JP3145027B2 - Automatic control device for hydraulic excavator - Google Patents

Automatic control device for hydraulic excavator

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JP3145027B2
JP3145027B2 JP09348996A JP9348996A JP3145027B2 JP 3145027 B2 JP3145027 B2 JP 3145027B2 JP 09348996 A JP09348996 A JP 09348996A JP 9348996 A JP9348996 A JP 9348996A JP 3145027 B2 JP3145027 B2 JP 3145027B2
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JP
Japan
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automatic
control
control unit
lever
excavator
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祥二 戸澤
智昭 小野
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新キャタピラー三菱株式会社
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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、建設、土木作業等
の各種作業に用いられる油圧ショベルの自動制御の技術
分野に属するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention belongs to the technical field of automatic control of a hydraulic excavator used for various works such as construction and civil engineering work.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種油圧ショベルは、通常、作業部と
してブーム、アーム、バケット等を備え、該作業部で掘
削、積込み、排土、リターン等の一連の作業を行うこと
がある。その場合に、アーム、ブームおよびバケット用
の各油圧シリンダの伸縮作動、および上部旋回体の旋回
作動を行う必要があるが、これら作動は、オペレータ自
身が複数の操作具を同時的に操作することで行ってい
た。
2. Description of the Related Art This type of hydraulic excavator usually includes a boom, an arm, a bucket, and the like as a working part, and a series of operations such as excavation, loading, earth removal, and return are sometimes performed in the working part. In this case, it is necessary to extend and retract the hydraulic cylinders for the arm, boom, and bucket, and to pivot the upper revolving unit, but these operations require the operator to operate a plurality of operating tools simultaneously. I was going.

【発明が解決しようとする課題】このため従来のもので
は、操作性に劣ると共に、熟練を要するという問題があ
る。そこで、バケットによる掘削作業については、予め
設定した作業軌跡に基づいて自動的に行うようにするこ
とが提唱されている。しかるにこの場合、掘削作業につ
いては自動的に行うことができても、前記一連の作業に
ついては未だ検討されておらず、ここに本発明が解決せ
んとする課題があった。
For this reason, the prior art has a problem that it is inferior in operability and requires skill. Therefore, it has been proposed that the excavation work by the bucket is automatically performed based on a work locus set in advance. However, in this case, although the excavation work can be performed automatically, the series of works has not been studied yet, and there is a problem that the present invention does not solve.

【0003】[0003]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作
されたものであって、第一の発明は、自動制御部から出
力される作動制御指令に基づいて作業部の作動を自動的
に行うため、該自動制御部に記憶される時系列的な作業
部位置軌跡は、ティーチング処理またはコンピュータグ
ラフィックスにより求めたデータとし、かつ前記自動制
御部には、自動制御状態において作業部用手動操作レバ
ーの操作があった場合、該操作レバーの操作に基づいて
作業部の作動を行うと共に、前記記憶されている時系列
的な作業部位置軌跡を、レバー操作に対応するものに書
換えるための書換え手段を備えている油圧ショベルの自
動制御装置において、前記自動制御部を、自動制御状態
において手動操作を行ったことに基づいて一つの自動作
業の終了位置とその次の自動作動の開始位置とのずれが
あった場合、前記一つの自動作動の終了位置から次ぎの
自動作動の開始位置まで移動するよう補正する制御指令
を出力するよう構成するにあたり、該補正の制御指令
は、次ぎの自動作動の終了位置から遠ざからないように
設定されていることを特徴とする油圧ショベルの自動制
御装置である。第二の発明は、自動制御部から出力され
る作動制御指令に基づいて作業部の作動を自動的に行う
ため、該自動制御部に記憶される時系列的な作業部位置
軌跡は、ティーチング処理またはコンピュータグラフィ
ックスにより求めたデータとし、かつ前記自動制御部に
は、自動制御状態において作業部用手動操作レバーの操
作があった場合、該操作レバーの操作に基づいて作業部
の作動を行うと共に、前記記憶されている時系列的な作
業部位置軌跡を、レバー操作に対応するものに書換える
ための書換え手段を備えている油圧ショベルの自動制御
装置において、前記自動制御部を、ティーチング処理ま
たはコンピュータグラフィックにより求めたデータを書
き換えたことに基づいて一つの自動作業の終了位置とそ
の次の自動作動の開始位置とのずれがあった場合、前記
一つの自動作動の終了位置から次ぎの自動作動の開始位
置まで移動するよう補正する制御指令を出力するよう構
成するにあたり、該補正の制御指令は、次ぎの自動作動
の終了位置から遠ざからないように設定されていること
を特徴とする油圧ショベルの自動制御装置である。これ
らにおいて、自動制御部には、自動掘削、自動積込み、
自動排土、自動リターンの各自動作動のそれぞれを自動
的に実行するためのモード設定を行うモードスイッチ
と、前記各自動作動を任意に選択操作して開始、終了
(中断)するための各開始スイッチおよび終了スイッチ
とが接続されたものとし、自動制御部は、これらモード
スイッチ、開始スイッチを任意に選択して操作すること
で、自動作動と手動操作に基づく作動とを任意に選択し
て組み合わせることができるように設定されていること
を特徴とすることができる。このものにおいて、自動制
御部は、自動制御中にあった手動操作の操作時間がメモ
リされたデータの終了時間より短いときに前記終了スイ
ッチのON操作が成されると、該手動操作を伴う自動作
動制御の終了を判断すると共に、該終了時点が次回以降
の自動作動の終了となるように制御するように設定され
ていることを特徴とすることができる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made for the purpose of solving these problems in view of the above-mentioned circumstances, and a first invention is an apparatus for controlling an automatic control unit.
Automatically activates the working unit based on the operation control command
Time series work stored in the automatic control unit
The part position trajectory can be
Data obtained by the
The control unit has a manual operation lever for the work unit in the automatic control state.
Key operation, the operation of the operating lever
The operation of the working unit is performed, and the stored time series is
The working locus of the working part to the one corresponding to the lever operation.
Hydraulic excavator equipped with rewriting means
In the dynamic control device, the automatic control unit is in an automatic control state.
One automatic operation based on manual operation in
Between the end position of the work and the start position of the next automatic operation
If there is, the next position from the end position of the one automatic operation
Control command to compensate to move to the start position of automatic operation
In order to output the correction command,
Must not move away from the end position of the next automatic operation.
That it is set it is an automatic control system for a hydraulic excavator according to claim. The second invention is output from the automatic control unit.
Operation of the working unit automatically based on the operation control command
Therefore, the time-series working unit position stored in the automatic control unit
The trajectory can be used for teaching or computer graphics.
Data obtained by the
The operation of the manual operation lever for the work unit in the automatic control state
When there is a crop, the working unit is operated based on the operation of the operation lever.
And the stored time-series operation is performed.
Rewrite the department position trajectory to one corresponding to lever operation
Control of hydraulic excavator with rewriting means for
In the apparatus, the automatic control unit may perform a teaching process.
Or data obtained using computer graphics.
The end position of one automatic operation and its
If there is a deviation from the start position of the next automatic operation,
One automatic operation end position to next automatic operation start position
Output a control command to correct the
In order to achieve this, the control command for the correction
An automatic control device for a hydraulic shovel, wherein the automatic shovel is set so as not to go away from an end position of the hydraulic shovel. Oite thereto, the automatic control unit, automatic excavation, loading automatic,
Automatically perform each of the automatic operation of automatic earth removal and automatic return
Mode switch to set the mode to execute the program
Start and end by arbitrarily selecting and operating each of the above automatic operations
Each start switch and end switch for (interrupt)
And the automatic control unit
Select and operate the switch and start switch arbitrarily
Arbitrarily select between automatic operation and operation based on manual operation.
Can be combined . Oite to this thing, automatic system
The control unit notes the time of manual operation during automatic control.
When the end time is shorter than the end time of the
When the switch is turned on, automatic operation with manual operation
The end of the dynamic control is determined, and the end point
Is set to control to end automatic operation of
It is can be characterized.

【0004】[0004]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1において、1は油圧ショベル
を構成するクローラ式の下部走行体であって、該下部走
行体1に上部旋回体2が旋回自在に装備されている。そ
して上部旋回体2には、ブーム3の基端部が揺動自在に
軸支され、該ブーム3の先端部に基端部が揺動自在に軸
支されたアーム4の先端部にはバケット5が揺動自在に
軸支されているが、これら各ブーム3、アーム4、そし
てバケット5の作動をするための各対応する油圧シリン
ダ6、7、8が設けられており、さらに上部旋回体2を
旋回させるための油圧モータ9が設けられている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a crawler-type lower traveling body that constitutes a hydraulic excavator, and the lower traveling body 1 is provided with an upper revolving body 2 so as to be freely rotatable. A base end of a boom 3 is pivotally supported on the upper swing body 2, and a bucket is provided on a distal end of an arm 4 whose base end is pivotally supported on a distal end of the boom 3. 5 are swingably supported, and corresponding hydraulic cylinders 6, 7, 8 for operating the boom 3, the arm 4, and the bucket 5 are provided. 2 is provided with a hydraulic motor 9 for turning.

【0005】また、上部旋回体2に設けられる運転席部
10にはスイッチボックス(図示せず)が配設される
が、該スイッチボックスには、後述するように自動掘
削、自動積込み、自動排土、そして自動リターンの各自
動作動のそれぞれを自動的に実行するためのモード設定
を行う各モードスイッチ12、13、14、15と、上
記各自動作動をオペレータが任意に選択操作して開始、
終了(中断)するための各開始スイッチ16、17、1
8、19および各終了スイッチ20、21、22、2
3、そして掘削作動、積込み作動、排土作動、リターン
作動の各軌跡をそれぞれティーチングする際に操作され
る各ティーチングスイッチ24、25、26、27、こ
れをキャンセルするためのティーチングキャンセルスイ
ッチ28を含んだ各種スイッチ類が設けられている。
A switch box (not shown) is provided in the driver's seat 10 provided in the upper swing body 2, and the switch box has automatic digging, automatic loading, and automatic discharging as described later. The mode switches 12, 13, 14, 15 for setting the mode for automatically executing each of the automatic operations of the soil and the automatic return;
Each start switch 16, 17, 1 for ending (interrupting)
8, 19 and each end switch 20, 21, 22, 2,
3, and includes teaching switches 24, 25, 26, 27 operated when teaching the trajectories of the excavating operation, the loading operation, the earth discharging operation, and the return operation, respectively, and a teaching cancel switch 28 for canceling the switches. Various switches are provided.

【0006】一方、37はマイクロコンピュータ等を用
いて構成される制御部であって、該制御部37は、入力
側に、前記各スイッチ12〜28、およびブーム、アー
ム、バケット、そして旋回用の各操作レバー29、3
0、31、32が操作されたことの検知をそれぞれ行う
レバー操作検知スイッチ33、34、35、36、各油
圧シリンダ6〜8の伸縮長さを検知するシリンダ長検知
センサ38、39、40、上部旋回体2の旋回角度を検
知する旋回角度検知センサ41等のスイッチ類、センサ
類が接続され、出力側に、前記各油圧シリンダ6〜8を
伸縮制御するためのブーム用、アーム用、バケット用の
各制御弁42、43、44、旋回用油圧モータ9を正逆
駆動制御するための旋回用制御弁45に接続されてい
て、これらに対応する制御指令を出力するように設定さ
れている。
On the other hand, reference numeral 37 denotes a control unit constituted by using a microcomputer or the like. The control unit 37 includes, on an input side, the switches 12 to 28, a boom, an arm, a bucket, and a turning device. Each operating lever 29, 3
Lever operation detection switches 33, 34, 35, and 36 for detecting that the 0, 31, and 32 have been operated, cylinder length detection sensors 38, 39, and 40 for detecting the length of expansion and contraction of the hydraulic cylinders 6 to 8, respectively. Switches and sensors such as a swing angle detection sensor 41 for detecting the swing angle of the upper swing body 2 are connected, and a boom, an arm, and a bucket for controlling the expansion and contraction of the hydraulic cylinders 6 to 8 are provided on the output side. Control valves 42, 43, and 44, and a turning control valve 45 for controlling the turning hydraulic motor 9 to perform forward and reverse driving, and are set so as to output control commands corresponding to these. .

【0007】次ぎに、自動制御についての制御手順につ
いて、図3〜図7に示すフローチャート図に基づいて説
明する。制御部37は、メインスイッチ(図示せず)の
ON操作に基づきシステムスタートをし、初期設定がな
されるが、そのメインルーチンには、ティーチング処理
制御、自動掘削、自動積込み、自動排土、自動リターン
の各自動制御の各サブルーチンが設定される。まず、テ
ィーチング処理制御について説明するが、ここでは各テ
ィーチングスイッチ24、25、26、27の何れかが
ON操作されたか否かの判断がなされ、ON操作があっ
たと判断されるとティーチング処理制御のルーチンに入
るが、これが、例えば掘削用ティーチングスイッチ24
のON操作であった場合、ブーム、アーム、バケット用
のレバー操作検知スイッチ33〜35の何れかの検知が
あったか否かの判断、つまりオペレータがティーチング
のための掘削操作をしているか否かが判断される。そし
て、検知があったと判断されると、シリンダ長検知セン
サ38、39、40からの検知値に基づいて各油圧シリ
ンダ6〜8のシリンダ長とシリンダ速度とを演算し、該
データを一定時間の間隔、つまり時系列的な掘削軌跡デ
ータとしてメモリに記憶する(尚、既にメモリされた掘
削用のデータがあるとき、該データは、前記掘削用ティ
ーチングスイッチ24のON操作で消去される)。そし
て、レバー操作検知スイッチ33〜35の全てが中立位
置に復帰操作され、この状態が予め設定される時間(例
えば数秒間)継続していることの検知に基づき、掘削作
動のティーチング操作が終了したものと判断し、他の作
動のティーチング処理に移行する。一方、ブーム、アー
ム、バケット用のレバー操作検知スイッチ33〜35の
何れの検知もなく、かつティーチングキャンセルスイッ
チ28のON操作があった場合には、他の作動のティー
チング処理に移行する。
Next, a control procedure for automatic control will be described with reference to flowcharts shown in FIGS. The control unit 37 starts the system based on the ON operation of a main switch (not shown), and performs initial settings. The main routine includes teaching processing control, automatic excavation, automatic loading, automatic discharging, automatic discharging, Each subroutine of each automatic control of return is set. First, the teaching processing control will be described. Here, it is determined whether or not any of the teaching switches 24, 25, 26, and 27 has been turned ON. If it is determined that the ON operation has been performed, the teaching processing control is performed. The routine is started, for example, when the teaching switch 24 for excavation is used.
Is ON operation, it is determined whether or not any of the boom, arm, and bucket lever operation detection switches 33 to 35 has been detected, that is, whether or not the operator is performing excavation operation for teaching. Is determined. When it is determined that the detection has been performed, the cylinder length and the cylinder speed of each of the hydraulic cylinders 6 to 8 are calculated based on the detection values from the cylinder length detection sensors 38, 39, and 40, and the data is calculated for a predetermined time. The data is stored in the memory as intervals, that is, time-series digging trajectory data (when there is already digging data stored in the memory, the data is deleted by turning on the digging teaching switch 24). Then, all the lever operation detection switches 33 to 35 are operated to return to the neutral position, and based on the detection that this state continues for a preset time (for example, several seconds), the teaching operation of the excavation operation is completed. Then, the process proceeds to another operation teaching process. On the other hand, if none of the boom, arm, and bucket lever operation detection switches 33 to 35 is detected and the teaching cancel switch 28 is turned on, the process proceeds to the teaching process of another operation.

【0008】同様にして、積込み作動のティーチング、
排土作動のティーチング、リターン作動のティーチング
が行えるようになっており、図5〜図6のフローチャー
ト図にその制御手順が記載してあるが、この場合、積込
み作動とリターン作動については、旋回角度検知センサ
41からの検知値に基づいて求められる上部旋回体2の
旋回角度と旋回速度のデータについても時系列的にメモ
リされるように設定されている。
[0008] Similarly, teaching of loading operation,
Teaching of the unloading operation and teaching of the return operation can be performed, and the control procedure is described in the flowcharts of FIGS. 5 to 6. In this case, the loading operation and the return operation are performed at the turning angle. The turning angle and turning speed data of the upper turning body 2 obtained based on the detection value from the detection sensor 41 are also set to be stored in a time-series manner.

【0009】この様にしてティーチング処理が終了する
と、次ぎに、自動掘削、自動積込み、自動排土、そして
自動リターンの各モードスイッチ12〜15がONであ
るか否かの判断がなされ、ONであった場合には、該当
する各自動作動を自動的に開始するためのモードの設定
がなされる。
When the teaching process is completed in this manner, it is next determined whether or not each of the mode switches 12 to 15 for automatic excavation, automatic loading, automatic earth discharging, and automatic return are ON. If there is, a mode for automatically starting the corresponding automatic operation is set.

【0010】続いて、自動掘削開始スイッチ16がON
操作されているか否かの判断がなされ、ON操作された
ときには、制御部37から、前記ティーチングにより記
憶された掘削軌跡データを追従する自動掘削制御指令が
各対応する油圧シリンダ用制御弁42〜44に対してそ
れぞれ出力され、これにより自動掘削制御が実行され
る。ここにおいて、各油圧シリンダ6〜8の伸縮制御
は、図8に示すように、それぞれ独立した閉ループ回路
によってフィードバック制御され、これによって自動制
御作動の確実な再現性の向上を計っている。さらに、該
自動掘削中に、ブーム、アーム、バケット用操作レバー
29、30、31の操作があった場合に、該操作に基づ
く掘削制御がなされると共に、前記掘削軌跡データはこ
のレバー操作に基づくデータに書換えられるが、このル
ーチンについては後述する。また、自動掘削中に自動掘
削終了スイッチ20がON操作された場合には、その時
点で自動掘削は中断して終了する。
Subsequently, the automatic excavation start switch 16 is turned on.
It is determined whether or not the operation has been performed. When the operation has been performed, the automatic excavation control command for following the excavation trajectory data stored by the teaching is transmitted from the control unit 37 to the corresponding hydraulic cylinder control valves 42 to 44. , Respectively, whereby the automatic excavation control is executed. Here, the expansion and contraction control of each of the hydraulic cylinders 6 to 8 is feedback-controlled by an independent closed loop circuit as shown in FIG. 8, thereby assuring a reliable reproducibility of the automatic control operation. Further, when the operation levers 29, 30, and 31 for the boom, the arm, and the bucket are operated during the automatic excavation, excavation control based on the operation is performed, and the excavation locus data is based on the lever operation. This routine is rewritten with data. This routine will be described later. If the automatic digging end switch 20 is turned ON during automatic digging, the automatic digging is interrupted and terminated at that time.

【0011】次に、自動掘削が終了したか否かの判断が
なされ、終了したと判断された場合には、続けて自動積
込みモードスイッチ13がON状態であるか否かが判断
される。ここで、ON状態であると判断された場合に
は、制御部37から、前記ティーチングにより記憶され
た積込み軌跡データを追従する自動積込み制御指令が油
圧シリンダ、油圧モータ用の各制御弁42〜45に対し
て出力され、これにより自動積込みが実行される。一
方、自動積込みモードスイッチ13がON状態でないと
判断された場合には、自動積込み開始スイッチ17がO
N操作されたか否かの判断がなされ、該スイッチ17が
ON操作されたときには、同様に自動積込みが実行され
る。この自動積込み中においても、前記自動掘削の場合
と同様に、手動操作があった場合には、これに対応した
積込み作動、データの書換え、さらには自動積込み終了
スイッチ21の操作に基づく中断による積込み終了を行
うことができる。
Next, it is determined whether or not the automatic excavation has been completed. If it is determined that the automatic excavation has been completed, it is determined whether or not the automatic loading mode switch 13 is ON. Here, when it is determined that it is in the ON state, the control unit 37 issues an automatic loading control command for following the loading trajectory data stored by the teaching, to each of the control valves 42 to 45 for the hydraulic cylinder and the hydraulic motor. , Whereby the automatic loading is executed. On the other hand, if it is determined that the automatic loading mode switch 13 is not on, the automatic loading start switch 17 is turned off.
It is determined whether or not N operations have been performed, and when the switch 17 is turned on, automatic loading is performed in the same manner. Even during the automatic loading, similarly to the case of the automatic excavation, when there is a manual operation, the loading operation corresponding to the manual operation, rewriting of data, and further loading due to interruption based on the operation of the automatic loading end switch 21 are performed. Termination can be performed.

【0012】さらに同様にして、自動排土、自動リター
ンが行えるようになっており、図3〜図4のフローチャ
ート図にその制御手順が記載してある。因みに、前記各
自動作動の終了の判断は、ブーム、アーム、バケット用
シリンダ6〜8のシリンダ長および旋回角度がティーチ
ングにより設定された作動終了時のデータ値になってい
るか等の判断により行う。
In the same manner, automatic discharging and automatic return can be performed, and the control procedure is described in the flowcharts of FIGS. The end of each automatic operation is determined by judging whether the cylinder length and the turning angle of the boom, arm, and bucket cylinders 6 to 8 are the data values at the end of the operation set by the teaching.

【0013】次に、前記自動掘削、自動積込み、自動排
土、自動リターンの自動作動制御中において手動操作が
あった場合の作動制御およびデータ書換えの制御手順に
ついて図7により説明する。つまり、自動作動制御中
に、ブーム、アーム、バケット、旋回用の操作レバー2
9〜32の少なくとも一つが操作されたことが検知され
ると、制御部37は、自動作動制御指令に優先して、前
記操作された操作レバー29〜32の操作に基づく制御
指令を、対応する油圧シリンダ、油圧モータ用の制御弁
42〜45に出力する。一方、データメモリに記憶され
ている軌跡データについては、前記レバー操作がない時
間範囲のものは有効として残されるが、有ったとされる
時間範囲のものは手動操作に対応するものに書き換えら
れるように設定されている。これにより、次回の自動作
動は、書き換えられた軌跡データを追従するよう制御さ
れるようになっている。
Next, an operation control and a data rewriting control procedure when a manual operation is performed during the automatic operation control of the automatic excavation, automatic loading, automatic earth discharging, and automatic return will be described with reference to FIG. That is, during the automatic operation control, the operation lever 2 for the boom, the arm, the bucket,
When it is detected that at least one of the operation levers 9 to 32 has been operated, the control unit 37 responds to the control command based on the operation of the operated operation levers 29 to 32 in preference to the automatic operation control command. Output to control valves 42 to 45 for hydraulic cylinders and hydraulic motors. On the other hand, as for the trajectory data stored in the data memory, the data in the time range in which the lever operation is not performed is valid, but the data in the time range in which the lever operation is performed is rewritten to correspond to the manual operation. Is set to Thus, the next automatic operation is controlled to follow the rewritten locus data.

【0014】ところで、前述したように自動作動制御中
に手動操作を行った場合、あるいはティーチング処理時
等において、一つの自動作動の終了位置と次の自動作動
の開始位置(例えば、掘削終了位置と積込み開始位置)
とがずれることがある。このようなとき、制御部37か
らは、一つの自動作動の終了位置から次の自動作動の開
始位置までスムーズに移動するよう各制御弁42〜45
に対して補正された制御指令が出力されるが、この場合
の補正は、次の自動作動の終了位置から遠ざかる方向に
ならないように設定されている。このことをいま、旋回
角度の場合を例にとって説明すると、図9に示すよう
に、記憶されている自動積込みの旋回角度データが、積
込み開始時については右回り方向10度、積込み終了時
については右回り方向150度であったとする。このも
のにおいて、掘削終了時の旋回角度が例えば右回り方向
20度であったとする。この掘削終了状態から自動積込
みに移行しようとするとき、データをそのまま追従する
制御が行われるとすると、上部旋回体2を右回り方向1
0度の積込み開始位置まで戻してから自動積込みを開始
することになる。つまり、自動積込みに移行するとき、
理論的には、上部旋回体2は、先ず積込み開始位置まで
10度左旋回し、その後、反転して140度右旋回する
ことになるが、このような反転を伴う無駄な旋回作動を
回避するため、時系列的なデータが右回り方向20度に
なる時間までのあいだはいずれの旋回指令も出力するこ
となく停止ししたままとし、この時間に達した段階から
前記メモリされるデータを追従する右旋回指令の出力を
するように設定されている。勿論、この様な制御は、他
のものにおいても同様にして設定されている。
As described above, when a manual operation is performed during the automatic operation control, or during a teaching process, the end position of one automatic operation and the start position of the next automatic operation (for example, the excavation end position). Loading start position)
May deviate. In such a case, the control unit 37 controls the control valves 42 to 45 to smoothly move from the end position of one automatic operation to the start position of the next automatic operation.
, A corrected control command is output, but the correction in this case is set so as not to move away from the end position of the next automatic operation. This will now be described by taking the turning angle as an example. As shown in FIG. 9, the stored turning angle data for automatic loading is 10 degrees clockwise in the start of loading, and 10 degrees in the end of loading. Assume that it is 150 degrees clockwise. In this example, it is assumed that the turning angle at the end of excavation is, for example, 20 degrees clockwise. Assuming that control is performed to follow the data as it is when shifting from this excavation end state to automatic loading, the upper revolving unit 2 is moved clockwise 1
Automatic loading is started after returning to the loading start position of 0 degrees. In other words, when transitioning to automatic loading,
Theoretically, the upper revolving superstructure 2 first turns left 10 degrees to the loading start position, then turns over and turns 140 degrees rightward. For this reason, until the time when the time-series data becomes 20 degrees clockwise, the rotation is stopped without outputting any turning command, and the data stored in the memory is followed from the time when this time is reached. It is set to output a right turn command. Of course, such control is similarly set in other control units.

【0015】また、前述したように自動作動制御中に手
動操作をした場合、この手動による操作時間が、メモリ
されたデータの終了時間よりも長い場合と、短い場合と
がある。長い場合には、手動操作された以降の手動操作
データをそのまま書換え登録すれば良く、その操作終了
の判断は、全ての操作レバーが中立状態になって予め設
定される時間を経過したことの判断でなされるように設
定される。一方、短い場合は、手動操作をしているあい
だだけデータを書き換えることを原則とした制御がなさ
れるが、手動操作の終了を自動作動の終了としたい場合
には、終了スイッチ20〜23をON操作すればよく、
この操作が成されると、前記書き換えた以降の時系列デ
ータをキャンセルする設定になっており、これによっ
て、手動操作を伴う自動作動制御の終了の判断ができる
と共に、該終了時点が次回以降の自動作動の終了とな
る。尚、手動操作を伴わないでの終了スイッチ20〜2
3のON操作では、前述したように自動作動の中断のみ
が行われ、時系列データのキャンセルはなされない設定
になっている。
As described above, when the manual operation is performed during the automatic operation control, the time of the manual operation may be longer or shorter than the end time of the stored data. In the case of a long time, the manual operation data after the manual operation may be rewritten and registered as it is, and the end of the operation is determined by determining that all the operation levers are in the neutral state and a preset time has elapsed. Is set to be made by On the other hand, if the operation is short, the control is performed in principle to rewrite the data only during the manual operation. However, if the end of the manual operation is to be ended by the automatic operation, the end switches 20 to 23 are turned on. Just operate
When this operation is performed, the time series data after the rewriting is set to be canceled, whereby it is possible to determine the end of the automatic operation control accompanied by the manual operation, and the end time is set to the time after the next time. The automatic operation ends. The end switches 20 to 2 without manual operation
In the ON operation of No. 3, as described above, only the automatic operation is interrupted, and the time series data is not canceled.

【0016】叙述の如く構成されたものにおいて、掘
削、積込み、排土、リターンの一連の作業を行うにあた
り、自動掘削、自動積込み、自動排土、そして自動リタ
ーンの各モードスイッチ12〜15をON側に切換えた
状態で自動掘削開始スイッチ16をON操作することに
より、制御部37からブーム、アーム、バケット用油圧
シリンダ6〜8の伸縮制御を行う制御弁42〜44およ
び旋回用油圧モータ9の正逆駆動制御を行う制御弁45
に対して自動作動制御指令が出力され、これにより各油
圧シリンダ6〜8および油圧モータ9が自動的に作動し
て前記一連の作業を自動的に行うことになる。
In the apparatus constructed as described above, in performing a series of operations of excavation, loading, unloading, and return, the mode switches 12 to 15 for automatic excavation, automatic loading, automatic unloading, and automatic return are turned on. By turning on the automatic excavation start switch 16 in the state of switching to the side, the control unit 37 controls the expansion and contraction of the hydraulic cylinders 6 to 8 for the boom, the arm and the bucket, and the control valves 42 to 44 and the hydraulic motor 9 for turning. Control valve 45 that performs forward / reverse drive control
, An automatic operation control command is output, whereby the hydraulic cylinders 6 to 8 and the hydraulic motor 9 automatically operate to automatically perform the series of operations.

【0017】この結果、オペレータ自身が複数の操作レ
バーを同時的に操作して各油圧シリンダ6〜8および油
圧モータ9を作動させるもののように、面倒かつ煩雑
で、しかも熟練を要するレバー操作が不要となって、作
業性が向上する。
As a result, the operation of the hydraulic cylinders 6 to 8 and the hydraulic motor 9 by simultaneously operating a plurality of operating levers by the operator himself is troublesome and troublesome, and there is no need for skilled lever operation. As a result, workability is improved.

【0018】しかもこのものにおいて、モードスイッチ
12〜15および開始スイッチ16〜19を任意に選択
して操作することで、特定の作動は自動で行うが他の作
動は操作レバーによる手動操作で行う等、自動作動と手
動操作に基づく作動とを任意に選択して組み合わせるこ
とができ、種々の作業現場や作業環境に対応した作業を
行える。
Further, in this apparatus, by arbitrarily selecting and operating the mode switches 12 to 15 and the start switches 16 to 19, specific operations are automatically performed, but other operations are performed manually by an operation lever. In addition, the automatic operation and the operation based on the manual operation can be arbitrarily selected and combined, and work corresponding to various work sites and work environments can be performed.

【0019】さらに、前記自動作動中に操作レバー29
〜32を操作した場合には、該操作レバー29〜32の
操作に対応する制御指令が前記自動作動制御指令に優先
して制御部37から出力されて、レバー操作に対応する
作動制御が成されると共に、メモリに記憶されているデ
ータがレバー操作に対応するものに書き換えられること
になる。この結果、自動作動中に作動軌跡の変更を容易
に行えることになって、更なる作業性の向上に貢献でき
る。
Further, during the automatic operation, the operation lever 29
When the control lever 37 is operated, the control command corresponding to the operation of the operation levers 29 to 32 is output from the control unit 37 in preference to the automatic operation control command, and the operation control corresponding to the lever operation is performed. At the same time, the data stored in the memory is rewritten to correspond to the lever operation. As a result, it is possible to easily change the operation trajectory during the automatic operation, thereby contributing to further improvement in workability.

【0020】尚、本発明は上記実施の形態に限定されな
いことは勿論であって、制御部37のメモリに格納する
作動軌跡データを作成するにあたり、前述した手動操作
によるティーチングではなく、三次元のコンピュータグ
ラフィックス等の画像処理装置を用いたりして作動軌跡
データの作成をすることもできる。この場合、図10
(A)に示す如く、例えば時系列的なバケット先端部の
位置を、上部旋回体2の旋回中心部を原点として垂直方
向の距離(y)、水平方向の距離(x)、旋回角度
(θ)で認識し、そして該認識した位置にバケット先端
部が位置するためのブーム、アーム、バケット用の各油
圧シリンダのシリンダ長および旋回角度を演算し、この
演算した時系列的なデータをメモリに記憶させればよ
い。そしてこの様な場合に、時系列的なデータとして
は、開始位置から終了位置までについて、図10(B)
に示す如く、連続的ではなく間歇的なプロットとしてデ
ータメモリをし、隣接プロット間は直線的な作動となる
よう作動制御することでメモリするデータ量の削減が計
れることになる。さらに、ブーム、アーム、バケットの
位置を認識するにあたり、角度検知センサ等で求めたブ
ーム、アーム、バケットの揺動角によるものとすること
も勿論できる。
The present invention is, of course, not limited to the above-described embodiment. In creating the operation trajectory data to be stored in the memory of the control unit 37, it is not necessary to perform the above-described teaching by manual operation but to use three-dimensional data. The operation trajectory data can also be created using an image processing device such as computer graphics. In this case, FIG.
As shown in (A), for example, the position of the tip of the bucket in time series is determined by using the turning center of the upper turning body 2 as an origin, a vertical distance (y), a horizontal distance (x), and a turning angle (θ). ), And calculates the cylinder length and the turning angle of each of the hydraulic cylinders for the boom, arm, and bucket for positioning the tip of the bucket at the recognized position, and stores the calculated time-series data in the memory. What is necessary is just to memorize. In such a case, as the time-series data, the data from the start position to the end position is shown in FIG.
As shown in (1), the data amount is stored as a data memory as an intermittent plot instead of a continuous plot, and operation control is performed so that a linear operation is performed between adjacent plots. Further, in recognizing the positions of the boom, the arm, and the bucket, the position of the boom, the arm, and the bucket determined by the angle detection sensor or the like may be used.

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

【図1】油圧ショベルの掘削、積込み、排土、リターン
作動を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing excavation, loading, discharging, and return operations of a hydraulic excavator.

【図2】制御部の入出力を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating input and output of a control unit.

【図3】自動制御のフローチャート図である。FIG. 3 is a flowchart of automatic control.

【図4】図3の続きを示すフローチャート図である。FIG. 4 is a flowchart showing a continuation of FIG. 3;

【図5】ティーチング処理制御のフローチャート図であ
る。
FIG. 5 is a flowchart of teaching process control.

【図6】図5の続きを示すフローチャート図である。FIG. 6 is a flowchart showing a continuation of FIG. 5;

【図7】手動操作時書換え制御のフローチャート図であ
る。
FIG. 7 is a flowchart of rewriting control at the time of manual operation.

【図8】フィードバック制御システムを示すブロック図
である。
FIG. 8 is a block diagram showing a feedback control system.

【図9】補正制御の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of correction control.

【図10】(A)はコンピュータグラフィックスを用い
た場合の説明図、(B)はプロット例を示す図である。
FIG. 10A is an explanatory diagram when computer graphics are used, and FIG. 10B is a diagram illustrating a plot example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 下部走行体 2 上部旋回体 3 ブーム 4 アーム 5 バケット 6 ブーム用油圧シリンダ 7 アーム用油圧シリンダ 8 バケット用油圧シリンダ 9 旋回用油圧モータ 29 ブーム用操作レバー 30 アーム用操作レバー 31 バケット用操作レバー 32 旋回用操作レバー 37 制御部 38 ブームシリンダ長検知センサ 39 アームシリンダ長検知センサ 40 バケットシリンダ長検知センサ 41 旋回角度検知センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lower traveling body 2 Upper revolving unit 3 Boom 4 Arm 5 Bucket 6 Boom hydraulic cylinder 7 Arm hydraulic cylinder 8 Bucket hydraulic cylinder 9 Rotating hydraulic motor 29 Boom operating lever 30 Arm operating lever 31 Bucket operating lever 32 Turning lever 37 Control section 38 Boom cylinder length detection sensor 39 Arm cylinder length detection sensor 40 Bucket cylinder length detection sensor 41 Turning angle detection sensor

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−280282(JP,A) 特開 平4−83026(JP,A) 特開 平1−318621(JP,A) 実開 平1−105667(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02F 9/20 E02F 3/43 Continuation of front page (56) References JP-A-6-280282 (JP, A) JP-A-4-83026 (JP, A) JP-A-1-318621 (JP, A) JP-A-1-105667 (JP) , U) (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) E02F 9/20 E02F 3/43

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 自動制御部から出力される作動制御指令
に基づいて作業部の作動を自動的に行うため、該自動制
御部に記憶される時系列的な作業部位置軌跡は、ティー
チング処理またはコンピュータグラフィックスにより求
めたデータとし、かつ前記自動制御部には、自動制御状
態において作業部用手動操作レバーの操作があった場
合、該操作レバーの操作に基づいて作業部の作動を行う
と共に、前記記憶されている時系列的な作業部位置軌跡
を、レバー操作に対応するものに書換えるための書換え
手段を備えている油圧ショベルの自動制御装置におい
て、前記自動制御部を、自動制御状態において手動操作
を行ったことに基づいて一つの自動作業の終了位置とそ
の次の自動作動の開始位置とのずれがあった場合、前記
一つの自動作動の終了位置から次ぎの自動作動の開始位
置まで移動するよう補正する制御指令を出力するよう構
成するにあたり、該補正の制御指令は、次ぎの自動作動
の終了位置から遠ざからないように設定されていること
を特徴とする油圧ショベルの自動制御装置。
An operation control command output from an automatic control unit.
The operation of the working unit is automatically performed based on the
The time-series work unit position trajectory stored in the control unit
Requested by touch processing or computer graphics
Data, and the automatic control unit
When the manual operation lever for the working unit is operated in
In this case, the working unit is operated based on the operation of the operation lever.
Together with the stored time-series working unit position trajectory
To rewrite to the one corresponding to the lever operation
Automatic excavator control device with means
Manually operating the automatic control unit in the automatic control state.
And the end position of one automatic operation based on the
If there is a deviation from the start position of the next automatic operation,
One automatic operation end position to next automatic operation start position
Output a control command to correct the
In order to achieve this, the control command for the correction
An automatic control device for a hydraulic excavator, wherein the automatic excavator is set so as not to get away from an end position of the excavator.
【請求項2】 自動制御部から出力される作動制御指令
に基づいて作業部の作動を自動的に行うため、該自動制
御部に記憶される時系列的な作業部位置軌跡は、ティー
チング処理またはコンピュータグラフィックスにより求
めたデータとし、かつ前記自動制御部には、自動制御状
態において作業部用手動操作レバーの操作があった場
合、該操作レバーの操作に基づいて作業部の作動を行う
と共に、前記記憶されている時系列的な作業部位置軌跡
を、レバー操作に対応するものに書換えるための書換え
手段を備えている油圧ショベルの自動制御装置におい
て、前記自動制御部を、ティーチング処理またはコンピ
ュータグラフィックにより求めたデータを書き換えたこ
とに基づいて一つの自動作業の終了位置とその次の自動
作動の開始位置とのずれがあった場合、前記一つの自動
作動の終了位置から次ぎの自動作動の開始位置まで移動
するよう補正する制御指令を出力するよう構成するにあ
たり、該補正の制御指令は、次ぎの自動作動の終了位置
から遠ざからないように設定されていることを特徴とす
る油圧ショベルの自動制御装置。
2. An operation control command output from an automatic control unit.
The operation of the working unit is automatically performed based on the
The time-series work unit position trajectory stored in the control unit
Requested by touch processing or computer graphics
Data, and the automatic control unit
When the manual operation lever for the working unit is operated in
In this case, the working unit is operated based on the operation of the operation lever.
Together with the stored time-series working unit position trajectory
To rewrite to the one corresponding to the lever operation
Automatic excavator control device with means
The automatic control unit is used for teaching processing or compiling.
Data obtained by computer graphics
Based on the end position of one automatic operation and the next automatic operation
If there is a deviation from the operation start position, the one automatic
Move from the end position of the operation to the start position of the next automatic operation
To output a control command to correct
Or the control command for the correction is the end position of the next automatic operation.
An automatic control device for a hydraulic shovel, wherein the automatic shovel is set so as not to get away from the vehicle .
【請求項3】 請求項1または2において、自動制御部
には、自動掘削、自動積込み、自動排土、自動リターン
の各自動作動のそれぞれを自動的に実行する ためのモー
ド設定を行うモードスイッチと、前記各自動作動を任意
に選択操作して開始、終了(中断)するための各開始ス
イッチおよび終了スイッチとが接続されたものとし、自
動制御部は、これらモードスイッチ、開始スイッチを任
意に選択して操作することで、自動作動と手動操作に基
づく作動とを任意に選択して組み合わせることができる
ように設定されていることを特徴とする油圧ショベルの
自動制御装置。
3. The automatic control unit according to claim 1, wherein
Automatic excavation, automatic loading, automatic earth removal, automatic return
Mode to automatically execute each of the automatic operations of
Mode switch for setting the mode and optional automatic operation
Start and end (interrupt)
Switch and exit switch are connected.
The motion control section assigns these mode switches and start switches.
Select and operate at will, based on automatic operation and manual operation.
Can be arbitrarily selected and combined
An automatic control device for a hydraulic shovel, wherein the automatic control device is set as follows .
【請求項4】 請求項3において、自動制御部は、自動
制御中にあった手動操作の操作時間がメモリされたデー
タの終了時間より短いときに前記終了スイッチのON操
作が成されると、該手動操作を伴う自動作動制御の終了
を判断すると共に、該終了時点が次回以降の自動作動の
終了となるように制御するように設定されていることを
特徴とする油圧ショベルの自動制御装置。
4. The automatic control unit according to claim 3, wherein
The data in which the operation time of the manual operation that was
ON operation of the end switch when it is shorter than the end time of the
When the operation is performed, the automatic operation control accompanied by the manual operation ends.
And the end point is determined to be
An automatic excavator automatic controller, wherein the automatic excavator is set to be controlled to end .
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