JPH06193090A - 油圧ショベルの領域制限掘削制御装置 - Google Patents

油圧ショベルの領域制限掘削制御装置

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JPH06193090A
JPH06193090A JP34853492A JP34853492A JPH06193090A JP H06193090 A JPH06193090 A JP H06193090A JP 34853492 A JP34853492 A JP 34853492A JP 34853492 A JP34853492 A JP 34853492A JP H06193090 A JPH06193090 A JP H06193090A
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Eiji Yamagata
栄治 山形
Toichi Hirata
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Abstract

(57)【要約】 【目的】油圧ショベルの領域制限掘削制御装置におい
て、作業装置が予め設定した制限領域内にある場合には
通常作業と同じように作業でき、制限領域外では制限領
域内に戻るように操作信号を修正することで容易に領域
を制限した掘削が行えるようにする。 【構成】作業装置1の動き得る制限領域を設定する設定
器7と、作業装置1の位置と姿勢を検出する角度検出器
8a〜8cと、この検出器により検出される作業装置1
の位置と姿勢に基づき、作業装置が上記設定器で設定さ
れた制限領域内にあるか否かを判定し、作業装置が制限
領域内にある場合には操作信号の補正を行わず、作業装
置が制限領域外にある場合には制限領域内に戻るように
操作信号の補正を行い、この操作信号を出力する制御ユ
ニット9とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベルにおいて
作業装置の動き得る領域を制限する制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】油圧ショベルは上下方向にそれぞれ回転
するブーム、アーム、及びバケットからなる作業装置を
備えている。このような油圧ショベルではブームなどの
各腕部をそれぞれの手動操作レバーによって操作してい
るが、これら各腕部はそれぞれが関節部によって連結さ
れ回転運動を行うものであるため、複数の腕部を操作し
て、例えばバケットの先端を所定の軌跡どおりに動かし
所定の領域を掘削することは、非常に困難な作業であ
る。ここで、作業としては法面の直線掘削、配管埋設の
ための掘削深さ制限、壁際の掘削制限、安全上のための
ショベル本体足元の安息角制限などが挙げられる。
【0003】このような作業を容易にするために、従
来、各種の自動制限手段が提案されている。例えば特開
昭50−147104号公報の『油圧ショベルの安息角
制御装置』においては、予め設定した設定安息角と実際
のバケットの先端の傾斜を比較し、実際のバケット先端
の傾斜が設定安息角より大きくなったとき、その位置よ
りバケット先端の下降を阻止することでバケット先端の
設定安息角を制御している。
【0004】また、特開昭50−103802号公報の
『掘削機に置ける掘削深さの制御方法』においては、バ
ケット先端が設定深さを越えた場合、ブームを上げるこ
とで設定深さより深い掘削は行わないようにしている。
【0005】また、特開平2−232430号公報の
『油圧ショベルの掘削深さ制御装置』においては、アー
ムの操作にブームの動きが追従することによって、所定
の設定深さ経路どおりに作業装置先端の移動軌跡が辿る
ようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
50−147104号公報の『油圧ショベルの安息角制
御装置』においては、実際のバケット先端の傾斜がさら
に設定角より大きくなろうとするとき、バケット先端の
下降を阻止するように全アクチュエータを停止してしま
うので、その境界面では滑らかな作業ができない。
【0007】また、特開昭50−103802号公報の
『掘削機における掘削深さの制御方法』においては、ブ
ームの動作だけを制御することで、掘削範囲を制限して
いるために、掘削深さ制御以外には適さない。
【0008】また、特開平2−232430号公報の
『油圧ショベルの掘削深さ制御装置』においては、アー
ムの操作だけで作業装置を所定の経路に動かすので、通
常手段との切り換えが必要であり、円滑な作業が行えな
いという問題がある。
【0009】本発明の目的は、上記問題点を解決して、
作業装置が予め設定した制限領域内にある場合には通常
作業と同じように作業でき、制限領域外では制限領域内
に戻るように操作信号を修正することで容易に領域を制
限した掘削が行える油圧ショベルの領域制限掘削制御装
置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明による油圧ショベルの領域制限掘削制御装置
は、油圧ショベルの作業装置の動き得る制限領域を設定
する設定手段と、作業装置の位置と姿勢を検出する検出
手段と、検出手段により検出される作業装置の位置と姿
勢に基づき、作業装置が上記設定手段で設定された制限
領域内にあるか否かを判定し、作業装置が制限領域内に
ある場合には操作信号の補正を行わず、作業装置が制限
領域外にある場合には制限領域内に戻るように操作信号
の補正を行う演算手段と、この演算手段で処理された操
作信号を出力する出力手段とを備える。
【0011】
【作用】このように構成された本発明においては、検出
手段により検出される作業装置の位置と姿勢に基づき、
作業装置が設定された制限領域内にあるか否かを判定
し、作業装置が制限領域内にある場合には操作信号の補
正を行わないため、通常作業と同じように作業でき、作
業装置が制限領域外にある場合には制限領域内に戻るよ
うに操作信号の補正を行うので、容易に領域を制限した
掘削が行える。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図4により
説明する。図1において、本発明が適用される油圧ショ
ベルの油圧駆動装置は、油圧ポンプ2と、この油圧ポン
プ2からの圧油により駆動されるブームシリンダ3a、
アームシリンダ3b及びバケットシリンダ3cと、各操
作レバー4a,4b,4cと、油圧ポンプ2と各シリン
ダの間に接続され、操作レバー4a,4b,4cの操作
信号によって制御され、各シリンダ3a,3b,3cに
供給される圧油の流量を制御する各流量制御弁5a,5
b,5cと、油圧ポンプ2と流量制御弁5a,5b,5
cの間の圧力が設定値以上になった場合に開くリリーフ
弁6を有している。
【0013】上記の油圧駆動装置は図2に示す油圧ショ
ベルに搭載されている。図2において、油圧ショベルは
上下方向にそれぞれ回転するブーム1a、アーム1b及
びバケット1cからなる作業装置1を備えている。ブー
ム1a、アーム1b及びバケット1cはそれぞれブーム
シリンダ3a、アームシリンダ3b及びバケットシリン
ダ3cによりそれぞれの関節部を中心として回動する。
【0014】以上のように構成した油圧駆動装置に本実
施例による油圧ショベルの領域制限掘削制御装置が設け
られている。この制御装置1は、予め作業に応じて作業
装置先端(バケット1cの先端)の動作範囲を設定する
制限領域の設定器7と、ブーム1a、アーム1b及びバ
ケット1cの各関節角度を検出する各角度検出器8a,
8b,8cと、各角度検出器8a,8b,8cで検出し
た関節角度より求めた作業装置1の位置と姿勢に基づ
き、作業装置1が制限領域の設定器7で設定した制限領
域内にあるか否かを判定し、制限領域外にある場合には
操作信号の修正を行う制御ユニット9から構成されてい
る。
【0015】以下、図3に示す制御手順のフローチャー
トに従い、制御ユニット9により制御される本実施例の
動作を詳細に説明する。
【0016】まず、手順100において、各操作レバー
4a,4b,4cの操作信号を入力する。次に手順11
0において、各角度検出器8a,8b,8cにより検出
した各関節角度を入力する。次に手順120において、
各関節角度に基づき作業装置1の位置と姿勢を計算す
る。
【0017】次に手順130において、作業装置1が制
限領域の設定器7により予め設定した、例えば図2に示
すような制限領域内にあるか否かを判定し、制限領域内
にない場合には手順140に進み、制限領域内に戻るよ
うに操作信号を修正し、制限領域内にあるときには手順
150に進む。次に手順150において、操作信号を出
力し、はじめに戻る。
【0018】ここで、手順140における操作信号の修
正方法について、図4〜図6に基づき説明する。
【0019】各操作レバー4a,4b,4cで与えられ
た操作信号により、作業装置1には操作ベクトルAが生
じ、制限領域内にある場合にはそのまま流量制御弁5
a,5b,5cに出力されて作業装置1の進行方向とな
るが、制限領域外にある場合には作業装置が制限領域内
に戻るように操作信号を修正して出力する。その修正方
法は、まず操作信号によって与えられる作業装置1の操
作ベクトルAに対して制限領域境界面に垂直な成分AV
をキャンセルするように操作信号を修正し、平行成分A
H のみ抽出する。この修正によって作業装置1は制限領
域外にさらに進もうとする動作が阻止される。そして次
に、作業装置1と制限領域境界面Cとの距離すなわち偏
差Dに比例した速度ベクトルを求め、これを制限領域境
界面Cに垂直に制限領域内に戻る成分AR とする。図5
に偏差Dと戻る成分AR との関係を示す。次に、この戻
る成分AR と先ほどの平行成分ベクトルAH とを合成し
て修正ベクトルAM を求め、各流量制御弁5a,5b,
5cに配分され修正された操作信号として出力する。
【0020】制限領域外から制限領域内に戻る軌跡の一
例を図6に示す。操作信号により与えられる操作ベクト
ルAが斜め下方に一定であるときには、その平行成分A
H は一定となり、また戻る成分AR は偏差Dに比例する
ので制限領域内に近づくほど小さくなる。したがって、
修正ベクトルAM はその合成であるので、軌跡は図6の
ように制限領域教界面Cに近づくにつれて平行となる曲
線状となる。
【0021】したがって、本実施例によれば、作業装置
1が予め設定した制限領域内においては操作信号の補正
を行わず、通常作業と同じように作業でき、制限領域外
にはみ出した場合には制限領域内に戻るように操作信号
の補正を行うため、容易に領域を制限した掘削が行え
る。
【0022】なお、以上の実施例では、作業装置1の位
置と姿勢を検出する検出手段として作業装置の各関節の
角度を検出する角度検出器8a〜8cを用いたが、図7
に示すように、油圧シリンダ3a,3b,3cのストロ
ークを検出する変位検出器10a,10b,10cを用
いてもよく、これによっても同様に作業装置1の位置と
姿勢を検出し、同様の効果を得ることができる。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、作業装置が予め設定し
た制限領域内においては操作信号の補正を行わず、通常
作業と同じように作業でき、制限領域外にはみ出した場
合には制限領域内に戻るように操作信号の補正を行うた
め、容易に領域を制限した掘削が行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による油圧ショベルの領域制
限掘削制御装置をその油圧駆動装置と共に示す図であ
る。
【図2】本発明が適用される油圧ショベルの外観とその
まわりの制限領域を示す図である。
【図3】制御ユニットにおける制御手順を示すフローチ
ャートである。
【図4】作業装置の位置と姿勢に応じた操作信号の修正
方法を示す図である。
【図5】作業装置と制限領域境界面との距離偏差と戻る
成分との関係を示す図である。
【図6】制限領域外から制限領域内に戻る軌跡の一例を
示す図である。
【図7】位置と姿勢を検出する手段として変位検出器を
用いた場合の油圧ショベルの外観を示す図である。
【符号の説明】
1 作業装置 1a ブーム 1b アーム 1c バケット 2 油圧ポンプ 3a,3b,3c 油圧シリンダ 4a,4b,4c 操作レバー(操作手段) 5a,5b,5c 流量制御弁 6 リリーフ弁 7 制限領域の設定器(設定手段) 8a,8b,8c 角度検出器 9 制御ユニット(演算手段;出力手段) 10a,10b,10c 変位検出器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出
    される圧油によって駆動され、作業装置を駆動する油圧
    アクチュエータと、このアクチュエータの動作を指示す
    る操作手段と、前記油圧ポンプと油圧アクチュエータの
    間に接続され、前記操作手段の操作信号に応じて油圧ア
    クチュエータに供給される圧油の流量を制御する流量制
    御弁とを備えた油圧駆動装置を持つ油圧ショベルの領域
    制限掘削制御装置において、 前記作業装置が動き得る制限領域を設定する設定手段
    と、 前記作業装置の位置と姿勢を検出する検出手段と、 前記検出手段により検出される作業装置の位置と姿勢に
    基づき、該作業装置が前記設定手段で設定された制限領
    域内にあるか否かを判定し、作業装置が制限領域内にあ
    る場合には前記操作手段の操作信号の補正を行わず、作
    業装置が制限領域外にある場合には制限領域内に戻るよ
    うに前記操作手段の操作信号の補正を行う演算手段と、 前記演算手段で処理された操作信号を前記流量制御弁に
    出力する出力手段と、 を備えることを特徴とする油圧ショベルの領域制限掘削
    制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の油圧ショベルの領域制限
    掘削制御装置において、前記検出手段は、前記作業装置
    の関節の角度を検出する角度検出器であることを特徴と
    する油圧ショベルの領域制限掘削制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の油圧ショベルの領域制限
    掘削制御装置において、前記検出手段は、前記油圧アク
    チュエータのストロークを検出する変位検出器であるこ
    とを特徴とする油圧ショベルの領域制限掘削制御装置。
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