JPH0415852B2 - - Google Patents
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- JPH0415852B2 JPH0415852B2 JP58201893A JP20189383A JPH0415852B2 JP H0415852 B2 JPH0415852 B2 JP H0415852B2 JP 58201893 A JP58201893 A JP 58201893A JP 20189383 A JP20189383 A JP 20189383A JP H0415852 B2 JPH0415852 B2 JP H0415852B2
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- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 36
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
- E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
- E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
- E02F3/36—Component parts
- E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
- E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
- E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
- E02F3/437—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like providing automatic sequences of movements, e.g. linear excavation, keeping dipper angle constant
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
- Operation Control Of Excavators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は油圧シヨベルの作業具軌跡制御装置、
さらに詳しくは、油圧シヨベルの旋回体旋回時に
於ても、予め設定された法面勾配に沿つて作業具
の先端の動作軌跡を制御する装置に関する。
さらに詳しくは、油圧シヨベルの旋回体旋回時に
於ても、予め設定された法面勾配に沿つて作業具
の先端の動作軌跡を制御する装置に関する。
油圧シヨベルは一般に走行体上に旋回可能に載
置された旋回体と、旋回体に枢着したブームと、
このブームを俯仰させるブームシリンダと、ブー
ムの先端に枢着したアームと、このアームを揺動
させるアームシリンダと、アームの先端に枢着し
た作業具、例えばバケツトと、このバケツトを回
動させるバケツトシリンダとを備えている。通
常、各シリンダは運転席に配置した操作レバーに
よつて操作される。この油圧シヨベルの作業具、
例えばバケツトによつて、単純な掘削作業を行う
には、各レバーの操作により、各シリンダを順次
操作すれば良いが、法面の仕上げ作業や溝底を水
平に掘削する作業のように、バケツト刃先を一定
の直線に沿つて動かす場合には複数のシリンダに
対応するレバーを同時に操作しなければならず、
相当の熟練を必要とするばかりでなく、作業能率
が良好でない。
置された旋回体と、旋回体に枢着したブームと、
このブームを俯仰させるブームシリンダと、ブー
ムの先端に枢着したアームと、このアームを揺動
させるアームシリンダと、アームの先端に枢着し
た作業具、例えばバケツトと、このバケツトを回
動させるバケツトシリンダとを備えている。通
常、各シリンダは運転席に配置した操作レバーに
よつて操作される。この油圧シヨベルの作業具、
例えばバケツトによつて、単純な掘削作業を行う
には、各レバーの操作により、各シリンダを順次
操作すれば良いが、法面の仕上げ作業や溝底を水
平に掘削する作業のように、バケツト刃先を一定
の直線に沿つて動かす場合には複数のシリンダに
対応するレバーを同時に操作しなければならず、
相当の熟練を必要とするばかりでなく、作業能率
が良好でない。
この問題を解決するために油圧シヨベルにおけ
るバケツト刃先の直線移動操作、いわゆる直線掘
削を自動化する提案が種々成されている。その一
つとして、特公昭54−37406号公報に記載された
ものがある。この直線掘削制御装置ではアーム先
端の移動速度を与える操作レバーと掘削面の勾配
およびバケツト姿勢角を設定するダイヤル類、お
よび自動手動切換スイツチ等から構成される操作
盤からの指令に基いて、演算制御装置にて所望の
掘削軌跡を実現するためブーム、アームおよびバ
ケツトの動作角度を演算し、その演算結果に対し
て油圧サーボ機構により、ブーム、アーム、バケ
ツトの動作角度を追従させるものである。
るバケツト刃先の直線移動操作、いわゆる直線掘
削を自動化する提案が種々成されている。その一
つとして、特公昭54−37406号公報に記載された
ものがある。この直線掘削制御装置ではアーム先
端の移動速度を与える操作レバーと掘削面の勾配
およびバケツト姿勢角を設定するダイヤル類、お
よび自動手動切換スイツチ等から構成される操作
盤からの指令に基いて、演算制御装置にて所望の
掘削軌跡を実現するためブーム、アームおよびバ
ケツトの動作角度を演算し、その演算結果に対し
て油圧サーボ機構により、ブーム、アーム、バケ
ツトの動作角度を追従させるものである。
ところで、この直線掘削制御装置では掘削時の
掘削方向は掘削する法面の最大傾斜線方向に行う
ことを前提としている。すなわち、第１図および
第２図に示す最大傾斜角方向Ｔに、予め設定した
法面Ｓの勾配φに沿つて直線掘削を行い、旋回中
心O1を回転中心として角度θだけ旋回してT′方
向を掘削しようとした場合、掘削すべき直線の傾
きは法面の勾配φと異なるので、上記の直線掘削
制御装置ではこの勾配の法面掘削を行うことは出
来なかつた。従つて、法面を掘削する際には、１
回の掘削毎に、第１図において法面の最大傾斜方
向Ｔに対して直角方向に走行した後最大傾斜方向
に直接掘削を行い、これを順次繰返して法面掘削
を行う必要があり、作業能率が著しく悪いという
欠点があつた。この欠点はバケツトによる法面掘
削に限らず、アームの先端に他の作業具を設けた
場合の作業具の法面上の移動に際しても同様であ
る。
掘削方向は掘削する法面の最大傾斜線方向に行う
ことを前提としている。すなわち、第１図および
第２図に示す最大傾斜角方向Ｔに、予め設定した
法面Ｓの勾配φに沿つて直線掘削を行い、旋回中
心O1を回転中心として角度θだけ旋回してT′方
向を掘削しようとした場合、掘削すべき直線の傾
きは法面の勾配φと異なるので、上記の直線掘削
制御装置ではこの勾配の法面掘削を行うことは出
来なかつた。従つて、法面を掘削する際には、１
回の掘削毎に、第１図において法面の最大傾斜方
向Ｔに対して直角方向に走行した後最大傾斜方向
に直接掘削を行い、これを順次繰返して法面掘削
を行う必要があり、作業能率が著しく悪いという
欠点があつた。この欠点はバケツトによる法面掘
削に限らず、アームの先端に他の作業具を設けた
場合の作業具の法面上の移動に際しても同様であ
る。
本発明は、予め設定された勾配の法面上の作業
具の移動を、走行体が移動せず、旋回体が旋回を
行つても容易に行うことが出来る油圧シヨベルの
作業具軌跡制御装置を提供することを目的とす
る。
具の移動を、走行体が移動せず、旋回体が旋回を
行つても容易に行うことが出来る油圧シヨベルの
作業具軌跡制御装置を提供することを目的とす
る。
この目的を達成するために本発明は、走行体上
に旋回可能に載置された旋回体と、旋回体に俯仰
動可能に取付けられたブームと、ブームの先端に
揺動可能に取付けられたアームと、アームの先端
に回動可能に取付けられた作業具とを備え、前記
ブーム、アームおよび作業具をそれぞれのシリン
ダによつて操作し、作業具の先端部を所望の法面
に沿つた直線軌跡上を移動させるものにおいて、
少なくとも作業速度指令手段からの作業速度指令
値と法面の勾配設定手段からの法面勾配設定値と
から作業具先端の直交速度成分を演算し出力する
作業具先端速度演算器に、前記旋回体の旋回角度
検出手段からの所定の旋回角度信号を取り込んで
前記ブーム、アームの制御を修正することによ
り、旋回角度の変化にかかわらず所望の勾配の法
面に沿うとともに前記所定の旋回角度に沿う作業
軌跡を得るようにした構成にしてある。
に旋回可能に載置された旋回体と、旋回体に俯仰
動可能に取付けられたブームと、ブームの先端に
揺動可能に取付けられたアームと、アームの先端
に回動可能に取付けられた作業具とを備え、前記
ブーム、アームおよび作業具をそれぞれのシリン
ダによつて操作し、作業具の先端部を所望の法面
に沿つた直線軌跡上を移動させるものにおいて、
少なくとも作業速度指令手段からの作業速度指令
値と法面の勾配設定手段からの法面勾配設定値と
から作業具先端の直交速度成分を演算し出力する
作業具先端速度演算器に、前記旋回体の旋回角度
検出手段からの所定の旋回角度信号を取り込んで
前記ブーム、アームの制御を修正することによ
り、旋回角度の変化にかかわらず所望の勾配の法
面に沿うとともに前記所定の旋回角度に沿う作業
軌跡を得るようにした構成にしてある。
以下本発明の一実施例を第１図〜第３図を用い
て説明する。
て説明する。
第１図は油圧シヨベルに設けたバケツトによつ
て法面を掘削している状態の平面図、第２図はそ
の正面図を示すもので、図において１は油圧シヨ
ベル本体、１aは走行体、１bは走行体１aに旋回
可能に載置された旋回体、２は旋回体１に枢着さ
れたブーム、３はブーム２の先端に枢着されたア
ーム、４はアーム３の先端に枢着されたバケツト
である。これらのブーム２、アーム３、バケツト
４はそれぞれブームシリンダC1、アームシリン
ダC2、バケツトシリンダC3によつて操作される。
て法面を掘削している状態の平面図、第２図はそ
の正面図を示すもので、図において１は油圧シヨ
ベル本体、１aは走行体、１bは走行体１aに旋回
可能に載置された旋回体、２は旋回体１に枢着さ
れたブーム、３はブーム２の先端に枢着されたア
ーム、４はアーム３の先端に枢着されたバケツト
である。これらのブーム２、アーム３、バケツト
４はそれぞれブームシリンダC1、アームシリン
ダC2、バケツトシリンダC3によつて操作される。
油圧シヨベルにおいて第２図に示すMN線に沿
つて掘削を行うには、バケツト先端ＰをMN線に
沿つて動かす移動軌跡の制御を行う必要がある。
今、水平線H.L.に対して油圧シヨベルの走行体
１が乗つているG.L.がφ0だけ傾斜しており、か
つ、掘削線MNの勾配がH.L.に対してφとする。
Ｘ、Ｙ座標系は油圧シヨベル本体に固定されたも
ので、ブームフートピンの位置O2を原点とし、
走行体１aが水平に設置された状態での水平方向
および垂直方向にＸ軸、Ｙ軸を取つている。した
がつてG.L.がH.L.にφ0だけ傾斜している第２図
では、Ｘ、Ｙ座標は水平線および垂直線に対して
それぞれφ0だけ傾いている。ブーム２に対する
アーム３の回動支点をＡ、アーム３に対するバケ
ツト４の回動支点をＢとし、 ∠AO2X＝β、∠BAO2−90°＝α、 ∠PBA−90°＝γ、O2A＝Ｌ、b ＝La、＝Ld とする。また、バケツト先端Ｐ（ｘ、ｙ）の
線方向の速度をVt、このＸ、Ｙ軸方向の速度成
分をVx、Vyとすると、バケツト先端Ｐをに
沿つて且つ、法面Ｓの最大傾斜角方向ＴにVtで
動かすには、 Vx＝Vtcos（φ−φ0） ……(1) Vy＝Vtsin（φ−φ0） ……(2) となり、ブーム２の角速度β〓及びアーム３の角速
度α〓を、 β〓＝〔−Vx｛Lasin（β＋α） −Ldcos（β＋α＋γ） ＋Vy｛Lacos（β＋α）＋Ldsin（β＋α＋γ）｝ −LaLdcosγ・γ〓〕 ／〔Lb｛Lacosα＋Ldsin(α+γ)｝〕……(3) α〓＝〔Vx｛Lbcosβ＋Lasin（β＋α） −Ldcos（β＋α＋γ）｝ −Vy｛Lbsinβ ＋Lacos（β＋α） ＋Ldsin（β＋α＋γ）｝ −｛LbLdsin(α+γ) ＋LaLdcosγ｝γ〓〕 ／〔Lb｛Lacosα＋Lasin(α+γ)｝〕……(4) となるように、ブーム２及びアーム３を動かせば
よい。
つて掘削を行うには、バケツト先端ＰをMN線に
沿つて動かす移動軌跡の制御を行う必要がある。
今、水平線H.L.に対して油圧シヨベルの走行体
１が乗つているG.L.がφ0だけ傾斜しており、か
つ、掘削線MNの勾配がH.L.に対してφとする。
Ｘ、Ｙ座標系は油圧シヨベル本体に固定されたも
ので、ブームフートピンの位置O2を原点とし、
走行体１aが水平に設置された状態での水平方向
および垂直方向にＸ軸、Ｙ軸を取つている。した
がつてG.L.がH.L.にφ0だけ傾斜している第２図
では、Ｘ、Ｙ座標は水平線および垂直線に対して
それぞれφ0だけ傾いている。ブーム２に対する
アーム３の回動支点をＡ、アーム３に対するバケ
ツト４の回動支点をＢとし、 ∠AO2X＝β、∠BAO2−90°＝α、 ∠PBA−90°＝γ、O2A＝Ｌ、b ＝La、＝Ld とする。また、バケツト先端Ｐ（ｘ、ｙ）の
線方向の速度をVt、このＸ、Ｙ軸方向の速度成
分をVx、Vyとすると、バケツト先端Ｐをに
沿つて且つ、法面Ｓの最大傾斜角方向ＴにVtで
動かすには、 Vx＝Vtcos（φ−φ0） ……(1) Vy＝Vtsin（φ−φ0） ……(2) となり、ブーム２の角速度β〓及びアーム３の角速
度α〓を、 β〓＝〔−Vx｛Lasin（β＋α） −Ldcos（β＋α＋γ） ＋Vy｛Lacos（β＋α）＋Ldsin（β＋α＋γ）｝ −LaLdcosγ・γ〓〕 ／〔Lb｛Lacosα＋Ldsin(α+γ)｝〕……(3) α〓＝〔Vx｛Lbcosβ＋Lasin（β＋α） −Ldcos（β＋α＋γ）｝ −Vy｛Lbsinβ ＋Lacos（β＋α） ＋Ldsin（β＋α＋γ）｝ −｛LbLdsin(α+γ) ＋LaLdcosγ｝γ〓〕 ／〔Lb｛Lacosα＋Lasin(α+γ)｝〕……(4) となるように、ブーム２及びアーム３を動かせば
よい。
そして、第１図に示すように、旋回中心O1を
回転中心として角度θだけ旋回し、バケツト先端
点Ｐを線に沿つて、且つ第１図のT′方向に掘
削する場合、法面ＳのT′方向の角度φ′は、 φ′＝tan-1（cosθ・tanφ） ……(5) となり、従つて上記(1)、(2)式のφに代りにφ′を代
入すると、 Vx＝Vtcos（φ′−φ0） ……(1)′ Vy＝Vtsin（φ′−φ0） ……(2)′ となる。
回転中心として角度θだけ旋回し、バケツト先端
点Ｐを線に沿つて、且つ第１図のT′方向に掘
削する場合、法面ＳのT′方向の角度φ′は、 φ′＝tan-1（cosθ・tanφ） ……(5) となり、従つて上記(1)、(2)式のφに代りにφ′を代
入すると、 Vx＝Vtcos（φ′−φ0） ……(1)′ Vy＝Vtsin（φ′−φ0） ……(2)′ となる。
そして、(1)′、(2)′式のVx、Vyを用いて、上記
ブーム２の角速度β〓およびアーム３の角速度
α〓を上記(3)、(4)式となるように、ブーム２および
アーム３を動かせば、バケツト刃先Ｐ点を設定し
た法面勾配に沿つて移動することができる。
ブーム２の角速度β〓およびアーム３の角速度
α〓を上記(3)、(4)式となるように、ブーム２および
アーム３を動かせば、バケツト刃先Ｐ点を設定し
た法面勾配に沿つて移動することができる。
しかし実際上は種々の制御誤差によつて必ずし
も所望の動きが得られない場合もあるので、上記
(3)、(4)式のようにβ〓、α〓を制御すると共に上記β
〓、
α〓を積分した値を角度の目標値β^、α^とし、実際の
角度β、αを修正するフイードバツク制御を加え
れば制御精度が向上する。
も所望の動きが得られない場合もあるので、上記
(3)、(4)式のようにβ〓、α〓を制御すると共に上記β
〓、
α〓を積分した値を角度の目標値β^、α^とし、実際の
角度β、αを修正するフイードバツク制御を加え
れば制御精度が向上する。
第３図は本発明の制御装置の実施例を示すもの
である。同図はブーム２およびアーム３の制御系
統を示すものでバケツト制御系は直線関係はない
ので別途あるものとし省略してある。
である。同図はブーム２およびアーム３の制御系
統を示すものでバケツト制御系は直線関係はない
ので別途あるものとし省略してある。
旋回体１bの運転席（図示せず）には入力装置
１００が設置されている。５はブーム２を手動操
作するブーム操作レバー、６はブーム操作レバー
５の操作量に応じてブーム２の手動速度信号β〓M
を出力するブーム速度指令器、７はアーム３を手
動操作するアーム操作レバー、８はアーム操作レ
バー７の操作量に応じてアーム３の手動速度信号
α〓Mを出力するアーム速度指令器、９は掘削する
法面Ｓの勾配を設定する法面傾斜角設定ダイヤ
ル、１０はダイヤル９に連動して傾斜角信号φを
設定・出力する法面傾斜角設定器、１１はバケツ
ト先端Ｐの掘削方向（第１図および第２図の
線、Ｔ方向または線、T′方向）の速度を与え
る掘削速度指令ペダル、１２はペダル１１の操作
量に応じて速度指令信号Vtを出力する掘削速度
指定器である。
１００が設置されている。５はブーム２を手動操
作するブーム操作レバー、６はブーム操作レバー
５の操作量に応じてブーム２の手動速度信号β〓M
を出力するブーム速度指令器、７はアーム３を手
動操作するアーム操作レバー、８はアーム操作レ
バー７の操作量に応じてアーム３の手動速度信号
α〓Mを出力するアーム速度指令器、９は掘削する
法面Ｓの勾配を設定する法面傾斜角設定ダイヤ
ル、１０はダイヤル９に連動して傾斜角信号φを
設定・出力する法面傾斜角設定器、１１はバケツ
ト先端Ｐの掘削方向（第１図および第２図の
線、Ｔ方向または線、T′方向）の速度を与え
る掘削速度指令ペダル、１２はペダル１１の操作
量に応じて速度指令信号Vtを出力する掘削速度
指定器である。
符号２００は演算制御装値で、１３は掘削速度
指令器１２の出力Vtにより、ペダル１１が踏ま
れたことを検知し、直線掘削制御を行うことを指
令する信号を出力する制御指令器である。１４
は上記φ、Vt、車体の傾斜角検出器１５よりの
車体傾斜角φ0および旋回角度計１６よりの旋回
角θを入力し、上記(5)、(1)′、(2)′式に基きバケツ
ト先端Ｐの直交速度成分Vx、Vyを演算するバケ
ツト先端速度演算器、１７は旋回角度計１６の旋
回角度を零とするリセツトスイツチ、１８は上記
制御指令器１３の信号が入力されたVx、Vy、
ブーム角検出器１９、アーム角検出器２０よりの
ブーム角β、アーム角αおよび別途バケツト制御
系から入力されるバケツト角γ、バケツト角速度
γ〓に基いて、(3)、(4)式のβ〓、α〓に相当するブー
ム角
速度目標値β〓r、アーム角速度目標値α〓rを演算する
角速度演算器、２１は角速度演算器１８の出力β〓r
にブーム速度指令器６の出力βMを加算した値β〓＝
β〓r＋β〓Mを出力する加算器、２２は角速度演算器１
８の出力α〓rにアーム速度指令器８の出力α〓Mを加
算した値α〓＝α〓r＋α〓Mを出力する加算器、２３は
上
記制御指令信号が入るまではブーム角検出器１
９の検出角βをそのまゝ出力し、信号が入る
と、その時点での検出器１９の検出角β0を初期値
としてβ〓を積分してブーム目標角β^を出力する積
分器、２４は上記制御指令信号が入るまではア
ーム角検出器２０の検出角αをそのまゝ出力し、
信号が入ると、その時点の検出器２０の検出角
α0を初期値としてα〓を積分してアーム目標角α^を
出力する積分器である。積分器２３，２４の演算
をそれぞれの式(6)、(7)で表わす。
指令器１２の出力Vtにより、ペダル１１が踏ま
れたことを検知し、直線掘削制御を行うことを指
令する信号を出力する制御指令器である。１４
は上記φ、Vt、車体の傾斜角検出器１５よりの
車体傾斜角φ0および旋回角度計１６よりの旋回
角θを入力し、上記(5)、(1)′、(2)′式に基きバケツ
ト先端Ｐの直交速度成分Vx、Vyを演算するバケ
ツト先端速度演算器、１７は旋回角度計１６の旋
回角度を零とするリセツトスイツチ、１８は上記
制御指令器１３の信号が入力されたVx、Vy、
ブーム角検出器１９、アーム角検出器２０よりの
ブーム角β、アーム角αおよび別途バケツト制御
系から入力されるバケツト角γ、バケツト角速度
γ〓に基いて、(3)、(4)式のβ〓、α〓に相当するブー
ム角
速度目標値β〓r、アーム角速度目標値α〓rを演算する
角速度演算器、２１は角速度演算器１８の出力β〓r
にブーム速度指令器６の出力βMを加算した値β〓＝
β〓r＋β〓Mを出力する加算器、２２は角速度演算器１
８の出力α〓rにアーム速度指令器８の出力α〓Mを加
算した値α〓＝α〓r＋α〓Mを出力する加算器、２３は
上
記制御指令信号が入るまではブーム角検出器１
９の検出角βをそのまゝ出力し、信号が入る
と、その時点での検出器１９の検出角β0を初期値
としてβ〓を積分してブーム目標角β^を出力する積
分器、２４は上記制御指令信号が入るまではア
ーム角検出器２０の検出角αをそのまゝ出力し、
信号が入ると、その時点の検出器２０の検出角
α0を初期値としてα〓を積分してアーム目標角α^を
出力する積分器である。積分器２３，２４の演算
をそれぞれの式(6)、(7)で表わす。
β^＝∫t 0β〓dt＋β0 ……(6)
α^＝∫t 0α〓dt＋α0 ……(7)
２５は上記積分器２３の出力β^と検出器１９の
出力βとの偏差Δβ＝β^−βを演算する減算器、２
６は上記積分器２４の出力α^と検出器２０の出力
αとの偏差Δα＝α^−αを演算する減算器、２７は
偏差ΔβにゲインK1を乗ずる係数器、２８は偏差
ΔαにゲインK2を乗ずる係数器、２９は加算器２
１の出力β〓に係数器２７の出力K1Δβを加算してβ〓
＋K1Δβを演算する加算器、３０は加算器２２の
出力α〓に係数器２８の出力K2Δαを加算してα〓＋
K2Δαを演算する加算器、３１，３２はそれぞれ
加算器２９，３０の出力に制御上の補正や補償を
行う補償増巾器である。
出力βとの偏差Δβ＝β^−βを演算する減算器、２
６は上記積分器２４の出力α^と検出器２０の出力
αとの偏差Δα＝α^−αを演算する減算器、２７は
偏差ΔβにゲインK1を乗ずる係数器、２８は偏差
ΔαにゲインK2を乗ずる係数器、２９は加算器２
１の出力β〓に係数器２７の出力K1Δβを加算してβ〓
＋K1Δβを演算する加算器、３０は加算器２２の
出力α〓に係数器２８の出力K2Δαを加算してα〓＋
K2Δαを演算する加算器、３１，３２はそれぞれ
加算器２９，３０の出力に制御上の補正や補償を
行う補償増巾器である。
符号３００は流量制御装置を示し、ブーム流量
制御器３３は補償増巾器３１の出力により動作し
てブームシリンダC1の流量を制御し、アーム流
量制御器３４は補償増巾器３２の出力により動作
してアームシリンダC2の流量を制御する。
制御器３３は補償増巾器３１の出力により動作し
てブームシリンダC1の流量を制御し、アーム流
量制御器３４は補償増巾器３２の出力により動作
してアームシリンダC2の流量を制御する。
上記のように構成した第３図の制御装置の作
用、動作について説明する。
用、動作について説明する。
まず、ブーム２、アーム３を手動により操作す
るには、ブーム操作レバー５またはアーム操作レ
バー７を動かしペダル１１を操作しなければ、制
御指令器１３から指令信号は出力されず、操作
レバー５または操作レバー７の操作量に応じてブ
ーム速度指令６またはアーム速度指令器８から手
動操作信号β〓Mまたはα〓Mが出力され、ブームシリ
ンダC1またはアームシリンダC2は各操作レバー
の操作量に応じた速度で作動し、ブーム２または
アーム３を動かすことができる。
るには、ブーム操作レバー５またはアーム操作レ
バー７を動かしペダル１１を操作しなければ、制
御指令器１３から指令信号は出力されず、操作
レバー５または操作レバー７の操作量に応じてブ
ーム速度指令６またはアーム速度指令器８から手
動操作信号β〓Mまたはα〓Mが出力され、ブームシリ
ンダC1またはアームシリンダC2は各操作レバー
の操作量に応じた速度で作動し、ブーム２または
アーム３を動かすことができる。
次に、手動操作によつてバケツト先端Ｐを第１
図に示すＴ方向で、且つ第２図に示すように
線上にセツトし、法面傾斜角設定ダイヤル９を掘
削しようとする法面の勾配φに設定し、リセツト
スイツチ１７を押してこの時の旋回角度計１６の
値を零とし、掘削速度指令ペダル１１を踏めば法
面最大傾斜方向Ｔの直線掘削が開始される。掘削
指令ペダルを踏むと制御指令器１３から指令信号
が出力されると共にペダル１１の操作量に応じ
た指令信号Vtが出力され、バケツト先端速度演
算器１４では、Vt、φ、車体の傾斜角検出器１
５よりの車体傾斜角φ0および旋回角度計よりの
検出角θ（但しθ＝０）を入力し、上記(5)、(1)′、
(2)′式に基づいて直交速度成分Vx、Vyが演算され
る。この場合(3)式ではφ′＝φとなる。また、角速
度演算器１８は制御指令信号によつて(3)、(4)式
の演算を開始し、直線掘削を行うための角速度の
目標値β〓r、α〓rが演算される。手動操作レバー５ま
たは７が操作されなければ、このβ〓r、α〓rがβ〓、
α〓と
なり、この信号によつてブームシリンダC1およ
びアームシリンダC2が駆動されて、ブーム２お
よびアーム３はβ〓、α〓の速度で動くことになる。
一方積分器２３，２４によつてβ〓、α〓は積分され
角度の目標値β^、α^となり、角度検出器１９，２
０から検出された実際の角度β、αと比較され、
それらの間に偏差Δβ、Δαがあるとき、すなわ
ち、バケツト先端Ｐが目標の直線からずれた時に
は、このΔβ、Δαによつてブーム２、アーム３の
移動速度が補正され精度良く直接掘削を行うこと
ができる。
図に示すＴ方向で、且つ第２図に示すように
線上にセツトし、法面傾斜角設定ダイヤル９を掘
削しようとする法面の勾配φに設定し、リセツト
スイツチ１７を押してこの時の旋回角度計１６の
値を零とし、掘削速度指令ペダル１１を踏めば法
面最大傾斜方向Ｔの直線掘削が開始される。掘削
指令ペダルを踏むと制御指令器１３から指令信号
が出力されると共にペダル１１の操作量に応じ
た指令信号Vtが出力され、バケツト先端速度演
算器１４では、Vt、φ、車体の傾斜角検出器１
５よりの車体傾斜角φ0および旋回角度計よりの
検出角θ（但しθ＝０）を入力し、上記(5)、(1)′、
(2)′式に基づいて直交速度成分Vx、Vyが演算され
る。この場合(3)式ではφ′＝φとなる。また、角速
度演算器１８は制御指令信号によつて(3)、(4)式
の演算を開始し、直線掘削を行うための角速度の
目標値β〓r、α〓rが演算される。手動操作レバー５ま
たは７が操作されなければ、このβ〓r、α〓rがβ〓、
α〓と
なり、この信号によつてブームシリンダC1およ
びアームシリンダC2が駆動されて、ブーム２お
よびアーム３はβ〓、α〓の速度で動くことになる。
一方積分器２３，２４によつてβ〓、α〓は積分され
角度の目標値β^、α^となり、角度検出器１９，２
０から検出された実際の角度β、αと比較され、
それらの間に偏差Δβ、Δαがあるとき、すなわ
ち、バケツト先端Ｐが目標の直線からずれた時に
は、このΔβ、Δαによつてブーム２、アーム３の
移動速度が補正され精度良く直接掘削を行うこと
ができる。
また、直線掘削中に手動操作レバー５または７
を操作すれば、その操作量に応じた速度信号β〓M
またはα〓Mが加算器２１，２２で角速度目標値β〓rま
たはα〓rに加算された状態でブーム２またはアーム
３が動かされるので、スムースな手動補正動作を
行うことができる。
を操作すれば、その操作量に応じた速度信号β〓M
またはα〓Mが加算器２１，２２で角速度目標値β〓rま
たはα〓rに加算された状態でブーム２またはアーム
３が動かされるので、スムースな手動補正動作を
行うことができる。
尚、積分器２３，２４では手動補正による速度
信号β〓Mまたはα〓Mが加算したβ〓またはα〓を積
分
して目標角度β^、α^を計算しているので、手動操
作レバー５または７の操作を止めた時には、β^、
α^は実際のβ、αとほゞ一致した値となつてお
り、その時点のバケツト先端位置から角度αの直
線掘削を行う。
信号β〓Mまたはα〓Mが加算したβ〓またはα〓を積
分
して目標角度β^、α^を計算しているので、手動操
作レバー５または７の操作を止めた時には、β^、
α^は実際のβ、αとほゞ一致した値となつてお
り、その時点のバケツト先端位置から角度αの直
線掘削を行う。
次に、Ｔ方向の掘削を終了した後、旋回体を任
意の角度θだけ旋回させて、第１図のT′方向で
法面Ｓ上にバケツト先端Ｐを位置しペダル１１を
踏めば、旋回角θに対応した任意のT′方向の直
線掘削が開始される。この時、バケツト先端速度
演算器１４は(5)式によりφ′を演算し、これに基い
て(3)、(4)式により直交速度成分Vx、Vyを演算す
る。
意の角度θだけ旋回させて、第１図のT′方向で
法面Ｓ上にバケツト先端Ｐを位置しペダル１１を
踏めば、旋回角θに対応した任意のT′方向の直
線掘削が開始される。この時、バケツト先端速度
演算器１４は(5)式によりφ′を演算し、これに基い
て(3)、(4)式により直交速度成分Vx、Vyを演算す
る。
従つて、バケツト先端Ｐの掘削方向が法面最大
傾斜方向Ｔから外れても法面傾斜設定ダイヤル９
で設定した法面の勾配φに沿つた直線掘削が行わ
れる。
傾斜方向Ｔから外れても法面傾斜設定ダイヤル９
で設定した法面の勾配φに沿つた直線掘削が行わ
れる。
以上の実施例では、走行体１bの傾斜角度φ0を
検出してバケツト先端速度演算器１４に取り込ん
でバケツト先端Ｐの速度成分Vx、Vyを演算した
が、ほゞ平坦な地面上で法面掘削を行う際には車
体傾斜を無視してVx、Vyを演算しても良く、こ
の際にはφ0＝０として(1)′、(2)′の演算を行う。
検出してバケツト先端速度演算器１４に取り込ん
でバケツト先端Ｐの速度成分Vx、Vyを演算した
が、ほゞ平坦な地面上で法面掘削を行う際には車
体傾斜を無視してVx、Vyを演算しても良く、こ
の際にはφ0＝０として(1)′、(2)′の演算を行う。
また、上記演算はブロツク図を用いて示した
が、演算にはアナログ演算、デイジタル演算のど
ちらでも良く、マイクロコンピユータなどを用い
ると最も適切である。
が、演算にはアナログ演算、デイジタル演算のど
ちらでも良く、マイクロコンピユータなどを用い
ると最も適切である。
さらに、上記実施例では油圧シヨベルの作業具
としてバツクホウバケツトを例示したが、法面上
を移動される作業具として掴み装置、破砕機また
は穿孔機などを取付けても本発明は同様の効果を
奏するものである。
としてバツクホウバケツトを例示したが、法面上
を移動される作業具として掴み装置、破砕機また
は穿孔機などを取付けても本発明は同様の効果を
奏するものである。
以上説明した本発明によれば、旋回角度を検出
する旋回角度検出手段を設け、旋回時の法面上の
作業に際して、旋回角度信号を作業具先端速度演
算器に入力し、演算時の法面勾配の補正を行うよ
うにしたので、法面上の作業を行うのに走行移動
せず、そのままの位置で旋回を行いながら作業す
ることができるので、作業能率を著しく向上させ
ることができると共に作業範囲の拡大を計ること
ができる。
する旋回角度検出手段を設け、旋回時の法面上の
作業に際して、旋回角度信号を作業具先端速度演
算器に入力し、演算時の法面勾配の補正を行うよ
うにしたので、法面上の作業を行うのに走行移動
せず、そのままの位置で旋回を行いながら作業す
ることができるので、作業能率を著しく向上させ
ることができると共に作業範囲の拡大を計ること
ができる。
第１図は油圧シヨベルで法面掘削を行う状態の
平面図、第２図は油圧シヨベルで法面掘削を行う
状態の幾何学的関係を説明する正面図、第３図は
本発明の一実施例に係る制御装置を示すブロツク
線図である。 １……油圧シヨベル本体、１a……走行体、１b
……旋回体、２……ブーム、３……アーム、４…
…バケツト（作業具）、９……法面傾斜角設定ダ
イヤル、１０……法面傾斜角設定器、１１……掘
削速度指令ペダル（作業速度指令手段）、１２…
…掘削速度指令器、１４……バケツト先端速度演
算器（作業具先端速度演算器）、１６……旋回角
度計（旋回角度検出手段）。
平面図、第２図は油圧シヨベルで法面掘削を行う
状態の幾何学的関係を説明する正面図、第３図は
本発明の一実施例に係る制御装置を示すブロツク
線図である。 １……油圧シヨベル本体、１a……走行体、１b
……旋回体、２……ブーム、３……アーム、４…
…バケツト（作業具）、９……法面傾斜角設定ダ
イヤル、１０……法面傾斜角設定器、１１……掘
削速度指令ペダル（作業速度指令手段）、１２…
…掘削速度指令器、１４……バケツト先端速度演
算器（作業具先端速度演算器）、１６……旋回角
度計（旋回角度検出手段）。
Claims (1)
- １ 走行体上に旋回可能に載置された旋回体と、
旋回体に俯仰動可能に取付けられたブームと、ブ
ームの先端に揺動可能に取付けられたアームと、
アームの先端に回動可能に取付けられた作業具と
を備え、前記ブーム、アームおよび作業具をそれ
ぞれのシリンダによつて操作し、作業具の先端部
を所望の法面に沿つた直線軌跡上を移動させるも
のにおいて、少なくとも作業速度指令手段からの
作業速度指令値と法面の勾配設定手段からの法面
勾配設定値とから作業具先端の直交速度成分を演
算し出力する作業具先端速度演算器に、前記旋回
体の旋回角度検出手段からの所定の旋回角度信号
を取り込んで前記ブーム、アームの制御を修正す
ることにより、旋回角度の変化にかかわらず所望
の勾配の法面に沿うとともに前記所定の旋回角度
に沿う作業軌跡を得るようにしたことを特徴とす
る油圧シヨベルの作業具軌跡制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20189383A JPS6095035A (ja) | 1983-10-29 | 1983-10-29 | 油圧シヨベルの作業具軌跡制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20189383A JPS6095035A (ja) | 1983-10-29 | 1983-10-29 | 油圧シヨベルの作業具軌跡制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6095035A JPS6095035A (ja) | 1985-05-28 |
| JPH0415852B2 true JPH0415852B2 (ja) | 1992-03-19 |
Family
ID=16448570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20189383A Granted JPS6095035A (ja) | 1983-10-29 | 1983-10-29 | 油圧シヨベルの作業具軌跡制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6095035A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0721281B2 (ja) * | 1986-04-04 | 1995-03-08 | 日立建機株式会社 | 油圧回路 |
| JP3571142B2 (ja) * | 1996-04-26 | 2004-09-29 | 日立建機株式会社 | 建設機械の軌跡制御装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56150227A (en) * | 1980-04-18 | 1981-11-20 | Komatsu Ltd | Controller for excavation of trench by oil-pressure excavator |
| JPS58164829A (ja) * | 1982-03-19 | 1983-09-29 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 油圧シヨベルの直線掘削装置 |
-
1983
- 1983-10-29 JP JP20189383A patent/JPS6095035A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56150227A (en) * | 1980-04-18 | 1981-11-20 | Komatsu Ltd | Controller for excavation of trench by oil-pressure excavator |
| JPS58164829A (ja) * | 1982-03-19 | 1983-09-29 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 油圧シヨベルの直線掘削装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6095035A (ja) | 1985-05-28 |
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