JPH0663247B2 - Control device for work equipment in power shovel - Google Patents

Control device for work equipment in power shovel

Info

Publication number
JPH0663247B2
JPH0663247B2 JP22552985A JP22552985A JPH0663247B2 JP H0663247 B2 JPH0663247 B2 JP H0663247B2 JP 22552985 A JP22552985 A JP 22552985A JP 22552985 A JP22552985 A JP 22552985A JP H0663247 B2 JPH0663247 B2 JP H0663247B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bucket
angle
rotation speed
arm
speed
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP22552985A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6286235A (en
Inventor
栗原  隆
幸夫 吉村
友昭 杉浦
恵貫 中島
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.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
Priority to JP22552985A priority Critical patent/JPH0663247B2/en
Publication of JPS6286235A publication Critical patent/JPS6286235A/en
Publication of JPH0663247B2 publication Critical patent/JPH0663247B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/435Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
    • E02F3/437Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like providing automatic sequences of movements, e.g. linear excavation, keeping dipper angle constant

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はパワーショベルにおける作業機の制御装置に関
する。
The present invention relates to a control device for a work machine in a power shovel.

[従来の技術] 従来、パワーショベルの操作性向上のために、操作レバ
ーによってアーム先端点の速度ベクトルを指令するよう
にし、この指令した速度ベクトルの方向及び速度でアー
ム先端を移動させるためのブーム回動速度およびアーム
回動速度を求め、更にこれらの回動速度にかかわらずバ
ケット対地角度を一定にするためのバケット回動速度を
求め、これらの回動速度でブーム,アーム,バケットを
自動で同時制御するようにしたものがある(特開昭55−
30038)。
[Prior Art] Conventionally, in order to improve the operability of a power shovel, a speed vector of an arm tip point is commanded by an operation lever, and a boom for moving the arm tip in the direction and speed of the commanded speed vector. The rotation speed and the arm rotation speed are calculated, and the bucket rotation speed for keeping the bucket ground angle constant is calculated regardless of these rotation speeds. The boom, arm, and bucket are automatically calculated at these rotation speeds. Some have been designed for simultaneous control (Japanese Patent Laid-Open No. 55-
30038).

かかる従来の制御装置によれば、アーム先端点の速度ベ
クトル制御に、バケット対地角度θ一定のバケット傾角
制御を行なうので、第4図(a)に示すように直線掘削
は非常に行ないやすい。
According to such a conventional control device, since the bucket tilt angle control with the bucket ground angle θ is constant is performed for the velocity vector control of the arm tip point, linear excavation is very easy to perform as shown in FIG. 4 (a).

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、実際の作業として水平掘削を行なう際
は、第4図(b)の実線で示すようにリーチをかせぐた
めにバケットの初期角度をシリンダストロークエンド近
くにすることが多い。この状態から速度Vによる水平
掘削を行なうと、バケット対地角一定制御のためバケッ
トはすぐにストロークエンドに達してしまい、その後は
バケット制御ができなくなる。
[Problems to be Solved by the Invention] However, when performing horizontal excavation as an actual work, the initial angle of the bucket is set near the cylinder stroke end in order to make the reach as shown by the solid line in FIG. 4 (b). Often. If horizontal excavation is performed at a speed V X from this state, the bucket reaches the stroke end immediately because of constant bucket-to-ground angle control, and thereafter bucket control cannot be performed.

そのために、バケット先端の掘削軌跡は円弧を描いて破
線で示すように目標軌跡より大きくもぐり込んでしまう
という問題があった。
Therefore, there is a problem that the excavation locus at the tip of the bucket goes deeper than the target locus as shown by a broken line in a circular arc.

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、バケットが
ストロークエンドに達してもバケット刃先点を目標方向
に移動させることができるパワーショベルにおける作業
機の制御装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a control device for a work machine in a power shovel that can move the bucket blade tip point in a target direction even when the bucket reaches the stroke end.

[問題点を解決するための手段] 本発明によれば、ブーム,アームおよびバケットを含む
平面を座標平面として該平面内におけるバケット刃先点
の移動すべき速度ベクトルを設定する速度ベクトル設定
手段と、ブーム角およびアーム角をそれぞれ検出する角
度検出手段と、バケットのストロークエンドを検出する
ストロークエンド検出手段と、前記速度ベクトル設定手
段によって設定された速度ベクトルおよび前記角度検出
手段の検出角度に基づいてバケット回動点の速度ベクト
ルが上記設定された速度ベクトルに一致するようにそれ
ぞれブーム回動速度およびアーム回動速度を求める第1
の演算手段と、バケットの対地角度が一定になるように
バケット回動速度またはバケット回動角を求める第2の
演算手段と、前記速度ベクトル設定手段によって設定さ
れた速度ベクトルおよび前記角度検出手段の検出角度に
基づいてバケットがストロークエンドで固定されている
という条件で、そのバケット刃先点の速度ベクトルが上
記設定された速度ベクトルに一致するようにそれぞれブ
ーム回動速度およびアーム回動速度を求める第3の演算
手段と、前記ストロークエンド検出手段がバケットのス
トロークエンドを検出していないとき前記第1および第
2の演算手段の演算結果を出力し、バケットのストロー
クエンドを検出したとき前記第3の演算手段の演算結果
を出力する切替手段と、前記切替手段から加わる上記演
算結果に基づいてそれぞれ対応する作業機シリンダへの
圧油供給流量を制御する流量制御手段から構成されてい
る。
[Means for Solving the Problems] According to the present invention, a velocity vector setting means for setting a velocity vector to move the bucket blade tip point in the plane including the boom, the arm and the bucket as a coordinate plane, Angle detecting means for detecting the boom angle and arm angle, a stroke end detecting means for detecting the stroke end of the bucket, a bucket based on the speed vector set by the speed vector setting means and the detected angle of the angle detecting means. First to obtain the boom rotation speed and the arm rotation speed, respectively, so that the speed vector at the rotation point coincides with the speed vector set above.
Of the speed vector set by the speed vector setting means and the angle detection means of the speed vector setting means, the second calculation means for obtaining the bucket rotation speed or the bucket rotation angle so that the ground angle of the bucket becomes constant. Under the condition that the bucket is fixed at the stroke end based on the detected angle, the boom rotation speed and the arm rotation speed are calculated so that the speed vector of the bucket blade tip point matches the speed vector set above. When the stroke end of the bucket is not detected by the calculation means of No. 3 and the stroke end detection means, the calculation results of the first and second calculation means are output, and when the stroke end of the bucket is detected, the third calculation means is output. Based on the switching means for outputting the calculation result of the calculating means, and the calculation result added from the switching means Consists flow control means for controlling the pressure oil supply flow to the corresponding working machine cylinder is Re respectively.

[作用] すなわち、バケットが可動範囲内にあるときには、アー
ム先端点が指令された速度ベクトル通りに移動するよう
にブーム,アームを制御すると共に、バケット対地角度
が一定になるようにバケットを制御し、バケットがスト
ロークエンドに達して対地角度一定制御が効かなくなっ
たら、バケットがそのストロークエンドでアーム先端点
に固定されたものとして、該バケット刃先点が指令され
た速度ベクトル通りに移動するようにブーム,アームを
制御するようにしている。
[Operation] That is, when the bucket is within the movable range, the boom and the arm are controlled so that the arm tip point moves according to the commanded velocity vector, and the bucket is controlled so that the bucket ground angle becomes constant. , When the bucket reaches the stroke end and the constant ground angle control becomes ineffective, it is assumed that the bucket is fixed to the arm tip point at the stroke end, and the bucket blade point moves so as to move according to the commanded velocity vector. , It is designed to control the arm.

[実施例] 以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

第2図はパワーショベルのブーム1,アーム2,バケット3
の各作業機を模式的に示したもので、各作業機を含む平
面をXY座標平面とし、ブーム1の回動Aを座標原点とし
ている。ここでY軸とブーム1とのなす角αをブーム
角、ブーム1とアーム2とのなす角βをアーム角、アー
ム2とバケット3とのなす角γをバケット角とし、Cを
アーム先端点、Dをバケット刃先点とする。なお、同図
においては、バケット3がストロークエンドに達し、バ
ケット角γがγendになっている場合に関して示してい
る。
Fig. 2 shows boom of shovel 1, arm 2, bucket 3
Each of the working machines is schematically shown. A plane including each working machine is set as an XY coordinate plane, and the rotation A of the boom 1 is set as a coordinate origin. Here, the angle α between the Y axis and the boom 1 is the boom angle, the angle β between the boom 1 and the arm 2 is the arm angle, the angle γ between the arm 2 and the bucket 3 is the bucket angle, and C is the arm tip point. , D are bucket blade tip points. It should be noted that the drawing shows the case where the bucket 3 reaches the stroke end and the bucket angle γ is γend.

まず、アーム先端点を指令した速度ベクトル通りに移動
させる制御と共に、バケット対地角を一定とする制御に
ついて説明する。
First, control for moving the arm tip point according to the commanded velocity vector and control for keeping the bucket ground angle constant will be described.

さて、アーム先端点Cの座標(X,Y)は、次式、 で与えられる。ここで、lおよびlはそれぞれブー
ム長(線分AB)およびアーム長(線分BC)を示す。
Now, the coordinates (X C , Y C ) of the arm tip point C are as follows: Given in. Here, l 1 and l 2 indicate the boom length (line segment AB) and the arm length (line segment BC), respectively.

次に、上記第(1)式の座標(X,Y)を時間微分
し、X軸およびY軸方向の速度成分()を求
めると次式のようになる。
Next, the coordinates (X C , Y C ) of the above equation (1) are time-differentiated, and the velocity components ( C 1 , C 2 ) in the X-axis and Y-axis directions are obtained as follows.

したがって、アーム先端点Cを速度()とな
るように速度制御するためには、上記第(2)式を満足
するブーム回動速度およびアーム回動速度でブーム
1およびアーム2の回動速度制御を行なえばよい。上記
第(2)式をブーム回動速度およびアーム回動速度
について解くと次式のようになる。
Therefore, in order to control the speed of the arm tip point C to the speed ( C 1 , C 2), the boom 1 and the arm 2 are rotated at the boom rotation speed and the arm rotation speed that satisfy the above expression (2). Dynamic speed control may be performed. Solving the equation (2) for the boom rotation speed and the arm rotation speed, the following equation is obtained.

また、バケット対地角を一定となるように制御するため
には、上記第(3)式によって求められるブーム回動速
度およびアーム回動速度の和の符号を反転した値−
(+)又は実機のブーム回動速度およびアーム回動
速度の和の符号を反転した値をバケット3の回動速度指
令として与えるようにすればよい。
Further, in order to control the bucket ground angle to be constant, a value obtained by inverting the sign of the sum of the boom rotation speed and the arm rotation speed obtained by the above equation (3)-
(+) Or a value obtained by inverting the sign of the sum of the boom rotation speed and the arm rotation speed of the actual machine may be given as the rotation speed command of the bucket 3.

このようにしてバケット対地角を一定にすると、第4図
(a)に示すように先端点の移動軌跡とバケット刃先点
の移動軌跡は平行となり、アーム先端点が指令された速
度ベクトル通りに移動すると、バケット刃先点も指令さ
れた速度ベクトル通りに移動することになる。
When the bucket ground angle is made constant in this way, the movement locus of the tip point and the movement locus of the bucket blade tip point become parallel as shown in FIG. 4 (a), and the arm tip point moves in accordance with the commanded velocity vector. Then, the bucket blade tip also moves according to the commanded velocity vector.

次に、バケットがストロークエンドに達して対地角一定
制御が効かなくなった場合に、バケット刃先点を指令し
た速度ベクトル通りに移動させる制御について説明す
る。
Next, a description will be given of control for moving the bucket blade tip point according to the commanded velocity vector when the bucket reaches the stroke end and constant ground angle control is no longer effective.

この場合、バケット3がストロークエンドでアーム先端
点に固されたものとする。このとき、バケット刃先点D
の座標(X,Y)は、次式、 で与えられる。ここで、lはバケット長(線分CD)、
γendはバケットがストロークエンドのときのバケット
角を示す(第2図参照)。
In this case, it is assumed that the bucket 3 is fixed to the arm tip point at the stroke end. At this time, the bucket edge point D
The coordinates (X D , Y D ) of Given in. Where l 3 is the bucket length (line segment CD),
γend indicates the bucket angle when the bucket is at the stroke end (see FIG. 2).

上記第(4)式を時間微分してブーム回動速度および
アーム回動速度について整理すると、 となる。
When the above equation (4) is differentiated with respect to time and the boom rotation speed and the arm rotation speed are summarized, Becomes

なお、上記第(5)式の代わりに、第2図に示すように
バケット3がストロークエンドにあるときのブーム先端
点Bとバケット刃先点Dの長さをl′とし、またこの
ときの線分BCとBDとのなす角をΔβとすると、前記第
(3)式において、lをl′に、βを(β−Δβ)
に置き換えてなる次式、 としてもよい。
Instead of the above equation (5), the length of the boom tip point B and the bucket blade tip point D when the bucket 3 is at the stroke end is set to l 2 ′ as shown in FIG. Assuming that the angle formed by the line segments BC and BD is Δβ, in the formula (3), l 2 is set to 12 ′ and β is set to (β−Δβ).
Replaced by May be

したがって、バケット3が可動範囲内にあれば、前記第
(3)式によるブーム回動速度およびアーム回動速度に
基づいてブーム1およびアーム2を制御し、かつバケッ
ト対地角一定となるバケット3の制御を行ない、バケッ
ト3がストロークエンドに達すると、前記第(5)式ま
たは第(6)式によるブーム回動速度およびアーム回動
速度に基づいてブーム1およびアーム2を制御するよう
にする。
Therefore, if the bucket 3 is within the movable range, the boom 1 and the arm 2 are controlled based on the boom rotation speed and the arm rotation speed according to the expression (3), and the bucket 3 has a constant bucket ground angle. When the bucket 3 reaches the stroke end, the boom 1 and the arm 2 are controlled based on the boom rotation speed and the arm rotation speed according to the formula (5) or the formula (6).

第1図は上述の原理に基づいてパワーショベルの作業機
を制御する制御装置の一実施例を示すブロック図であ
る。同図において、操作レバー10は運転席の適宜位置に
片持梁状に配設されるジョイスティックの操作レバー
で、その操作方向によってバケット刃先点の進行方向を
指令し、その操作量によってバケット刃先点の進行速度
を指令する。この操作レバー10によって設定されるバケ
ット刃先点の進行方向および進行速度、すなわちバケッ
ト刃先点の速度ベクトルの各速度成分( ref
ref)を示す信号は、座標変換回路11に加えられる。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a control device for controlling a working machine of a power shovel based on the above principle. In the figure, an operating lever 10 is a cantilever operating lever arranged at an appropriate position in the driver's seat, and commands the traveling direction of the bucket blade tip point by its operating direction, and the bucket blade tip point by the operation amount. Command the speed of progress. The traveling direction and traveling speed of the bucket blade tip point set by the operation lever 10, that is, each velocity component ( D ref , D of the velocity vector of the bucket blade tip point).
The signal indicating ref ) is applied to the coordinate conversion circuit 11.

また、この操作レバー10はレバー軸に関して回動するこ
とができ、その回動量によってバケット回動速度ref
を指定することができる。なお、操作レバー10が操作さ
れていないときにはこの操作レバーは中立位置をとり、
上記各速度指令は全て0となる。
Further, the operation lever 10 can rotate about the lever shaft, and the bucket rotation speed ref
Can be specified. In addition, when the operation lever 10 is not operated, this operation lever takes the neutral position,
All of the above speed commands are zero.

座標変換回路11の他の入力には、ブーム角検出器12、ア
ーム角検出器13およびバケット角検出器14からそれぞれ
実機のブーム角α、アーム角βおよびバケット角γを示
す信号が加えられている。座標変換回路11は入力するバ
ケット角γを示す信号からバケット3がストロークエン
ドに達しているか否かを検出するストロークエンド検出
回路を含み、この検出回路によってバケット3がストロ
ークエンドに達していないと判断されると、入力する速
度ベクトルの各速度成分( ref ref)を示す信
号、ブーム角αおよびアーム角βを示す信号に基づい
て、バケット刃先点D(アーム先端点C)を上記速度ベ
クトル通りに移動させるために必要なブーム回動速度
refおよびアーム回動速度refを算出する(第(3)
式)。
Signals indicating the boom angle α, the arm angle β and the bucket angle γ of the actual machine are added to the other inputs of the coordinate conversion circuit 11 from the boom angle detector 12, the arm angle detector 13 and the bucket angle detector 14, respectively. There is. The coordinate conversion circuit 11 includes a stroke end detection circuit that detects whether or not the bucket 3 has reached the stroke end from the signal indicating the input bucket angle γ, and this detection circuit determines that the bucket 3 has not reached the stroke end. Then, based on the signal indicating each velocity component ( D ref , D ref ) of the input velocity vector and the signal indicating the boom angle α and the arm angle β, the bucket blade tip point D (arm tip point C) is set to the above velocity. Boom rotation speed required to move in vector
ref and arm rotation speed ref are calculated ((3))
formula).

このように算出したブーム回動速度refはブーム1の
回動速度の目標値として加算点15に加えられる。加算点
15の他の入力にはブーム回動速度演算回路16からブーム
1の実際の回動速度を示すフィードバック量が加えら
れている。なお、ブーム回動速度演算回路16は、ブーム
角検出器12から加わるブーム角αの単位時間当りの差分
演算を行なうことによりブーム回動速度を求めるよう
にしている。
The boom rotation speed ref thus calculated is added to the addition point 15 as a target value of the rotation speed of the boom 1. Additional points
A feedback amount indicating the actual rotation speed of the boom 1 is added to the other input of 15 from the boom rotation speed calculation circuit 16. The boom rotation speed calculation circuit 16 calculates the boom rotation speed by performing a difference calculation of the boom angle α applied from the boom angle detector 12 per unit time.

加算点15では目標回動速度に対する偏差がとられ、この
偏差信号は、この偏差を速かに打消し、かつ安定した制
御が行なわれるように比例・積分・微分補償等を行なう
補償器17を介して流量制御弁18に加えられる。
At the addition point 15, a deviation with respect to the target rotation speed is taken, and this deviation signal indicates a compensator 17 that cancels this deviation quickly and performs proportional / integral / derivative compensation so that stable control is performed. Flow rate control valve 18 via

流量制御弁18は入力信号に応じた流量の圧油をブームシ
リンダ4に供給する。これにより、ブーム1は目標回動
速度refとなるように回動制御されることになる。
The flow rate control valve 18 supplies the boom cylinder 4 with pressure oil having a flow rate according to the input signal. As a result, the boom 1 is rotationally controlled so as to have the target rotational speed ref .

アーム2についても上記と同様に、加算点19で目標回動
速度refとアーム回動速度演算回路20から加えられる
実際のアーム回動速度との偏差がとられ、この偏差が
補償器21を介して流量制御弁22に加えられ、この流量制
御弁22によってアームシリンダ5に所要流量の圧油が供
給される。
As for the arm 2, similarly to the above, a deviation between the target rotation speed ref and the actual arm rotation speed added from the arm rotation speed calculation circuit 20 is obtained at the addition point 19, and this deviation is passed through the compensator 21. Is added to the flow rate control valve 22, and the required flow rate of pressure oil is supplied to the arm cylinder 5 by the flow rate control valve 22.

これにより、アーム先端点Cは操作レバー10によって指
令された速度ベクトル通りに移動することになる。
As a result, the arm tip point C moves according to the velocity vector commanded by the operating lever 10.

また、ブーム回動速度演算回路16およびアーム回動速度
演算回路20によって求められたブーム回動速度および
アーム回動速度を示す信号は加算点23で加算され、そ
の加算値は加算点24の負入力に加えられる。
Further, signals indicating the boom rotation speed and the arm rotation speed obtained by the boom rotation speed calculation circuit 16 and the arm rotation speed calculation circuit 20 are added at an addition point 23, and the added value is a negative value of the addition point 24. Added to input.

加算点24の正入力には操作レバー10よりバケット回動速
refを示す信号が加えられており、加算点24はこれ
らの入力を加算して加算器25に加える。加算点25では目
標回動速度{ref−(+)}とバケット回動速度
演算回路26から加えられる実際のバケット回動速度と
の偏差がとられ、この偏差が補償器27を介して流量制御
弁28に加えられ、この流量制御弁28によってバケットシ
リンダ6に所要流量の圧油が供給される。
A signal indicating the bucket rotation speed ref is added to the positive input of the addition point 24 from the operation lever 10, and the addition point 24 adds these inputs and adds them to the adder 25. At the addition point 25, a deviation between the target rotation speed { ref − (+)} and the actual bucket rotation speed added from the bucket rotation speed calculation circuit 26 is taken, and this deviation is controlled by the compensator 27. In addition to the valve 28, the flow control valve 28 supplies the required pressure oil to the bucket cylinder 6.

したがって、操作レバー10によってバケット回動速度
ref=0が指令されると、バケット3は回動速度−(
+)で回動することになり、その結果、ブーム1およ
びアーム2の回動にかかわらずバケット3は最初の姿勢
を保持するように、すなわちバケット対地角が一定とな
るように制御される。
Therefore, the bucket rotation speed depends on the operating lever 10.
When ref = 0 is commanded, the bucket 3 rotates at the speed − (
Therefore, the bucket 3 is controlled so as to maintain the initial posture, that is, the bucket ground angle is constant regardless of the rotation of the boom 1 and the arm 2.

一方、バケット3がストロークエンドに達し、これが座
標変換回路11中のストロークエンド検出回路によって検
出されると、座標変換回路11はバケット3がストローク
エンドで固定されているという条件で、そのバケット刃
先点Dの速度ベクトルが操作レバー10によって指令され
た速度ベクトルに一致するようにそれぞれブーム回動速
refおよびアーム回動速度refを求め(第(5)式
または第(6)式)、これらの回動速度を示す信号を前
記目標値としていた回動速度を示す信号に切り替えて出
力する。
On the other hand, when the bucket 3 reaches the stroke end and this is detected by the stroke end detection circuit in the coordinate conversion circuit 11, the coordinate conversion circuit 11 determines that the bucket blade tip point is on condition that the bucket 3 is fixed at the stroke end. The boom rotation speed ref and the arm rotation speed ref are calculated so that the speed vector of D matches the speed vector commanded by the operating lever 10 (Equation (5) or (6)), and The signal indicating the dynamic speed is switched to the signal indicating the rotational speed, which is the target value, and is output.

これにより、バケット刃先点Dは操作レバー10によって
指令された速度ベクトル通りに移動することになる。
As a result, the bucket blade tip point D moves according to the velocity vector commanded by the operation lever 10.

なお、操作レバー10によってバケット回動速度ref
0が指令されているとき、バケット3には実機のブーム
回動速度およびアーム回動速度の加算値の符号を反
転した値−(+)が目標速度として与えられるが、
バケット3はすでにストロークエンドに達しており、上
記目標速度によってはバケット3は回動しない。また、
上記実施例に代えて、バケット角γがストロークエンド
を示す角γendにあるときには、加算点24に上記速度−
(+)を示す信号が加わらないようにしてもよい。
The bucket rotation speed ref =
When 0 is commanded, the bucket 3 is given a target speed − (+), which is a value obtained by inverting the sign of the added value of the boom rotation speed and the arm rotation speed of the actual machine.
The bucket 3 has already reached the stroke end, and the bucket 3 does not rotate depending on the target speed. Also,
In place of the above embodiment, when the bucket angle γ is at the angle γend indicating the stroke end, the speed −
The signal indicating (+) may not be added.

次に、本発明の他の実施例について説明する。Next, another embodiment of the present invention will be described.

この実施例においては、バケット3が可動範囲内にある
ときには、操作レバーによりバケット刃先点の速度ベク
トル( ref ref)およびバケット絶対角速度
を与え、その通りにブーム1,アーム2,バケット3を複合
制御し、作業中に指令を与えてもバケット刃先点は直
線上を動くようにしている。また、法面角仕上用のモー
ドをスイッチ切替によって付加できるようにしたもので
ある。
In this embodiment, when the bucket 3 is within the movable range, the velocity vector ( D ref , D ref ) of the bucket blade point and the bucket absolute angular velocity are given by the operating lever, and the boom 1, the arm 2, and the bucket 3 are exactly as they are. Even if a command is given during work, the bucket blade point moves on a straight line. In addition, a mode for finishing the slope angle can be added by switching a switch.

さて、バケット3が可動範囲内にあるとき、作業中にバ
ケット絶対角速度≠0を与えても、バケット刃先点を
指令された速度ベクトル通りに移動させる変換式は、次
式、 となる。ここで、制御中に、バケットシリンダがストロ
ークエンドに達して(γmaxあるいはγmin)になった
ら、バケット制御は効かなくなるので、上記第(7)式
に基づく制御から前述した第(5)式又は第(6)式に
基づく制御に切り替えて、ブーム1,アーム2のみでバケ
ット刃先点の速度ベクトル制御を行なう。
Now, when the bucket 3 is within the movable range, the conversion formula for moving the bucket blade point according to the commanded velocity vector is as follows, even if the bucket absolute angular velocity ≠ 0 is given during work. Becomes Here, when the bucket cylinder reaches the stroke end (γ max or γ min ) during control, the bucket control becomes ineffective. Therefore, from the control based on the above equation (7), the above equation (5) is used. Alternatively, the control is switched to the control based on the expression (6), and the velocity vector control of the bucket blade tip point is performed only by the boom 1 and the arm 2.

第3図において、操作レバー30は第1図の操作レバー10
と同様にバケット刃先点の速度ベクトルの各速度成分
ref ref)を示す信号を切替スイッチ35およ
び36の接点35aおよび36aに出力し、操作レバー31はバケ
ット絶対角速度を示す信号を座標変換回路37に出力す
る。
In FIG. 3, the operating lever 30 is the operating lever 10 of FIG.
In the same manner as the above, a signal indicating each velocity component ( D ref , D ref ) of the velocity vector of the bucket blade tip is output to the contacts 35a and 36a of the changeover switches 35 and 36, and the operating lever 31 coordinates the signal indicating the bucket absolute angular velocity. Output to the conversion circuit 37.

法面角設定器32はバケット刃先点が移動すべき法面の角
度nを設定するもので、その法面角nを示す信号を演算
回路34に出力する。操作レバー33はバケット刃先点の移
動すべき速度vを設定するもので、その速度vを示す信
号を演算回路34に出力する。
The slope angle setting device 32 sets the angle n of the slope where the bucket blade tip should move, and outputs a signal indicating the slope angle n to the arithmetic circuit 34. The operating lever 33 sets the speed v at which the bucket blade tip should move, and outputs a signal indicating the speed v to the arithmetic circuit 34.

演算回路34は入力する法面角nおよび速度vを示す信号
に基づいて、バケット刃先点の速度ベクトルの各速度成
分(refref)を次式より求める。
The arithmetic circuit 34 calculates each velocity component ( ref , ref ) of the velocity vector of the bucket blade tip point from the following equation based on the input signal indicating the slope angle n and the velocity v.

このようにして求めた各速度成分(refref)を示
す信号はそれぞれ切替スイッチ35および36の接点35bお
よび36bに加えられる。
The signals indicating the speed components ( ref , ref ) thus obtained are applied to the contacts 35b and 36b of the changeover switches 35 and 36, respectively.

切替スイッチ35および36は、予め設定した法面角度通り
に精度よく法面の仕上げ作業を行なうときには、それぞ
れ可動接片35cおよび36cがそれぞれ接点35bおよび36bに
切り替えられ、これらの接点に入力する信号を座標変換
回路37に出力し、それ以外の作業を行なうときには、そ
れぞれ可動接片35cおよび36cがそれぞれ接点35aおよび3
6aに切り替えられ、これらの接点に入力する信号を座標
変換回路37に出力する。
The change-over switches 35 and 36 switch the movable contact pieces 35c and 36c to the contacts 35b and 36b, respectively, when performing the finishing work of the slope accurately according to the preset slope angle, and the signals to be input to these contacts. To the coordinate conversion circuit 37, and when performing other work, the movable contact pieces 35c and 36c respectively contact the contacts 35a and 3a.
The signals input to these contacts are switched to 6a and output to the coordinate conversion circuit 37.

座標変換回路37は、入力するバケット角γを示す信号か
らバケット3がストロークエンドに達しているか否かを
検出するストロークエンド検出回路を含み、この検出回
路によってバケット3がストロークエンドに達していな
いと判断されると、入力する速度ベクトルの各速度成分
ref ref)を示す信号、バケット絶対角速度
を示す信号、ブーム角α,アーム角βおよびブーム角
γを示す信号に基づいて、バケット刃先点Dを上記速度
ベクトル通りに移動させるために必要なブーム回動速度
ref,アーム回動速度refおよびバケット回動速度
refを算出する(第(8)式)。
The coordinate conversion circuit 37 includes a stroke end detection circuit that detects whether or not the bucket 3 has reached the stroke end based on the input signal indicating the bucket angle γ. If the bucket 3 has not reached the stroke end by this detection circuit. When judged, the bucket is determined based on the signal indicating each velocity component ( D ref , D ref ) of the input velocity vector, the signal indicating the bucket absolute angular velocity, and the signal indicating the boom angle α, the arm angle β, and the boom angle γ. Boom rotation speed required to move the cutting edge point D according to the above speed vector
ref , arm rotation speed ref and bucket rotation speed
The ref is calculated (Equation (8)).

また、バケット3がストロークエンドに達し、これが座
標変換回路37中のストロークエンド検出回路によって検
出されると、座標変換回路37はバケット3がストローク
エンドで固定されているという条件で、そのバケット刃
先点Dの速度ベクトルが指令された速度ベクトルに一致
するようにそれぞれブーム回動速度refおよびアーム
回動速度refを算出する(第(5)式または第(6)
式)。
Further, when the bucket 3 reaches the stroke end and this is detected by the stroke end detection circuit in the coordinate conversion circuit 37, the coordinate conversion circuit 37 determines that the bucket blade tip point under the condition that the bucket 3 is fixed at the stroke end. The boom rotation speed ref and the arm rotation speed ref are calculated so that the speed vector of D matches the commanded speed vector (Equation (5) or (6)).
formula).

上記のようにして算出したブーム回動速度ref,アー
ム回動速度refおよびバケット回動速度refを示す信
号は、対応する各作業機の目標値として出力される。な
お、これらの目標値に基づいて各作業機を制御する制御
系は、第1図のものと同様のため、第1図のものと同じ
番号を付し、ここでは詳細な説明は省略する。
Boom rotation speed ref calculated as described above, the signal indicating the arm rotating speed ref and bucket turning speed ref is output as the target value for each corresponding working machine. Since the control system for controlling each working machine based on these target values is the same as that in FIG. 1, the same reference numerals as those in FIG. 1 are given and detailed description thereof is omitted here.

なお、本実施例では、車体本体が傾斜していない地面に
あることを前提として説明してきたが、車体本体が傾斜
していても、その傾斜角による補正によって行なうこと
によってバケット刃先点またはアーム先端点を指令した
速度ベクトル通りに制御することができる。この場合、
車体(上部旋回体)の作業機の向いている方向の傾斜角
を例えば振子式傾斜計で計測する。この傾斜角をζとす
ると、前述した第(3)式は、次式、 に置き換えることができる。
Although the present embodiment has been described on the premise that the vehicle body is on the ground that is not tilted, even if the vehicle body is tilted, the bucket blade tip point or the arm tip is corrected by correcting the tilt angle. The point can be controlled according to the commanded velocity vector. in this case,
The tilt angle of the vehicle body (upper swing body) in the direction in which the working machine is facing is measured by, for example, a pendulum inclinometer. Assuming that this inclination angle is ζ, the above equation (3) is Can be replaced with

また、車体が傾斜地上にあり、かつ旋回や傾斜地での走
行などを行ない、上部旋回体の傾斜角が変化する場合に
は、その傾斜角の角速度も検出するようにし、この傾
斜角ζおよび傾斜角速度に基づいて車体傾斜および車
体傾斜変化にともなう影響を除去し、バケット刃先点ま
たはアーム先端点を指令した速度ベクトル通りに制御す
ることもできる。この場合、前述した第(3)式は、次
式、 に置き換えることができる。
Further, when the vehicle body is on a sloping ground and the vehicle revolves or runs on a sloping ground, and the inclination angle of the upper revolving structure changes, the angular velocity of the inclination angle is also detected to determine the inclination angle ζ and the inclination angle. It is also possible to eliminate the influence of the vehicle body inclination and the change of the vehicle body inclination based on the angular velocity, and control the bucket blade tip point or the arm tip point according to the commanded velocity vector. In this case, the above equation (3) is Can be replaced with

更に本実施例では、バケット対地角一定制御を、ブーム
回動速度とアーム回動速度の和の符号を反転した値
−(+)をバケット回動速度の目標速度として与え
ることによって達成しているが、予め設定したバケット
対地角度θを一定に保つべく、ブーム角αおよびアーム
角βに応じてバケット角γを位置制御するようにしても
よい。この場合、目標とするバケット角γrefは、次
式、 γref=(3/2)π−(α+β+θ)…(11) によって求めることができる。なお、上記バケット対地
角度θはバケット回動速度指令を積分して与えることが
できる。
Further, in the present embodiment, the bucket constant ground angle control is achieved by giving a value − (+), which is the inverted sign of the sum of the boom rotation speed and the arm rotation speed, as the target speed of the bucket rotation speed. However, in order to keep the preset bucket ground angle θ constant, the position of the bucket angle γ may be controlled according to the boom angle α and the arm angle β. In this case, the target bucket angle γ ref can be obtained by the following equation: γ ref = (3/2) π− (α + β + θ) (11) The bucket ground angle θ can be given by integrating the bucket rotation speed command.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、バケット対地角度
一定制御を行ないながらバケット刃先点を指令した速度
ベクトル通りに移動制御中に、バケットがストロークエ
ンドに達してもバケット刃先点を上記指令した速度ベク
トル通りに移動させることができ、直線掘削時において
直線性が悪くなるのを補償することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the bucket blade tip point is reached even when the bucket reaches the stroke end during the movement control according to the velocity vector instructing the bucket blade tip point while performing the bucket ground angle constant control. Can be moved according to the speed vector instructed above, and it is possible to compensate for deterioration of linearity during straight line excavation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
パワーショベルの構成および各部の定数、変数を示すた
めに用いた概略図、第3図は本発明の他の実施例を示す
ブロック図、第4図(a)はアーム先端点の速度指令と
して水平方向指令Vを与え、かつバケット対地角度一
定制御を行なった時の作業機の変化状態図、第4図
(b)はバケットがストロークエンドに達してからもな
おアーム先端点の速度指令Vを与え続けた場合の従来
の作業機の変化状態図である。 1……ブーム、2……アーム、3……バケット、4……
ブームシリンダ、5……アームシリンダ、6……バケッ
トシリンダ、 10,30,31,33……操作レバー、 11,37……座標変換回路、12……ブーム角検出器、13…
…アーム角検出器、14……バケット角検出器、16……ブ
ーム回動速度演算回路、 17,21,27……補償器、 18,22,28……流量制御弁、20……アーム回動速度演算回
路、26……バケット回動速度演算回路、32……法面角設
定器、34……演算回路、 35,36……切替スイッチ。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram used to show the configuration of a power shovel and constants and variables of each part, and FIG. 3 is another embodiment of the present invention. The block diagram shown in FIG. 4 (a) is a change state diagram of the working machine when the horizontal command V X is given as the speed command of the arm tip point and the bucket ground angle constant control is performed, FIG. 4 (b). FIG. 8 is a change state diagram of the conventional working machine in the case where the speed command V X of the arm tip point is still applied after the bucket reaches the stroke end. 1 ... Boom, 2 ... Arm, 3 ... Bucket, 4 ...
Boom cylinder, 5 ... Arm cylinder, 6 ... Bucket cylinder, 10,30, 31, 33 ... Operating lever, 11,37 ... Coordinate conversion circuit, 12 ... Boom angle detector, 13 ...
... Arm angle detector, 14 ... Bucket angle detector, 16 ... Boom rotation speed calculation circuit, 17,21,27 ... Compensator, 18, 22, 28 ... Flow control valve, 20 ... Arm rotation Dynamic speed calculation circuit, 26 ... Bucket rotation speed calculation circuit, 32 ... Slope angle setting device, 34 ... Calculation circuit, 35, 36 ... Changeover switch.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−152734(JP,A) 特開 昭60−95035(JP,A) 実開 昭55−131357(JP,U)Continuation of the front page (56) References JP-A-60-152734 (JP, A) JP-A-60-95035 (JP, A) Actually developed JP-A-55-131357 (JP, U)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ブーム,アームおよびバケットを含む平面
を座標平面として該平面内におけるバケット刃先点の移
動すべき速度ベクトルを設定する速度ベクトル設定手段
と、 ブーム角およびアーム角をそれぞれ検出する角度検出手
段と、 バケットのストロークエンドを検出するストロークエン
ド検出手段と、 前記速度ベクトル設定手段によって設定された速度ベク
トルおよび前記角度検出手段の検出角度に基づいてバケ
ット回動点の速度ベクトルが上記設定された速度ベクト
ルに一致するようにそれぞれブーム回動速度およびアー
ム回動速度を求める第1の演算手段と、 バケットの対地角度が一定になるようにバケット回動速
度またはバケット回動角を求める第2の演算手段と、 前記速度ベクトル設定手段によって設定された速度ベク
トルおよび前記角度検出手段の検出角度に基づいてバケ
ットがストロークエンドで固定されているという条件
で、そのバケット刃先点の速度ベクトルが上記設定され
た速度ベクトルに一致するようにそれぞれブーム回動速
度およびアーム回動速度を求める第3の演算手段と、 前記ストロークエンド検出手段がバケットのストローク
エンドを検出していないとき前記第1および第2の演算
手段の演算結果を出力し、バケットのストロークエンド
を検出したとき前記第3の演算手段の演算結果を出力す
る切替手段と、 前記切替手段から加わる上記演算結果に基づいてそれぞ
れ対応する作業機シリンダへの圧油供給流量を制御する
流量制御手段とを具えたパワーショベルにおける作業機
の制御装置。
1. A velocity vector setting means for setting a velocity vector for moving a bucket blade tip point on the plane including a boom, an arm and a bucket as a coordinate plane, and angle detection for detecting a boom angle and an arm angle, respectively. Means, a stroke end detecting means for detecting a stroke end of the bucket, a speed vector at the bucket turning point is set based on the speed vector set by the speed vector setting means and the detection angle of the angle detecting means. First computing means for respectively determining the boom rotation speed and arm rotation speed so as to match the speed vector, and second calculation means for determining the bucket rotation speed or the bucket rotation angle so that the ground angle of the bucket becomes constant. Calculating means and the velocity vector set by the velocity vector setting means And the condition that the bucket is fixed at the stroke end based on the angle detected by the angle detecting means, the boom rotation speed and the arm are adjusted so that the speed vector at the bucket blade tip point matches the speed vector set above. Third calculation means for obtaining the rotation speed, and when the stroke end detection means has not detected the stroke end of the bucket, outputs the calculation results of the first and second calculation means to detect the stroke end of the bucket. And a flow rate control means for controlling a pressure oil supply flow rate to the corresponding working machine cylinder based on the calculation result added from the switching means. Control device for work equipment in power shovel.
【請求項2】前記速度ベクトル設定手段は、1本の操作
レバーと、この操作レバーの操作方向および操作量によ
ってバケット刃先点の速度ベクトルを設定する手段とか
らなる特許請求の範囲第(1)項記載のパワーショベル
における作業機の制御装置。
2. The speed vector setting means comprises one operation lever and means for setting the speed vector of the bucket blade tip point according to the operation direction and operation amount of the operation lever. A control device for a work machine in a power shovel according to the item.
【請求項3】前記速度ベクトル設定手段は、掘削速度指
令手段と、法面角設定手段とからなる特許請求の範囲第
(1)項記載のパワーショベルにおける作業機の制御装
置。
3. A control device for a working machine in a power shovel according to claim 1, wherein said speed vector setting means comprises excavation speed command means and slope angle setting means.
【請求項4】前記第2の演算手段は、前記第1の演算回
路によって求めたブーム回動速度およびアーム回動速度
若しくは実機のブーム回動速度およびアーム回動速度の
和の符号を反転した値をバケット回動速度として求める
特許請求の範囲第(1)項記載のパワーショベルにおけ
る作業機の制御装置。
4. The second arithmetic means reverses the sign of the boom rotation speed and the arm rotation speed or the sum of the boom rotation speed and the arm rotation speed of the actual machine obtained by the first calculation circuit. A control device for a working machine in a power shovel according to claim 1, wherein a value is obtained as a bucket rotation speed.
【請求項5】前記第2の演算手段は、バケットの対地角
度を設定する手段と、該設定手段の設定角度および前記
角度検出手段によって検出されたブーム角およびアーム
角に基づいて前記設定角度を一定に保つようバケット回
動角度を求める特許請求の範囲第(1)項記載のパワー
ショベルにおける作業機の制御装置。
5. The second calculating means sets the bucket ground angle, and sets the set angle based on the set angle of the setting means and the boom angle and arm angle detected by the angle detection means. The control device for a working machine in a power shovel according to claim (1), wherein a bucket rotation angle is obtained so as to keep it constant.
JP22552985A 1985-10-09 1985-10-09 Control device for work equipment in power shovel Expired - Lifetime JPH0663247B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22552985A JPH0663247B2 (en) 1985-10-09 1985-10-09 Control device for work equipment in power shovel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22552985A JPH0663247B2 (en) 1985-10-09 1985-10-09 Control device for work equipment in power shovel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6286235A JPS6286235A (en) 1987-04-20
JPH0663247B2 true JPH0663247B2 (en) 1994-08-22

Family

ID=16830730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22552985A Expired - Lifetime JPH0663247B2 (en) 1985-10-09 1985-10-09 Control device for work equipment in power shovel

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0663247B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE44295E1 (en) 1997-08-08 2013-06-11 Igt Gaming machine having secondary display for providing video content

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10120369B2 (en) 2015-01-06 2018-11-06 Joy Global Surface Mining Inc Controlling a digging attachment along a path or trajectory
CN112267503A (en) * 2017-01-10 2021-01-26 株式会社小松制作所 Method for controlling work vehicle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE44295E1 (en) 1997-08-08 2013-06-11 Igt Gaming machine having secondary display for providing video content

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6286235A (en) 1987-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3364303B2 (en) Work machine control device
JP2019019567A (en) Control device of construction machine
JP2002167794A (en) Front control device for hydraulic backhoe
JPH0895638A (en) Travel controller for mobile working robot
JPS6286234A (en) Controller for working machine in power shovel
JPH0663247B2 (en) Control device for work equipment in power shovel
JPH076212B2 (en) Position control device for power shovel
JPH083187B2 (en) Power shovel bucket angle controller
JPH076209B2 (en) Control device for work equipment in power shovel
JP4275199B2 (en) Boom control device for work equipment
EP0293057A2 (en) Apparatus for controlling arm movement of industrial vehicle
JP2574671B2 (en) Control device for working machine in power shovel
JP2687169B2 (en) Slope work control device for construction machinery
JPS61225429A (en) Controller for working machine of power shovel
JP2912986B2 (en) Work machine trajectory control device
JPH02101229A (en) Control device for working machine
JPH0823155B2 (en) Work machine control device
JPH01178622A (en) Controlling method of bucket angle
JP2699097B2 (en) Bucket edge depth control device for construction machinery
JPS58164829A (en) Straight line excavator of oil-pressure shovel
JPH11130395A (en) Controller for work machine
JPH02101228A (en) Control device for working machine
JP2983783B2 (en) Work machine constant speed trajectory control device
JPS6145025B2 (en)
JPH0328543B2 (en)