JPS61146994A

JPS61146994A - さく岩機のブ−ム位置決め装置

Info

Publication number: JPS61146994A
Application number: JP27134384A
Authority: JP
Inventors: 修佐藤
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1984-12-21
Filing date: 1984-12-21
Publication date: 1986-07-04
Anticipated expiration: 2009-04-27
Also published as: JPH0631524B2

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】（産業上の利用分野）本発明はさく岩機のブーム位置決め装置に関する。

（従来技術）さく岩機のブーム位置決め装置の一例が特公昭！７−．
３；／、５／♂号公報に記載されている。この従来のも
のは、直角座標系で与えられたさく孔点の位置および方
向をブーム座標系の値に変換し、その値に基いて位置決
めサーボ制御手段からブーム制御量をビット数でブーム
手段の作動部へ指令し、エンコーダを用いてブーム位置
決めのフィードバック制御を行なうようにしている。つ
まり、この位置決めは、エンコーダ値と実際のブーム角
度との関係、つまりは分解能（ブーム角度／エンコーダ
値）を予め求めておき、これに基いて行なわれる。

しかしながら、かかる位置決め装置に詔いては、運転初
期は比較的正確な位置決めが可能であるものの、ブーム
手段の各ヒンジ部の摩耗により、上記分解能に初期設定
値からのずれを招き、ブームの正確な位置決めが期待で
きなくなることがある。

（発明の目的）本発明は、初期に設定されていた上記分解能にずれを招
いた場合、そのずれをそのまま許容してブームの正確な
位置決めを可能とする、つまり、そのずれた分解能を用
いてブームの正確な位置決めを行なおうとするものであ
る。

（発明の構成）本発明においては、さく孔点の位置および方向を直角座
標系で与えてメモリ手段に記憶させ、この直角座標系の
値を変換器にてブーム座標系の値に変換し、このブーム
座標系の値から演算手段により設定パラメータに基いて
エンコーダ制御量を演算し、ブーム手段のエンコーダか
らの値をフィードバック゛しながら位置決めサーボ制御
手段にてブーム手段を作動せしめるものにおいて、上記
ブーム手段にブーム手段角度計測器を設け、この計測器
からの値と上記エンコーダからの値とによりエンコーダ
値に対するブーム手段移動角度の比率を演算し、その演
算値により上記エンコーダ制御量の演算手段の演算パラ
メータを補正せしめるパラメータ補正手段を設けている
。つまり、本発明では、ブーム手段のヒンジ部の摩耗に
より、エンコーダ値に対するブーム手段移動角度の比率
、つまり分解能に初期設定値からのずれを生じた場合、
そのずれ量に応じてブーム座標系からエンコーダ制御量
への演算のパラメータを補正することになる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図に示す制御系をもつさく岩機のブーム手段が第２
図に示されている。同図のさく岩機１のブーム手段２は
第３図に示す如く作業台車３に取り付けられ、所定のさ
く孔パターンに従ってさく岩機１でのさく孔を行なうべ
く位置決めがなされる。

まず、第２図に示すブーム手段２において、４は作業台
車３に軸心を垂直にして支持された回転軸であって、こ
の回転軸４に第１ブーム５が第１ヒンジ６にて上下回動
可能に支持され、第１ブーム５の先端に第２ブーム７の
基端部７ａが第２ヒンジ８にて上下回動可能に支持され
、この第２ブーム７にさく岩機１を装着したガイドセル
９がセルマウンティング１０を介して支持されている。

そして、第７ブーム５には、この第７ブーム５を上下に
回動させるブームリフトシリンダ１１と左右に回動させ
るブームスイングシリンダ１２が連結され、第２ブーム
７にはガイドセル９を上下に回動するセルリフトシリン
ダ１３と左右に回動させるセルスイングシリンダ１４が
連結され、さらに、セルマウンティング１０にガイドセ
ル９を進退させるセルスライドシリンダ１５が連結され
ている。

さく岩機１は、ドリフタ１６にさく孔ロッド１７を結合
し、さく孔ロッド１７の先端部をセントラライザ１８に
支持したものである。ドリフタ１６はガイドセル９の後
端部に設けたフィードモータ１９によりガ・イドセル９
の上を前後に進退可能になされている。

また、上記回転軸４の軸受部、第１ヒンジ６、第２ヒン
ジ８およびセルマウンティング１０の各ヒンジピンには
それぞれブーム位置決め用のエンコーダ２０が連結され
、また、上記回転軸４、第１ブーム５、第２ブーム７お
よびガイドセル９にはそれぞれ実際の各部材の基準位置
からの角度を計測するブーム手段角度計測器（ボテンシ
ョメータ）２１が取り付けられている。

ここで、上記シリンダ１１〜１５の作動に応じて移動す
るブーム先端（ガイドセル９の先端）の位置とその方向
について、直角座標系とブーム座標系との関係を説明す
る。

＠グ図（ａ）に示す如く、ブーム５，７が２軸上にあり
、その先端位置をＰＧとするとき、まず、ブーム５，７
をＸ−Ｚ平面においてスイングさせ上記先端位置をＰＩ
に移動し、その後、第７図（ハ）に示ス如＜ブーム５，
７をｙ−ｚ平面と平行にリフトさせ、先端位置をＰ２に
移動させた場合を考えると、直角座標系Ｐ（ｘ、ｙ、ｚ
、θ、φ）で与えられる２２点の位置および方向はブー
ム座標系Ｐθ（θ１．θ２．θ３．θ４．ハ）を用いれ
ば次式で表わされる。なお、ノ１は第１ブーム５の長さ
、ノ２は第２ブーム７の長さ、ノｓは第２ブーム７の先
端からガイドセル９の先端までの長さを表わす。

、ｚｗ７４１ｓｉｎ＃１　ｃｏｓθ２＋（１４Ｓｌｎθ
１＋）、５ｉｎ（θ１＋θ３））ｃｏｓ（θ２＋０４）
Ｙｊ！Ｉ　Ｃｏｇθ１ｓｉｎθ２　＋（１２Ｃ０１１θ
１＋７！５ｃｏｓ（θ１＋θ３））Ｓｉｎ（θ２＋０４
）Ｚ−ＪｌＩＣＯ８θＩ　ＣＯ８θ２＋（）２　Ｃ０ｆ
ｉθ１＋ｚｇｃｏｓ（θ１＋θａ））ｃｏｓ（θ２十０
４）θ−θ１＋０３ φ−θ２＋θ４　　　　　　　　　　・・・・・・・・
・・・・・・・（２）従って、直角座標系で与えられた
２２点の位置と方向の制御は、座標変換器（ｐ−ｐθ）
と、角度θｌ、θ２．θ３．θ４及び長さノＳの位置決
めサーボ制御手段があれば達成することができる。本発
明の場合、位置決めにあたっては、ブーム座標系で与え
たさく孔点の値をブーム手段２のヒンジピンの回転角度
に対応するエンコーダ制御量を用いている。

ところで、ブーム手段２の移動角度とヒンジピンの回転
角度とは、ヒンジピンとその軸受部との間での摩耗が実
質的に零のとき（新品時）は／対／の関係で対応するが
、摩耗があるとヒンジピンのずれ（ガタ）によってこの
対応関係がくずれる。

従って、エンコーダ値に対するブーム手段２の移動角度
の比率は摩耗の有無によって変わることになる。第５図
にはこの摩耗の有無によるエンコーダ２０の特性がそれ
ぞれ実線と破線で示されている。

第５図において、Ａはエンコーダ総計算量、ＥＧはブー
ム手段２に要求される総移動角度、Ｆはブーム手段２の
基準角度（例えば仰角零度）である。

そして、ヒンジ部に摩耗がない新品時には、ブーム手段
２の移動角度ｇ、Ｆ、Ｇはエンコーダ値Ｂ。

Ｃ，Ｄに対応し、実線の特性は、Ｅ−Ｇ−ΔＦＪ）Ｔ。

Ｂ−Ｄ−Δθとすると次式で与えられる。

ΔＥＨＥＨ−Ｃ＋　　　　θ　・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・■Δθ つまり、この式があればブーム座標系の値をエンコーダ
制御量６に演算することができ、実線の傾きΔＥｌ（／
Δθが演算パラメータ（分解能）である。

一方、ブーム手段２のヒンジ部が摩耗した場合、上記ブ
ーム手段角度計測器２１とエンコーダ２０とからブーム
手段２の手動での操作により得られるデータ（θｏ、Ｅ
Ｈｏ）は、例えば、第５図に示す各プロットのようにな
る。このデータからは次式を用いた直線回帰計算により
上記プロットに対応する破線の傾きが求まる。

なお、ｎはデータ数である。そして基準角Ｆのときのエ
ンコーダ値ＣＯを求めて次式を得る。

従って、上記ヒンジ部の摩耗が生じた場合でも、複数の
データ（θＯ、ＥＨＯ）から直線回帰計算により図式を
得る手段があれば、これにより、角度Ｅ、Ｆ、Ｇのエン
コーダ値を求め、補正された演算パラメータによる精度
の高いブーム位置決めが可能となる。

上記ブーム位置決めおよび演算パラメータの補正を行な
うための制御系を示す第１図において、２２は中央処理
装置であり、後述する作業終了信号を受けるとともに、
作動用の指令信号を出力するものである。

まず、２３はメモリ手段であり、切羽面直前に直角座標
系Ｐで与えられた仮想さく孔面上でさく孔パターンに応
じて設定される多数のさく孔点の位置および方向をこの
直角座標系の値で記憶するものである。さく孔点に関す
る値はダイヤル等で入力される。また、このメモリ手段
２６は中央処理装置２２からの作動指令信号を受けてさ
く乱点の値を座標の変換器２４に出力する。

この変換器２４は、上記メモリ手段２３から直角座標系
Ｐで与えられたさく乱点の値をブームの座標系Ｐθに上
記（Ａ式に基いて変換するものであり、中央処理装置か
らの指令信号を受けて作動し、演算手段２５にさく乱点
の値を出力する。この変換器２４にはブーム手段２にお
けるブーム５，７の長さ）ｌ、ノ２に関する情報がｇＪ
／レジスタ２６から与えられる。

上記演算手段２５は変換器２４からブーム座標系Ｐθで
与えられるさく乱点の値をエンコーダ制御量ＥＨに演算
するものであり、このエンコーダ制御量ＢＨは／２進法
で位置決めサーボ制御手段２７に与えられる。この演算
パラメータは第２レジスタ２８から演算手段２５に対し
与えられるものであり、さらに、この演算パラメータは
後述するパラメータ補正手段２９により適宜補正するよ
うになされている。

上記位置決めサーボ制御手段２７は、演算手段２５から
与えられるエンコーダ制御量ＥＨに応じてブーム手段２
の各シリンダ１１〜１５を作動せしめるものである。こ
の場合、／乙進法で与えられるエンコーダ制御量ＥＨは
第１演算器３０で２進法に演算され、ブーム手段２の各
シリンダ１１〜１５への油圧を制御するソレノイド式油
圧制御手段３１に出力される。そして、エンコーダ２０
から与えられるブーム手段２の作動した値は２進法から
／乙進法に演算する第２演算器３２を有するフィードバ
ック手段３３により／乙進法に演算されて位置決めサー
ボ制御手段２７にフィードバックするようになっていて
、位置決めサーボ制御手段２７はフィードバックされる
エンコーダ制御量ＥＨが演算手段２５から与えられたエ
ンコーダ制御量ＥＨに一致するときブーム手段２の作動
を停止し、さく岩機制御装置３４へ位置決め終了信号を
出力するようになっている。

上記さく岩機制御装置３４は、ブーム手段２のさく岩機
１の作動を制御するもので、上記位置決め終了信号を受
けてさく岩機１にさく孔作業を行なわしめ、さく孔作業
終了信号を中央処理装置２２および位置決めサーボ制御
手段２７に出力するようになっている。

しかして、本位置決め装置においては、ブーム手段２に
設けたブーム手段角度計測器２１から与えられる実際の
ブーム角度θ０と、上記フィードバック手段３３の第２
演算器３２から与えられるエンコーダ値ＥＨＯとから、
このｇＨｏに対する算し、演算手段２５におけるＰθ−
ＥＨの演算ｉ＜ラメータを補正するパラメータ補正手段
２９を備えている。本例の場合、パラメータ補正手段２
９は、上記比率の演算値を演算手段２５の演算、−Ｆラ
メータ登録手段である第２レジスタ２８に打込むように
なされているとともに、この演算結果からエンコーダ総
計算量（最大エンコーダ値Ａ）でブームの総移動角度を
検出できないと判断されるとき、補正不能、つまりエラ
ー信号を中央処理装置２２に出力するようになされてい
る。

また、本例の場合、パラメータ補正にあたってのデータ
（θｏ、ＥｈＯ）の収集は、手動操作レバースイッチ３
５によってソレノイド式油圧制御手段３１を手動制御し
てブーム手段２を作動せしめることにより行なう。

ココテ、上記エンコーダ２０について詳述するに、第６
図に示す如くエンコーダ２０はブームヒンジ部の軸受部
３６に嵌められたヒンジピン３７にシャフト３８および
カップリング３９を介して連結され、また、エンコーダ
取付金４０がヒンジピン３７に外嵌されている。エンコ
ーダ２０の内部には第７図に示す如く、上記ヒンジピン
６７に対応して回転する軸４１があって、この軸４１に
物理的なコード化されたｒｌＪ、ｒＯＪのパターンを記
憶するディスク４２が固定されていて、パターンを検出
器４３で検出してヒンジピン３７の回転角に対応するエ
ンコーダ値を求めるようになっている。なお、第６図で
、４４は検出のための光源ランプ、４５は集光レンズで
あり、検出器４３としてはフォトトランジスタを用いて
いる。

さて、演算パラメータの補正を行なってブーム位置決め
制御をなす処理の流れは第２図に示されている。

まず、手動操作レバースイッチ３５の操作によりブーム
手段２を作動せしめ、そのときの各ブーム位置でのブー
ム角度θ０とエンコーダ値ＥＨ。

の読み込みを行なう（ステップ３１．Ｓｚ　）。そして
、直線回帰計算に必要な数（例えば１０個）の（θｏ、
ｇＨｏ）データが得られたならば、そのデータを用いて
演算パラメータの補正演算を行なう（ステップ８３．８
４）。そして、この演算結果からエンコーダ総計算量で
ブーム総移動角度がまかなえないか否か、つまり、エラ
ーとなる補正演算パラメータか否かを判断し、ＹＥＳの
場合は制御を停止してエラー信号を出す一方、ＮＯの場
合は打込む（ステップ８５〜Ｓｓ）。

そうして、メモリ手段２３からのさく孔データＰ（ｘ、
ｙ、ｚ、θ、φ）の読み出し、変換器２４による座標変
換（Ｐ−Ｐθ）、上記補正演算パラ：２−タ制御量の演
算（Ｐθ−ｇ　、Ｅ（）　、このエンコーダ制御量ＥＨ
を用いてのブーム位置決めおよびさく孔を行なう（ステ
ップ８９〜Ｓ　１２　）。

なお、上記実施例では、メモリ手段２３、変換器２４お
よび演算手段２５という３つの制御要素と、中央処理装
置２２など他の制御要素とを一つの制御系として構成し
ているが、このメモリ手段２６から変換器２４若しくは
演算手段２５までの制御要素は中央処理装置２２側の制
御系から切離して外部系とし、その処理を別途行なうよ
うにしてもよい。

また、パラメータ補正手段２９は、メモリ手段２３や中
央処理装置２２の内部に設けて、そこから演算手段２５
へ演算値を出力するようにしてもよい。

また、第２レジスタ２８は演算手段２５の内部に組込ん
でもよい。

（発明の効果）本発明によれば、演算手段の演算パラメータを実測のブ
ーム手段角度とエンコーダ値とに基いて補正する手段を
設けたから、ブーム手段のヒンジ部にガタ（遊び）を生
じても、ブーム手段を目的位置に確実に動かすことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は制御系統図、第
２図はさく岩機とそのブーム手段の側面図、第３図はさ
く岩装置の使用状態を示す概略図、第７図（ａ）　、　
（ｂ）はブームの変位状態を示す概略図１、第５図はブ
ーム角度とエンコーダ値との関係を示す特性図、第乙図
はエンコーダ取付状態を一部断面で示す正面図、第７図
はエンコーダの分解斜視図、第２図は制御系の処理の流
れ図である。１・・・・・・さく岩機、２・・・・・・ブーム手段、
４・・・・・・回転軸、５・・・・・・第１ブーム、７
・・・・・・第２ブーム、９・・・・・・ガイドセル、
１０・・・・・・セルマ夛％イング、１１・・・・・・
ブームリフトシリンダ、１２・・・・・・ブームスイン
グシリンダ、１３・・・・・・セルリフトシリンダ、１
４・・・・・・セルスイングシリンダ、１５・・・・・
・セルスライドシリンダ、２０・・・・・・エンコーダ
、２１・・・・・・ブーム手段角度計測器Ｊ第４図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）さく岩機を乗架したブーム手段と、切羽面直前に
直角座標系で与えられるさく孔面上で設定される多数の
さく孔点の位置および方向をこの直角座標系の値で記憶
するメモリ手段と、このメモリ手段から直角座標系で与
えられるさく孔点の値をブームの座標系に変換する変換
器と、この変換器からブーム座標系で与えられるさく孔
点の値をエンコーダ制御量に演算する演算手段と、この
演算手段から与えられるエンコーダ制御量に応じてブー
ム手段を動かす位置決めサーボ制御手段と、上記ブーム
手段に設けたエンコーダから与えられるブーム手段の作
動した値を演算する演算器を有しその演算した値を位置
決めサーボ制御手段にフィードバックするフィードバッ
ク手段と、上記位置決めサーボ制御手段からの信号によ
りブーム手段上のさく岩機を作動させるさく岩機制御装
置と、上記ブーム手段に設けたブーム手段角度計測器か
らの値と上記フィードバック手段のエンコーダから与え
られる値とを入力してエンコーダ値に対するブーム手段
の移動角度の比率を演算するとともにその演算した値を
上記演算手段に出力してこの演算手段の演算パラメータ
を補正するパラメータ補正手段と、上記さく岩機制御装
置からの作業終了信号を受けるとともに上記変換器、演
算手段および位置決めサーボ制御手段のうちの少なくと
も１つに作動用の指令信号を送る中央処理装置とを有す
ることを特徴とするさく岩機のブーム位置決め装置。