JPS59195939A - Linear excavation controller for oil-pressure shovel - Google Patents

Linear excavation controller for oil-pressure shovel

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JPS59195939A
JPS59195939A JP6827383A JP6827383A JPS59195939A JP S59195939 A JPS59195939 A JP S59195939A JP 6827383 A JP6827383 A JP 6827383A JP 6827383 A JP6827383 A JP 6827383A JP S59195939 A JPS59195939 A JP S59195939A
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Japan
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packet
cylinder
arm
boom
excavation
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Kazuo Honma
本間 和男
Yoshio Nakajima
吉男 中島
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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    • 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

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Abstract

PURPOSE:To make a linear excavation control for an oil-pressure shovel by a method in which any change of the attitude of a bucket by an operator is allowed and also detected or estimated, and flow rate is obtained according to the effective pressure-receiving area of the cylinder of boom and arm. CONSTITUTION:The flow rate of pressure oil to be supplied to a boom cylinder C1, an arm cylinder C2, and a bucket cylinder C3 are obtained from freely settable excavating face slope angle phi, excavation speed Vt, bucket angle r', and relative angles alpha, beta, gamma of boom, arm, and bucket by an arithmetic unit 10. By output of limit switches Salpha, Sbeta, and Sgamma provided to the cylinders C1, C2, and C3, the effective pressure-receiving area A of the oil-pressure cylinder is selected, and flow rates to the boom cylinder C1 and the arm cylinder C2 are controlled according to the change input of the bucket angle while keeping the cutting edge of the bucket on desired straight line locus.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はポンプ制御方式の油圧ノヨベルの掘削軌跡制御
装置、さらに詳しくはパケット刃先の動作軌跡を制岬す
る装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to an excavation trajectory control device for a pump-controlled hydraulic novel, and more particularly to a device for controlling the motion trajectory of a packet cutting edge.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

油圧ショベルは一般に旋回体に設けたブームと、このブ
ームを俯仰させるブーム/リンダと、ブー・ムの先端に
取付けたアームと、このアームを揺動させるアーム/リ
ンダと、このアーム先端に取付けたパケットと、このパ
ケットを揺動させるパケットシリンダとを備えている。
A hydraulic excavator generally consists of a boom mounted on a revolving body, a boom/linda that raises and raises the boom, an arm attached to the tip of the boom, an arm/linda that swings this arm, and an arm/linda attached to the tip of the arm. It includes a packet and a packet cylinder that swings the packet.

通常、各シリンダは運転席に配置した操作レバーによっ
て操作される。
Usually, each cylinder is operated by an operating lever located at the driver's seat.

この油圧ノヨベルのパケットによって単純7z掘削作業
を行う場合には、各レバーの操作により各油圧シリンダ
を順次操作すれば良いが、斜面の仕上げ作業や溝底を水
平に掘削する作業のように、パケット刃先を一定の直線
に沿って動かす場合には複数個のシリンダに対応するレ
バーを同時に操作しなければならず、相当の熱線を必女
とするばかりでなく作業能率が良好でない。
When performing simple 7z excavation work using this hydraulic noyobell packet, it is sufficient to operate each hydraulic cylinder in sequence by operating each lever, but when performing simple 7z excavation work using the packet When moving the cutting edge along a fixed straight line, levers corresponding to a plurality of cylinders must be operated at the same time, which not only requires a considerable amount of heat, but also impairs work efficiency.

この問題点を解決するために油圧ショベルにおけるパケ
ット刃先を直線移動操作、いわゆる直線掘削全自動化す
る方策が種々提案されている。その一方策として特公昭
54−37406号公報に記載されたものかめる。この
直線掘削制御装置ではアーム先端の移動軌跡が所望の直
線に沿うように制御すると共に、パケットの姿勢が固定
座標(被掘削面)に対して一定値を保つように制御して
いる。
In order to solve this problem, various measures have been proposed to completely automate the straight-line movement operation of the packet cutting edge in a hydraulic excavator, so-called straight-line excavation. One such solution is the one described in Japanese Patent Publication No. 54-37406. This linear excavation control device controls the movement locus of the tip of the arm to follow a desired straight line, and also controls the attitude of the packet to maintain a constant value with respect to fixed coordinates (surface to be excavated).

この制御方式は被掘削面に対して、常に掘削効率の良い
刃先角にパケット姿勢を維持できるため、掘削効率を高
めることができるが、逆に、アームに対するパケットの
相対角度を掘削が進むにつれて変化させる必要があるた
め、パケットが車体に近つくと、パケットシリンダがス
トロークエンドに到達してしまい、直線掘削できる範囲
が狭くなる欠点がある。また、直線掘削の途中で、手動
優先制御によってパケット角を変化させた場合には掘削
軌跡が所望の直線から大幅にずれてしまうという欠点か
める。
This control method can improve excavation efficiency because it can always maintain the packet attitude at a cutting edge angle that provides good excavation efficiency with respect to the excavated surface, but conversely, the relative angle of the packet to the arm changes as excavation progresses. Therefore, when the packet approaches the vehicle body, the packet cylinder reaches the end of its stroke, which has the disadvantage that the range that can be excavated in a straight line becomes narrower. Furthermore, if the packet angle is changed by manual priority control during straight-line excavation, the excavation trajectory will deviate significantly from the desired straight line.

〔発明の目的」 本発明は、いかなるパケット姿勢でも油圧ソヨベルのパ
ケット先端の軌跡が所望の直線に沿うように制御できる
油圧ショベルの掘削軌跡制御装置を提案することを目的
とする。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to propose an excavation trajectory control device for a hydraulic excavator that can control the trajectory of the tip of the packet of a hydraulic excavator to follow a desired straight line in any packet posture.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明の掘削軌跡制御装置は、直線掘削動作中において
も、運転者の意志によって油圧ショベルのパケット姿勢
が変更できるよう((すると共にパケット姿勢の変化を
検出または予測することによって、ブーム、アームの動
作を制御し、パケット姿勢の如何にかかわらず、パケッ
ト先端の移動軌跡が所望の11線に沿うように制御する
ものである。
The excavation trajectory control device of the present invention allows the packet attitude of the hydraulic excavator to be changed according to the driver's will even during straight excavation operation ((and also detects or predicts changes in the packet attitude to adjust the position of the boom and arm). The operation is controlled so that the movement trajectory of the packet tip follows the desired 11 lines, regardless of the packet orientation.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第1図は本発明の制御装置の一例を備えた油圧ショベル
のフロント機mt示すもので、図において1は油圧ノヨ
ベル本体系を構成する旋回体、21zま旋回体1に設け
たブーム、3はブーム2の先端に取付けたアーム、4は
アーム3の先端に取付けたパケットでめる。こ八らのプ
ーム2、アーム3及びパケット4はそれぞれブームシリ
ンダC1、アーム/リンダC2及びパケットシリンダC
3によって操作される。これらのブーム2、アーム3及
びパケット4の相対角度は各枢層点快たはその近傍に設
けた検出器5〜7によって検出はれる。
Fig. 1 shows a front machine mt of a hydraulic excavator equipped with an example of the control device of the present invention. The arm 4 is attached to the tip of the boom 2 and is attached to the packet attached to the tip of the arm 3. The boom 2, arm 3, and packet 4 of Kohachi are respectively a boom cylinder C1, an arm/cylinder C2, and a packet cylinder C.
Operated by 3. The relative angles of these boom 2, arm 3, and packet 4 are detected by detectors 5 to 7 provided at or near each cardinal point.

検出器5〜7の・演出頃は検出回路8によって入力側に
伝送さnる。油圧ショベルの運転席(図示せず)には人
力装置9が設置されている。この入力装置9は掘削面W
の勾配を設定するだめのダイヤル類及び掘削速度の大き
さを与える操作レバー及び油圧ショベルを従来通りの操
作方法で操作するための操作レバー類を備えている。掘
削速度は入力装置9により掘削面の勾配に応じて永年方
向成分V!と垂直方向成分v、とに分解され、その信号
が演算装置10に送られる。
The detection signals of the detectors 5 to 7 are transmitted to the input side by the detection circuit 8. A human power device 9 is installed in the driver's seat (not shown) of the hydraulic excavator. This input device 9 is the excavation surface W
The excavator is equipped with dials for setting the slope, control levers for setting the excavation speed, and control levers for operating the hydraulic excavator in a conventional manner. The excavation speed is determined by the input device 9 as a secular component V! according to the slope of the excavation surface. and a vertical component v, and the signal is sent to the arithmetic unit 10.

演算装置10はパケット先端の速度成分vx。The arithmetic unit 10 calculates the velocity component vx at the tip of the packet.

v、から、パケット先4(x、y)が所望の掘削軌跡、
すなわち掘削開始点(Xo + Yo )を通り、掘削
角度設定ダイヤルで設定された角度φで表記されるlf
i線に沿って移動するために必要なブームシリンダC1
及びアームシリンダC2の動作速度ケ演算し、更に各シ
リンダの有効受圧面積から、各シリンダへ供給すべき圧
油の流量、すなわちポンプ斜板傾転位置入力を演算する
。これらの入力信号はポンプ制御装置11に送られる。
From v, packet destination 4 (x, y) is the desired excavation trajectory,
In other words, passing through the excavation start point (Xo + Yo), lf is expressed as the angle φ set with the excavation angle setting dial.
Boom cylinder C1 required to move along the i-line
and the operating speed of the arm cylinder C2, and further calculate the flow rate of the pressure oil to be supplied to each cylinder, that is, the pump swash plate tilting position input, from the effective pressure receiving area of each cylinder. These input signals are sent to the pump controller 11.

また本発明においてはパケット4は通常の操作方法で操
作できることを特徴としているため、ノくケラトシリン
ダC3へ供給すべき流量は掘削軌跡とは無関係に決定さ
れ、それを実現するために必要なポンプ斜板傾転位装置
入力信号がポンプ制御装置11に送られる。
Furthermore, in the present invention, the packet 4 is characterized in that it can be operated in a normal manner, so the flow rate to be supplied to the nokkerato cylinder C3 is determined independently of the excavation trajectory, and the pump required to realize it is determined independently of the excavation trajectory. A swashplate tilt device input signal is sent to pump controller 11 .

ポンプ制御装置11はそれぞ扛の油圧ポンプ12.13
.14の斜板傾転位置を検出する検出器15,16.1
7から得られる斜板傾転位置信号とポンプ斜板傾転位置
入力信号とを比較し、両者の間に誤差があると、その誤
差が小さくなる方向に各ポンプ12〜14の斜板傾転位
置を制御する。油圧ポンプ12〜14の吐出する圧油は
それぞれ直接各ノリンダ01〜C3に導かれる。これに
よす油圧ショベルのパケット4の先端は所望の直線軌跡
に沿って移動する。なお第1図の油圧回路では、簡単化
するために油圧ポンプと片ロンドの油圧シリンダを直結
し七表示しているが、実際の油圧回路では油圧シリンダ
の伸縮に伴って生ずるポンプ吐出流量と吸込み流量との
過不足を補うためにチャージポンプ、フラッシング[の
油圧機器を備えている。
The pump control device 11 is a hydraulic pump 12, 13, respectively.
.. Detectors 15, 16.1 for detecting the tilted position of the swash plate 14
The swash plate tilt position signal obtained from 7 and the pump swash plate tilt position input signal are compared, and if there is an error between the two, the swash plate tilt of each pump 12 to 14 is adjusted in the direction that reduces the error. Control position. The pressure oil discharged from the hydraulic pumps 12 to 14 is directly led to the respective nolinders 01 to C3. In addition, the tip of the packet 4 of the hydraulic excavator moves along a desired linear trajectory. In the hydraulic circuit shown in Figure 1, the hydraulic pump and single-rod hydraulic cylinder are directly connected and shown as 7 for simplicity, but in an actual hydraulic circuit, the pump discharge flow rate and suction flow that occur as the hydraulic cylinder expands and contracts. It is equipped with a charge pump and flushing hydraulic equipment to compensate for excess or deficiency in flow rate.

第1図に示された演算制御装置10について更に詳しく
説明する。
The arithmetic and control unit 10 shown in FIG. 1 will be explained in more detail.

第2図は演算制御装置100機能ブロック図である。演
算制御装置10はパケット先端速度演算ブロック15、
角度角速度演算ブロック116、サーボ制御ブロック1
7、ポンプ流量変換ブロック18から構成されている。
FIG. 2 is a functional block diagram of the arithmetic and control device 100. The arithmetic and control unit 10 includes a packet tip speed calculation block 15,
Angular angular velocity calculation block 116, servo control block 1
7. It is composed of a pump flow rate conversion block 18.

パケット先端速度演算ブロック15では入力装置9の速
度入力レバー19からの接続速度信号Vtと角度設定ダ
イヤル20からの掘削角度信号φとから、パケット先端
の速度成分vxとvyを演算する部分であり、この演算
ブロック15における入出力の関係は次のように表記す
ることができる。すなわちvx −V (CO3−(1
) V、 ”=V t 5illφ       (2)角
度角速度演算ブロック16はパケット先端速度演算ブロ
ック15の出力であるパケット先端速度成分vx、vア
と入力装置9のパケット操作レバー21からのパケット
角速度指令値?、及び検出回路8からのブーム2、アー
ム3及びノくケラト4の相対角度信号β、α、γに基づ
いて、ブーム2、アーム3及びパケット4の相対角速度
指令信号β1.み、及びン、ならびに相対角度β1.α
、。
The packet tip speed calculation block 15 is a part that calculates the velocity components vx and vy of the packet tip from the connection speed signal Vt from the speed input lever 19 of the input device 9 and the excavation angle signal φ from the angle setting dial 20, The input/output relationship in this calculation block 15 can be expressed as follows. That is, vx −V (CO3−(1
) V, ”=V t 5illφ (2) The angular velocity calculation block 16 calculates the packet tip velocity components vx, va, which are the outputs of the packet tip velocity calculation block 15, and the packet angular velocity command value from the packet operation lever 21 of the input device 9. ?, and relative angle signals β, α, and γ of the boom 2, arm 3, and nokkerato 4 from the detection circuit 8, the relative angular velocity command signals β1, , and n of the boom 2, arm 3, and packet 4 are , and the relative angle β1.α
,.

γ、を演算して出力する。γ, is calculated and output.

この演算を実行するために油圧ショベルにおける各部の
角度及び長さを第3図に基づいて次のように定める。ブ
ームフートピンの位置O全座標原点として水平、垂直方
向にX、Y座標系を構成する。ブーム2に対するアーム
3の回動支点をA1アーム3に対するパケット40回動
支点’CB zバケット先端をPとし /AOX−β /BAO−90°−α /PBA−90°−γ 眞−Lb AB=L。
In order to execute this calculation, the angles and lengths of each part of the hydraulic excavator are determined as follows based on FIG. The boom foot pin position O constitutes an X, Y coordinate system in the horizontal and vertical directions as the origin of all coordinates. Rotation fulcrum of arm 3 with respect to boom 2 is A1 Rotation fulcrum of packet 40 with respect to arm 3 'CB z The tip of the bucket is P /AOX-β /BAO-90°-α /PBA-90°-γ Shin-Lb AB= L.

B P = L a このように角度と長袋を定めると、ノくケラト先端Pに
おける速度成分V工、Vア及びノくケラト回動角速度ン
とブーム2の角速度β及びアーム3の角速度&との関係
は次式のように書き表わすことができる。
B P = L a By determining the angle and length in this way, the velocity component at the tip of the kerato P, V, V, the angular velocity of the kerato rotation, the angular velocity β of the boom 2, the angular velocity of the arm 3, and The relationship can be expressed as the following equation.

β−〔−v!(L−sin(β−トα)  LdCO5
(β十α+γ月十vy(L、CO3(β十α)+Lds
in(β+α+r))L−LaCO3r ・胸/ CL
b(LmcoS(1十L dsin (α+γ月〕・・
・・・・(3)” −Cv x (L bcO3β+L
a5in(β十α)−り、C03(β十α+γ月−Vy
(Lbsinβ+L & CO3(β+α)+Ldsi
n(β+a−+−r))(Lb L asin’((1
+r)+L 、:[、dcosγ)〕/〔Lb(coS
a+L dsin (α十γ月)     −−−−−
−(4)また角速度”+ 7+ rと角度α、β、γと
の関係は時間をt、角度α、β、γの初期匝(自動運転
開始時の1直)rα0.A0.γ0とすると自明のこと
ながら α(t)−f、” ;x dτ十α0       ・
・・・・・(5)β(t)−fJ)dτ十β0    
    ・・・・・・(6)γ(t)=f、” ’r 
d r+ro        −・−・・(7)となる
β-[-v! (L-sin(β-toα) LdCO5
(β 10 α + γ month 10 vy (L, CO3 (β 10 α) + Lds
in(β+α+r))L-LaCO3r・Chest/CL
b(LmcoS(10L dsin (α+γ month)...
...(3)" -Cv x (L bcO3β+L
a5in(βtenα)-ri, C03(βtenα+γmonth-Vy
(Lbsinβ+L & CO3(β+α)+Ldsi
n(β+a-+-r))(Lb L asin'((1
+r)+L , :[,dcosγ)]/[Lb(coS
a+L dsin (α10γ month) ------
-(4) Also, the relationship between the angular velocity "+ 7+ r and the angles α, β, and γ is as follows: If time is t and the initial value of angles α, β, and γ (1st shift at the start of automatic operation) rα0.A0.γ0 It is obvious that α(t)−f,” ;x dτ×α0 ・
...(5) β (t) - fJ) dτ + β0
......(6) γ(t)=f, "'r
d r+ro −・−・・(7).

第4図は式(3)〜(7)の関係を演算をブロック線図
で茨現したものである。
FIG. 4 is a block diagram representing the calculations of the relationships in equations (3) to (7).

入力装置9及びパケット先端速度演算ブロック15の出
カフ’ r 、Vx 、”y k入力として、油圧ノヨ
ベルのプーム2、アーム3及ヒパケツト4の目標角速度
β1.ル2.九ならびに目標角匣β1.α、及びr、を
演算し出力するものである。
As the input device 9 and the output cuff 'r, Vx, yk input of the packet tip speed calculation block 15, the target angular velocities β1.R2.9 of the poom 2, arm 3, and hippacket 4 of the hydraulic noyobel and the target square box β1.9 are input. It calculates and outputs α and r.

第4図において、ADは加算ブロックを、IVUは乗運
ブロックを、DIは除算ブロックに、INは積分ブロッ
クをSIは正弦関数ブロックを、COは余弦関数ブロッ
クを、Kは係数ブロックを表わす。
In FIG. 4, AD represents an addition block, IVU a multiplication block, DI a division block, IN an integral block, SI a sine function block, CO a cosine function block, and K a coefficient block.

次にサーボ制御ブロック17について詳1州に説明する
。第5図はサーボ制御ブロック17における処理を示す
ブロック線図である。図における記号は第4図と同様に
ADはガロ算器をKは係数器を表わす。すなわち、アー
ム系について説明すると、角度角速度演算ブロック16
の出力であるアーム角if指令値α、と実際のアーム角
度αとを比較してその差をとり、その値εヶに係数K 
aをかけ光結果と、角度角速度演算ブロック16の出力
であるアーム角速度指令値み、を加算して、新たなアー
ム角速度指令1直αを出力する。ブーム系、パケット系
についても同様の処理を施して、ブーム角速度指令値β
及びパケット角速度指令値γを出力する。
Next, the servo control block 17 will be explained in detail. FIG. 5 is a block diagram showing processing in the servo control block 17. The symbols in the figure are the same as in FIG. 4, where AD represents a Gallo calculator and K represents a coefficient multiplier. That is, to explain the arm system, the angular angular velocity calculation block 16
The arm angle if command value α, which is the output of
The light result obtained by multiplying by a is added to the arm angular velocity command value which is the output of the angular angular velocity calculation block 16, and a new arm angular velocity command 1-direction α is output. The same process is applied to the boom system and packet system to obtain the boom angular velocity command value β.
and outputs the packet angular velocity command value γ.

次にポンプ流量変換ブロック18につムて第6図を用い
て説明する。第6図において21〜23はショベルの各
部材の角度信号α、β、γを入力として、各部材のシリ
ンダ速度と角速度との比を出力する関数発生器である。
Next, the pump flow rate conversion block 18 will be explained using FIG. 6. In FIG. 6, reference numerals 21 to 23 designate function generators that input angle signals α, β, and γ of each member of the excavator and output the ratio between the cylinder velocity and angular velocity of each member.

tなわb1関数発生器21にアーム角度αを入力すると
、そのαに対さのアーム/リンダ速度Z2が得られる。
When the arm angle α is input to the t-line b1 function generator 21, the arm/linda speed Z2 relative to that α is obtained.

アーム/リンダ速度Z1、パケット7リンダ速度Z3も
同様にして得られる。これらのシリンダ速度に油圧シリ
ンダC1、C2、Csの受圧面積を乗すると油圧ポンプ
12,13.14の吐出すべき流量が得られるが、油圧
ノヨベルに用いられる油圧/リンダは片ロッドシリンダ
であるため、油圧シ゛リンダの受圧面積としてヘッド側
の面積を選ぶがロッド側の面積を選ぶかが問題となる。
The arm/linda speed Z1 and the packet 7 cylinder speed Z3 are obtained in the same manner. Multiplying these cylinder speeds by the pressure receiving area of the hydraulic cylinders C1, C2, and Cs gives the flow rate to be discharged by the hydraulic pumps 12, 13, and 14, but since the hydraulic cylinder used in the hydraulic noyobell is a single rod cylinder, , the area on the head side is selected as the pressure receiving area of the hydraulic cylinder, but the question is whether to select the area on the rod side.

油圧ショベルとしてポンプ制御方式を笑7通例として採
り上げて説明してきているので、油圧閉回路に設けたフ
ラッシング弁の位置によって油圧/リンダの有効受圧面
積全判定する方法について説明する。
Since the pump control system for a hydraulic excavator has been explained as a typical example, a method for determining the total effective pressure receiving area of the hydraulic pressure/cylinder based on the position of the flushing valve provided in the hydraulic closed circuit will be explained.

第7図はアームシリンダC2と油圧ポンプ13を言む油
圧回路の回路図である。この回路には片ロツドンリンダ
C2が押し出されるときに生ずる回路内の圧油の不足分
及び油圧閉回路から外部へ流出する漏れ分を補うための
チャージポンプ24、油圧シリンダが引込まnるときに
生ずる圧油の余剰分をタンクに戻すためのフラッシング
弁25、低圧リリーフ弁26、チェック弁27.287
zどが設けられている。
FIG. 7 is a circuit diagram of a hydraulic circuit including the arm cylinder C2 and the hydraulic pump 13. This circuit includes a charge pump 24 for compensating for the shortage of pressure oil in the circuit that occurs when the one-rod cylinder cylinder C2 is pushed out and for the leakage that flows out from the hydraulic closed circuit to the outside, and a charge pump 24 that occurs when the hydraulic cylinder is retracted. Flushing valve 25, low pressure relief valve 26, check valve 27.287 for returning excess pressure oil to the tank
z is provided.

ブラッシング弁25は油圧シリンダC2のロッドπ(υ
とヘッド側のいずれか低い方の回路を低圧リリーフ弁に
接続する。したがって、油圧シリンダC2の移動速度は
油圧ポツプ13の吐出流量金、ヘッド側かロッド側か、
いずれか4%圧側の受圧面イ責で除した1直となる。
The brushing valve 25 is connected to the rod π(υ
Connect either the lower circuit on the head side to the low pressure relief valve. Therefore, the moving speed of the hydraulic cylinder C2 depends on the discharge flow rate of the hydraulic pop 13, whether it is on the head side or the rod side.
It is 1 shift divided by the pressure receiving surface fault on either 4% pressure side.

いまフラッシング弁25にリミットスイッチ29を設Q
ア、ヘッド側の圧力が旨いとき、すなわち、7ラツシン
グ弁が状態工のときに信号S、Xが出力されるようにし
ておく。この状態では油圧シリンダC2の有効受圧面積
はヘッド側の面積klaとなり、そうでないとさ、すな
わち信号S。が出力さ扛ないときは油圧シリンダC2の
有効受圧面積はロッド側の受圧面積ん。となる。
Now install the limit switch 29 on the flushing valve 25Q
A. When the pressure on the head side is good, that is, when the 7 latching valve is in a working condition, the signals S and X should be output. In this state, the effective pressure receiving area of the hydraulic cylinder C2 is the area kla on the head side; otherwise, the signal S. When there is no output, the effective pressure receiving area of the hydraulic cylinder C2 is the pressure receiving area on the rod side. becomes.

第6図の右側部分はこの原理を用いて油圧ポンプが吐出
すべき流量q、を求めるためのブロックである。すなわ
ち、リミットスイッチからの信号、S、、Sβ、S、&
てよって、油圧シリンダ速度Z2 、Z+  、Zaに
乗するべき面積に相当する係数器を切換えて、正しい吐
出流産が得られるようにりd成している。
The right side of FIG. 6 is a block for determining the flow rate q to be discharged by the hydraulic pump using this principle. That is, the signals from the limit switches, S, , Sβ, S, &
Therefore, the coefficient machine corresponding to the area to be multiplied by the hydraulic cylinder speeds Z2, Z+, and Za is switched to obtain a correct discharge miscarriage.

このようにして、演算制御装置10によって得られた流
量指令信号qα、qβ+qrはそれぞれポンプ制御装置
11に送られる。
In this way, the flow rate command signals qα, qβ+qr obtained by the arithmetic and control device 10 are sent to the pump control device 11, respectively.

ポンプ制御装置11ではとの流量指令信号に応じた流量
を各ポンプ12,13.14が吐出するように、それぞ
れのポンプの斜板傾転位置を制御する。
The pump control device 11 controls the tilting position of the swash plate of each pump so that each pump 12, 13, 14 discharges a flow rate according to the flow rate command signal.

このように油圧ショベルの直線掘削節]f叶装置を構成
すると、油圧ショベルのパケット先端は、入力装置9の
操作レバー19によって与えられた速度で、傾きφの直
線軌跡上を移動し、しかも、パケット4の姿勢角γは人
力装置9のパケット操作レバー21によって随時操作が
可能である。そして、パケット4の姿勢角γを任意に変
えても、パケット4の先端は所望の直線軌跡上からずれ
ることがない。
When the hydraulic excavator's linear excavation node is configured in this way, the packet tip of the hydraulic excavator moves on a straight line trajectory with an inclination φ at a speed given by the operating lever 19 of the input device 9, and furthermore, The attitude angle γ of the packet 4 can be controlled at any time using the packet operating lever 21 of the human-powered device 9. Even if the attitude angle γ of the packet 4 is arbitrarily changed, the tip of the packet 4 will not deviate from the desired linear trajectory.

なお、以上の説明において演算制御装置10の内容を、
判り易くするために、アナログ的表現で説明したが、こ
の演算制御装置10をマイクロコンピュータ等のディジ
タル的手段によって構成しても本発明の主旨から外れる
ものではない。
In addition, in the above explanation, the contents of the arithmetic and control device 10 are as follows.
For the sake of clarity, the explanation has been given in analog terms; however, it does not depart from the spirit of the present invention even if the arithmetic and control unit 10 is configured by digital means such as a microcomputer.

また、実流例の説明では油圧シリンダへ供給する流量制
御手段として可変吐出量ポンプを用いたが、本発明の制
御装置は油圧制御弁(す〜ボ弁)を用いても構成できる
ことは言う葦でもない。
In addition, in the explanation of the actual flow example, a variable discharge amount pump was used as a means for controlling the flow rate supplied to the hydraulic cylinder, but it should be noted that the control device of the present invention can also be configured using a hydraulic control valve (subo valve). not.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、本発明によれば、自動直線掘削の過
程において随時パケットの姿勢変更が可能となり、しか
も、パケット姿勢を変更してもパケット先端の移動軌跡
は所望の直線軌跡からはずれることがない。したがって
、直線掘削のスト。
As described above, according to the present invention, it is possible to change the attitude of the packet at any time during the process of automatic linear excavation, and even if the attitude of the packet is changed, the trajectory of the packet tip will not deviate from the desired linear trajectory. do not have. Hence the straight-line drilling strike.

−りが長くとれるようになると共に、油圧ショベルの操
作性が著しく向上する。
In addition to being able to take a longer load, the operability of the hydraulic excavator is significantly improved.

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

第1図は本発明の制御装置4の一例全備えた油圧ショベ
ルの油圧回路の構成を示す図、第2図は本発明に用いら
れる演算制御装置の機能ブロック図、第3図は油圧ショ
ベルの幾何学的関係を示す説明図、第4図は本発明を構
成する角度角速度演算ブロックの実行処理内容を示すブ
ロック線図、第5図は本発明を構成するサーボ制御ブロ
ックの実行処理内容を示すブロック線図、第6図は本発
明を構成する流量変換ブロックの実行処理内容を示すブ
ロック線図、第7図は片ロツドノリンダを含む油圧閉回
路の回路構成図である。 1・・・旋回体、2・・・ブーム、3・・・アーム、4
・・・パケット、5〜7・・・検出器、8・・・検出回
路、9・・・入力装置、10・・・演算制御装置、11
・・・ポンプ制御装置、12〜14・・・油圧ポンプ、
cl・・・プームシリンダ、C2・・・アーム/′リン
タ\C3・・・パケットシリンダ。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a hydraulic circuit of a hydraulic excavator that is fully equipped with an example of the control device 4 of the present invention, FIG. 2 is a functional block diagram of the arithmetic and control device used in the present invention, and FIG. FIG. 4 is a block diagram showing the execution processing contents of the angular velocity calculation block constituting the present invention, and FIG. 5 shows the execution processing contents of the servo control block constituting the present invention. FIG. 6 is a block diagram showing the content of execution processing of the flow rate conversion block constituting the present invention, and FIG. 7 is a circuit configuration diagram of a hydraulic closed circuit including a single-rod norinda. 1... Swivel body, 2... Boom, 3... Arm, 4
... Packet, 5-7... Detector, 8... Detection circuit, 9... Input device, 10... Arithmetic control device, 11
...Pump control device, 12-14...Hydraulic pump,
cl...poom cylinder, C2...arm/'linter\C3...packet cylinder.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、油圧ショベルのフロン)[構であるブーム。 アーム、パケットをそれぞれシリンダによって操作し、
パケットの刃先を所望の直線軌跡上を移動させるものに
おいて、前記各シリンダへ供給すべき圧油の流量を制御
する圧油流量11制御手段と、任意設定可能な掘削面の
勾配、掘削速度およびパケット角度の条件を与える入力
手段と、この入力手段からの条件と前記フロントe構の
ブーム、アーム、パケットの相対角層とによってパケッ
ト刃先が所望の直線軌跡を移動するだめの各シリンダへ
の圧油流量忙演算すると共に、パケット角度の変化入力
に応じてパケット刃先が所望の直線軌跡からす′nない
だめのブームシリンダおよびアームシリンダへの圧油流
量を演算する演算制御手段とを備えたことを特徴とする
油圧ショベルの直線掘削制御装置。 2 演算制御手段は、入力手段からの掘削面の勾配およ
び掘削速度条件によってパケット先端速度を演算する演
算部と、この演算部からのパケット先端速度と入力手段
からのパケット角度指令とフロント機構の各部の実際の
胛″対角度とによってブーム、アーム、パケットの目標
速度および目標角速度を演算する演算部と、この演算部
からの各目標速度、角速度に応じて圧油流量を演算する
演算部とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の油圧ショベルの直線掘削制御装置。
[Claims] 1. A boom which is a structure of a hydraulic excavator. The arm and packet are each operated by a cylinder,
In the device for moving the cutting edge of the packet on a desired linear trajectory, there is provided a pressure oil flow rate 11 control means for controlling the flow rate of pressure oil to be supplied to each cylinder, and an optionally settable slope of the excavation surface, excavation speed, and packet. an input means for giving an angle condition, and pressure oil to each cylinder in which the packet cutting edge moves in a desired linear trajectory based on the conditions from this input means and the relative angle layers of the boom, arm, and packet of the front structure. In addition to calculating the flow rate, the present invention also includes calculation control means for calculating the flow rate of pressure oil to the boom cylinder and the arm cylinder until the packet cutting edge moves from a desired linear trajectory in accordance with input changes in the packet angle. Features a linear excavation control device for hydraulic excavators. 2. The calculation control means includes a calculation unit that calculates the packet tip speed based on the slope of the excavation surface and excavation speed conditions from the input unit, the packet tip speed from this calculation unit, the packet angle command from the input unit, and each part of the front mechanism. A calculation unit that calculates target speeds and target angular velocities of the boom, arm, and packet based on the actual splice angle of The first claim characterized in that
A linear excavation control device for a hydraulic excavator as described in Section 1.
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