JP3782337B2 - Arm type work machine - Google Patents
Arm type work machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP3782337B2 JP3782337B2 JP2001345021A JP2001345021A JP3782337B2 JP 3782337 B2 JP3782337 B2 JP 3782337B2 JP 2001345021 A JP2001345021 A JP 2001345021A JP 2001345021 A JP2001345021 A JP 2001345021A JP 3782337 B2 JP3782337 B2 JP 3782337B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- arm
- work
- working
- range
- angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Operation Control Of Excavators (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軌跡制御可能な複数のアームを有するアーム式作業機に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、軌跡制御可能なアーム式作業機による杭打ち作業や地盤改良作業等が広く行われている。軌跡制御式のアーム式作業機はリーダが不要であるため、高い機動性、操縦性が得られるばかりか、姿勢選択の自由度が高いので高さ制限等のある現場での作業が容易になる。この種のアーム式作業機は、例えば特公平7−76453号公報に開示されている。この公報記載の作業機では、第1アーム、第2アーム、第3アームの各検出角度に基づいて第3アーム先端の位置を算出し、この第3アーム先端位置が目標軌跡に沿って移動するように第2アームおよび第3アームを駆動制御(フィードバック制御)する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報記載の作業機において、例えば杭打ち作業時の途中で作業範囲が不足した場合、作業の途中で第1アームを姿勢変化させる必要があり、これによりスムーズな作業が中断される。したがって、作業を中断なくスムーズに行うためには、予めアーム先端の最大作業範囲を把握し、例えば目標とする杭打ち作業を第2アームと第3アームの駆動のみで行えるように第1アームをセットしておく必要がある。この場合、第1アームの角度に応じて段階的に描かれた作業範囲図を参照しながら第1アームをセットしたのでは、最大作業範囲の把握に時間がかかり、面倒である。
【0004】
本発明の目的は、アーム先端の最大作業範囲を容易に把握することができるアーム式作業機を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態を示す図面を参照して説明する。
(1)請求項1の発明によるアーム式作業機は、作業機本体2と、この作業機本体2に回動可能に支持される複数のアーム3〜5からなる多関節アームMAと、これら各アーム3〜5を回動する回動装置3A,4A,5Aと、多関節アームMAの特定の2本4,5を駆動し、多関節アーム先端が現在位置から予め設定された目標軌跡に沿って移動するように回動装置3A,4A,5Aを駆動制御する軌跡制御装置20A,31,32と、特定の2本のアーム4,5のうち、一方のアーム4が回動可能な両方向それぞれの限界値まで回動し、該それぞれの限界値に対し多関節アーム先端が目標軌跡上に位置することが可能な場合の他方のアーム5のアーム角を演算するとともに、他方のアーム5が回動可能な両方向それぞれの限界値まで回動し、該それぞれの限界値に対し多関節アーム先端が目標軌跡上に位置することが可能な場合の一方のアーム4のアーム角を演算し、これら演算されたアーム角と限界値のアーム角とのそれぞれの組み合わせのうち、アーム角の回動範囲を超えるもの及び軌跡制御途中で目標軌跡を外れるものを除外し、その結果残る2組のアーム角の組み合わせにより演算された2つの座標を最大作業範囲H 1, H 2, r 1, r 2 とする演算装置20Bとを備えることにより上述した目的は達成される。
(2)請求項2の発明は、請求項1に記載のアーム式作業機において、演算装置20Bで演算された最大作業範囲H1,H2,r1,r2を表示する表示装置34をさらに備えるものである。
(3)請求項3の発明は、請求項1または2に記載のアーム式作業機において、作業半径rが一定となるように目標軌跡を設定するものである。
(4)請求項4の発明は、請求項3に記載のアーム式作業機において、軌跡制御途中で目標軌跡を外れるものは、特定の2本のアーム4,5のうち、一方のアーム4を回動可能な限界値に設定した場合の限界作業半径rLMT未満の目標軌跡の設定に際し、演算された解から、他方のアーム5の現在のアーム角A3に対し対地角0゜を越えて存在するものである。
(5)請求項5の発明は、請求項1または2に記載のアーム式作業機において、作業高さHが一定となるように目標軌跡を設定するものである。
(6)請求項6の発明は、請求項5に記載のアーム式作業機において、軌跡制御途中で目標軌跡を外れるものは、特定の2本のアーム4,5のうち、一方のアーム4を回動可能な限界値に設定した場合の限界作業高さHLMTを超える目標軌跡の設定に際し、演算された解から、他方のアーム5の現在のアーム角A3に対し対地角−90゜を越えて存在するものである。
(7)請求項7の発明は、請求項1〜6のいずれか1項に記載のアーム式作業機において、最大作業範囲H1,H2,r1,r2の制限値Hs1,Hs2,rs1,rs2を設定する制限値設定装置22を備え、演算装置20Bが、この設定された制限値Hs1,Hs2,rs1,rs2で最大作業範囲H1,H2,r1,r2を制限するものである。
(8)請求項8の発明は、請求項1〜7のいずれか1項に記載のアーム式作業機において、演算装置20Bが、多関節アーム先端の現在位置からの最大作業範囲を演算するものである。
(9)請求項9の発明は、請求項1〜8のいずれか1項に記載のアーム式作業機において、目標作業範囲Aを設定する作業範囲設定装置27と、演算装置20Bにより演算された最大作業範囲H1,H2,r1,r2が目標作業範囲Aに達しないときに警報を発する警報装置35とを備えるものである。
(10)請求項10の発明は、請求項1〜9のいずれか1項に記載のアーム式作業機において、目標作業範囲Aを設定する作業範囲設定装置27と、演算装置20により演算された最大作業範囲H1,H2,r1,r2が目標作業範囲Aに達しないときに回動装置4A,5Aを停止する停止装置20Bとを備えるものである。
【0006】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【0007】
【発明の実施の形態】
−第1の実施の形態−
以下、図1〜図13を参照して本発明によるアーム式作業機の第1の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係わるアーム式作業機を示す側面図である。アーム式作業機は、走行体1と、走行体1上に旋回可能に搭載された旋回体2と、旋回体2に回動可能に枢支された第1アーム3、第2アーム4、第3アーム5からなる多関節アームMAとを有する。第1アーム3,第2アーム4,第3アーム5はそれぞれ第1シリンダ3A,第2シリンダ4A,第3シリンダ5Aの伸縮により鉛直面内を回動する。図示(a),(b)に示すように、第3アーム5の先端には着脱可能なアタッチメント6Aや6Bが装着され、このアタッチメント6A,6Bを介して矢板PLやドリルDRなどの作業装置が取り付けられる。
【0008】
第1アーム3の基端部には第1アーム3の対地角A1を検出する角度検出器7が設けられ、第2アーム4の基端部には第1アーム3に対する第2アーム4の相対角T2を検出する角度検出器8が設けられ、第3アーム5の基端部には第2アーム4に対する第3アーム5の相対角T3を検出する角度検出器9が設けられている。角度検出器8は例えば振り子式の検出器であり、旋回体2が傾斜しているときは、対地角A1は旋回体2の傾斜角PAと旋回体2に対する第1アーム3の相対角T1との差(T1−PA)に相当する。相対角T2,T3の上限値T2U,T3Uはそれぞれシリンダ4A,5Aの最大伸長時の値であり、下限値T2L,T3Lはそれぞれシリンダ4A,5Aの最大縮退時の値である。アーム4,5は、それぞれT2L≦T2≦T2U,T3L≦T3≦T3Uの範囲内で回動可能である。第2アーム4の対地角A2はA1−T2、第3アーム5の相対角A3はA1−T2−T3である。
【0009】
このようなアーム式作業機を用いた本実施の形態では、第1アーム3の固定、第2アーム4,第3アーム5の駆動により、第1アーム基端部からの作業半径rまたは作業高さHが一定(r=ra,H=Ha)となるような軌跡制御を実行する。図2は、軌跡制御装置の全体構成を示す図である。図2に示すように、コントローラ20には、角度検出器7〜9と、作業モード(作業半径一定モードまたは作業高さ一定モード)を選択する選択スイッチ21と、第3アーム先端の位置制限値(高さ制限値Hs1、深さ制限値Hs2,最大作業半径制限値rs1,最小作業半径制限値rs2)を設定する設定器22と、第3アーム先端の駆動方向と速度を指令する操作レバー(電気レバー)23とがそれぞれ接続されている。コントローラ20は、軌跡制御回路20Aと作業範囲演算回路20Bを有する。コントローラ20内のメモリには、予めアーム角T2,T3の上限値T2U,T3Uと下限値T2L,T3Lが記憶されている。
【0010】
軌跡制御回路20Aは、角度検出器7〜9と選択スイッチ21と操作レバー23からの信号に基づいて所定の処理を実行し、第2シリンダ駆動用制御弁31および第3シリンダ駆動用制御弁32にそれぞれ制御信号を出力してシリンダ4A,5Aを駆動制御する。すなわち、アーム3〜5のそれぞれの長さL1,L2,L3と角度検出器7〜9からの信号に基づいて第3アーム先端の位置(作業半径r,作業高さH)を演算し、操作レバー23の操作量に応じた方向,速度で第3アーム先端が作業半径一定または作業高さ一定の状態で移動するようにシリンダ4A,5Aを駆動制御(フィードバック制御)する。制御弁31,32には操作レバー24,25からの信号も入力され、第2シリンダ4Aおよび第3シリンダ5Aは操作レバー24,25の操作によっても駆動可能である。なお、第1アーム駆動用制御弁33は操作レバー26からの信号によって駆動され、これにより第1シリンダ3Aが駆動する。以上の軌跡制御回路20Aにおける処理内容は、本発明に直接係わりがないため、その詳細な説明は省略する。
【0011】
作業範囲演算回路20Bは、角度検出器7〜9と設定器22からの信号に基づいて第3アーム先端の最大作業範囲を演算し、運転室内のモニタ34に制御信号を出力する。これによりモニタ34に最大作業範囲が表示される。以下、この演算回路20Bでの処理内容について説明する。
【0012】
図3は、作業範囲演算回路20Bでの処理の一例(メインフロー)を示すフローチャートである。このフローチャートは、例えば図示しない軌跡制御開始スイッチのオン操作によりスタートする。まず、ステップS1で角度検出器7〜9で検出されたアーム角A1,T2,T3を読み込み、ステップS2でこの検出値を用いて現在の第3アーム5の対地角A3(=A1−T2−T3)を演算する。次いで、ステップS3で、図6(a)に示すように第3シリンダ5Aを最大縮退させたとき、すなわち第3アーム5を下限ストロークエンド(相対角T3を下限T3L)としたときの第2アーム基端部から第3アーム先端部までの長さL23L(等価長さ)とそのときの第2アーム4とのなす角C23L(補正角)を次式(I),(II)により演算する。
L23L=√((L2+L3×cos(T3L))2+(L3×sin(T3L))2) (I)
C23L=tan-1(L3×sin(T3L)/(L2+L3×cos(T3L))) (II)
【0013】
次いで、ステップS4で、図6(b)に示すように第3シリンダ5Aを最大伸長させたとき、すなわち第3アーム5を上限ストロークエンド(相対角T3を上限T3U)としたときの第2アーム基端部から第3アーム先端部までの長さL23U(等価長さ)とそのときの第2アーム4とのなす角C23U(補正角)を次式(III),(IV)により演算する。
L23U=√((L2+L3×cos(T3U))2+(L3×sin(T3U))2) (III)
C23U=tan-1(L3×sin(T3U)/(L2+L3×cos(T3U))) (IV)
【0014】
続いて、ステップS5で作業半径一定(r=ra)を満たす垂直方向の作業範囲(最大作業高さH1,最大作業深さH2)を演算し、ステップS6で作業高さ一定(H=Ha)を満たす水平方向の作業範囲(最大作業半径r1,最小作業半径r2)を演算する。このステップS5,6の処理については後述する。ステップS5,6で作業範囲が演算されるとステップS7に進み、モニタ34に制御信号を出力して作業範囲を表示する。この場合のモニタ34の出力表示の一例を図7に示す。図7では最大作業高さ(H1=4.6)、最大作業深さ(H2=5.7)、最大作業半径(r1=0.3)、最小作業半径(r2=3.1)がそれぞれデジタル表示されている。ステップS7が終了するとステップS1に戻り、同様な処理を繰り返す。
【0015】
ステップS5の処理について説明する。図4はステップS5の演算内容を説明するためのフローチャートである。まず、ステップS11で図8(a)に示すように、第2シリンダ4Aを最大伸長させたとき、つまり第2アーム4が下限ストロークエンド(相対角T2を下限T2L)のときに、第1アーム3基端部からの作業半径rが所定値raとなるような第3アーム5のアーム角A3を求める。この場合、水平線を対称にして2つの解が存在し(A3=A31,A32)、それらはそれぞれ次式(V),(VI)で演算される。なお、所定値raとは現在の第3アーム先端の作業半径rであり、レバー操作によってアームMAを駆動すると所定値raも自動的に変化する。
A31=cos-1((r−L1×cos(A1)−L2×cos(A1−T2L))/L3) (V)
A32=−cos-1((r−L1×cos(A1)−L2×cos(A1−T2L))/L3) (VI)
【0016】
次に、ステップS12に進み、第2シリンダ4Aを最大に縮退させたとき、つまり第2アーム4が上限ストロークエンド(相対角T2を上限T2U)のときに、作業半径rが所定値raとなるような第3アーム5のアーム角A3を求める。この場合、図示は省略するが水平線を対称にして計算上2つの解が存在し(A3=A33,A34)、それらはそれぞれ次式(VII),(VIII)で演算される。
A33=cos-1((r−L1×cos(A1)−L2×cos(A1−T2U))/L3) (VII)
A34=−cos-1((r−L1×cos(A1)−L2×cos(A1−T2U))/L3) (VIII)
【0017】
次いで、ステップS13で図8(b)に示すように、第3シリンダ5Aを最大に縮退させたとき、つまり第3アーム5が下限ストロークエンド(T3L)のときに、第1アーム3基端部からの作業半径rが所定値raとなるような第2アーム4のアーム角A2を求める。この場合、水平線を挟んで2つの解が存在し(A2=A21,A22)、それらは(I),(II)で求めた等価長さL23L,補正角C23Lを用いてそれぞれ次式(IX),(X)で演算される。
A21=cos-1((r−L1×cos(A1))/L23L)+C23L (IX)
A22=−cos-1((r−L1×cos(A1))/L23L)+C23L (X)
【0018】
ステップS14では、第3シリンダ5Aを最大に伸長させたとき、つまり第3アーム5が上限ストロークエンド(T3U)のときに、作業半径rが所定値raとなるような第2アーム4のアーム角A2を求める。この場合、図示は省略するが水平線を挟んで計算上2つの解が存在し(A2=A23,A24)、それらは(III),(IV)で求めた等価長さL23U,補正角C23Uを用いてそれぞれ次式(XI),(XII)で演算される。
A23=cos-1((r−L1×cos(A1))/L23U)+C23U (XI)
A24=−cos-1((r−L1×cos(A1))/L23U)+C23U (XII)
【0019】
このように合計8個のアーム角A2,A3の解A21,A22,A23,A24,A31,A32,A33,A34が求まるとステップS15に進み、これらの解をそれぞれ相対角T2,T3に変換する。そして、これら相対角T2,T3が、回動可能な範囲内T2L≦T2≦T2U,T3L≦T3≦T3Uにあるか否かを判定し、範囲外のものを除外する。次いで、ステップS16に進み、図9に示すように第2アーム4が下限ストロークエンドT2Lで、かつ、第3アーム5の対地角A3=0゜のときの限界作業半径rLMTを求める。
【0020】
次いで、ステップS17に進み、作業半径rが限界作業半径rLMTよりも小さいか否かを判定する。ステップS17が肯定されるとステップS18に進み、ステップS17が否定されるとステップS18をパスしてステップS19に進む。ステップS18では、ステップS11〜ステップS14で求めた解のうち、現在の第3アーム対地角A3(ステップS2)と符号の異なるものを除外する。すなわち、作業半径rが限界作業半径rLMTより小さいときは、第3アーム5が対地角0゜を通過する際に作業半径rをオーバーしてしまい、作業半径r一定の軌跡制御を行うことができない。そこで、ステップS18では符号の異なる解を除外し、軌跡制御可能な解のみを残す。以上のステップS15〜ステップS18の処理によりアーム角A2,A3の解が8つから2つに絞られる。なお、第2アーム4がストロークエンドの条件で、第3アーム5の先端が軌跡に届かない場合は、解は存在しない。
【0021】
ステップS19では確定した2つの解から作業高さの上限値HUおよび下限値HLを演算する。次いで、ステップS20で、演算された上限値HUが予め設定器22で設定された高さ制限値Hs1より大きいか否かを判定する。ステップS20が肯定されるとステップS21に進み、制限値Hs1を最大作業高さH1に設定する。ステップS20が否定されるとステップS22に進み、演算された上限値HUを最大作業高さH1に設定する。
【0022】
次のステップS23では、演算された下限値HLが予め設定器22で設定された深さ制限値Hs2より小さいか否かを判定する。ステップS23が肯定されるとステップS24に進み、制限値Hs2を最大作業深さH2に設定する。ステップS23が否定されるとステップS25に進み、演算された下限値HLを最大作業深さH2に設定する。以上のようにして、作業半径一定(r=ra)としたときの最大作業高さH1および最大作業深さH2が求まる。
【0023】
ステップS5の処理を具体例を挙げて説明する。図10は演算結果の一例を示す図である。この場合の初期条件は次の通りである。
L1=2600mm、L2=3000mm、L3=2912mm
A1=93゜、T2=10゜、T3=49゜、r=2644mm
T2L=1゜,T2U=95.25゜,T3L=18゜,T3U=135゜
これらを上式(I)〜(XII)にあてはめて、第2アーム4,第3アーム5をそれぞれ上限ストロークエンド、下限ストロークエンドとしたときのアーム角A2,A3の解A21,A22,A23,A24,A31,A32,A33,A34、およびこの解に対応する他のアーム角A2,A3,T2,T3を求めると、それぞれ図10に示すようになる(ステップS11〜ステップS14)。なお、この例では、作業半径rは限界作業半径rLMTよりも小さく設定されている。また、現在の第3アーム5の対地角A3(=A1−T2−T3)は34゜である。
【0024】
図10において、A22(=-52.71)に対応するアーム相対角T2(=145.71)、およびA33(=94.29)に対応するアーム相対角T3(=-96.54)は、アーム4,5の回動可能範囲を超えているため、除外される(ステップS15)。また、A23,A24は計算上、解が存在しないため、除外される。さらに、A32(−7.89)およびA34(=-94.29)は、現在の第3アーム5のアーム対地角A3と符号が異なるため除外される(ステップS18)。そして、残った解A31,A21と、この解A31,A21に対応する他のアーム角、すなわち、(A1,A2,A3)=(93,92.00,7.89)および(A1,A2,A3)=(93,70.44,52.44)によりそれぞれ作業高さの上限値Huおよび下限値HLが演算される(ステップS19)。設定器22により高さ制限値Hs1および深さ制限値Hs2が設定されている場合には、作業高さHu,HLと制限値Hs1,Hs2との大小関係を比較し、これにより垂直方向の最大作業範囲H1,H2が求められる(ステップS20〜ステップS25)。
【0025】
次に、ステップS6の処理について説明する。図5はステップS6の演算内容を説明するためのフローチャートである。まず、ステップS31で図11(a)に示すように、第2アーム4が下限ストロークエンド(T2L)のときに、第1アーム3基端部からの作業高さHが所定値Haとなるような第3アーム5のアーム角A3を求める。この場合、沿直線を挟んで2つの解が存在し(A3=A35,A36)、それらはそれぞれ次式(XIII),(XIV)で演算される。なお、所定値Haとは現在の第3アーム先端の作業高さHであり、レバー操作によってアームMAを駆動すると所定値Haも自動的に変化する。
A35=sin-1((H−L1×sin(A1)−L2×sin(A1−T2L))/L3) (XIII)
A36=−180-sin-1((H-L1×sin(A1)−L2×sin(A1−T2L)/L3)) (XIV)
【0026】
次に、ステップS32に進み、第2アーム4が上限ストロークエンド(T2U)のときに、作業高さHが所定値Haとなるような第3アーム5のアーム角A3を求める。この場合、図示は省略するが垂直線を挟んで計算上2つの解が存在し(A3=A37,A38)、それらはそれぞれ次式(XV),(XV!)で演算される。
A37=sin-1((H−L1×sin(A1)−L2×sin(A1−T2U))/L3) (XV)
A38=−180-sin-1((H−L1×sin(A1)−L2×sin(A1−T2U))/L3) (XVI)
【0027】
次いで、ステップS33で図11(b)に示すように、第3アーム5が下限ストロークエンド(T3L)のときに、第1アーム3基端部からの作業高さHが所定値Haとなるような第2アーム4のアーム角A2を求める。この場合、垂直線を挟んで2つの解が存在し(A2=A25,A26)、それらは等価長さL23L,補正角C23Lを用いてそれぞれ次式(XVII,XVIII)で演算される。
A25=sin-1((H−L1×sin(A1))/L23L)+C23L (XVII)
A26=−180−sin-1((H−L1×sin(A1))/L23L)+C23L (XVIII)
【0028】
ステップS34では、第3アーム5が上限ストロークエンド(T3L)のときに、作業高さHが所定値Haとなるような第2アーム4のアーム角A2を求める。この場合、図示は省略するが垂直線を挟んで計算上2つの解が存在し(A2=A27,A28)、それらはそれぞれ次式(XIX,XX)で演算される。
A27=sin-1((H−L1×sin(A1))/L23U)+C23U (XIX)
A28=−180−sin-1((H−L1×sin(A1))/L23U)+C23U (XX)
【0029】
このように合計8個のアーム角A2,A3の解A25,A26,A27,A28,A35,A36,A37,A38が求まるとステップS35に進み、これらの解をそれぞれ相対角T2,T3に変換する。そして、これら相対角T2,T3が、回動可能な範囲内T2L≦T2≦T2U,T3L≦T3≦T3Uにあるか否かを判定し、範囲外のものを除外する。次いで、ステップS36に進み、図12に示すように第2アーム4が下限ストロークエンドT2Lで、かつ、第3アーム5の対地角A3=−90゜のときの限界作業高さHLMTを求める。
【0030】
次いで、ステップS37に進み、作業高さHが限界作業高さHLMTよりも大きいか否かを判定する。ステップS37が肯定されるとステップS38に進み、ステップS37が否定されるとステップS38をパスしてステップS39に進む。ステップS38では、ステップS31〜ステップS34で求めた解のうち、現在の第3アーム対地角A3(ステップS2)に対して−90゜を越えて存在する解を除外する。すなわち、作業高さHがこの限界作業高さHLMTより大きいときは、第3アーム5が対地角−90゜を通過する際に作業高さHをオーバーしてしまい、作業高さH一定の軌跡制御を行うことができない。そこで、ステップS38で−90゜を越えて存在する解を除外し、軌跡制御可能な解のみを残す。以上のステップS35〜ステップS38の処理によりアーム角A2,A3の解が2つに絞られる。
【0031】
ステップS39では確定した2つの解から作業半径の上限値rUおよび下限値rLを演算する。次いで、ステップS40で、演算された上限値rUが予め設定器22で設定された最大作業半径制限値rs1より大きいか否かを判定する。ステップS40が肯定されるとステップS41に進み、制限値rs1を最大作業半径r1に設定する。ステップS40が否定されるとステップS42に進み、演算された上限値HUを最大作業半径r1に設定する。
【0032】
次のステップS43では、演算された下限値rLが予め設定器22で設定された最小作業半径制限値rs2より小さいか否かを判定する。ステップS43が肯定されるとステップS44に進み、制限値rs2を最小作業半径r2に設定する。ステップS43が否定されるとステップS45に進み、演算された下限値rLを最小作業半径r2に設定する。以上のようにして、作業高さ一定(H=Ha)としたときの最大作業半径r1および最小作業半径r2が求まる。
【0033】
ステップS6の処理を具体例を挙げて説明する。図13は演算結果の一例を示す図である。この場合の初期条件は次の通りである。
L1=2600mm、L2=3000mm、L3=2912mm
A1=18゜、T2=1゜、T3=107゜、H=1065mm
T2L=1゜,T2U=95.25゜,T3L=18゜,T3U=135゜
これらを上式(XIII)〜(XX)にあてはめ、第2アーム4,第3アーム5をそれぞれ上限ストロークエンド、下限ストロークエンドとしたときのアーム角A2,A3の解A25,A26,A27,A28,A35,A36,A37,A38、およびこの解に対応する他のアーム角A2,A3,T2,T3を求めると、それぞれ図13に示すようになる(ステップS31〜ステップS34)。なお、この例では、作業高さHは限界作業高さHLMTよりも大きく設定されている。また、現在の第3アーム5の対地角A3(=A1−T2−T3)は−90゜であり、ここから作業半径rが小さくなる方向にアーム4,5を駆動する。
【0034】
図13において、A36(=-125.52)に対応するアーム相対角T3(=145.71)、A26(=-156.32)に対応するアーム相対角T2(=-174.32)、A37(=29.48)に対応するアーム相対角T3(=-106.73)、およびA27(=24.18)に対応するアーム相対角T2(=-6.18)は、それぞれアーム4,5の回動可能範囲を超えているため、除外される(ステップS35)。また、A38(=-209.48)およびA28(=-208.30)は、現在の第3アーム5のアーム対地角A3に対して−90゜を越えて存在するため除芸される(ステップS38)。残った解A35,A25と、この解A35,A25に対応する他のアーム角、すなわち、(A1,A2,A3)=(18,17.00,-54.48)および(A1,A2,A3)=(18,-5.95,-23.95)によりそれぞれ作業半径の上限値ruおよび下限値rLが演算される(ステップS39)。設定器22により最大作業半径制限値rs1および最小作業半径制限値rs2が設定されている場合には、作業半径ru,rLと制限値rs1,rs2との大小関係を比較し、これにより水平方向の最大作業範囲r1,r2が求められる(ステップS40〜ステップS45)。
【0035】
本実施の形態に係わるアーム式作業機による作業の一例を説明する。
例えば作業半径一定の垂直軌跡制御により穿設作業を行う場合には、第3アーム5の先端にアタッチメント6Bを介してドリルDRをセットし、選択スイッチに21より作業半径一定モードを選択する。そして、操作レバー24〜26の操作によりアームシリンダ3A〜5Aを駆動し、ドリルDRを所定の作業位置に垂直方向に立設させる。このとき、作業範囲演算回路20Bでは上述したような演算が実行され、その演算結果が図7に示すようにモニタ34に表示される。これにより作業者は現在のアーム姿勢における最大作業範囲を認識し、第1アーム3の姿勢を固定した状態でドリルDRが目標とする作業深さまで到達するか否かを把握することができる。穿設深さが不足する場合には、操作レバー24〜26を操作してアームMAを駆動し、初期条件を変更する。このアームMAの姿勢変化に応じて最大作業範囲が変化し、モニタ34の表示値はリアルタイムで更新される。表示値が目標とする作業深さに達すると、操作レバー26の操作を停止し、その状態にアームMAの位置を固定する。
【0036】
次いで、操作レバー23を操作し、ドリルDRの下降指令を出力する。軌跡制御回路20Aはこの信号に基づいて制御弁31,32に制御信号を出力する。これにより、操作レバー23の操作量に応じて第2アーム4、第3アーム5が駆動され、ドリルDRが作業半径一定のまま垂直方向に押し込まれる。このとき、ドリルDRの下降に伴い、モニタ34に表示される最大作業範囲が更新されるので、作業員はドリルDRの現在位置と下降速度を把握することができる。
【0037】
ドリルDRが目標深さに達すると、操作レバー23の操作によりドリルDRの上昇を指令する。これにより操作レバー23の操作量に応じてシリンダ4A,5Aが駆動され、ドリルDRが上昇するとともに、ドリルDRの上昇に伴いモニタ34の表示値も更新される。以上で垂直軌跡制御による穿設作業を終了する。なお、水平軌跡制御による穿設作業はドリルDRの進行水平方向が異なるだけであり、基本的な動作は同様であるため、説明を省略する。
【0038】
このように本実施の形態によると、第1アーム3固定、第2アーム4および第3アーム5駆動の軌跡制御において、第2アーム4および第3アーム5がそれぞれストロークエンドのときに作業半径一定または作業高さ一定の条件を満たすアーム角A2,A3の解を演算し、これらの解から最適な2つの解を選択して最大作業範囲H1,H2,r1,r2を求め、それをモニタ34に表示するようにした。これにより現在のアーム姿勢に対応した作業範囲を容易に把握することができ、作業途中でシリンダ4A,5Aがストロークエンドになることのない作業姿勢にアームMAをセットすることができる。その結果、作業範囲の不足によって作業が中断されることなく、効率的な作業を行うことができる。また、作業範囲の制限値Hs1,Hs2,rs1,rs2を設定し、この制限値Hs1,Hs2,rs1,rs2で最大作業範囲H1,H2,r1,r2を制限するようにしたので、高さ制限等がある作業現場にも対応することができる。さらに、選択スイッチ21の操作に応じて作業半径一定または作業高さ一定の作業モードを選択し、その作業モードに応じた演算式により作業範囲を求めるようにしたので、作業モードが異なる場合にも最大作業範囲H1,H2,r1,r2を容易に把握することができる。
【0039】
−第2の実施の形態−
図14,15を参照して本発明によるアーム式作業機の第2の実施の形態について説明する。
第2の実施の形態では、予め目標作業量Aを求め、最大作業範囲H1,H2,r1,r2がその目標作業量Aに達しない場合に警報を発生させる。図14は第2の実施の形態に係わる軌跡制御装置の全体構成を示す図である。なお、図2と同一の箇所には同一の符号を付し、以下ではその相違点を主に説明する。図14に示すように、第2の実施の形態では、目標作業量Aを設定する設定器27と、警報を発する警報装置35が図2に追加して設けられている。設定器27からの信号は作業範囲演算回路20Bに入力される。作業範囲演算回路20Bでは、角度検出器7〜9と設定器22,27からの信号に基づいて後述するような処理を実行し、モニタ34と警報装置35に制御信号を出力する。
【0040】
図15は、第2の実施の形態に係わる演算装置内での処理の一例を示すフローチャートである。なお、図3と同一の箇所には同一の符号を付し、以下ではその相違点を主に説明する。ステップS7で作業範囲の表示がなされるとステップS8に進み、作業モードに対応した最大作業範囲H1,H2またはr1,r2が設定器27で予め設定された目標作業量Aより大きいか否かを判定する。ステップS8が否定されるとステップS9に進み、肯定されるとステップS1に戻る。ステップS9では警報装置35に制御信号を出力して、警報装置35を作動させる。これにより、例えばアラーム音が発生する。
【0041】
このように第2の実施の形態では、作業範囲が目標作業量Aに満たないときに警報装置35を作動させるようにしたので、作業範囲が不足した状態で誤って作業を開始することを防止できる。これにより、例えば、地盤改良のように所定深さまでの連続施工が必須である作業において、施工範囲不足による施工品質低下を招くことを未然に防止できる。なお、作業範囲が目標作業量Aに満たない場合に、演算回路20Bからの制御信号によってシリンダ4A,5Aへの操作レバー23による駆動指令を停止するようにしてもよい。これにより制御弁31,32の駆動が阻止され、作業範囲が不足した状態で軌跡制御を行うことを確実に防止できる。また、地盤改良等のようにある深さまでの施工が必要な作業においては、目標作業量Aの設定器27は、深さ方向の制限値Hs2を用いてもよい。アラーム音ではなく、モニタ34に警報を表示するようにしてもよい。警報装置35は図示しないリセットスイッチの操作によりリセットすればよい。警報装置35はアームMAをセットする際に作動させればよく、軌跡制御の最中には警報装置35を無効化すればよい。また、最大作業範囲H1,H2,r1,r2をモニタ34に表示させずに、警報装置35を作動させたり、操作レバー23による駆動指令を停止するようにしてもよい。
【0042】
操作レバー23の操作開始時の第3アーム5の先端位置と現在の第3アーム5の先端位置との差により軌跡制御による作業量を演算し、目標作業量Aと軌跡制御による作業量との差をモニタ34に表示するようにしてもよい。これにより残りの作業量を容易に把握することができ、確実に目標作業量Aまで作業することができる。また、モニタ34に現在位置からの作業可能範囲を表示するようにしたが、作業可能範囲を座標で表示するようにしてもよい。これにより軌跡制御時にはモニタ表示値が更新されないように構成できる。
【0043】
なお、以上では、3段式のアーム3〜5を用いたが、2本のアームの駆動により軌跡制御を行うのであれば、アームの数はそれ以上あってもよい。また、作業方向を垂直方向および水平方向の2方向としたが、他の方向に作業を行うようにしてもよい。
【0044】
以上の実施の形態と請求項との対応において、アームシリンダ3A,4A,5Aが回動装置を、軌跡制御回路20Aと制御弁31,32が軌跡制御装置を、角度検出器7〜9と作業範囲演算回路20Bが演算装置を、モニタ34が表示装置を、設定器22が制限値設定装置を、設定器27が作業範囲設定装置を、作業範囲演算回路20Bが停止装置を、それぞれ構成する。
【0045】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、軌跡制御される多関節アーム先端の最大作業範囲を演算するようにしたので、作業範囲図を参照することなくアーム先端の最大作業範囲を把握することができる。
【0046】
また、アームを回動可能な限界値まで回動した場合のアーム角に基づき最大作業範囲を演算するようにしたので、最大作業範囲を容易に求めることができる。また、請求項3、5の発明によれば、作業半径一定の軌跡制御や作業高さ一定の軌跡制御に用いるようにしたので、穿設作業等を効率的に行うことができる。さらに、請求項7の発明によれば、作業範囲に制限値を設定し、最大作業範囲をこの制限値で制限するようにしたので、高さ制限等がある現場での作業も容易に行える。さらにまた、請求項8の発明によれば、現在位置を基準にして最大作業範囲を演算するようにしたので、残りの作業量を容易に把握することができる。また、請求項9、10の発明によれば、最大作業範囲が目標作業範囲に達しないとき、警報を発生あるいはアームの駆動を停止させるようにしたので、作業範囲が不足した状態で誤って作業を開始することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るアーム式作業機を示す側面図。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係る軌跡制御装置の全体構成を示す図。
【図3】図2の作業範囲演算回路での処理の一例を示すフローチャート。
【図4】図3の一部であり、垂直方向の作業範囲の演算を示すフローチャート。
【図5】図3の一部であり、水平方向の作業範囲の演算を示すフローチャート。
【図6】図3のフローチャート(ステップS3,ステップS4)を説明する図。
【図7】第1の実施の形態に係わるアーム式作業機による作業範囲の演算結果をモニタに表示した一例を示す図。
【図8】図4のフローチャート(ステップS11,ステップS13)を説明する図。
【図9】図4のフローチャート(ステップS16)を説明する図。
【図10】図4のフローチャートによる計算結果の一例を示す図。
【図11】図5のフローチャート(ステップS31,ステップS33)を説明する図。
【図12】図5のフローチャート(ステップS36)を説明する図。
【図13】図5のフローチャートによる計算結果の一例を示す図。
【図14】本発明の第2の実施の形態に係る軌跡制御装置の全体構成を示す図。
【図15】図14の作業範囲演算回路での処理の一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
2 旋回体 3 第1アーム
4 第2アーム 5 第3アーム
3A 第1シリンダ 4A 第2シリンダ
5A 第3シリンダ 7〜9 角度検出器
20 コントローラ 20A 軌跡制御回路
20B 作業範囲演算回路 21 選択スイッチ
22 設定器 23 操作レバー
27 設定器 31,32 制御弁
34 モニタ 35 警報装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an arm type working machine having a plurality of arms capable of trajectory control.
[0002]
[Prior art]
In recent years, pile driving work and ground improvement work using an arm type work machine capable of trajectory control have been widely performed. The trajectory-controlled arm-type work machine does not require a leader, so it not only provides high maneuverability and maneuverability, but also has a high degree of freedom in posture selection, making it easier to work on site with height restrictions. . This type of arm working machine is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 7-76453. In the working machine described in this publication, the position of the tip of the third arm is calculated based on the detection angles of the first arm, the second arm, and the third arm, and the tip position of the third arm moves along the target locus. Thus, the second arm and the third arm are drive-controlled (feedback control).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the working machine described in the above publication, for example, when the work range is insufficient during the pile driving work, it is necessary to change the posture of the first arm during the work, thereby interrupting the smooth work. Therefore, in order to perform the work smoothly without interruption, the maximum work range of the arm tip is grasped in advance, for example, the first arm is set so that the target pile driving work can be performed only by driving the second arm and the third arm. It is necessary to set. In this case, if the first arm is set with reference to the work range diagram drawn stepwise according to the angle of the first arm, it takes time to grasp the maximum work range and is troublesome.
[0004]
An object of the present invention is to provide an arm type working machine that can easily grasp the maximum working range of the arm tip.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
A description will be given with reference to the drawings showing an embodiment.
(1) An arm type working machine according to the invention of
(2) The invention of
(3Claim3The invention of claim 1Or 2In the arm type working machine described in (1), the target trajectory is set so that the working radius r is constant.
(4Claim4The invention of claim3In the arm type work machine described inThose that deviate from the target trajectory during trajectory controlWhen setting a target trajectory that is less than the limit working radius rLMT when one
(5Claim5The invention of claim 1Or 2In the arm type work machine described in 1), the target trajectory is set so that the work height H is constant.
(6Claim6The invention of claim5In the arm type work machine described inThose that deviate from the target trajectory during trajectory controlWhen setting a target trajectory that exceeds the limit working height HLMT when one
(7Claim7The invention of
(8Claim8The invention of
(9Claim9The invention of
(10Claim10The invention of
[0006]
In the section of the means for solving the above-described problems for explaining the configuration of the present invention, the drawings of the embodiments of the invention are used for easy understanding of the present invention. It is not limited.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
-First embodiment-
Hereinafter, a first embodiment of an arm type working machine according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a side view showing an arm type working machine according to a first embodiment of the present invention. The arm type work machine includes a traveling
[0008]
An
[0009]
In the present embodiment using such an arm type working machine, the working radius r or working height from the first arm base end is determined by fixing the
[0010]
The
[0011]
The work
[0012]
FIG. 3 is a flowchart showing an example (main flow) of processing in the work
L23L = √ ((L2 + L3 × cos (T3L))2+ (L3 × sin (T3L))2) (I)
C23L = tan-1(L3 × sin (T3L) / (L2 + L3 × cos (T3L))) (II)
[0013]
Next, in step S4, the second arm when the
L23U = √ ((L2 + L3 × cos (T3U))2+ (L3 × sin (T3U))2(III)
C23U = tan-1(L3 × sin (T3U) / (L2 + L3 × cos (T3U))) (IV)
[0014]
Subsequently, a vertical working range (maximum working height H1, maximum working depth H2) satisfying a constant working radius (r = ra) is calculated in step S5, and a constant working height (H = Ha) is calculated in step S6. The horizontal work range (maximum work radius r1, minimum work radius r2) that satisfies the above is calculated. The processing in steps S5 and S6 will be described later. When the work range is calculated in steps S5 and S6, the process proceeds to step S7, where a control signal is output to the
[0015]
The process of step S5 will be described. FIG. 4 is a flowchart for explaining the calculation contents of step S5. First, as shown in FIG. 8A, in step S11, when the
A31 = cos-1((r-L1 * cos (A1) -L2 * cos (A1-T2L)) / L3) (V)
A32 = -cos-1((r-L1 * cos (A1) -L2 * cos (A1-T2L)) / L3) (VI)
[0016]
Next, in step S12, when the
A33 = cos-1((r-L1 * cos (A1) -L2 * cos (A1-T2U)) / L3) (VII)
A34 = -cos-1((r−L1 × cos (A1) −L2 × cos (A1−T2U)) / L3) (VIII)
[0017]
Next, as shown in FIG. 8B, in step S13, when the
A21 = cos-1((r-L1 × cos (A1)) / L23L) + C23L (IX)
A22 = -cos-1((r-L1 × cos (A1)) / L23L) + C23L (X)
[0018]
In step S14, when the
A23 = cos-1((r-L1 × cos (A1)) / L23U) + C23U (XI)
A24 = -cos-1((r-L1 × cos (A1)) / L23U) + C23U (XII)
[0019]
When the solutions A21, A22, A23, A24, A31, A32, A33, A34 of the total of eight arm angles A2, A3 are obtained in this way, the process proceeds to step S15, and these solutions are converted into relative angles T2, T3, respectively. . Then, it is determined whether or not these relative angles T2, T3 are within the rotatable range T2L≤T2≤T2U, T3L≤T3≤T3U, and those outside the range are excluded. Next, the process proceeds to step S16, where a limit working radius rLMT is obtained when the
[0020]
Next, the process proceeds to step S17, where it is determined whether or not the working radius r is smaller than the limit working radius rLMT. If step S17 is affirmed, the process proceeds to step S18, and if step S17 is negative, the process proceeds to step S19, passing through step S18. In step S18, solutions having signs different from the current third arm ground angle A3 (step S2) are excluded from the solutions obtained in steps S11 to S14. That is, when the working radius r is smaller than the limit working radius rLMT, the working radius r is exceeded when the
[0021]
In step S19, the upper limit value HU and the lower limit value HL of the work height are calculated from the two determined solutions. Next, in step S20, it is determined whether or not the calculated upper limit value HU is larger than the height limit value Hs1 set in advance by the setting
[0022]
In the next step S23, it is determined whether or not the calculated lower limit value HL is smaller than the depth limit value Hs2 set in advance by the setting
[0023]
The process of step S5 will be described with a specific example. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a calculation result. The initial conditions in this case are as follows.
L1 = 2600mm, L2 = 3000mm, L3 = 2912mm
A1 = 93 °, T2 = 10 °, T3 = 49 °, r = 2644mm
T2L = 1 °, T2U = 95.25 °, T3L = 18 °, T3U = 135 °
Applying these to the above formulas (I) to (XII), the solutions A21, A22, A23 of the arm angles A2, A3 when the
[0024]
In FIG. 10, the arm relative angle T2 (= 145.71) corresponding to A22 (= -52.71) and the arm relative angle T3 (= -96.54) corresponding to A33 (= 94.29) can be rotated by the
[0025]
Next, the process of step S6 will be described. FIG. 5 is a flowchart for explaining the calculation contents of step S6. First, in step S31, as shown in FIG. 11A, when the
A35 = sin-1((H-L1 × sin (A1) -L2 × sin (A1-T2L)) / L3) (XIII)
A36 = -180-sin-1((H-L1 × sin (A1) -L2 × sin (A1-T2L) / L3)) (XIV)
[0026]
Next, the process proceeds to step S32, and an arm angle A3 of the
A37 = sin-1((H-L1 × sin (A1) -L2 × sin (A1-T2U)) / L3) (XV)
A38 = -180-sin-1((H-L1 × sin (A1) -L2 × sin (A1-T2U)) / L3) (XVI)
[0027]
Next, in step S33, as shown in FIG. 11B, when the
A25 = sin-1((H-L1 × sin (A1)) / L23L) + C23L (XVII)
A26 = -180-sin-1((H-L1 × sin (A1)) / L23L) + C23L (XVIII)
[0028]
In step S34, when the
A27 = sin-1((H-L1 × sin (A1)) / L23U) + C23U (XIX)
A28 = -180-sin-1((H-L1 × sin (A1)) / L23U) + C23U (XX)
[0029]
When the solutions A25, A26, A27, A28, A35, A36, A37, A38 of the total of eight arm angles A2, A3 are obtained in this way, the process proceeds to step S35, and these solutions are converted into relative angles T2, T3, respectively. . Then, it is determined whether or not these relative angles T2, T3 are within the rotatable range T2L≤T2≤T2U, T3L≤T3≤T3U, and those outside the range are excluded. Next, in step S36, as shown in FIG. 12, the limit working height HLMT when the
[0030]
Next, the process proceeds to step S37, where it is determined whether or not the work height H is greater than the limit work height HLMT. If step S37 is affirmed, the process proceeds to step S38, and if step S37 is denied, the process proceeds to step S39, passing through step S38. In step S38, solutions that exceed -90 ° with respect to the current third arm ground angle A3 (step S2) are excluded from the solutions obtained in steps S31 to S34. That is, when the work height H is larger than the limit work height HLMT, the work height H is exceeded when the
[0031]
In step S39, the upper limit value rU and the lower limit value rL of the working radius are calculated from the two determined solutions. Next, in step S40, it is determined whether or not the calculated upper limit value rU is larger than the maximum working radius limit value rs1 set in advance by the setting
[0032]
In the next step S43, it is determined whether or not the calculated lower limit value rL is smaller than the minimum working radius limit value rs2 set in advance by the setting
[0033]
The process of step S6 will be described with a specific example. FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a calculation result. The initial conditions in this case are as follows.
L1 = 2600mm, L2 = 3000mm, L3 = 2912mm
A1 = 18 °, T2 = 1 °, T3 = 107 °, H = 1065mm
T2L = 1 °, T2U = 95.25 °, T3L = 18 °, T3U = 135 °
These are applied to the above formulas (XIII) to (XX), and the solutions A25, A26, A27, A28 of the arm angles A2, A3 when the
[0034]
In FIG. 13, an arm corresponding to an arm relative angle T3 (= 145.71) corresponding to A36 (= -125.52), an arm relative angle T2 (= -174.32) corresponding to A26 (= -156.32), and A37 (= 29.48). The arm relative angle T2 (= -6.18) corresponding to the relative angle T3 (= -106.73) and A27 (= 24.18) is excluded because it exceeds the rotatable range of the
[0035]
An example of the work by the arm type working machine according to the present embodiment will be described.
For example, when drilling work is performed by vertical trajectory control with a constant work radius, the drill DR is set to the tip of the
[0036]
Next, the
[0037]
When the drill DR reaches the target depth, the operation of the
[0038]
As described above, according to the present embodiment, in the trajectory control of the
[0039]
-Second Embodiment-
A second embodiment of the arm type working machine according to the present invention will be described with reference to FIGS.
In the second embodiment, the target work amount A is obtained in advance, and an alarm is generated when the maximum work range H1, H2, r1, r2 does not reach the target work amount A. FIG. 14 is a diagram showing the overall configuration of the trajectory control apparatus according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the location same as FIG. 2, and the difference is mainly demonstrated below. As shown in FIG. 14, in the second embodiment, a
[0040]
FIG. 15 is a flowchart illustrating an example of processing in the arithmetic device according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the location same as FIG. 3, and the difference is mainly demonstrated below. When the work range is displayed in step S7, the process proceeds to step S8, in which it is determined whether or not the maximum work range H1, H2 or r1, r2 corresponding to the work mode is larger than the target work amount A preset by the setting
[0041]
As described above, in the second embodiment, since the
[0042]
The amount of work by trajectory control is calculated from the difference between the tip position of the
[0043]
In the above, the three-
[0044]
In correspondence with the above embodiments and claims, the
[0045]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the maximum working range of the tip of the articulated arm whose trajectory is controlled is calculated, so that the maximum working range of the arm tip can be grasped without referring to the working range diagram. can do.
[0046]
Also, Arm angle when the arm is rotated to the limit valueCalculate maximum working range based onAs a result, the maximum working range can be easily obtained. Claims3, 5According to this invention, since it is used for trajectory control with a constant work radius and trajectory control with a constant work height, drilling work and the like can be performed efficiently. And claims7According to the invention, since the limit value is set in the work range and the maximum work range is limited by this limit value, it is possible to easily perform work at the site where there is a height limit or the like. Furthermore, the claims8According to the invention, since the maximum work range is calculated based on the current position, the remaining work amount can be easily grasped. Claims9, 10According to the invention, when the maximum work range does not reach the target work range, an alarm is generated or the arm drive is stopped, so that it is possible to prevent the work from being erroneously started in a state where the work range is insufficient. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing an arm type working machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of a trajectory control apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing an example of processing in the work range calculation circuit of FIG. 2;
4 is a flowchart showing a calculation of a work range in the vertical direction, which is a part of FIG. 3;
FIG. 5 is a flowchart showing a calculation of a horizontal work range, which is a part of FIG. 3;
6 is a diagram for explaining the flowchart (step S3, step S4) in FIG. 3;
FIG. 7 is a diagram showing an example in which a calculation result of a work range by the arm type working machine according to the first embodiment is displayed on a monitor.
FIG. 8 is a diagram for explaining the flowchart (step S11, step S13) in FIG. 4;
FIG. 9 is a diagram for explaining the flowchart (step S16) in FIG. 4;
10 is a diagram showing an example of a calculation result according to the flowchart of FIG. 4;
11 is a diagram for explaining the flowchart (step S31, step S33) of FIG. 5;
FIG. 12 is a diagram for explaining the flowchart (step S36) of FIG. 5;
13 is a diagram showing an example of a calculation result according to the flowchart of FIG.
FIG. 14 is a diagram showing an overall configuration of a trajectory control apparatus according to a second embodiment of the present invention.
15 is a flowchart showing an example of processing in the work range calculation circuit of FIG. 14;
[Explanation of symbols]
2 Revolving
4
5A 3rd cylinder 7-9 Angle detector
20
20B Work
22
27
34
Claims (10)
この作業機本体に回動可能に支持される複数のアームからなる多関節アームと、
これら各アームを回動する回動装置と、
前記多関節アームの特定の2本を駆動し、前記多関節アーム先端が現在位置から予め設定された目標軌跡に沿って移動するように前記回動装置を駆動制御する軌跡制御装置と、
前記特定の2本のアームのうち、一方のアームが回動可能な両方向それぞれの限界値まで回動し、該それぞれの限界値に対し前記多関節アーム先端が前記目標軌跡上に位置することが可能な場合の他方のアームのアーム角を演算するとともに、他方のアームが回動可能な両方向それぞれの限界値まで回動し、該それぞれの限界値に対し前記多関節アーム先端が前記目標軌跡上に位置することが可能な場合の一方のアームのアーム角を演算し、これら演算されたアーム角と限界値のアーム角とのそれぞれの組み合わせのうち、アーム角の回動範囲を超えるもの及び軌跡制御途中で目標軌跡を外れるものを除外し、その結果残る2組のアーム角の組み合わせにより演算された2つの座標を最大作業範囲とする演算装置とを備えることを特徴とするアーム式作業機。The work machine body,
An articulated arm comprising a plurality of arms rotatably supported by the work implement body;
A rotating device that rotates each of these arms;
A trajectory control device that drives specific two of the articulated arms and drives and controls the rotation device so that the tip of the articulated arm moves along a preset target trajectory from a current position;
Of the two specific arms, one of the arms rotates to a limit value in both directions in which the arm can rotate, and the tip of the articulated arm is positioned on the target locus with respect to each limit value. When possible, the arm angle of the other arm is calculated, and the other arm rotates to the limit values in both directions in which the other arm can rotate, and the tip of the articulated arm is on the target locus with respect to each limit value. The arm angle of one arm when it is possible to be located in the position is calculated, and among the combinations of the calculated arm angle and the arm angle of the limit value, those exceeding the rotation range of the arm angle and the locus excluding those outside the target locus in a controlled way, characterized in that it comprises a computing device which in combination with computed two coordinate the maximum working range of the two sets of arms angle remaining result Over-time type working machine.
前記演算装置で演算された最大作業範囲を表示する表示装置をさらに備えることを特徴とするアーム式作業機。In the arm type work machine according to claim 1,
An arm type work machine further comprising a display device for displaying a maximum work range calculated by the calculation device.
前記目標軌跡は、作業半径が一定となるように設定されることを特徴とするアーム式作業機。In the arm type work machine according to claim 1 or 2 ,
The target working path is set so that a working radius is constant.
前記軌跡制御途中で目標軌跡を外れるものは、前記特定の2本のアームのうち、一方のアームを回動可能な限界値に設定した場合の限界作業半径未満の目標軌跡の設定に際し、前記演算された解から、他方のアームの現在のアーム角に対し対地角0゜を越えて存在するものであることを特徴とするアーム式作業機。In the arm type working machine according to claim 3 ,
Said trajectory control the way that out of the target locus, of the specific two arms, upon setting of the target locus below the limit working radius of setting one arm pivotable limit, before Symbol An arm-type working machine characterized in that, based on the calculated solution, it exists beyond the ground angle of 0 ° with respect to the current arm angle of the other arm.
前記目標軌跡は、作業高さが一定となるように設定されることを特徴とするアーム式作業機。In the arm type work machine according to claim 1 or 2 ,
The target trajectory is set so that the working height is constant, and the arm type working machine.
前記軌跡制御途中で目標軌跡を外れるものは、前記特定の2本のアームのうち、一方のアームを回動可能な限界値に設定した場合の限界作業高さを超える目標軌跡の設定に際し、前記演算された解から、他方のアームの現在のアーム角に対し対地角−90゜を越えて存在するものであることを特徴とするアーム式作業機。In the arm type work machine according to claim 5 ,
What deviates from the target trajectory during the trajectory control is that when setting a target trajectory that exceeds the limit working height when one of the two specific arms is set to a limit value that allows rotation , arm working machine, characterized in that the serial computed solutions, being present across the ground angle -90 ° to the current of the arm angles of the other arm.
最大作業範囲の制限値を設定する制限値設定装置を備え、
前記演算装置は、この設定された制限値で最大作業範囲を制限することを特徴とするアーム式作業機。In the arm type working machine according to any one of claims 1 to 6 ,
Equipped with a limit value setting device that sets the limit value of the maximum work range,
The arithmetic unit limits the maximum working range with the set limit value.
前記演算装置は、前記多関節アーム先端の現在位置からの最大作業範囲を演算することを特徴とするアーム式作業機。In the arm type working machine according to any one of claims 1 to 7 ,
The arithmetic working device is characterized in that the arithmetic device calculates a maximum working range from a current position of the tip of the articulated arm.
目標作業範囲を設定する作業範囲設定装置と、
前記演算装置により演算された最大作業範囲が前記目標作業範囲に達しないときに警報を発する警報装置とを備えることを特徴とするアーム式作業機。In the arm type working machine according to any one of claims 1 to 8 ,
A work range setting device for setting a target work range;
An arm-type working machine comprising: an alarm device that issues an alarm when the maximum work range calculated by the arithmetic device does not reach the target work range.
目標作業範囲を設定する作業範囲設定装置と、
前記演算装置により演算された最大作業範囲が前記目標作業範囲に達しないときに前記回動装置を停止する停止装置とを備えることを特徴とするアーム式作業機。In the arm type work machine according to any one of claims 1 to 9 ,
A work range setting device for setting a target work range;
An arm type working machine comprising: a stopping device that stops the rotating device when a maximum working range calculated by the computing device does not reach the target working range.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001345021A JP3782337B2 (en) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | Arm type work machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001345021A JP3782337B2 (en) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | Arm type work machine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003147798A JP2003147798A (en) | 2003-05-21 |
JP3782337B2 true JP3782337B2 (en) | 2006-06-07 |
Family
ID=19158440
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001345021A Expired - Fee Related JP3782337B2 (en) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | Arm type work machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3782337B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111094662A (en) * | 2018-01-26 | 2020-05-01 | 株式会社小松制作所 | Working machine and method for controlling working machine |
-
2001
- 2001-11-09 JP JP2001345021A patent/JP3782337B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111094662A (en) * | 2018-01-26 | 2020-05-01 | 株式会社小松制作所 | Working machine and method for controlling working machine |
CN111094662B (en) * | 2018-01-26 | 2021-12-10 | 株式会社小松制作所 | Working machine and method for controlling working machine |
US11453997B2 (en) | 2018-01-26 | 2022-09-27 | Komatsu Ltd. | Work machine and method for controlling the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003147798A (en) | 2003-05-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4989874B2 (en) | Linkage mechanism system for work vehicles | |
US6725142B2 (en) | Control system for a work machine digging assembly | |
JPH09256407A (en) | Automatic control device for hydraulic shovel | |
JPH07197485A (en) | Working machine control device for construction machine | |
JP3782337B2 (en) | Arm type work machine | |
JPS6342050B2 (en) | ||
JPH0288824A (en) | Operational structure of back-hoe device | |
KR100547203B1 (en) | Automatic flat work device and method of construction machinery | |
JP4282164B2 (en) | Horizontal linear movement device for work platform of aerial work platform | |
JPS6355222A (en) | Slewing type back-hoe | |
JP4267737B2 (en) | Balancer device | |
JP3338540B2 (en) | Trajectory control device for articulated work machines | |
WO2023153202A1 (en) | Work area setting system | |
WO2023149104A1 (en) | Work machine and method for controlling work machine | |
WO2020203314A1 (en) | Work machine calibration method, work machine controller, and work machine | |
JPH05202532A (en) | Work operating device of articulated construction machine | |
JP4793785B2 (en) | Cocoon forming machine | |
JP4772182B2 (en) | Control device for boom type aerial work equipment | |
JP4071316B2 (en) | Control device for telescopic boom type work machine | |
JP2001206694A (en) | Controller for high-lift working vehicle | |
JP4496418B2 (en) | Operation equipment for aerial work platforms | |
JPH0454792B2 (en) | ||
JPH01125430A (en) | Arm-type working machine | |
JP2537749Y2 (en) | Vertical movement control device for telescopic boom | |
JP2001002394A (en) | Movement operation device for working machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040220 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051118 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051129 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060117 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060221 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060309 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090317 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100317 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110317 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120317 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120317 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130317 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130317 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140317 Year of fee payment: 8 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |