KR19990081852A - Control device of construction machinery - Google Patents

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KR19990081852A
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쇼지 도자와
도모아키 오노
Original Assignee
사쿠마 하지메
신카타피라 미쓰비시 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 지면을 굴착하는 유압 동력삽 등의 건설 기계의 제어 장치에 관한 것으로,The present invention relates to a control device for construction machinery such as a hydraulic power shovel for excavating the ground,

관절식 암기구의 자세를 각도 정보로 검출하는 각도 검출 수단(20 내지 22)과, 검출된 각도 정보를 대응하는 실린더식 액추에이터(120 내지 122)의 신축 변위 정보로 변환하는 변환 수단(26)과, 얻어진 신축 변위 정보에 근거하여 액추에이터(120 내지 122)가 소정의 신축 변위가 되도록 제어하는 제어 수단(1)을 구비함으로써, 저비용화하면서, 작업 부재(400)의 위치와 자세를 정확하고 또한 안정되게 제어할 수 있도록 한다.Angle detecting means (20 to 22) for detecting the posture of the articulated arm mechanism as angle information, converting means (26) for converting the detected angle information to elastic displacement information of the corresponding cylindrical actuators (120 to 122); The control means 1 which controls the actuators 120-122 to make a predetermined expansion-and-contraction displacement based on the obtained expansion-displacement information makes it possible to reduce the cost and to accurately and stably position the work member 400. To be controlled.

Description

건설 기계의 제어 장치Control device of construction machinery

유압 동력삽 등의 건설 기계는 예를 들면, 도 12에 모식적으로 도시된 바와 같이, 무한 레일부(500A)를 갖는 하부 주행체(500) 상에, 운전 조작실(600: cabin)장착의 상부 선회체(100)를 갖추고 있고, 또한, 이 상부 선회체(100)에, 붐(200: boom), 스틱(300), 버킷(400)으로 이루어진 관절식 암기구가 장비된 구성으로 되어 있다.A construction machine such as a hydraulic power shovel is, for example, as shown in FIG. 12, on an undercarriage 500 having an endless rail portion 500A, and an upper portion of a cabin equipped with a driver operating room 600. The revolving body 100 is provided, and the upper revolving body 100 is equipped with an articulated arm mechanism composed of a boom 200, a stick 300, and a bucket 400.

그리고, 예를 들면, 스트로크 센서(210, 220, 230)에 의해 얻어진 붐(200), 스틱(300), 버킷(400)의 각 신축 변위 정보에 근거하여, 붐(200), 스틱(300), 버킷(400)을 적절히 각각 유압 실린더(120, 121, 122)로 구동하여, 버킷의 진행 방향 혹은 버킷(400)의 자세를 일정하게 유지하여 굴착 작업을 행할 수 있고, 이것에 의해, 버킷(400)과 같은 작업 부재의 위치와 자세의 제어를 정확하고 또한 안정하게 행할 수 있게 되어 있다.For example, the boom 200 and the stick 300 are based on the expansion and contraction information of the boom 200, the stick 300, and the bucket 400 obtained by the stroke sensors 210, 220, and 230. By appropriately driving the bucket 400 with the hydraulic cylinders 120, 121, and 122, the excavation work can be carried out by keeping the traveling direction of the bucket or the posture of the bucket 400 constant, thereby enabling the bucket ( It is possible to accurately and stably control the position and posture of the work member as shown in (400).

그러나, 이러한 종래의 유압 동력삽로서는 붐(200), 스틱(300), 버킷(400)의 각 신축 변위를 검출하기 위한 스트로크 센서(210, 220, 230)가 고가이기 때문에, 전체적으로 고비용을 초래하는 과제가 있다.However, as such a conventional hydraulic power shovel, the stroke sensors 210, 220, and 230 for detecting the expansion and contraction of the boom 200, the stick 300, and the bucket 400 are expensive. There is.

본 발명은 이러한 과제를 감안하여 개발된 것으로, 저비용화하면서, 작업 부재의 위치와 자세를 정확하고 또한 안정되게 제어할 수 있는 건설 기계의 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.This invention was developed in view of such a subject, and an object of this invention is to provide the control apparatus of the construction machine which can control the position and attitude | position of a work member correctly and stably while reducing cost.

본 발명은 지면을 굴착하는 유압 동력삽(shovel) 등의 건설 기계에 관한 것으로, 특히 이러한 건설 기계의 제어 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to construction machinery, such as hydraulic shovels, that excavate the ground, and more particularly to a control device for such construction machinery.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 제어 장치가 탑재된 유압 동력삽의 모식도.1 is a schematic diagram of a hydraulic power shovel equipped with a control device according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 제어 장치의 전체 구성(전기계통 및 유압계통)을 개략적으로 도시한 도면.2 is a view schematically showing the overall configuration (electric system and hydraulic system) of the control device according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제어 장치의 제어 시스템 구성을 개략적으로 도시한 도면.3 is a view schematically showing a control system configuration of a control device according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제어 장치 전체의 기능적인 구성을 설명하기 위한 블록도.4 is a block diagram for explaining a functional configuration of the entire control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제어 장치의 요부 제어 블록도.5 is a main control block diagram of a control device according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 실시예에 의한 유압 동력삽의 동작 부분(관절식 암기구 및 버킷)을 모식적으로 도시한 측면도.Fig. 6 is a side view schematically showing an operating part (joint arm mechanism and bucket) of the hydraulic power shovel according to the present embodiment.

도 7은 본 실시예에 의한 유압 동력삽의 동작을 설명하기 위한 유압 동력삽을 모식적으로 도시한 측면도.7 is a side view schematically showing a hydraulic power shovel for explaining the operation of the hydraulic power shovel according to the present embodiment.

도 8은 본 실시예에 의한 유압 동력삽의 동작을 설명하기 위한 유압 동력삽을 모식적으로 도시한 측면도.8 is a side view schematically showing a hydraulic power shovel for explaining the operation of the hydraulic power shovel according to the present embodiment.

도 9는 본 실시예에 의한 유압 동력삽의 동작을 설명하기 위한 유압 동력삽을 모식적으로 도시한 측면도.9 is a side view schematically showing a hydraulic power shovel for explaining the operation of the hydraulic power shovel according to the present embodiment.

도 10은 본 실시예에 의한 유압 동력삽의 동작을 설명하기 위한 유압 동력삽을 모식적으로 도시한 측면도.10 is a side view schematically showing a hydraulic power shovel for explaining the operation of the hydraulic power shovel according to the present embodiment.

도 11은 본 실시예에 의한 유압 동력삽의 동작을 설명하기 위한 유압 동력삽을 모식적으로 도시한 측면도.11 is a side view schematically showing a hydraulic power shovel for explaining the operation of the hydraulic power shovel according to the present embodiment.

도 12는 종래의 유압 동력삽의 개략 구성을 모식적으로 도시한 측면도.12 is a side view schematically showing a schematic configuration of a conventional hydraulic power shovel;

이를 위해, 본 발명의 건설 기계의 제어 장치는 건설 기계 본체와, 상기 건설 기계 본체에 한 쪽 단부가 축에 지지되며, 다른 한 쪽 단부에 작업 부재를 갖음과 동시에, 관절부를 통해 서로 접속된 적어도 한 쌍의 암부재를 갖는 관절식 암기구와, 신축 동작을 행함으로써 상기 암기구를 구동하는 복수의 실린더식 액추에이터를 갖는 실린더식 액추에이터 기구와, 상기 암기구의 자세를 각도 정보로 검출하는 각도 검출 수단과, 상기 각도 검출 수단으로 얻어진 각도 정보를, 대응하는 상기 실린더식 액추에이터의 신축 변위 정보로 변환하는 변환 수단과, 상기 변환 수단으로 변환된 상기의 실린더식 액추에이터의 신축 변위 정보에 근거하여 상기 실린더식 액추에이터가 소정의 신축 변위로 되도록 제어하는 제어 수단을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하고 있다.To this end, the control device of the construction machine of the present invention includes at least one construction machine body, one end of which is supported by the shaft on the construction machine body, and having a work member on the other end thereof, which is connected to each other through the joints. An articulated arm mechanism having a pair of arm members, a cylindrical actuator mechanism having a plurality of cylindrical actuators for driving the arm mechanism by stretching and contracting, and an angle detection for detecting posture of the arm mechanism with angle information Means for converting the angular information obtained by the angle detecting means into expansion and contraction displacement information of the corresponding cylindrical actuator, and the cylinder based on the expansion and displacement information of the cylindrical actuator converted into the conversion means. It is characterized by comprising a control means for controlling the type actuator to be a predetermined stretching displacement It is.

또, 상기의 관절식 암기구는 건설 기계 본체에 대하여 한 쪽 단부가 회전 가능하게 접속되는 붐과, 상기 붐에 대하여 한 쪽 단부가 상기 관절부를 거쳐 회전가능에 접속되는 스틱으로 구성되며, 상기 작업 부재를, 이 스틱에 대하여 한 쪽 단부가 관절부를 거쳐 회전 가능하게 접속되며, 선단부가 지면을 굴착하여 내부에 토사를 수용 가능한 버킷으로서 구성하여도 된다.The articulated arm mechanism includes a boom in which one end is rotatably connected with respect to the construction machine body, and a stick in which one end is rotatably connected through the articulation portion with respect to the boom. One end may be rotatably connected to the stick through the joint portion, and the tip may be configured as a bucket that excavates the ground to accommodate soil therein.

또한, 상기의 실린더식 액추에이터 기구는 상기의 건설 기계 본체와 상기 붐간에 장착되어 단부간의 거리가 신축됨으로써 그 붐을 건설 기계 본체에 대하여 회전시키는 붐 유압 실린더와, 상기의 붐과 스틱간에 장착되어 단부간의 거리를 신축하게함으로써 스틱을 붐에 대하여 회전시키는 스틱 유압 실린더와, 상기스틱과 버킷간에 장착되어 단부간의 거리를 신축함으로써 버킷을 스틱에 대하여 회전 시키는 버킷 유압 실린더로 구성하여도 된다.In addition, the cylindrical actuator mechanism is mounted between the construction machine main body and the boom, and the distance between the end and the end is stretched so that the boom hydraulic cylinder rotates the boom with respect to the construction machine main body, and is mounted between the boom and the stick end. It may comprise a stick hydraulic cylinder for rotating the stick with respect to the boom by stretching the distance between the bucket and a bucket hydraulic cylinder mounted between the stick and the bucket and for rotating the bucket with respect to the stick by stretching the distance between the ends.

또한, 상기의 각도 검출 수단은 상기 붐의 자세를 검출하는 제 1 각도 센서와, 상기 스틱의 자세를 검출하는 제 2 각도 센서와, 상기 버킷의 자세를 검출하는 제 3 각도 센서로 구성할 수도 있다.In addition, the angle detecting means may comprise a first angle sensor for detecting the posture of the boom, a second angle sensor for detecting the posture of the stick, and a third angle sensor for detecting the posture of the bucket. .

또한, 상기의 변환 수단에는 상기의 각도 검출 수단으로 얻어진 각도 정보로부터 그 각도 정보에 대응하는 실린더식 액추에이터의 신축 변위 정보를 연산에 의해 구하는 연산 수단을 설치하거나, 상기의 각도 검출 수단으로 얻어진 각도 정보에 대응하는 실린더식 액추에이터의 신축 변위 정보를 기억하는 기억 수단을 설치하여도 된다.Further, the conversion means is provided with calculation means for calculating, by calculation, expansion / displacement information of the cylindrical actuator corresponding to the angle information from the angle information obtained by the angle detection means, or the angle information obtained by the angle detection means. May be provided with a storage means for storing expansion and contraction information of the cylindrical actuator.

또한, 상기의 변환 수단은 상기의 제 1 각도 센서에서 얻어진 각도 정 보를 붐 유압 실린더의 신축 변위 정보로 변환하고, 상기 제 2 각도 센서로 얻어진 각도 정보를 스틱 유압 실린더의 신축 변위 정보로 변환하며, 상기의 제 3 각도 센서로 얻어진 각도 정보를 버킷 유압 실린더의 신축 변위 정보로 변환하도록 구성하여도 된다.Further, the converting means converts the angular information obtained by the first angle sensor into the telescopic displacement information of the boom hydraulic cylinder, converts the angular information obtained by the second angular sensor into the telescopic displacement information of the stick hydraulic cylinder, The angle information obtained by the above-mentioned third angle sensor may be converted into expansion and displacement information of the bucket hydraulic cylinder.

이러한 구성에 의해, 본 발명의 건설 기계의 제어 장치로서는 상기의 각 도 검출 수단으로 검출된 각도 정보가, 변환 수단으로, 암 기구를 구동하는 실린더식 액추에이터의 신축 변위 정보로 변환되어, 제어 수단에 입력되기 때문에, 종래와 같이, 각 액추에이터의 신축 변위를 검출하기 위한 스트로크 센서를 사용하지 않아도, 종래의 제어 시스템에서 사용하고 있는 액추에이터의 신축 변위를 사용한 제어를 실행할 수 있다. 따라서, 비용을 낮추면서, 작업 부재의 위치와 자세를 정확하고 또한 안정되게 제어할 수 있는 시스템을 제공할 수가 있다.With such a configuration, as the control device of the construction machine of the present invention, the angle information detected by the above-described angle detecting means is converted into expansion and contraction displacement information of the cylindrical actuator that drives the arm mechanism by the converting means, Since it is input, control using the expansion and contraction displacement of the actuator used by the conventional control system can be performed, without using the stroke sensor for detecting the expansion and contraction displacement of each actuator conventionally. Therefore, it is possible to provide a system capable of accurately and stably controlling the position and posture of the work member while lowering the cost.

이하, 본 발명의 실시예에 관해서, 도면을 참조하면서 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described, referring drawings.

본 실시예에 따른 건설 기계로서의 유압 동력삽은 예를 들면, 도 1에 모식적으로 도시된 바와 같이, 좌우에 무한 레일부(500A)를 갖는 하부 주행체(500)상에, 운전 조작실(600) 장착 상부 선회체(건설 기계 본체)(100)가 수평면내에서 회전 자유롭게 설치되어 있다.The hydraulic power shovel as the construction machine according to the present embodiment is, for example, on the lower traveling body 500 having the infinite rail portion 500A on the left and right, as shown schematically in FIG. 1. ) The mounting upper swing structure (construction machine main body) 100 is rotatably installed in the horizontal plane.

그리고, 상기 상부 선회체(100)에 대하여, 한 쪽 단부가 회전가능하게 접속되어 있는 붐(암부재)(200)이 설치되고, 또한, 붐(200)에 대하여, 한 쪽 단부가 관절부를 통해 회전가능하게 접속되는 스틱(암부재)(300)이 설치되어 있다.Then, a boom (arm member) 200 having one end rotatably connected to the upper swinging body 100 is provided, and one end thereof is connected to the boom 200 via a joint portion. A stick (arm member) 300 is rotatably connected.

또한, 스틱(300)에 대하여, 한 쪽 단부가 관절부를 통해 회전 가능하게 접속되며, 선단부가 지면을 굴착하여 내부에 토사가 수용가능한 버킷(작업 부재) (400)가 설치되어 있다.In addition, one end of the stick 300 is rotatably connected through the joint portion, and a bucket (work member) 400 is provided in which the tip portion excavates the ground and accommodates soil therein.

이와 같이, 붐(200), 스틱(300), 버킷(400)으로, 상부 선회체(100)에 한 쪽 단부가 장착되며, 다른 쪽 단부측에 버킷(400)을 가짐과 동시에, 관절부를 통해 서로 접속된 한 쌍의 암부재로서의 붐(200), 스틱(300)을 적어도 갖는 관절식 암기구가 구성된다.As such, one end is mounted to the upper swing body 100 by the boom 200, the stick 300, and the bucket 400, and the bucket 400 is provided on the other end side, and at the same time, through the joint portion. An articulated arm mechanism having at least a boom 200 and a stick 300 as a pair of arm members connected to each other is configured.

또한, 실린더식 액추에이터로서의 붐 유압 실린더(120), 스틱 유압 실린더(121), 버킷 유압 실린더(122)(이하, 붐 유압 실린더(120)를 붐 실린더(120) 또는 간단하게 실린더(120)라 하고, 스틱 유압 실린더(121)를 스틱 실린더(121) 또는 단지 실린더(121)라 하며, 버킷 유압 실린더(122)를 버킷 실린더(122) 또는 단지 실린더(122)라 한다)가 설치되어 있다.In addition, the boom hydraulic cylinder 120, the stick hydraulic cylinder 121, the bucket hydraulic cylinder 122 (henceforth the boom hydraulic cylinder 120 as a cylindrical actuator) is called the boom cylinder 120, or simply the cylinder 120, , The stick hydraulic cylinder 121 is called a stick cylinder 121 or just a cylinder 121, and the bucket hydraulic cylinder 122 is called a bucket cylinder 122 or just a cylinder 122).

여기서, 붐 실린더(120)는 상부 선회체(100)에 대하여 한 쪽 단부가 회전 가능하게 접속됨과 동시에, 붐(200)에 대하여 다른 한 쪽 단부가 회전가능하게 접속되고, 즉 상부 선회체(100)와 붐(200)간에 장착된 단부간의 거리를 신축함으로써, 붐(200)을 상부 선회체(100)에 대하여 회전시킬 수 있는 것이다.Here, the boom cylinder 120 is rotatably connected to one end with respect to the upper swinging body 100, and the other end is rotatably connected to the boom 200, that is, the upper swinging body 100. ), The boom 200 can be rotated with respect to the upper pivot 100 by stretching the distance between the ends mounted between the boom 200 and the boom 200.

또한, 스틱 실린더(121)는 붐(200)에 대하여 한 쪽 단부가 회전가능하게 접속됨과 동시에, 스틱(300)에 대하여 다른 한 쪽 단부가 회전가능하게 접속되며, 즉, 붐(200)과 스틱(300)간에 장착되어, 단부간의 거리를 신축함으로써, 스틱(300)을 붐(200)에 대하여 회전시킬 수 있는 것이다.Further, the stick cylinder 121 is rotatably connected to one end with respect to the boom 200, and at the same time, the other end is rotatably connected to the stick 300, that is, the boom 200 and the stick. The stick 300 can be rotated with respect to the boom 200 by being mounted between the 300 and stretching the distance between the end portions.

또한, 버킷 실린더(122)는 스틱(300)에 대하여 한 쪽 단부가 회전가능하게 접속됨과 동시에, 버킷(400)에 대하여 다른 한 쪽 단부가 회전가능하게 접속되며, 즉, 스틱(300)과 버킷(400)간에 장착되어, 단부간의 거리를 신축함으로써, 버킷(400)을 스틱(300)에 대하여 회전시킬 수 있는 것이다. 또, 버킷 유압 실린더(122)의 선단부에는 링크 기구(130)가 설치되어 있다.In addition, the bucket cylinder 122 is rotatably connected to one end with respect to the stick 300, while the other end is rotatably connected with respect to the bucket 400, that is, the stick 300 and the bucket. It is mounted between the 400, and by stretching the distance between the ends, it is possible to rotate the bucket 400 relative to the stick (300). Moreover, the link mechanism 130 is provided in the front-end | tip part of the bucket hydraulic cylinder 122. As shown in FIG.

이와 같이 상기의 각 실린더(120 내지 122)에서, 신축 동작을 행함으로써암기구를 구동하는 복수의 실린더식 액추에이터를 갖는 실린더식 액추에이터 기구가 구성된다.As described above, in each of the cylinders 120 to 122, a cylindrical actuator mechanism having a plurality of cylindrical actuators for driving the arm mechanism is configured.

또, 도시하지 않았지만, 좌우의 무한 레일부(500A)를 각각 구동하는 유압 모터나, 상부 선회체(100)를 선회 구동하는 선회 모터도 설치되어 있다.Moreover, although not shown in figure, the hydraulic motor which drives 500A of left and right infinite rail parts, and the turning motor which pivotally drives the upper swing body 100 are also provided.

그런데, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기의 유압 동력삽에는 실린더(120 내지 122)나 상기의 유압 모터나 선회 모터를 위한 유압 회로가 설치되어 있고, 이 유압 회로에는 디젤 엔진 등의 엔진(E)에 의해서 구동되는 토출량 가변형 펌프(51, 52) 이외에, 버킷용 주제어 밸브(13: control valve), 스틱용 주제어 밸브(14: control valve), 버킷용 주제어 밸브(15: control valve) 등이 장착되어 있다.By the way, as shown in FIG. 2, the said hydraulic power shovel is provided with the cylinder 120-122, the hydraulic circuit for the said hydraulic motor or the turning motor, and this hydraulic circuit has an engine E, such as a diesel engine. In addition to the variable displacement pumps 51 and 52 driven by the pump, a control valve 13 for the bucket, a control valve 14 for the stick, a control valve 15 for the bucket and the like are mounted. have.

또, 토출량 가변형 펌프(51, 52)는 각각, 후술하는 엔진 펌프 컨트롤러(27)에 의해 그 경사각이 조정됨으로써, 유압 회로에의 작동유의 토출량을 변경할 수 있는 구성으로 되어 있다. 또한, 도 2에 있어서, 각 구성 요소간을 접속하는 라인이 실선인 경우에는 그 라인이 전기계통인 것을 나타내며, 각 구성요소간을 접속하는 라인이 파선인 경우에는 그 라인이 유압계통인 것을 나타내고 있다.In addition, each of the variable displacement pumps 51 and 52 is configured to change the discharge amount of the hydraulic oil to the hydraulic circuit by adjusting the inclination angle by the engine pump controller 27 which will be described later. In addition, in FIG. 2, when the line connecting each component is a solid line, it shows that the line is an electrical system, and when the line connecting each component is a broken line, it shows that the line is a hydraulic system. have.

또한, 주제어 밸브(13, 14, 15)를 제어하기 위해서, 파일럿 유압 회로가 설치되어 있고, 이 파일럿 유압 회로에는 엔진(E)에 의해 구동되는 파일럿 펌프(50), 전자 비례 밸브(3A, 3B, 3C), 전자 전환 밸브(4A, 4B, 4C), 셀렉터 밸브(18A, 18B, 8C) 등이 장착되어 있다.In addition, in order to control the main control valves 13, 14, and 15, a pilot hydraulic circuit is provided, and this pilot hydraulic circuit is a pilot pump 50 driven by the engine E and electromagnetic proportional valves 3A and 3B. , 3C), electromagnetic switching valves 4A, 4B, 4C, selector valves 18A, 18B, 8C, and the like.

그리고, 본 실시예의 유압 동력삽에는 전자 비례 밸브(3A, 3B, 3C)를 통해, 주제어 밸브(13, 14, 15)를 제어함으로써, 제어하고자 하는 모드에 따라서, 붐(200), 스틱(300), 버킷(400)이 원하는 신축 변위로 되도록 제어하는 컨트롤러(제어수단)(120)가 설치되어 있다. 또, 이 컨트롤러는 마이크로프로세서, ROM이나 RAM 등의 메모리, 적절한 입출력 인터페이스 등으로 구성된다.In addition, the hydraulic power shovel of the present embodiment controls the main control valves 13, 14, and 15 through the electromagnetic proportional valves 3A, 3B, and 3C, and according to the mode to be controlled, the boom 200 and the stick 300. A controller (control means) 120 is installed to control the bucket 400 to a desired stretch displacement. The controller is composed of a microprocessor, a memory such as a ROM or a RAM, an appropriate input / output interface, and the like.

그리고, 상기 컨트롤러에는 여러가지의 센서로부터의 검출신호(설정 신호를 포함)가 입력되도록 되어 있고, 컨트롤러는 이들 센서로부터의 검출 신호에 근거하여, 상기의 제어를 실행하도록 되어 있다. 또, 이러한 컨트롤러에 의한 제어를 반자동 제어라고 할 수 있지만, 이 반자동 제어에 의한 굴착중(반자동굴착 모드)에 있어서도, 수동으로 버킷각 및 목표 법면 높이의 미세한 조정을 행할 수 있다.The controller is configured to input detection signals (including setting signals) from various sensors, and the controller is configured to execute the above control based on the detection signals from these sensors. Moreover, although the control by such a controller can be called semi-automatic control, even during excavation by this semi-automatic control (semi-automatic digging mode), fine adjustment of a bucket angle and target surface height can be performed manually.

이러한 반자동 제어 모드(반자동 굴착 모드)로서는 버킷각 제어 모드(도 7 참조), 법면 굴착 모드(버킷 이끝 직선 굴착 모드 또는 레이킹 모드)(도 8 참조), 법면 굴착 모드와 버킷각 제어 모드를 조합한 스무싱 모드(도 9 참조), 버킷각 자동 복귀 모드(auto return mode: 도 10 참조) 등이 있다.As such a semi-automatic control mode (semi-automatic excavation mode), a bucket angle control mode (see FIG. 7), a surface excavation mode (bucket straight line drilling mode or a raking mode) (see FIG. 8), a surface excavation mode and a bucket angle control mode are combined One smoothing mode (see FIG. 9), a bucket angle auto return mode (see FIG. 10), and the like.

여기서, 버킷각 제어 모드는 도 7에 도시된 바와 같이, 스틱(300) 및 붐(200)을 움직여도 버킷(400)의 수평방향(수직 방향)에 대한 각도(버킷각)가 항상 일정하게 유지되는 모드로, 이 모드는 후술하는 모니터 패널(10)상의 버킷각 제어 스위치를 ON으로 하면, 실행된다. 또, 버킷(400)이 수동으로 움직이게 되었을 때, 이 모드는 해제되고, 버킷(400)이 멈춘 시점에서의 버킷각이 새로운 버킷유지각으로서 기억된다.Here, in the bucket angle control mode, as shown in FIG. 7, even when the stick 300 and the boom 200 are moved, the angle (bucket angle) with respect to the horizontal direction (vertical direction) of the bucket 400 is always kept constant. In this mode, this mode is executed when the bucket angle control switch on the monitor panel 10 described later is turned ON. In addition, when the bucket 400 is moved manually, this mode is released, and the bucket angle at the time when the bucket 400 is stopped is stored as a new bucket holding angle.

법면 굴착 모드는 도 8에 도시된 바와 같이, 버킷(400)의 이끝(112)(이하, 버킷 이끝(112)이라 한다)이 직선적으로 이동하는 모드이다. 단지, 버킷 실린더(122)는 이동하지 않는다. 또한, 버킷(400)의 이동에 따라 버킷각(ψ)이 변화한다.As shown in FIG. 8, the front excavation mode is a mode in which the tip 112 (hereinafter referred to as the bucket tip 112) of the bucket 400 moves linearly. However, the bucket cylinder 122 does not move. In addition, the bucket angle ψ changes as the bucket 400 moves.

법면 굴착 모드 + 버킷각 제어 모드(스무싱 모드)는 도 9에 도시된 바와 같이, 버킷(400)의 이끝(112)이 직선적으로 움직이는 모드이고, 버킷각(φ)도 굴착중 일정하게 유지된다.As shown in FIG. 9, the front excavation mode + bucket angle control mode (smoothing mode) is a mode in which the tip 112 of the bucket 400 moves linearly, and the bucket angle φ is also kept constant during excavation. .

버킷 자동 복귀 모드는 도 10에 도시된 바와 같이, 버킷각이 미리 설정된 각도에 자동적으로 복귀하는 모드이고, 복귀 버킷각은 모니터 패널(10)에 의해서 설정된다. 이 모드는 붐/버킷 조작 레버(6)상의 버킷 자동 복귀 스타트 스위치(7)를 ON으로 함으로써 시동된다. 버킷(400)이 미리 설정된 각도까지 복귀한 시점에서 이 모드는 해제된다.As shown in FIG. 10, the bucket automatic return mode is a mode in which the bucket angle automatically returns to a preset angle, and the return bucket angle is set by the monitor panel 10. As shown in FIG. This mode is started by turning on the bucket automatic return start switch 7 on the boom / bucket operating lever 6. This mode is released when the bucket 400 returns to a preset angle.

여기서, 상기의 법면 굴착 모드, 스무싱 모드는 모니터 패널상의 반자동제어 스위치를 ON으로 하고, 또한, 스틱 조작 레버(8)상의 법면 굴착 스위치(9)를 ON으로 하며, 스틱 조작 레버(8)와 붐/버킷 조작 레버(6)의 양 쪽 또는 어느 쪽이든지 한 쪽이 움직였을 때에, 이들의 모드에 들어가게 되어 있다. 또, 목표 법면각은 모니터 패널(10)상의 스위치 조작으로써 설정된다.Here, in the above-mentioned surface digging mode and smoothing mode, the semi-automatic control switch on the monitor panel is turned on, and the surface digging switch 9 on the stick operating lever 8 is turned on, and the stick operating lever 8 and When either or both of the boom / bucket operating levers 6 are moved, they enter these modes. In addition, the target normal angle is set by the switch operation on the monitor panel 10.

또한, 법면 굴착 모드, 스무싱 모드로서는 스틱 조작 레버(8)의 조작량이 목표 법면각에 대하여 평행방향의 버킷 이끝 이동 속도를 부여하고, 붐/버킷 조작 레버(6)의 조작량이 수직방향의 버킷 이끝 이동 속도가 주어지게 되어 있다. 따라서, 스틱 조작레버(8)를 움직이면, 목표 법면각에 따라, 버킷(400)의 이끝(112)이 직선 이동을 개시하여, 굴착 중에 붐/버킷 조작 레버(6)를 이동함으로써, 수동에 의한 목표 법면 높이의 미세한 조정이 가능해진다.In addition, in the normal digging mode and the smoothing mode, the operation amount of the stick operation lever 8 gives the bucket tip movement speed in the parallel direction with respect to the target surface angle, and the operation amount of the boom / bucket operation lever 6 is the vertical bucket. This end speed is to be given. Therefore, when the stick operation lever 8 is moved, the tip 112 of the bucket 400 starts to move linearly in accordance with the target plane angle, and moves the boom / bucket operation lever 6 during excavation, thereby manually Fine adjustment of the target surface height becomes possible.

또한, 법면 굴착 모드, 스무싱 모드로서는 붐/ 버킷 조작 레버(6)를 조작함으로써 굴착 중의 버킷각을 미세하게 조정하는 것 외에, 목표 법면 높이도 변경할 수가 있다.In addition, as the normal digging mode and the smoothing mode, the bucket angle during excavation can be finely adjusted by operating the boom / bucket operating lever 6, and the target normal height can also be changed.

또, 상기 시스템에서는 수동 모드도 가능하지만, 상기 수동 모드에서는 종래의 유압 동력삽과 동등의 조작이 가능하게 되는 외에, 버킷(400)의 이끝(112)의 좌표 표시가 가능하다.In addition, although the manual mode is possible in the said system, operation similar to the conventional hydraulic power shovel is possible in the said manual mode, and the coordinate display of the tooth | tip 112 of the bucket 400 is possible.

또한, 반자동 시스템 전체의 반자동 시스템 전체의 서비스·유지를 하기위한 서비스 모드도 준비되어 있고, 이 서비스 모드는 컨트롤러(251)에 외부 터미널(2)을 접속함으로써 행하여진다. 그리고, 상기 서비스 모드에 의해서, 제어 게인의 조정이나 각 센서의 초기화 등이 행하여진다.In addition, a service mode for servicing and maintaining the entire semi-automatic system of the entire semi-automatic system is also prepared, and this service mode is performed by connecting the external terminal 2 to the controller 251. Then, the control mode is adjusted, the initialization of each sensor, etc. are performed by the service mode.

그런데, 컨트롤러에 접속되는 각종 센서로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 압력 스위치(16), 압력 센서(19, 28A, 28B), 리졸버(각도 센서)(20 내지 22), 차량 경사각 센서(24) 등이 설치되어 있고, 또한 컨트롤러에는 엔진 펌프 컨트롤러(27), ON-OFF 스위치(상술된 버킷 자동 복귀 스타트 스위치)(7), ON-OFF 스위치(상술된 법면 굴착 스위치)(9), 목표 법면각 설정기 부착 모니터 패널(display switch panel)(10)이 접속되어 있다. 또, 외부 터미널(2)은 제어 게인의 조정이나 각 센서의 초기화시 등에, 컨트롤러에 접속된다.By the way, as various sensors connected to a controller, as shown in FIG. 2, the pressure switch 16, the pressure sensors 19, 28A, 28B, the resolver (angle sensor) 20-22, and the vehicle tilt angle sensor 24 are shown. ), And the controller includes an engine pump controller 27, an ON-OFF switch (above bucket automatic return start switch) (7), an ON-OFF switch (surface excavation switch (9) described above), a target A display switch panel 10 with a normal angle setter is connected. In addition, the external terminal 2 is connected to the controller at the time of adjusting the control gain or initializing each sensor.

또한, 엔진 펌프 컨트롤러(27)는 엔진 회전수 센서(23)로부터의 엔진 회전수 정보를 받아서 엔진(E) 및 상술된 토출량 가변형 펌프(51, 52)의 경사 회전각을 제어하는 것으로, 컨트롤러 사이에서 협조 정보를 주고 받을 수 있도록 되어 있다.In addition, the engine pump controller 27 receives the engine speed information from the engine speed sensor 23 and controls the inclination rotation angles of the engine E and the above-described discharge variable pumps 51 and 52, and between the controllers. You can send and receive cooperation information.

압력 센서(19)는 스틱(300)의 신축용, 붐(200)의 상하용 각 조작 레버(6, 8)로부터 주제어 밸브(13, 14, 15)에 접속되어 있는 파일럿 배관에 장착되어, 파일럿 배관내의 파일럿 유압을 검출하는 것이지만, 이러한 파일럿 배관내의 파일럿 유압은 조작 레버(6, 8)의 조작량에 따라 변화되기 때문에, 이 유압을 계측함것으로써 조작 레버(6, 8)의 조작량을 추정할 수 있도록 되어 있다.The pressure sensor 19 is attached to the pilot pipe connected to the main valves 13, 14, and 15 from the operation levers 6 and 8 for the expansion and contraction of the stick 300 and the upper and lower operation levers of the boom 200. Although the pilot oil pressure in the pipe is detected, the pilot oil pressure in the pilot pipe changes according to the operation amount of the operation levers 6 and 8, so that the operation amount of the operation levers 6 and 8 can be estimated by measuring the oil pressure. It is supposed to be.

압력 센서(28A, 28B)는 붐 실린더(120), 스틱 실린더(121)의 신장 신축 상태를 검출하는 것이다.The pressure sensors 28A and 28B detect the expansion and contraction states of the boom cylinder 120 and the stick cylinder 121.

또, 상술된 반자동 제어시에 있어서, 스틱 조작 레버(8)는 설정된 굴착 경사면에 대하여 평행방향의 버킷 이끝 이동 속도를 결정하는 것으로 사용되어, 붐/버킷 조작 레버(6)는 설정 경사면에 대하여 수직방향의 버킷 이끝 이동 속도를 결정하는 것으로서 사용된다. 따라서, 스틱 조작 레버(8)와 붐/버킷 조작 레버(6)의 동시 조작시는 설정 경사면에 대하여 평행 및 수직 방향의 합성 벡터로써 버킷(400)의 이끝(112)의 이동 방향과 그 속도가 결정된다.In the semi-automatic control described above, the stick operation lever 8 is used to determine the bucket tip movement speed in the parallel direction with respect to the set excavation inclined surface, and the boom / bucket operation lever 6 is perpendicular to the set inclined surface. It is used as determining the bucket tip movement speed in the direction. Therefore, when the stick operation lever 8 and the boom / bucket operation lever 6 are operated simultaneously, the moving direction and the speed of the tooth tip 112 of the bucket 400 are combined as the combined vectors in the parallel and vertical directions with respect to the set inclined surface. Is determined.

압력 스위치(16)는 붐(200), 스틱(300), 버킷(400)을 위한 조작 레버(6, 8)용 파일럿 배관에 셀렉터(17) 등을 통해 장착되어, 조작 레버(6, 8)가 중립인지의 여부를 검출하기 위해서 사용된다. 즉, 조작 레버(6, 8)가 중립 상태일 때, 압력 스위치(16)의 출력이 OFF로 되며, 조작 레버(6, 8)가 사용되면, 압력 스위치(16)의 출력이 ON이 된다. 또, 중립 검출용 압력 스위치(16)는 상기 압력 센서(19)의 이상 검출 및 수동/반자동 모드의 전환용으로서도 이용된다.The pressure switch 16 is mounted to the pilot pipe for the operation levers 6 and 8 for the boom 200, the stick 300, and the bucket 400 via a selector 17, and the operation levers 6 and 8. Is used to detect whether is neutral. That is, when the operation levers 6 and 8 are in the neutral state, the output of the pressure switch 16 is turned OFF, and when the operation levers 6 and 8 are used, the output of the pressure switch 16 is turned ON. The neutral detection pressure switch 16 is also used for abnormality detection of the pressure sensor 19 and for switching between manual and semi-automatic modes.

리졸버(20)는 붐(200)의 자세를 모니터할 수 있는 붐(200)의 건설 기계 본체(100)에의 장착부(관절부)에 설치되어 붐(200)의 자세를 검출하는 제 1 각도 센서로서 기능하는 것이며, 리졸버(21)는 스틱(300)의 자세를 모니터할 수 있는 스틱(300)의 붐(200)에의 장착부(관절부)에 설치되고 스틱(300)의 자세를 검출하는 제 2 각도 센서로서 기능하는 것이다. 또한, 리졸버(22)는 버킷(400)의 자세를 모니터할 수 있는 링크 기구 장착부에 설치된 버킷(400)의 자세를 검출하는 제 3 각도 센서로서 기능하는 것으로, 이들의 리졸버(20 내지 22)에 의해, 암기구의 자세를 각도 정보로 검출하는 각도 검출 수단이 구성되어 있다.The resolver 20 functions as a first angle sensor installed at a mounting portion (joint portion) of the boom 200 to the construction machine main body 100 capable of monitoring the posture of the boom 200 to detect the posture of the boom 200. The resolver 21 is provided as a second angle sensor which is installed in a mounting portion (joint portion) of the stick 300 to the boom 200, which can monitor the posture of the stick 300, and detects the posture of the stick 300. To function. In addition, the resolver 22 functions as a third angle sensor that detects the attitude of the bucket 400 provided in the link mechanism mounting portion capable of monitoring the attitude of the bucket 400. Thereby, the angle detection means which detects the attitude | position of a cancer mechanism by angle information is comprised.

신호 변환기(변환 수단)(26)는 리졸버(20)로 얻어진 각도 정보를 붐 실린더(120)의 신축 변위 정보로 변환하여, 리졸버(21)에서 얻어진 각도 정보를 스틱 실린더(121)의 신축 변위 정보로 변환하고, 리졸버(22)로 얻어진 각도 정보를 버킷 실린더(122)의 신축 변위 정보로 변환하는 것, 즉, 리졸버(20 내지 22)로 얻어진 각도 정보를 대응하는 실린더(120 내지 122)의 신축 변위 정보로 변환하는 것이다.The signal converter (converting means) 26 converts the angle information obtained by the resolver 20 into the telescopic displacement information of the boom cylinder 120, and converts the angular information obtained by the resolver 21 into the telescopic displacement information of the stick cylinder 121. Converting the angle information obtained by the resolver 22 into the expansion and contraction displacement information of the bucket cylinder 122, that is, converting the angle information obtained by the resolvers 20 to 22 into the corresponding cylinders 120 to 122. To convert it into displacement information.

이 때문에, 상기 신호 변환기(26)는 각 리졸버(20 내지 22)로부터의 신호를 받는 입력 인터페이스(26A)와, 각 리졸버(20 내지 22)로 얻어진 각도 정보에 대응하는 실린더(120 내지 122)의 신축 변위 정보를 기억하는 룩업 테이블(26B-1)을 격납한 메모리(기억 수단)(26B)와, 각 리졸버(20 내지 22)로 얻어진 각도 정보에 대응하는 실린더(120 내지 122)의 신축 변위 정보를 구하여 실린더 신축 변위 정보를 컨트롤러(1)에 통신할 수 있는 주연산 장치(26C: CPU)와, 주연산 장치(26C: CPU)에서의 실린더 신축 변위 정보를 송출하는 출력 인터페이스(26D)를 구비하여 구성된다.For this reason, the signal converter 26 includes the input interface 26A which receives signals from each resolver 20 to 22 and the cylinders 120 to 122 corresponding to the angle information obtained by each resolver 20 to 22. Expansion / displacement information of the cylinders 120-122 corresponding to the memory (storage means) 26B which stored the lookup table 26B-1 which stores expansion-displacement information, and the angle information obtained by each resolver 20-22. And a main computing device 26C (CPU) capable of communicating the cylinder telescopic displacement information to the controller 1, and an output interface 26D for transmitting cylinder telescopic displacement information from the main computing device 26C (CPU). It is configured by.

그런데, 각 리졸버(20 내지 22)로 얻어진 각도 정보(θBm, θst, θbk)에 대응하는 실린더(120 내지 122)의 신축 변위 정보(λBm, λst, λBk)는 각각 여현 정리를 사용하여 다음식(1) 내지 식 (3)에 의해 구할 수 있다.By the way, the expansion and contraction information λBm, λst, and λBk of the cylinders 120 to 122 corresponding to the angular information θBm, θst, and θbk obtained by each of the resolvers 20 to 22 are respectively expressed by the following formula ( It can obtain | require by 1)-Formula (3).

λbm=(L101/102 2+ L101/111 2 λbm = (L 101/102 2 + L 101/111 2

-2L101/102·L101/111cos(θbm+Axbm))1/2 -2L 101 / 102L 101/111 cos (θbm + Axbm)) 1/2

λst=(L103/104 2+ L104/105 2 λst = (L 103/104 2 + L 104/105 2

-2L103/104·L104/105cosθst)1/2 -2L 103 / 104L 104/105 cosθst) 1/2

λBk=(L106/107 2+ L107/109 2 λBk = (L 106/107 2 + L 107/109 2

-2L106/107·L107/109cosθbk)1/2 -2L 106 / 107L 107/109 cosθbk) 1/2

여기서, 상기 식 (1) 내지 식 (3)에 있어서, Li/j는 고정 길이, Axbm은 고정각을 나타내고, L의 첨자(i/j)는 절점(i, j)간의 정보를 갖는다. 예를 들면, L101/102는 절점(101)과 절점(102)과의 거리를 나타낸다. 단지, 절점(101)을 xy 좌표의 원점으로 한다(도 6 참조).In formulas (1) to (3), L i / j represents a fixed length, Axbm represents a fixed angle, and the subscript i / j of L has information between nodes (i, j). For example, L 101/102 represents the distance between the node 101 and the node 102. Only the node 101 is the origin of the xy coordinate (see FIG. 6).

물론, 각 리졸버(20 내지 22)로 각도 정보(θbm, θst, θbk)를 얻게 될 때 마다, 상기 식을 연산 수단(예를 들면, CPU 26C)으로 연산하여도 된다.Of course, each time the angle information (theta) bm, (theta) st, and (theta) bk) is acquired by each resolver 20-22, you may calculate the said formula by arithmetic means (for example, CPU26C).

이 경우는 CPU(26C)가, 각 리졸버(20 내지 22)로 얻어진 각도 정보로부터 그 각도 정보에 대응하는 실린더(120 내지 122)의 신축 변위 정보를 연산에 의해 구하는 연산수단을 구성하게 된다.In this case, the CPU 26C configures calculation means for calculating, by calculation, expansion and displacement information of the cylinders 120 to 122 corresponding to the angle information from the angle information obtained by the resolvers 20 to 22.

또, 신호 변환기(26)로 변환된 신호는 반자동 제어시의 피드백 제어용으로 이용되는 외에, 버킷 이끝(112)의 위치계측/표시용 좌표를 계측하기 위해서도 이용된다.The signal converted by the signal converter 26 is used not only for feedback control during semi-automatic control but also for measuring coordinates for position measurement / display of the bucket tip 112.

또한, 반자동 시스템에 있어서의 버킷 이끝(112)의 위치(이하, 버킷 이끝 위치(112)라 한다)는 유압 동력삽의 상부 선회체(100)가 있는 1점을 원점으로 하여 연산되지만, 상부 선회체(100)가 프론트 링 게이지 방향으로 경사되었을 때, 제어 연산상의 좌표계를 차량 경사분만큼 회전하는 것이 필요하게 된다. 차량 경사각 센서(24)는 이 좌표계의 회전분을 보정하기 위해서 사용된다.The position of the bucket tip 112 in the semi-automatic system (hereinafter referred to as the bucket tip position 112) is calculated from one point where the upper pivot 100 of the hydraulic power shovel is located as the origin, but the upper pivot is When 100 is inclined in the front ring gauge direction, it is necessary to rotate the coordinate system in the control calculation by the vehicle inclination. The vehicle tilt angle sensor 24 is used to correct the rotation of this coordinate system.

상술과 같이, 컨트롤러로부터의 전기 신호에 의해서, 전자 비례 밸브(3A 내지 3C)는 파일럿 펌프(50)로부터 공급되는 유압을 제어하여, 제어된 유압을 전환 밸브(4A 내지 4C) 또는 셀렉터 밸브(18A 내지 18C)를 통해서 주제어 밸브(13, 14, 15)에 작용시킴으로써, 실린더 목표 속도를 얻게 되도록, 주제어 밸브(13, 14, 15)의 스풀 위치를 제어하는 것이 행하여지지만, 전환 밸브(4A 내지 4C)를 수동 모드측으로 하면, 수동으로 실린더(120 내지 122)를 제어할 수가 있다.As described above, by the electric signal from the controller, the electromagnetic proportional valves 3A to 3C control the hydraulic pressure supplied from the pilot pump 50, so that the controlled hydraulic pressure is switched to the switching valves 4A to 4C or the selector valve 18A. Controlling the spool position of the main control valves 13, 14 and 15 is effected by acting on the main control valves 13, 14 and 15 through the through 18C, but the switching valves 4A to 4C ), The cylinders 120 to 122 can be controlled manually.

또, 스틱 합류 조정 비례 밸브(11)는 목표 실린더 속도에 따른 유량을 얻기 위해서 2개의 펌프(51, 52)의 합류 비율을 조정하는 것이다.In addition, the stick confluence adjustment proportional valve 11 adjusts the confluence ratio of the two pumps 51 and 52 in order to obtain the flow volume according to the target cylinder speed.

또한, 스틱 조작 레버(8)에는 상술된 ON-OFF 스위치(법면 굴착 스위치) (9)가 장착되어 있고, 오퍼레이터가 이 스위치(9)를 조작함으로써, 반자동 모드가 선택 또는 비선택된다. 그리고, 반자동 모드가 선택되면, 버킷(400)의 이끝(112)을 직선적으로 이동할 수 있게 된다.Moreover, the stick operation lever 8 is equipped with the above-mentioned ON-OFF switch (surface digging switch) 9, and a semi-automatic mode is selected or unselected by the operator operating this switch 9. And, if the semi-automatic mode is selected, it is possible to linearly move the teeth 112 of the bucket 400.

또한, 붐/버킷 조작 레버(6)에는 상술된 ON-OFF스위치(버킷 자동 복귀 스타트 스위치)(7)가 장착되어 있고, 오퍼레이터가 이 스위치(7)를 ON함으로써, 버킷(400)을 미리 설정된 각도로 자동 복귀시킬 수 있게 되어 있다.The boom / bucket operating lever 6 is also equipped with the above-described ON-OFF switch (bucket automatic return start switch) 7 and the operator turns on the switch 7 to set the bucket 400 in advance. It is possible to automatically return to the angle.

안전 밸브(5)는 전자 비례 밸브(3A 내지 3C)에 공급되는 파일럿압을 단속하기 위한 것이며, 상기 안전 밸브(5)가 ON 상태일때에만 파일럿압이 전자 비례 밸브(3A 내지 3C)에 공급되도록 되어 있다. 따라서, 반자동 제어상, 어떠한 고장이 있는 경우 등은 상기 안전 밸브(5)를 OFF 상태로 함으로써, 빠르게 링 게이지의 자동 제어를 정지할 수가 있다.The safety valve 5 is for controlling the pilot pressure supplied to the electromagnetic proportional valves 3A to 3C, and the pilot pressure is supplied to the electromagnetic proportional valves 3A to 3C only when the safety valve 5 is ON. It is. Therefore, in the case of semi-automatic control, if there is any trouble, the automatic control of the ring gauge can be stopped quickly by turning off the safety valve 5.

또한, 엔진(E)의 회전 속도는 오퍼레이터가 설정한 엔진 스로틀의 위치〔슬롯 다이얼(도시 생략)을 조작함으로써 설정됨〕에 따라 다르고, 더욱이, 엔진 스로틀이 일정하여도 부하에 따라 엔진 회전 속도는 변화한다. 펌프(50, 51, 52)는 엔진(E)에 직접 연결되어 있기 때문에, 엔진 회전 속도가 변화하면, 펌프 토출량도 변화하기 때문에, 주제어 밸브(13, 14, 15)의 스풀 위치가 일정하여도, 실린더 속도는 엔진 회전 속도의 변화에 따라 변화하게 된다. 이것을 보정하기 위해서 엔진 회전 속도 센서(23)가 장착되어 있고, 엔진 회전 속도가 낮을 때는 버킷 이끝(112)의 목표 이동 속도를 늦추도록 되어 있다.Further, the rotational speed of the engine E depends on the position of the engine throttle set by the operator (set by manipulating a slot dial (not shown)). Furthermore, even if the engine throttle is constant, the engine rotational speed depends on the load. Change. Since the pumps 50, 51, 52 are directly connected to the engine E, when the engine rotational speed changes, the pump discharge amount also changes, so that the spool positions of the main control valves 13, 14, 15 are constant. The cylinder speed changes with the change of the engine rotational speed. In order to correct this, the engine rotation speed sensor 23 is attached, and when the engine rotation speed is low, the target movement speed of the bucket tip 112 is slowed down.

목표 법면각 설정기 장착 모니터 패널(l0)(이하, 단지「모니터 패널(10)」이라 한다)은 목표 법면각(α)(도 6 및 도 11 참조), 버킷 복귀각의 설정기로서 사용되는 외에, 버킷 이끝(112)의 좌표나 계측된 법면각 혹은 계측된 2점 좌표간 거리 표시기로서도 사용되도록 되어 있다. 또, 상기 모니터 패널(10)은 조작 레버(6, 8)와 함께 운전 조작실(600)내에 설치된다.The monitor panel l0 (hereinafter referred to simply as the "monitor panel 10") with the target angle angle setter is used as the target angle angle α (see FIGS. 6 and 11) and the bucket return angle setter. In addition, it is also used as a distance indicator between the coordinates of the bucket tip 112, the measured normal angle, or the measured two-point coordinates. In addition, the monitor panel 10 is provided in the driving operation room 600 together with the operation levers 6 and 8.

즉, 본 실시예에 따른 시스템에 있어서는 종래의 파일럿 유압 라인에 압력 센서(19) 및 압력 스위치(16)가 내장되고, 조작 레버(6, 8)의 조작량을 검출하여, 리졸버(20, 21, 22)를 사용하여 피드백 제어를 행하고, 제어는 각 실린더(120, 121, 122)마다 독립된 다자유도 피드백 제어를 행할 수 있도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 압력 보상 밸브 등의 기름 용기의 추가가 불필요하게 된다. 또한, 차량 경사각 센서(24)를 사용하여 상부 선회체(100)의 경사에 의한 영향을 보정하고, 컨트롤러로부터의 전기 신호로써, 실린더(120, 121, 122)를 구동하기위해서 전자 비례 밸브(3A 내지 3C)를 이용한 구성으로도 되어 있다. 또, 수동/반자동 모드 전환 스위치(9)에 의해 오퍼레이터는 임의로 모드를 선택할 수 있도록으로 되어 있는 외에, 목표 법면각을 설정할 수 있도록 되어 있는 것이다.That is, in the system according to the present embodiment, the pressure sensor 19 and the pressure switch 16 are incorporated in the conventional pilot hydraulic line, and the amount of operation of the operation levers 6 and 8 is detected so that the resolvers 20, 21, The feedback control is performed using 22), and the control is configured to be able to perform independent multiple degree of freedom feedback control for each of the cylinders 120, 121, and 122. FIG. This makes it unnecessary to add oil containers such as pressure compensation valves. In addition, the vehicle inclination angle sensor 24 is used to correct the influence due to the inclination of the upper swing structure 100, and to drive the cylinders 120, 121, and 122 as an electric signal from the controller. To 3C). The manual / semi-automatic mode changeover switch 9 allows the operator to select a mode arbitrarily, as well as to set a target angle.

다음에, 컨트롤러로써 행하여지는 반자동 시스템의 제어 알고리즘에 관해서 기술지만, 상기 컨트롤러로써 행하여지는 반자동 제어 모드(버킷 자동 복귀 모드를 제외함)의 제어 알고리즘은 개략 도 4에 도시되어 있다.Next, although a control algorithm of the semi-automatic system performed by the controller is described, the control algorithm of the semi-automatic control mode (except the bucket automatic return mode) performed by the controller is schematically shown in FIG.

즉, 최초에, 버킷 이끝(112)의 이동 속도 및 방향을, 목표 법면 설정각, 스틱 실린더(121) 및 붐 실린더(120)를 제어하는 파일럿 유압, 차량 경사각, 엔진 회전 속도의 정보로부터 구할 수 있다. 그리고, 요청된 정보(버킷 이끝(112)의 이동 속도 및 이동 방향)에 근거하여 각 실린더(120, 121, 122)의 목표 속도를 연산한다. 이 때, 엔진 회전 속도의 정보는 실린더 속도의 상한을 결정할 때 필요하게 된다.That is, initially, the moving speed and direction of the bucket tip 112 can be obtained from the information of the target oil pressure setting angle, the pilot hydraulic pressure controlling the stick cylinder 121 and the boom cylinder 120, the vehicle inclination angle, and the engine rotation speed. have. Then, the target speeds of the cylinders 120, 121, and 122 are calculated based on the requested information (the moving speed and the moving direction of the bucket tip 112). At this time, the information of the engine rotational speed is necessary when determining the upper limit of the cylinder speed.

또한, 컨트롤러는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 각 실린더(120, 121, 122)마다 독립된 제어부(1A, 1B, 1C)를 갖추고 있고, 각 제어는 도 4에 도시된 바와 같이, 독립된 제어 피드백 루프로서 구성되며, 서로 간섭하지 않게 되어 있다.In addition, the controller has independent controllers 1A, 1B, 1C for each cylinder 120, 121, 122, as shown in FIGS. 3 and 4, and each control is independent, as shown in FIG. 4. It is configured as a control feedback loop and does not interfere with each other.

여기서, 본 실시예의 제어 장치의 요부에 관해서 설명하면, 도 4에 도시된 폐루프 제어내의 보상 구성은 각 제어부(1A, 1B, 1C)도, 도 5에 도시된 바와 같이, 변위, 속도에 관한 피드백 루프와 피드 포워드 루프의 다자유도 구성으로 되어 있고, 제어 게인(제어 파라미터) 가변의 피드백 루프식 보상 수단(72)과, 제어 게인(제어 파라미터) 가변의 피드 포워드 루프식 보상 수단(73)를 구비하여 구성되어 있다.Here, the main part of the control device of the present embodiment will be described. As shown in Fig. 5, the compensation structures in the closed loop control shown in Fig. 4 are related to the displacement and the speed. The feedback loop and the feed forward loop have a multiple degree of freedom, and include a feedback loop compensation means 72 of variable control gain (control parameter) and a feed forward loop compensation means 73 of variable control gain (control parameter). It is equipped with.

즉, 목표 속도가 주어지면, 피드백 루프식 보상 수단(72)에 있어서, 목표속도와 속도 피드백 정보의 편차에 소정의 게인(Kvp)(부호 62 참조)을 곱하는 루트와, 목표 속도를 일단 적분하여(도 5의 적분 요소 61 참조), 이 목표 속도 적분 정보와 변위 피드백 정보의 편차에 소정의 게인(Kpp)(부호 63 참조)을 곱하는 루트와, 상기 목표 속도 적분 정보와 변위 피드백 정보와의 편차에 소정의 게인 (Kpi)(부호 64 참조)을 곱하여 또한 적분(부호 66 참조)을 실시하는 루트에 의한 처리가 이루어는 한편, 피드 포워드식 보상 수단(73)에 있어서는 목표 속도에 소정의 게인(Kf)(부호 65 참조)을 곱하는 루트에 의한 처리가 이루어지게 되어 있다.That is, given the target speed, in the feedback loop type compensation means 72, the target speed and the route of multiplying the deviation of the target speed and the speed feedback information by a predetermined gain Kvp (see symbol 62) and the target speed are integrated once. (See integral element 61 in FIG. 5), a route of multiplying the deviation between the target speed integration information and the displacement feedback information by a predetermined gain Kpp (see symbol 63), and the deviation between the target speed integration information and the displacement feedback information. Is processed by the route of multiplying a predetermined gain Kpi (see reference numeral 64) and integrating (see reference numeral 66), while in the feed forward compensation means 73, a predetermined gain ( The processing by the route multiplied by Kf) (see reference numeral 65) is performed.

이 중, 피드백 루프 처리에 관해서 좀더 자세히 설명하면, 본 장치에는 도 5에 도시된 바와 같이, 실린더(120 내지 122)의 동작 정보를 검출하는 동작 정보 검출 수단(91)이 설치되어 있고, 컨트롤러(1)에서는 동작 정보 검출 수단(91)으로부터의 검출 정보와, 목표치 설정 수단(80)으로 설정된 목표 동작 정보(예를 들면, 목표 이동 속도)를 입력 정보로서, 붐(200) 등의 암부재 및 버킷(작업 부재)(400)가 목표로 하는 동작 상태가 되도록 제어 신호를 설정·출력한다. 또한, 동작 정보 검출 수단(91)은 구체적으로는 각 실린더(120 내지 122)의 위치를 검출할 수 있는 실린더 위치 검출 수단(83)이고, 본 실시예에는 상기실린더 위치 검출 수단(83)은 상술한 리졸버(20 내지 22)와 신호 변환기(26)로 구성되어 있다.Among these, the feedback loop processing will be described in more detail. As shown in Fig. 5, the apparatus is provided with motion information detecting means 91 for detecting motion information of the cylinders 120 to 122, and includes a controller ( In 1), arm members such as the boom 200 and the like are detected information from the motion information detecting means 91 and target motion information (for example, target movement speed) set by the target value setting means 80 as input information. The control signal is set and output so that the bucket (work member) 400 is in a target operation state. In addition, the motion information detecting means 91 is specifically a cylinder position detecting means 83 capable of detecting the position of each cylinder 120 to 122. In this embodiment, the cylinder position detecting means 83 is described above. It consists of one resolver 20 to 22 and a signal converter 26.

또, 상기의 게인(Kvp, Kpp, Kpi, Kf)의 값은 게인 스케쥴러(70)에 의해서 변경할 수 있도록 되어 있다.In addition, the values of the gains Kvp, Kpp, Kpi, and Kf can be changed by the gain scheduler 70.

또한, 비선형 제거 테이블(71)이, 전자 비례 밸브(3A 내지 3C)나 주제어 밸브(13 내지 15) 등의 비선형성을 제거하기 위해서 설치되어 있지만, 이 비선형제거 테이블(71)을 이용한 처리는 테이블 룩업법을 이용함으로서, 컴퓨터에 의해고속으로 행하도록 되어 있다.In addition, although the nonlinear removal table 71 is provided in order to remove nonlinearity, such as the electromagnetic proportional valves 3A-3C, main control valves 13-15, etc., the process using this nonlinear removal table 71 is a table | surface. By using the lookup method, it is performed by a computer at high speed.

상술과 같은 구성에 의해, 유압 동력삽을 사용하여, 도 11에 도시된 목표 법면각(α)의 법면 굴착 작업을 반자동으로 했을 때에, 본 실시예의 시스템에서는 종래의 수동 제어 시스템에 비해, 붐(200) 및 스틱(300)의 합성 이동량을 굴착 속도에 맞추어 자동 조정하는 전자 유압 시스템에 의해, 상기와 같은 반자동 제어 기능을 실현할 수 있다.By the configuration as described above, when the surface excavation work of the target normal angle α shown in FIG. 11 is semi-automatically using a hydraulic power shovel, the boom 200 is compared with the conventional manual control system in the system of the present embodiment. The semi-automatic control function as described above can be realized by the electrohydraulic system that automatically adjusts the combined movement amount of the stick and the stick 300 to the excavation speed.

즉, 유압 동력삽에 탑재된 컨트롤러에 여러가지의 센서로부터의 검출 신호(목표 법면각의 설정 정보를 포함)가 입력되며, 상기 컨트롤러(1)가, 이들의 센서로부터의 검출 신호(신호 변환기(26)를 통해 리졸버(20 내지 22)에서의 검출 신호도 포함)에 근거하여, 전자 비례 밸브(3A, 3B, 3C)를 통해, 주제어 밸브(13, 14, 15)를 제어함으로써, 붐(200), 스틱(300), 버킷(400)이 원하는 신축 변위로 되도록 제어를 실시하고, 상기와 같은 반자동 제어를 실행하는 것이다.That is, detection signals from the various sensors (including setting information of the target plane angle) are input to the controller mounted on the hydraulic power shovel, and the controller 1 detects the detection signals from these sensors (signal converter 26). The main control valves 13, 14, and 15 via the electromagnetic proportional valves 3A, 3B, and 3C, based on the detection signals from the resolvers 20 to 22 through the boom 200, The stick 300 and the bucket 400 are controlled so as to have a desired stretch displacement, and the semi-automatic control as described above is executed.

그리고, 이 반자동 제어에 있어서는 우선, 버킷 이끝(112)의 이동 속도 및 방향을, 목표 법면 설정각, 스틱 실린더(121) 및 붐 실린더(120)를 제어하는 파일럿 유압, 차량 경사각, 엔진 회전 속도의 정보로부터 구하고, 그 정보를 기초로 각 실린더(120, 121, 122)의 목표 속도를 연산하는 것이다. 이 때 엔진 회전 속도의 정보는 실린더 속도의 상한을 결정할 때 필요하게 된다. 또한, 제어는 각 실린더(120, 121, 122)마다 독립된 피드백 루프로 되어 있고, 서로 간섭하지 않는다.In this semi-automatic control, first, the moving speed and the direction of the bucket tip 112 are determined by the target oil pressure setting angle, the pilot oil pressure for controlling the stick cylinder 121 and the boom cylinder 120, the vehicle tilt angle, and the engine rotation speed. It calculates | requires from information and calculates the target speed of each cylinder 120, 121, 122 based on the information. At this time, the information of the engine rotational speed is necessary when determining the upper limit of the cylinder speed. In addition, the control is an independent feedback loop for each cylinder 120, 121, 122, and does not interfere with each other.

또, 상기 반자동 시스템에 있어서의 목표 법면각의 설정은 모니터 패널(10)상의 스위치에 의한 수치 입력에 의한 방법, 2점 좌표 입력법, 버킷 각도에 의한 입력법에 의해 이루어지고, 마찬가지로 반자동 시스템에 있어서의 버킷 복귀각의 설정은 모니터 패널(l0)상의 스위치에 의한 수치 입력에 의한 방법, 버킷 이동에 의한 방법에 의해 이루어지지만, 어느것이나 공지의 방법이 이용된다. 또한, 상기 각 반자동 제어 모드와 그 제어법은 리졸버(20 내지 22)로 검출된 각도 정보를 신호 변환기(26)로 실린더 신축 변위 정보로 변환한 것에 근거하여, 다음과 같이 행하여진다.In the semi-automatic system, the target angle is set by a method of numerical input by a switch on the monitor panel 10, a two-point coordinate input method, or an input method based on a bucket angle. Although the setting of the bucket return angle in the method is performed by the method of numerical input by the switch on the monitor panel 110 and the method by the bucket movement, any known method is used. Each semi-automatic control mode and its control method are performed as follows on the basis of converting the angle information detected by the resolvers 20 to 22 into cylinder expansion and contraction displacement information by the signal converter 26.

우선, 버킷 각도 제어 모드로서는 버킷(400)과 x 축으로 하는 각(버킷각) (φ)을 임의의 위치로 일정하게 되도록, 버킷 실린더(122) 길이를 제어한다. 이 때, 버킷 실린더 길이(λbk)는 붐 실린더 길이(λbm), 스틱 실린더 길이(λst) 및 상기의 각도(φ)가 정해지면 구할 수 있다.First, as the bucket angle control mode, the length of the bucket cylinder 122 is controlled so that the bucket 400 and the angle (bucket angle) phi having the x-axis are fixed at an arbitrary position. At this time, the bucket cylinder length [lambda] bk can be calculated | required if the boom cylinder length (lambda) bm, the stick cylinder length (lambda) st, and said angle (phi) are determined.

스무싱 모드로서는 버킷 각도(φ)는 일정하게 유지되기 때문에, 버킷 이끝(112)과 절점(108)은 평행하게 이동한다. 우선, 절점(108)이 x 축에 대하여 평행하게 이동하는 경우(수평 굴착)를 고려하면, 다음과 같이 된다.In the smoothing mode, since the bucket angle φ is kept constant, the bucket tip 112 and the node 108 move in parallel. First, considering the case where the node 108 moves parallel to the x axis (horizontal excavation), it becomes as follows.

즉, 이 경우는 굴착을 개시하는 링 게이지 자세에 있어서의 절점(108)의 좌표를 (x108, y108)로 하고, 이 때의 링 게이지 자세에 있어서의 붐 실린더(120)와 스틱 실린더(121)의 실린더 길이를 구하고, x108가 수평으로 이동하도록 붐(200)과 스틱(300)의 속도를 구한다. 또, 절점(108)의 이동 속도는 스틱 조작 레버(8)의 조작량에 의해서 결정된다.That is, in this case, the coordinates of the nodes 108 in the ring gauge attitude to start excavation are (x 108 , y 108 ), and the boom cylinder 120 and the stick cylinder (in the ring gauge attitude at this time) Obtain the cylinder length of 121 and the speed of the boom 200 and the stick 300 so that x 108 moves horizontally. In addition, the moving speed of the node 108 is determined by the operation amount of the stick operation lever 8.

또한, 절점(108)의 평행 이동을 고려한 경우, 미소시간(Δt) 이후의 절점(108)의 좌표는(x108 +Δx, y108)로 나타낸다. Δx는 이동 속도에 의해서 결정되는 미소 변위이다. 따라서, x108에 Δx를 고려하는 것으로, Δt 이후 목표 붐 및 스틱 실린더의 길이가 요구된다.In addition, when the parallel movement of the node 108 is considered, the coordinate of the node 108 after the minute time Δt is represented by (x108 + Δx, y 108 ). Δx is a micro displacement determined by the moving speed. Therefore, by considering Δx at x 108 , the length of the target boom and stick cylinder after Δt is required.

법면 굴착 모드로서는 스무싱 모드와 같은 요령의 제어로 되지만, 이동하는 점이 절점(108)으로부터 버킷 이끝 위치(112)로 변경되고, 또한, 버킷 실린더길이가 고정되는 것을 고려한 제어로 된다.As the normal excavation mode, the same control as in the smoothing mode is performed, but the moving point is changed from the node 108 to the bucket tip position 112, and the control takes into account that the bucket cylinder length is fixed.

또한, 차량 경사각 센서(24)에 의한 최종 경사각의 보정에 관해서는 프론트 링 게이지 위치의 연산은 도 6에 있어서의 절점(101)을 원점으로 한 xy 좌표계에서 행하여진다. 따라서, 차량 본체가 xy 평면에 대하여 경사진 경우, 상기 xy 좌표가 회전하고, 지면에 대한 목표 경사각이 변화하게 된다. 이것을 보정하기 위해서, 차량에 차량 경사각 센서(24)를 장착하고, 상기 차량 경사각 센서(24)에 의해서, 차량 본체가 xy 평면에 대하여 β만큼 회전하고 있는 것이 검출된 경우, β만큼 가산한 값으로 고침으로써 보정하면 된다.In addition, regarding the correction | amendment of the final inclination angle by the vehicle inclination-angle sensor 24, calculation of a front ring gauge position is performed in the xy coordinate system which made the node 101 the origin of FIG. Therefore, when the vehicle body is inclined with respect to the xy plane, the xy coordinates rotate and the target inclination angle with respect to the ground changes. In order to correct this, the vehicle inclination angle sensor 24 is attached to the vehicle, and when the vehicle inclination angle sensor 24 detects that the vehicle body is rotated by β with respect to the xy plane, the vehicle inclination angle sensor 24 is added to the value added by β. You can correct it by fixing it.

엔진 회전 속도 센서(23)에 의한 제어 정밀도 악화의 방지에 관해서는 이하와 같다. 즉, 목표 버킷 이끝 속도의 보정에 관해서는 목표 버킷 이끝 속도는 스틱 조작 레버(8) 및 붐/버킷 조작 레버(6)의 위치와 엔진 회전 속도로부터 결정된다. 또한, 유압 펌프(51, 52)는 엔진(E)에 직접 연결되어 있기 때문에, 엔진 회전 속도가 낮을 때, 펌프 토출량도 감소하여, 실린더 속도가 감소하게 된다. 그 때문에, 엔진 회전 속도를 검출하여, 펌프 토출량의 변화에 맞도록 목표 버킷 이끝 속도를 산출하고 있는 것이다.The prevention of deterioration of the control accuracy by the engine rotation speed sensor 23 is as follows. That is, regarding the correction of the target bucket tipping speed, the target bucket tipping speed is determined from the positions of the stick operating lever 8 and the boom / bucket operating lever 6 and the engine rotational speed. In addition, since the hydraulic pumps 51 and 52 are directly connected to the engine E, when the engine rotation speed is low, the pump discharge amount also decreases, and the cylinder speed decreases. Therefore, the engine rotational speed is detected and the target bucket tipping speed is calculated to match the change of the pump discharge amount.

또한, 목표 실린더 속도의 최대치의 보정에 관해서는 목표 실린더 속도는 링 게이지의 자세 및 목표 법면 경사각에 의해서 변화하는 것과, 펌프 토출량이엔진 회전 속도의 저하에 따라 감소하는 경우, 최대 실린더 속도도 감소시킬 필요가 있는 것을 고려한 보정이 행하여진다. 또한, 목표 실린더 속도가 최대 실린더 속도를 초과하였을 때는 목표 버킷 이끝 속도가 감소하여, 목표 실린더 속도가 최대 실린더 속도를 초과하지 않도록 한다.In addition, regarding the correction of the maximum value of the target cylinder speed, the target cylinder speed is changed by the attitude of the ring gauge and the target inclination angle, and when the pump discharge amount decreases as the engine rotation speed decreases, the maximum cylinder speed is also reduced. Correction in consideration of the need is made. In addition, when the target cylinder speed exceeds the maximum cylinder speed, the target bucket tip speed decreases, so that the target cylinder speed does not exceed the maximum cylinder speed.

이상, 여러가지의 제어 모드와 그 제어 방법에 관해서 설명하였지만, 어느것이나 실린더 신축 변위 정보에 근거하여 행하는 방법으로, 이 방법에 의한 제어 내용에 관해서는 공지이다. 즉, 본 실시예에 따른 시스템에서는 리졸버(20 내지 22)로 각도 정보를 검출한 후에, 각도 정보를 신호 변환기(26)로 실린더 신축 변위 정보로 변환하고 있기 때문에, 이후는 공지의 제어 방법을 사용할 수 있는 것이다.Although various control modes and control methods have been described above, all of them are performed based on the expansion and contraction information of the cylinder, and the control contents by this method are well known. That is, in the system according to the present embodiment, after the angle information is detected by the resolvers 20 to 22, the angle information is converted into the expansion and contraction information of the cylinder by the signal converter 26. It can be.

이렇게하여, 컨트롤러로(1)써, 각종의 제어가 이루어지지만, 본 실시예에 따른 시스템에서는 리졸버(20 내지 22)로 검출된 각도 정보 신호가, 신호 변환기(26)에서, 실린더 변위 정보로 변환되어, 컨트롤러(1)에 입력되어 있기 때문에, 종래와 같이, 붐(200), 스틱(300), 버킷(400)용 실린더의 각 신축 변위를 검출하기 때문에 비싼 스트로크 센서를 사용하지 않아도, 종래의 제어 시스템에서 사용하고 있는 실린더 신축 변위를 사용한 제어를 실행할 수가 있다. 이것에 의해, 저비용화하면서, 버킷(400)의 위치와 자세를 정확히 또한 안정하게 제어할 수 있는 시스템을 제공할 수 있는 것이다.In this way, although various control is performed by the controller 1, in the system according to the present embodiment, the angle information signal detected by the resolvers 20 to 22 is converted into the cylinder displacement information by the signal converter 26. In order to detect the expansion and contraction of the cylinders for the boom 200, the stick 300, and the bucket 400, as in the conventional case, since they are input to the controller 1, even if an expensive stroke sensor is not used, The control using the expansion and contraction of the cylinder used in the control system can be executed. This can provide a system capable of precisely and stably controlling the position and attitude of the bucket 400 while reducing the cost.

또한, 피드백 제어 루프가 각 실린더(120, 121, 122)마다 독립되어 있고, 제어 알고리즘이 변위, 속도 및 피드 포워드의 다자유 제어로 하고 있기 때문에, 제어 시스템을 간소화할 수 있는 외에, 유압 기기의 비선형성을 테이블 룩업 방법에 의해 고속으로 선형화하는 것이 가능하기 때문에, 제어 정밀도의 향상에도 기여하고 있다.In addition, since the feedback control loop is independent for each cylinder 120, 121, and 122, and the control algorithm is multi-free control of displacement, speed, and feed forward, the control system can be simplified and the Since nonlinearity can be linearized at high speed by the table lookup method, it also contributes to the improvement of control precision.

또한, 차량 경사각 센서(24)에 의해 차량 경사의 영향을 보정하거나, 엔진 회전 속도를 판독함으로써, 엔진 스로틀의 위치 및 부하 변동에 의한 제어 정밀도의 악화를 보정하고 있기 때문에, 보다 정확한 제어의 실현에 기여하고 있다.In addition, the vehicle inclination angle sensor 24 corrects the influence of the vehicle inclination or reads the engine rotation speed, thereby correcting the deterioration of the control accuracy due to the position of the engine throttle and the load variation. Contribute.

또한, 외부 터미널(2)을 사용하여 게인 조정 등의 유지도 가능하기 때문에, 조정 등이 용이한 이점도 갖게 된다. 또한, 압력 센서(19) 등을 사용하여 파일럿 압의 변화에 의해, 조작 레버(7, 8)의 조작량을 구하고, 또한 종래의 오픈 센터 밸브 유압 시스템을 그대로 이용하고 있기 때문에, 압력 보상 밸브 등의 추가를 필요로 하지 않는 이점이 있는 외에, 목표 법면각 설정기 부착 모니터 패널(10)로 버킷 이끝 좌표를 리얼 타임으로 표시할 수 있게 된다. 또한, 안전 밸브(5)를 사용한 구성에 의해, 시스템의 이상시에서의 시스템 이상 동작도 방지할 수 있다.Moreover, since the gain adjustment etc. can also be maintained using the external terminal 2, it also has the advantage that adjustment is easy. Moreover, since the operation amount of the operation levers 7 and 8 is calculated | required by the change of pilot pressure using the pressure sensor 19 etc., and the conventional open center valve hydraulic system is used as it is, a pressure compensation valve etc. In addition to the advantage of not requiring addition, the bucket tip coordinates can be displayed in real time with the monitor panel 10 with the target angle setting. Moreover, by the structure using the safety valve 5, system abnormal operation | movement at the time of a system abnormality can also be prevented.

또, 상술한 실시예에는 본 발명을 유압 동력삽에 적용한 경우에 관해서 설명하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 실린더식 액추에이터로 구동되는 관절식 암기구를 갖는 트랙터, 로터, 블도우저 등의 건설 기계이면 마찬가지로 적용되며, 어떤 건설 기계에 있어서도 상술과 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.Moreover, although the above-mentioned embodiment demonstrates the case where this invention is applied to a hydraulic power shovel, this invention is not limited to this, The tractor, the rotor, and the browser which have an articulated arm mechanism driven by a cylindrical actuator are mentioned. If it is a construction machine, it applies similarly, and the above-mentioned effect can be acquired also in any construction machine.

또한, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지에서 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수가 있다.In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It can variously deform and implement in the range which does not deviate from the meaning of this invention.

이상과 같이, 본 발명의 건설 기계의 제어 장치에 의하면, 상술과 같이 종래의 제어 시스템에서 사용하고 있는 액추에이터의 신축 변위 정보를 사용한 제어를 실행함으로써, 저비용화하면서, 건설 기계의 암기구의 위치와 자세를 정확하고 또한 안정되게 제어할 수 있기 때문에, 건설 현장 등의 원하는 작업 현장에서의 설비 투자 비용의 저비용화나 시공 기간의 단축화 등에 대단히 기여하여, 그 유용성은 대단히 높은 것으로 생각된다.As described above, according to the control device of the construction machine of the present invention, as described above, by performing the control using the expansion and contraction information of the actuator used in the conventional control system, the position of the arm mechanism of the construction machine can be reduced, Since the posture can be controlled accurately and stably, it is considered to greatly contribute to the reduction of the cost of equipment investment at the desired work site such as the construction site, the reduction of the construction period, and the usefulness thereof.

Claims (7)

건설 기계 본체(100)와,Construction machine body 100, 상기 건설 기계 본체(100)에 한 쪽 단부를 축에 지지시키고, 다른 쪽 단부측에 작업 부재를 갖는 동시에, 관절부를 통해 서로 접속된 적어도 한 쌍의 암부재(200, 300)를 갖는 관절식 암기구와,An articulated arm having one end supported on the shaft on the construction machine main body 100, having a working member on the other end side, and having at least one pair of arm members 200 and 300 connected to each other via a joint part. Appliance, 신축 동작을 행함으로써, 상기 암기구를 구동하는 복수의 실린더식 액추에이터(120 내지 122)를 갖는 실린더식 액추에이터 기구와,A cylindrical actuator mechanism having a plurality of cylindrical actuators 120 to 122 for driving the female mechanism by stretching and expanding, 상기 암기구의 자세를 각도 정보로 검출하는 각도 검출 수단(20 내지 22)과,Angle detecting means (20 to 22) for detecting the posture of the cancer mechanism as angle information; 상기 각도 검출 수단(20 내지 22)에서 얻어진 각도 정보를 대응하는 상기 실린더식 액추에이터의 신축 변위 정보로 변환하는 변환 수단(26)과,Conversion means 26 for converting the angle information obtained by the angle detecting means 20 to 22 into expansion and contraction displacement information of the corresponding cylindrical actuator; 상기 변환 수단(26)으로 변환된 상기 실린더식 액추에이터(120 내지 122)의 신축 변위 정보에 근거하여, 상기 실린더식 액추에이터(120 내지 122)가 소정의 신축 변위가 되도록 제어하는 제어 수단(1)을 구비하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 제어 장치.The control means 1 for controlling the cylindrical actuators 120 to 122 to have a predetermined expansion and contraction displacement based on the expansion and displacement information of the cylindrical actuators 120 to 122 converted into the conversion means 26. The control apparatus of the construction machine characterized by the above-mentioned. 제 1 항에 있어서, 상기 관절식 암기구는 상기 건설 기계 본체(100)에 대하여 한 쪽 단부가 회전가능하게 접속된 붐(200)과,According to claim 1, The articulated arm mechanism and the boom 200, one end rotatably connected to the construction machine body 100, 상기 붐(200)에 대하여 한 쪽 단부가 상기 관절부를 통해 회전가능하게 접속되는 스틱(300)을 구비하여 구성됨과 동시에, 상기 작업 부재(400)가, 스틱(300)에 대하여, 한 쪽 단부가 관절부를 통해 회전가능하게 접속되며, 선단부가 지면을 굴착하여 내부에 토사가 수용 가능한 버킷(400)으로서 구성된 것을 특징으로 하는 의 건설 기계의 제어 장치.The work member 400 is configured to include a stick 300 at which one end is rotatably connected to the boom 200 through the joint portion, and the work member 400 has one end at the stick 300. The control device of the construction machine of the construction machine which is rotatably connected through the joint part, and the tip part is configured as a bucket 400 which excavates the ground and accommodates the earth and sand therein. 제 2 항에 있어서, 상기 실린더식 액추에이터 기구가, 상기 건설 기계 본체(100)와 붐(200)사이에 장착되어, 단부간의 거리를 신축함으로써, 상기 붐을 건설 기계 본체에 대하여 회전시키는, 붐 유압 실린더(120)와,3. The boom hydraulic pressure according to claim 2, wherein the cylindrical actuator mechanism is mounted between the construction machine body 100 and the boom 200 to rotate the boom with respect to the construction machine body by stretching the distance between ends. Cylinder 120, 상기 붐(200)과 스틱(300) 사이에 장착되어, 단부간의 거리를 신축함으로써, 상기 스틱(300)을 붐(200)에 대하여 회전시키는 스틱 유압 실린더(121)와,A stick hydraulic cylinder 121 mounted between the boom 200 and the stick 300 to rotate the stick 300 with respect to the boom 200 by stretching the distance between end portions; 상기 스틱(300)과 버킷(400) 사이에 장착되며, 단부간의 거리가 신축됨으로써, 상기 버킷(400)을 스틱에 대하여 회전시키는 버킷 유압 실린더(122)를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 제어 장치.Is mounted between the stick 300 and the bucket 400, the distance between the end is stretched, the control of the construction machine characterized in that it comprises a bucket hydraulic cylinder 122 for rotating the bucket 400 relative to the stick Device. 제 2 항에 있어서, 상기 각도 검출 수단이 상기 붐(200)의 자세를 검출하는 제 1 각도 센서(20)와,The method of claim 2, wherein the angle detecting means is a first angle sensor 20 for detecting the attitude of the boom 200, 상기 스틱(300)의 자세를 검출하는 제 2 각도 센서(21)와,A second angle sensor 21 for detecting a posture of the stick 300, 상기 버킷(400)의 자세를 검출하는 제 3 각도 센서(22)를 구비하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 제어 장치.And a third angle sensor (22) for detecting the attitude of the bucket (400). 제 1 항에 있어서, 상기 변환 수단(26)이 상기 각도 검출 수단(20 내지 22)으로 얻어진 각도 정보로부터 상기 각도 정보에 대응하는 실린더식 액추에이터(120 내지 122)의 신축 변위 정보를 연산에 의해 구하는 연산 수단(26C)을 구비하고 있는 것을 특징으로 건설 기계의 제어 장치.2. The calculation method according to claim 1, wherein the conversion means (26) calculates, by calculation, expansion and displacement information of the cylindrical actuators (120 to 122) corresponding to the angle information from the angle information obtained by the angle detection means (20 to 22). A computing device (26C) is provided, characterized in that the control device for a construction machine. 제 1 항에 있어서, 상기 변환 수단(26)이 상기 각도 검출 수단(20 내지 22)으로 얻어진 각도 정보에 대응하는 상기 실린더식 액추에이터(120 내지 122)의 신축 변위 정보를 기억하는 기억 수단(26B)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 제어 장치.The storage means (26B) according to claim 1, wherein said converting means (26) stores expansion and contraction information of said cylindrical actuators (120 to 122) corresponding to the angle information obtained by said angle detecting means (20 to 22). The control apparatus of the construction machine characterized by the above-mentioned. 제 3 항에 있어서, 상기 변환 수단(26)이 상기 제 1 각도 센서(20)로 얻어진 각도 정보를 상기 붐 유압 실린더(120)의 신축 변위 정보로 변환하여, 상기 제 2 각도 센서(21)로 얻어진 각도 정보를 상기 스틱 유압 실린더(121)의 신축 변위 정보로 변환하여, 상기 제 3 각도 센서(22)로 얻어진 각도 정보를 상기 버킷 유압 실린더(122)의 신축 변위 정보로 변환하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 제어 장치.4. The converting means (26) according to claim 3, wherein the converting means (26) converts the angular information obtained by the first angular sensor (20) into expansion and contraction information of the boom hydraulic cylinder (120) to the second angular sensor (21). Configured to convert the obtained angle information into expansion and contraction displacement information of the stick hydraulic cylinder 121 and convert the angle information obtained from the third angle sensor 22 into extension and displacement information of the bucket hydraulic cylinder 122. The control device of the construction machine.
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