JPS6055129A - 作業機械の動作再生装置 - Google Patents

作業機械の動作再生装置

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JPS6055129A
JPS6055129A JP16120983A JP16120983A JPS6055129A JP S6055129 A JPS6055129 A JP S6055129A JP 16120983 A JP16120983 A JP 16120983A JP 16120983 A JP16120983 A JP 16120983A JP S6055129 A JPS6055129 A JP S6055129A
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Kiyoshi Nagasawa
潔 長澤
Hiroaki Shoji
東海林 宏明
Toshiaki Michiwaki
道脇 敏明
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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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  • Mining & Mineral Resources (AREA)
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  • Structural Engineering (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は油圧建設機械等の作業機械に具備され。
アクチュエータの動作を一旦記憶しておき、その後この
アクチュエータの動作を再生して自動運転を行なうこと
ができる作業機械の動作再生装置に関する。
近年、油圧ショベル、クレーン等の連設機械その他の作
業機械しこおいて、熟練作業員と同等の作業を自動的に
行なわせるようにそのアクチュエータを自動運転させる
動作再生装置が要望されている。この要望に対して検討
されている動作再生装置を油圧ショベルを例しことって
図Eこ基づいて説明する。
第1図は油圧ショベルの動作再生装置の油圧回路および
電気回路の系統図である。図で、Sは油圧ショベルの本
体を示す。Jは本体S&こ俯仰自在に取付けられたブー
ム、2はブーム1しこ揺動自在に取付けられたアーム、
3はアーム2に回動自在に取付けられたパケット、4は
ブーム1を駆動するブームシリンダ、5はアーム2を駆
動するアームシリンダ、6はパケット3を駆動するバケ
ットシリンダである。ブーム1、アーム2、パケット3
で油圧ショベルのフロント機構を構成する。7は各シリ
ンダ4,5.6を駆動するための油圧源、8は作動油を
貯蔵するタンクである。9aは油圧源7とブームシリン
ダ4との間に介在してブームシリンダ4の駆動を制御す
るブーム操作弁、9bはアームシリンダ5の駆動を制御
するアーム操作弁、9Cはパケットシリンダ6の駆動を
制御するパケット操作弁、9a1,9b1はそれぞれブ
ーム操作弁9a、アーム操作弁9b、パケット操作弁9
Cを操作する操作レバーである。10a。
10b、locは、ブーム操作弁9a、アーム操作弁9
b、パケット操作弁9Cを自動的に操作する場合に使用
される油圧シリンダI Q a、10 b。
10cの、駆動を制御するサーボ弁、12a、12b。
12cは操作レバー9a1,9b、、9cmによる手動
操作時に油圧シリンダ10a、10b。
10cが抵抗とならないように各油圧シリンダ10a、
IOI′)、]Ocの両端回路を開放する切換弁である
] 3 a、13 b、13 cはブーム操作弁9a。
アーム操作弁9b、パケット操作弁9Cのスプールの動
きと連動し、各操作弁のスプールの位置に応じた電圧を
発生するポテンショメータである。
14はポテンショメータ13 a、13 b、13 c
の出力信号、即ち、両操作弁9a、9b、9cのスプー
ルの位置信号を記憶する記憶装置、15は記憶装置14
に記憶された情報に基づきブーム操作弁9a、アーム操
作弁9b、パケット操作弁9Cを操作すべくサーボ弁1
1a、llb、llcを制御する制御装置である。16
は制御装置15に再生運転指令を与える指令装置である
今、高度の技術を有する作業員(熟練作業員)が操作レ
バー9 al 、9 b、 、9 C1を操作してブー
ム1、アーt、2およびパケット3を適切に駆動し、例
えば図に示すような床付作業が行なわれたとする。この
場合、床付作業は適切かつ正確に行なわれる。この床付
作業中、ブーム操作弁9a。
アーム操作弁9bおよびパケット操作弁9Cは、切換弁
12 a、12 b、12 cが図示の左側位置にある
ため何等支障なく操作され、そのスプールの動きはポテ
ンショメータ13 a、13 b、 13cにより検出
されて記憶装置14に記憶される。即ち、ある作業にお
けるブーム1、アーム2およびパケット3の適切、正確
な動作が記憶装置14にa己憶されたこととなる。
この床付作業を自動的に行なうには、まず、指令装置1
6により制御装置15を駆動する。制御装置15は切換
弁12 a* 12 b * 12 cを右側位置に切
換えた後、記憶装置14から記憶されている信号をとり
出してサーボ弁11a、llb。
11cに入力する。サーボ弁i1a、llb。
11cはこの信号に応じて作動し、油圧シリンダ10 
a、10 b、10 cを制御して操作弁9a。
9b、9cを操作し、ブーム1、アーム2およびパケッ
ト3を駆動する。このようにして、熟練作業員が行なっ
た動作が再生され、油圧ショベルは適切、正確な床付作
業を自動的に行なうことができることになる。
しかしながら、一旦熟練作業員により作業が記憶された
後、この作業を連続して繰返す作業を行なう場合(例え
ば、上記床付作業の外、力)き寄せ等の作業を行なう場
合)、記憶された作業を再生した後、その作業の終了位
置から、次の繰返し作業開始位置まで手動でパケット先
端をもってきたときに開始位置に誤差があると以後の再
生作業が正確、適切に行なえない場合が生ずること、さ
らに、記憶された作業が同−又は異なるパターンの繰返
し作業である場合、動作再生時の作業条件が動作記憶時
の作業条件と異なるとき、例えば、ブームとアームの負
荷の配分比の相違、作動油の温度の差による圧縮性の相
違等があるとき、動作の繰返し中に誤差が累積して動作
の再生が不可能になること、という問題点を有している
本発明の目的は、このような問題点を解決し、動作の再
生を高い精度で行なうことができる作業機械の動作再生
装置を提供するしこある。
この目的を達成するため、本発明は1作業部材の動作を
記憶する場合、ある定められた原点からのその動作の軌
跡上の座標位置をも含めて記憶し、一方、作業機械には
その作業機械の傾斜角度を検出する検出装置を設置し、
実際の繰返し作業においては、作業部材の前記原点から
の座標位置−演算し、前記記憶された座標位置のうち、
演算された座標位置に最も近い座標位置を選択し、選択
された座標位置から開始される前記検出装置で検出され
た傾斜角度に応じた動作信号を出力するようにしたこと
を特徴とする。
以下、本発明を第2図に示す実施例に基づいて説明する
第2図は本発明の実施例に係る油圧ショベルの動作再生
装置の油圧回路および電気回路の系統図である。図で、
第1図に示す部分と同一部分には同一符号を伺して説明
を省略する。17は本体Sとブーム1との相対角度を検
出するブーム角度検出器、18はブーム1とアーム2と
の相対角度を検出するアーム角度検出器、19はアーム
2とパケット3との相対角度を検出するパケット角度検
出器である。20はこれら各角度検出器17゜18.1
9力)らの角度信号をとり入れ、こねらの信号に基づい
てパケット3の爪の先端位置を演算する演算器である。
パケット3の爪の先端位Rは、ブーム1、アーム2、パ
ケット3をある特定状態に変位させたときのパケット爪
先端の位置を座標軸σj原点とし、この原点力)らの座
標位置として算出される。第3図にこの座標軸を示す。
第3図は油圧ショベルのパケット爪先端の位置を表す座
標軸を示す図である。この座標軸は水平地面において地
面と平行な方向をY軸、地面と垂直な方向(深さ方向)
をY軸としである。前述のようにブーム1、アーム2、
パケット3を特定状態に変位させたときのパケットの爪
先端の位置、即ち原点が(XO,YO)で示されている
。ブーム1、.7−A2.パケット3の支点間の長さは
既知であるので、各角度検出器1.7. 18. 19
Cより各相対角度を検出すれば、パケット3の爪先端の
原点(X o= Y o )からの座標位置分算量する
ことができる。
再び第2図に戻り、21θ。は各操作弁9a。
9b、9cのスプールの動き、即ち、パケット爪先端の
作動を記憶している記憶装置である。この記憶装置21
θ。は、同一型式の油圧ショベルを用い、水平地面にお
いて行った熟練作業員の所定作業の動作が記憶された記
憶要素で構成されている。本実施例においては、記憶装
置21θ0は複数の記憶部M19M2・・・・・・・・
・Mゎで構成されてし)る。各記憶部M、、M2・・・
・・・・・・Mllには第3図に示す座標軸における必
要な座標位置、例えば(X。
、Y、)と、この座標位置から開始されるパケット爪の
作動、即ちその座標位置以降のパケット爪の作動が記憶
さねている。したがって、記憶装置21θ0には、連続
する一連の作業動作が設定された座標毎に重複しながら
分解して記憶されていることとなり、座標体f4を細か
く設定すればそれだけ記憶部の数も増加する。
ところで、油圧ショベルが水平な地面上で作業を行なう
場合は少なく、むしろ傾斜地で作業を行なう場合、又は
凹凸面に乗1)上げた状態で作業を行なう場合の方が多
い。そして、このように油圧ショベル本体Sが傾いた状
態で、前記水平地面における動作を記憶した記憶部R2
10oを用いて動作を再生すると、当然ながら、その再
生された動作によっては所期の作業を達成することはで
きない。このため、本実施例では、油圧ショベルが傾い
た状態にあっても、支障なく所期の作業を遂行できるよ
うにするための手段が設けられている。
即ち、2101〜21θn(図では、2101〜21θ
ts−1は図示が省略され、21θ1のみが示されてい
る。)は記憶装置であり、油圧ショベルが傾斜した状態
において熟練作業員が前記所定作業を行なった場合の動
作が、記憶装置21θ0と同一の形で記憶されており、
同様に座標位置に関連した複数の記憶部を有している。
ここで、記憶itを示す番号21に付されたθ。は油圧
ショベルが水平であることを示し、θ1.θ2・・・・
・・・・・・・・−θゎは油圧ショベルが1度、2度、
・・・・・・・・・・・・n度傾斜していることを示し
ている。したがって、例えば、21θ (図示されてい
ない。)は、油3.5 ・ 圧ショベルが3.5度傾斜した状態で熟練作業員が前記
所定作業を行なった場合の動作が座標位置を含む形で記
憶されている記憶装置であるということになる。
22は第1図に示す制御装置15に相当する制御装置で
あり、この制御装置22は演算器20のデータおよび記
憶装置2−10゜〜21θ1のデータレこ基づいてサー
ボ弁11a、llb、11cE作動せしめるもので、マ
イクロコンピュータ等で構成されている。23は油圧シ
ョベル本体に取付けられた傾余I計、24は傾斜計23
からの信号により傾斜角度を演算する傾斜角度演n器で
ある。
次に、本実施例の動作を、未刊作業により図示(IJ 
断面形状の溝を掘削する場合【こついて説明する。
この場合、通常は一回だけの掘削動作によっては所望の
断面形状の溝とすることはできないので、溝の幅方向の
掘削が数回にわたって行なわれる。
本実施例では、この数回にわたって繰返ざ6.る掘削を
1サイクルと称する。この1サイクルの動作が終了する
と、油圧ショベル本体Sを溝の長さ方向に沿って移動さ
せ、再び同じ1サイクルの動作2行なう。このように、
油圧ショベル本体S?ill[次移動させながら、この
1サイクルの動作を繰返す。以下、このような床付作業
が、油圧ショベル本体Sが水平状態でなされた場合につ
いて説明する。指令装置16により作業指令信号が出力
されると、制御架#22は傾州角度演算器24の信号を
とり入れ、油圧ショベル本体Sの傾斜をみる。
この場合、油圧ショベル本体Sは水平状態にあるので、
傾斜角度はOである。したがって、制御装置22は傾斜
角度Oにおける動作を記憶した記憶装置21θ0を選択
し、この記憶装置21θ0に記憶されたデータをとり出
し、このデータに応じてサーボ弁11 a、1 l b
、11 cに信号を出力する。なお、この信号の出力に
先立って、切換弁12a、12b、12cは図の右側位
置に切換えられる。
ここで、1サイクル内のパケット爪先端の動作を考える
と、例えば、パケット爪先端が記憶装置21θ。のデー
タにしたがって第1回目の掘削を終了し、より深い掘削
を行なうため自動又【ま手動で第2回目の掘削開始点に
戻ったとする。このとき、演算器20はパケット爪先端
の戻り点の座標位置を算出する。制御装置22は演算器
20により算出された座標位置と各記憶部M1.M2・
・・・・・・・・Mfik:記憶されている座標位置と
を順次比較してゆき、これら座標位置のうち算出された
座標位置に最も近い座標位置を見出した後、この見出さ
れた座標位置を含む記憶部M1を選択する。選択された
記憶部Mrにはその座標位置から開始されるパケット爪
先端の動作(即ち、各操作弁9a。
9b、9cのスプールの動作)が記憶さねているので、
制御装置22はその記憶されたデータをサーボ弁11a
、llb、Ilcに出力し、各e仲介9 a、9 b、
9 cを操作してパケット爪先端を作動せしめる。この
ような動作は、1サイクル内の各掘削開始毎に行なわれ
る。
通常、各掘削開始の座標位置は、各記憶部M1゜M2・
・・・・・・・・Mゎのうちのいずれかの記憶部【こ記
憶されている座標位置と一致する筈である。しかしなが
ら、前述のような原因により実際のパケット爪先端の座
標位置と記憶部に記憶された座標位置とは一致せず、誤
差を生ずる場合がある。この誤差に対して何等の手段を
も講じなければ、誤差の累積は大きなものとなる。特に
、本実施例で挙げた作業例のように、深さが異なる作業
を繰返す場合、パケット爪先端に同一軌跡を描かせるの
しこも深さが異なれば各操作弁9a、9b、9cの操作
も異なることを考慮するならば、前記の誤差はきわめて
大きなものとなり、自動掘削を不可能とする。しかしな
がら、本実施例Gこおいては、各掘削開始点においてパ
ケット爪の座標位i)i最も近接した座標位置を記憶し
た記憶部を選択し、そあデータにしたがってそれ以後の
動作を行なうのであるから、パケットは実際のパケット
爪の位置Gこおける最適の動作に近い動作を行なうこと
となり、又、誤差がある程度累積しても、その累積途中
で誤差がキャンセルされることとなる。例えば、パケッ
ト爪先端が掘削開始体位として第3図しこ示す座標位置
(X、、Y、)を掘削開始点とすべきところ、現実には
点Wが掘削開始点となった場合、記憶されている座標位
置としては点Wがら最も近い座標位置(Xl+L Y」
−4−1)が選択されて以後の動作はこの座標位置から
の動作と同一動作となり、点Wから座標位置(XIo 
Y3 )以後の動作を行なわせる場合に比較して遥かに
誤差が少なくなる。
以上は、油圧ショベル本体Sが水平状態にある場合の床
付作業の例について述べたが、油圧ショベル本体Sが傾
斜しておわば、その傾斜は傾斜計23でとり出され、傾
斜角度演算器24で傾斜角度が演算され、制御装置22
はこの傾斜角度に対応する、又はこの傾斜角度に最も近
い記憶装置を選択することつこなる。そσ〕後の動作は
上記OD声力作と同じである。
このように、本実施例では、油圧ショベル本体の傾斜n
度に対応して、座標位置を含む所定作業の動作を記憶し
た記憶装置号備え、動作再生時に油圧ショベル本体の傾
斜角Iv1を検出し、こσJ傾斜角度に対応した記憶装
置を選択するとともに、パケット爪先端の座標位置を演
界し、選択された記憶装置の中力)らこの座標位置に最
も近接した座標位置が記憶されている記憶部を選び出し
、その記憶部に記憶されたその座標位置から開始される
動作を実施するよう〔こしたので、 Web作の再生を
高精度で行なうことができる。
なお、作業機械としては油圧ショベルに限ることはなく
、油圧で駆動される作業部材を備えたものであれば適用
可能である。又、適用する作業も実施例に示した作業例
Gこ限ることはない。ざらに、記憶装置としては、適宜
の傾斜角度(例えば傾斜角度0)におけるもののみを備
えておき、その他の傾斜角度において作業を行なう場合
には、備えられた記憶装置のデータに基づいて適宜演算
を行なって、作秦時の傾斜角度に応じた正しいデータを
得るようしこすることもできる。
以上述べたように、本発明では、作業機械の傾斜角度を
検出し、又、作業部材の座標位置全演算し、演算された
座標位置に最も近接した座標位置を記憶装置の記憶部か
ら選択し、選択された座標位置から開始される前記作条
機械の傾斜角度に応じたデータにしたがって作業部材を
作動するようにしたので、動作の再生を高精度で行なう
ことカミできる。
【図面の簡単な説明】
@1図は油圧ショベルの動作再生装置の油圧回路および
電気回路の系統図、第2図は本発明の実施例に係る油圧
ショベルの動作再生装置の油圧回路および電気回路の系
統図、第3図はパケット爪先端の位置を表す座標軸を示
す図である。 1・・・・・・ブーム、2・・・・・・アーム、3・・
・・・・ノ(ケラト、4・・・・・・ブームシリンダ、
5・・・・・・アームシリンダ、6・・・・・・パケッ
トシリンダ、9a・・・・・・ブーム操作弁、9b・・
・・・・アーム操作弁、9C・・・・・・)くケラト操
作弁、10 a、10 b、10 c・・・・・・油圧
シリンダ、11 a、1 l b、] 1 c−−−−
・−サーボ弁、17゜18.19・・・・・・角度検出
器、20・・・・・・演算器、21θ。〜21θ、・・
・・・・記憶装置、22・・・・・・制御装置、23・
・・・・・傾斜計、24・・・・・・傾斜角度演算器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 油圧に工り駆動される作業部材と、この作業部材の枢動
    を制御する操作弁と、この操作弁を予め記憶された動作
    にしたがって自動的に作動させる制御装置とを備えた作
    業機械の動作再生装置において、前記作業機械の傾斜角
    度を検出する検出装置と、ある定められた原点からの座
    標位置を含む前記作業部材の動作を記憶した記憶部と、
    前記作業部材の前記原点からの座標位置をめる演算手段
    と、前記記憶部に記憶された座標位置のうち前記演算手
    段でめた座標位置に最も接近した座標位置を選択する選
    択手段と、この選択手段で選択された座標位置から開始
    される前記検出袋筒で検出された傾斜角度に応じた動作
    信号を前記制御装置に出力する出力手段とを設けたこと
    を特徴とする作業機械の動作再生装置。
JP16120983A 1983-09-03 1983-09-03 作業機械の動作再生装置 Granted JPS6055129A (ja)

Priority Applications (1)

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JP16120983A JPS6055129A (ja) 1983-09-03 1983-09-03 作業機械の動作再生装置

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JP16120983A JPS6055129A (ja) 1983-09-03 1983-09-03 作業機械の動作再生装置

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JPS6055129A true JPS6055129A (ja) 1985-03-30
JPH0435574B2 JPH0435574B2 (ja) 1992-06-11

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JP (1) JPS6055129A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4964779A (en) * 1986-09-03 1990-10-23 Clark Equipment Company Electronic bucket positioning and control system
JPH0622988A (ja) * 1992-04-21 1994-02-01 Shiken:Kk 歯科技工用可撤式模型およびその製造法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4964779A (en) * 1986-09-03 1990-10-23 Clark Equipment Company Electronic bucket positioning and control system
JPH0622988A (ja) * 1992-04-21 1994-02-01 Shiken:Kk 歯科技工用可撤式模型およびその製造法

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