JPH06313327A - 掘削作業機 - Google Patents

掘削作業機

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Publication number
JPH06313327A
JPH06313327A JP10427793A JP10427793A JPH06313327A JP H06313327 A JPH06313327 A JP H06313327A JP 10427793 A JP10427793 A JP 10427793A JP 10427793 A JP10427793 A JP 10427793A JP H06313327 A JPH06313327 A JP H06313327A
Authority
JP
Japan
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excavation
bucket
origin
point
boom
Prior art date
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Pending
Application number
JP10427793A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisanori Hashimoto
久儀 橋本
Yasuhiko Fukuchi
康彦 福地
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP10427793A priority Critical patent/JPH06313327A/ja
Publication of JPH06313327A publication Critical patent/JPH06313327A/ja
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  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 掘削した部分を埋め戻した後でも、掘削形状
を正確に再現できる掘削作業機を提供する。 【構成】 原点を特定する原点指定手段30と、バケッ
ト17の掘削時の座標を算出する演算手段と、その座標
値を記録媒体に記録する記録ユニット31とを具備し、
前記演算手段は、バケット17の軌跡を検出する検出器
(ブーム角検出器21、アーム角検出器22、バケット
角検出器23)と、下部走行体11の走行方向と走行距
離を検出する検出器と、上部旋回体13の旋回角を検出
する旋回角検出器24とからそれぞれそ出力される信号
に基づいて、バケット17の掘削軌跡上の任意の点、例
えば、原点からの最近点と最遠点および掘削方向の最深
点とを演算するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベル等の掘削
作業機に関する。
【0002】
【従来の技術】図6は掘削作業機、例えば油圧ショベル
の側面図であり、図中1は下部走行体、2は上部旋回
体、3は上部旋回体2に回動可能に連結されたブーム、
4はブーム3に回動可能に連結されたアーム、5はアー
ム4に回動可能に連結されたバケット、6はブーム3を
駆動するブームシリンダ、7はアーム4を駆動するアー
ムシリンダ、8はバケット5を駆動するバケットシリン
ダであり、これらのブームシリンダ6とアームシリンダ
7およびバケットシリンダ8は図示しない操作レバーに
よってそれぞれ操作されるようになっている。
【0003】上記油圧ショベルを用いて下水道埋設用の
溝等を掘削する場合、図7に示すように、掘削予定地に
掘削開始位置を示すマーカ9を設置した後、このマーカ
9を基準にして、オペレータは各操作レバーを操作する
ことによりブーム3とアーム4およびバケット5を適宜
回動させ、バケット5の先端でマーカ9近傍の地面を掘
削する。マーカ9近傍の前方部分を所定の形状に掘削し
たなら、オペレータは下部走行体1を少しづつ後退させ
ながら上記掘削作業を繰返し、溝10を最終形状に仕上
げる。このようにして目標とする形状の溝10を掘削し
た後、所定の配管作業を行い、しかる後に溝10を埋め
戻していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようにして掘削作業を行う従来の油圧ショベルにあって
は、掘削した溝を埋め戻してしまうと、実際に掘削した
形状がデータとして残らないため、例えば、埋め戻した
部分を再度掘削する場合にも、地中の状況を正確に把握
することができず、掘削作業の信頼性が低下するという
問題があった。
【0005】本発明は、上記した従来技術の実情に鑑み
てなされたもので、その目的は、掘削した部分を埋め戻
した後でも、掘削形状を正確に再現できる掘削作業機を
提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、走行体と、該走行体上に旋回可能に載
置された旋回体と、該旋回体に回動可能に連結され先端
部にバケットを有するフロントと、これら走行体と旋回
体およびフロントをそれぞれ駆動するアクチュエータ
と、これらのアクチュエータを駆動する駆動手段とを備
えた掘削作業機において、原点位置に対する前記バケッ
トの掘削時の座標を算出する演算手段と、その座標値を
記録媒体に記録する記録手段とを具備したことを特徴と
する。
【0007】
【作用】掘削作業を行う場合、まず、バケットの先端を
掘削開始位置まで移動し、初期動作としてこの位置を原
点とした後、フロントを駆動してバケットの先端で地面
を掘削し、必要に応じて走行体を走行したり旋回体を旋
回することにより、目標とする形状を掘削する。その
際、バケットの軌跡を検出するフロント各部の角度セン
サまたはストロークセンサと、走行体の移動距離と移動
方向を検出する走行センサと、旋回体の旋回角を検出す
るセンサとに基づいて、原点に対するバケット先端の掘
削時の座標が求められ、この座標値がICカードやフロ
ッピーディスク等の記録媒体に記録される。したがっ
て、掘削部分を埋め戻した後でも、記録媒体に記録され
たデータを解析することにより、実際に掘削した形状を
正確に再現できる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図1は本発明の一実施例に係る油圧ショベルの側面
図、図2は図1の油圧ショベルの油圧駆動系を示すブロ
ック図である。図1において、11は下部走行体、12
は下部走行体11を走行させる走行モータ、13は運転
室13aを有する上部旋回体、14は上部旋回体13を
下部走行体12に対して旋回させる旋回モータ、15は
上部旋回体13に回動可能に連結されたブーム、16は
ブーム15に回動可能に連結されたアーム、17はアー
ム16に回動可能に連結されたバケット、18はブーム
15を駆動するブームシリンダ、19はアーム16を駆
動するアームシリンダ、20はバケット17を駆動する
バケットシリンダである。また、21は上部旋回体13
とブーム15との相対角度を検出するブーム角検出器、
22はブーム15とアーム16との相対角度を検出する
アーム角検出器、23はアーム16とバケット17との
相対角度を検出するバケット角検出器、24は下部走行
体11と上部旋回体13との相対角度を検出する旋回角
検出器である。なお、図示しないが、下部走行体11に
は、その走行方向と走行距離を検出する走行検出器が設
けられている。
【0009】図2において、25はブームシリンダ18
とアームシリンダ19およびバケットシリンダ20を含
み、走行モータ12や旋回モータ14等の各アクチュエ
ータの駆動を制御するコントロールバルブ、26はこの
コントロールバルブ25を介して各アクチュエータに圧
油を供給する油圧ポンプ、27はコントロールバルブ2
5の開口量を制御するコントローラで、このコントロー
ラ27は運転室12a内に設けれられた操作レバー28
の操作量に応じた流量指令信号をコントロールバルブ2
5の駆動部に出力する。コントローラ27は、前述した
ブーム角検出器21、アーム角検出器22、バケット角
検出器23、旋回角検出器24、および図示省略した走
行方向検出器と走行距離検出器とから出力される信号に
基づいて、バケット17先端の掘削時の座標を求める演
算手段を備えている。また、29はオンオフスイッチ等
からなる信号発生手段、30はオンオフスイッチ等から
なる原点指定手段であり、この信号発生手段29は掘削
開始信号と掘削終了信号をコントローラ27に出力し、
原点指定手段30は上記座標の原点を特定する信号をコ
ントローラ27に出力する。31は記録ユニットであ
り、演算手段の演算結果はこの記録ユニット31に出力
される。記録ユニット31は、ICカードやフロッピー
ディスクあるいはバルブメモリ等からなる記録媒体と、
この記録媒体にデータを記録する記録手段とで構成され
ており、演算手段によって求められた座標のうち、掘削
形状の特徴を示す点が記録媒体に記録される。なお、コ
ントローラ27は、演算,論理判断機能を有するマイク
ロコンピュータからなっており、本実施例では上述の演
算を行う演算手段の他、必要に応じて、操作レバー28
の代わりに各アクチュエータを自動制御するための演算
部や、その演算結果を記憶する記憶部等を内蔵してい
る。
【0010】このように構成された油圧ショベルにあっ
ては、オペレータが操作レバー28を操作すると、その
操作量に応じた流量指令信号がコントローラ27からコ
ントロールバルブ25の駆動部に出力され、これによっ
て該当するコントロールバルブ25が駆動し、油圧ポン
プ26からコントロールバルブ25を介して各アクチュ
エータに圧油が供給され、各アクチュエータが作動す
る。各アクチュエータのうちブームシリンダ18とアー
ムシリンダ19およびバケットシリンダ20が作動する
と、それらに対応してブーム15とアーム16およびバ
ケット17が回動し、走行モータ12が作動すると下部
走行体11が走行し、旋回モータ14が作動すると上部
旋回体13が旋回し、これらの作動を適宜組み合わせる
ことにより、バケット17の先端で所定の形状の溝32
を掘削する。そして、目標とする形状の溝32を掘削し
たなら、配管等の所定の作業を行い、しかる後に溝32
を埋め戻す。
【0011】この掘削作業に際し、オペレータは初期動
作として、バケット17の先端を掘削開始位置まで移動
させた後、バケット17を一度停止させ、しかる後、原
点指定手段30を操作して原点位置を特定する。すなわ
ち、原点指定手段30が操作されると、コントローラ2
7の演算手段は原点指定手段30からの出力信号に基づ
いて原点を特定し、以下、バケット17の先端はこの原
点を基点として掘削作業を行う。図3はこの時のバケッ
ト17の先端の掘削軌跡を示す説明図であり、同図にお
いて、符号OはY−Z平面の原点、はバ
ケット17先端の掘削軌跡の順番を示している。バケッ
ト17の先端が1回目の掘削軌跡を描いた場合、その
掘削軌跡は、コントローラ27に入力されるブーム角
検出器21とアーム角検出器22およびバケット角検出
器23からの信号を演算手段が演算することによって求
められる。その際、既に原点Oが特定されているため、
この掘削軌跡の中で、原点OからY方向に最も近い最
近点aと、原点OからZ方向に最も遠い最深点b、およ
び原点OからY方向に最も遠い最遠点cの各点が、原点
をOとするY−Z座標として求められる。なお、掘削予
定地が水平面でない場合は、オペレータは1回の掘削に
おける掘削開始位置と掘削終了位置とで信号発生手段2
9をそれぞれ操作し、コントローラ27に掘削開始を示
す信号と掘削終了を示す信号とを入力する。これによ
り、演算手段は、これらの信号に基づいて最近点aと最
遠点cとを指定し、最深点bのみが各検出器からの信号
に基づいて演算される。
【0012】同様にして、2回目以降の全ての掘削軌跡
、、、、、……における最近点と最深点お
よび最遠点が求められ、これらの演算結果は、コントロ
ーラ27から記録ユニット31に送出され、記録媒体に
記録される。その際、下部走行体11をY方向に走行さ
せながら掘削した場合は、バケット17の軌跡を検出す
るブーム角検出器21とアーム角検出器22およびバケ
ット角検出器23からの信号に、下部走行体11の走行
ベクトル(走行距離と走行方向)を検出する走行検出器
からの信号を加えることにより、原点Oに対する上記各
点a,b,cが演算される。
【0013】なお、図3は説明を簡略化するために、バ
ケット17先端のY−Z平面での掘削軌跡を示している
が、実際の掘削状況を考慮すると、X−Y−Z面内での
掘削座標を求める必要がある。その場合は、図4に示す
ように、上部旋回体13の旋回角θを検出する旋回角検
出器24や下部走行体11の走行ベクトルを検出する走
行検出器から、バケット17先端の軌跡のX方向成分を
求め、掘削時の座標を3次元方向のデータとして記録す
る必要がある。
【0014】上記記録媒体は、掘削作業が完了した時点
で、記録ユニット31から取り出されて保管される。そ
して、掘削した部分の地中の状況を知る必要が生じた場
合、例えば埋め戻した部分を再度掘削する場合は、図5
に示すように、記録媒体に記録された掘削時の情報をコ
ンピュータ33を用いて解析することにより、掘削形状
を随時に再現することができる。かかる解析方法として
は、例えば、各掘削軌跡における最近点と最深点および
最遠点を重ね合わせればよく、これによって概略の掘削
形状が再生される。
【0015】このように、上記一実施例にあっては、バ
ケットの掘削時の座標を算出する演算手段と、その座標
値を記録媒体に記録する記録手段とを具備しているた
め、掘削した部分を埋め戻した後でも、その掘削形状を
随時再現することができ、掘削作業の信頼性が向上す
る。また、バケットの掘削時の座標は、掘削形状の特徴
を示す3点(最近点と最遠点および最深点)を演算する
ことによって求められるため、演算手段を簡略化できる
と共に、少ない情報量で掘削形状を正確に再現すること
ができる。さらに、1回の掘削における掘削開始信号と
掘削終了信号とを発生する信号発生手段を具備している
ため、掘削予定地が水平面でない場合でも、掘削時の座
標を簡単に求めることができる。
【0016】なお、上記実施例では、バケットの軌跡を
検出する手段として、ブーム角検出器とアーム角検出器
およびバケット角検出器を例示したが、これらの角度検
出器に代えて、ブームシリンダとアームシリンダおよび
バケットシリンダのストロークを検出するストロークセ
ンサを用いることも可能である。
【0017】また、上記実施例では、操作レバーで各ア
クチュエータを作動させて掘削する場合について説明し
たが、本発明は自動掘削する場合においても適用可能で
ある。その際、オペレータが前記原点指定手段30を操
作することによって、原点を特定することもできるが、
バケットの先端が地面に接触したことを圧力センサ等で
検出し、該センサから出力される信号によって原点を特
定することも可能である。
【0018】さらに、上記実施例では、溝を掘削する場
合について説明したが、溝以外の複雑な形状を掘削する
場合においても、本発明は適用可能である。その際、掘
削時の座標を求める演算は前記3点(最近点と最遠点お
よび最深点)に限定されず、掘削形状に応じた適当なポ
イントで、原点に対するバケットの掘削座標を演算し、
その結果を記録すればよい。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
掘削した部分を埋め戻した後でも、その掘削形状を随時
再現することができるため、例えば、埋め戻した部分を
再度掘削する場合に、地中探索することなく地中の状況
を正確に把握することができ、掘削作業の信頼性が向上
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る油圧ショベルの側面図
である。
【図2】図1の油圧ショベルの油圧駆動系を示すブロッ
ク図である。
【図3】バケット先端の掘削軌跡を示す説明図である。
【図4】図1の油圧ショベルの平面図である。
【図5】掘削形状を解析するコンピュータの斜視図であ
る。
【図6】従来例に係る油圧ショベルの側面図である。
【図7】図6の油圧ショベルの掘削状態を示す側面図で
ある。
【符号の説明】
11 下部走行体 12 走行モータ 13 上部旋回体 14 旋回モータ 15 ブーム 16 アーム 17 バケット 18 ブームシリンダ 19 アームシリンダ 20 バケットシリンダ 21 ブーム角検出器 22 アーム角検出器 23 バケット角検出器 24 旋回角検出器 25 コントロールバルブ 26 油圧ポンプ 27 コントローラ 28 操作レバー 29 信号発生手段 30 原点指定手段 31 記録ユニット 33 コンピュータ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 走行体と、該走行体上に旋回可能に載置
    された旋回体と、該旋回体に回動可能に連結され先端部
    にバケットを有するフロントと、これら走行体と旋回体
    およびフロントをそれぞれ駆動するアクチュエータと、
    これらのアクチュエータを駆動する駆動手段とを備えた
    掘削作業機において、原点位置に対する前記バケットの
    掘削時の座標を算出する演算手段と、その座標値を記録
    媒体に記録する記録手段とを具備することを特徴とする
    掘削作業機。
  2. 【請求項2】 請求項1の記載において、前記バケット
    の一回の掘削動作内で、前記演算手段は前記原点からの
    最近点と最遠点および掘削方向の最深点とをそれぞれ算
    出することを特徴とする掘削作業機。
  3. 【請求項3】 請求項1の記載において、前記バケット
    の一回の掘削動作は掘削開始信号と掘削終了信号とによ
    って特定され、これらの信号を発生する信号発生手段を
    具備することを特徴とする掘削作業機。
  4. 【請求項4】 請求項3の記載において、前記信号発生
    手段はオペレータによって操作されることを特徴とする
    掘削作業機。
JP10427793A 1993-04-30 1993-04-30 掘削作業機 Pending JPH06313327A (ja)

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JP10427793A JPH06313327A (ja) 1993-04-30 1993-04-30 掘削作業機

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JPH06313327A true JPH06313327A (ja) 1994-11-08

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JP (1) JPH06313327A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011006862A (ja) * 2009-06-23 2011-01-13 Sumitomo (Shi) Construction Machinery Co Ltd 旋回駆動制御装置及びこれを含む建設機械
JP2018003282A (ja) * 2016-06-27 2018-01-11 住友建機株式会社 ショベルの表示装置
CN112639211A (zh) * 2018-09-12 2021-04-09 株式会社小松制作所 作业机械、控制装置及控制方法

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