angle. Control device.
【請求項5】請求項1又は4記載の油圧ショベルの掘削
軌跡制御装置において、前記第3演算手段は前記目標速
度ベクトルの絶対値をそのままとして角度のみを補正す
ることを特徴とする油圧ショベルの掘削軌跡制御装置。
5. The excavator trajectory control device for an excavator according to claim 1, wherein said third calculating means corrects only the angle while keeping the absolute value of said target speed vector. Excavation trajectory control device.
【請求項6】請求項1記載の油圧ショベルの掘削軌跡制
御装置において、前記第3演算手段は、前記第2演算手
段により演算された目標速度ベクトルの目標掘削面への
侵入角度が前記目標侵入角度より大きい場合に、この目
標侵入角度が得られるよう前記目標速度ベクトルを補正
することを特徴とする油圧ショベルの掘削軌跡制御装
置。
6. The excavation trajectory control device for a hydraulic shovel according to claim 1, wherein the third calculating means determines that the angle of entry of the target speed vector calculated by the second calculating means into the target excavation surface is equal to the target intrusion angle. An excavation trajectory control device for a hydraulic shovel, wherein the target speed vector is corrected so as to obtain the target penetration angle when the angle is larger than the angle.
【請求項7】多関節型のフロント装置を構成する上下方
向に回動可能な複数のフロント部材と、前記複数のフロ
ント部材をそれぞれ駆動する複数の油圧アクチュエータ
と、前記複数のフロント部材の動作を指示する複数の操
作手段と、前記複数の操作手段の操作信号に応じて駆動
され、前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油
の流量を制御する複数の油圧制御弁とを備えた油圧ショ
ベルの掘削軌跡制御装置において、 (a)前記フロント装置によって掘削されるべき目標掘
削面を設定する目標掘削面設定手段と、 (b)前記フロント装置の位置と姿勢に関する状態量を
検出する検出手段と、 (c)前記検出手段からの信号に基づき前記フロント装
置の位置と姿勢を演算する第1演算手段と、 (d)前記複数の操作手段からの操作信号と前記第1演
算手段の演算値に基づき、前記フロント装置の目標速度
ベクトルを演算する第2演算手段と、 (e)前記第1演算手段の演算値に基づき前記フロント
装置と前記目標掘削面との距離を計算し、この距離が小
さくなるに従って前記目標掘削面に平行に近づくように
前記目標速度ベクトルを補正する第3演算手段と、 (f)前記補正後の目標速度ベクトルに応じて前記フロ
ント装置が動くように対応する油圧制御弁を駆動する制
御手段とを備え、 (g)前記第3演算手段は、前記フロント装置と目標掘
削面との距離が小さくなるに従って小さくなる前記フロ
ント装置の目標掘削面に平行な速度成分に対する垂直な
速度成分の目標比を計算し、この目標比が得られるよう
前記目標速度ベクトルを補正することを特徴とする油圧
ショベルの掘削軌跡制御装置。
7. A plurality of front members rotatable in a vertical direction constituting a multi-joint type front device, a plurality of hydraulic actuators respectively driving the plurality of front members, and an operation of the plurality of front members. A hydraulic shovel comprising: a plurality of operating means for instructing; and a plurality of hydraulic control valves that are driven in accordance with operation signals of the plurality of operating means and control a flow rate of hydraulic oil supplied to the plurality of hydraulic actuators. In the excavation trajectory control device, (a) target excavation surface setting means for setting a target excavation surface to be excavated by the front device; (b) detection means for detecting state quantities related to the position and orientation of the front device; (C) first calculating means for calculating the position and orientation of the front device based on a signal from the detecting means; and (d) operation signals from the plurality of operating means. Second calculating means for calculating a target speed vector of the front device based on a signal calculated by the first calculating means; and (e) the front device and the target excavation surface based on the calculated value of the first calculating means. A third calculating means for calculating a distance to the target excavation surface as the distance decreases, and correcting the target speed vector so as to approach the target excavation surface in parallel with the distance. (F) According to the corrected target speed vector, Control means for driving a hydraulic control valve corresponding to movement of the front device; and (g) the third calculation means is configured to reduce the distance between the front device and a target excavation surface, the smaller the distance, the smaller the distance between the front device and a target excavation surface. A hydraulic system, comprising: calculating a target ratio of a speed component perpendicular to a speed component parallel to a target excavation surface, and correcting the target speed vector so as to obtain the target ratio. Le drilling trajectory control device.
【請求項8】請求項7記載の油圧ショベルの掘削軌跡制
御装置において、前記第3演算手段は、前記フロント装
置と前記目標掘削面との距離が所定値に達したときのフ
ロント装置の目標掘削面に平行な速度成分に対する垂直
な速度成分の比を計算し、この比を基準として前記距離
と所定値の割合から前記目標比を計算することを特徴と
する油圧ショベルの掘削軌跡制御装置。
8. The excavation trajectory control device for a hydraulic shovel according to claim 7, wherein said third arithmetic means is configured to execute a target excavation of the front device when a distance between the front device and the target excavation surface reaches a predetermined value. An excavation trajectory control device for a hydraulic shovel, wherein a ratio of a vertical speed component to a speed component parallel to a plane is calculated, and the target ratio is calculated from the ratio of the distance and a predetermined value based on the ratio.
【請求項9】請求項7記載の油圧ショベルの掘削軌跡制
御装置において、前記第3演算手段は、前記フロント装
置と前記目標掘削面との距離が所定値以上の時は前記第
2演算手段で計算された目標速度ベクトルをそのまま出
力することを特徴とする油圧ショベルの掘削軌跡制御装
置。
9. The excavation trajectory control device for a hydraulic excavator according to claim 7, wherein the third arithmetic means is configured to execute the second arithmetic means when a distance between the front device and the target excavation surface is a predetermined value or more. An excavation trajectory control device for a hydraulic shovel, which directly outputs a calculated target speed vector.
【請求項10】請求項7記載の油圧ショベルの掘削軌跡
制御装置において、前記第3演算手段は、前記フロント
装置が前記目標掘削面を越え前記フロント装置と目標掘
削面との距離が負の値になると、前記フロント装置を前
記目標掘削面に戻す前記速度成分の目標比を計算し、こ
の目標比が得られるよう前記目標速度ベクトルを補正す
ることを特徴とする油圧ショベルの掘削軌跡制御装置。
10. The excavation trajectory control device for a hydraulic shovel according to claim 7, wherein the third arithmetic means determines that the distance between the front device exceeds the target excavation surface and the distance between the front device and the target excavation surface is a negative value. And calculating a target ratio of the speed component for returning the front device to the target excavation surface, and correcting the target speed vector so as to obtain the target ratio.
【請求項11】請求項7又は10記載の油圧ショベルの
掘削軌跡制御装置において、前記第3演算手段は前記目
標速度ベクトルの絶対値をそのままとして速度成分の比
のみを補正することを特徴とする油圧ショベルの掘削軌
跡制御装置。
11. The excavation trajectory control apparatus for an excavator according to claim 7, wherein said third calculating means corrects only the ratio of the speed components while keeping the absolute value of said target speed vector. Excavation trajectory control device for hydraulic excavators.
【請求項12】請求項7記載の油圧ショベルの掘削軌跡
制御装置において、前記第3演算手段は、前記第2演算
手段で演算された目標速度ベクトルの目標掘削面に平行
な速度成分に対する垂直な速度成分の比が前記目標比よ
り大きい場合に、前記目標比が得られるよう前記目標速
度ベクトルを補正することを特徴とする油圧ショベルの
掘削軌跡制御装置。
12. The excavation trajectory control device for a hydraulic shovel according to claim 7, wherein the third calculating means is perpendicular to a speed component of the target speed vector calculated by the second calculating means which is parallel to the target excavation surface. An excavation trajectory control device for a hydraulic shovel, wherein the target speed vector is corrected so that the target ratio is obtained when the ratio of the speed components is larger than the target ratio.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109141954A (en) * 2018-09-20 2019-01-04 加藤(中国)工程机械有限公司 A kind of hydraulic crawler excavator crawler travel running deviation value test device and its application method
KR20190002592A (en) * 2016-11-30 2019-01-08 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 Machine controls and working machines
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