JP2798748B2 - Automatic setting device for attitude of work attachment - Google Patents

Automatic setting device for attitude of work attachment

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JP2798748B2 JP30813389A JP30813389A JP2798748B2 JP 2798748 B2 JP2798748 B2 JP 2798748B2 JP 30813389 A JP30813389 A JP 30813389A JP 30813389 A JP30813389 A JP 30813389A JP 2798748 B2 JP2798748 B2 JP 2798748B2
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  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、姿勢角をアクチュエータにより制御可能な
作業アタッチメントの姿勢角自動設定装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Industrial Field of the Invention The present invention relates to a device for automatically setting a posture angle of a work attachment capable of controlling a posture angle by an actuator.

B.従来の技術 第3図(a)は本出願人が先に提案した多関節基礎用
作業機(以下、作業機)の一例を示す。この作業機CM
は、下部走行体LT上に上部旋回体USを旋回可能に設けて
成り、上部旋回体US上に第1アーム1,第2アーム2,第3
アーム3およびこれらを駆動する第1シリンダ5,第2シ
リンダ6,第3シリンダ7を有する。さらに、第3アーム
3の先端に回転掘削バケット4が装着され、第4シリン
ダ8でその姿勢角が制御される。
B. Prior Art FIG. 3A shows an example of an articulated foundation working machine (hereinafter referred to as a working machine) previously proposed by the present applicant. This work machine CM
Consists of an upper revolving unit US rotatably provided on a lower traveling unit LT, and a first arm 1, a second arm 2, a third arm
An arm 3 and a first cylinder 5, a second cylinder 6, and a third cylinder 7 for driving the arms 3 are provided. Further, the rotary excavation bucket 4 is mounted on the tip of the third arm 3, and the attitude angle of the bucket is controlled by the fourth cylinder 8.

このような作業機で掘削を行う場合、掘削方向は第3
図(a),(b),(c)にそれぞれ示すように地面に
対し垂直または水平方向とすることがほとんどであり、
掘削開始前に回転掘削バケット4の掘削方向すなわち姿
勢角を、運転者が目視によりあるいは合図者の合図によ
り調整していた。
When digging with such a working machine, the digging direction is the third
In most cases, the direction is vertical or horizontal to the ground as shown in FIGS. (A), (b), and (c).
Prior to the start of the excavation, the driver has adjusted the excavation direction, that is, the posture angle of the rotary excavation bucket 4 visually or by a signal of a signer.

C.発明が解決しようとする課題 このため、回転掘削バケットが孔の中にあり目視でき
ない場合では常に合図者を必要とし作業効率が悪いばか
りでなく、省力化が図れなかった。また目視による方法
では回転掘削バケットの姿勢角を正しく合わせることは
困難で、回転掘削バケットの姿勢と掘削方向がずれる
と、過大な掘削反力により回転掘削バケットの回転が停
止したり、掘削孔がくずれる等の問題があった。
C. Problems to be Solved by the Invention For this reason, when the rotary excavation bucket is in the hole and cannot be seen, not only is a signaler always required, the work efficiency is poor, but also labor saving cannot be achieved. Moreover, it is difficult to adjust the posture angle of the rotary digging bucket correctly by the visual method. There were problems such as collapse.

本発明の技術的課題は、回転掘削バケット等の作業ア
タッチメントの姿勢を予め決めてある複数の角度原点の
うちのその姿勢に最も近い角度原点に自動復帰させるこ
とにある。
A technical object of the present invention is to automatically return a posture of a work attachment such as a rotary excavation bucket to an angle origin closest to the posture among a plurality of predetermined angle origins.

D.課題を解決するための手段 本発明は、各アームおよびアタッチメントの角度を検
出して角度信号を出力する角度検出手段と、角度信号に
基づいてアタッチメントの姿勢角を演算する姿勢角演算
手段と、予め設定された複数の角度原点のうち姿勢角に
最も近い角度原点を選択する選択手段と、アタッチメン
トの姿勢角を選択された角度原点へ復帰させるようにア
クチュエータを制御する駆動制御手段とを具備すること
によって、上記技術的課題を達成する。
D. Means for Solving the Problems The present invention provides an angle detecting means for detecting an angle of each arm and the attachment and outputting an angle signal, and an attitude angle calculating means for calculating an attitude angle of the attachment based on the angle signal. Selecting means for selecting an angle origin closest to the attitude angle among a plurality of preset angle origins, and drive control means for controlling an actuator to return the attitude angle of the attachment to the selected angle origin. By doing so, the above technical problem is achieved.

E.作用 角度原点を選択する手段は、演算された作業アタッチ
メントの姿勢角に基づいて、予め決められた複数の角度
原点のうち作業アタッチメントの姿勢角に最も近い角度
原点を選択する。駆動制御手段は、作業アタッチメント
の姿勢角を選択された角度原点にするようにアクチュエ
ータを駆動する。
E. Operation The means for selecting the angle origin selects the angle origin closest to the posture angle of the work attachment among a plurality of predetermined angle origins based on the calculated posture angle of the work attachment. The drive control means drives the actuator so that the attitude angle of the work attachment is set to the selected angle origin.

F.実施例 第1図は、本発明を第3図に示す回転掘削バケットを
有する作業機に適用した実施例の制御装置の構成を示
す。
F. Embodiment FIG. 1 shows a configuration of a control device of an embodiment in which the present invention is applied to a working machine having a rotary excavation bucket shown in FIG.

第2図の座標定義に示すように、点0を第1アーム1
の回転支点とし、第1アーム1の対地角度をα、第2ア
ーム2の第1アーム1に対する相対角度をT2、第3アー
ム3の第2アーム2に対する相対角度をT3、バケット4
の第3アーム3に対する相対角度をT4としたとき、バケ
ット4の対置姿勢角δは δ=α−T2−T3−T4 …(1) となる。
As shown in the coordinate definition of FIG.
, The angle of the first arm 1 to the ground is α, the relative angle of the second arm 2 to the first arm 1 is T 2 , the relative angle of the third arm 3 to the second arm 2 is T 3 , and the bucket 4
Third when a relative angle with respect to the arm 3 and the T 4 of opposing attitude angle of the bucket 4 [delta] becomes δ = α-T 2 -T 3 -T 4 ... (1).

第1図において、角度検出器101は、第1アーム1の
回動支点付近に取付けられ、周知の振子機構とポテンシ
ョメータにより第1アーム1の対地角αを検出し、角度
検出器102,103,104はそれぞれ第2アーム2,第3アーム
3,バケット4の回動支点に取付けられ、周知のレバー機
構とポテンショメータにより、第1アーム1と第2アー
ム2との相対角T2、第2アーム2と第3アーム3との相
対角T3、第3アーム3とバケット4との相対角T4を検出
する。加算点201〜203は、これらの角度検出器101〜104
からの角度信号に基づいて(1)式に示した回転掘削バ
ケットの対地姿勢角δを演算する。
In FIG. 1, an angle detector 101 is mounted near a pivot point of the first arm 1 and detects a ground angle α of the first arm 1 by a well-known pendulum mechanism and a potentiometer. 2 arm, 3rd arm
3, attached to the pivot of the bucket 4, and using a well-known lever mechanism and potentiometer, the relative angle T 2 between the first arm 1 and the second arm 2 and the relative angle T between the second arm 2 and the third arm 3 3, detects the relative angle T 4 of the third arm 3 and the bucket 4. The addition points 201 to 203 are provided by these angle detectors 101 to 104.
Is calculated on the basis of the angle signal from the above.

301〜303は予め決められた作業アタッチメントの角度
原点設定器であり、実施例では回転掘削バケットに対応
して第3図(a),(b),(c)に示す−180゜,−9
0゜および0゜の3種類が設定されている。305は判定器
であり、作業アタッチメントの姿勢角δを判定し、その
δに最も近い角度原点を選択するよう切換器304を切換
える。具体的には、δ>−45゜のとき角度原点としてδ
=0゜を、−45゜≧δ≧−135゜のときδ=90゜
を、δ<135゜のときδ=−180゜をそれぞれ選択する
ように、切換器304に切換信号を出力する。
Reference numerals 301 to 303 denote angle origin setting devices of predetermined work attachments. In the embodiment, −180 ° and −9 shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C corresponding to the rotary excavation bucket.
Three types, 0 ° and 0 °, are set. A determination unit 305 determines the posture angle δ of the work attachment, and switches the switching unit 304 to select the angle origin closest to the δ. Specifically, when δ> −45 °, the angle origin is δ
The switching signal is sent to the switch 304 so that 0 = 0 °, δ 0 = 90 ° when −45 ° ≧ δ ≧ −135 °, and δ 0 = −180 ° when δ <135 °. Output.

350は選択スイッチであり、接点a側のとき切換器304
で選択された角度原点δを加算器401へ入力し、原点
復帰機能が選択される。すなわち、加算器401には
(1)式で求められている姿勢角δも入力されているか
ら、ここでδ−δが演算され、この偏差に係数器402
で係数を掛けてバケットの角速度制御値が次式
(2)で演算される。したがって、これら加算器401と
係数器402は角速度制御値演算部を構成する =(δ−δ) …(2) さらに、関数発生器501,乗算器502,係数器503によっ
てバケットシリンダ8の流量制御値Q4を次式(3)で演
算し、電気油圧変換弁10へ入力する。したがって、関数
発生器501,乗算器502,係数器503は駆動制御値演算部を
構成する。
Reference numeral 350 denotes a selection switch.
In type the angle origin [delta] 0, which is selected to the adder 401, homing function is selected. That is, since the attitude angle δ obtained by the equation (1) is also input to the adder 401, δ−δ 0 is calculated here, and the deviation is calculated by the coefficient unit 402.
Is multiplied by a coefficient to calculate a bucket angular velocity control value 4 by the following equation (2). Therefore, the adder 401 and the coefficient unit 402 constitute an angular velocity control value calculation unit. 4 = (δ−δ 0 ) (2) Further, the function generator 501, the multiplier 502, and the coefficient unit 503 The flow control value Q 4 is calculated by the following equation (3) and input to the electro-hydraulic conversion valve 10. Therefore, the function generator 501, the multiplier 502, and the coefficient unit 503 constitute a drive control value calculation unit.

Q4・f(T4)a4 …(3) ここでf(T4)はリンク補正係数 a4はシリンダ受圧面積 電気油圧変換弁10には不図示の油圧源から圧油が導か
れており、入力される流量制御値Q4に応じた流量および
方向で圧油をバケットシリンダ8に供給し、角度制御が
行われる。この電気油圧変換弁10は手動操作レバー11か
らの信号によっても切換制御され、回転掘削バケットの
姿勢角は手動で調節できる。
Q 4 = 4 · f (T 4 ) a 4 (3) where f (T 4 ) is a link correction coefficient a 4 is a cylinder pressure receiving area. Pressure oil is supplied to the electro-hydraulic conversion valve 10 from a hydraulic source (not shown). and he, and supply pressure oil to the bucket cylinder 8 at a flow rate and direction corresponding to the flow rate control value Q 4 input, the angle control is performed. The switching of the electro-hydraulic conversion valve 10 is also controlled by a signal from the manual operation lever 11, and the attitude angle of the rotary excavation bucket can be manually adjusted.

次に本装置の動作について説明する。 Next, the operation of the present apparatus will be described.

角度検出器101〜104で検出された角度に基づいて加算
点201〜203でバケット対地姿勢角δが演算される。この
バケット対地姿勢角δに基づいて、予め決められた3つ
の角度原点のうちから、δに最も近い角度原点δが判
定器305で判定され、切換器304を介してその角度原点δ
が選択される。選択スイッチ350を接点a側に切換え
ると選択された角度原点δが加算点401へ入力され、
バケット対地姿勢角δとの偏差が演算される。この偏差
は係数器402により係数Kが掛けられ、バケット各速度
制御値に変換される。角速度制御値は角度T4
基づいてリンク補正され、バケットシリンダ8の流量制
御値Q4に変換される。
Based on the angles detected by the angle detectors 101 to 104, the bucket-to-ground attitude angle δ is calculated at the addition points 201 to 203. Based on the bucket-to-ground attitude angle δ, an angle origin δ 0 closest to δ is determined by the determiner 305 from among three predetermined angle origins, and the angle origin δ
0 is selected. The angle origin [delta] 0 and the selected switches the selection switch 350 to the contact a side is input to the summing junction 401,
The deviation from the bucket-to-ground attitude angle δ is calculated. This deviation is multiplied by a coefficient K by a coefficient unit 402 and converted into a speed control value 4 for each bucket. Angular velocity control value 4 based on the angle T 4 are linked corrected and converted into the flow rate control value Q 4 of the bucket cylinder 8.

この流量制御値Q4は電気油圧変換弁10に供給され、油
圧源からの圧油が所定方向、所定流量にてバケットシリ
ンダ8に供給される。これにより回転掘削バケット4が
回動して、バケット角が角度原点方向へ制御される。バ
ケット各が角度原点に近づくにつれ、角速度制御値
は減少していき、ほぼ原点に一致すると停止する。
The flow rate control value Q 4 are supplied to the electro-hydraulic conversion valve 10, pressure oil from the hydraulic source is supplied to the bucket cylinder 8 at a predetermined direction, predetermined flow rate. As a result, the rotary excavating bucket 4 rotates, and the bucket angle is controlled in the direction of the angle origin. As each bucket approaches the angle origin, the angular velocity control value 4
Decreases, and stops when almost coincident with the origin.

また、選択スイッチ350を接点b側にしておけば、角
度の偏差δ−δは0となり、原点復帰制御は行われな
い。さらに、接点b側の状態で手動操作レバー11を操作
すれば、回転掘削バケット4の姿勢角を自由に変更でき
る。
If the selection switch 350 is set to the contact b side, the angle deviation δ−δ 0 becomes 0, and the origin return control is not performed. Further, by operating the manual operation lever 11 in the state of the contact b side, the attitude angle of the rotary excavation bucket 4 can be freely changed.

本実施例によれば、予め復帰させたいバケット姿勢角
に近い角度に手動操作でバケット角を動かし選択スイッ
チ350をa接点側に切換えるだけで、バケットの姿勢角
が所定の角度原点に一致するまで自動的に制御される。
さらに、選択スイッチ350をaに切換えておけば、掘削
作業中に各アームの角度が変化してもバケットの姿勢角
を一定に保つ姿勢角制御も行うことができる。
According to the present embodiment, the bucket angle is manually changed to an angle close to the bucket posture angle to be returned in advance, and the selection switch 350 is simply switched to the a contact side until the bucket posture angle matches the predetermined angle origin. Controlled automatically.
Further, if the selection switch 350 is switched to "a", it is possible to perform attitude angle control for keeping the attitude angle of the bucket constant even when the angle of each arm changes during excavation work.

以上の実施例の構成において、角度検出器101〜104が
角度検出手段を、判定器305,切換器304,選択スイッチ35
0が選択手段を、加算器401,係数器402,関数発生器501,
乗算器502,係数器503が駆動制御手段をそれぞれ構成す
る。
In the configuration of the above embodiment, the angle detectors 101 to 104 serve as angle detectors,
0 is the selection means, adder 401, coefficient unit 402, function generator 501,
The multiplier 502 and the coefficient unit 503 constitute drive control means, respectively.

なお、本発明を適用するにあたっては以上の実施例の
各構成要素を次のようにしても良い。
In applying the present invention, each component of the above embodiment may be configured as follows.

アーム数は3本に限定されない。The number of arms is not limited to three.

バケットを油圧シリンダで駆動したが、油圧に限定さ
れず、また油圧モータ、油圧ロータリアクチュエータな
どその他のアクチュエータを用いることができる。
Although the bucket was driven by a hydraulic cylinder, the invention is not limited to hydraulic pressure, and other actuators such as a hydraulic motor and a hydraulic rotary actuator can be used.

作業アタッチメントは回転掘削バケットに限定されな
い。
The work attachment is not limited to a rotary drilling bucket.

第1アーム1の角度を上部旋回体に対する相対角で検
出し、作業機本体の傾斜を検出して相対角を補正しても
良い。
The angle of the first arm 1 may be detected as a relative angle with respect to the upper swing body, and the inclination of the work implement body may be detected to correct the relative angle.

角度検出器として、磁気抵抗素子を用いたもの、差動
コイルを用いたもの、光学式、磁気式のロータリエンコ
ーダを用いたものなどポテンショメータに限定されな
い。
The angle detector is not limited to a potentiometer, such as one using a magnetoresistive element, one using a differential coil, one using an optical or magnetic rotary encoder.

角度原点は垂直、水平に限定されず、また設定数も任
意に決めることができる。
The angle origin is not limited to vertical or horizontal, and the set number can be arbitrarily determined.

アタッチメントの軌跡制御と組み合わせても良い。It may be combined with the trajectory control of the attachment.

G.発明の効果 本発明によれば、作業アタッチメントの姿勢角を手動
操作により所望の角度原点におおまかに調整して選択指
令を与えるだけで、予め設定されている複数の角度原点
の中から1つが選択されて作業アタッチメントは自動的
にその姿勢角に制御されるので、操作性が向上し、さら
に姿勢角の設定誤差が少なくなり施工効率が大幅に向上
する。また合図者を必要としないので省力化が図れ、ア
タッチメントの角度を目視できない条件でも姿勢角の設
定が正確に行なえる。
G. Effects of the Invention According to the present invention, simply adjusting the attitude angle of the work attachment to a desired angle origin by manual operation and giving a selection command, one of a plurality of preset angle origins is selected. Since one of them is selected and the work attachment is automatically controlled to the posture angle, the operability is improved, and the setting error of the posture angle is reduced, and the construction efficiency is greatly improved. Further, since no signal person is required, labor saving can be achieved, and the setting of the posture angle can be accurately performed even under the condition where the angle of the attachment cannot be visually recognized.

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

第1図は本発明の実施例の全体構成図、第2図は座標を
定義する図、第3図は回転掘削バケットを有する作業機
の側面図で、(a),(b),(c)は掘削姿勢の違い
を示す。 1〜3:アーム、4:回転掘削バケット 5〜8:油圧シリンダ、10:電気油圧変換弁 11:手動操作レバー、101〜104:角度検出器 301〜303:角度原点設定器 304:切換器、305:判定器 350:選択スイッチ 401,402:角速度制御値演算部 501〜503:駆動制御値演算部
1 is an overall configuration diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram defining coordinates, and FIG. 3 is a side view of a working machine having a rotary excavation bucket, wherein (a), (b), (c) ) Indicates the difference in excavation posture. 1-3: arm, 4: rotary drilling bucket 5-8: hydraulic cylinder, 10: electro-hydraulic conversion valve 11: manual operation lever, 101-104: angle detector 301-303: angle origin setting device 304: switch, 305: Judgment device 350: Selection switch 401, 402: Angular velocity control value calculator 501 to 503: Drive control value calculator

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】関節を介して回転可能に連結された2本以
上のアームと、アーム先端に装着される作業アタッチメ
ントと、それらのアームおよび作業アタッチメントを駆
動するアクチュエータと、そのアクチュエータの駆動を
制御する操作手段とを有する作業機に用いられる姿勢角
自動設定装置において、 各アームおよびアタッチメントの角度を検出して角度信
号を出力する角度検出手段と、 前記角度信号に基づいてアタッチメントの姿勢角を演算
する姿勢角演算手段と、 予め設定された複数の角度原点のうち前記姿勢角に最も
近い角度原点を選択する選択手段と、 アタッチメントの姿勢角を前記選択された角度原点へ復
帰させるように前記アクチュエータを制御する駆動制御
手段とを具備することを特徴とする作業アタッチメント
の姿勢角自動設定装置。
At least two arms rotatably connected via a joint, a work attachment mounted on the tip of the arm, an actuator for driving the arm and the work attachment, and controlling the drive of the actuator And an angle detecting means for detecting an angle of each arm and the attachment and outputting an angle signal, and calculating an attitude angle of the attachment based on the angle signal. Attitude angle calculating means, selecting means for selecting an angle origin closest to the attitude angle from among a plurality of preset angle origins, and the actuator so as to return the attitude angle of the attachment to the selected angle origin. And a drive control means for controlling the attitude of the work attachment. Automatic setting device.
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