JPH0366683B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、マスター装置の動き又は動きを表す
演算出力にならつて、作業機本体の動作を制御す
るマスタースレーブ制御装置に関し、油圧シヨベ
ル、油圧クレーン、マニビユレータなどに好適な
ものである。

油圧シヨベルなどの土木・建設機械の分野で
は、複数の作業部材から成る作業用アタツチメン
トと相似に形成されたミニチユアモデルをマスタ
ー装置とし、作業用アタツチメントをスレーブ装
置として、マスター装置の出力信号によつてサー
ボ系を制御し、作業用アタツチメントをならい動
作させるものが特公昭47−177号公報などにより
提案されている。

また、第１図に示されるように、マスター装置
１、サーボ系２ａ，２ｂ及び作業機本体３（スレ
ーブ装置）から成るマスタースレーブ機構４に対
してマスター装置１へ速度指示信号を入力レバー
の操作によつて与える指示入力装置５を設けたも
のが、従来、特公昭54−37405号公報により公知
である。これは、マスター装置１を直接手動操作
により動かすものに比べて、運転者の操作が簡単
で、運転者の疲れが少なく、操作性がはるかに良
くなる利点がある。指示入力装置５は、速度指示
信号の代りに変位指示信号を出力するものでもよ
い。

このような構成のマスタースレーブ制御装置で
は、サーボ系２ａ，２ｂに含まれるアクチユエー
タのいずれか一つ以上がその可動範囲の行程端も
しくは作業部材の作業範囲制限条件によつて定ま
る行程限界（これらを総称して本発明においては
行程限界と呼ぶ）に達した時にその動作を停止さ
せる場合、それと同期して、動作している他のア
クチユエータも停止させる必要がある。そうでな
いと、行程限界において、操作者が意図したもの
とは異なつた動作を作業機本体３が行うことにな
るからである。特公昭54−37406号公報にはこの
ような考え方が示されている。これは、各行程限
界の上限値よりわずかにδだけ大きな値及び下限
値よりわずかにδだけ小さい値と、各アクチユエ
ータへの変位信号とを比較して、いずれかの限界
値を越えた時に全アクチユエータの動作を停止さ
せるものである。各行程限界よりわずかに越えた
限界値と比較する理由は、そうしないと行程限界
から始動する場合に停止がかかつてしまうからで
ある。

特公昭54−37406号公報に示されたものには次
のような問題点がある。

(1) 油圧シリンダなどのようなアクチユエータの
行程限界においては、ピストンがシリンダ端に
衝突した後に停止がかかり、作業機本体にシヨ
ツクがかかる不都合がある。

(2) 行程限界に達して、停止モードになつた場
合、自動運転状態から手動操作状態に強制的に
切り換わると共に、演算回路がリセツトされ、
初期値を入力しなければ、再び自動運転に入る
ことができないようになつているので、行程限
界に達してから次の自動運転に入るまでの操作
に手間がかかる。

(3) 前述のように演算回路の限界値が実際の行程
限界よりδだけずれているので、マスター装置
と作業機本体とがδだけのずれを持つている状
態で全体を停止させ、演算回路をリセツトしな
いで、次の動作を続けるとすると、段々にδの
ずれが集積して行き、しまいにはマスター装置
と作業機本体とが同じ動きをしなくなるおそれ
がある。

本発明の目的は、上述した問題点を解決し、ア
クチユエータの行程限界でのシヨツクの発生を防
ぐことができ、行程限界に達した時の操作を容易
にすることができ、マスター装置と作業機本体と
の間にずれの集積を生じないマスタースレーブ制
御装置を提供することである。

この目的を達成するために、本発明は、各アク
チユエータの変位を検出する変位検出手段と、マ
スター装置の出力信号から各アクチユエータへの
速度指令値を検出する速度指令値検出手段と、変
位検出手段による変位及び速度指令値検出手段に
よる速度指令値を入力として、アクチユエータの
いずれか一つ以上が行程限界に達し、且つその行
程限界を越える方向に速度指令値がなつているか
どうかを判別する論理演算装置と、この論理演算
装置でおこなわれる行程限界に達し、且つその行
程限界を越える方向に速度指令値がなつているか
どうかの判別が満足された場合にアクチユエータ
のすべてを停止させ、前記の判別が満足されない
場合に前記各アクチユエータの連続的な駆動を可
能にする系統制御手段とを備えたことを特徴とす
る。

以下、本発明を図示実施例に基づいて詳細に説
明する。

第２図は本発明の一実施例を示す。第１図と同
様な部分は同一符号にて示す。本実施例では、作
業機本体３の所望の動作、例えば油圧シヨベルの
アームの先端を直線的に動かす動作、を表すマス
ター装置１の出力信号として、二つのアクチユエ
ータの変位信号x_a，x_bが用いられる。

変位検出手段６ａ，６ｂには、サーボ系２ａ，
２ｂに含まれ、作業機本体３の作業部材（例えば
アームとブーム）を駆動する二つのアクチユエー
タの変位y_a，y_bを検出するもので、ポテンシヨメ
ータ、エンコーダなど一般的な変位センサなどが
用いられる。速度指令値検出手段７ａ，７ｂは、
マスター装置１が出力する変位信号x_a，x_bから速
度指令値x〓_a，x〓_bを検出するもので、変位信号x_a，
x_bが電気信号であれば、微分回路が用いられ、マ
スター装置１が作業機本体３と相似なミニチユア
モデルであれば、各アクチユエータの動きに相当
するモデルの速度を検出するか、該モデルの変位
を検出し、それを微分して速度を求める形の装置
が用いられる。マスター装置１が電気的演算回路
で構成されている場合には、速度指令値x〓_a，x〓_bに
相当する電気信号がマスター装置１から取り出せ
る場合が多く、また、サーボ系２ａ，２ｂに変位
信号x_a，x_bと共に、速度指令値x〓_a，x〓_bを速度信号
として与える場合があり、これらの場合には、速
度指令値検出手段７ａ，７ｂとして特別な装置を
続ける必要はなく、単に速度指令値x〓_a，x〓_bを導く
配線があればよい。

論理演算装置８は、速度指令値x〓_a，x〓_b及び変位
y_a，y_bを入力として、アクチユエータのいずれか
一つ以上が行程限界に達し、且つその行程限界を
越える方向に速度指令値x〓_a又はx〓_bがなつているか
どうかを判別し、この判別が満足された場合に出
力信号ｓの論理レベルを１にして、系統制御手段
９をしや断し、全アクチユエータを停止させ、ま
た、前述の判別が満足されない場合に出力信号ｓ
の論理レベルを０にして系統制御手段をしや断せ
ず、各アクチユエータの連続的な駆動を可能にさ
せるものである。

指示入力装置５がマスター装置１に対して作業
機本体３の作業点もしくはその近似点の変位指示
信号及び／もしくは速度指示信号を出力すると、
それに応じてマスター装置１は各アクチユエータ
への変位信号x_a，x_bを発生し、サーボ系２ａ，２
ｂに与える。これによつてサーボ系２ａ，２ｂに
含まれるアクチユエータは、変位信号x_a，x_bに対
する変位x_a，x_bを行い、作業機本体３に所望の動
作を行わせる。アクチユエータの変位y_a，y_bのい
ずれかが行程限界に達しても、そのアクチユエー
タに対する速度指令値x〓_a又はx〓_bが零又は行程限界
内へ戻ることを示す値であれば、論理演算装置８
は出力信号ｓの論理レベルを０に保ち、系統制御
手段９をしや断せずに、マスター装置１の出力信
号通りに作業機本体３を動作させておく。行程限
界に達し、且つ行程限界外への移動を速度指令値
x〓_a，x〓_bが示す場合のみ、マスター装置１が出力す
る変位信号x_a，x_bに関係なく、全アクチユエータ
を停止させる。

論理演算装置８の一例を第３図に示す。判別回
路１１ａ，１１ｂは速度指令値x〓_a，x〓_bが正の時に
１、０又は負の時に０の論理信号S_a1、S_b1を発す
るものである。即ち、 S_a1＝１（x〓_a＞０） ０（x〓_a≦０） S_b1＝１（x〓_b＞０） ０（x〓_b≦０） 判別回路１２ａ，１２ｂは逆に次の形の論理信号
S_a2，S_b2を発するものである。

S_a2＝０（x〓_a≧０） １（x〓_a＜０） S_b2＝０（x〓_b≧０） １（x〓_b＜０） また、判別回路１３ａ，１３ｂはアクチユエー
タの変位y_a，y_bが行程限界の上限値y_anax、y_bnax
以上の時に１、未満の時に０の論理信号S_a3、S_b3
を発するものである。即ち、 S_a3＝１（y_a≧y_anax） ０（y_a＜y_anax） S_b3＝１（y_b≧y_bnax） ０（y_b＜y_bnax） 判別回路１４ａ，１４ｂは変位y_a，y_bの行程限界
の下限値y_anio、y_bnio以下の時に１、それより大き
い時に０の論理信号S_a4，S_b4を発するものであ
る。即ち、 S_a4＝０（y_a＞y_anio） １（y_a≦y_anio） S_b4＝０（y_b＞y_bnio） １（y_b≦y_bnio） 論理信号S_a1〜S_a4、S_b1〜S_b4はアンドゲート１
５〜１８に入力し、下記の演算が行われる。

S_a5＝S_a1・S_a3 S_a6＝S_a2・S_a4 S_b5＝S_b1・S_b3 S_b6＝S_b2・S_b4 （・は論理積を示す） 論理信号S_a5，S_a6，S_b5，S_b6はオアゲート１９
に入力し、下記の演算が行われる。

Ｓ＝S_a5＋S_a6＋S_b5＋S_b6 （＋は論理和を示す） こうした構成になつているため、変位y_aが行程
限界の上限値y_anaxに達し、且つ速度指令値x〓_aが
正の時に、論理信号S_a5が１となり、したがつて
出力信号Ｓの論理レベルが１となつて、系統制御
手段９がしや断され、全アクチユエータが停止さ
れる。同様に、y_a≦y_anioで、且つx〓_a＜０の時、y_b
≧y_bnaxで、且つx〓_b＞０の時、又はy_b≦y_bnioで、
且つx〓_b＜０を時に、出力信号Ｓが１となり、全ア
クチユエータが停止される。

論理演算装置８は、第３図のものに限定される
ものではなく、これと同等もしくは多少劣つても
類似の機能を果すものであればよい。電気的な比
較器やリレーなどによつても、またマイクロコン
ピユーターなどのソフトウエアなどによつても容
易に実現可能である。

なお、変位検出手段６ａ，６ｂはアクチユエー
タの速度y〓_a，y〓_bを検出し、それを積分して変位を
検出するものでもよい。

本発明において、アクチユエータの変位、アク
チユエータの速度指令値とは、アクチユエータに
よつて駆動される作業部材の変位、速度指令値を
も含むものである。即ち、変位検出手段、速度指
令値検出手段は、作業部材の変位、速度指令値を
検出するものをも含む。

以上説明したように、本発明によれば、アクチ
ユエータのいずれか一つ以上が行程限界に達し、
且つその行程限界を越える方向に速度指令値がな
つている場合に全アクチユエータを停止させるよ
うにしたから、従来のように行程限界よりδだけ
越えた値を論理演算装置の限界値にしなくても、
行程限界での始動時に停止がかかることがなく、
したがつて、アクチユエータの行程限界での停止
時にシヨツクが発生するのを防ぐことができる。
また、行程限界で速度指令値が零又は行程限界内
への移動を示す場合には、停止（停止状態から始
動を意図したにもかかわらず持続されてしまう停
止を含む）がかかることなく、直ちに次の自動運
転に移ることができ、従来のようにアクチユエー
タが行程限界に達する度に、手動操作状態に切り
換えるなどの煩雑さがないので、操作を容易にす
ることができる。更に、マスター装置と作業機本
体との間で行程限界での変位のずれが生じないの
で、従来のようにずれの集積によりマスター装置
と作業機本体とが同じ動きをしなくなるおそれを
なくすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のマスタースレーブ制御装置を示
すブロツク図、第２図は本発明の一実施例を示す
ブロツク図、第３図は本発明の一実施例に係る論
理演算装置の一例を示す回路図である。 １……マスター装置、２ａ，２ｂ……サーボ
系、３……作業機本体、４……マスタースレーブ
機構、５……指示入力装置、６ａ，６ｂ……変位
検出手段、７ａ，７ｂ……速度指令値検出手段、
８……論理演算装置、９……系統制御手段、x_a，
x_b……変位信号、x〓_a，x〓_b……速度指令値、y_a，y_b
……変位。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 作業機本体の所望の動作を表すマスター装置
   の出力信号に対応して、作業機本体の作業部材を
   駆動する二つ以上のアクチユエータが同期して動
   作することによつて、マスター装置にならつて作
   業機本体が動作するマスタースレーブ機構に対し
   て、変位指示信号と速度指示信号の少なくとも一
   方を入力する指示入力装置を設けたマスタースレ
   ーブ制御装置において、前記各アクチユエータの
   変位を検出する変位検出手段と、マスター装置の
   前記出力信号から各アクチユエータへの速度指令
   値を検出する速度指令値検出手段と、変位検出手
   段による変位及び速度指令値検出手段による速度
   指令値を入力として、アクチユエータのいずれか
   一つ以上が行程限界に達し、且つその行程限界を
   越える方向に速度指令値がなつているかどうかを
   判別する論理演算装置と、この論理演算装置でお
   こなわれる行程限界に達し、且つその行程限界を
   越える方向に速度指令値がなつているかどうかの
   判別が満足された場合に前記アクチユエータのす
   べてを停止させ、前記の判別が満足されない場合
   に前記各アクチユエータの連続的な駆動を可能に
   する系統制御手段とを備えたことを特徴とするマ
   スタースレーブ制御装置。