JPH05311692A - パワーショベル - Google Patents
パワーショベルInfo
- Publication number
- JPH05311692A JPH05311692A JP25579291A JP25579291A JPH05311692A JP H05311692 A JPH05311692 A JP H05311692A JP 25579291 A JP25579291 A JP 25579291A JP 25579291 A JP25579291 A JP 25579291A JP H05311692 A JPH05311692 A JP H05311692A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- excavation
- bucket
- resistance force
- detected
- arm
- 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.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Operation Control Of Excavators (AREA)
- Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 自動掘削中、埋設されてる異物をバケットの
接触前に検知する。 【構成】 角度センサ１１等の計測値から、バケット５
の掘削深さｄを求める（Ｓ１）。深さｄと目標の深さＤ
とを比較し、シリンダへの流量を調整することにより自
動掘削をする（Ｓ２）。次に、ロードセル１８，１９の
検出値等から掘削抵抗のベクトルを求める（Ｓ３）。求
めたベクトルの異常の有無を、データベースを参照しな
がら判別して、異物の存在を予知する（Ｓ４）。異物の
存在が予知された場合は（Ｓ４Ｙｅｓ）、掘削をいった
ん停止し、次いで目標とする深さＤを修正し（Ｓ５）、
自動掘削を再開する。
接触前に検知する。 【構成】 角度センサ１１等の計測値から、バケット５
の掘削深さｄを求める（Ｓ１）。深さｄと目標の深さＤ
とを比較し、シリンダへの流量を調整することにより自
動掘削をする（Ｓ２）。次に、ロードセル１８，１９の
検出値等から掘削抵抗のベクトルを求める（Ｓ３）。求
めたベクトルの異常の有無を、データベースを参照しな
がら判別して、異物の存在を予知する（Ｓ４）。異物の
存在が予知された場合は（Ｓ４Ｙｅｓ）、掘削をいった
ん停止し、次いで目標とする深さＤを修正し（Ｓ５）、
自動掘削を再開する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動掘削機能を備えた
パワーショベルに関する。
パワーショベルに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の自動掘削機能を備えたパワーショ
ベルでは、予め掘削作業時のバケットの刃先軌跡が入力
されると、掘削作業中はこの刃先軌跡上をバケットの刃
先が移動するように、バケット、アームおよびブームを
駆動する各油圧シリンダの油量が調整される。それによ
り、操作者の複雑なレバー操作が不要となり、熟練して
いない操作者であっても、高能率・高精度の掘削作業を
連続しておこなうことができる。
ベルでは、予め掘削作業時のバケットの刃先軌跡が入力
されると、掘削作業中はこの刃先軌跡上をバケットの刃
先が移動するように、バケット、アームおよびブームを
駆動する各油圧シリンダの油量が調整される。それによ
り、操作者の複雑なレバー操作が不要となり、熟練して
いない操作者であっても、高能率・高精度の掘削作業を
連続しておこなうことができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したパ
ワーショベルでは、掘削作業が自動化されたため、操作
者は掘削作業中の煩わしいレバー操作から開放されるも
のの、掘削作業の手応えが得られなくなる。つまり、操
作者がレバーを操作しながらの従来の手動掘削では、目
視確認をする以外に、レバー操作に対するバケット動作
の応答からもバケットに発生する掘削抵抗の大きさを操
作者が感覚的に把握することができた。それに対し、自
動掘削の場合、操作者は掘削抵抗の変化を直接感覚的に
知ることができない。
ワーショベルでは、掘削作業が自動化されたため、操作
者は掘削作業中の煩わしいレバー操作から開放されるも
のの、掘削作業の手応えが得られなくなる。つまり、操
作者がレバーを操作しながらの従来の手動掘削では、目
視確認をする以外に、レバー操作に対するバケット動作
の応答からもバケットに発生する掘削抵抗の大きさを操
作者が感覚的に把握することができた。それに対し、自
動掘削の場合、操作者は掘削抵抗の変化を直接感覚的に
知ることができない。
【０００４】また、自動掘削の場合、掘削作業を監視し
ている操作者の注意力は、手動掘削の場合に比べどうし
ても劣ってしまうことがいなめない。そのため、地中に
埋設物等の異物があった場合、熟練した操作者が手動掘
削をしていれば、バケットが実際に異物に当たった瞬間
に、あるいはその直前の操作の微妙な違和感で異常を察
知し、バケットの掘削動作を停止させて、異物に対する
掘削を回避することができる。それに対して自動掘削に
よる掘削作業では、バケットが異物に当たり、掘削抵抗
が急激に上昇して油圧がリリーフする程度までバケット
の動作が進行してからでないと、作業を監視している操
作者は異常に気付くことができない。
ている操作者の注意力は、手動掘削の場合に比べどうし
ても劣ってしまうことがいなめない。そのため、地中に
埋設物等の異物があった場合、熟練した操作者が手動掘
削をしていれば、バケットが実際に異物に当たった瞬間
に、あるいはその直前の操作の微妙な違和感で異常を察
知し、バケットの掘削動作を停止させて、異物に対する
掘削を回避することができる。それに対して自動掘削に
よる掘削作業では、バケットが異物に当たり、掘削抵抗
が急激に上昇して油圧がリリーフする程度までバケット
の動作が進行してからでないと、作業を監視している操
作者は異常に気付くことができない。
【０００５】なお、従来の自動掘削装置にも、異物の掘
削を想定して、掘削抵抗の増加を検知することによりバ
ケットの作動を停止する機能を備えたものも一部に見ら
れる。しかし、その場合でも、地中の異物を検知するこ
とができるのは、異物に対してバケットが当たって掘削
抵抗が増してからであり、そのために検知タイミングが
遅れ気味となってしまう。このように従来の自動掘削機
能を備えたパワーショベルでは、異物が埋設された地面
を掘削する場合、予め異物の存在が予想できず、あるい
は異物の埋設が予想されてもその位置が不明であれば、
バケットが異物を実際に掘削するまで、異物を検知する
ことができないという問題があった。本発明は上記問題
点を解決するためになされたもので、その目的とすると
ころは、自動掘削の最中、埋設されている異物にバケッ
トが接触する前に検知するようにして、埋設異物を誤っ
て掘削し破損することのないパワーショベルを提供する
ことにある。
削を想定して、掘削抵抗の増加を検知することによりバ
ケットの作動を停止する機能を備えたものも一部に見ら
れる。しかし、その場合でも、地中の異物を検知するこ
とができるのは、異物に対してバケットが当たって掘削
抵抗が増してからであり、そのために検知タイミングが
遅れ気味となってしまう。このように従来の自動掘削機
能を備えたパワーショベルでは、異物が埋設された地面
を掘削する場合、予め異物の存在が予想できず、あるい
は異物の埋設が予想されてもその位置が不明であれば、
バケットが異物を実際に掘削するまで、異物を検知する
ことができないという問題があった。本発明は上記問題
点を解決するためになされたもので、その目的とすると
ころは、自動掘削の最中、埋設されている異物にバケッ
トが接触する前に検知するようにして、埋設異物を誤っ
て掘削し破損することのないパワーショベルを提供する
ことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、予め設定したバケットの刃先軌跡に
基づき、ブーム、アームおよびバケットを駆動する各油
圧シリンダへの供給油量を調整して自動掘削するパワー
ショベルにおいて、ブーム、アームおよびバケットそれ
ぞれの回動角度を検出する角度センサと、アームとバケ
ット間の回動支軸および駆動支軸に設置されて、バケッ
トに生じる掘削抵抗力を検出する１対のロードセルと、
角度センサが検出したブーム、アームおよびバケットの
各回動角度から、バケットの掘削距離を算出する手段
と、角度センサが検出したアームに対するバケットの回
動角度およびロードセルが検出した掘削抵抗力の各成分
値から、掘削抵抗力の大きさを算出する手段と、角度セ
ンサが検出したバケットの回動角度およびロードセルが
検出した掘削抵抗力の各成分値から、掘削抵抗力の方向
を算出する手段と、角度センサが検出したバケットの回
動角度およびロードセルが検出した掘削抵抗力の各成分
値から、掘削抵抗力の着力位置を算出する手段と、自動
掘削中におけるバケットの掘削距離と掘削抵抗力との相
互の関係を表すパラメータと、掘削距離により変化する
掘削抵抗力の各値が掘削異常であるか否かを判別するた
めの許容範囲を指定するデータとを各種掘削条件ごとに
蓄積したデータベースと、算出された掘削距離および掘
削抵抗力の各値について、データベースを参照しながら
相互の値が許容される範囲内であるか否かを判別し、範
囲外である場合は掘削異常として異常信号を発生する手
段とを有することを特徴とする。
に、第１の発明は、予め設定したバケットの刃先軌跡に
基づき、ブーム、アームおよびバケットを駆動する各油
圧シリンダへの供給油量を調整して自動掘削するパワー
ショベルにおいて、ブーム、アームおよびバケットそれ
ぞれの回動角度を検出する角度センサと、アームとバケ
ット間の回動支軸および駆動支軸に設置されて、バケッ
トに生じる掘削抵抗力を検出する１対のロードセルと、
角度センサが検出したブーム、アームおよびバケットの
各回動角度から、バケットの掘削距離を算出する手段
と、角度センサが検出したアームに対するバケットの回
動角度およびロードセルが検出した掘削抵抗力の各成分
値から、掘削抵抗力の大きさを算出する手段と、角度セ
ンサが検出したバケットの回動角度およびロードセルが
検出した掘削抵抗力の各成分値から、掘削抵抗力の方向
を算出する手段と、角度センサが検出したバケットの回
動角度およびロードセルが検出した掘削抵抗力の各成分
値から、掘削抵抗力の着力位置を算出する手段と、自動
掘削中におけるバケットの掘削距離と掘削抵抗力との相
互の関係を表すパラメータと、掘削距離により変化する
掘削抵抗力の各値が掘削異常であるか否かを判別するた
めの許容範囲を指定するデータとを各種掘削条件ごとに
蓄積したデータベースと、算出された掘削距離および掘
削抵抗力の各値について、データベースを参照しながら
相互の値が許容される範囲内であるか否かを判別し、範
囲外である場合は掘削異常として異常信号を発生する手
段とを有することを特徴とする。
【０００７】第２の発明は、第１の発明において、自動
掘削のために各油圧シリンダの駆動量を指定する信号
と、算出された掘削距離、掘削抵抗力の大きさ、方向お
よび着力位置とを比較しながら、各種掘削条件ごとに、
データベース内のパラメータおよび各算出値の許容範囲
を指定するデータを更新または蓄積する手段を備えたこ
とを特徴とする。
掘削のために各油圧シリンダの駆動量を指定する信号
と、算出された掘削距離、掘削抵抗力の大きさ、方向お
よび着力位置とを比較しながら、各種掘削条件ごとに、
データベース内のパラメータおよび各算出値の許容範囲
を指定するデータを更新または蓄積する手段を備えたこ
とを特徴とする。
【０００８】
【作用】第１の発明においては、角度センサが検出した
ブーム、アームおよびバケットそれぞれの回動角度から
自動掘削中のバケットの掘削距離が算出される。また、
角度センサが検出したアームに対するバケットの回動角
度と、ロードセルが検出したバケットの掘削抵抗値から
自動掘削中のバケットに生じる掘削抵抗力の大きさ、方
向および着力位置が算出される。さらに、算出された掘
削距離と他の掘削抵抗力の大きさ、方向および着力位置
との関係から、データベースを参照することにより、掘
削異常であるか否かが判別され、異常であれば異常信号
が出力される。
ブーム、アームおよびバケットそれぞれの回動角度から
自動掘削中のバケットの掘削距離が算出される。また、
角度センサが検出したアームに対するバケットの回動角
度と、ロードセルが検出したバケットの掘削抵抗値から
自動掘削中のバケットに生じる掘削抵抗力の大きさ、方
向および着力位置が算出される。さらに、算出された掘
削距離と他の掘削抵抗力の大きさ、方向および着力位置
との関係から、データベースを参照することにより、掘
削異常であるか否かが判別され、異常であれば異常信号
が出力される。
【０００９】第２の発明においては、自動掘削のために
各油圧シリンダの駆動量を指定する信号と、算出された
掘削距離、掘削抵抗力の大きさ、方向および着力位置と
が比較されて各種掘削条件ごとに、データベース内のパ
ラメータおよび各算出値の許容範囲を指定するデータが
更新または蓄積される。
各油圧シリンダの駆動量を指定する信号と、算出された
掘削距離、掘削抵抗力の大きさ、方向および着力位置と
が比較されて各種掘削条件ごとに、データベース内のパ
ラメータおよび各算出値の許容範囲を指定するデータが
更新または蓄積される。
【００１０】
【実施例】以下、図に沿って本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明を適用したパワーショベルの外観図で
ある。図において、パワーショベルは、履帯１、上部旋
回体２、ブーム３、アーム４、バケット５、ブームシリ
ンダ６、アームシリンダ７およびバケットシリンダ８等
から構成されている。支軸９は、ブーム３を上部旋回体
２に取付けるとともにブーム３の回動中心となる。ま
た、支軸９部には、ブーム３の回動角を測定する角度セ
ンサ１１が設置されている。同様に、支軸１２は、アー
ム４をブーム３に取付けるとともにアーム４の回動中心
となる。また、支軸１２部には、アーム４の回動角を測
定する角度センサ１３が設置されている。
る。図１は本発明を適用したパワーショベルの外観図で
ある。図において、パワーショベルは、履帯１、上部旋
回体２、ブーム３、アーム４、バケット５、ブームシリ
ンダ６、アームシリンダ７およびバケットシリンダ８等
から構成されている。支軸９は、ブーム３を上部旋回体
２に取付けるとともにブーム３の回動中心となる。ま
た、支軸９部には、ブーム３の回動角を測定する角度セ
ンサ１１が設置されている。同様に、支軸１２は、アー
ム４をブーム３に取付けるとともにアーム４の回動中心
となる。また、支軸１２部には、アーム４の回動角を測
定する角度センサ１３が設置されている。
【００１１】支軸１４は、バケット５をアーム４に取付
けるとともにバケット５の回動中心となる。また、支軸
１４部には、バケット５の回動角を測定する角度センサ
１５が設置されている。これらの角度センサ１１，１
３，１５としては、ポテンショメータ等が用いられる。
さらに、バケットシリンダ８の駆動力を伝達するリンク
１６とバケット５とを接続する支軸１７には、ロードセ
ル１８が内蔵され、同様に、支軸１４にもロードセル１
９が内蔵されている。これらのロードセル１８，１９
は、掘削時にバケット５に発生する掘削抵抗の値を、各
支軸１４，１７における直交座標成分、およびモーメン
トとして検出することができる。
けるとともにバケット５の回動中心となる。また、支軸
１４部には、バケット５の回動角を測定する角度センサ
１５が設置されている。これらの角度センサ１１，１
３，１５としては、ポテンショメータ等が用いられる。
さらに、バケットシリンダ８の駆動力を伝達するリンク
１６とバケット５とを接続する支軸１７には、ロードセ
ル１８が内蔵され、同様に、支軸１４にもロードセル１
９が内蔵されている。これらのロードセル１８，１９
は、掘削時にバケット５に発生する掘削抵抗の値を、各
支軸１４，１７における直交座標成分、およびモーメン
トとして検出することができる。
【００１２】なお、このロードセル１８，１９は、支軸
に内蔵される構造であるため、別名ピン形ロードセルと
も言い、本出願人等により開発されたものである（日本
機械学会論文集（Ｃ編）５４巻４９７号（昭６３−１）
２３４頁）。また、上部旋回体２には、傾斜計１０が設
置されており、掘削中の上部旋回体２の姿勢変化を検出
する。このパワーショベルは、図示しないが操作レバー
を備え、ブームシリンダ６、アームシリンダ７およびバ
ケットシリンダ８の伸縮量を調整しての手動掘削が可能
であるとともに、内蔵する自動掘削制御装置２８を用い
て掘削作業を自動的におこなうことができる。
に内蔵される構造であるため、別名ピン形ロードセルと
も言い、本出願人等により開発されたものである（日本
機械学会論文集（Ｃ編）５４巻４９７号（昭６３−１）
２３４頁）。また、上部旋回体２には、傾斜計１０が設
置されており、掘削中の上部旋回体２の姿勢変化を検出
する。このパワーショベルは、図示しないが操作レバー
を備え、ブームシリンダ６、アームシリンダ７およびバ
ケットシリンダ８の伸縮量を調整しての手動掘削が可能
であるとともに、内蔵する自動掘削制御装置２８を用い
て掘削作業を自動的におこなうことができる。
【００１３】図２は、実施例の動作を説明するための機
能ブロック図である。図において、角度センサ１１は、
ブーム３の上部旋回体２に対する回動角度を検出し、そ
の値を掘削距離算出手段２１へ送る。角度センサ１３は
アーム４のブーム３に対する回動角度を検出し、その値
を掘削距離算出手段２１へ送る。角度センサ１５はバケ
ット５のアーム４に対する回動角度を検出し、その値を
掘削距離算出手段２１、掘削抵抗力算出手段２２、掘削
抵抗方向算出手段２３および掘削抵抗着力位置算出手段
２４へ送る。
能ブロック図である。図において、角度センサ１１は、
ブーム３の上部旋回体２に対する回動角度を検出し、そ
の値を掘削距離算出手段２１へ送る。角度センサ１３は
アーム４のブーム３に対する回動角度を検出し、その値
を掘削距離算出手段２１へ送る。角度センサ１５はバケ
ット５のアーム４に対する回動角度を検出し、その値を
掘削距離算出手段２１、掘削抵抗力算出手段２２、掘削
抵抗方向算出手段２３および掘削抵抗着力位置算出手段
２４へ送る。
【００１４】掘削距離算出手段２１は、入力された各回
動角度と、予め入力しておいたブーム３、アーム４の有
効長およびバケット５の外形寸法から、バケット５の刃
先５ａの軌跡を求め、掘削作業の進行にともない変化す
る掘削距離Ｌを算出して、掘削異常判別手段２５および
データベース更新／蓄積手段２７へ送る。掘削抵抗力算
出手段２２は、入力されたバケット５のアーム４に対す
る回動角度およびロードセル１８，１９の検出値から掘
削抵抗力Ｆを算出し、掘削異常判別手段２５およびデー
タベース更新／蓄積手段２７へ送る。
動角度と、予め入力しておいたブーム３、アーム４の有
効長およびバケット５の外形寸法から、バケット５の刃
先５ａの軌跡を求め、掘削作業の進行にともない変化す
る掘削距離Ｌを算出して、掘削異常判別手段２５および
データベース更新／蓄積手段２７へ送る。掘削抵抗力算
出手段２２は、入力されたバケット５のアーム４に対す
る回動角度およびロードセル１８，１９の検出値から掘
削抵抗力Ｆを算出し、掘削異常判別手段２５およびデー
タベース更新／蓄積手段２７へ送る。
【００１５】掘削抵抗方向算出手段２３は、入力された
バケット５のアーム４に対する回動角度およびロードセ
ル１８，１９の検出値から掘削抵抗力Ｆの働く方向θを
算出し、掘削異常判別手段２５およびデータベース更新
／蓄積手段２７へ送る。掘削抵抗着力位置算出手段２４
は、入力されたバケット５のアーム４に対する回動角度
およびロードセル１８，１９の検出値から掘削抵抗力Ｆ
の働く位置ｈを算出し、掘削異常判別手段２５およびデ
ータベース更新／蓄積手段２７へ送る。
バケット５のアーム４に対する回動角度およびロードセ
ル１８，１９の検出値から掘削抵抗力Ｆの働く方向θを
算出し、掘削異常判別手段２５およびデータベース更新
／蓄積手段２７へ送る。掘削抵抗着力位置算出手段２４
は、入力されたバケット５のアーム４に対する回動角度
およびロードセル１８，１９の検出値から掘削抵抗力Ｆ
の働く位置ｈを算出し、掘削異常判別手段２５およびデ
ータベース更新／蓄積手段２７へ送る。
【００１６】これらの算出された掘削距離Ｌ、掘削抵抗
力の大きさＦ、方向θ、位置ｈは、図３，４に示す内容
である。すなわち、自動掘削により地面Ｇを一定の深さ
Ｄで掘削を続けようとする場合、バケット５の刃先５ａ
が地面Ｇに食い込みその先端が深さＤに達した後の水平
方向の移動量が掘削距離Ｌとなる。また、バケット５に
は掘削にともない抵抗を生じ、その抵抗力をベクトルと
して表すとその大きさがＦとなり、見掛け上はバケット
５の刃先５ａから高さｈの位置でバケット５に作用し、
またその方向は水平面に対して角度θとなる。
力の大きさＦ、方向θ、位置ｈは、図３，４に示す内容
である。すなわち、自動掘削により地面Ｇを一定の深さ
Ｄで掘削を続けようとする場合、バケット５の刃先５ａ
が地面Ｇに食い込みその先端が深さＤに達した後の水平
方向の移動量が掘削距離Ｌとなる。また、バケット５に
は掘削にともない抵抗を生じ、その抵抗力をベクトルと
して表すとその大きさがＦとなり、見掛け上はバケット
５の刃先５ａから高さｈの位置でバケット５に作用し、
またその方向は水平面に対して角度θとなる。
【００１７】次に、掘削異常判別手段２５は、掘削距離
Ｌの増大につれて変化する掘削抵抗力について、正常掘
削の場合その値の許容範囲をデータベース２６を参照し
て再現する。図５は、ここで再現された掘削距離Ｌと掘
削抵抗力の大きさＦの関係を示し、抵抗力Ｆは掘削距離
Ｌの増大とともに直線的に増加し、予め設定される抵抗
力よりも一定以上大きい抵抗力は異常値として斜線で示
している。
Ｌの増大につれて変化する掘削抵抗力について、正常掘
削の場合その値の許容範囲をデータベース２６を参照し
て再現する。図５は、ここで再現された掘削距離Ｌと掘
削抵抗力の大きさＦの関係を示し、抵抗力Ｆは掘削距離
Ｌの増大とともに直線的に増加し、予め設定される抵抗
力よりも一定以上大きい抵抗力は異常値として斜線で示
している。
【００１８】図６は、同様に掘削距離Ｌと掘削抵抗の方
向θの関係を示し、方向θは掘削距離Ｌが増大しても一
定であり、予め設定される角度の上下一定幅以外の角度
は異常値として斜線で示している。図７は、同様に掘削
距離Ｌと掘削抵抗の着力位置ｈの関係を示し、位置ｈは
掘削距離Ｌが増大するとともに徐々に増大する。初めの
値よりも低い値や、極端に大きい値は斜線で示される異
常範囲となる。これらのことから、掘削異常判別手段２
５は、掘削距離Ｌごとに算出された掘削抵抗力の大きさ
Ｆ、方向θ、位置ｈの値が適正な値か否かを判別し、何
れかでも異常であると判別されると、異常信号を自動掘
削制御装置２８へ送る。
向θの関係を示し、方向θは掘削距離Ｌが増大しても一
定であり、予め設定される角度の上下一定幅以外の角度
は異常値として斜線で示している。図７は、同様に掘削
距離Ｌと掘削抵抗の着力位置ｈの関係を示し、位置ｈは
掘削距離Ｌが増大するとともに徐々に増大する。初めの
値よりも低い値や、極端に大きい値は斜線で示される異
常範囲となる。これらのことから、掘削異常判別手段２
５は、掘削距離Ｌごとに算出された掘削抵抗力の大きさ
Ｆ、方向θ、位置ｈの値が適正な値か否かを判別し、何
れかでも異常であると判別されると、異常信号を自動掘
削制御装置２８へ送る。
【００１９】データベース２６は、予め、自動掘削する
ときに対象地盤の土質や掘削条件ごとに、バケット５に
発生する掘削抵抗の各値と掘削距離Ｌとの関係を再現す
るためのパラメータ、および掘削距離Ｌの増大とともに
変化する各値が掘削異常か否かを判別するための各算出
値の許容範囲を指定するデータを蓄積している。自動掘
削制御装置２８は、予め入力・指定された自動掘削の内
容に基づき、ブームシリンダ６、アームシリンダ７およ
びバケットシリンダ８等の動作信号を作成してデータベ
ース更新／蓄積手段２７および図示しないバルブ類へ送
る。
ときに対象地盤の土質や掘削条件ごとに、バケット５に
発生する掘削抵抗の各値と掘削距離Ｌとの関係を再現す
るためのパラメータ、および掘削距離Ｌの増大とともに
変化する各値が掘削異常か否かを判別するための各算出
値の許容範囲を指定するデータを蓄積している。自動掘
削制御装置２８は、予め入力・指定された自動掘削の内
容に基づき、ブームシリンダ６、アームシリンダ７およ
びバケットシリンダ８等の動作信号を作成してデータベ
ース更新／蓄積手段２７および図示しないバルブ類へ送
る。
【００２０】また、自動掘削制御装置２８は、異常信号
が入力された場合、動作信号の出力を中断して自動掘削
を停止させるとともに、事前の設定に従って、バケット
５を上方へ移動させてから自動掘削を再開させるための
動作信号を出力する。データベース更新／蓄積手段２７
は、自動掘削制御装置２８からの動作信号と、その動作
信号により掘削が実行されて算出された掘削距離Ｌ、掘
削抵抗力の大きさＦ、方向θ、位置ｈを常時比較してい
くことにより、掘削対象の地盤の特性ごとに異なる掘削
現象を解析してより精度の良いパラメータその他のデー
タを獲得して、データベース２６の内部データを更新お
よび蓄積していく。
が入力された場合、動作信号の出力を中断して自動掘削
を停止させるとともに、事前の設定に従って、バケット
５を上方へ移動させてから自動掘削を再開させるための
動作信号を出力する。データベース更新／蓄積手段２７
は、自動掘削制御装置２８からの動作信号と、その動作
信号により掘削が実行されて算出された掘削距離Ｌ、掘
削抵抗力の大きさＦ、方向θ、位置ｈを常時比較してい
くことにより、掘削対象の地盤の特性ごとに異なる掘削
現象を解析してより精度の良いパラメータその他のデー
タを獲得して、データベース２６の内部データを更新お
よび蓄積していく。
【００２１】図８は、上述した実施例における掘削動作
の一部を表したフローチャートである。図に示すよう
に、先ず、傾斜計１０、角度センサ１１等の計測値か
ら、現在のバケット５の刃先５ａの深さｄを求める（Ｓ
１）。次いで、得られた深さｄと目標とする深さＤとを
比較し、刃先５ａが深さＤとなるように各シリンダへの
流量を調整する（Ｓ２）。ここまでが自動掘削のための
処理となる。次に、ロードセル１８，１９の検出値等か
ら掘削抵抗のベクトルを求め（Ｓ３）、データベースを
参照しながらベクトルの値が異常であるか、すなわち異
物検知の可能性があるか否かを判別する（Ｓ４）。
の一部を表したフローチャートである。図に示すよう
に、先ず、傾斜計１０、角度センサ１１等の計測値か
ら、現在のバケット５の刃先５ａの深さｄを求める（Ｓ
１）。次いで、得られた深さｄと目標とする深さＤとを
比較し、刃先５ａが深さＤとなるように各シリンダへの
流量を調整する（Ｓ２）。ここまでが自動掘削のための
処理となる。次に、ロードセル１８，１９の検出値等か
ら掘削抵抗のベクトルを求め（Ｓ３）、データベースを
参照しながらベクトルの値が異常であるか、すなわち異
物検知の可能性があるか否かを判別する（Ｓ４）。
【００２２】ここで、ベクトルの値に異常がなければ
（Ｓ４Ｎｏ）、先頭へ戻り自動掘削を続ける。ベクトル
の値に異常があれば（Ｓ４Ｙｅｓ）、各シリンダへの流
量を零にして掘削をいったん停止し、ついで、深さＤを
浅い値に修正してから（Ｓ５）、先頭へ戻り、自動掘削
を再開する。このように実施例では、自動掘削をしなが
らバケット５に発生する掘削抵抗のベクトルの変化を監
視することにより、容易に掘削異常を検知することが可
能となる。その結果、地中に異物がある場合でも、実際
に異物まで掘削がおよぶ前に、異物の存在を察知し異物
に対する掘削を回避することが可能になる。これは、掘
削現場において存在が不明である各種の埋設配管、ケー
ブル等を破損してしまうことを未然に防止できることと
なり、作業の安全性、能率を増すことができる。
（Ｓ４Ｎｏ）、先頭へ戻り自動掘削を続ける。ベクトル
の値に異常があれば（Ｓ４Ｙｅｓ）、各シリンダへの流
量を零にして掘削をいったん停止し、ついで、深さＤを
浅い値に修正してから（Ｓ５）、先頭へ戻り、自動掘削
を再開する。このように実施例では、自動掘削をしなが
らバケット５に発生する掘削抵抗のベクトルの変化を監
視することにより、容易に掘削異常を検知することが可
能となる。その結果、地中に異物がある場合でも、実際
に異物まで掘削がおよぶ前に、異物の存在を察知し異物
に対する掘削を回避することが可能になる。これは、掘
削現場において存在が不明である各種の埋設配管、ケー
ブル等を破損してしまうことを未然に防止できることと
なり、作業の安全性、能率を増すことができる。
【００２３】また、自動掘削における掘削現象を解析し
て内部のデータベース２６を常に最適なものに更新でき
るため、掘削対象の地盤の特性や変化に対応して、異常
検知能力を常に高精度に維持できる。なお、掘削抵抗の
異常としては、掘削抵抗の増加だけでなく、減少の場合
も考えられる。すなわち、地中内部に空洞があるような
場合、掘削中に空洞の存在を察知し、掘削をいったん中
断することができる。また、実施例の自動掘削は水平に
バケット５を移動する掘削作業であるが、他の自動掘
削、例えば地面を円弧状の軌跡により掘削するような場
合でも、掘削抵抗のベクトル変化を監視し、正規の作業
の場合の変化と比較することで異常検知が可能である。
さらには、実施例におけるバケット５の刃先５ａの軌跡
が、自動掘削制御装置２８から出力される動作信号に対
応していることから、角度センサ１１，１３，１５の検
出値に代えて自動掘削制御装置２８からの出力信号を用
いることも可能である。
て内部のデータベース２６を常に最適なものに更新でき
るため、掘削対象の地盤の特性や変化に対応して、異常
検知能力を常に高精度に維持できる。なお、掘削抵抗の
異常としては、掘削抵抗の増加だけでなく、減少の場合
も考えられる。すなわち、地中内部に空洞があるような
場合、掘削中に空洞の存在を察知し、掘削をいったん中
断することができる。また、実施例の自動掘削は水平に
バケット５を移動する掘削作業であるが、他の自動掘
削、例えば地面を円弧状の軌跡により掘削するような場
合でも、掘削抵抗のベクトル変化を監視し、正規の作業
の場合の変化と比較することで異常検知が可能である。
さらには、実施例におけるバケット５の刃先５ａの軌跡
が、自動掘削制御装置２８から出力される動作信号に対
応していることから、角度センサ１１，１３，１５の検
出値に代えて自動掘削制御装置２８からの出力信号を用
いることも可能である。
【００２４】
【発明の効果】以上述べたように第１の発明によれば、
各センサの検出値に基づきデータベースを参照しながら
の掘削現象の解析により、自動掘削中における掘削異常
の有無を的確にしかも早期に判断できるため、操作者に
対し、掘削異常を監視するための負担を軽減することが
できる。また、掘削異常が生じた場合は、その異常信号
に基づきバケットの掘削動作を停止したり、掘削軌跡を
変更する等の対応がただちにおこなえるため、地中の埋
設異物等を実際に掘削してしまう以前に回避処理がおこ
なわれて、自動掘削における安全性、作業性が改善され
る。第２の発明によれば、掘削異常の判断の基礎となる
データベースの内容が、掘削作業の経験を積むにつれて
更新または蓄積されていくことにより、掘削条件が異な
る各種現場に対しての適応性が増すとともに、異常検出
の判断が高精度になる。
各センサの検出値に基づきデータベースを参照しながら
の掘削現象の解析により、自動掘削中における掘削異常
の有無を的確にしかも早期に判断できるため、操作者に
対し、掘削異常を監視するための負担を軽減することが
できる。また、掘削異常が生じた場合は、その異常信号
に基づきバケットの掘削動作を停止したり、掘削軌跡を
変更する等の対応がただちにおこなえるため、地中の埋
設異物等を実際に掘削してしまう以前に回避処理がおこ
なわれて、自動掘削における安全性、作業性が改善され
る。第２の発明によれば、掘削異常の判断の基礎となる
データベースの内容が、掘削作業の経験を積むにつれて
更新または蓄積されていくことにより、掘削条件が異な
る各種現場に対しての適応性が増すとともに、異常検出
の判断が高精度になる。
【図１】本発明を適用したパワーショベルの外観図であ
る。
る。
【図２】実施例の動作を説明するための機能ブロック図
である。
である。
【図３】自動掘削時のバケット軌跡の一例を示す図であ
る。
る。
【図４】バケットに発生する掘削抵抗を示す図である。
【図５】掘削距離と掘削抵抗力の大きさの関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図６】掘削距離と掘削抵抗力方向との関係を示すグラ
フである。
フである。
【図７】掘削距離と掘削抵抗力の着力位置との関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図８】処理動作を示すフローチャートである。
２ 上部旋回体 ３ ブーム ４ アーム ５ バケット ５ａ 刃先 ６ ブームシリンダ ７ アームシリンダ ８ バケットシリンダ ９，１２，１４，１７ 支軸 １０ 傾斜計 １１，１３，１５ 角度センサ １６ リンク １８，１９ ロードセル ２１ 掘削距離算出手段 ２２ 掘削抵抗力算出手段 ２３ 掘削抵抗方向算出手段 ２４ 掘削抵抗着力位置算出手段 ２５ 掘削異常判別手段 ２６ データベース ２７ データベース更新／蓄積手段 ２８ 自動掘削制御装置
Claims (2)
- 【請求項１】 予め設定したバケットの刃先軌跡に基づ
き、ブーム、アームおよびバケットを駆動する各油圧シ
リンダへの供給油量を調整して自動掘削するパワーショ
ベルにおいて、 ブーム、アームおよびバケットそれぞれの回動角度を検
出する角度センサと、 アームとバケット間の回動支軸および駆動支軸に設置さ
れて、バケットに生じる掘削抵抗力を検出する１対のロ
ードセルと、 角度センサが検出したブーム、アームおよびバケットの
各回動角度から、バケットの掘削距離を算出する手段
と、 角度センサが検出したアームに対するバケットの回動角
度およびロードセルが検出した掘削抵抗力の各成分値か
ら、掘削抵抗力の大きさを算出する手段と、 角度センサが検出したバケットの回動角度およびロード
セルが検出した掘削抵抗力の各成分値から、掘削抵抗力
の方向を算出する手段と、 角度センサが検出したバケットの回動角度およびロード
セルが検出した掘削抵抗力の各成分値から、掘削抵抗力
の着力位置を算出する手段と、 自動掘削中におけるバケットの掘削距離と掘削抵抗力と
の相互の関係を表すパラメータと、掘削距離により変化
する掘削抵抗力の各値が掘削異常であるか否かを判別す
るための許容範囲を指定するデータとを各種掘削条件ご
とに蓄積したデータベースと、 算出された掘削距離および掘削抵抗力の各値について、
データベースを参照しながら相互の値が許容される範囲
内であるか否かを判別し、範囲外である場合は掘削異常
として異常信号を発生する手段と、 を備えたことを特徴とするパワーショベル。 - 【請求項２】 請求項１記載のパワーショベルにおい
て、 自動掘削のために各油圧シリンダの駆動量を指定する信
号と、算出された掘削距離、掘削抵抗力の大きさ、方向
および着力位置とを比較しながら、各種掘削条件ごと
に、データベース内のパラメータおよび各算出値の許容
範囲を指定するデータを更新または蓄積する手段を備え
たことを特徴とするパワーショベル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25579291A JPH05311692A (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | パワーショベル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25579291A JPH05311692A (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | パワーショベル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05311692A true JPH05311692A (ja) | 1993-11-22 |
Family
ID=17283701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25579291A Withdrawn JPH05311692A (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | パワーショベル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05311692A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998059118A1 (fr) * | 1997-06-20 | 1998-12-30 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Dispositif permettant de reguler un puits de fondation a l'aide d'une machine de construction |
| JP2006125159A (ja) * | 2004-11-01 | 2006-05-18 | Koken Boring Mach Co Ltd | クレーン型杭施工機の杭耐力測定装置 |
| JP2009138495A (ja) * | 2007-12-10 | 2009-06-25 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 掘削作業機 |
| JP2010275851A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-12-09 | Hirabayashi Kogyo:Kk | 表層地盤改良工法 |
| JP2020118018A (ja) * | 2019-01-25 | 2020-08-06 | ベイジン バイドゥ ネットコム サイエンス アンド テクノロジー カンパニー リミテッド | 掘削機を制御するために用いられる方法及び装置 |
| KR20210032470A (ko) * | 2019-03-26 | 2021-03-24 | 히다찌 겐끼 가부시키가이샤 | 작업 기계 |
| WO2021241716A1 (ja) * | 2020-05-27 | 2021-12-02 | 住友重機械工業株式会社 | ショベル用の施工支援システム |
| WO2022091519A1 (ja) * | 2020-10-28 | 2022-05-05 | コベルコ建機株式会社 | 経路設定システム |
| CN114482159A (zh) * | 2022-03-24 | 2022-05-13 | 济宁迈斯伯尔机械股份有限公司 | 挖掘机智能控制系统 |
-
1991
- 1991-09-06 JP JP25579291A patent/JPH05311692A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998059118A1 (fr) * | 1997-06-20 | 1998-12-30 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Dispositif permettant de reguler un puits de fondation a l'aide d'une machine de construction |
| US6275757B1 (en) | 1997-06-20 | 2001-08-14 | Hitachi Construction Machinery Co. Ltd. | Device for controlling limited-area excavation with construction machine |
| JP2006125159A (ja) * | 2004-11-01 | 2006-05-18 | Koken Boring Mach Co Ltd | クレーン型杭施工機の杭耐力測定装置 |
| JP4500152B2 (ja) * | 2004-11-01 | 2010-07-14 | 鉱研工業株式会社 | クレーン型杭施工機の杭耐力測定装置 |
| JP2009138495A (ja) * | 2007-12-10 | 2009-06-25 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 掘削作業機 |
| JP2010275851A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-12-09 | Hirabayashi Kogyo:Kk | 表層地盤改良工法 |
| JP2020118018A (ja) * | 2019-01-25 | 2020-08-06 | ベイジン バイドゥ ネットコム サイエンス アンド テクノロジー カンパニー リミテッド | 掘削機を制御するために用いられる方法及び装置 |
| US11401698B2 (en) | 2019-01-25 | 2022-08-02 | Beijing Baidu Netcom Science And Technology Co., Ltd. | Method and apparatus for controlling excavator |
| KR20210032470A (ko) * | 2019-03-26 | 2021-03-24 | 히다찌 겐끼 가부시키가이샤 | 작업 기계 |
| WO2021241716A1 (ja) * | 2020-05-27 | 2021-12-02 | 住友重機械工業株式会社 | ショベル用の施工支援システム |
| WO2022091519A1 (ja) * | 2020-10-28 | 2022-05-05 | コベルコ建機株式会社 | 経路設定システム |
| CN114482159A (zh) * | 2022-03-24 | 2022-05-13 | 济宁迈斯伯尔机械股份有限公司 | 挖掘机智能控制系统 |
| CN114482159B (zh) * | 2022-03-24 | 2023-03-03 | 济宁迈斯伯尔机械股份有限公司 | 挖掘机智能控制系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2793360B2 (ja) | 自動掘削制御装置及び方法 | |
| US20210277624A1 (en) | Shovel | |
| US4888890A (en) | Laser control of excavating machine digging depth | |
| AU2017302521B2 (en) | Excavating implement heading control | |
| US4255883A (en) | Attitude control system | |
| JPH05311692A (ja) | パワーショベル | |
| EP3382104B1 (en) | Work machine | |
| US20210324604A1 (en) | Blade control device for work machinery | |
| JPS5826128A (ja) | 腕式作業機のバケツト角制御方法 | |
| US20210324605A1 (en) | Blade control device for work machinery | |
| JPH09287165A (ja) | 油圧ショベルの自動直線掘削装置 | |
| KR20230042730A (ko) | 작업 기계 | |
| JP3091937B2 (ja) | 超小旋回パワーショベルの作業機干渉防止装置 | |
| JPS58160437A (ja) | シヨベル作業車 | |
| JP3319840B2 (ja) | 作業機のブーム下げ操作制御方法およびブーム制御装置 | |
| JPH0526897B2 (ja) | ||
| JP2983283B2 (ja) | 建設機械の傾斜角度制御装置 | |
| JP3773648B2 (ja) | トラクタの耕深制御方法 | |
| JPH02232430A (ja) | 油圧ショベルの掘削深さ制御装置 | |
| JPH0745740B2 (ja) | 油圧シヨベルの安息角制御装置 | |
| JPS63161226A (ja) | シヨベル作業車 | |
| JPS6314931A (ja) | 油圧シヨベルの掘削深さ制御装置 | |
| JPS60208524A (ja) | 油圧シヨベルの自動掘削制御装置 | |
| JPH0657781A (ja) | パワーショベルの直線掘削方法およびパワーショベル | |
| JPS61179927A (ja) | パワ−シヨベルの制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981203 |