JPH0454792B2 - - Google Patents

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JPH0454792B2
JPH0454792B2 JP62051478A JP5147887A JPH0454792B2 JP H0454792 B2 JPH0454792 B2 JP H0454792B2 JP 62051478 A JP62051478 A JP 62051478A JP 5147887 A JP5147887 A JP 5147887A JP H0454792 B2 JPH0454792 B2 JP H0454792B2
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JP
Japan
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arm
trajectory control
trajectory
control
tip
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JP62051478A
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JPS63219789A (ja
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Juhei Sato
Kenichi Myata
Kenichiro Date
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 A 産業上の利用分野 本発明は、アースオーガ等の作業用アタツチメ
ントを有するアーム式作業機に関する。
B 従来の技術 この種のアーム式作業機の従来例として、第6
図に示すように、油圧シヨベル本体にアースオー
ガを装着したものが知られている。
第6図において、油圧シヨベル本体は、上部旋
回体1と下部走行体2とにより構成され、上部旋
回体1にはブーム3、ブーム用油圧シリンダ4、
連結用油圧シリンダ5が設けられている。ブーム
3にはリーダ6の上部が、連結用油圧シリンダ5
にはリーダ6の下部がそれぞれ連結されている。
リーダ6にはオーガマシン7が装着され、リーダ
6の上端に設けられたモータ8によつて駆動され
るチエーン9により上下運動可能である(第7
図)。このオーガマシン7にはモータと減速機が
内蔵され、オーガスクリユ10を駆動する。
掘削作業を行うにあたり、まずリーダ6を所定
位置に位置決めしてオーガスクリユ10を回転さ
せ、オーガマシン7の自重により地面に孔を穿設
する。
この種のアースオーガ付油圧シヨベルを輸送用
車両に乗せて輸送するには、第8図に示すように
ブーム3を倒してその下方にリーダ6を抱き込む
ようにしている。
C 発明が解決しようとする問題点 ところで、輸送長さLは、道路交通法により所
定の制限値Lmax以下にする必要があるため、第
8図に示すような輸送姿勢の場合、リーダ6の長
さが限定されアースオーガ作業時の高さh(第7
図)が制約を受けてしまう。
また、特開昭62−33937号公報には、第1ブー
ム、第2ブームおよび回転式アームを順に作業機
本体に連結するとともに、回転式アームの先端に
バケツトを連結し、第1、第2ブームを軌跡制御
すると同時に回転式アームを回転制御して、バケ
ツトを所定姿勢のまま所望の方向に直線運動可能
にした装置が開示されている。さらに特開昭57−
74437号公報には、ブーム、アームおよびバケツ
トを順に作業機本体に連結し、ブームおよびアー
ムの軌跡制御を行うと同時にバケツトの姿勢制御
を行い、バケツトを所定姿勢のまま所望の方向に
直線運動可能にした装置が開示されている。
しかしながら、これらの装置では、上記バケツ
トの直線運動制御を行う際には、ブーム、アー
ム、バケツトなどの全ての作業用フロントを軌跡
制御あるいは姿勢制御に用いているため、この直
線運動制御中に例えばアームを手動操作により適
宜駆動して作業範囲を拡大することはできない。
本発明の目的は、上記リーダを廃止して輸送性
の改善を図るとともに、軌跡制御中にアームを手
動操作により駆動して作業範囲の拡大を可能した
アーム式作業機を提供することにある。
D 問題点を解決するための手段 一実施例を示す第1図および第4図により説明
すると、本発明は、作業機本体1に回動可能に連
結され、手動操作に応じて回動される手動式アー
ム21を備えたアーム式作業機に適用される。
そして、手動式アーム21の先端に回動可能に
連結された軌跡制御用第1アーム24と、この軌
跡制御用第1アーム24の先端に回動可能に連結
された軌跡制御用第2アーム27と、この軌跡制
御用第2アーム27の先端に吊持される作業用ア
タツチメント31,32と、軌跡制御時に操作さ
れる操作手段43aと、この操作手段43aから
の指令信号により軌跡制御用第1および第2アー
ム24,27を軌跡制御して、軌跡制御用第2ア
ーム27の作業用アタツチメント連結点C0を所
定の軌跡に沿つて移動させる軌跡制御手段41と
を具備し、これにより上記問題点を解決する。
E 作用 操作手段43aを操作すると、その指令信号に
より軌跡制御手段41は軌跡制御演算を行ない、
この演算結果に基づいて、軌跡制御用第1、第2
アーム24,27を駆動させるべく駆動信号を出
力する。これにより、各アーム24,27が所定
量駆動され、その結果、軌跡制御用第2アーム2
7の作業用アタツチメント連結点が所定の軌跡に
沿つて移動し、作業用アタツチメント31,32
がその軌跡に沿つて昇降する。作業用アタツチメ
ントがアースオーガであれば、地面に対して垂直
に昇降する。
F 実施例 −第1の実施例− 第1図〜第5図に基づいて、本発明の第1の実
施例を説明する。なお、第6図と同様な箇所には
同一の符号を付して説明する。
第1図において、上部旋回体1には第1のアー
ム21が回動支点22に回動可能に取付けられ、
この第1のアーム21は第1のアーム用シリンダ
23によつて駆動される。第1のアーム21の先
端には第2のアーム24が回動支点25に回動可
能に取付けられ、この第2のアーム24は第2の
アーム用シリンダ26によつて駆動される。第2
のアーム24の先端には第3のアーム27が回動
支点28に回動可能に取付けられ、この第3のア
ーム27は第3のアーム用シリンダ29によつて
駆動される。第2図に示すように、第3のアーム
27の先端には、ピン30によりオーガマシン3
1が取付けられ、このオーガマシン31に内蔵さ
れたモータと減速機によつてオーガスクリユ32
が駆動される。すなわち、オーガマシン31は第
3のアーム27に吊持され、オーガスクリユ32
は鉛直方向に延設する。また、第1のアーム21
の回動支点22近傍には、第1のアーム21の対
地角α1(第3図)を検出する対地角度計33が設
けられ、第2のアーム24回動支点25および第
3のアーム27との回動支点28にはそれぞれ相
対角度θ2,θ3(第3図)を検出する相対角度計3
4,35が設けられている。対地角度計33とし
て重錘振子式角度計、相対角度計34,35とし
てポテンシヨメータまたはロータリエンコーダが
用いられる。
第4図に油圧回路および制御系を示す。
対地角度計33、相対角度計34,35の出力
α1,θ2,θ3はマイクロプロセツサ等を有する演算
制御回路41に入力される。42はアーム長設定
器であり第1〜第3のアーム21,24,27の
基準長さl1〜l3(第3図)をキーで設定し演算制御
回路41に入力する。また、43は軌跡制御用操
作レバー43aの操作量に応じた作業速度でアー
ムオーガ31を同一作業半径のまま昇降させる速
度信号設定装置であり、ここから速度指令信号v
が演算制御回路41に入力される。演算制御回路
41は、例えば特開昭61−45025号に開示されて
いるような軌跡制御演算を行う。本例では、第3
のアーム27の先端軌跡が作業半径R=一定とな
るような軌跡制御を行う。すなわち、アースオー
ガ31を垂直に押圧すべく各油圧シリンダ26,
29の伸縮量を演算し、各油圧シリンダ26,2
9の伸縮を制御する電磁比例弁45,46に駆動
信号i1,i2を出力する。この電磁比例弁45,4
6は、油圧ポンプ47a,47bと各油圧シリン
ダ26,29との間に設けられ、入力される駆動
信号に応じた切換位置および開口面積が設定され
る。第1のアーム用シリンダ23および第3のア
ーム用シリンダ29は、それぞれパイロツト式方
向切換弁48,49を介してそれぞれ油圧ポンプ
47a,47bと接続可能となつている。そし
て、操作レバー50aによりパイロツトバルブ5
0を操作して方向切換弁48を、操作レバー51
aによりパイロツトバルブ51を操作して方向切
換弁49をそれぞれ切換制御することによりアー
ム21,27用の油圧シリンダ23,29を単独
で駆動できる。また、第2のアーム用シリンダ2
6についても、操作レバー43aを所定の方向に
(前後方向が軌跡制御用であれば左右方向)操作
して電磁比例弁45を切り換えることによつて単
独で駆動することが可能である。
以上の実施例において、第1のアーム21が手
動式アームを、第2のアーム24、第3のアーム
27が軌跡制御用第1アーム、軌跡制御用第2ア
ームを、オーガマシン31およびオーガスクリユ
32が作業用アタツチメントを、軌跡制御用操作
レバー43aが操作手段を、演算制御回路41が
軌跡制御手段をそれぞれ構成する。
このように構成された作業車両においては、第
1〜第3のアーム駆動用操作レバー50a,43
a,51aにより所望の作業半径R0を得る。次
いで、軌跡制御用操作レバー43aを例えば前後
方向に操作すると、操作開始時の作業半径R0
次のようにして設定される。
今、第3図に示すように、第1〜第3のアーム
21,24,27の基準長さ(各連結点距離)を
l1〜l3、対地角度計33で検出される第1のアー
ム21の対地角をα1、相対角度計34,35でそ
れぞれ検出される第2、第3のアーム24,27
の相対角度をθ2,θ3とすると、作業半径Rは、 R=l1cosα1+l2cos(α1−θ2)+l3cos(α1−θ2
θ3) で表される。この式に基づいて作業半径R0が設
定される。
軌跡制御用レバー43aを操作すると、上述の
ようにR0が設定されるとともに、速度信号設定
装置43はレバー43aの操作量に応じた速度で
アースオーガ31を降下させるべく速度信号vを
設定し演算制御回路41に出力する。演算制御回
路41は、相対角度計34,35からの入力信号
により第1図に示すアーム27の先端位置C0
座標(R0,Y0)およびアーム24の先端位置B0
の座標を演算する。そして、C0からΔY1だけ下
方のアーム27における先端位置の目標点C1
座標(R0,Y0−ΔY1)を求めるとともに、第3
のアーム27の先端が目標点C1まで移動した場
合に第2のアーム24の先端が位置すべき目標点
B1の座標を演算する。このC1,B1に関する演算
結果と速度指令信号vとから各油圧シリンダ2
6,29の伸縮量を演算し、その結果に基づいて
電磁比例弁45,46に駆動信号i1,i2を出力す
る。電磁比例弁45,46は入力された駆動信号
i1,i2に応じて所定の位置に切り換わり、油圧ポ
ンプ47a,47bからの吐出油が電磁比例弁4
5,46を介して各シリンダ26,29にそれぞ
れ供給される。これによりシリンダ26,29は
所定の速度で伸縮するので各アーム24,27が
回動し、その先端が位置B1、位置C1にそれぞれ
移動する。その結果、オーガマシン31がΔY1
け降下する。
次いで、演算制御回路41は、C1からΔY2
け下方の目標点C2の座標(R0,Y0−ΔY1
ΔY2)、および第3のアーム27の先端が目標点
C2に移動する場合に第2のアーム24の先端が
位置すべき目標点B2の座標を演算する。
以上のような動作を逐次行なうことによりオー
ガマシン31が地面と垂直のまま下降し、孔が穿
設される。
次に、第5図により、このアースオーガ付油圧
シヨベルの輸送例について説明する。
輸送車両上において、第1〜第3のアーム2
1,24,27を図示のごとく折りたたみ、オー
ガマシン31を寝かせた状態で輸送する。この輸
送姿勢によれば輸送長さが従来と比べ短くなる。
また、3本のアーム21,24,27のうち、
第1のアーム21を手動式とし、第2、第3のア
ーム24,27を軌跡制御用としたので、次のよ
うな効果も得られる。
すなわち、通常、軌跡制御は2本のアームを駆
動制御することにより行うが、上述のように3本
のアームを有するものにおいて、3本のアームの
全てを軌跡制御可能とすると、いずれの2本を軌
跡制御に用いるのかを選択するのに複雑なアルゴ
リズムが必要となる。また、軌跡制御すべき2本
のアームをオペレータがスイツチ操作により選択
するよう構成すると、そのための選択スイツチが
新たに必要となる。これに対して本実施例では、
軌跡制御を行う2本のアーム(第2、第3のアー
ム24,27)が予め決められているので、上述
のような複雑なアルゴリズムも選択スイツチも不
要となり、構成の簡素化が図れる。
さらに、手動式アーム(第1のアーム)21を
作業機本体1に連結し、この手動式アーム21の
先端に軌跡制御用第1、第2アーム(第2、第3
のアーム)24,27を順に連結したので、軌跡
制御時の回動支点A0を高くして第3のアーム2
7のオーガマシン連結点C0を高い位置に設定で
き、より長いオーガスクリユ32が装着可能とな
る。また、軌跡制御中に第1のアーム21を手動
操作により自由に傾動させることができるから、
この第1のアーム21を前方に傾動させることに
より上記連結点C0をより低い位置まで下降させ
ることができ、したがつて上記長いオーガスクリ
ユ32を装着することにより更に深い孔を掘削す
ることが可能となる。
なお、アームの本数は2本以上ならば何本でも
よく、アーム駆動アクチユエータは油圧シリンダ
に限定されず、周知のトルクアクチユエータ等で
更に、作業半径一定という軌跡制御以外、例えば
杭を斜めに打ち込むような対地姿勢角一定といつ
た軌跡制御でもよい。
G 発明の効果 本発明によれば、軌跡制御用第2アームの先端
に作業用アタツチメントを吊持し、軌跡制御によ
り地面との姿勢角を所定の値に保持しつつ昇降さ
せるようにしたので、従来のリーダが不要となり
輸送性が改善されるとともに安心感が得られる。
また、従来と同じ輸送長さでより長い作業用アタ
ツチメントの使用が可能となり掘削性が向上す
る。
また、3本のアームのうち、作業機に連結され
たアームを手動式とし、この手動式アームに連結
された2本のアームを軌跡制御に用いるようにし
たので、いずれの2本を軌跡制御に用いるかを選
択するための複雑なアルゴリズムや選択スイツチ
が不要となり、構成の簡素化が図れる。加えて、
軌跡制御における回動支点位置を高くして軌跡制
御用第2アームの作業用アタツチメント連結点を
高い位置に設定できるので、より長い作業用アタ
ツチメントが装着可能となるのとともに、軌跡制
御中に手動式アームを手動により傾動させること
により上記連結点をより低い位置まで下降させる
ことができ、更に深い孔の掘削が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第5図は本発明の一実施例を示し、第
1図はアースオーガの作業例を示す図、第2図は
第3アームの先端とオーガマシンとの取付け部を
示す図、第3図は各アームの対地角度および相対
角度を示すモデル図、第4図は制御系を示すブロ
ツク図、第5図はオーガマシンの輸送例を示す図
である。第6図〜第8図は従来例を示し、第6図
および第8図は第1図および第5図に相当する従
来例をそれぞれ示す図、第7図はブーム、リー
ダ、オーガマシンの取付け部を示す第6図の−
線矢視図である。 21:第1のアーム、24:第2のアーム、2
7:第3のアーム、23,26,29:油圧シリ
ンダ、33:対地角度計、34,35:相対角度
計、41:演算制御回路、43:速度信号設定装
置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 作業機本体に回動可能に連結され、手動操作
    に応じて回動される手動式アームを備えたアーム
    式作業機において、 前記手動式アームの先端に回動可能に連結され
    た軌跡制御用第1アームと、 この軌跡制御用第1アームの先端に回動可能に
    連結された軌跡制御用第2アームと、 この軌跡制御用第2アームの先端に吊持される
    作業用アタツチメントと、 軌跡制御時に操作される操作手段と、 この操作手段からの指令信号により前記軌跡制
    御用第1および第2アームを軌跡制御して、軌跡
    制御用第2アームの作業用アタツチメント連結点
    を所定の軌跡に沿つて移動させる軌跡制御手段と
    を具備することを特徴とするアーム式作業機。
JP5147887A 1987-03-06 1987-03-06 ア−ム式作業機 Granted JPS63219789A (ja)

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JP5147887A JPS63219789A (ja) 1987-03-06 1987-03-06 ア−ム式作業機

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JPS63219789A JPS63219789A (ja) 1988-09-13
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JP2537749Y2 (ja) * 1990-10-25 1997-06-04 株式会社タダノ 伸縮ブームの垂直移動制御装置
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