JP2871890B2 - Excavator excavation control device - Google Patents

Excavator excavation control device

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JP2871890B2
JP2871890B2 JP11227691A JP11227691A JP2871890B2 JP 2871890 B2 JP2871890 B2 JP 2871890B2 JP 11227691 A JP11227691 A JP 11227691A JP 11227691 A JP11227691 A JP 11227691A JP 2871890 B2 JP2871890 B2 JP 2871890B2
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control device
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  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は油圧ショベルの掘削作
業、特に水平掘削に好適な油圧ショベルの掘削制御装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydraulic excavator excavation control apparatus suitable for excavating work of a hydraulic excavator, particularly for horizontal excavation.

【0002】[0002]

【従来の技術】油圧ショベルには種々の作業用途がある
が、そのほとんどはバケットを用いる掘削作業である。
このような油圧ショベルを図により説明する。図8は油
圧ショベルの側面図である。図で、1は油圧ショベルの
下部走行体、2は下部走行体1の上部の旋回体(本
体)、21は本体2に設けられた運転室、3は本体2に
可回動に取付けられたフロント機構である。フロント機
構3は、本体2に可回動に取付けられたブーム31、こ
のブーム31に可回動に取付けられたアーム32、この
アーム32に可回動に取付けられたバケット33で構成
されている。ブーム31は本体2との間に装架されたブ
ームシリンダで駆動され、アーム32はブーム31との
間に装架されたアームシリンダで駆動され、さらにバケ
ット33はアーム32との間に装架されたバケットシリ
ンダで駆動されるが、これらの各シリンダ(油圧シリン
ダ)の図示は省略されている。Aはブーム31と本体3
1とのなす角度を検出する角度センサ、Bはアーム32
とブーム31とのなす角度を検出する角度センサ、Cは
バケット33とアーム32とのなす角度を検出する角度
センサである。これら各角度センサA、B、Cは検出し
た角度に比例した電気信号を出力する。図示されていな
いが、運転室21にはブーム31、アーム32およびバ
ケット33を操作する操作レバーが設けられ、それら各
操作レバーを操作するとその操作量に応じた電気信号が
出力され、前記各角度センサの出力および前記操作量の
出力に基づいて、油圧ポンプと前記各油圧シリンダとの
間に介在する流量制御弁が制御され、この結果、当該各
油圧シリンダ、したがってブーム31、アーム32およ
びバケット33が駆動され、掘削作業が実施される。
2. Description of the Related Art Hydraulic excavators have various work applications, but most of them are excavation work using buckets.
Such a hydraulic excavator will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a side view of the excavator. In the figure, 1 is a lower traveling body of a hydraulic excavator, 2 is a revolving superstructure (main body) on the upper side of the lower traveling body 1, 21 is a cab provided in the main body 2, and 3 is rotatably mounted on the main body 2. It is a front mechanism. The front mechanism 3 includes a boom 31 rotatably mounted on the main body 2, an arm 32 rotatably mounted on the boom 31, and a bucket 33 rotatably mounted on the arm 32. . The boom 31 is driven by a boom cylinder mounted between the main body 2, the arm 32 is driven by an arm cylinder mounted between the main body 2, and the bucket 33 is mounted between the arm 32 and the arm 33. These cylinders (hydraulic cylinders) are not shown in the figure. A is boom 31 and body 3
An angle sensor for detecting an angle between the arm 32 and B;
An angle sensor for detecting an angle between the arm 33 and the bucket 33; and an angle sensor C for detecting an angle between the arm 33 and the bucket 33. Each of these angle sensors A, B, and C outputs an electric signal proportional to the detected angle. Although not shown, the cab 21 is provided with operation levers for operating the boom 31, the arm 32, and the bucket 33. When each of the operation levers is operated, an electric signal corresponding to the operation amount is output, and the angle Based on the output of the sensor and the output of the manipulated variable, a flow control valve interposed between the hydraulic pump and each of the hydraulic cylinders is controlled. As a result, each of the hydraulic cylinders, that is, the boom 31, the arm 32, and the bucket 33 are controlled. Is driven, and excavation work is performed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】油圧ショベルのフロン
ト機構3は、上記のようにブーム31、アーム32、バ
ケット33の3つの構成要素より成るので、これらを個
別に操作して所望の掘削を行うためには相当の熟練を要
し、特に地面を凹凸のない同一平面に掘削(以下、水平
掘削という。)する作業は高度の技術が必要となる。こ
のため、通常の制御とは別に、水平掘削を行うための制
御装置が、例えば特開昭49−132801号公報等に
より提案されている。このような制御装置を用いれば、
アーム32、又はアーム32とブーム31を操作するだ
けで自動的に水平掘削を行うことができる。ところで、
上記制御装置により自動的に水平掘削を行うには、スイ
ッチ等により水平掘削を指令する必要があり、かつ、通
常の掘削に戻るためには当該指令の解除が必要となる。
したがって、掘削作業中にこれを行うのは作業者にとっ
ては極めて面倒であり、特に、水平掘削と通常掘削の繰
返しがある場合には、水平掘削の指令とその解除も繰返
さねばならず、単に面倒なだけでなく、作業効率の低下
を招くおそれがある。本発明の目的は、上記従来技術に
おける課題を解決し、何等の手間も要することなく水平
掘削への切換えを行うことができる油圧ショベルの掘削
制御装置を提供するにある。
Since the front mechanism 3 of the hydraulic excavator is composed of the three components of the boom 31, the arm 32 and the bucket 33 as described above, these are individually operated to perform desired excavation. For this purpose, considerable skill is required, and in particular, the work of excavating the ground on the same plane without unevenness (hereinafter referred to as horizontal excavation) requires a high level of skill. For this reason, a control device for performing horizontal excavation separately from normal control has been proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 49-132801. With such a control device,
Horizontal excavation can be automatically performed simply by operating the arm 32 or the arm 32 and the boom 31. by the way,
In order to perform horizontal excavation automatically by the control device, it is necessary to instruct horizontal excavation using a switch or the like, and to return to normal excavation, it is necessary to cancel the instruction.
Therefore, it is extremely troublesome for the operator to perform this during the excavation work, especially when there is a repetition of horizontal excavation and normal excavation, the command of the horizontal excavation and its release must be repeated. Not only that, the work efficiency may be reduced. An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art and to provide a hydraulic shovel excavation control device capable of switching to horizontal excavation without any trouble.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、ブーム、アームおよびバケットの各構成
要素より成るフロント機構を油圧ショベル本体に可回動
に取付けるとともに、前記各構成要素のそれぞれの相対
角度を検出する各角度センサと、前記各構成要素を駆動
する各アクチュエータの各操作体の操作量を検出する各
操作量センサと、前記各角度センサおよび前記各操作量
センサの各検出値に基づいて前記各アクチュエータを駆
動する指令値を演算する第1の演算部と、前記各検出値
のうちの所要のものに基づいて前記フロント機構で水平
掘削を行わせるための前記各アクチュエータを駆動する
指令値を演算する第2の演算部とを備えた油圧ショベル
の掘削制御装置において、前記各検出値に基づいて前記
バケットの先端の予想軌跡を演算する予想軌跡演算手段
と、前記予想軌跡の水平面に対する角度が所定角度未満
のとき前記第1の演算部への前記各検出値の入力を前記
第2の演算部へ切換える切換手段とを設けたことを特徴
とする。さらに、上記油圧ショベルの掘削制御装置にお
いて、前記切換手段により前記第2の演算部への切換え
が行われたとき、前記予想軌跡の水平面に対する角度と
比較すべき角度を、前記所定角度より大きい他の設定角
度としたことも特徴とする。又、本発明は、上記油圧シ
ョベルの掘削制御装置において、前記本体の傾斜角度を
検出する傾斜角度センサと、前記傾斜角度で前記予想軌
跡の水平面に対する角度を補正する傾斜補正手段とを設
けたことも特徴とする。又、本発明は、上記油圧ショベ
ルの掘削制御装置において、掘削法面の角度を設定する
法面角度設定部と、この法面角度設定部で設定された角
度で前記予想軌跡の水平面に対する角度を補正する法面
角度補正手段とを設けたことも特徴とする。さらに又、
本発明は、上記油圧ショベルの掘削制御装置において、
前記各検出値を常時前記第1の演算部に入力させる水平
掘削キャンセル手段を設けたことも特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a hydraulic excavator body having a front mechanism composed of boom, arm and bucket components rotatably mounted thereon. Each angle sensor for detecting the relative angle of each, each operation amount sensor for detecting the operation amount of each operation body of each actuator for driving each component, each of the angle sensor and each operation amount sensor A first calculating unit for calculating a command value for driving each of the actuators based on the detected value; and each of the actuators for causing the front mechanism to perform horizontal excavation based on a required one of the detected values. And a second calculating unit for calculating a command value for driving the excavator, the excavation control device for a hydraulic shovel comprising: Expected trajectory calculating means for calculating a thought trajectory, and switching means for switching the input of each of the detected values to the first calculating part to the second calculating part when an angle of the predicted trajectory with respect to a horizontal plane is smaller than a predetermined angle. Is provided. Further, in the excavation control device for a hydraulic shovel, when the switching to the second calculation unit is performed by the switching unit, an angle to be compared with an angle of the predicted trajectory with respect to a horizontal plane may be larger than the predetermined angle. It is also characterized by the setting angle of. Further, the present invention provides the hydraulic shovel excavation control device, wherein an inclination angle sensor for detecting an inclination angle of the main body, and inclination correction means for correcting an angle of the predicted trajectory with respect to a horizontal plane with the inclination angle are provided. Also features. Further, the present invention provides the hydraulic shovel excavation control device, wherein a slope angle setting unit for setting an angle of the excavation slope, and an angle of the expected trajectory with respect to a horizontal plane at the angle set by the slope angle setting unit. It is also characterized in that a slope angle correcting means for correcting is provided. Furthermore,
The present invention provides the excavator excavation control device described above,
Horizontal excavation canceling means for constantly inputting each of the detected values to the first calculation unit is provided.

【0005】[0005]

【作用】掘削作業中、予想軌跡演算手段は、ブーム角
度、アーム角度、バケット角度、ブーム操作量、アーム
操作量、およびバケット操作量を入力し、これに基づい
てバケット先端の軌跡を演算する。これにより得られた
ベクトルから水平面に対する角度を求め、その角度と予
め設定されている角度(水平掘削か否かを判断する角
度)とを比較し、前者が後者未満の場合には切換手段に
より第2の演算部(水平掘削制御)へ切換え、前者が後
者以上のときには切換手段により第1の演算部(通常掘
削制御)へ切換える。又、一旦水平引きモードに入った
場合、上記水平面に対する角度と比較する角度を上記予
め設定されている角度より大きな角度とすることによ
り、安定した水平掘削を実施することができる。又、傾
斜角度センサを用いれば、油圧ショベル本体が傾斜して
いても、予想軌跡演算手段で求めた水平面に対する角度
を傾斜角度で補正することにより、水平掘削を支障なく
行うことができる。さらに、法面掘削の場合も、当該水
平面に対する角度を法面角度設定部に設定された角度で
補正することにより、オペレータの意図する法面掘削を
行うことができる。さらに又、水平掘削を実施しないこ
とが予め判っている場合には、水平掘削キャンセル手段
を作動させることにより、当該水平面に対する角度の如
何にかかわらず、第2の演算部による制御が禁止され、
第1の演算部による制御のみを実施することができる。
During the excavation work, the predicted trajectory calculation means inputs the boom angle, the arm angle, the bucket angle, the boom operation amount, the arm operation amount, and the bucket operation amount, and calculates the trajectory of the bucket tip based on the input. The angle with respect to the horizontal plane is obtained from the vector obtained in this way, and the angle is compared with a preset angle (the angle for determining whether or not horizontal excavation is performed). The second arithmetic unit (horizontal excavation control) is switched to the first arithmetic unit (normal excavation control) by the switching means when the former is greater than the latter. Further, once the horizontal pulling mode is entered, stable horizontal excavation can be performed by setting the angle to be compared with the angle with respect to the horizontal plane to be larger than the preset angle. Further, if the tilt angle sensor is used, even if the hydraulic excavator body is tilted, horizontal excavation can be performed without hindrance by correcting the angle with respect to the horizontal plane obtained by the predicted trajectory calculation means by the tilt angle. Further, also in the case of the slope excavation, the slope excavation intended by the operator can be performed by correcting the angle with respect to the horizontal plane by the angle set in the slope angle setting unit. Furthermore, if it is known in advance that horizontal excavation is not to be performed, by operating the horizontal excavation canceling means, control by the second arithmetic unit is prohibited regardless of the angle with respect to the horizontal plane,
Only the control by the first calculation unit can be performed.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。図1は本発明の実施例に係る油圧ショベルの掘削
制御装置のブロック図である。図で、A、B、Cは図8
に示すものと同じ角度センサである。5、6は操作レバ
ー(ジョイステイックレバー)であり、操作レバー5
は、例えば手前に引いたときブーム31上げ、外側に倒
したときバケット33ダンプとなり、又、操作レバー6
は、例えば外側に倒したときアーム32ダンプとなる。
Dは操作レバー5のブーム駆動操作の操作角度(操作量
に比例)θ31を検出し、これに応じた電気信号を出力す
る角度センサ、Eは操作レバー5のバケット駆動操作の
操作角度(操作量に比例)θ33を検出し、これに応じた
電気信号を出力する角度センサ、Fは操作レバー6のア
ーム駆動操作の操作角度(操作量に比例)θ32を検出
し、これに応じた電気信号を出力する角度センサであ
る。7は各角度センサA〜Fの検出信号を入力し、所要
の演算を行うモード切換演算部である。8は通常モード
演算部であり、各角度センサA〜Fの検出信号に基づい
てブーム31、アーム32およびバケット33を各操作
レバー5、6の操作に応じて駆動するための制御を行
う。9は水平引きモード演算部であり、各角度センサA
〜Fの検出信号に基づいてブーム31、アーム32およ
びバケット33を駆動して自動水平掘削を行うための制
御を行う。10はモード切換演算部7の指令により作動
するモード切換部であり、各角度センサA〜Fの検出信
号を通常モード演算部8又は水平引きモード演算部9の
いずれかに切換え入力する。31V、32V、33Vは
それぞれブームコントロール弁、アームコントロール弁
およびバケットコントロール弁であり、通常モード演算
部8又は水平引きモード演算部9の制御信号により作動
してブーム31、アーム32およびバケット33を駆動
する各油圧シリンダへの圧油の流量を制御する。以上が
本実施例の基本構成である。ここで、図1に示す符号1
1は、本発明の他の各実施例において用いられる装置で
ある。そして、これら装置は上記基本構成に適宜付加さ
れる装置であるので、便宜上、図1に付加して図示し、
符号11で示される各装置111、112、113は、
それぞれの実施例の説明において述べることにする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is a block diagram of an excavation control device for a hydraulic shovel according to an embodiment of the present invention. In the figure, A, B and C are shown in FIG.
This is the same angle sensor as that shown in FIG. Reference numerals 5 and 6 denote operation levers (joystick levers).
For example, when the boom 31 is pulled forward, the boom 31 is raised, and when the boom 31 is tilted outward, the bucket 33 is dumped.
Becomes an arm 32 dump when it is tilted outward, for example.
D detects the operating angle (in proportion to the manipulation amount) theta 31 of the boom driving operation of the operating lever 5, an angle sensor for outputting an electrical signal corresponding thereto, E is the bucket driving operation of the operating lever 5 operating angle (Operation An angle sensor that detects θ 33 and outputs an electric signal in accordance with the detected angle. F detects an operation angle (proportional to the operation amount) θ 32 of the arm driving operation of the operation lever 6 and responds accordingly. It is an angle sensor that outputs an electric signal. Reference numeral 7 denotes a mode switching operation unit that inputs detection signals of the angle sensors A to F and performs a required operation. Reference numeral 8 denotes a normal mode operation unit that controls the boom 31, the arm 32, and the bucket 33 in accordance with the operation of the operation levers 5 and 6 based on the detection signals of the angle sensors A to F. Reference numeral 9 denotes a horizontal pulling mode calculation unit, and each angle sensor A
The control for driving the boom 31, the arm 32, and the bucket 33 based on the detection signals of .about.F to perform automatic horizontal excavation is performed. Reference numeral 10 denotes a mode switching unit that operates in accordance with a command from the mode switching calculation unit 7, and switches and inputs detection signals of the angle sensors A to F to either the normal mode calculation unit 8 or the horizontal pulling mode calculation unit 9. 31V, 32V, and 33V are a boom control valve, an arm control valve, and a bucket control valve, respectively, which are operated by control signals of the normal mode operation unit 8 or the horizontal pulling mode operation unit 9 to drive the boom 31, the arm 32, and the bucket 33. To control the flow rate of pressure oil to each hydraulic cylinder. The above is the basic configuration of the present embodiment. Here, reference numeral 1 shown in FIG.
Reference numeral 1 denotes an apparatus used in each of the other embodiments of the present invention. Since these devices are devices that are appropriately added to the above basic configuration, they are additionally shown in FIG.
Each of the devices 111, 112, 113 indicated by reference numeral 11
This will be described in the description of each embodiment.

【0007】次に、本実施例(第1の実施例)の上記基
本構成の動作を、図8に示す各部の寸法、角度、図2に
示す数式、および図3に示すフローチャートを参照しな
がら説明する。図3は図1に示すモード切換演算部7の
動作を示すフローチャートである。まず、図8に示す各
部の角度、寸法について説明する。aは角度センサAで
検出されるブーム角度、bは角度センサBで検出される
アーム角度、cは角度センサCで検出されるバケット角
度を示す。各角度センサA、B、Cはその回転軸がそれ
ぞれブーム31、アーム32、バケット33の回転軸と
一致するように設置されている。L31は角度センサA、
B間の距離(ブーム長さ)、L32は角度センサB、C間
の距離(アーム長さ)、L33は角度センサBとバケット
先端Tとの間の距離(バケット長さ)、φはバケット先
端Tの予想軌跡Vと水平線とのなす角度を示す。予想軌
跡Vについては後述する。
Next, the operation of the above-described basic configuration of the present embodiment (first embodiment) will be described with reference to the dimensions and angles of the respective parts shown in FIG. 8, the mathematical expressions shown in FIG. 2, and the flowchart shown in FIG. explain. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the mode switching operation section 7 shown in FIG. First, the angles and dimensions of each part shown in FIG. 8 will be described. a indicates a boom angle detected by the angle sensor A, b indicates an arm angle detected by the angle sensor B, and c indicates a bucket angle detected by the angle sensor C. Each of the angle sensors A, B, and C is installed such that its rotation axis coincides with the rotation axis of the boom 31, the arm 32, and the bucket 33, respectively. L 31 is an angle sensor A,
The distance between B (boom length), L 32 is an angle sensor B, the distance between C (arm length), L 33 is the angle sensor B and the distance between the bucket tip T (bucket length), phi is The angle formed between the expected trajectory V of the bucket tip T and the horizontal line is shown. The expected trajectory V will be described later.

【0008】図2はモード切換演算部7において演算さ
れる数式を示す図である。図8に示すバケット先端のx
座標は式(1)、y座標は式(2)により求めることが
できる。各式(1)、(2)の各値はそれぞれ既知であ
る。又、操作レバー5、6の操作角度(操作量)は、各
操作対象であるブーム31、アーム32、バケット33
の角度変位の変化速度の指示値とみることができる。そ
こで、上に角度a〜cと操作レバー5、6の操作角度θ
31〜θ33との関係は図2に示す式(3)、(4)、
(5)で表される。結局、式(3)〜(5)から、操作
レバー5、6が操作された瞬間において予想される角度
a〜cは、図2の式(6)、(7)、(8)に示される
ように、現在角度a00、b00、c00に操作角度により得
られる予想角度変化を加算した値となる。ところで、バ
ケット先端Tの現在位置において、操作レバー5、6が
操作された瞬間の予想軌跡の速度は、上式(1)、
(2)により得られた座標値x、yを微分演算すること
により算出することができ、かつ、角度φは座標値yを
微分演算することにより得られる。
FIG. 2 is a diagram showing mathematical formulas calculated by the mode switching calculator 7. X at the tip of the bucket shown in FIG.
The coordinate can be obtained by equation (1), and the y coordinate can be obtained by equation (2). Each value of each of the equations (1) and (2) is known. The operation angles (operation amounts) of the operation levers 5 and 6 are determined by the boom 31, the arm 32, and the bucket 33 which are the operation targets.
Can be regarded as an indication value of the rate of change of the angular displacement of. Therefore, the angles a to c and the operation angles θ of the operation levers 5 and 6 are
The relationship with 31 to θ 33 is given by the equations (3), (4), and
It is represented by (5). Eventually, from equations (3) to (5), angles a to c expected at the moment when operating levers 5 and 6 are operated are shown in equations (6), (7) and (8) in FIG. As described above, the current angle a 00 , b 00 , c 00 is a value obtained by adding the expected angle change obtained by the operation angle. By the way, at the current position of the bucket tip T, the speed of the expected trajectory at the moment when the operation levers 5 and 6 are operated is given by the above equation (1).
It can be calculated by differentiating the coordinate values x and y obtained in (2), and the angle φ can be obtained by differentiating the coordinate value y.

【0009】油圧ショベルの掘削作業において、モード
切換演算部7は、各角度センサA〜Fの検出値θ31、θ
32、θ33、a、b、cを入力し(図3に示すフローチャ
ートの手順S11)、図2に示す式(1)、(2)を演算
し(手順S12)、次いでこれを微分する(手順S13)。
この微分において、図2に示す式(2)の微分は困難で
あるが、これを数値計算的に解くことは可能である。こ
のために、図2に示す式(6)〜(8)が用いられる。
手順S13により、バケット先端Tの予想軌跡Vが得られ
る。次いで、手順S13の演算により得られた値yについ
ての微分値を角度φとし(手順S14)、この角度φを、
予め定められた値φ00と比較する(手順S15)。角度φ
が値φ00未満のとき、モード切換演算部7はモード切換
部10に指令信号を出力し、各角度センサA〜Fの検出
信号を水平引きモード演算部9に入力させる切換えを行
う。この結果、油圧ショベルのフロント機構3は自動的
に水平引きモードにしたがって駆動される。手順S16
処理に次いで、油圧ショベルによる作業が終了したか否
かが電源OFF等により判断され(手順S17)、終了し
ていない場合、処理は再び手順S11に戻る。一方、手順
15の比較において、角度φが値φ00以上であると判断
されると、モード切換演算部7はモード切換部10に指
令信号を出力し、各角度センサA〜Fの検出信号を通常
モード演算部8に入力させる切換えを行い(手順
18)、その後手順S17の判断を行う。このように、本
実施例では、バケット先端Tの予想軌跡を演算し、その
角度φが所定の値φ00未満のとき、自動的に水平引きモ
ードによる掘削を行うようにしたので、油圧ショベルの
オペレータは水平掘削を行うための何等の手間も要せ
ず、作業効率を向上させることができる。
In the excavation work of the hydraulic excavator, the mode switching calculating section 7 detects the detected values θ 31 , θ 31 of the angle sensors AF.
32 , θ 33 , a, b, and c are input (step S 11 in the flowchart shown in FIG. 3), and equations (1) and (2) shown in FIG. 2 are calculated (step S 12 ). to (Step S 13).
In this differentiation, it is difficult to differentiate the equation (2) shown in FIG. 2, but it is possible to solve this numerically. For this purpose, equations (6) to (8) shown in FIG. 2 are used.
By the procedure S 13, predicted locus V bucket end T is obtained. Then, the differential value of the value y obtained by the calculation procedure S 13 and the angle phi (Step S 14), the angle phi,
A comparison is made with a predetermined value φ 00 (step S 15 ). Angle φ
Is smaller than the value φ 00 , the mode switching operation unit 7 outputs a command signal to the mode switching unit 10 and performs switching to input the detection signals of the angle sensors A to F to the horizontal pulling mode operation unit 9. As a result, the front mechanism 3 of the excavator is automatically driven according to the horizontal pulling mode. Following the processing steps S 16, whether the work by the hydraulic excavator is completed is determined by the power OFF or the like (Step S 17), if not finished, the process returns to step S 11 again. On the other hand, in the comparison step S 15, if the angle phi is determined that the value phi 00 or more, the mode switching operation unit 7 outputs a command signal to the mode switching unit 10, the detection signal of the angle sensor A~F was subjected to switching for inputting the normal mode operation unit 8 (Step S 18), performs the determination of the subsequent steps S 17. Thus, in this embodiment, calculates a predicted locus of the bucket tip T, hours the angle phi is less than a predetermined value phi 00, since to carry out drilling by automatically horizontally pulling mode, the hydraulic excavator The operator does not need any trouble for performing horizontal excavation, and can improve work efficiency.

【0010】図4は本発明の第2の実施例に係る油圧シ
ョベル掘削制御装置のモード切換演算部のフローチャー
トである。本実施例では、図1に示す装置11は使用せ
ず、さきの実施例(基本構成)のモード切換演算部7の
処理手順を変更するものである。即ち、本実施例では、
掘削が一旦水平引きモードに入った場合、通常掘削との
間のふらつきをなくし、確実に水平掘削を実行させる制
御を行う。図4で、図3に示す手順と同一手順には同一
符号が付してある。この演算例では、まず、フラグFr
gを0とし(手順S20)、手順S11〜手順S14の処理を
行う。手順S14の処理の後、モード切換演算部7ではフ
ラグFrgが0か否かが判断される(手順S21)。フラ
グFrgが0の場合(水平引きモードにない場合)、角
度φがさきに説明した値φ00未満か否かが判断され(手
順S15)、未満であればフラグFrgを1とし(手順S
22)、以後、手順S16、手順S17の処理を行う。一方、
手順S21でフラグFrgが1と判断された場合(水平引
きモードに入っている場合)、角度φは値φ00より僅か
に大きい値φ01と比較され(手順S23)、角度φが値φ
01未満の場合には、手順S16の処理に移行し、そのまま
水平引きモードを続行する。手順S23で、角度φが値φ
01以上と判断された場合には、フラグFrgを0にして
(手順S24)、通常モード演算部8への切換えを行う。
さらに、手順S15で角度φが値φ00以上である(水平掘
削ではない)と判断された場合、処理は手順S24へ移行
する。このように、フラグFrgを用いて前回までのモ
ードを判断し、水平引きモードに入っていればこれを継
続させるような処理を行うようにしたので、水平掘削を
行う場合、図3に示す処理に比較して、その確実な実施
が期待できる。
FIG. 4 is a flowchart of a mode switching operation section of a hydraulic shovel excavation control device according to a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the apparatus 11 shown in FIG. 1 is not used, and the processing procedure of the mode switching operation unit 7 in the previous embodiment (basic configuration) is changed. That is, in this embodiment,
If the excavation once enters the horizontal pulling mode, control is performed to eliminate fluctuations between the excavation and the normal excavation and to surely execute the horizontal excavation. In FIG. 4, the same steps as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. In this calculation example, first, the flag Fr
The g and 0 (Step S 20), performs the processing of steps S 11 ~ Step S 14. After the processing of steps S 14, whether or not the flag Frg the mode switching operation section 7 is 0 is determined (Step S 21). When the flag Frg is 0 (when not in the horizontal pulling mode), it is determined whether or not the angle φ is smaller than the value φ 00 described above (step S 15 ). If the angle φ is smaller, the flag Frg is set to 1 (step S 15 ).
22), thereafter procedure S 16, the processing of steps S 17 performed. on the other hand,
If the flag Frg in step S 21 is determined to 1 (if contained in a horizontal pulling mode), the angle phi is compared to a value slightly greater phi 01 than the value phi 00 (Step S 23), the angle phi values φ
If it is less than 01, the process proceeds to the process of steps S 16, continues the horizontal pull mode. In step S 23, the angle φ is the value φ
If it is determined that 01 or more, the flag Frg to 0 (Step S 24), for switching to the normal mode operation unit 8.
Furthermore, when the angle phi is determined to be the value phi 00 or more (not horizontal drilling) in step S 15, the process proceeds to step S 24. As described above, the mode up to the previous time is determined using the flag Frg, and if the horizontal pulling mode has been entered, a process for continuing the mode is performed. It is expected that the implementation will be more reliable than that of

【0011】次に、本発明の第3の実施例を説明する。
本実施例では、前記基本構成に加えて図1に示す装置1
11が用いられる。装置111は傾斜角度センサであ
り、おもりGを有する。傾斜角度センサ111は油圧シ
ョベルの本体2の適宜個所に設置され油圧ショベルの傾
斜角度Φを検出し、これに比例した電気信号を出力す
る。図5は上記第3の実施例のモード切換演算部7の動
作を説明するフローチャートである。本実施例のモード
切換演算部7の動作が、上記基本構成のモード切換演算
部7の動作と異なるのは、角度φとして傾斜角度Φを加
算した点のみであり、その他の動作は、図3に示すフロ
ーチャートの動作と同じである。即ち、図5で、図3に
示す手順と同一手順には同一符号が付してある。本実施
例の手順S30は図3に示す手順S14に相当し、値yの微
分値に傾斜角度Φを加算して予想軌跡の角度φとしてい
る。このように、本実施例では、油圧ショベルの傾斜角
度を考慮するようにしたので、さきの実施例の効果に加
え、傾斜地面における水平掘削作業も水平地面における
と同様に行うことができる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In this embodiment, in addition to the basic configuration, the apparatus 1 shown in FIG.
11 is used. The device 111 is a tilt angle sensor and has a weight G. The inclination angle sensor 111 is installed at an appropriate position on the body 2 of the excavator to detect the inclination angle Φ of the excavator, and outputs an electric signal proportional to the angle. FIG. 5 is a flow chart for explaining the operation of the mode switching operation section 7 of the third embodiment. The operation of the mode switching operation unit 7 of the present embodiment differs from the operation of the mode switching operation unit 7 of the above-described basic configuration only in the point that the inclination angle Φ is added as the angle φ. Is the same as the operation of the flowchart shown in FIG. That is, in FIG. 5, the same steps as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. Step S 30 of the present embodiment corresponds to step S 14 shown in FIG. 3, and the angle φ of the estimated locus by adding the inclination angle Φ on the differential value of the value y. As described above, in the present embodiment, the inclination angle of the hydraulic excavator is taken into consideration, so that in addition to the effects of the previous embodiment, horizontal excavation work on an inclined ground can be performed in the same manner as on a horizontal ground.

【0012】次に本発明の第4の実施例を説明する。本
実施例では、前記基本構成に加えて図1に示す装置11
2が用いられる。装置112は水平引きモードに入らな
いようにするためのキャンセルスイッチである。図5は
この第4の実施例のモード切換演算部7の動作を説明す
るフローチャートである。本実施例のモード切換演算部
7の動作が、上記基本構成のモード切換演算部7の動作
と異なるのは、キャンセルスイッチ112がONかOF
Fかを判断する処理を付加した点のみであり、その他の
動作は、図3に示すフローチャートの動作と同じであ
る。即ち、図5で、図3に示す手順と同一手順には同一
符号が付してある。本実施例の手順S50はキャンセルス
イッチ112がONかOFFかを判断する処理であり、
キャンセルスイッチ112がONとなっている場合には
通常モード演算部への切換えを行う。又、キャンセルス
イッチ112がOFFの場合には手順S15の処理が実行
される。このように、本実施例では、水平掘削を行わな
い場合、オペレータがキャンセルスイッチ112をON
としておくことにより、必要としない水平引きモードに
入るのを避けることができる。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, in addition to the basic configuration, the device 11 shown in FIG.
2 is used. The device 112 is a cancel switch for preventing the apparatus from entering the horizontal pulling mode. FIG. 5 is a flow chart for explaining the operation of the mode switching operation section 7 of the fourth embodiment. The operation of the mode switching operation unit 7 of the present embodiment is different from the operation of the mode switching operation unit 7 of the above-described basic configuration.
The only difference is that the process for determining whether the flag is F is added, and the other operations are the same as those in the flowchart shown in FIG. That is, in FIG. 5, the same steps as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. Step S 50 of this embodiment is a process of canceling switch 112 determines whether the ON or OFF,
When the cancel switch 112 is ON, switching to the normal mode operation unit is performed. Further, when the cancel switch 112 is OFF processing steps S 15 is executed. Thus, in this embodiment, when horizontal excavation is not performed, the operator turns on the cancel switch 112.
By doing so, it is possible to avoid entering an unnecessary horizontal pulling mode.

【0013】次に、本発明の第5の実施例を説明する。
本実施例では、前記基本構成に加えて図1に示す装置1
13が用いられる。装置113は法面引角度設定部であ
り、スイッチやボリューム摘みにより任意の法面引き角
度Ψを設定すると、これに応じた電気信号が出力され
る。この法面引角度設定部113は油圧ショベルの本体
2の運転室内に設置されオペレータにより角度Ψが設定
される。図5は上記第5の実施例のモード切換演算部7
の動作を説明するフローチャートである。本実施例のモ
ード切換演算部7の動作が、上記基本構成のモード切換
演算部7の動作と異なるのは、角度φとして法面引き角
度Ψを加算した点のみであり、その他の動作は、図3に
示すフローチャートの動作と同じである。即ち、図5
で、図3に示す手順と同一手順には同一符号が付してあ
る。本実施例の手順S60は図3に示す手順S14に相当
し、値yの微分値に法面引き角度Ψを加算して予想軌跡
の角度φとしている。このように、本実施例では、油圧
ショベルの法面引き角度を設定して角度φを補正するよ
うにしたので、さきの実施例の効果に加え、水平引き以
外のどのような角度でもオペレータが指定したとおりの
法面引き作業を行うことができる。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
In this embodiment, in addition to the basic configuration, the apparatus 1 shown in FIG.
13 is used. The device 113 is a slope angle setting unit. When an arbitrary slope angle Ψ is set by a switch or a volume knob, an electric signal corresponding to the angle is output. The slope angle setting unit 113 is installed in the cab of the body 2 of the excavator, and the angle Ψ is set by the operator. FIG. 5 shows a mode switching operation unit 7 according to the fifth embodiment.
5 is a flowchart for explaining the operation of FIG. The operation of the mode switching operation unit 7 of the present embodiment is different from the operation of the mode switching operation unit 7 of the above-described basic configuration only in the point that the slope reduction angle Ψ is added as the angle φ. This is the same as the operation of the flowchart shown in FIG. That is, FIG.
The same steps as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. Step S 60 of the present embodiment corresponds to step S 14 shown in FIG. 3, and the angle φ of the estimated locus by adding the slope pull angle Ψ on the differential value of the value y. As described above, in the present embodiment, the angle φ is corrected by setting the slope angle of the hydraulic shovel, and in addition to the effects of the previous embodiment, the operator can operate at any angle other than the horizontal pull. You can perform the slope work as specified.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、油圧シ
ョベルのバケット先端の予想軌跡の角度が所定角度未満
のとき、自動的に水平引きモード演算部による制御を行
うようにしたので、面倒な操作をすることなく、かつ、
作業効率を低下させることなく、水平掘削を行うことが
できる。又、一度水平引きモードに入った場合に、設定
された大きな所定角度を選定することにより、安定した
水平掘削を行うことができる。さらに、油圧ショベル本
体の傾斜角度を検出し、この傾斜角度を用いて予想軌跡
の角度を補正することにより、傾斜地面においても水平
掘削を行うことができる。又、スイッチを設けてそのO
N、OFFの判断を行わせることにより、水平掘削を行
わない場合にこのスイッチを使用して必要としない水平
引きモードに入るのを避けることができる。又、法面引
角度設定部を設けて任意の角度を設定することにより、
オペレータの意図する法面引き作業を自動的に行うこと
ができる。
As described above, according to the present invention, when the angle of the predicted trajectory of the tip of the bucket of the hydraulic shovel is smaller than the predetermined angle, the control by the horizontal pulling mode calculation unit is automatically performed. Without any operation, and
Horizontal excavation can be performed without reducing work efficiency. Further, once the horizontal pulling mode is entered, stable horizontal excavation can be performed by selecting a set large predetermined angle. Furthermore, by detecting the inclination angle of the excavator body and correcting the angle of the expected trajectory using this inclination angle, horizontal excavation can be performed even on an inclined ground. Also, a switch is provided to
By making the determination of N, OFF, it is possible to avoid using this switch to enter an unnecessary horizontal pulling mode when horizontal excavation is not performed. Also, by providing a slope angle setting unit to set an arbitrary angle,
Slope pulling work intended by the operator can be automatically performed.

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

図1は本発明の実施例に係る油圧ショベルの掘削制御装
置のブロック図である。図2は図1に示すモード切換演
算部の演算式を示す図である。図3は図1に示すモード
切換演算部の動作を説明するフローチャートである。図
4は図1に示すモード切換演算部の動作を説明する第2
の実施例のフローチャートである。図5は図1に示すモ
ード切換演算部の動作を説明する第3の実施例のフロー
チャートである。図6は図1に示すモード切換演算部の
動作を説明する第4の実施例のフローチャートである。
図7は図1に示すモード切換演算部の動作を説明する第
5の実施例のフローチャートである。図8は油圧ショベ
ルの側面図である。
FIG. 1 is a block diagram of an excavation control device for a hydraulic shovel according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an arithmetic expression of the mode switching arithmetic unit shown in FIG. FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the mode switching operation section shown in FIG. FIG. 4 is a second diagram for explaining the operation of the mode switching operation unit shown in FIG.
6 is a flowchart of the embodiment. FIG. 5 is a flowchart of the third embodiment for explaining the operation of the mode switching operation section shown in FIG. FIG. 6 is a flowchart of the fourth embodiment for explaining the operation of the mode switching operation section shown in FIG.
FIG. 7 is a flowchart of the fifth embodiment for explaining the operation of the mode switching operation section shown in FIG. FIG. 8 is a side view of the excavator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5 操作レバー 6 操作レバー 7 モード切換演算部 8 通常モード演算部 9 水平引きモード演算部 10 モード切換部 111 傾斜角度センサ 112 キャンセルスイッチ 113 法面引角度設定部 A〜F 角度センサ Reference Signs List 5 operation lever 6 operation lever 7 mode switching calculation unit 8 normal mode calculation unit 9 horizontal pulling mode calculation unit 10 mode switching unit 111 tilt angle sensor 112 cancel switch 113 slope pulling angle setting unit A to F angle sensors

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ブーム、アームおよびバケットの各構成
要素より成るフロント機構を油圧ショベル本体に可回動
に取付けるとともに、前記各構成要素のそれぞれの相対
角度を検出する各角度センサと、前記各構成要素を駆動
する各アクチュエータの各操作体の操作量を検出する各
操作量センサと、前記各角度センサおよび前記各操作量
センサの各検出値に基づいて前記各アクチュエータを駆
動する指令値を演算する第1の演算部と、前記各検出値
のうちの所要のものに基づいて前記フロント機構で水平
掘削を行わせるための前記各アクチュエータを駆動する
指令値を演算する第2の演算部とを備えた油圧ショベル
の掘削制御装置において、前記各検出値に基づいて前記
バケットの先端の予想軌跡を演算する予想軌跡演算手段
と、前記予想軌跡の水平面に対する角度が所定角度未満
のとき前記第1の演算部への前記各検出値の入力を前記
第2の演算部へ切換える切換手段とを設けたことを特徴
とする油圧ショベルの掘削制御装置。
1. An angle sensor for rotatably mounting a front mechanism comprising components of a boom, an arm and a bucket to a hydraulic excavator body, and detecting respective relative angles of the components; An operation amount sensor that detects an operation amount of each operation body of each actuator that drives the element, and a command value for driving each actuator is calculated based on each detection value of each of the angle sensor and each operation amount sensor. A first calculation unit; and a second calculation unit that calculates a command value for driving each of the actuators for causing the front mechanism to perform horizontal excavation based on a required one of the detection values. A hydraulic shovel excavation control device, a predicted trajectory calculating means for calculating a predicted trajectory of the tip of the bucket based on the respective detected values; Switching means for switching the input of each of the detected values to the first arithmetic unit to the second arithmetic unit when an angle with respect to a horizontal plane is smaller than a predetermined angle.
【請求項2】 請求項1記載の油圧ショベルの掘削制御
装置において、前記切換手段により前記第2の演算部へ
の切換えが行われたとき、前記予想軌跡の水平面に対す
る角度と比較すべき角度を、前記所定角度より大きい他
の設定角度としたことを特徴とする油圧ショベルの掘削
制御装置。
2. The excavation control device for a hydraulic shovel according to claim 1, wherein when the switching to the second calculation unit is performed by the switching unit, an angle to be compared with an angle of the predicted trajectory with respect to a horizontal plane is set. An excavation control device for a hydraulic shovel, wherein the set angle is another set angle larger than the predetermined angle.
【請求項3】 請求項1記載の油圧ショベルの掘削制御
装置において、前記本体の傾斜角度を検出する傾斜角度
センサと、前記傾斜角度で前記予想軌跡の水平面に対す
る角度を補正する傾斜補正手段とを設けたことを特徴と
する油圧ショベルの掘削制御装置。
3. The excavation control device for a hydraulic shovel according to claim 1, further comprising: an inclination angle sensor for detecting an inclination angle of the main body; and inclination correction means for correcting an angle of the predicted trajectory with respect to a horizontal plane using the inclination angle. An excavation control device for a hydraulic excavator, wherein the excavation control device is provided.
【請求項4】 請求項1記載の油圧ショベルの掘削制御
装置において、掘削法面の角度を設定する法面角度設定
部と、この法面角度設定部で設定された角度で前記予想
軌跡の水平面に対する角度を補正する法面角度補正手段
とを設けたことを特徴とする油圧ショベルの掘削制御装
置。
4. The excavation control device for a hydraulic shovel according to claim 1, wherein a slope angle setting section for setting an angle of an excavation slope, and a horizontal plane of the predicted trajectory at the angle set by the slope angle setting section. An excavation control device for a hydraulic shovel, comprising: a slope angle correction unit for correcting an angle with respect to the excavator.
【請求項5】 請求項1記載の油圧ショベルの掘削制御
装置において、前記第2の演算部への切換えを禁止する
水平掘削キャンセル手段を設けたことを特徴とする油圧
ショベルの掘削制御装置。
5. The excavation control device for a hydraulic excavator according to claim 1, further comprising a horizontal excavation canceling unit that inhibits switching to the second arithmetic unit.
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