JPH09256407A - 油圧ショベルの自動制御装置 - Google Patents
油圧ショベルの自動制御装置Info
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- JPH09256407A JPH09256407A JP9348996A JP9348996A JPH09256407A JP H09256407 A JPH09256407 A JP H09256407A JP 9348996 A JP9348996 A JP 9348996A JP 9348996 A JP9348996 A JP 9348996A JP H09256407 A JPH09256407 A JP H09256407A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 油圧ショベルの掘削、積込み、排土、リター
ン等の一連の作業を自動的に行えるようにして、作業性
の向上を計る。 【解決手段】 ブーム、アーム、バケット等の作業部
が、自動制御部に記憶される時系列的な作業部位置軌跡
に基づいて自動的に作動するように構成した。
ン等の一連の作業を自動的に行えるようにして、作業性
の向上を計る。 【解決手段】 ブーム、アーム、バケット等の作業部
が、自動制御部に記憶される時系列的な作業部位置軌跡
に基づいて自動的に作動するように構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、建設、土木作業等
の各種作業に用いられる油圧ショベルの自動制御の技術
分野に属するものである。
の各種作業に用いられる油圧ショベルの自動制御の技術
分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種油圧ショベルは、通常、作業部と
してブーム、アーム、バケット等を備え、該作業部で掘
削、積込み、排土、リターン等の一連の作業を行うこと
がある。その場合に、アーム、ブームおよびバケット用
の各油圧シリンダの伸縮作動、および上部旋回体の旋回
作動を行う必要があるが、これら作動は、オペレータ自
身が複数の操作具を同時的に操作することで行ってい
た。
してブーム、アーム、バケット等を備え、該作業部で掘
削、積込み、排土、リターン等の一連の作業を行うこと
がある。その場合に、アーム、ブームおよびバケット用
の各油圧シリンダの伸縮作動、および上部旋回体の旋回
作動を行う必要があるが、これら作動は、オペレータ自
身が複数の操作具を同時的に操作することで行ってい
た。
【発明が解決しようとする課題】このため従来のもので
は、操作性に劣ると共に、熟練を要するという問題があ
る。そこで、バケットによる掘削作業については、予め
設定した作業軌跡に基づいて自動的に行うようにするこ
とが提唱されている。しかるにこの場合、掘削作業につ
いては自動的に行うことができても、前記一連の作業に
ついては未だ検討されておらず、ここに本発明が解決せ
んとする課題があった。
は、操作性に劣ると共に、熟練を要するという問題があ
る。そこで、バケットによる掘削作業については、予め
設定した作業軌跡に基づいて自動的に行うようにするこ
とが提唱されている。しかるにこの場合、掘削作業につ
いては自動的に行うことができても、前記一連の作業に
ついては未だ検討されておらず、ここに本発明が解決せ
んとする課題があった。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作
されたものであって、作業部の作動を、自動制御部から
の作動制御指令に基づいて自動的に行うように構成して
なる油圧ショベルにおいて、前記作動制御指令を、自動
制御部に記憶される時系列的な作業部位置軌跡に基づい
て出力するようにしたものである。この様にすることに
より、作業部の作動が、自動制御部に記憶された時系列
的な作業部位置軌跡を追従する状態で自動的に行われる
ことになって、オペレータによる操作レバーが不要とな
り作業性が向上する。このものは、作業部が、下部走行
体に旋回自在に設けられる上部旋回体に揺動自在に軸支
されるブーム、該ブームに揺動自在に軸支されるアー
ム、そして該アームに揺動自在に軸支されるバケットを
用いて構成される油圧ショベルにおいて実施することが
でき、そして作業部位置は、ブーム、アーム、バケット
用の各油圧シリンダの伸縮長さ、あるいはブーム、アー
ム、バケットの各揺動角、さらには上部旋回体の下部走
行体に対する旋回角度に基づいて認識することができ
る。また、自動的に行われる作業部の作動として、掘削
作業をするための掘削作動、掘削物を排出位置に移動す
るための移動作動、掘削物を排出するための排出作動、
排出位置から掘削位置に戻るためのリターン作動の少な
くとも一つを有し、これらのうち少なくとも一つを任意
に選択できるようにすることができる。さらに、自動制
御部に、自動制御状態において作業部用手動操作レバー
の操作があった場合、該操作レバーの操作に基づいて作
業部の作動を行うと共に、記憶されている時系列的な作
業部位置軌跡を、レバー操作に対応するものに書換える
書換え手段を設けることができ、この様にすることによ
り、自動制御中に作業部位置軌跡の変更を容易に行える
ことになって、更なる作業性の向上に寄与できる。そし
て、前記自動制御部に記憶される時系列的な作業部位置
軌跡のデータは、ティーチング処理またはコンピュータ
グラフィックス等により求めることができる。
情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作
されたものであって、作業部の作動を、自動制御部から
の作動制御指令に基づいて自動的に行うように構成して
なる油圧ショベルにおいて、前記作動制御指令を、自動
制御部に記憶される時系列的な作業部位置軌跡に基づい
て出力するようにしたものである。この様にすることに
より、作業部の作動が、自動制御部に記憶された時系列
的な作業部位置軌跡を追従する状態で自動的に行われる
ことになって、オペレータによる操作レバーが不要とな
り作業性が向上する。このものは、作業部が、下部走行
体に旋回自在に設けられる上部旋回体に揺動自在に軸支
されるブーム、該ブームに揺動自在に軸支されるアー
ム、そして該アームに揺動自在に軸支されるバケットを
用いて構成される油圧ショベルにおいて実施することが
でき、そして作業部位置は、ブーム、アーム、バケット
用の各油圧シリンダの伸縮長さ、あるいはブーム、アー
ム、バケットの各揺動角、さらには上部旋回体の下部走
行体に対する旋回角度に基づいて認識することができ
る。また、自動的に行われる作業部の作動として、掘削
作業をするための掘削作動、掘削物を排出位置に移動す
るための移動作動、掘削物を排出するための排出作動、
排出位置から掘削位置に戻るためのリターン作動の少な
くとも一つを有し、これらのうち少なくとも一つを任意
に選択できるようにすることができる。さらに、自動制
御部に、自動制御状態において作業部用手動操作レバー
の操作があった場合、該操作レバーの操作に基づいて作
業部の作動を行うと共に、記憶されている時系列的な作
業部位置軌跡を、レバー操作に対応するものに書換える
書換え手段を設けることができ、この様にすることによ
り、自動制御中に作業部位置軌跡の変更を容易に行える
ことになって、更なる作業性の向上に寄与できる。そし
て、前記自動制御部に記憶される時系列的な作業部位置
軌跡のデータは、ティーチング処理またはコンピュータ
グラフィックス等により求めることができる。
【０００４】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１において、１は油圧ショベル
を構成するクローラ式の下部走行体であって、該下部走
行体１に上部旋回体２が旋回自在に装備されている。そ
して上部旋回体２には、ブーム３の基端部が揺動自在に
軸支され、該ブーム３の先端部に基端部が揺動自在に軸
支されたアーム４の先端部にはバケット５が揺動自在に
軸支されているが、これら各ブーム３、アーム４、そし
てバケット５の作動をするための各対応する油圧シリン
ダ６、７、８が設けられており、さらに上部旋回体２を
旋回させるための油圧モータ９が設けられている。
に基づいて説明する。図１において、１は油圧ショベル
を構成するクローラ式の下部走行体であって、該下部走
行体１に上部旋回体２が旋回自在に装備されている。そ
して上部旋回体２には、ブーム３の基端部が揺動自在に
軸支され、該ブーム３の先端部に基端部が揺動自在に軸
支されたアーム４の先端部にはバケット５が揺動自在に
軸支されているが、これら各ブーム３、アーム４、そし
てバケット５の作動をするための各対応する油圧シリン
ダ６、７、８が設けられており、さらに上部旋回体２を
旋回させるための油圧モータ９が設けられている。
【０００５】また、上部旋回体２に設けられる運転席部
１０にはスイッチボックス（図示せず）が配設される
が、該スイッチボックスには、後述するように自動掘
削、自動積込み、自動排土、そして自動リターンの各自
動作動のそれぞれを自動的に実行するためのモード設定
を行う各モードスイッチ１２、１３、１４、１５と、上
記各自動作動をオペレータが任意に選択操作して開始、
終了（中断）するための各開始スイッチ１６、１７、１
８、１９および各終了スイッチ２０、２１、２２、２
３、そして掘削作動、積込み作動、排土作動、リターン
作動の各軌跡をそれぞれティーチングする際に操作され
る各ティーチングスイッチ２４、２５、２６、２７、こ
れをキャンセルするためのティーチングキャンセルスイ
ッチ２８を含んだ各種スイッチ類が設けられている。
１０にはスイッチボックス（図示せず）が配設される
が、該スイッチボックスには、後述するように自動掘
削、自動積込み、自動排土、そして自動リターンの各自
動作動のそれぞれを自動的に実行するためのモード設定
を行う各モードスイッチ１２、１３、１４、１５と、上
記各自動作動をオペレータが任意に選択操作して開始、
終了（中断）するための各開始スイッチ１６、１７、１
８、１９および各終了スイッチ２０、２１、２２、２
３、そして掘削作動、積込み作動、排土作動、リターン
作動の各軌跡をそれぞれティーチングする際に操作され
る各ティーチングスイッチ２４、２５、２６、２７、こ
れをキャンセルするためのティーチングキャンセルスイ
ッチ２８を含んだ各種スイッチ類が設けられている。
【０００６】一方、３７はマイクロコンピュータ等を用
いて構成される制御部であって、該制御部３７は、入力
側に、前記各スイッチ１２〜２８、およびブーム、アー
ム、バケット、そして旋回用の各操作レバー２９、３
０、３１、３２が操作されたことの検知をそれぞれ行う
レバー操作検知スイッチ３３、３４、３５、３６、各油
圧シリンダ６〜８の伸縮長さを検知するシリンダ長検知
センサ３８、３９、４０、上部旋回体２の旋回角度を検
知する旋回角度検知センサ４１等のスイッチ類、センサ
類が接続され、出力側に、前記各油圧シリンダ６〜８を
伸縮制御するためのブーム用、アーム用、バケット用の
各制御弁４２、４３、４４、旋回用油圧モータ９を正逆
駆動制御するための旋回用制御弁４５に接続されてい
て、これらに対応する制御指令を出力するように設定さ
れている。
いて構成される制御部であって、該制御部３７は、入力
側に、前記各スイッチ１２〜２８、およびブーム、アー
ム、バケット、そして旋回用の各操作レバー２９、３
０、３１、３２が操作されたことの検知をそれぞれ行う
レバー操作検知スイッチ３３、３４、３５、３６、各油
圧シリンダ６〜８の伸縮長さを検知するシリンダ長検知
センサ３８、３９、４０、上部旋回体２の旋回角度を検
知する旋回角度検知センサ４１等のスイッチ類、センサ
類が接続され、出力側に、前記各油圧シリンダ６〜８を
伸縮制御するためのブーム用、アーム用、バケット用の
各制御弁４２、４３、４４、旋回用油圧モータ９を正逆
駆動制御するための旋回用制御弁４５に接続されてい
て、これらに対応する制御指令を出力するように設定さ
れている。
【０００７】次ぎに、自動制御についての制御手順につ
いて、図３〜図７に示すフローチャート図に基づいて説
明する。制御部３７は、メインスイッチ（図示せず）の
ＯＮ操作に基づきシステムスタートをし、初期設定がな
されるが、そのメインルーチンには、ティーチング処理
制御、自動掘削、自動積込み、自動排土、自動リターン
の各自動制御の各サブルーチンが設定される。まず、テ
ィーチング処理制御について説明するが、ここでは各テ
ィーチングスイッチ２４、２５、２６、２７の何れかが
ＯＮ操作されたか否かの判断がなされ、ＯＮ操作があっ
たと判断されるとティーチング処理制御のルーチンに入
るが、これが、例えば掘削用ティーチングスイッチ２４
のＯＮ操作であった場合、ブーム、アーム、バケット用
のレバー操作検知スイッチ３３〜３５の何れかの検知が
あったか否かの判断、つまりオペレータがティーチング
のための掘削操作をしているか否かが判断される。そし
て、検知があったと判断されると、シリンダ長検知セン
サ３８、３９、４０からの検知値に基づいて各油圧シリ
ンダ６〜８のシリンダ長とシリンダ速度とを演算し、該
データを一定時間の間隔、つまり時系列的な掘削軌跡デ
ータとしてメモリに記憶する（尚、既にメモリされた掘
削用のデータがあるとき、該データは、前記掘削用ティ
ーチングスイッチ２４のＯＮ操作で消去される）。そし
て、レバー操作検知スイッチ３３〜３５の全てが中立位
置に復帰操作され、この状態が予め設定される時間（例
えば数秒間）継続していることの検知に基づき、掘削作
動のティーチング操作が終了したものと判断し、他の作
動のティーチング処理に移行する。一方、ブーム、アー
ム、バケット用のレバー操作検知スイッチ３３〜３５の
何れの検知もなく、かつティーチングキャンセルスイッ
チ２８のＯＮ操作があった場合には、他の作動のティー
チング処理に移行する。
いて、図３〜図７に示すフローチャート図に基づいて説
明する。制御部３７は、メインスイッチ（図示せず）の
ＯＮ操作に基づきシステムスタートをし、初期設定がな
されるが、そのメインルーチンには、ティーチング処理
制御、自動掘削、自動積込み、自動排土、自動リターン
の各自動制御の各サブルーチンが設定される。まず、テ
ィーチング処理制御について説明するが、ここでは各テ
ィーチングスイッチ２４、２５、２６、２７の何れかが
ＯＮ操作されたか否かの判断がなされ、ＯＮ操作があっ
たと判断されるとティーチング処理制御のルーチンに入
るが、これが、例えば掘削用ティーチングスイッチ２４
のＯＮ操作であった場合、ブーム、アーム、バケット用
のレバー操作検知スイッチ３３〜３５の何れかの検知が
あったか否かの判断、つまりオペレータがティーチング
のための掘削操作をしているか否かが判断される。そし
て、検知があったと判断されると、シリンダ長検知セン
サ３８、３９、４０からの検知値に基づいて各油圧シリ
ンダ６〜８のシリンダ長とシリンダ速度とを演算し、該
データを一定時間の間隔、つまり時系列的な掘削軌跡デ
ータとしてメモリに記憶する（尚、既にメモリされた掘
削用のデータがあるとき、該データは、前記掘削用ティ
ーチングスイッチ２４のＯＮ操作で消去される）。そし
て、レバー操作検知スイッチ３３〜３５の全てが中立位
置に復帰操作され、この状態が予め設定される時間（例
えば数秒間）継続していることの検知に基づき、掘削作
動のティーチング操作が終了したものと判断し、他の作
動のティーチング処理に移行する。一方、ブーム、アー
ム、バケット用のレバー操作検知スイッチ３３〜３５の
何れの検知もなく、かつティーチングキャンセルスイッ
チ２８のＯＮ操作があった場合には、他の作動のティー
チング処理に移行する。
【０００８】同様にして、積込み作動のティーチング、
排土作動のティーチング、リターン作動のティーチング
が行えるようになっており、図５〜図６のフローチャー
ト図にその制御手順が記載してあるが、この場合、積込
み作動とリターン作動については、旋回角度検知センサ
４１からの検知値に基づいて求められる上部旋回体２の
旋回角度と旋回速度のデータについても時系列的にメモ
リされるように設定されている。
排土作動のティーチング、リターン作動のティーチング
が行えるようになっており、図５〜図６のフローチャー
ト図にその制御手順が記載してあるが、この場合、積込
み作動とリターン作動については、旋回角度検知センサ
４１からの検知値に基づいて求められる上部旋回体２の
旋回角度と旋回速度のデータについても時系列的にメモ
リされるように設定されている。
【０００９】この様にしてティーチング処理が終了する
と、次ぎに、自動掘削、自動積込み、自動排土、そして
自動リターンの各モードスイッチ１２〜１５がＯＮであ
るか否かの判断がなされ、ＯＮであった場合には、該当
する各自動作動を自動的に開始するためのモードの設定
がなされる。
と、次ぎに、自動掘削、自動積込み、自動排土、そして
自動リターンの各モードスイッチ１２〜１５がＯＮであ
るか否かの判断がなされ、ＯＮであった場合には、該当
する各自動作動を自動的に開始するためのモードの設定
がなされる。
【００１０】続いて、自動掘削開始スイッチ１６がＯＮ
操作されているか否かの判断がなされ、ＯＮ操作された
ときには、制御部３７から、前記ティーチングにより記
憶された掘削軌跡データを追従する自動掘削制御指令が
各対応する油圧シリンダ用制御弁４２〜４４に対してそ
れぞれ出力され、これにより自動掘削制御が実行され
る。ここにおいて、各油圧シリンダ６〜８の伸縮制御
は、図８に示すように、それぞれ独立した閉ループ回路
によってフィードバック制御され、これによって自動制
御作動の確実な再現性の向上を計っている。さらに、該
自動掘削中に、ブーム、アーム、バケット用操作レバー
２９、３０、３１の操作があった場合に、該操作に基づ
く掘削制御がなされると共に、前記掘削軌跡データはこ
のレバー操作に基づくデータに書換えられるが、このル
ーチンについては後述する。また、自動掘削中に自動掘
削終了スイッチ２０がＯＮ操作された場合には、その時
点で自動掘削は中断して終了する。
操作されているか否かの判断がなされ、ＯＮ操作された
ときには、制御部３７から、前記ティーチングにより記
憶された掘削軌跡データを追従する自動掘削制御指令が
各対応する油圧シリンダ用制御弁４２〜４４に対してそ
れぞれ出力され、これにより自動掘削制御が実行され
る。ここにおいて、各油圧シリンダ６〜８の伸縮制御
は、図８に示すように、それぞれ独立した閉ループ回路
によってフィードバック制御され、これによって自動制
御作動の確実な再現性の向上を計っている。さらに、該
自動掘削中に、ブーム、アーム、バケット用操作レバー
２９、３０、３１の操作があった場合に、該操作に基づ
く掘削制御がなされると共に、前記掘削軌跡データはこ
のレバー操作に基づくデータに書換えられるが、このル
ーチンについては後述する。また、自動掘削中に自動掘
削終了スイッチ２０がＯＮ操作された場合には、その時
点で自動掘削は中断して終了する。
【００１１】次に、自動掘削が終了したか否かの判断が
なされ、終了したと判断された場合には、続けて自動積
込みモードスイッチ１３がＯＮ状態であるか否かが判断
される。ここで、ＯＮ状態であると判断された場合に
は、制御部３７から、前記ティーチングにより記憶され
た積込み軌跡データを追従する自動積込み制御指令が油
圧シリンダ、油圧モータ用の各制御弁４２〜４５に対し
て出力され、これにより自動積込みが実行される。一
方、自動積込みモードスイッチ１３がＯＮ状態でないと
判断された場合には、自動積込み開始スイッチ１７がＯ
Ｎ操作されたか否かの判断がなされ、該スイッチ１７が
ＯＮ操作されたときには、同様に自動積込みが実行され
る。この自動積込み中においても、前記自動掘削の場合
と同様に、手動操作があった場合には、これに対応した
積込み作動、データの書換え、さらには自動積込み終了
スイッチ２１の操作に基づく中断による積込み終了を行
うことができる。
なされ、終了したと判断された場合には、続けて自動積
込みモードスイッチ１３がＯＮ状態であるか否かが判断
される。ここで、ＯＮ状態であると判断された場合に
は、制御部３７から、前記ティーチングにより記憶され
た積込み軌跡データを追従する自動積込み制御指令が油
圧シリンダ、油圧モータ用の各制御弁４２〜４５に対し
て出力され、これにより自動積込みが実行される。一
方、自動積込みモードスイッチ１３がＯＮ状態でないと
判断された場合には、自動積込み開始スイッチ１７がＯ
Ｎ操作されたか否かの判断がなされ、該スイッチ１７が
ＯＮ操作されたときには、同様に自動積込みが実行され
る。この自動積込み中においても、前記自動掘削の場合
と同様に、手動操作があった場合には、これに対応した
積込み作動、データの書換え、さらには自動積込み終了
スイッチ２１の操作に基づく中断による積込み終了を行
うことができる。
【００１２】さらに同様にして、自動排土、自動リター
ンが行えるようになっており、図３〜図４のフローチャ
ート図にその制御手順が記載してある。因みに、前記各
自動作動の終了の判断は、ブーム、アーム、バケット用
シリンダ６〜８のシリンダ長および旋回角度がティーチ
ングにより設定された作動終了時のデータ値になってい
るか等の判断により行う。
ンが行えるようになっており、図３〜図４のフローチャ
ート図にその制御手順が記載してある。因みに、前記各
自動作動の終了の判断は、ブーム、アーム、バケット用
シリンダ６〜８のシリンダ長および旋回角度がティーチ
ングにより設定された作動終了時のデータ値になってい
るか等の判断により行う。
【００１３】次に、前記自動掘削、自動積込み、自動排
土、自動リターンの自動作動制御中において手動操作が
あった場合の作動制御およびデータ書換えの制御手順に
ついて図７により説明する。つまり、自動作動制御中
に、ブーム、アーム、バケット、旋回用の操作レバー２
９〜３２の少なくとも一つが操作されたことが検知され
ると、制御部３７は、自動作動制御指令に優先して、前
記操作された操作レバー２９〜３２の操作に基づく制御
指令を、対応する油圧シリンダ、油圧モータ用の制御弁
４２〜４５に出力する。一方、データメモリに記憶され
ている軌跡データについては、前記レバー操作がない時
間範囲のものは有効として残されるが、有ったとされる
時間範囲のものは手動操作に対応するものに書き換えら
れるように設定されている。これにより、次回の自動作
動は、書き換えられた軌跡データを追従するよう制御さ
れるようになっている。
土、自動リターンの自動作動制御中において手動操作が
あった場合の作動制御およびデータ書換えの制御手順に
ついて図７により説明する。つまり、自動作動制御中
に、ブーム、アーム、バケット、旋回用の操作レバー２
９〜３２の少なくとも一つが操作されたことが検知され
ると、制御部３７は、自動作動制御指令に優先して、前
記操作された操作レバー２９〜３２の操作に基づく制御
指令を、対応する油圧シリンダ、油圧モータ用の制御弁
４２〜４５に出力する。一方、データメモリに記憶され
ている軌跡データについては、前記レバー操作がない時
間範囲のものは有効として残されるが、有ったとされる
時間範囲のものは手動操作に対応するものに書き換えら
れるように設定されている。これにより、次回の自動作
動は、書き換えられた軌跡データを追従するよう制御さ
れるようになっている。
【００１４】ところで、前述したように自動作動制御中
に手動操作を行った場合、あるいはティーチング処理時
等において、一つの自動作動の終了位置と次の自動作動
の開始位置（例えば、掘削終了位置と積込み開始位置）
とがずれることがある。このようなとき、制御部３７か
らは、一つの自動作動の終了位置から次の自動作動の開
始位置までスムーズに移動するよう各制御弁４２〜４５
に対して補正された制御指令が出力されるが、この場合
の補正は、次の自動作動の終了位置から遠ざかる方向に
ならないように設定されている。このことをいま、旋回
角度の場合を例にとって説明すると、図９に示すよう
に、記憶されている自動積込みの旋回角度データが、積
込み開始時については右回り方向１０度、積込み終了時
については右回り方向１５０度であったとする。このも
のにおいて、掘削終了時の旋回角度が例えば右回り方向
２０度であったとする。この掘削終了状態から自動積込
みに移行しようとするとき、データをそのまま追従する
制御が行われるとすると、上部旋回体２を右回り方向１
０度の積込み開始位置まで戻してから自動積込みを開始
することになる。つまり、自動積込みに移行するとき、
理論的には、上部旋回体２は、先ず積込み開始位置まで
１０度左旋回し、その後、反転して１４０度右旋回する
ことになるが、このような反転を伴う無駄な旋回作動を
回避するため、時系列的なデータが右回り方向２０度に
なる時間までのあいだはいずれの旋回指令も出力するこ
となく停止ししたままとし、この時間に達した段階から
前記メモリされるデータを追従する右旋回指令の出力を
するように設定されている。勿論、この様な制御は、他
のものにおいても同様にして設定されている。
に手動操作を行った場合、あるいはティーチング処理時
等において、一つの自動作動の終了位置と次の自動作動
の開始位置（例えば、掘削終了位置と積込み開始位置）
とがずれることがある。このようなとき、制御部３７か
らは、一つの自動作動の終了位置から次の自動作動の開
始位置までスムーズに移動するよう各制御弁４２〜４５
に対して補正された制御指令が出力されるが、この場合
の補正は、次の自動作動の終了位置から遠ざかる方向に
ならないように設定されている。このことをいま、旋回
角度の場合を例にとって説明すると、図９に示すよう
に、記憶されている自動積込みの旋回角度データが、積
込み開始時については右回り方向１０度、積込み終了時
については右回り方向１５０度であったとする。このも
のにおいて、掘削終了時の旋回角度が例えば右回り方向
２０度であったとする。この掘削終了状態から自動積込
みに移行しようとするとき、データをそのまま追従する
制御が行われるとすると、上部旋回体２を右回り方向１
０度の積込み開始位置まで戻してから自動積込みを開始
することになる。つまり、自動積込みに移行するとき、
理論的には、上部旋回体２は、先ず積込み開始位置まで
１０度左旋回し、その後、反転して１４０度右旋回する
ことになるが、このような反転を伴う無駄な旋回作動を
回避するため、時系列的なデータが右回り方向２０度に
なる時間までのあいだはいずれの旋回指令も出力するこ
となく停止ししたままとし、この時間に達した段階から
前記メモリされるデータを追従する右旋回指令の出力を
するように設定されている。勿論、この様な制御は、他
のものにおいても同様にして設定されている。
【００１５】また、前述したように自動作動制御中に手
動操作をした場合、この手動による操作時間が、メモリ
されたデータの終了時間よりも長い場合と、短い場合と
がある。長い場合には、手動操作された以降の手動操作
データをそのまま書換え登録すれば良く、その操作終了
の判断は、全ての操作レバーが中立状態になって予め設
定される時間を経過したことの判断でなされるように設
定される。一方、短い場合は、手動操作をしているあい
だだけデータを書き換えることを原則とした制御がなさ
れるが、手動操作の終了を自動作動の終了としたい場合
には、終了スイッチ２０〜２３をＯＮ操作すればよく、
この操作が成されると、前記書き換えた以降の時系列デ
ータをキャンセルする設定になっており、これによっ
て、手動操作を伴う自動作動制御の終了の判断ができる
と共に、該終了時点が次回以降の自動作動の終了とな
る。尚、手動操作を伴わないでの終了スイッチ２０〜２
３のＯＮ操作では、前述したように自動作動の中断のみ
が行われ、時系列データのキャンセルはなされない設定
になっている。
動操作をした場合、この手動による操作時間が、メモリ
されたデータの終了時間よりも長い場合と、短い場合と
がある。長い場合には、手動操作された以降の手動操作
データをそのまま書換え登録すれば良く、その操作終了
の判断は、全ての操作レバーが中立状態になって予め設
定される時間を経過したことの判断でなされるように設
定される。一方、短い場合は、手動操作をしているあい
だだけデータを書き換えることを原則とした制御がなさ
れるが、手動操作の終了を自動作動の終了としたい場合
には、終了スイッチ２０〜２３をＯＮ操作すればよく、
この操作が成されると、前記書き換えた以降の時系列デ
ータをキャンセルする設定になっており、これによっ
て、手動操作を伴う自動作動制御の終了の判断ができる
と共に、該終了時点が次回以降の自動作動の終了とな
る。尚、手動操作を伴わないでの終了スイッチ２０〜２
３のＯＮ操作では、前述したように自動作動の中断のみ
が行われ、時系列データのキャンセルはなされない設定
になっている。
【００１６】叙述の如く構成されたものにおいて、掘
削、積込み、排土、リターンの一連の作業を行うにあた
り、自動掘削、自動積込み、自動排土、そして自動リタ
ーンの各モードスイッチ１２〜１５をＯＮ側に切換えた
状態で自動掘削開始スイッチ１６をＯＮ操作することに
より、制御部３７からブーム、アーム、バケット用油圧
シリンダ６〜８の伸縮制御を行う制御弁４２〜４４およ
び旋回用油圧モータ９の正逆駆動制御を行う制御弁４５
に対して自動作動制御指令が出力され、これにより各油
圧シリンダ６〜８および油圧モータ９が自動的に作動し
て前記一連の作業を自動的に行うことになる。
削、積込み、排土、リターンの一連の作業を行うにあた
り、自動掘削、自動積込み、自動排土、そして自動リタ
ーンの各モードスイッチ１２〜１５をＯＮ側に切換えた
状態で自動掘削開始スイッチ１６をＯＮ操作することに
より、制御部３７からブーム、アーム、バケット用油圧
シリンダ６〜８の伸縮制御を行う制御弁４２〜４４およ
び旋回用油圧モータ９の正逆駆動制御を行う制御弁４５
に対して自動作動制御指令が出力され、これにより各油
圧シリンダ６〜８および油圧モータ９が自動的に作動し
て前記一連の作業を自動的に行うことになる。
【００１７】この結果、オペレータ自身が複数の操作レ
バーを同時的に操作して各油圧シリンダ６〜８および油
圧モータ９を作動させるもののように、面倒かつ煩雑
で、しかも熟練を要するレバー操作が不要となって、作
業性が向上する。
バーを同時的に操作して各油圧シリンダ６〜８および油
圧モータ９を作動させるもののように、面倒かつ煩雑
で、しかも熟練を要するレバー操作が不要となって、作
業性が向上する。
【００１８】しかもこのものにおいて、モードスイッチ
１２〜１５および開始スイッチ１６〜１９を任意に選択
して操作することで、特定の作動は自動で行うが他の作
動は操作レバーによる手動操作で行う等、自動作動と手
動操作に基づく作動とを任意に選択して組み合わせるこ
とができ、種々の作業現場や作業環境に対応した作業を
行える。
１２〜１５および開始スイッチ１６〜１９を任意に選択
して操作することで、特定の作動は自動で行うが他の作
動は操作レバーによる手動操作で行う等、自動作動と手
動操作に基づく作動とを任意に選択して組み合わせるこ
とができ、種々の作業現場や作業環境に対応した作業を
行える。
【００１９】さらに、前記自動作動中に操作レバー２９
〜３２を操作した場合には、該操作レバー２９〜３２の
操作に対応する制御指令が前記自動作動制御指令に優先
して制御部３７から出力されて、レバー操作に対応する
作動制御が成されると共に、メモリに記憶されているデ
ータがレバー操作に対応するものに書き換えられること
になる。この結果、自動作動中に作動軌跡の変更を容易
に行えることになって、更なる作業性の向上に貢献でき
る。
〜３２を操作した場合には、該操作レバー２９〜３２の
操作に対応する制御指令が前記自動作動制御指令に優先
して制御部３７から出力されて、レバー操作に対応する
作動制御が成されると共に、メモリに記憶されているデ
ータがレバー操作に対応するものに書き換えられること
になる。この結果、自動作動中に作動軌跡の変更を容易
に行えることになって、更なる作業性の向上に貢献でき
る。
【００２０】尚、本発明は上記実施の形態に限定されな
いことは勿論であって、制御部３７のメモリに格納する
作動軌跡データを作成するにあたり、前述した手動操作
によるティーチングではなく、三次元のコンピュータグ
ラフィックス等の画像処理装置を用いたりして作動軌跡
データの作成をすることもできる。この場合、図１０
（Ａ）に示す如く、例えば時系列的なバケット先端部の
位置を、上部旋回体２の旋回中心部を原点として垂直方
向の距離（ｙ）、水平方向の距離（ｘ）、旋回角度
（θ）で認識し、そして該認識した位置にバケット先端
部が位置するためのブーム、アーム、バケット用の各油
圧シリンダのシリンダ長および旋回角度を演算し、この
演算した時系列的なデータをメモリに記憶させればよ
い。そしてこの様な場合に、時系列的なデータとして
は、開始位置から終了位置までについて、図１０（Ｂ）
に示す如く、連続的ではなく間歇的なプロットとしてデ
ータメモリをし、隣接プロット間は直線的な作動となる
よう作動制御することでメモリするデータ量の削減が計
れることになる。さらに、ブーム、アーム、バケットの
位置を認識するにあたり、角度検知センサ等で求めたブ
ーム、アーム、バケットの揺動角によるものとすること
も勿論できる。
いことは勿論であって、制御部３７のメモリに格納する
作動軌跡データを作成するにあたり、前述した手動操作
によるティーチングではなく、三次元のコンピュータグ
ラフィックス等の画像処理装置を用いたりして作動軌跡
データの作成をすることもできる。この場合、図１０
（Ａ）に示す如く、例えば時系列的なバケット先端部の
位置を、上部旋回体２の旋回中心部を原点として垂直方
向の距離（ｙ）、水平方向の距離（ｘ）、旋回角度
（θ）で認識し、そして該認識した位置にバケット先端
部が位置するためのブーム、アーム、バケット用の各油
圧シリンダのシリンダ長および旋回角度を演算し、この
演算した時系列的なデータをメモリに記憶させればよ
い。そしてこの様な場合に、時系列的なデータとして
は、開始位置から終了位置までについて、図１０（Ｂ）
に示す如く、連続的ではなく間歇的なプロットとしてデ
ータメモリをし、隣接プロット間は直線的な作動となる
よう作動制御することでメモリするデータ量の削減が計
れることになる。さらに、ブーム、アーム、バケットの
位置を認識するにあたり、角度検知センサ等で求めたブ
ーム、アーム、バケットの揺動角によるものとすること
も勿論できる。
【図１】油圧ショベルの掘削、積込み、排土、リターン
作動を示す説明図である。
作動を示す説明図である。
【図２】制御部の入出力を示すブロック図である。
【図３】自動制御のフローチャート図である。
【図４】図３の続きを示すフローチャート図である。
【図５】ティーチング処理制御のフローチャート図であ
る。
る。
【図６】図５の続きを示すフローチャート図である。
【図７】手動操作時書換え制御のフローチャート図であ
る。
る。
【図８】フィードバック制御システムを示すブロック図
である。
である。
【図９】補正制御の説明図である。
【図１０】（Ａ）はコンピュータグラフィックスを用い
た場合の説明図、（Ｂ）はプロット例を示す図である。
た場合の説明図、（Ｂ）はプロット例を示す図である。
１ 下部走行体 ２ 上部旋回体 ３ ブーム ４ アーム ５ バケット ６ ブーム用油圧シリンダ ７ アーム用油圧シリンダ ８ バケット用油圧シリンダ ９ 旋回用油圧モータ ２９ ブーム用操作レバー ３０ アーム用操作レバー ３１ バケット用操作レバー ３２ 旋回用操作レバー ３７ 制御部 ３８ ブームシリンダ長検知センサ ３９ アームシリンダ長検知センサ ４０ バケットシリンダ長検知センサ ４１ 旋回角度検知センサ
Claims (8)
- 【請求項１】 作業部の作動を、自動制御部からの作動
制御指令に基づいて自動的に行うように構成してなる油
圧ショベルにおいて、前記作動制御指令は、自動制御部
に記憶される時系列的な作業部位置軌跡に基づいて出力
される油圧ショベルの自動制御装置。 - 【請求項２】 請求項１において、作業部は、下部走行
体に旋回自在に設けられる上部旋回体に揺動自在に軸支
されるブーム、該ブームに揺動自在に軸支されるアー
ム、そして該アームに揺動自在に軸支されるバケットを
用いて構成され、作業部位置は、ブーム、アーム、バケ
ット用の各油圧シリンダの伸縮長さに基づいて認識され
るものである油圧ショベルの自動制御装置。 - 【請求項３】 請求項１において、作業部は、下部走行
体に旋回自在に設けられる上部旋回体に揺動自在に軸支
されるブーム、該ブームに揺動自在に軸支されるアー
ム、そして該アームに揺動自在に軸支されるバケットを
用いて構成され、作業部位置は、ブーム、アーム、バケ
ットの各揺動角に基づいて認識されるものである油圧シ
ョベルの自動制御装置。 - 【請求項４】 請求項２または３において、作業部位置
は、さらに上部旋回体の下部走行体に対する旋回角度に
基づいて認識されるものである油圧ショベルの自動制御
装置。 - 【請求項５】 請求項１、２、３または４において、自
動的に行われる作業部の作動は、掘削作業をするための
掘削作動、掘削物を排出位置に移動するための移動作
動、掘削物を排出するための排出作動、排出位置から掘
削位置に戻るためのリターン作動の少なくとも一つを有
するものである油圧ショベルの自動制御装置。 - 【請求項６】 請求項５において、掘削作動、移動作
動、排出作動、そしてリターン作動のうち、少なくとも
一つを任意に選択できる油圧ショベルの自動制御装置。 - 【請求項７】 請求項１、２、３、４、５または６にお
いて、自動制御部には、自動制御状態において作業部用
手動操作レバーの操作があった場合、該操作レバーの操
作に基づいて作業部の作動を行うと共に、記憶されてい
る時系列的な作業部位置軌跡を、レバー操作に対応する
ものに書換える書換え手段が設けられている油圧ショベ
ルの自動制御装置。 - 【請求項８】 請求項１、２、３、４、５、６または７
において、時系列的な作業部位置軌跡の記憶は、ティー
チング処理またはコンピュータグラフィックスにより求
めたデータである油圧ショベルの自動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09348996A JP3145027B2 (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 油圧ショベルの自動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09348996A JP3145027B2 (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 油圧ショベルの自動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09256407A true JPH09256407A (ja) | 1997-09-30 |
| JP3145027B2 JP3145027B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=14083764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09348996A Expired - Fee Related JP3145027B2 (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 油圧ショベルの自動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3145027B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6618967B2 (en) * | 2001-12-26 | 2003-09-16 | Caterpillar Inc | Work machine control for improving cycle time |
| WO2011162561A3 (ko) * | 2010-06-23 | 2012-05-03 | 두산인프라코어 주식회사 | 건설기계의 작업궤적 제어 장치 및 그 방법 |
| JP2015503689A (ja) * | 2012-01-02 | 2015-02-02 | ボルボ コンストラクション イクイップメント アーベー | 建設機械用ダンプの駆動制御方法 |
| JP2016089559A (ja) * | 2014-11-10 | 2016-05-23 | 日立建機株式会社 | 建設機械 |
| WO2016104832A1 (ko) * | 2014-12-24 | 2016-06-30 | 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비 | 건설기계의 선회 제어장치 및 그 제어방법 |
| WO2019112059A1 (ja) * | 2017-12-07 | 2019-06-13 | 住友建機株式会社 | ショベル |
| JP2019190234A (ja) * | 2018-04-27 | 2019-10-31 | 株式会社小松製作所 | 積込機械の制御装置および制御方法 |
| JP2020041352A (ja) * | 2018-09-12 | 2020-03-19 | 株式会社小松製作所 | 積込機械の制御装置および制御方法 |
| JP2021017689A (ja) * | 2019-07-17 | 2021-02-15 | 日本電気株式会社 | 制御システム、操作制御管理装置、操作制御管理方法、プログラム |
| WO2022070606A1 (ja) * | 2020-09-29 | 2022-04-07 | コベルコ建機株式会社 | アタッチメントの目標軌跡設定システム |
| CN115030258A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-09-09 | 内蒙古电投能源股份有限公司 | 远程操作电铲的自动装车方法 |
| WO2022244830A1 (ja) * | 2021-05-19 | 2022-11-24 | 株式会社小松製作所 | 積込機械の制御システム及び制御方法 |
| WO2022244832A1 (ja) * | 2021-05-19 | 2022-11-24 | 株式会社小松製作所 | 積込機械の制御システム及び制御方法 |
| US11619025B2 (en) | 2018-02-28 | 2023-04-04 | Komatsu Ltd. | Loading machine control device and control method |
| WO2023089961A1 (ja) * | 2021-11-17 | 2023-05-25 | コベルコ建機株式会社 | 作業機械 |
| US11753792B2 (en) | 2018-01-31 | 2023-09-12 | Komatsu Ltd. | Loading machine control device and control method |
| WO2024075650A1 (ja) * | 2022-10-06 | 2024-04-11 | 日立建機株式会社 | 作業機械 |
| US11976438B2 (en) | 2018-08-31 | 2024-05-07 | Komatsu Ltd. | Loading machine control device and control method |
| WO2024202983A1 (ja) * | 2023-03-31 | 2024-10-03 | 株式会社小松製作所 | 制御装置、制御方法および作業機械 |
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|---|---|---|---|---|
| JP6618072B2 (ja) * | 2015-08-28 | 2019-12-11 | キャタピラー エス エー アール エル | 作業機械 |
-
1996
- 1996-03-22 JP JP09348996A patent/JP3145027B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| KR20200090794A (ko) * | 2017-12-07 | 2020-07-29 | 스미토모 겐키 가부시키가이샤 | 쇼벨 |
| JPWO2019112059A1 (ja) * | 2017-12-07 | 2020-11-26 | 住友建機株式会社 | ショベル |
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