JPH07116718B2 - Interference prevention control method for work attachment in hydraulic excavator - Google Patents

Interference prevention control method for work attachment in hydraulic excavator

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JPH07116718B2
JPH07116718B2 JP63272407A JP27240788A JPH07116718B2 JP H07116718 B2 JPH07116718 B2 JP H07116718B2 JP 63272407 A JP63272407 A JP 63272407A JP 27240788 A JP27240788 A JP 27240788A JP H07116718 B2 JPH07116718 B2 JP H07116718B2
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bucket
angle
arm
work attachment
turning
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信明 的場
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新キャタピラー三菱株式会社
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/2025Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/2033Limiting the movement of frames or implements, e.g. to avoid collision between implements and the cabin

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、作業用アタッチメントを有する油圧ショベル
に適用される作業用アタッチメントの干渉防止制御方法
に関するものである。
Description: [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for preventing interference of a work attachment applied to a hydraulic excavator having a work attachment.

(従来の技術) 第16図は油圧ショベルの構成図を示す。この第16図にお
いて、上部旋回体1が下部走行体2に対し旋回自在に設
けられ、さらにこの上部旋回対1にブーム3、アーム4
およびバケット5が設けられ、そしてブーム3はブーム
シリンダ6により駆動され、アーム4はアームシリンダ
7により駆動され、バケット5は、バケットシリンダ8
により駆動される。ブーム3、アーム4、バケット5お
よびそれぞれを駆動するシリンダ6,7,8を総称して作業
アタッチメントと称す。
(Prior Art) FIG. 16 shows a configuration diagram of a hydraulic excavator. In FIG. 16, an upper revolving structure 1 is provided so as to be rotatable with respect to a lower traveling structure 2, and the upper revolving pair 1 further includes a boom 3 and an arm 4.
And a bucket 5 are provided, and the boom 3 is driven by the boom cylinder 6, the arm 4 is driven by the arm cylinder 7, and the bucket 5 is driven by the bucket cylinder 8.
Driven by. The boom 3, the arm 4, the bucket 5, and the cylinders 6, 7, and 8 that drive each of them are collectively referred to as a work attachment.

上記構成を有する油圧ショベルは、上部旋回対1の旋回
動作と上部旋回対1に取付けられた作業アタッチメント
の動作との組み合せで作業を行う。
The hydraulic excavator having the above-described configuration performs work by combining the turning operation of the upper turning pair 1 and the operation of the work attachment attached to the upper turning pair 1.

第17図は油圧ショベルの平面図で、バケット5の作動範
囲と下部走行体2の関係を示す。バケット5と下部走行
体2とは、第17図に○印で示された4箇所で干渉する。
通常、この干渉はオペレータの注意力で防止している。
FIG. 17 is a plan view of the hydraulic excavator, showing the relationship between the operating range of the bucket 5 and the lower traveling body 2. The bucket 5 and the undercarriage 2 interfere with each other at four points indicated by circles in FIG.
Usually, this interference is prevented by the operator's attention.

(発明が解決しようとする課題) このように、従来の油圧ショベルでは、下部走行体2と
バケット5との干渉をオペレータの注意力で防止してい
るが、油圧ショベルの大型化に伴い視界が充分確保でき
なくなり、オペレータの注意力のみでは上記の干渉防止
をすることが困難となってきた。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional hydraulic excavator, the interference between the lower traveling body 2 and the bucket 5 is prevented by the attention of the operator. It has become difficult to ensure sufficient security, and it has become difficult to prevent the above interference only with the attention of the operator.

本発明は、オペレータの操作ミスによりバケットが下部
走行体と干渉するおそれを防止できる作業アタッチメン
トの干渉防止制御方法を提案し、油圧ショベルの大型化
に伴うオペレータの負担増を防止することを目的とする
ものである。
The present invention proposes an interference prevention control method for a work attachment that can prevent a bucket from interfering with a lower traveling body due to an operator's operation error, and an object thereof is to prevent an increase in operator's burden due to an increase in size of a hydraulic excavator. To do.

〔発明の構成〕[Structure of Invention]

(課題を解決するための手段) 本発明は、油圧ショベルの作業アタッチメントの各節点
の角度(ブーム角αa、アーム角βaおよびバケット角
γa)と上部旋回体1の旋回角θとを検出し、上部旋回
体1が旋回するとバケット5と下部走行体2とが干渉す
る危険のある干渉危険域Eと、この干渉危険域E内であ
っても上部旋回体1の停止中はバケット5と下部走行体
2とが干渉しない旋回禁止角A,B,C,Dとを設定し、以下
の制御演算にて下部走行体2とバケット5との干渉を防
止する。
(Means for Solving the Problem) The present invention detects an angle (boom angle αa, arm angle βa, and bucket angle γa) of each node of a work attachment of a hydraulic excavator and a swing angle θ of the upper swing body 1, When the upper revolving structure 1 revolves, the bucket 5 and the lower traveling structure 2 may interfere with each other, and even if the upper revolving structure 1 is stopped, the bucket 5 and the lower traveling structure E may interfere with each other. The turning prohibition angles A, B, C, D that do not interfere with the body 2 are set, and the interference between the lower traveling body 2 and the bucket 5 is prevented by the following control calculation.

(A) 作業アタッチメント系制御演算 上部旋回体1が旋回中もしくは停止中でもバケット5が
前記旋回禁止角A,B,C,Dに入っていない場合は、バケッ
ト5が前記干渉危険域Eに接する際のブーム制限角
α、アーム制限角βおよびバケット制限角γを定
め、各節点の実際の角度αa,βa,γaがこれらの制限角
αLLに接近すると、作業アタッチメントの各ア
クチュエータ6,7,8の制御信号を減じ、作業アタッチメ
ントを停止させる。
(A) Work attachment system control calculation When the bucket 5 comes into contact with the interference danger area E if the bucket 5 is not in the swing prohibition angles A, B, C, D even when the upper swing body 1 is swinging or stopped. Boom limit angle α L , arm limit angle β L and bucket limit angle γ L are determined, and when the actual angles αa, βa, γa of each node approach these limit angles α L , β L , γ L The control signal of each actuator 6, 7, 8 of the attachment is reduced to stop the work attachment.

(B) 旋回系制御演算 上部旋回体1が停止状態でバケット5が前記旋回禁止角
A,B,C,Dに入っている場合は、前記作業アタッチメント
系制御を解除するとともに、上部旋回体1が旋回できな
いように旋回用アクチュエータ20を制御する。
(B) Revolving system control calculation When the upper revolving superstructure 1 is in a stopped state, the bucket 5 has the above-mentioned turning prohibition angle
If it is in A, B, C, D, the work attachment system control is released and the swing actuator 20 is controlled so that the upper swing body 1 cannot swing.

(作用) (A) 本発明は、作業アタッチメント系(ブーム3、
アーム4、バケット5)を制御する場合は、ブーム制御
では、干渉危険域Eの上方にバケット5があるときにブ
ーム3を降下させる操作を行ってもバケット5が干渉危
険域Eに入る直前でブーム用アクチュエータ6が停止さ
れ、また、アーム制御では、バケット5が干渉危険域E
の高さより下にあるときアーム4を下部走行体側に寄せ
る操作を行ってもバケット5が干渉危険域Eに入る直前
でアーム用アクチュエータ7が停止され、さらに、バケ
ット制御では、バケット5が干渉危険域Eに接している
場合にバケット用アクチュエータ8が停止され、バケッ
ト5の回動によって生ずるバケット5と下部走行体2と
の干渉が防止される。
(Operation) (A) The present invention relates to a work attachment system (boom 3,
When controlling the arm 4 and the bucket 5), in the boom control, even when the operation of lowering the boom 3 is performed when the bucket 5 is above the interference danger area E, the bucket 5 is just before entering the interference danger area E. The boom actuator 6 is stopped, and in the arm control, the bucket 5 causes the bucket 5 to interfere with the danger zone E.
Even if the arm 4 is moved to the side of the undercarriage when the height of the bucket 5 is lower than the height of the bucket, the arm actuator 7 is stopped immediately before the bucket 5 enters the danger zone E of interference. When the bucket actuator 8 is in contact with the area E, the bucket 5 and the lower traveling body 2 are prevented from interfering with each other due to the rotation of the bucket 5.

(B) 旋回系が停止していて、バケット5が旋回禁止
角A,B,C,D内にある場合は、(A)の制御を解除して、
前記干渉危険域E内にもバケット5を入れることができ
るので、このようなときは旋回用アクチュエータ20が駆
動されないように制御される。
(B) When the turning system is stopped and the bucket 5 is within the turning prohibition angles A, B, C, D, release the control of (A),
Since the bucket 5 can also be put in the interference danger area E, the turning actuator 20 is controlled so as not to be driven in such a case.

(実施例) 以下、本発明を第1図乃至第15図に示される実施例を参
照して詳細に説明する。
(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the examples shown in FIGS. 1 to 15.

(I) 制御機器の構成 第3図は本発明を実現するための油圧ショベルの制御機
器の構成を示す。この第3図において、油圧ショベルの
キャブ内に設けられたブーム操作器9a、アーム操作器9
b、バケット操作器9c、旋回操作器9dおよび走行操作器9
eがコントローラ10の入力端子に配線接続されている。
このコントローラ10の他の入力端子にはブーム角検出器
11、アーム角検出器12、バケット角検出器13および旋回
角検出器14が配線接続されている。コントローラ10は、
上記の角度信号をもとに干渉防止制御演算を行い、制御
信号を出力するものである。
(I) Configuration of Control Device FIG. 3 shows the configuration of the control device of the hydraulic excavator for realizing the present invention. In FIG. 3, the boom operating device 9a and the arm operating device 9 provided in the cab of the hydraulic excavator are shown.
b, bucket operation device 9c, swing operation device 9d, and travel operation device 9
e is wire-connected to the input terminal of the controller 10.
The other input terminal of this controller 10 is a boom angle detector.
11, an arm angle detector 12, a bucket angle detector 13, and a turning angle detector 14 are connected by wiring. The controller 10
The interference prevention control calculation is performed based on the angle signal, and the control signal is output.

コントローラ10の出力端子には、このコントローラ10の
制御信号に基づいて駆動されるバルブユニット15が配線
接続されており、このバルブユニット15の入力ポートに
は吐出量可変形の油圧ポンプ16,17,18,19が配管接続さ
れている。16a,17a,18a,19aはコントローラ10の制御信
号により油圧ポンプ16,17,18,19の吐出量可変用斜板を
制御する斜板制御器である。
A valve unit 15 driven based on the control signal of the controller 10 is connected to the output terminal of the controller 10 by wiring, and the input port of the valve unit 15 is a variable discharge hydraulic pump 16, 17, 18, 19 are piped. Reference numerals 16a, 17a, 18a, and 19a denote swash plate controllers that control the discharge amount varying swash plates of the hydraulic pumps 16, 17, 18, and 19 according to control signals from the controller 10.

前記バルブユニット15の出力ポートには、作業アタッチ
メントのアクチュエータとしてのブームシリンダ6、ア
ームシリンダ7およびバケットシリンダ8と、上部旋回
体1を回動する旋回用アクチュエータとしての旋回油圧
モータ20と、下部走行体2の左右の覆帯を駆動する走行
油圧モータ21a,21bとが配管接続されている。
At the output port of the valve unit 15, a boom cylinder 6, an arm cylinder 7 and a bucket cylinder 8 as actuators for a work attachment, a swing hydraulic motor 20 as a swing actuator for swinging the upper swing body 1, and a lower travel. The traveling hydraulic motors 21a and 21b that drive the left and right wrappings of the body 2 are connected by piping.

(II) 制御方法 第1図および第2図は、バケット5と下部走行体2との
干渉範囲を示す説明図である。第1図は油圧ショベルの
正面図を示し、第2図は下部走行体2の平面図である。
第1図において回転半径RLと高さHLの内側(斜線部)を
干渉危険域Eとし、旋回中にはこの干渉危険域Eへのバ
ケット5の侵入を防止し、また、第2図に示されたA,B,
C,Dの各角度は旋回禁止角とし、この旋回禁止角A,B,C,D
にバケット5がある時は、干渉危険域Eにもバケット5
を入れることができるが、上部旋回体1が旋回できない
ようにする。なお、第2図にて旋回禁止角A,B,C,D内に
示された斜線部の内側境界は作業アタッチメントの構造
上の限界によって決まる。
(II) Control Method FIGS. 1 and 2 are explanatory diagrams showing an interference range between the bucket 5 and the lower traveling body 2. FIG. 1 is a front view of the hydraulic excavator, and FIG. 2 is a plan view of the lower traveling body 2.
In FIG. 1, the inside of the turning radius R L and the height H L (hatched portion) is defined as an interference danger area E, and the bucket 5 is prevented from entering the interference danger area E during turning, and FIG. A, B, shown in
Each of the angles C and D is the turning prohibition angle, and the turning prohibition angles A, B, C, D
If there is a bucket 5 in the
Can be inserted, but the upper revolving structure 1 is prevented from revolving. The inner boundary of the hatched portion shown in the turning prohibition angles A, B, C, D in FIG. 2 is determined by the structural limit of the work attachment.

以上の2通りの制御にてバケット5と下部走行体2との
干渉を防止する。以下、その制御方式について説明す
る。
Interference between the bucket 5 and the undercarriage 2 is prevented by the above two controls. The control method will be described below.

第4図は制御演算フローチャートであり、第5図は作業
アタッチメント系制御演算ブロック図を示し、第6図は
旋回系制御演算ブロック図を示す。
FIG. 4 is a control calculation flowchart, FIG. 5 shows a work attachment system control calculation block diagram, and FIG. 6 shows a turning system control calculation block diagram.

第4図において、S1はデータ入力部であり、ブーム角検
出器11、アーム角検出器12、バケット角検出器13および
旋回角検出器14より、第1図に示すブーム角αa、アー
ム角βa、バケット角γaおよび旋回角θが検出され読
み込まれる。また、ブーム、アーム、バケットおよび旋
回の各操作器9a,9b,9c,9dの出力信号を読み込む。S2
旋回角速度演算部であり、旋回角θより旋回角速度を
求める。S3は旋回操作信号判定部であり旋回操作器9dの
出力信号のレベルにてオペレータが旋回操作をしている
か否かを判定する。S4は旋回角速度判定部であり、S2
求めた旋回角速度にて旋回しているか否か判定する。
S5はバケット5の旋回位置判定部であり、バケット5が
第2図の旋回禁止角A,B,C,Dに入っているか否かを判定
する。
In FIG. 4, S 1 is a data input unit, and the boom angle detector 11, the arm angle detector 12, the bucket angle detector 13 and the turning angle detector 14 are used to detect the boom angle αa and the arm angle shown in FIG. βa, bucket angle γa, and turning angle θ are detected and read. Further, the output signals of the boom, arm, bucket, and turning operation devices 9a, 9b, 9c, 9d are read. S 2 is a turning angular velocity calculation unit, which obtains the turning angular velocity from the turning angle θ. S 3 determines whether the operator is a turning operation in the turning operation signal determination unit in and turning operation unit 9d of the output signal level of the. S 4 is a turning angular velocity determination unit, which determines whether or not the vehicle is turning at the turning angular velocity obtained in S 2 .
S 5 is pivoted position determination of the bucket 5, determines the turning prohibition angle A of the bucket 5 is a second view, B, C, whether contained in D.

上記S3,S4,S5の判定部により旋回している場合または旋
回系が停止中でもバケット5が第2図の旋回禁止角A,B,
C,Dに入っていない場合は、作業アタッチメント制御演
算部S6に移る。また、旋回系が停止中でバケット5の旋
回角が第2図の旋回禁止角A,B,C,Dに入っている場合
は、旋回系制御演算部S7に移る。
If the bucket 5 is turning by the determination unit of S 3 , S 4 , S 5 or the turning system is stopped, the bucket 5 has the turning prohibition angles A, B, and B shown in FIG.
If it is not in C or D, the process proceeds to the work attachment control calculation unit S 6 . Further, when the turning system is stopped and the turning angle of the bucket 5 is within the turning prohibition angles A, B, C, D shown in FIG. 2, the process goes to the turning system control calculation unit S 7 .

以下、作業アタッチメント系制御演算部S6および旋回系
制御演算部S7について説明する。
The work attachment system control calculation unit S 6 and the turning system control calculation unit S 7 will be described below.

(A) 作業アタッチメント系制御演算部S6 作業アタッチメント系制御演算ブロック図を第5図に示
す。この第5図において、f1,f2,f3,f4,f15は加減演算
器であり、f5,f6,f7は最大値選択器である。f8は、アー
ム制限角演算器、f9はブーム制限角演算器、f10はバケ
ット制限角演算器、f11はアーム補正角演算器であり、f
12,f13,f14は作業アタッチメント操作信号制限値演算器
である。
(A) Work attachment system control calculation block S 6 A work attachment system control calculation block diagram is shown in FIG. In the Figure 5, f 1, f 2, f 3, f 4, f 15 is a subtraction operation unit, f 5, f 6, f 7 is a maximum value selector. f 8 is an arm limit angle calculator, f 9 is a boom limit angle calculator, f 10 is a bucket limit angle calculator, f 11 is an arm correction angle calculator, and f
Reference numerals 12 , f 13 , and f 14 are work attachment operation signal limit value calculators.

第7図はアーム制限角演算器f8、ブーム制限角演算器f9
の演算の説明図である。この第7図において、破線部は
前記干渉危険域Eを示し、アーム制限角βは、バケッ
トシリンダ最伸状態でバケット5が干渉危険域Eに接す
る点Rと、アーム4・ブーム3間の接合点Pと、ブーム
3・上部旋回体1間の結合点Oとのなす角∠OPRであ
り、ブーム角αaに対するアーム制限角βは第8図に
示す関数となり、この関数に対応するアーム制限角演算
器f8は、この第8図の関数を用い、ブーム角αaを入力
することによりアーム制限角βを求めることができ
る。第9図は第8図の逆関数であり、この逆関数に対応
するブーム制限角演算器f9は、第9図の関数を用い、実
動中の∠OPR=βa−△βを求めて入力することによ
り、ブーム制限角αを求めることができる。△βは次
に説明するアーム補正角である。
Fig. 7 shows arm limit angle calculator f 8 and boom limit angle calculator f 9
It is explanatory drawing of the calculation of. In FIG. 7, the broken line portion shows the interference danger zone E, and the arm limiting angle β L is between the arm R and the boom 3 at a point R where the bucket 5 contacts the interference danger zone E in the fully extended state of the bucket cylinder. It is an angle ∠OPR formed between the joint point P and the joint point O between the boom 3 and the upper swing body 1, and the arm limiting angle β L with respect to the boom angle αa is a function shown in FIG. 8, and the arm corresponding to this function is The limiting angle calculator f 8 can obtain the arm limiting angle β L by inputting the boom angle αa using the function of FIG. FIG. 9 shows the inverse function of FIG. 8, and the boom limit angle calculator f 9 corresponding to this inverse function uses the function of FIG. 9 to obtain ∠OPR = βa−Δβ during actual operation. By inputting, the boom limit angle α L can be obtained. Δβ is an arm correction angle described next.

第10図はアーム補正角演算器f11およびバケット制限角
演算器f10の演算方法の説明図である。第10図におい
て、アーム補正角△βは、バケット5・アーム4間の結
合点Qと、アーム4・ブーム3間の結合点Pと、バケッ
ト5・干渉危険域E間の接点Rとのなす角∠QRPであ
り、バケット5をQ点を中心として回転させると、アー
ム補正角△βとバケット角γaとは第11図の関数で表わ
される。この関数に対応するアーム補正角演算器f
11は、第11図の関数を用い、バケット角γaを入力する
ことにより、アーム補正角△βを求めることができる。
第12図は第11図の逆関数であり、この逆関数に対応する
バケット制限角演算器f10は、アーム角βaとアーム制
限角βとの差△βeを入力することにより、バケット
制限角γを求めることができる。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a calculation method of the arm correction angle calculator f 11 and the bucket limit angle calculator f 10 . In FIG. 10, the arm correction angle Δβ is formed by the connection point Q between the bucket 5 and the arm 4, the connection point P between the arm 4 and the boom 3, and the contact point R between the bucket 5 and the interference danger area E. The angle ∠QRP, and when the bucket 5 is rotated around the point Q, the arm correction angle Δβ and the bucket angle γa are represented by the functions shown in FIG. Arm correction angle calculator f corresponding to this function
As for 11 , the arm correction angle Δβ can be obtained by inputting the bucket angle γa using the function of FIG.
FIG. 12 shows the inverse function of FIG. 11, and the bucket limit angle calculator f 10 corresponding to this inverse function inputs the difference Δβe between the arm angle βa and the arm limit angle β L to obtain the bucket limit angle. The angle γ L can be determined.

第13図は作業アタッチメント操作信号制限値演算器f12,
f13,f14で用いる関数を示す。ブームシリンダ6、アー
ムシリンダ7、バケットシリンダ8の伸び方向の操作信
号をとし、縮み方向の信号をとすると、作業アタッ
チメントのリンク機構によりどのシリンダも伸び方向に
動くとバケット5が干渉危険域Eから遠ざかる方向に動
くので、各シリンダ6,7,8の縮み方向の操作信号を制
限すれば、バケット5が干渉危険域Eに入ることを防ぐ
ことができる。したがって、作業アタッチメント操作信
号制限値演算器f12,f13,f14は、第13図に示すように実
作動角と制限角との差にもとづき、シリンダ縮み方向の
操作信号制限値を出力する。
FIG. 13 shows the work attachment operation signal limit value calculator f 12 ,
The functions used in f 13 and f 14 are shown below. Letting the boom cylinder 6, the arm cylinder 7, and the bucket cylinder 8 be operation signals in the extension direction and the signals in the contraction direction, if any of the cylinders moves in the extension direction due to the link mechanism of the work attachment, the bucket 5 is out of the danger zone E of interference. Since it moves in the away direction, the bucket 5 can be prevented from entering the interference danger zone E by limiting the operation signal in the contraction direction of each cylinder 6, 7, 8. Therefore, the work attachment operation signal limit value calculators f 12 , f 13 , and f 14 output the operation signal limit value in the cylinder contraction direction based on the difference between the actual operating angle and the limit angle, as shown in FIG. .

以上が作業アタッチメント系制御演算ブロック図の構成
要素であり、以下、この作業アタッチメント系制御演算
部の作用について説明する。
The above is the components of the work attachment system control calculation block diagram, and the operation of this work attachment system control calculation unit will be described below.

ブーム制御演算 第5図において、バケット角γaをアーム補正角演算器
f11に入力してアーム補正角△βを求め、加減演算器f1
でアーム角βaとの差βa′を求める。この加減演算器
f1で求めた角βa′をブーム制限角演算器f9に入力して
ブーム制限角αを求め、加減演算器f4で実際のブーム
角αaとの差εαを求める。この加減演算器f4で求めた
差εαを操作信号制限値演算器f12に入力し、操作信号
制限値Xbm′を求め、最大値選択器f5にてブーム操作器
信号Xbmと比較し、Xbm′とXbmのうちの大きい方の値を
制御信号として出力する。
Boom control calculation In FIG. 5, the bucket angle γa is calculated as an arm correction angle calculator.
Input to f 11 to obtain the arm correction angle Δβ, and add / subtract calculator f 1
Then, the difference βa ′ from the arm angle βa is obtained. This adder / subtractor
The angle βa ′ obtained in f 1 is input to the boom limit angle calculator f 9 to obtain the boom limit angle α L , and the addition / subtraction calculator f 4 obtains the difference ε α from the actual boom angle αa . The difference ε α obtained by the adder / subtractor calculator f 4 is input to the operation signal limit value calculator f 12 , the operation signal limit value Xbm ′ is obtained, and the maximum value selector f 5 compares it with the boom operator signal Xbm. , Xbm ′ and Xbm, whichever is larger is output as a control signal.

このブーム制御演算により、干渉危険域Eの上方にバケ
ットがある場合にブーム3を降下させても、バケット5
が干渉危険域Eに入る前にブーム3を停止させることが
できる。
By this boom control calculation, even if the boom 3 is lowered when there is a bucket above the interference danger area E, the bucket 5
The boom 3 can be stopped before the vehicle enters the interference danger zone E.

アーム制御演算 第5図において、アーム角αaをアーム制限角演算器f8
に入力することにより、アーム制限角βを求めること
ができ、さらに加減演算器f2にて加減演算器f1で求めた
βa′との差εβを求める。加減演算器f2で求めた差ε
βを操作信号制限値演算器f13に入力し、操作信号制限
値Xam′を求め、最大値選択器f6にてアーム操作器信号X
amと比較し、大きい方の値を制御信号として出力する。
Arm control calculation In FIG. 5, the arm angle αa is calculated by the arm limit angle calculator f 8
The arm limit angle β L can be obtained by inputting into the equation, and the difference ε β from βa ′ obtained by the addition / subtraction calculator f 1 is obtained by the addition / subtraction calculator f 2 . Difference ε obtained by the adder / subtractor f 2
β is input to the operation signal limit value calculator f 13 to obtain the operation signal limit value Xam ′, and the maximum value selector f 6 is used to input the arm operation unit signal X
Compared with am, the larger value is output as a control signal.

このアーム制御演算により、バケット5が干渉危険域E
の高さHLにある場合、アームシリンダを縮める最に生ず
るバケット5と下部走行体2との干渉を防止することが
できる。
By this arm control calculation, the bucket 5 causes the danger zone E of interference.
When the height is HL, it is possible to prevent the bucket 5 and the lower traveling body 2 from interfering with each other when the arm cylinder is contracted.

バケット制御演算 第5図において、アーム制限角演算器f8で求めたアーム
制限角βとアーム角βaとの差△βeを加減演算器f3
で求める。そして、差△βeをバケット制限角演算器f
10に入力してバケット制限角γを求め、加減演算器f
15にて、バケット角γaとの差εγを求める。差εγ
操作信号制限値演算器f14に入力し、操作信号制限値Xb
k′を求め、最大値選択器f7にてバケット操作器信号Xbk
と比較し、大きい方の値を制御信号として出力する。
Bucket control calculation In FIG. 5, the difference Δβe between the arm limit angle β L and the arm angle βa obtained by the arm limit angle calculator f 8 is calculated by the addition / subtraction calculator f 3
Ask in. Then, the difference Δβe is calculated as the bucket limit angle calculator f
Input to 10 to obtain the bucket limit angle γ L , and add / subtract calculator f
At 15 , the difference ε γ from the bucket angle γa is obtained. The difference ε γ is input to the operation signal limit value calculator f 14 , and the operation signal limit value Xb
seeking k ', the bucket operating device signals at the maximum value selector f 7 XBk
And the larger value is output as a control signal.

このバケット制御演算により、バケット5が干渉危険域
Eに接している場合にバケットシリンダ8を縮めること
によって生ずるバケット5と下部走行体2との干渉を防
止できる。
By this bucket control calculation, it is possible to prevent interference between the bucket 5 and the undercarriage 2 caused by contracting the bucket cylinder 8 when the bucket 5 is in contact with the interference danger area E.

以上のブーム制御演算、アーム制御演算およびバケット
制御演算を同時に行うことにより、ブーム3、アーム4
およびバケット5の操作を組み合せて行っても、旋回中
のバケット5と下部走行体2との干渉を防止することが
できる。
By performing the above boom control calculation, arm control calculation, and bucket control calculation at the same time, the boom 3, arm 4
Even if the operation of the bucket 5 is performed in combination, it is possible to prevent interference between the bucket 5 and the lower traveling body 2 during turning.

(B) 旋回系制御演算部S7 旋回系が停止している際に、バケットが第2図に示され
る旋回禁止角A,B,C,Dに入っていれば、作業アタッチメ
ント系制御を解除して、バケット5を干渉危険域E内に
入れることができるが、このとき旋回操作をすると、当
然バケット5と下部走行体2とが干渉するので、上部旋
回体1を旋回しないように制御する必要がある。
(B) Swing system control calculation unit S 7 If the bucket is in the swivel prohibition angles A, B, C, D shown in Fig. 2 when the swivel system is stopped, the work attachment system control is canceled. Then, the bucket 5 can be put in the interference danger zone E, but if the turning operation is performed at this time, the bucket 5 and the lower traveling body 2 will of course interfere with each other, so the upper revolving body 1 is controlled not to turn. There is a need.

第6図は旋回系制御演算ブロック図を示す。この第6図
において、アーム補正角演算器f11にバケット角γaを
入力し、アーム補正角△βを求める。次にアーム角βa
とアーム補正角△βとの差βa′を加減演算器f16で求
める。一方、アーム制限角演算器f8にブーム角αaを入
力し、アーム制限角βを求め、加減演算器f17にてβ
a′とβとの差εβ′を求める。加減演算器f17の出
力がの時はバケット5が干渉危険域Eの外にあり、
の時はバケット5が干渉危険域Eの内にあることにな
る。したがって旋回系操作信号制限値演算器f18は、第1
4図の関数となる。旋回系の場合は、右旋回および左旋
回の両方共に制御する必要があり、右旋回を、左旋回
をの信号とすると、第14図の操作信号制限値は絶対値
となる。この第14図に示すように、加減演算器f17の出
力εβ′を上記の旋回系操作信号制限値演算器f18に入
力し、操作信号制限値Xsw′を求め、最小絶対値選択器f
19にて旋回操作器信号Xswと操作信号制限値Xsw′のうち
の絶対値の小さい方の値を選択し出力する。
FIG. 6 shows a block diagram of a turning system control calculation. In FIG. 6, the bucket angle γa is input to the arm correction angle calculator f 11 to obtain the arm correction angle Δβ. Next, the arm angle βa
And the arm correction angle Δβ are obtained by the addition / subtraction calculator f 16 . On the other hand, the boom angle αa is input to the arm limit angle calculator f 8 to obtain the arm limit angle β L, and β is set by the addition / subtraction calculator f 17 .
Find the difference ε β ′ between a ′ and β L. When the output of the addition / subtraction calculator f 17 is, the bucket 5 is outside the interference danger area E,
At the time of, the bucket 5 is in the interference danger area E. Therefore, the turning system operation signal limit value calculator f 18 is
It becomes the function in Figure 4. In the case of a turning system, it is necessary to control both right turning and left turning. If the right turning is the left turning signal, the operation signal limit value in FIG. 14 is an absolute value. As shown in FIG. 14, the output ε β ′ of the adder / subtractor calculator f 17 is input to the above-mentioned turning system operation signal limit value calculator f 18 to obtain the operation signal limit value Xsw ′, and the minimum absolute value selector f
At 19, the smaller one of the turning operation device signal Xsw and the operation signal limit value Xsw 'is selected and output.

以上の旋回系制御演算により、バケット5が第2図に示
された旋回禁止角A,B,C,Dに入る場合は、旋回系の制御
信号がゼロになり、旋回しないように制御することがで
きる。
When the bucket 5 enters the turning prohibition angles A, B, C, D shown in FIG. 2 by the above turning system control calculation, the turning system control signal becomes zero and control is performed so as not to turn. You can

第15図は、第3図に示された干渉防止制御回路の電気信
号の一部を油圧パイロット方式に置き換えた油圧ショベ
ルの制御機器構成回路図を示す。この図において、22a
はブーム系リモコン弁、22bはアーム系リモコン弁、22c
はバケット系リモコン弁、22dは旋回系リモコン弁、22e
は走行系リモコン弁、23a,23b,23c,23dは電磁比例減圧
弁、24は制御圧選択弁、25はコントロールバルブ、26は
パイロット油圧源であり、他の構成要素は第3図に示さ
れたものと同じである。
FIG. 15 is a control device configuration circuit diagram of a hydraulic excavator in which a part of electric signals of the interference prevention control circuit shown in FIG. 3 is replaced with a hydraulic pilot system. In this figure, 22a
Is a boom remote control valve, 22b is an arm remote control valve, 22c
Is a bucket remote control valve, 22d is a swivel remote control valve, 22e
Is a remote control valve for traveling system, 23a, 23b, 23c, 23d are electromagnetic proportional pressure reducing valves, 24 is a control pressure selecting valve, 25 is a control valve, 26 is a pilot hydraulic power source, and other components are shown in FIG. It is the same as

この第15図に示されたものは、コントローラ10にて干渉
防止制御演算を行い、その出力制御信号にて電磁比例減
圧弁23a〜23dを作動させ、各アクチュエータ6,7,8の制
御圧を0にし、ブーム3、アーム4、バケット5および
上部旋回体1を停止させて、バケット5と下部走行体2
との干渉を防止する。
The controller shown in FIG. 15 performs interference prevention control calculation in the controller 10, operates the electromagnetic proportional pressure reducing valves 23a to 23d by the output control signal, and controls the control pressure of each actuator 6, 7, 8. 0, the boom 3, the arm 4, the bucket 5, and the upper swing body 1 are stopped, and the bucket 5 and the lower traveling body 2 are stopped.
Prevent interference with.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、下部走行体とバケットとの干渉を自動
的に回避でき、オペレータの操作ミスによる上記干渉を
防止できる。また、オペレータは上記干渉を気にするこ
となく操作でき、操作が容易になる。さらに、大型油圧
ショベルでの視界が不充分なところでの上記干渉を防止
できる。
According to the present invention, the interference between the undercarriage and the bucket can be automatically avoided, and the above interference due to an operator's operation error can be prevented. Further, the operator can operate without worrying about the interference, and the operation becomes easy. Further, it is possible to prevent the above-mentioned interference in a place where the visibility of the large hydraulic excavator is insufficient.

さらに、本発明によれば、上部旋回体が旋回している間
は、作業アタッチメント系制御により、バケットが干渉
危険域に入らないように作業アタッチメントの姿勢を検
出してその各部材の作業範囲を規制しているが、上部旋
回体が停止している状態で、かつ、バケットが旋回禁止
角内にある場合の旋回系制御においては、前記作業アタ
ッチメント系制御を解除するとともに、バケットがこの
旋回禁止角から出るまで、上部旋回体の旋回操作を規制
しているにすぎないので、前記干渉危険域内にもバケッ
トを入れて、作業を行うことができる。
Furthermore, according to the present invention, while the upper revolving structure is revolving, the work attachment system control detects the posture of the work attachment so that the bucket does not enter the danger zone of interference and determines the work range of each member. Although it is regulated, in the turning system control when the upper revolving structure is stopped and the bucket is within the turning prohibition angle, the work attachment system control is canceled and the bucket is prohibited from turning. Since the swinging operation of the upper swing body is only restricted until it comes out of the corner, it is possible to put the bucket in the interference danger area and perform the work.

また、本発明によれば、ブーム角、アーム角およびバケ
ット角を検出して作業アタッチメントの姿勢に応じたブ
ーム制限角、アーム制限角およびバケット制限角をそれ
ぞれ求め、ブーム、アームおよびバケットの作動範囲を
規制しているので、いかなる操作をしてもブーム、アー
ムおよびバケットの各部材の作業範囲を個別に規制で
き、実現性の高い制御方法が得られる。
Further, according to the present invention, the boom angle, the arm angle and the bucket angle are detected to obtain the boom limit angle, the arm limit angle and the bucket limit angle according to the posture of the work attachment, respectively, and the boom, arm and bucket operation ranges are obtained. The work range of each member of the boom, arm, and bucket can be individually regulated by any operation, so that a highly feasible control method can be obtained.

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

第1図乃至第15図は本発明の油圧ショベルにおける作業
アタッチメントの干渉防止制御方法に係るものであり、
第1図は干渉危険域Eを示す油圧ショベルの正面図、第
2図は旋回禁止角A,B,C,Dを示す油圧ショベルの下部走
行体の平面図、第3図は干渉防止制御用機器の回路図、
第4図は干渉防止制御演算用フローチャート、第5図は
作業アタッチメント系制御演算ブロック図、第6図は旋
回系制御演算ブロック図、第7図はアーム制限角および
ブーム制限角の説明図、第8図はブーム角αaに体する
アーム制限角βの関係を示す関数、第9図はアーム角
βaとアーム補正角Δβとの差βa′に対するブーム制
限角αの関係を示す関数、第10図はアーム補正角△β
およびバケット制限角γの説明図、第11図はバケット
角γaとアーム補正角△βとの関係を示す関数、第12図
はアーム角βaとアーム制限角βとの差△βeに対す
るバケット制限角γの関係を示す関数、第13図は作業
アタッチメント系の操作信号制限値を示す関数、第14図
は旋回系の操作信号制限値を示す関数、第15図は本発明
の干渉防止制御用機器の他の構成例を示す回路図、第16
図は、油圧ショベルの正面図、第17図は下部走行体とバ
ケットとの干渉を説明する平面図である。 1……上部旋回体、2……下部走行体、3……ブーム、
4……アーム、5……バケット、6,7,8……作業アタッ
チメントのアクチュエータとしてのブームシリンダ、ア
ームシリンダおよびバケットシリンダ、20……旋回用ア
クチュエータとしての油圧モータ、αa……ブーム角、
βa……アーム角、γa……バケット角、θ……旋回
角、α……ブーム制限角、β……アーム制限角、γ
……バケット制限角、A,B,C,D……旋回禁止角、E…
…干渉危険域。
1 to 15 relate to a method for controlling interference prevention of a work attachment in a hydraulic excavator according to the present invention,
1 is a front view of a hydraulic excavator showing an interference danger zone E, FIG. 2 is a plan view of a lower traveling body of the hydraulic excavator showing turning prohibition angles A, B, C, D, and FIG. 3 is for interference prevention control. Device schematics,
FIG. 4 is a flowchart for interference prevention control calculation, FIG. 5 is a work attachment system control calculation block diagram, FIG. 6 is a turning system control calculation block diagram, FIG. 7 is an explanatory diagram of arm limit angle and boom limit angle, FIG. 8 is a function showing the relationship between the boom angle αa and the arm limiting angle β L , and FIG. 9 is a function showing the relationship between the boom limiting angle α L and the difference βa ′ between the arm angle βa and the arm correction angle Δβ. Figure 10 shows arm correction angle Δβ
And FIG. 11 is an explanatory view of the bucket limit angle γ L , FIG. 11 is a function showing the relationship between the bucket angle γa and the arm correction angle Δβ, and FIG. 12 is a bucket with respect to the difference Δβe between the arm angle βa and the arm limit angle β L. function indicating the relationship between limit angle gamma L, FIG. 13 is a function indicating an operation signal limit value of the working attachment system, function Fig. 14 showing an operation signal limit value of the swing system, FIG. 15 prevents interference of the invention Circuit diagram showing another configuration example of the control device, 16th
FIG. 17 is a front view of the hydraulic excavator, and FIG. 17 is a plan view for explaining the interference between the lower traveling body and the bucket. 1 ... Upper revolving structure, 2 ... Lower traveling structure, 3 ... Boom,
4 ... Arm, 5 ... Bucket, 6,7,8 ... Boom cylinder as actuator for work attachment, arm cylinder and bucket cylinder, 20 ... Hydraulic motor as swing actuator, .alpha.a ... Boom angle,
βa ... arm angle, γa ... bucket angle, θ ... swing angle, α L・ ・ ・ boom limit angle, β L・ ・ ・ arm limit angle, γ
L: Bucket limit angle, A, B, C, D ... Turning prohibition angle, E ...
… Interference risk area.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】下部走行体と、この下部走行体上に回転可
能に取付けられた上部旋回体と、この上部旋回体に回転
可能に取付けられたブーム、アーム、バケットよりなる
作業アタッチメントとで構成された油圧ショベルにおい
て、作業アタッチメントの各節点におけるブーム角、ア
ーム角およびバケット角と上部旋回体の旋回角とを検出
し、上部旋回体が旋回するとバケットと下部走行体とが
干渉する危険のある干渉危険域と、この干渉危険域内で
あっても上部旋回体の停止中はバケットと下部走行体と
が干渉しない旋回禁止角とを設定し、上部旋回体が旋回
中もしくは停止中でもバケットが前記旋回禁止角に入っ
ていない場合は、バケットが前記干渉危険域に接する際
のブーム制限角、アーム制限角およびバケット制限角を
定め、各節点の実際の角度がこれらの制限角に接近する
と、作業アタッチメントの各アクチュエータの制御信号
を減じ、作業アタッチメントを停止させる作業アタッチ
メント系制御により、下部走行体とバケットとの干渉を
防止し、一方、上部旋回体が停止状態でバケットが前記
旋回禁止角に入っている場合は、前記作業アタッチメン
ト系制御を解除するとともに、上部旋回体が旋回できな
いように旋回用アクチュエータを制御する旋回系制御に
より、下部走行体とバケットとの干渉を防止することを
特徴とする油圧ショベルにおける作業アタッチメントの
干渉防止制御方法。
1. A lower traveling unit, an upper revolving unit rotatably mounted on the lower traveling unit, and a work attachment including a boom, an arm, and a bucket rotatably mounted on the upper revolving unit. In the hydraulic excavator, the boom angle, arm angle, and bucket angle at each node of the work attachment and the swing angle of the upper swing body are detected. When the upper swing body swings, the bucket and the lower traveling body may interfere with each other. An interference danger area and a turning prohibition angle at which the bucket and the lower traveling body do not interfere with each other while the upper swing body is stopped even within this interference danger area are set, and the bucket turns while the upper swing body is swinging or stopped. If it is not within the prohibited angle, set the boom limit angle, arm limit angle and bucket limit angle when the bucket contacts the interference danger area, When the angle of the work attachment approaches these limit angles, the work attachment system control that reduces the control signal of each actuator of the work attachment and stops the work attachment prevents the undercarriage from interfering with the bucket, while When the bucket is in the turning prohibition angle while being stopped, the work attachment system control is canceled and the lower traveling body is controlled by the turning system control that controls the turning actuator so that the upper turning body cannot turn. A method for preventing interference with a work attachment in a hydraulic excavator, characterized by preventing interference with a bucket.
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