JP2631757B2 - Excavation control method for construction machinery - Google Patents

Excavation control method for construction machinery

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JP2631757B2
JP2631757B2 JP13358090A JP13358090A JP2631757B2 JP 2631757 B2 JP2631757 B2 JP 2631757B2 JP 13358090 A JP13358090 A JP 13358090A JP 13358090 A JP13358090 A JP 13358090A JP 2631757 B2 JP2631757 B2 JP 2631757B2
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尚暢 森
誠 覚前
憲彦 林
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  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、法面掘削(仕上げ)作業や水平押出し作
業のように、バケットを掘削面に対して一定の高さ位置
および姿勢に保ちながら移動させる掘削作業を繰返し行
うための油圧ショベルの掘削制御方法に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention moves a bucket while keeping a bucket at a fixed height position and posture with respect to a digging surface, such as a slope excavation (finishing) operation and a horizontal extrusion operation. The present invention relates to a hydraulic shovel excavation control method for repeatedly performing excavation work.

従来の技術 建設機械のうち油圧ショベルの掘削制御方法に関して
は、特開昭64−14430号にて開示されている。第5図
は、従来技術の掘削制御方法により作動される油圧ショ
ベルの外観図である。図において、1は油圧ショベル本
体の旋回体、2は旋回体1のフロント部に枢着されたブ
ーム、3はアーム、4はバケット、5はブームシリン
ダ、6はアームシリンダ、Oはブーム基端、Aはブーム
先端、Bはアーム先端、θはブーム2の対地角度(ブ
ーム角度と同じ)、αはブーム2に対するアーム3の
角度(アーム角度と同じ)、αはアーム3に対するバ
ケット4の角度(バケット角度と同じ)、βは掘削角
度、l1はブーム基端Oからブーム先端Aまでの距離(ブ
ーム長さ)、l2はブーム先端Aからアーム先端までの距
離(アーム長さ)、xは水平座標軸、yは垂直座標軸、
Gは掘削面である。なお、油圧ショベルが法面掘削を行
う場合における、アーム先端B位置の座標計算は、上記
座標軸x,yに対し掘削角度β分だけ回転した座標軸x′,
y′に基づいて行われる。次に第6図は、従来技術の掘
削制御方法の基本実施例を示す制御をブロック図であ
る。第7図は、従来技術の実施例におけるコントローラ
C0の機能ブロック図である。
2. Description of the Related Art An excavation control method for a hydraulic excavator among construction machines is disclosed in JP-A-64-14430. FIG. 5 is an external view of a hydraulic excavator operated by a conventional excavation control method. In the drawing, 1 is a revolving structure of a hydraulic excavator body, 2 is a boom pivotally mounted on a front portion of the revolving structure 1, 3 is an arm, 4 is a bucket, 5 is a boom cylinder, 6 is an arm cylinder, and O is a boom base end. , A is the end of the boom, B is the end of the arm, θ 1 is the ground angle of the boom 2 (same as the boom angle), α 2 is the angle of the arm 3 with respect to the boom 2 (same as the arm angle), and α 3 is the bucket with respect to the arm 3 Angle 4 (same as bucket angle), β is the digging angle, l 1 is the distance from the boom base O to the boom tip A (boom length), l 2 is the distance from the boom tip A to the arm tip (arm length) X) is the horizontal coordinate axis, y is the vertical coordinate axis,
G is the excavation surface. In addition, when the hydraulic excavator performs the slope excavation, the coordinate calculation of the position of the arm tip B is performed on the coordinate axes x ′,
This is performed based on y ′. Next, FIG. 6 is a block diagram of control showing a basic embodiment of a conventional excavation control method. FIG. 7 shows a controller according to an embodiment of the prior art.
It is a functional block diagram of C 0.

次に、従来技術の掘削制御方法を第5図,第6図につ
いて述べる。まず、掘削動作時の操作手順は次の通りで
ある。
Next, a conventional excavation control method will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. First, the operation procedure during the excavation operation is as follows.

(イ)オペレータが手動によりバケット4を掘削面Gに
おける掘削開始地点(たとえば第5図の実線位置)にセ
ットする。
(A) The operator manually sets the bucket 4 at the excavation start point on the excavation plane G (for example, the solid line position in FIG. 5).

(ロ)この状態で初期姿勢設定スイッチ15をオンとし、
初期姿勢を記憶するとともに、掘削角度設定スイッチ13
により目標角度βを設定する。
(B) In this state, turn on the initial posture setting switch 15, and
The initial posture is memorized and the digging angle setting switch 13
Sets the target angle β.

(ハ)自動・手動切換スイッチ14を自動側にセットす
る。
(C) Set the automatic / manual switch 14 to the automatic side.

(ニ)アームレバーを操作して自動掘削を開始し、バケ
ット4を第5図の矢印イ方向に移動させて第1回目の自
動掘削を行う。
(D) Automatic excavation is started by operating the arm lever, and the bucket 4 is moved in the direction of arrow A in FIG. 5 to perform the first automatic excavation.

(ホ)アームレバーを戻して第1回目の自動掘削を終了
する。
(E) Return the arm lever to end the first automatic excavation.

(ヘ)自動・手動切換スイッチ14を手動側に戻す。(F) Return the automatic / manual switch 14 to the manual side.

(ト)オペレータが手動により、バケット4をおよその
初期姿勢に戻す。
(G) The operator manually returns the bucket 4 to the approximate initial posture.

(チ)再び、自動・手動きスイッチ14を自動側にセット
する。
(H) Set the automatic / manual switch 14 to the automatic side again.

(リ)自動復帰スイッチ16により、バケット位置および
姿勢を上記(ロ)項で記憶した初期姿勢に正確に合わせ
る。
(I) The automatic return switch 16 accurately adjusts the bucket position and posture to the initial posture stored in the above item (b).

(ヌ)上記(ニ)項および(ホ)項と同様にアームレバ
ーを操作して、第2回目の掘削動作を行う。
(Nu) The second excavation operation is performed by operating the arm lever in the same manner as in the above items (d) and (e).

以下、(ヘ)項〜(ヌ)項の操作を繰返すことによ
り、繰返し掘削動作が行われる。
Hereinafter, the operations of the items (f) to (nu) are repeated to perform the excavation operation repeatedly.

次に、上記掘削動作時におけるコントローラCの機能
を第7図について述べる。コントローラCは、アーム制
御ブロックC1と、ブーム制御ブロックC2と、バケット制
御ブロックC3とから成り、上記繰返し掘削動作における
各回動動作時に、複数の時点ごとに各制御ブロックC1,C
2,C3において、アーム,ブーム,バケットの各シリンダ
(6,5,7)に対する制御量が以下のようにして求められ
る。
Next, the function of the controller C during the excavation operation will be described with reference to FIG. The controller C includes an arm control block C 1, the boom control block C 2, consists bucket control block C 3 Prefecture, during each rotational operation in the repeated drilling operations, the control block C 1 for each of a plurality of time points, C
In 2, C 3, arm boom, the control amounts for the cylinders (6,5,7) of the bucket is determined as follows.

(I)アーム制御ブロックC1 このブロックC1においては、アームレバー用パイロッ
ト圧検出器11または12によるアームレバー信号(速度指
令信号)に、演算手段20によって所定のゲインをかけて
基本制御量u21を出し、これにアームリンク補正手段21
による補正を加えて、1次補正制御量u22を求め、これ
にさらに非線形補償手段22により補正を加えた2次補正
制御量u2をアームシリンダ油圧制御部17に対する制御量
として、出力するようにしている。それによりアーム3
は、アームレバー操作による指令速度に従って一定角速
度で手動制御される。
(I) Arm control block C 1 In this block C 1 , the arithmetic lever 20 multiplies an arm lever signal (speed command signal) by the arm lever pilot pressure detector 11 or 12 by a predetermined gain to obtain a basic control amount u. 21 and the arm link correction means 21
To obtain a primary correction control amount u 22 , and to output a secondary correction control amount u 2 obtained by further correcting the primary correction control amount u 2 as a control amount to the arm cylinder hydraulic control unit 17. I have to. Arm 3
Is manually controlled at a constant angular velocity according to a command velocity by an arm lever operation.

(II)ブーム制御ブロックC2 このブロックC2においては、一回の掘削動作中におけ
る各時点ごとにブーム角度,アーム角度用の両検出器8,
9による現在のブーム角度θおよびアーム角度α
入力され、これら角度信号と、アーム制御ブロックC2
基本制御量u21とに基づいて、ブームシリンダフィード
フォワード制御手段23により、アーム先端Bの高さ位置
(バケット高さ位置)ybを一定に保つためのブームシリ
ンダフィードフォワード制御量u11の演算が行われる。
また上記ブーム角度信号およびアーム角度信号から、実
際のアーム先端Bの高さ位置ybが、座標演算手段24によ
り計算で求められる。なお座標軸(x,y)は図示しない
目標角度βにより座標軸x′,y′に補正され、入力値θ
およびαも座標軸x′,y′を対称とした値に補正さ
れたものとする。そしてこの演算値ybと、アーム先端高
さ位置の目標値yboとの偏差Δybから、比例積分手段25
によってフィードバック制御量u12が演算される。ま
た、上記フィードバック制御量u12は学習手段26に入力
される。この学習手段26においては、入力されたフィー
ドバック制御量u12に学習ゲインをかけて学習値を求
め、この今回の学習値と前回同一時点での学習値とを加
算してその合計値を記憶(学習値を更新)するととも
に、記憶ずみの前回学習値を今回の学習制御量u13とし
て出力する。こうして掘削動作ごとに各時点における学
習値を更新しながら、更新前の学習値u13を、ブームシ
リンダフィードフォワード制御量u11、フィードバック
制御量u12に加えて基本制御量u14を求める。この基本制
御量u14に、ブームリンク補正手段27による補正(第1
次補正制御量u15)、ブーム姿勢補正手段28による補正
(第2次補正制御量u16)、非線形補償手段28による補
正を加えてブームシリンダ制御出力U1が求められる。上
記のように掘削動作を繰返すごとに制御精度が向上され
るので、アーム先端Bがその高さを一定状態に保ちなが
ら、掘削面Gに沿って直線移動するようにブーム2が制
御される。
(II) Boom control block C 2 In this block C 2 , both detectors 8 for boom angle and arm angle are provided at each time during one excavation operation.
9 by the current boom angle theta 1 and the arm angle alpha 2 is input, and these angle signal, based on the basic control quantity u 21 of arm control block C 2, the boom cylinder feedforward control unit 23, the arm tip B the height position of (the bucket height position) operation of the boom cylinder feedforward control amount u 11 for keeping the y b constant is performed.
Also from the boom angle signal and the arm angle signal, the height position y b of the actual arm tip B is determined by calculation by the coordinate calculator 24. The coordinate axes (x, y) are corrected to coordinate axes x ', y' by a target angle β (not shown), and the input value θ
It is also assumed that 1 and α 2 have been corrected to values symmetrical with respect to the coordinate axes x ′ and y ′. Then, from the deviation Δy b between the calculated value y b and the target value y bo of the arm tip height position, the proportional integration means 25
Feedback control amount u 12 is calculated by. Further, the feedback control amount u 12 is inputted to the learning means 26. In this learning unit 26, the feedback control amount u 12 entered over learning gain calculated learned value, this current learned value and the learned value at the previous same time adds to store the sum ( and updates) the learning value, and outputs a previous learned value storage Zumi as the present learning control quantity u 13. Thus while updating the learning value at each time point for each drilling operation, the pre-update of the learning value u 13, the boom cylinder feedforward control amount u 11, in addition to the feedback control amount u 12 obtains the basic control quantity u 14. This basic control amount u 14, corrected by a boom link correcting unit 27 (first
Next correction control amount u 15), corrected by the boom attitude correcting unit 28 (second-order correction control amount u 16), the boom cylinder control output U 1 by adding the correction by the nonlinear compensation unit 28 is determined. Since the control accuracy is improved each time the excavation operation is repeated as described above, the boom 2 is controlled such that the arm tip B moves linearly along the excavation surface G while keeping its height constant.

(III)バケット制御ブロックC3 このブロックC3においては、アーム制御ブロックC1
基本制御量u21と、ブーム制御ブロックC2の基本制御量u
14とが取込まれ、バケットシリンダフィードフォワード
演算手段30により上記両制御量u21,u14に基づいて、バ
ケット対地角度θを目標値θ30と一致させる方向のバ
ケットシリンダフィードフォワード制御量u31が演算さ
れる。一方、バケット角度検出器10によるバケット対地
角度θの検出値と、バケット対地角度の目標値.θ30
との偏差Δθから、比例積分手段31によってフィード
バック制御量u32を求める。また、このフィードバック
制御量u32が学習手段32に入力され、上記ブーム制御ブ
ロックC2の学習手段26と同様の処理によって学習制御量
u33が出力される。そして、これらフィードフォワー
ド、フィードバック、学習各制御量u31、u32、u33が加
算されて基本制御量u34が求められ、これにバケットリ
ンク補正手段33による補正(1次補正制御量u35)、お
よび非線形補正手段34による補正を加えてバケットシリ
ンダ制御出力u3を求める。これによりバケット対地角度
θが一定(目標値)に保たれる。
(III) Bucket control block C 3 In this block C 3 , the basic control amount u 21 of the arm control block C 1 and the basic control amount u 21 of the boom control block C 2
14 Togato been written, by a bucket cylinder feedforward calculation means 30 based on the two control quantity u 21, u 14, bucket ground angle theta 3 the directions match the target value theta 30 bucket cylinder feedforward control amount u 31 is calculated. On the other hand, the detected value of the bucket ground angle theta 3 by a bucket angle detector 10, a target value of the bucket ground angle. θ 30
From the deviation Δθ 3 , the feedback control amount u 32 is obtained by the proportional integration means 31. Further, the feedback control amount u 32 is input to the learning unit 32, learning control amount by the same processing as the learning means 26 of the boom control block C 2
u 33 is output. Then, the feedforward, feedback, and learning control amounts u 31 , u 32 , and u 33 are added to obtain a basic control amount u 34 , which is corrected by the bucket link correcting unit 33 (primary correction control amount u 35). ), and obtains the bucket cylinder control output u 3 by adding the correction by the nonlinear compensation unit 34. Thus a bucket ground angle theta 3 is kept constant (target value).

上記(I)アーム制御ブロックC1,(II)ブーム制御
ブロックC2,(III)バケット制御ブロックC3の機能が組
合わせて発揮されることにより、制御偏差を効率よく改
善し、油圧ショベルの掘削制御を行うことができる。
The functions of (I) the arm control block C 1 , (II) the boom control block C 2 , and (III) the bucket control block C 3 are exhibited in combination, so that the control deviation can be efficiently improved, and Excavation control can be performed.

次に油圧ショベルの平面掘削・整形制御装置に関して
は、特開昭61−270421号にて開示されている。この提案
(図示しない)では、ブーム回動速度制御部,バケット
回動速度制御部,バケット位置制御部,バケット角制御
部,ブーム操作レバーおよびバケット操作レバーによる
操作手順を備えており、作業者がブーム操作レバーを操
作して自動掘削に手動介入できるようにしている。
Next, a flat digging and shaping control device for a hydraulic excavator is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-270421. This proposal (not shown) includes an operation procedure using a boom rotation speed control unit, a bucket rotation speed control unit, a bucket position control unit, a bucket angle control unit, a boom operation lever, and a bucket operation lever. The boom operation lever is operated to enable manual intervention in automatic excavation.

この発明の解決しようとする課題 油圧ショベルの旋回対のフロント部には、ブーム,ア
ーム,バケットが順次回動自在に連結されている。そし
て上記ブーム,アーム,バケットの連結部には、結合ピ
ンが枢着されている。その結合ピンと軸受部との間に
は、結合ピンの着脱必要性および円滑な回動を行うため
に、若干の隙間を設けている。そのために上記連結部に
はそれぞれいわゆる機械的ガタが存在する。
Problems to be Solved by the Invention A boom, an arm, and a bucket are sequentially rotatably connected to a front portion of a turning pair of a hydraulic shovel. A connecting pin is pivotally connected to the connecting portion between the boom, the arm and the bucket. A slight gap is provided between the coupling pin and the bearing in order to necessitate the attachment and detachment of the coupling pin and to smoothly rotate the coupling pin. Therefore, there is a so-called mechanical backlash in each of the connecting portions.

しかし従来技術の掘削制御方法をそなえている油圧シ
ョベルでは、掘削作業時に上記機械的ガタにより生じる
掘削目標軌道面のずれを補正することができなかった。
オペレータは上記掘削面角度を修正するために、掘削制
御方法の制御を一旦中止して、掘削面角度の再設定を行
っていた。またその場合に、再設定すべき角度の正確な
値を決定する手段がないので、掘削精度誤差が発生し、
作業能率を低下させていた。
However, in the hydraulic excavator provided with the conventional excavation control method, it was not possible to correct the deviation of the excavation target track surface caused by the mechanical play during the excavation work.
In order to correct the digging surface angle, the operator has temporarily stopped the control of the digging control method and reset the digging surface angle. Also, in that case, there is no means for determining an accurate value of the angle to be reset, so an excavation accuracy error occurs,
Work efficiency was reduced.

この発明は上記の課題を解決し、油圧ショベルの機械
的ガタにより生じる掘削目標軌道面のずれを補正できる
掘削制御方法を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem and to provide an excavation control method capable of correcting a deviation of an excavation target raceway surface caused by mechanical play of a hydraulic shovel.

課題を解決するための手段 上記の課題を解決するために講じたこの発明の手段
は、 イ.掘削面に対する従来技術の掘削制御方法において、
その制御での操作に使用しない操作レバーを、手動介入
にて操作することにより、所定のレバー操作に対し掘削
面に対する目標直線軌道の高さを補正演算するように
し、 ロ.また所定のレバー操作に対し、目標直線軌道の角度
を補正演算するようにした。
Means for Solving the Problems Means of the present invention taken to solve the above problems are as follows. In a prior art excavation control method for an excavation surface,
Operating the operation lever not used for the control by manual intervention to correct and calculate the height of the target linear trajectory with respect to the excavation surface for a predetermined lever operation; b. Further, the angle of the target linear trajectory is corrected for a predetermined lever operation.

作用 イ.まずここで、目標直線軌道の高さ補正はブーム操作
で、角度補正はバケット操作で、制御開始はアーム操作
で行うものと設定する。
Action b. First, here, it is set that the height correction of the target linear trajectory is performed by a boom operation, the angle correction is performed by a bucket operation, and the control start is performed by an arm operation.

ブーム操作レバーを手動介入により操作すると、その
ブーム操作信号はコントローラの目標高さ演算手段に入
力される。目標高さ演算手段では上記ブーム操作信号に
より目標高さの演算を行い、その演算結果である目標高
さに基づいてブーム制御ブロックでブームシリンダ制御
出力を導出する。それにより、掘削面に対してアーム先
端が移動する目標直線軌道の高さを、繰返し掘削動作の
制御周期毎に変更することができる。
When the boom operation lever is operated by manual intervention, the boom operation signal is input to the target height calculation means of the controller. The target height calculating means calculates the target height based on the boom operation signal, and derives a boom cylinder control output in the boom control block based on the calculated target height. Thereby, the height of the target linear trajectory on which the arm tip moves with respect to the excavation surface can be changed for each control cycle of the repetitive excavation operation.

ロ.バケット操作レバーを手動介入により操作すると、
そのバケット操作信号はコントローラの目標角度演算手
段に入力される。目標角度演算手段では上記バケット操
作信号により目標角度の演算を行い、演算結果である目
標角度に基づいてブーム制御ブロックでブームシリンダ
制御出力を導出するとともに、バケット制御ブロックで
バケットシリンダ制御出力を導出する。それにより、目
標直線軌道の建設機械に対する角度を、所定の周期毎に
変更することができる。
B. When the bucket operation lever is operated by manual intervention,
The bucket operation signal is input to target angle calculation means of the controller. The target angle calculation means calculates the target angle based on the bucket operation signal, derives a boom cylinder control output in the boom control block based on the calculation result of the target angle, and derives a bucket cylinder control output in the bucket control block. . Thereby, the angle of the target straight track with respect to the construction machine can be changed every predetermined cycle.

実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。第1図は、この発明の実施例におけるコントロー
ラC0の制御ブロック図である。図において、従来技術と
同一構成要素を使用するものに対しては同符号を付す。
41はブーム操作レバー、42はバケット操作レバー、C′
はブーム制御ブロック、C′はバケット制御ブロッ
ク、35は目標角度演算手段、36はバケット対地角度演算
手段、37は目標高さ演算手段である。第2図は、この発
明の実施例におけるコントローラC′の機能を示すフ
ローチャートである。第3図は、この発明にかかる掘削
制御方法が適用される油圧ショベルを示す側面図であ
る。図において43は油圧ショベル本体の旋回体、44はブ
ーム45はアーム、46はバケット、47はアイドラリンク、
O′は旋回体43とブーム44基端との連結点、A′はブー
ム44先端とアーム45基端との連結点、B′はアーム45先
端とバケット46基端との連結点(すなわちB′はアーム
先端と同じ点である)、Dはアーム45とアイドラリンク
47との連結点、48,49,50はそれぞれ連結点O′,A′,Dに
設けられた回動角度検出器である。第4図は、ブーム操
作レバー41を手動介入した場合のブーム操作の状態と、
アーム先端B′の高さhとの関係を示す図表である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Figure 1 is a control block diagram of a controller C 0 in the embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals are given to components using the same components as the conventional technology.
41 is a boom operation lever, 42 is a bucket operation lever, C '
2 boom control block C '3 is a bucket control block 35 is the target angle calculating means, bucket ground angle calculating means 36, 37 is the target height calculation means. Figure 2 is a flow chart showing the functions of the controller C '0 in the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a side view showing a hydraulic excavator to which the excavation control method according to the present invention is applied. In the figure, 43 is a revolving body of the excavator body, 44 is a boom 45, an arm, 46 is a bucket, 47 is an idler link,
O 'is a connection point between the revolving body 43 and the base end of the boom 44, A' is a connection point between the end of the boom 44 and the base end of the arm 45, and B 'is a connection point between the tip of the arm 45 and the base end of the bucket 46 (that is, B 'Is the same point as the arm tip), D is the arm 45 and idler link
Connection points 48, 49, and 50 with 47 are rotation angle detectors provided at connection points O ', A', and D, respectively. FIG. 4 shows the state of the boom operation when the boom operation lever 41 is manually interposed,
It is a chart which shows the relationship with the height h of the arm front-end | tip B '.

次に、この発明にかかる掘削制御方法を第1図〜第4
図について述べる。ブーム操作レバー41によるブーム操
作信号i1をコントローラC′の目標高さ演算手段37
に、またバケット操作レバー42によるバケット操作信号
i2を目標角度演算手段35にそれぞれ入力できるように設
定し、ブーム操作レバー41を手動介入により操作したと
き掘削面G′に対する目標直線軌道ロ(第3図参照)の
高さhを、繰返し掘削動作の制御周期毎に変更するよう
にし、またバケット操作レバー42を手動介入により操作
したとき目標直線軌道ロの油圧ショベル車体に対する角
度degを所定の周期毎に変更するようにした。
Next, an excavation control method according to the present invention will be described with reference to FIGS.
Referring to FIG. Target height calculation means of the controller C '0 a boom operation signal i 1 by the boom operation lever 41 37
And the bucket operation signal by the bucket operation lever 42
i 2 is set so that it can be input to the target angle calculation means 35, and when the boom operation lever 41 is operated by manual intervention, the height h of the target straight-line trajectory B (see FIG. 3) with respect to the excavation plane G 'is repeated. The angle deg of the target straight track B with respect to the hydraulic shovel body is changed at predetermined intervals when the bucket operation lever 42 is operated by manual intervention.

次に、この発明にかかる掘削制御方法の作用機能につ
いて述べる。まずここで、目標直線軌道の高さ補正はブ
ーム操作で、角度補正はバケット操作で、制御開始はア
ーム操作で行うものと設定する。ブーム操作レバー41を
手動介入により操作すると、そのブーム操作信号i1はコ
ントローラC′の目標高さ演算手段37に入力される。
目標高さ演算手段37では上記ブーム操作信号i1により目
標高さ(アーム先端高さ目標値yb0と同じ)の演算を行
い、演算結果である目標高さ(yb0)に基づいてブーム
制御ブロックC′でブームシリンダ制御出力u′
導出する。それにより、掘削面G′に対してアーム先端
B′が移動する目標直線軌道ロの高さ(yb0)を、繰返
し掘削動作の制御周期毎に変更することができる。ま
た、バケット操作レバー42を手動介入により操作する
と、そのバケット操作信号i2はコントローラC′の目
標角度演算手段35に入力される。目標角度演算手段35で
上記バケット操作信号i2により目標角度βの演算を行
い、演算結果である目標角度βに基づいてブーム制御ブ
ロックC′2でブームシリンダ制御出力u′を導出す
るとともに、バケット制御ブロックC′でバケットシ
リンダ制御出力u′を導出する。それにより、目標直
線軌道ロの油圧ショベルに対する角度(β)を所定の周
期毎に変更することができる。
Next, the function of the excavation control method according to the present invention will be described. First, here, it is set that the height correction of the target linear trajectory is performed by a boom operation, the angle correction is performed by a bucket operation, and the control start is performed by an arm operation. When the boom operation lever 41 is operated by manual intervention, the boom operation signal i 1 is input to the target height calculation means 37 of the controller C '0.
Performs calculation of target height calculation unit 37 in the target height by the boom operation signal i 1 (arm end the same as the height desired value y b0), the boom control based on the target height is calculated result (y b0) 'in second boom cylinder control output u' block C to derive one. Thus, the height (y b0 ) of the target linear trajectory B at which the arm tip B 'moves with respect to the excavation plane G' can be changed for each control cycle of the repetitive excavation operation. Further, when the bucket operation lever 42 is operated by manual intervention, the bucket operation signal i 2 is input to the target angle calculating unit 35 of the controller C '0. The target angle calculation means 35 calculates the target angle β based on the bucket operation signal i 2 , and the boom control block C ′ 2 derives a boom cylinder control output u ′ 1 based on the calculation result of the target angle β, deriving the 3 'bucket cylinder control output u 3' bucket control block C. Thereby, the angle (β) of the target straight track B with respect to the hydraulic shovel can be changed at predetermined intervals.

したがってオペレータがブーム上げ操作の手動介入を
行うと、第4図のように目標直線軌道ロの目標高さhを
制御周期毎に寸法Δαずつ増加させ、またブーム下げ操
作の手動介入を行うと目標高さhを寸法Δαずつ減算さ
せることができる。また、オペレレータがバケット掘削
の操作を行うと、直線軌道面の角度β(deg)を制御周
期毎に角度Δβずつ加算し、バケット放出の操作を行う
と、直線軌道面の角度degを制御周期毎に角度Δβずつ
減算してゆき、新しく更新された目標高さh,角度degに
対し制御演算を行い、バケット刃先の軌道を変更するこ
とができる。
Therefore, when the operator manually intervenes in the boom raising operation, the target height h of the target linear trajectory B is increased by the dimension Δα in each control cycle as shown in FIG. The height h can be reduced by the dimension Δα. When the operator performs a bucket excavation operation, the angle β (deg) of the straight track surface is added by an angle Δβ for each control cycle, and when the bucket ejection operation is performed, the angle deg of the straight track surface is changed for each control cycle. , The control operation is performed on the newly updated target height h and angle deg, and the trajectory of the cutting edge of the bucket can be changed.

発明の効果 従来技術の掘削制御方法にそなえている油圧ショベル
では、掘削作業時にブーム,アーム,バケットの連結部
などに起因する機械的ガタにより生じる掘削目標軌道面
のずれを補正することができなかった。
Effect of the Invention With a hydraulic excavator provided with the conventional excavation control method, it is not possible to correct the deviation of the excavation target raceway surface caused by mechanical backlash caused by the connection between the boom, the arm and the bucket during the excavation work. Was.

しかしこの発明にかかる掘削制御方法では、ブーム操
作レバーの手動介入操作を行うことにより、掘削面に対
してアーム先端が移動する目標直線軌道の高さを、繰返
し掘削動作の制御周期毎に変更することができる。また
バケット操作レバーの手動介入操作を行うことにより、
目標直線軌道の油圧ショベルに対する角度を所定の周期
毎に変更することができる。
However, in the excavation control method according to the present invention, by performing a manual intervention operation of the boom operation lever, the height of the target linear trajectory at which the arm tip moves with respect to the excavation surface is changed every control cycle of the excavation operation. be able to. Also, by performing the manual intervention operation of the bucket operation lever,
The angle of the target linear trajectory with respect to the hydraulic excavator can be changed at predetermined intervals.

したがってこの発明にかかる掘削制御方法をそなえて
いる建設機械では掘削目標軌道面のずれを補正できるの
で、建設機械の機械的ガタに起因する掘削制御誤差を少
くすることができる。
Therefore, in the construction machine provided with the excavation control method according to the present invention, since the deviation of the target excavation track surface can be corrected, the excavation control error caused by the mechanical play of the construction machine can be reduced.

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

第1図はこの発明の実施例におけるコントローラの制御
ブロック部、第2図はこの発明の実施例におけるコント
ローラの機能を示すフローチャート、第3図はこの発明
にかかる掘削制御方法が適用される油圧ショベルを示す
側面図、第4図はブーム操作レバーを手動介入した場合
のブーム操作の状態とアーム先端高さとの関係を示す図
面、第5図は従来技術の掘削制御方法により作動される
油圧ショベルの外観図、第6図は従来技術の掘削制御方
法÷基本実施例を示す制御ブロック図、第7図は従来技
術の実施例におけるコントローラの機能ブロック図であ
る。 2,44……ブーム 3,45……アーム 4,46……バケット 5……ブームシリンダ 6……アームシリンダ 7……バケットシリンダ 35……目標角度演算手段 36……バケット対地角度演算手段 37……目標高さ演算手段 41……ブーム操作レバー 42……アーム操作レバー C0,C′……コントローラ C1……アーム制御ブロック C2,C′……ブーム制御ブロック C3,C′……バケット制御ブロック
FIG. 1 is a control block diagram of a controller in an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing functions of the controller in the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a hydraulic excavator to which the excavation control method according to the present invention is applied. FIG. 4 is a drawing showing the relationship between the state of the boom operation and the height of the arm tip when the boom operation lever is manually interposed, and FIG. 5 is a diagram of a hydraulic shovel operated by a conventional excavation control method. FIG. 6 is an external view, FIG. 6 is a control block diagram showing a conventional excavation control method—basic embodiment, and FIG. 7 is a functional block diagram of a controller in the embodiment of the conventional technology. 2,44 boom 3,45 arm 4,46 bucket 5 boom cylinder 6 arm cylinder 7 bucket cylinder 35 target angle calculating means 36 bucket-to-ground angle calculating means 37 … Target height calculation means 41… Boom operation lever 42… Arm operation lever C 0 , C ′ 0 … Controller C 1 … Arm control block C 2 , C ′ 2 … Boom control block C 3 , C ′ 3. Bucket control block

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ブーム,アーム,バケットのそれぞれ角度
位置を検出する位置検出手段と、ブーム,アーム,バケ
ットの各操作レバーの操作量を検出するレバー操作料検
出手段と、ブーム,アーム,バケットの各アクチュエー
タを作動させる作動手段と、掘削角度の目標値を設定す
る設定手段をそなえ、設定された操作レバー1本のみを
操作することにより上記バケットが掘削面に対して一定
の関係をもって移動するようにしている掘削制御方法に
おいて、上記制御での操作に使用しない操作レバーを、
手動介入にて操作することにより、所定のレバー操作に
対し掘削面に対する目標直線軌道の高さを補正演算する
ようにし、また所定のレバー操作に対し目標直線軌道の
角度を補正演算するようにしたことを特徴とする建設機
械の掘削制御方法。
A boom, an arm, and a bucket; a position detecting means for detecting an angle position of each of the boom, the arm, and the bucket; An operating means for operating each actuator and a setting means for setting a target value of the excavation angle are provided. By operating only one of the set operation levers, the bucket moves with a constant relation to the excavation surface. In the excavation control method, the operation lever not used for the operation in the above control is
By operating with manual intervention, the height of the target linear trajectory with respect to the excavation surface is corrected and calculated for a predetermined lever operation, and the angle of the target linear trajectory is corrected and calculated for a predetermined lever operation. An excavation control method for a construction machine, comprising:
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