JPS6055130A

JPS6055130A - 作業機械の動作再生装置

Info

Publication number: JPS6055130A
Application number: JP16252483A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Nagasawa; 潔長澤; Hiroaki Shoji; 東海林　宏明; Toshiaki Michiwaki; 道脇　敏明; Sachihiro Suzuki; 祥弘鈴木
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1983-09-06
Filing date: 1983-09-06
Publication date: 1985-03-30

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、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、クレーン等の建設機械その他の作
業機械において、熟疎作渠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にとって図に
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。１は本体Ｓに俯仰自在に取付けられたブーム
、２はブーム１に揺動自在に取付ゆられたアーム、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を駆動するパケット
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弁、９ａ１，９ｂ３．９ｃ、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９Ｃを操作する操作レバーである。１０ａ。

１０ｂ、ｉｏｃ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、ｌｌａ　、１１ｂ　、ｌｉｅは制
御信号に応じて油圧シリンダ１０ａ　、１０ｂ　、１０
Ｃの駆動を制御するサーボ弁、１２ａ　、１２ｂ　、１
２ｃは操作レバー９８１，９ｂ、、９Ｃ１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　、　１０
ｂ　、　１０ｃの両端回路を開放する切換弁である。

１３ａ　、　１３ｂ　、　１３ｃ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１３ａ　、　１３ｂ　、　１３ｃの出力信号、即ち
、各操作弁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１１ａ　、　ｌｌｂ
　、　ＩＩＣ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　ａ　ｘ　？　９　ｂ　ｓ　ｐ　９　Ｃ１を操作
してブーム１、アーム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１２ａ　、　１２ｂ
　、　１２ｃが図示の左側位置にあるため何等支障な（
操作され、そのスジ−ルの動ぎはポテンショメータ１３
ａ　’、　１３ｂ　、　１３ｃにより検出されて記憶装
置１４に記憶される。即ち、ある作業にオニルブーム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に記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１２ａ　、　１２ｂ　、　１２ｅを右側位置に切換え
た後、記憶装置１４かも記憶されている信号をとり出し
てサーボ弁１１ａ　、ｌｌｂ　、ｌｌｃに入力する。サ
ーボ弁１１　ａ　、　１１　ｂ　、　１１　ｃはこの信
号に応じて作動し、油圧シリンダ１０ａ　、　１０ｂ　
、　１０ｃを制御して操作弁９ａ、９ｂ、９８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、か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、作業終了位置から作業開始位置までの移動が自動で
行なわれる場合でも、記憶された作業が同一、又は異な
る作業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
、負荷の大きさの相違、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。

本発明は、このような事情に祭みてなされたものであり
、その目的は、上記問題点を解決し、動作の再生を、誤
差を生じることなく正確に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にある。

この目的を達成するため、本発明は、作業部材の作動軌
跡中において、ある定められた所定位置を記憶しておき
、一方、位置検出装置を設けて作業部材の位置を検出し
、作業の縁返し毎に作業部材を前記記憶された所定位置
に一致させ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
装置の電気回路のブロック図である。図では、第１図に
示す各操作弁、各油圧シリンダ、各サーボ弁、各切換弁
等は図示が省略されている。

又、１４．１６はそれぞれ第１図に示すものと同じ記憶
装置、指令装置である。１７は本体Ｓとブーム１との間
の角度を検出するブーム角検出器、１８はブーム１とア
ーム２の相対角度を検出するアーム角検出器、１９はア
ーム２とパケット３の相対角度を検出するバケット角検
出器である。２０はパケット３の先端が作業開始位置に
置かれたときのブーム角、アーム角およびバケット角を
記憶する記憶装置である。なお、作業開始位置について
は後述する。２１は制御装置である。この制御装置２１
は第１図に示す制御装置１５と同じく記憶装置１４に動
作を記憶させ、又、この記憶された動作を再生する制御
を行なうとともに、後述する制御をも行なう。

２２は記憶装置２０に記憶された値（各角度に応じた値
）と各角度検出器１７．１８．１９で検出された値との
偏差を演算する演算装置である。

ここで、前記作業開始位置を図により説明する。

第３図は作業開始位置近辺のノ（ケラト位置を示す図で
ある。今、第１図に示す床付作業を記憶させる場合、パ
ケット３の先端が点Ａを通り、図示の点線に沿って移動
し、掘削面Ｂを形成したとする。

このパケット３の先端の移動は当然、各操作弁９ａ、９
ｂ、９Ｃのスプールの動きとして記憶装置１４に記憶さ
れる。次に、この動作を再生する場合、前述のような原
因により必ずしも点Ａを通る点線通りの動作を行なうと
は限らず、アーム２およびパケット３が一点銹線に示す
位置をとり、ここから破線に示すような動作を行なう場
合もある。

このような場合、掘削に誤差を生じるのば図からも明ら
かである。そこで、正しい動作軌跡中にあり、かつ、掘
削位置から適当な高さＬにある点Ａを作業開始位置と定
め、アーム２およびパケット３が正しい動作軌跡から外
れた一点鎖線に示す位置にある場合には、一旦パケット
３の先端を点Ａに戻した後に再生動作を行なうようにす
れば、誤差のない正しい掘削を再生することができるこ
とＫなる。本実施例では、このように定められた点Ａを
作業開始位置とし、実際の掘削動作に入る前にパケット
先端を作業開始位置に一致させた後、再生動作を行なう
ようにするものである。

次に、本実施例の動作を床付作業により第１図に示す断
面形状の溝を所定長さ掘削する場合傾ついて説明する。

最初に、熟練作業員が床付作業を行ない、その作業を記
憶装置１４に記憶させる場合の動作について述べる。熟
練作業員は、まず、操作レバー９ａ、、９ｂ□、９Ｃ１
を操作してブームシリンダ４、アームシリンダ５、パケ
ットシリンダ６を駆動し、パケット３の先端を第３図実
線に示すように作業開始位置である点Ａに位置せしめる
。

次Ｋ、制御装置２１を作動させ、そのときのブーム角、
アーム角およびバケット角をブーム角検出器１７、アー
ム角検出器１８、バケット角検出器１９の出力信号とし
て入力し、その値を記憶装置２０に記憶させる。以後、
第１図に示す装置におげろと同様の動作により床付作業
の動作を記憶装置１４に記憶させる。１回目の掘削が終
了し、２回目の掘削に移るときも、一旦、パケット先端
を点Ａに位置せしめた後２回目の掘削動作に入り、この
動作を記憶するようにする。したがって、記憶装置１４
には、パケット先端を点Ａに位置せしめる動作も、その
後の動作とともに記”憶されることＫなる。

今度は、この記憶された動作を再生して床付作業を行な
う場合の動作を第４図に示すフローチャートを参照しな
がら説明する。指令゛装置１６により制御装置２１に対
してスタート指令信号が出力されると、制御装置２１は
記憶装置２０からそこに記憶されている作業開始位置の
ブーム角、アーム角およびバケット角に応じた値をとり
出す。次に、各角度検出器１７．１８．１９から、その
スタート時のブーム角、アーム角およびバケット角に応
じた値をとり入れる。そして、記憶されたブーム角、ア
ーム角、パケット角の値と、とり入れたブーム角、アー
ム角、パケット角の値とをそれぞれ＠算装置２２に入力
し、演算装置２２でブ、−ム角、アーム角およびパケッ
ト角のそれぞれについて、記憶されていた値ととり入れ
た値との偏差を演算する。演算された偏差は制御装置２
１にとり入れられ、制御装置２１からはこの偏差に応じ
た値をサーボ弁１１ａ、１１ｂ、１ｌｃｌｃ対して出力
する。これにより、操作弁９ａ、９ｂ、９ｃを介してブ
ームシリンダ４、アームシリンダ５、パケットシリンダ
６が駆動され、パケット３の先端は作業開始位置（点Ａ
）に近づく方向に移動する。この移動により各角度検出
器１７．１８．１９からの出力も変化し、その値は遂次
記憶装置２０に記憶されたブーム角、アーム角、パケッ
ト角に近づき、遂には偏差がＯどなってパケット先端は
作業開始位置において停止する。以上の動作が第５図に
ステップＳ、として示されている。

次いで、制御装置２１は、第１図に示す制御装置１５と
同様、記憶装置１４に記憶されたデータをとり出し、こ
れを各サーボ弁１１　ａ　、　１１　Ｌ）　、　１１　
ｃに対して出力して床付は作業の１ザイクルの動作を再
生する（ステップＳ２）。ここで、１ザイクルとは床付
作業における１回のｆａｉｌ削を含む動作の開始から終
了までをいう。通常、床付作業は同−閏所を数回掘削す
ることにより完成する。本実施例における床付作業では
この回数を５回とする。ステップＳ２において、最初の
１ザイクルの動作が終了すると、このサイクルが５回目
のサイクルであるか否かが判断される（ステップＳ３）
。この場合、５回目のサイクルではないので、動作は再
びステップＳ１に戻り、さきに述べたように、バケット
先端な作業開始位置に戻す動作が行なわれ、次いで、床
付作業の２回目のサイクルが実施される。

このようにして、各サイクル毎にバケット先端が作業開
始位置と一致せしめられる。５回目のサイクルが終了す
ると、ステップＳ、ではこれを判断し、油圧ショベルを
、現在位置から新らしい作業位置（現在位置に隣接する
位置）まで移動ぜしめ、その移動回数をカウントする（
ステップＳ４）。

即ち、床付作業により第１図に示す断面を有する溝を所
定長さ掘削する場合、１つの作業位置で掘削できる溝の
長さはパケット３０幅に等しい。したがって、所定長さ
の溝を掘削する場合、この所定長さをパケット３０幅で
除した回数だけ油圧ショベルを溝に沿って平行移動しな
ければならない。

ステップＳ４ではその平行移動の回数をカウントするも
のである。本実施例における平行移動では、この回数を
５０回とする。１つの個所での床付作業の５回目のサイ
クルが終了すると、油圧ショベルは溝に沿ってパケット
３０幅だけ平行移動し、今までの移動回数に１を加える
。このように、１を加えられた新らしい移動回数は目的
とする設定回数５０と比較される（ステップＳｓ）。比
較の結果、その回数が５０に満たない場合には、動作は
再びステップＳ１に戻り、新らしい作業位置において、
パケット先端が作業開始位置に移動せしめられ、新らた
な床付作業が実施される。以後、同様の処理が繰り返さ
れ、移動回数が５０回に達すると作業が中止される。

このように、本実施例では、予め作業開始位置を定めて
おき、その位置に対応するブーム角、アーム角オよびパ
ケット角の値をｉ己憶しておき、動作再生作業において
は、ブーム角、アーム角およびパケット角を検出して、
作業の１°リーイクル′ａにブーム角、アーム角および
パケット角のそれぞれについて記憶されている値と検出
した値とを一致させる制御を行なうことにより、フロン
ト機構を作業開始位置に位置せしめるようにしたので、
誤差を生じることなく、正確１（ｇ９作の再生を行なう
ことができる。

なお、上記実施例においては、油圧ショベルの床付作業
を例示して説明したがこれに限ることはなく、揮々の作
業機拡圧よる種々の作業に適用できるのは当然である。

又、所定位置としては上記実施例において図示した作業
開始位置に限ることはな（、作業内容に応じ−Ｃそれ以
外の適宜な位置を選定することができる。さらに、すべ
ての動作が自動的に再生される場合だけでなく、実際の
作業終了点から実際の作業開始点までが手動で操作され
る場合であっても、動作再生のため手動を自動に切換え
る操作を行なうとき作業部材を一旦所定の位置に一致さ
せるようにすれば、本発明の適用は可能である。さらに
又、動作を記憶する記憶装置と所定位置を記憶する記憶
装置は別々のものでなく、１つの記憶装置とすることが
できる。又、上記実施例では、所定位置と作業部材の実
際位置とを一致させるため、両者の偏差を演算する演算
装置を用いるようにしたが、必ずしも演算装置を用いる
必要はなく、両者を制御装置内で比較することにより作
条部材を所定位置まで移動させることができる。

以上述べたように、本発明では、作業部材の作動軌跡中
において、ある定められた所定位置を記憶しておき、一
方、位置検出装置により作業部材の実際の位置を検出し
、作業の縁返し毎に作業部材を前記所定位置に一致させ
るようにしたので、誤差なく正確に動作の再生を行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

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、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電気回路のブロック図、第３
図は作業開始位置近辺の７（ケラト位置を示す図、第４
図は第２図に示す装置の動作を説明するフローチャート
である。１・・・・・・ブーム、２・・・・・・アーム、３・・
・・・・／（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・・・・・・バケ・７ト操作弁、１０ａ、１０ｂ
、１０ｃｍ油圧シリンダ、ｌｌａ、ｌｌｂ。１１ｃ・・・・・・サーボ弁、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ
・・・・・・ポテンショメータ、１４，２０・・・・・
・記憶装置、１７・・・・・・ブーム角検出器、１８・
・・・・・アーム角検出器、１９・・・・・・〕くケケ
ラト検出器、２１・・・・・・制御装置、２２・・・・
・・演算装置。第２図１８第３図

Claims

【特許請求の範囲】１、　油圧により駆動される作業部材と、この作業部材
の駆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、前記作業部材の
作動軌跡中における予め定められた所定位置を記憶する
記憶手段と、前記作業部材の位置を検出する位置検出装
置と、この位置検出装置により検出された値に基づいて
前記作業部材をその作条の繰返し毎に前記所定位置に一
致させる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。２、特許請求の範囲第１項において、前記所定位置は、
前記作業部材の作業開始位ｆＲであることを特徴とする
作業機械の動作再生装置。