JPH06336747A - シヨベル系建設機械の作業部制御装置 - Google Patents
シヨベル系建設機械の作業部制御装置Info
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- JPH06336747A JPH06336747A JP14686093A JP14686093A JPH06336747A JP H06336747 A JPH06336747 A JP H06336747A JP 14686093 A JP14686093 A JP 14686093A JP 14686093 A JP14686093 A JP 14686093A JP H06336747 A JPH06336747 A JP H06336747A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 複数のアクチユエータを協調作動させて作業
部の制御精度を飛躍的に向上させる。 【構成】 各シリンダ８、９、１０をフイードバツク制
御するにあたり、各シリンダ８、９、１０をそれぞれ単
独でフイードバツク制御するのみならず、最終的な制御
目的であるバケツト７の実際の作動位置および作動速度
をもフイードバツクして誤差の補正を行うようにしたシ
ヨベル系建設機械の作業部制御装置。
部の制御精度を飛躍的に向上させる。 【構成】 各シリンダ８、９、１０をフイードバツク制
御するにあたり、各シリンダ８、９、１０をそれぞれ単
独でフイードバツク制御するのみならず、最終的な制御
目的であるバケツト７の実際の作動位置および作動速度
をもフイードバツクして誤差の補正を行うようにしたシ
ヨベル系建設機械の作業部制御装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、油圧シヨベル等のシヨ
ベル系建設機械の作業部制御装置に関するものである。
ベル系建設機械の作業部制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術及び発明が解決しようとする課題】一般に、
この種シヨベル系建設機械においては、姿勢変化自在な
複数の支持腕（ブーム、アーム等）を介して作業工具
（バケツト等）を連結すると共に、前記複数の支持腕お
よび作業工具を、それぞれ油圧シリンダ等のアクチユエ
ータによつて姿勢変化させるべく構成されている。しか
るに、前記各アクチユエータは、負荷変動に基づいて作
動位置や作動速度が変化するため、作業工具を所望の速
度で移動させたり、所望の位置に操作することができず
に作業精度の低下を招来する惧れがあつた。そこで、前
記各アクチユエータに、作動位置をフイードバツクする
作動位置検知センサを設けて所謂フイードバツク制御を
行うことが提案されるが、各アクチユエータはそれぞれ
単独でフイードバツク制御されることになるため、アク
チユエータ同志がバランス良く協調作動する保証はな
く、この結果、最終的な制御目的である作業工具の作動
位置および作動速度に大きな誤差が生じて、大幅な精度
の向上を達成し得ないのが実状であつた。
この種シヨベル系建設機械においては、姿勢変化自在な
複数の支持腕（ブーム、アーム等）を介して作業工具
（バケツト等）を連結すると共に、前記複数の支持腕お
よび作業工具を、それぞれ油圧シリンダ等のアクチユエ
ータによつて姿勢変化させるべく構成されている。しか
るに、前記各アクチユエータは、負荷変動に基づいて作
動位置や作動速度が変化するため、作業工具を所望の速
度で移動させたり、所望の位置に操作することができず
に作業精度の低下を招来する惧れがあつた。そこで、前
記各アクチユエータに、作動位置をフイードバツクする
作動位置検知センサを設けて所謂フイードバツク制御を
行うことが提案されるが、各アクチユエータはそれぞれ
単独でフイードバツク制御されることになるため、アク
チユエータ同志がバランス良く協調作動する保証はな
く、この結果、最終的な制御目的である作業工具の作動
位置および作動速度に大きな誤差が生じて、大幅な精度
の向上を達成し得ないのが実状であつた。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑みこれらの欠点を一掃することができるシヨベル
系建設機械の作業部制御装置を提供することを目的とし
て創案されたものであつて、姿勢変化自在な複数の支持
腕を介して機体に連結される作業工具と、前記複数の支
持腕および作業工具をそれぞれ姿勢変化せしめる複数の
アクチユエータと、各アクチユエータの作動位置をフイ
ードバツクする作動位置検知センサと、作業部操作レバ
ーの操作信号および前記作動位置検知センサのフイード
バツク信号に基づいて各アクチユエータをフイードバツ
ク制御する制御部とを備えてなるシヨベル系建設機械に
おいて、前記制御部に、作業部操作レバーの操作信号に
基づいて作業工具の目標位置および目標速度を演算する
作業工具目標演算手段と、該手段が演算した目標位置お
よび目標速度に基づいて前記各アクチユエータの目標位
置および目標速度を演算するアクチユエータ目標演算手
段と、該手段が演算した目標位置および目標速度に基づ
いて各アクチユエータをフイードバツク制御するフイー
ドバツク制御手段と、各アクチユエータのフイードバツ
ク信号に基づいて作業工具の実際の作動位置および作動
速度を判断する作動状態判断手段と、該手段が判断した
実際の作動位置および作動速度に基づいて目標位置およ
び目標速度に対する誤差を演算する誤差演算手段と、該
手段が演算した誤差に基づいて作業工具目標演算手段の
演算結果を補正する目標補正手段とを設けたことを特徴
とするものである。そして本発明は、この構成によつ
て、作業工具の実際の作動位置および作動速度をもフイ
ードバツクすることによつて極めて精度の高い作業部制
御を行うことができるようにしたものである。
情に鑑みこれらの欠点を一掃することができるシヨベル
系建設機械の作業部制御装置を提供することを目的とし
て創案されたものであつて、姿勢変化自在な複数の支持
腕を介して機体に連結される作業工具と、前記複数の支
持腕および作業工具をそれぞれ姿勢変化せしめる複数の
アクチユエータと、各アクチユエータの作動位置をフイ
ードバツクする作動位置検知センサと、作業部操作レバ
ーの操作信号および前記作動位置検知センサのフイード
バツク信号に基づいて各アクチユエータをフイードバツ
ク制御する制御部とを備えてなるシヨベル系建設機械に
おいて、前記制御部に、作業部操作レバーの操作信号に
基づいて作業工具の目標位置および目標速度を演算する
作業工具目標演算手段と、該手段が演算した目標位置お
よび目標速度に基づいて前記各アクチユエータの目標位
置および目標速度を演算するアクチユエータ目標演算手
段と、該手段が演算した目標位置および目標速度に基づ
いて各アクチユエータをフイードバツク制御するフイー
ドバツク制御手段と、各アクチユエータのフイードバツ
ク信号に基づいて作業工具の実際の作動位置および作動
速度を判断する作動状態判断手段と、該手段が判断した
実際の作動位置および作動速度に基づいて目標位置およ
び目標速度に対する誤差を演算する誤差演算手段と、該
手段が演算した誤差に基づいて作業工具目標演算手段の
演算結果を補正する目標補正手段とを設けたことを特徴
とするものである。そして本発明は、この構成によつ
て、作業工具の実際の作動位置および作動速度をもフイ
ードバツクすることによつて極めて精度の高い作業部制
御を行うことができるようにしたものである。
【０００４】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図面において、１はシヨベル系建設機械の一例で
ある油圧シヨベルであつて、該油圧シヨベル１は、クロ
ーラ式の走行部２、該走行部２の上方に旋回自在に支持
される旋回部３、該旋回部３の前端部に連結される作業
部４等で構成されており、そして前記各部は、旋回部３
の後部に搭載される図示しないエンジンの動力で油圧作
動するが、これらの基本構成は何れも従来通りである。
する。図面において、１はシヨベル系建設機械の一例で
ある油圧シヨベルであつて、該油圧シヨベル１は、クロ
ーラ式の走行部２、該走行部２の上方に旋回自在に支持
される旋回部３、該旋回部３の前端部に連結される作業
部４等で構成されており、そして前記各部は、旋回部３
の後部に搭載される図示しないエンジンの動力で油圧作
動するが、これらの基本構成は何れも従来通りである。
【０００５】前記作業部４は、旋回部３の前端部に上下
揺動自在に連結されるブーム５、該ブーム５の先端部に
前後揺動自在に連結されるアーム６、該アーム６の先端
部に前後揺動自在に連結されるバケツト７（作業工
具）、ブーム５を姿勢変化させるブームシリンダ８、ア
ーム６を姿勢変化させるアームシリンダ９、バケツト７
を姿勢変化させるバケツトシリンダ１０（作業工具シリ
ンダ）等で構成されるが、前記各シリンダ８、９、１０
には、作動位置を検知して後述する制御部１１にフイー
ドバツクする作動位置検知センサ（ストロークセンサ）
１２、１３、１４がそれぞれ設けられている。
揺動自在に連結されるブーム５、該ブーム５の先端部に
前後揺動自在に連結されるアーム６、該アーム６の先端
部に前後揺動自在に連結されるバケツト７（作業工
具）、ブーム５を姿勢変化させるブームシリンダ８、ア
ーム６を姿勢変化させるアームシリンダ９、バケツト７
を姿勢変化させるバケツトシリンダ１０（作業工具シリ
ンダ）等で構成されるが、前記各シリンダ８、９、１０
には、作動位置を検知して後述する制御部１１にフイー
ドバツクする作動位置検知センサ（ストロークセンサ）
１２、１３、１４がそれぞれ設けられている。
【０００６】１５は前記各シリンダ８、９、１０の作動
切換えをするコントロールバルブであつて、該コントロ
ールバルブ１５に内装される各シリンダ８、９、１０の
制御バルブには、それぞれパイロツト操作用の電磁バル
ブ１６、１７、１８が接続されており、このため、各電
磁バルブ１６、１７、１８のデユーテイ比制御（パルス
幅制御）に基づいて各シリンダ８、９、１０の作動速度
を自由に制御することができるようになつている。
切換えをするコントロールバルブであつて、該コントロ
ールバルブ１５に内装される各シリンダ８、９、１０の
制御バルブには、それぞれパイロツト操作用の電磁バル
ブ１６、１７、１８が接続されており、このため、各電
磁バルブ１６、１７、１８のデユーテイ比制御（パルス
幅制御）に基づいて各シリンダ８、９、１０の作動速度
を自由に制御することができるようになつている。
【０００７】一方、１９は運転席（図示せず）の左右両
側方に配設される作業部操作レバーであつて、該作業部
操作レバー１９は、前記各シリンダ８、９、１０を単独
もしくは複合的に操作すべく、左右方向および前後方向
に傾動操作自在であるが、その操作方向および操作量は
制御部１１に入力されるようになつている。
側方に配設される作業部操作レバーであつて、該作業部
操作レバー１９は、前記各シリンダ８、９、１０を単独
もしくは複合的に操作すべく、左右方向および前後方向
に傾動操作自在であるが、その操作方向および操作量は
制御部１１に入力されるようになつている。
【０００８】前記制御部１１は、所謂マイクロコンピユ
ータ（ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含む）を用いて構成
されている。そして、制御部１１は、前述した作動位置
検知センサ１２、１３、１４および作業部操作レバー１
９Ｌ、１９Ｒ、制御モードを切換えるための制御モード
切換スイツチ２１、作業工具姿勢維持制御における設定
角を入力するための作業工具角設定器２２、作業工具先
端軌跡制御における設定角を入力するための作業工具先
端軌跡角設定器２３等から信号を入力すると共に、これ
ら入力信号に基づく判断で、前述した電磁バルブ１６、
１７、１８等に作動信号を出力するようになつている。
即ち、制御部１１には、作業部操作レバー１９Ｌ、１９
Ｒの操作信号に基づいてバケツト７の目標位置および目
標速度を演算し、かつ該演算結果に基づいて各シリンダ
８、９、１０の目標位置および目標速度を演算する一般
制御、作業部操作レバー１９Ｌ、１９Ｒの操作信号と作
業工具先端軌跡角設定器２３の設定信号とに基づいてバ
ケツト７の目標位置および目標速度を演算し、かつ該演
算結果に基づいて各シリンダ８、９、１０の目標位置お
よび目標速度を演算する作業工具先端軌跡制御、作業部
操作レバー１９Ｌ、１９Ｒの操作信号と作業工具角設定
器２２の設定信号とに基づいてバケツト７の目標位置お
よび目標速度を演算し、かつ該演算結果に基づいて各シ
リンダ８、９、１０の目標位置および目標速度を演算す
る作業工具姿勢維持制御、作業部操作レバー１９Ｌ、１
９Ｒの操作信号と作業工具先端軌跡角設定器２３および
作業工具角設定器２２の設定信号とに基づいてバケツト
７の目標位置および目標速度を演算し、かつ該演算結果
に基づいて各シリンダ８、９、１０の目標位置および目
標速度を演算する複合制御（作業工具先端軌跡制御＋作
業工具姿勢維持制御）、前記各制御の演算結果に基づい
て各シリンダ８、９、１０をフイードバツク制御する各
種シリンダ制御（ブームシリンダ制御、アームシリンダ
制御およびバケツトシリンダ制御）等の制御手順が予め
記憶されており、以下、これら制御のうち、本発明が要
旨とする一般制御、作業工具先端軌跡制御、作業工具姿
勢維持制御および複合制御を、バケツト７を装着した場
合を例にして詳述する。尚、前記シリンダ制御は、各シ
リンダ８、９、１０の目標値および検知値に基づいて偏
差を演算し、該偏差に基づいてＰＩＤ制御（比例＋微分
＋積分制御）を行うという一般的なフイードバツク制御
のアルゴリズムを採用しているため、詳細な説明は省略
する。
ータ（ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含む）を用いて構成
されている。そして、制御部１１は、前述した作動位置
検知センサ１２、１３、１４および作業部操作レバー１
９Ｌ、１９Ｒ、制御モードを切換えるための制御モード
切換スイツチ２１、作業工具姿勢維持制御における設定
角を入力するための作業工具角設定器２２、作業工具先
端軌跡制御における設定角を入力するための作業工具先
端軌跡角設定器２３等から信号を入力すると共に、これ
ら入力信号に基づく判断で、前述した電磁バルブ１６、
１７、１８等に作動信号を出力するようになつている。
即ち、制御部１１には、作業部操作レバー１９Ｌ、１９
Ｒの操作信号に基づいてバケツト７の目標位置および目
標速度を演算し、かつ該演算結果に基づいて各シリンダ
８、９、１０の目標位置および目標速度を演算する一般
制御、作業部操作レバー１９Ｌ、１９Ｒの操作信号と作
業工具先端軌跡角設定器２３の設定信号とに基づいてバ
ケツト７の目標位置および目標速度を演算し、かつ該演
算結果に基づいて各シリンダ８、９、１０の目標位置お
よび目標速度を演算する作業工具先端軌跡制御、作業部
操作レバー１９Ｌ、１９Ｒの操作信号と作業工具角設定
器２２の設定信号とに基づいてバケツト７の目標位置お
よび目標速度を演算し、かつ該演算結果に基づいて各シ
リンダ８、９、１０の目標位置および目標速度を演算す
る作業工具姿勢維持制御、作業部操作レバー１９Ｌ、１
９Ｒの操作信号と作業工具先端軌跡角設定器２３および
作業工具角設定器２２の設定信号とに基づいてバケツト
７の目標位置および目標速度を演算し、かつ該演算結果
に基づいて各シリンダ８、９、１０の目標位置および目
標速度を演算する複合制御（作業工具先端軌跡制御＋作
業工具姿勢維持制御）、前記各制御の演算結果に基づい
て各シリンダ８、９、１０をフイードバツク制御する各
種シリンダ制御（ブームシリンダ制御、アームシリンダ
制御およびバケツトシリンダ制御）等の制御手順が予め
記憶されており、以下、これら制御のうち、本発明が要
旨とする一般制御、作業工具先端軌跡制御、作業工具姿
勢維持制御および複合制御を、バケツト７を装着した場
合を例にして詳述する。尚、前記シリンダ制御は、各シ
リンダ８、９、１０の目標値および検知値に基づいて偏
差を演算し、該偏差に基づいてＰＩＤ制御（比例＋微分
＋積分制御）を行うという一般的なフイードバツク制御
のアルゴリズムを採用しているため、詳細な説明は省略
する。
【０００９】さて、前記一般制御は、制御モード切換ス
イツチ２１が一般制御位置にセツトされた状態で実行さ
れることになるが、該制御においては、まずレバー操作
の有無を判断するようになつている。そしてこの判断が
ＹＥＳの場合には、作業部操作レバー１９の操作方向お
よび操作量に基づいてバケツト７の目標位置座標（Ｘ
m、Ｙm）および目標速度（Ｖm）を時系列的に演算する
と共に、該演算結果に基づいて各シリンダ８、９、１０
の目標ストローク（ＳＳm）および目標速度（ＳＶm）を
時系列的に演算し、その演算結果を前記各シリンダ制御
に提供するが、各シリンダ８、９、１０の作動時には、
各シリンダ８、９、１０のフイードバツク信号に基づい
てバケツト７の実際の作動位置座標（Ｘj、Ｙj）および
作動速度（Ｖj）を演算すると共に、その演算結果と前
記目標位置座標（Ｘm、Ｙm）および目標速度（Ｖm）と
の比較に基づいてそれぞれの誤差（Ｘg、Ｙg）、（Ｖ
g）を演算するようになつている。そして演算した誤差
が不感域（±Ｘf、±Ｙf）、（±Ｖf）を越える場合に
は、所定の係数Ｋが掛けられた誤差を、直ちに目標位置
座標（Ｘm、Ｙm）および目標速度（Ｖm）に加算するこ
とによつて、バケツト７の実際の作動位置および作動速
度を逐次補正するようになつている。
イツチ２１が一般制御位置にセツトされた状態で実行さ
れることになるが、該制御においては、まずレバー操作
の有無を判断するようになつている。そしてこの判断が
ＹＥＳの場合には、作業部操作レバー１９の操作方向お
よび操作量に基づいてバケツト７の目標位置座標（Ｘ
m、Ｙm）および目標速度（Ｖm）を時系列的に演算する
と共に、該演算結果に基づいて各シリンダ８、９、１０
の目標ストローク（ＳＳm）および目標速度（ＳＶm）を
時系列的に演算し、その演算結果を前記各シリンダ制御
に提供するが、各シリンダ８、９、１０の作動時には、
各シリンダ８、９、１０のフイードバツク信号に基づい
てバケツト７の実際の作動位置座標（Ｘj、Ｙj）および
作動速度（Ｖj）を演算すると共に、その演算結果と前
記目標位置座標（Ｘm、Ｙm）および目標速度（Ｖm）と
の比較に基づいてそれぞれの誤差（Ｘg、Ｙg）、（Ｖ
g）を演算するようになつている。そして演算した誤差
が不感域（±Ｘf、±Ｙf）、（±Ｖf）を越える場合に
は、所定の係数Ｋが掛けられた誤差を、直ちに目標位置
座標（Ｘm、Ｙm）および目標速度（Ｖm）に加算するこ
とによつて、バケツト７の実際の作動位置および作動速
度を逐次補正するようになつている。
【００１０】また、作業工具先端軌跡制御は、制御モー
ド切換スイツチ２１が作業工具先端軌跡制御位置にセツ
トされた状態で実行されるものであるが、前記一般制御
との比較では、バケツト７の先端（歯先）を、前記作業
工具先端軌跡角設定器２３の設定角（θ）方向に直線移
動させる点で相違している。つまり、作業工具先端軌跡
制御においては、バケツト７の先端（歯先）が作業工具
先端軌跡角設定器２３の設定角（θ）方向に直線移動し
得る時系列的な目標位置座標（Ｘm、Ｙm）および目標速
度（Ｖm）を、作業部操作レバー１９の操作信号および
作業工具先端軌跡角設定器２３の設定信号に基づいて演
算すると共に、該演算結果に基づいて各シリンダ８、
９、１０の目標ストローク（ＳＳm）および目標速度
（ＳＶm）を演算するようになつている。そして、各シ
リンダ８、９、１０の作動時には、各シリンダ８、９、
１０のフイードバツク信号に基づいてバケツト７の作動
誤差（Ｘg、Ｙg）、（Ｖg）を演算すると共に、該演算
した誤差に基づいてバケツト７の目標位置座標（Ｘm、
Ｙm）および目標速度（Ｖm）を逐次補正するが、この点
は一般制御と同様である。
ド切換スイツチ２１が作業工具先端軌跡制御位置にセツ
トされた状態で実行されるものであるが、前記一般制御
との比較では、バケツト７の先端（歯先）を、前記作業
工具先端軌跡角設定器２３の設定角（θ）方向に直線移
動させる点で相違している。つまり、作業工具先端軌跡
制御においては、バケツト７の先端（歯先）が作業工具
先端軌跡角設定器２３の設定角（θ）方向に直線移動し
得る時系列的な目標位置座標（Ｘm、Ｙm）および目標速
度（Ｖm）を、作業部操作レバー１９の操作信号および
作業工具先端軌跡角設定器２３の設定信号に基づいて演
算すると共に、該演算結果に基づいて各シリンダ８、
９、１０の目標ストローク（ＳＳm）および目標速度
（ＳＶm）を演算するようになつている。そして、各シ
リンダ８、９、１０の作動時には、各シリンダ８、９、
１０のフイードバツク信号に基づいてバケツト７の作動
誤差（Ｘg、Ｙg）、（Ｖg）を演算すると共に、該演算
した誤差に基づいてバケツト７の目標位置座標（Ｘm、
Ｙm）および目標速度（Ｖm）を逐次補正するが、この点
は一般制御と同様である。
【００１１】また、作業工具姿勢維持制御は、制御モー
ド切換スイツチ２１が作業工具姿勢維持制御位置にセツ
トされた状態で実行されるものであるが、前記一般制御
との比較では、バケツト７を、前記作業工具角設定器２
２の設定角（γ）に維持しつつ移動させる点で相違して
いる。つまり、作業工具姿勢維持制御においては、バケ
ツト７が作業工具角設定器２２の設定角（γ）を維持し
つつ移動し得る時系列的な目標位置座標（Ｘm、Ｙm）お
よび目標速度（Ｖm）を、作業部操作レバー１９の操作
信号および作業工具角設定器２２の設定信号に基づいて
演算すると共に、該演算結果に基づいて各シリンダ８、
９、１０の目標ストローク（ＳＳm）および目標速度
（ＳＶm）を演算するようになつている。そして、各シ
リンダ８、９、１０の作動時には、各シリンダ８、９、
１０のフイードバツク信号に基づいてバケツト７の作動
誤差（Ｘg、Ｙg）、（Ｖg）を演算すると共に、該演算
した誤差に基づいてバケツト７の目標位置座標（Ｘm、
Ｙm）および目標速度（Ｖm）を逐次補正するが、この点
は一般制御と同様である。
ド切換スイツチ２１が作業工具姿勢維持制御位置にセツ
トされた状態で実行されるものであるが、前記一般制御
との比較では、バケツト７を、前記作業工具角設定器２
２の設定角（γ）に維持しつつ移動させる点で相違して
いる。つまり、作業工具姿勢維持制御においては、バケ
ツト７が作業工具角設定器２２の設定角（γ）を維持し
つつ移動し得る時系列的な目標位置座標（Ｘm、Ｙm）お
よび目標速度（Ｖm）を、作業部操作レバー１９の操作
信号および作業工具角設定器２２の設定信号に基づいて
演算すると共に、該演算結果に基づいて各シリンダ８、
９、１０の目標ストローク（ＳＳm）および目標速度
（ＳＶm）を演算するようになつている。そして、各シ
リンダ８、９、１０の作動時には、各シリンダ８、９、
１０のフイードバツク信号に基づいてバケツト７の作動
誤差（Ｘg、Ｙg）、（Ｖg）を演算すると共に、該演算
した誤差に基づいてバケツト７の目標位置座標（Ｘm、
Ｙm）および目標速度（Ｖm）を逐次補正するが、この点
は一般制御と同様である。
【００１２】またさらに、複合制御は、制御モード切換
スイツチ２１が複合制御位置にセツトされた状態で実行
されるものであるが、前記一般制御との比較では、バケ
ツト７を、作業工具角設定器２２の設定角（γ）に維持
しつつ、作業工具先端軌跡角設定器２３の設定角（θ）
方向に直線移動させる点で相違している。つまり、複合
制御においては、バケツト７が作業工具角設定器２２の
設定角（γ）を維持しつつ、作業工具先端軌跡角設定器
２３の設定角（θ）方向に直線移動し得る時系列的な目
標位置座標（Ｘm、Ｙm）および目標速度（Ｖm）を、作
業部操作レバー１９の操作信号と作業工具角設定器２２
および作業工具先端軌跡角設定器２３の設定信号に基づ
いて演算すると共に、該演算結果に基づいて各シリンダ
８、９、１０の目標ストローク（ＳＳm）および目標速
度（ＳＶm）を演算するようになつている。そして、各
シリンダ８、９、１０の作動時には、各シリンダ８、
９、１０のフイードバツク信号に基づいてバケツト７の
作動誤差（Ｘg、Ｙg）、（Ｖg）を演算すると共に、該
演算した誤差に基づいてバケツト７の目標位置座標（Ｘ
m、Ｙm）および目標速度（Ｖm）を逐次補正するが、こ
の点は一般制御と同様である。
スイツチ２１が複合制御位置にセツトされた状態で実行
されるものであるが、前記一般制御との比較では、バケ
ツト７を、作業工具角設定器２２の設定角（γ）に維持
しつつ、作業工具先端軌跡角設定器２３の設定角（θ）
方向に直線移動させる点で相違している。つまり、複合
制御においては、バケツト７が作業工具角設定器２２の
設定角（γ）を維持しつつ、作業工具先端軌跡角設定器
２３の設定角（θ）方向に直線移動し得る時系列的な目
標位置座標（Ｘm、Ｙm）および目標速度（Ｖm）を、作
業部操作レバー１９の操作信号と作業工具角設定器２２
および作業工具先端軌跡角設定器２３の設定信号に基づ
いて演算すると共に、該演算結果に基づいて各シリンダ
８、９、１０の目標ストローク（ＳＳm）および目標速
度（ＳＶm）を演算するようになつている。そして、各
シリンダ８、９、１０の作動時には、各シリンダ８、
９、１０のフイードバツク信号に基づいてバケツト７の
作動誤差（Ｘg、Ｙg）、（Ｖg）を演算すると共に、該
演算した誤差に基づいてバケツト７の目標位置座標（Ｘ
m、Ｙm）および目標速度（Ｖm）を逐次補正するが、こ
の点は一般制御と同様である。
【００１３】叙述の如く構成された本発明の実施例にお
いて、作業部操作レバー１９を操作すると、その操作方
向および操作量に基づいてバケツト７の目標位置および
目標速度を演算すると共に、該演算結果に基づいて各シ
リンダ８、９、１０の目標ストロークおよび目標速度を
演算する。そして、その演算結果に基づいて各シリンダ
８、９、１０をそれぞれフイードバツク制御することに
なるが、さらには、各シリンダ８、９、１０のフイード
バツク信号に基づいてバケツト７の実際の作動位置座標
および作動速度を演算すると共に、その演算結果と前記
目標位置および目標速度との比較に基づいてそれぞれの
誤差を演算して、バケツト７の目標位置および目標速度
を補正することになる。
いて、作業部操作レバー１９を操作すると、その操作方
向および操作量に基づいてバケツト７の目標位置および
目標速度を演算すると共に、該演算結果に基づいて各シ
リンダ８、９、１０の目標ストロークおよび目標速度を
演算する。そして、その演算結果に基づいて各シリンダ
８、９、１０をそれぞれフイードバツク制御することに
なるが、さらには、各シリンダ８、９、１０のフイード
バツク信号に基づいてバケツト７の実際の作動位置座標
および作動速度を演算すると共に、その演算結果と前記
目標位置および目標速度との比較に基づいてそれぞれの
誤差を演算して、バケツト７の目標位置および目標速度
を補正することになる。
【００１４】この様に、本発明にあつては、各シリンダ
８、９、１０をフイードバツク制御するものでありなが
ら、各シリンダ８、９、１０をそれぞれ単独でフイード
バツク制御する許りでなく、最終的な制御目的であるバ
ケツト７の実際の作動位置および作動速度をもフイード
バツクして誤差の補正を行うことになる。従つて、各シ
リンダ８、９、１０の非協調的な作動に基づく誤差の発
生を確実に防止できることになり、この結果、バケツト
７を所望の速度で目標位置に正確に操作することを可能
にして、作業精度を飛躍的に向上させることができる。
８、９、１０をフイードバツク制御するものでありなが
ら、各シリンダ８、９、１０をそれぞれ単独でフイード
バツク制御する許りでなく、最終的な制御目的であるバ
ケツト７の実際の作動位置および作動速度をもフイード
バツクして誤差の補正を行うことになる。従つて、各シ
リンダ８、９、１０の非協調的な作動に基づく誤差の発
生を確実に防止できることになり、この結果、バケツト
７を所望の速度で目標位置に正確に操作することを可能
にして、作業精度を飛躍的に向上させることができる。
【００１５】しかも、各シリンダ８、９、１０の制御ア
ルゴリズムに使用されるパラメータ（調整可能な一定の
係数）を調整して精度の向上を計つていた従来の様に、
殊更厳密なパラメータ調整を行う必要がないため、調整
時の作業性を著しく向上できるうえに、調整に要する時
間を大幅に短縮することができる。
ルゴリズムに使用されるパラメータ（調整可能な一定の
係数）を調整して精度の向上を計つていた従来の様に、
殊更厳密なパラメータ調整を行う必要がないため、調整
時の作業性を著しく向上できるうえに、調整に要する時
間を大幅に短縮することができる。
【００１６】さらに、前記実施例においては、バケツト
７の先端を作業工具先端軌跡角設定器２３の設定角方向
に直線移動させる作業工具先端軌跡制御、バケツト７を
作業工具角設定器２２の設定角に維持しつつ移動させる
作業工具姿勢維持制御、さらには、バケツト７を作業工
具角設定器２２の設定角に維持しつつ、作業工具先端軌
跡角設定器２３の設定角方向に直線移動させる複合制御
を選択的に実行可能であるため、シリンダ８、９、１０
毎の操作で上記の様な動作を行う場合に比して操作性を
飛躍的に向上させることができる許りか、作業工具の種
類や作業形態に応じて制御を選択することにより作業精
度も飛躍的に向上させることができる。
７の先端を作業工具先端軌跡角設定器２３の設定角方向
に直線移動させる作業工具先端軌跡制御、バケツト７を
作業工具角設定器２２の設定角に維持しつつ移動させる
作業工具姿勢維持制御、さらには、バケツト７を作業工
具角設定器２２の設定角に維持しつつ、作業工具先端軌
跡角設定器２３の設定角方向に直線移動させる複合制御
を選択的に実行可能であるため、シリンダ８、９、１０
毎の操作で上記の様な動作を行う場合に比して操作性を
飛躍的に向上させることができる許りか、作業工具の種
類や作業形態に応じて制御を選択することにより作業精
度も飛躍的に向上させることができる。
【００１７】尚、本発明は、前記実施例に限定されない
ものであることは勿論であつて、例えば、マイクロコン
ピユータを使用しない制御回路でも実施できることは言
うまでもない。また、図１３および図１４に示す第二実
施例の様に、演算した誤差を一旦記憶し、次回のレバー
操作時に、前記記憶した誤差に基づいて目標位置および
目標速度の補正を行うようにして、所謂学習機構を付加
することもできる。またさらには、図１５および図１６
に示す第三実施例の様に、記憶した誤差を、次回レバー
操作時の作動範囲に対応すべく変換し、該変換した誤差
に基づいて目標位置および目標速度を補正するようにし
てもよい。即ち、第三実施例では、演算した誤差を所定
の関数（係数＝１−次回の位置座標Ｌ／今回の停止位置
座標Ｌmax）を用いて逐次変換することによつて、次回
レバー操作時の目標値に不連続点が生じることを防止し
ている。そしてこの場合には、レバー操作毎の作動範囲
の相違に基づく学習機能の弊害を確実に解消することが
できる。
ものであることは勿論であつて、例えば、マイクロコン
ピユータを使用しない制御回路でも実施できることは言
うまでもない。また、図１３および図１４に示す第二実
施例の様に、演算した誤差を一旦記憶し、次回のレバー
操作時に、前記記憶した誤差に基づいて目標位置および
目標速度の補正を行うようにして、所謂学習機構を付加
することもできる。またさらには、図１５および図１６
に示す第三実施例の様に、記憶した誤差を、次回レバー
操作時の作動範囲に対応すべく変換し、該変換した誤差
に基づいて目標位置および目標速度を補正するようにし
てもよい。即ち、第三実施例では、演算した誤差を所定
の関数（係数＝１−次回の位置座標Ｌ／今回の停止位置
座標Ｌmax）を用いて逐次変換することによつて、次回
レバー操作時の目標値に不連続点が生じることを防止し
ている。そしてこの場合には、レバー操作毎の作動範囲
の相違に基づく学習機能の弊害を確実に解消することが
できる。
【００１８】
【作用効果】以上要するに、本発明は叙述の如く構成さ
れたものであるから、複数の支持腕を介して機体に作業
工具を連結すると共に、複数の支持腕および作業工具を
それぞれ姿勢変化させる複数のアクチユエータを、作業
部操作レバーの操作信号および前記作動位置検知センサ
のフイードバツク信号に基づいてフイードバツク制御す
るものでありながら、前記各アクチユエータのフイード
バツク信号に基づいて作業工具の実際の作動位置および
作動速度を判断すると共に、該判断した実際の作動位置
および作動速度に基づいて目標位置および目標速度に対
する誤差を演算し、さらに、演算した誤差に基づいて作
業工具目標演算手段の演算結果を補正することになる。
即ち、各アクチユエータをそれぞれ単独でフイードバツ
ク制御するのみならず、最終的な制御目的である作業工
具の実際の作動位置および作動速度をもフイードバツク
して誤差の補正を行うことになる。従つて、作業工具
を、各アクチユエータのバランスの良い協調作動に基づ
いて所望の速度で目標位置に正確に操作できることにな
り、この結果、作業精度の飛躍的な向上を計ることがで
きる。
れたものであるから、複数の支持腕を介して機体に作業
工具を連結すると共に、複数の支持腕および作業工具を
それぞれ姿勢変化させる複数のアクチユエータを、作業
部操作レバーの操作信号および前記作動位置検知センサ
のフイードバツク信号に基づいてフイードバツク制御す
るものでありながら、前記各アクチユエータのフイード
バツク信号に基づいて作業工具の実際の作動位置および
作動速度を判断すると共に、該判断した実際の作動位置
および作動速度に基づいて目標位置および目標速度に対
する誤差を演算し、さらに、演算した誤差に基づいて作
業工具目標演算手段の演算結果を補正することになる。
即ち、各アクチユエータをそれぞれ単独でフイードバツ
ク制御するのみならず、最終的な制御目的である作業工
具の実際の作動位置および作動速度をもフイードバツク
して誤差の補正を行うことになる。従つて、作業工具
を、各アクチユエータのバランスの良い協調作動に基づ
いて所望の速度で目標位置に正確に操作できることにな
り、この結果、作業精度の飛躍的な向上を計ることがで
きる。
【００１９】また、作業工具先端を作業工具先端軌跡角
設定器の設定角方向に直線移動させるための作業工具目
標演算手段、作業工具を作業工具角設定器の設定角に維
持しつつ移動させるための作業工具目標演算手段、もし
くは、作業工具を作業工具角設定器の設定角に維持しつ
つ作業工具先端軌跡角設定器の設定角方向に直線移動さ
せるための作業工具目標演算手段を備える場合には、ア
クチユエータ毎の操作で上記の様な動作を行う場合に比
して操作性を飛躍的に向上させることができる許りか、
作業工具の種類や作業形態に対応した作業工具目標演算
手段を用いることによつて作業精度も飛躍的に向上させ
ることができる。
設定器の設定角方向に直線移動させるための作業工具目
標演算手段、作業工具を作業工具角設定器の設定角に維
持しつつ移動させるための作業工具目標演算手段、もし
くは、作業工具を作業工具角設定器の設定角に維持しつ
つ作業工具先端軌跡角設定器の設定角方向に直線移動さ
せるための作業工具目標演算手段を備える場合には、ア
クチユエータ毎の操作で上記の様な動作を行う場合に比
して操作性を飛躍的に向上させることができる許りか、
作業工具の種類や作業形態に対応した作業工具目標演算
手段を用いることによつて作業精度も飛躍的に向上させ
ることができる。
【００２０】また、演算した誤差に基づいて直ちに作業
工具目標演算手段の演算結果を補正するようにした場合
には、補正の効果を直ちに反映できることになるため、
補正が実行されない状況が発生することを回避して、常
に精度の高い作業部制御を行うことができる。
工具目標演算手段の演算結果を補正するようにした場合
には、補正の効果を直ちに反映できることになるため、
補正が実行されない状況が発生することを回避して、常
に精度の高い作業部制御を行うことができる。
【００２１】また、演算した誤差を一旦記憶し、次回の
レバー操作時に、前記記憶した誤差に基づいて作業工具
目標演算手段の演算結果を補正するようにした場合に
は、所謂学習機能が付加されることになるため、常に作
業環境に対応した最適な作業部制御を実行することがで
きる。
レバー操作時に、前記記憶した誤差に基づいて作業工具
目標演算手段の演算結果を補正するようにした場合に
は、所謂学習機能が付加されることになるため、常に作
業環境に対応した最適な作業部制御を実行することがで
きる。
【００２２】またさらに、一旦記憶した誤差に基づいて
次回のレバー操作時に補正を実行するにあたり、前記記
憶した誤差を、次回レバー操作時の作業工具作動範囲に
対応すべく変換し、該変換した誤差に基づいて作業工具
目標演算手段の演算結果を補正するようにした場合に
は、作動範囲の相違に基づく学習機能の弊害を確実に解
消して、さらに作業部制御の精度向上に寄与することが
できる。
次回のレバー操作時に補正を実行するにあたり、前記記
憶した誤差を、次回レバー操作時の作業工具作動範囲に
対応すべく変換し、該変換した誤差に基づいて作業工具
目標演算手段の演算結果を補正するようにした場合に
は、作動範囲の相違に基づく学習機能の弊害を確実に解
消して、さらに作業部制御の精度向上に寄与することが
できる。
【図１】油圧シヨベルの斜視図である。
【図２】作業部制御装置の全体構成を示すブロツク図で
ある。
ある。
【図３】作業部制御のメインルーチンを示すフローチヤ
ートである。
ートである。
【図４】一般制御を示すフローチヤートである。
【図５】作業工具先端軌跡制御を示すフローチヤートで
ある。
ある。
【図６】作業工具姿勢維持制御を示すフローチヤートで
ある。
ある。
【図７】複合制御を示すフローチヤートである。
【図８】ブーム制御を示すフローチヤートである。
【図９】アーム制御を示すフローチヤートである。
【図１０】バケツト制御を示すフローチヤートである。
【図１１】作業部制御装置の概念を示すブロツク図であ
る。
る。
【図１２】第一実施例における作業工具先端軌跡制御
（設定角が０°の場合）の作用を示すグラフ図である。
（設定角が０°の場合）の作用を示すグラフ図である。
【図１３】第二実施例における作業部制御装置の概念を
示すブロツク図である。
示すブロツク図である。
【図１４】第二実施例における作業工具先端軌跡制御
（設定角が０°の場合）の作用を示すグラフ図である。
（設定角が０°の場合）の作用を示すグラフ図である。
【図１５】第三実施例における作業工具先端軌跡制御
（設定角が０°で、作業開始位置が相違する場合）の作
用を示すグラフ図である。
（設定角が０°で、作業開始位置が相違する場合）の作
用を示すグラフ図である。
【図１６】第三実施例における作業工具先端軌跡制御
（設定角が０°で、前回演算した誤差に不連続点が存在
する場合）の作用を示すグラフ図である。
（設定角が０°で、前回演算した誤差に不連続点が存在
する場合）の作用を示すグラフ図である。
１ 油圧シヨベル ４ 作業部 ５ ブーム ６ アーム ７ バケツト ８ ブームシリンダ ９ アームシリンダ １０ バケツトシリンダ １１ 制御部 １２ ブームシリンダ用作動位置検知センサ １３ アームシリンダ用作動位置検知センサ １４ バケツトシリンダ用作動位置検知センサ １５ コントロールバルブ １６ ブームシリンダ用電磁バルブ １７ アームシリンダ用電磁バルブ １８ バケツトシリンダ用電磁バルブ １９ 作業部操作レバー ２２ 作業工具角設定器 ２３ 作業工具先端軌跡角設定器
Claims (7)
- 【請求項１】 姿勢変化自在な複数の支持腕を介して機
体に連結される作業工具と、前記複数の支持腕および作
業工具をそれぞれ姿勢変化せしめる複数のアクチユエー
タと、各アクチユエータの作動位置をフイードバツクす
る作動位置検知センサと、作業部操作レバーの操作信号
および前記作動位置検知センサのフイードバツク信号に
基づいて各アクチユエータをフイードバツク制御する制
御部とを備えてなるシヨベル系建設機械において、前記
制御部に、作業部操作レバーの操作信号に基づいて作業
工具の目標位置および目標速度を演算する作業工具目標
演算手段と、該手段が演算した目標位置および目標速度
に基づいて前記各アクチユエータの目標位置および目標
速度を演算するアクチユエータ目標演算手段と、該手段
が演算した目標位置および目標速度に基づいて各アクチ
ユエータをフイードバツク制御するフイードバツク制御
手段と、各アクチユエータのフイードバツク信号に基づ
いて作業工具の実際の作動位置および作動速度を判断す
る作動状態判断手段と、該手段が判断した実際の作動位
置および作動速度に基づいて目標位置および目標速度に
対する誤差を演算する誤差演算手段と、該手段が演算し
た誤差に基づいて作業工具目標演算手段の演算結果を補
正する目標補正手段とを設けたことを特徴とするシヨベ
ル系建設機械の作業部制御装置。 - 【請求項２】 請求項１の作業工具目標演算手段は、作
業工具先端軌跡角設定器の設定信号と作業部操作レバー
の操作信号とに基づいて、作業工具先端を設定角方向に
直線移動させるための目標位置および目標速度を演算す
ることを特徴とするシヨベル系建設機械の作業部制御装
置。 - 【請求項３】 請求項１の作業工具目標演算手段は、作
業工具角設定器の設定信号と作業部操作レバーの操作信
号とに基づいて、作業工具を設定角に維持しつつ移動さ
せるための目標位置および目標速度を演算することを特
徴とするシヨベル系建設機械の作業部制御装置。 - 【請求項４】 請求項１の作業工具目標演算手段は、作
業工具先端軌跡角設定器および作業工具角設定器の設定
信号と作業部操作レバーの操作信号とに基づいて、作業
工具を作業工具角設定器の設定角に維持しつつ作業工具
先端軌跡角設定器の設定角方向に直線移動させるための
目標位置および目標速度を演算することを特徴とするシ
ヨベル系建設機械の作業部制御装置。 - 【請求項５】 請求項１の目標補正手段は、誤差演算手
段が演算した誤差に基づいて直ちに作業工具目標演算手
段の演算結果を補正することを特徴とするシヨベル系建
設機械の作業部制御装置。 - 【請求項６】 請求項１の目標補正手段は、誤差演算手
段が演算した誤差を一旦記憶し、次回のレバー操作時
に、前記記憶した誤差に基づいて作業工具目標演算手段
の演算結果を補正することを特徴とするシヨベル系建設
機械の作業部制御装置。 - 【請求項７】 請求項６の目標補正手段は、記憶した誤
差を、次回レバー操作時の作業工具作動範囲に対応すべ
く変換し、該変換した誤差に基づいて作業工具目標演算
手段の演算結果を補正することを特徴とするシヨベル系
建設機械の作業部制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14686093A JPH06336747A (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | シヨベル系建設機械の作業部制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14686093A JPH06336747A (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | シヨベル系建設機械の作業部制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06336747A true JPH06336747A (ja) | 1994-12-06 |
Family
ID=15417204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14686093A Withdrawn JPH06336747A (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | シヨベル系建設機械の作業部制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06336747A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0803614A1 (en) * | 1996-04-26 | 1997-10-29 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Locus control system for construction machines |
| JPH11201108A (ja) * | 1998-01-16 | 1999-07-27 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 建設機械の制御装置 |
| US6098322A (en) * | 1996-12-12 | 2000-08-08 | Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd. | Control device of construction machine |
| EP1020569A3 (en) * | 1999-01-14 | 2000-12-06 | Kobelco Construction Machinery Co., Ltd. | Control apparatus for a hydraulic excavator |
| JP2002089508A (ja) * | 2000-09-12 | 2002-03-27 | Komatsu Ltd | シリンダの作動制御装置 |
| JP2010007264A (ja) * | 2008-06-24 | 2010-01-14 | Sumitomo (Shi) Construction Machinery Co Ltd | 学習機能を備える駆動制御装置及びこれを含む建設機械 |
| JP2010209523A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-24 | Komatsu Ltd | 建設機械、建設機械の制御方法、及びこの方法をコンピュータに実行させるプログラム |
| WO2019123511A1 (ja) * | 2017-12-18 | 2019-06-27 | 住友重機械工業株式会社 | ショベル |
| CN113167054A (zh) * | 2019-01-29 | 2021-07-23 | 株式会社小松制作所 | 包括作业机械的系统、由计算机执行的方法、学习完成的位置推定模型的制造方法以及学习用数据 |
-
1993
- 1993-05-26 JP JP14686093A patent/JPH06336747A/ja not_active Withdrawn
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0803614A1 (en) * | 1996-04-26 | 1997-10-29 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Locus control system for construction machines |
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| JPH11201108A (ja) * | 1998-01-16 | 1999-07-27 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 建設機械の制御装置 |
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| JP2002089508A (ja) * | 2000-09-12 | 2002-03-27 | Komatsu Ltd | シリンダの作動制御装置 |
| JP2010007264A (ja) * | 2008-06-24 | 2010-01-14 | Sumitomo (Shi) Construction Machinery Co Ltd | 学習機能を備える駆動制御装置及びこれを含む建設機械 |
| JP2010209523A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-24 | Komatsu Ltd | 建設機械、建設機械の制御方法、及びこの方法をコンピュータに実行させるプログラム |
| US8930090B2 (en) | 2009-03-06 | 2015-01-06 | Komatsu Ltd. | Construction equipment, method for controlling construction equipment, and program for causing computer to execute the method |
| WO2019123511A1 (ja) * | 2017-12-18 | 2019-06-27 | 住友重機械工業株式会社 | ショベル |
| CN111492111A (zh) * | 2017-12-18 | 2020-08-04 | 住友重机械工业株式会社 | 挖土机 |
| JPWO2019123511A1 (ja) * | 2017-12-18 | 2020-12-03 | 住友重機械工業株式会社 | ショベル |
| CN111492111B (zh) * | 2017-12-18 | 2022-10-25 | 住友重机械工业株式会社 | 挖土机 |
| CN113167054A (zh) * | 2019-01-29 | 2021-07-23 | 株式会社小松制作所 | 包括作业机械的系统、由计算机执行的方法、学习完成的位置推定模型的制造方法以及学习用数据 |
| CN113167054B (zh) * | 2019-01-29 | 2022-10-04 | 株式会社小松制作所 | 包括作业机械的系统、由计算机执行的方法及学习用数据 |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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