JPS6229566B2 - - Google Patents
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- JPS6229566B2 JPS6229566B2 JP2074080A JP2074080A JPS6229566B2 JP S6229566 B2 JPS6229566 B2 JP S6229566B2 JP 2074080 A JP2074080 A JP 2074080A JP 2074080 A JP2074080 A JP 2074080A JP S6229566 B2 JPS6229566 B2 JP S6229566B2
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- receiver
- arm
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- Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、油圧掘削機のバケツトレベルを制御
するためのレーザビーム受光装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a laser beam receiver for controlling a bucket level of a hydraulic excavator.
一般に、第1図に示すようなブーム1、アーム
2およびバケツト3を具備するパワーシヨベルに
おいて、ブーム1のみを回動操作するとバケツト
刃先3aの軌跡は矢印Aに示すような弧を描き、
アーム2のみを回動操作するとバケツト刃先3a
の軌跡は矢印Bに示すような弧を描く。 Generally, in a power shovel equipped with a boom 1, an arm 2, and a bucket 3 as shown in FIG. 1, when only the boom 1 is rotated, the trajectory of the bucket tip 3a draws an arc as shown by arrow A.
When only arm 2 is rotated, the bucket tip 3a
The trajectory draws an arc as shown by arrow B.
ところで上記パワーシヨベルを用いて法面整地
または平面整地等の直線整地作業を行う場合は上
記ブーム1とアーム2を同時に操作しなければな
らない。したがつてパワーシヨベルによる整地作
業はオペレータの技術に大きく依存し、これによ
つて作業精度のばらつき及び作業効率の低下を招
いている。 By the way, when performing linear ground leveling work such as slope leveling or surface leveling using the above-mentioned power shovel, the above-mentioned boom 1 and arm 2 must be operated at the same time. Therefore, ground leveling work using a power shovel is highly dependent on the skill of the operator, resulting in variations in work accuracy and a decrease in work efficiency.
そこで、従来基準レーザビームを張りこのビー
ムをパワーシヨベルのアームに取り付けた受光器
が捕捉するようにしてブーム1、アーム2を制御
するパワーシヨベルの自動制御が提案されてい
る。しかしこの装置はアームやブームの回動によ
つて受光器も回動し、そのため受光器がレーザビ
ームを正確に捕捉することができないという欠点
があつた。 Therefore, automatic control of a power shovel has been proposed in which a reference laser beam is emitted and the beam is captured by a light receiver attached to the arm of the power shovel to control the boom 1 and the arm 2. However, this device had a drawback in that the light receiver also rotated as the arm or boom rotated, making it impossible for the light receiver to accurately capture the laser beam.
本発明は上記欠点に鑑みてなされたもので、受
光器とレーザ平面とのなす角を常に一定に保ち、
レーザビームが受光器の受光面正面から入射する
ようにしてレーザビームを正確に補捉するように
した受光装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks, and is designed to keep the angle between the receiver and the laser plane constant at all times.
An object of the present invention is to provide a light receiving device that accurately captures a laser beam by making the laser beam enter from the front of a light receiving surface of a light receiver.
以下本発明を添付図面を参照して詳細に説明す
る。 The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
第2図はブーム枢動点Oを座標原点にとり、ブ
ーム1、アーム2、バケツト3、受光器4、仕上
面aおよびレーザビーム投光器(図示せず)によ
つて張られたレーザ平面bをx−y座標系に表わ
したものである。ここで、y軸とブーム枢動点O
およびアーム枢動点Pを結ぶ直線とのなす角(ブ
ーム角)をαとし、ブーム枢動点Oおよびアーム
枢動点Pを結ぶ直線とアーム枢動点Pおよびバケ
ツト枢動点Qを結ぶ直線とのなす角(アーム角)
をβとし、アーム枢動点Pおよびバケツト枢動点
Qを結ぶ直線と受光器4の受光面とのなす角(受
光器角)をとし、仕上面aとx軸とのなす角
(仕上面傾斜角)をθとする。また、レーザ平面
は仕上面aに対して平行で、かつ受光器4の受光
面中央に入射する高さに張られている。図からわ
かるように、レーザ平面bと受光面4の受光面4
aとが直交するためには、条件、
α+β++θ=π ………(1)
が満たされなければならない。上記第(1)式を受光
器角について解くと、
=π−(α+β+θ) ………(2)
となる。すなわち、上記第(2)式を満足するように
受光器角を制御することによつて、受光面4a
とレーザ平面bとが垂直に交わるようになる。 In Figure 2, the coordinate origin is the boom pivot point O, and the laser plane b extended by the boom 1, arm 2, bucket 3, receiver 4, finished surface a, and laser beam projector (not shown) is x. - It is expressed in the y coordinate system. Here, the y-axis and the boom pivot point O
Let α be the angle (boom angle) formed by the straight line connecting the arm pivot point P and the straight line connecting the boom pivot point O and the arm pivot point P, and the straight line connecting the arm pivot point P and the bucket pivot point Q. Angle with (arm angle)
Let β be the angle between the straight line connecting the arm pivot point P and the bucket pivot point Q and the light-receiving surface of the receiver 4 (receiver angle), and the angle between the finished surface a and the x-axis (the finished surface The angle of inclination) is assumed to be θ. Further, the laser plane is parallel to the finished surface a and is set at a height such that the laser beam enters the center of the light receiving surface of the light receiver 4. As can be seen from the figure, the laser plane b and the light receiving surface 4 of the light receiving surface 4
In order for a to be orthogonal, the condition α+β++θ=π……(1) must be satisfied. When equation (1) above is solved for the receiver angle, it becomes =π-(α+β+θ) (2). That is, by controlling the light receiver angle so as to satisfy the above equation (2), the light receiving surface 4a
and the laser plane b come to intersect perpendicularly.
第3図、第4図はこの発明に係わる制御回路の
一例をブロツク図で示したもので、第3図は受光
器4の出力に基づくブームシリンダ8の制御系、
第4図は受光器角の制御系を示している。 3 and 4 are block diagrams showing an example of a control circuit according to the present invention. FIG. 3 shows a control system for the boom cylinder 8 based on the output of the light receiver 4,
FIG. 4 shows a control system for the receiver angle.
また、第5図は受光器角をコントロールする
受光器角可変装置の一実施例を示すものであり、
第6図はこの受光器角制御装置のアーム先端への
配設例を示すものである。 Furthermore, FIG. 5 shows an embodiment of a receiver angle variable device for controlling the receiver angle.
FIG. 6 shows an example of how this receiver angle control device is installed at the tip of the arm.
今、第2図に示すように受光器4はレーザビー
ムを受光面中央で捕捉しているとする。そこでア
ーム2を手動操作することによりアーム角βを変
化させると、アーム2に装着した受光器4の受光
面中央は、レーザ平面bからずれる。受光器4は
そのずれの方向および大きさに応じた極性および
大きさの信号を増幅回路5(第3図)に加える。
増幅器5はこの信号を増幅し、駆動回路6を介し
て電磁弁7に加え、これによつて電磁弁7はブー
ムシリンダ8の圧油の油量および方向を切換え
る。ブームシリンダ8は加えられた圧油によつて
ブーム1を回動操作する。そして、受光器4がレ
ーザビームを受光面中央で捕捉すると上記動作は
停止する。このようにアーム角βに応じてブーム
角αは自動制御される。 Assume that the light receiver 4 captures the laser beam at the center of the light receiving surface as shown in FIG. Therefore, when the arm angle β is changed by manually operating the arm 2, the center of the light receiving surface of the light receiver 4 attached to the arm 2 is shifted from the laser plane b. The photodetector 4 applies a signal of polarity and magnitude corresponding to the direction and magnitude of the shift to the amplifier circuit 5 (FIG. 3).
The amplifier 5 amplifies this signal and applies it to the solenoid valve 7 via the drive circuit 6, so that the solenoid valve 7 switches the amount and direction of the pressure oil in the boom cylinder 8. The boom cylinder 8 rotates the boom 1 by applying pressure oil. Then, when the light receiver 4 captures the laser beam at the center of the light receiving surface, the above operation stops. In this way, the boom angle α is automatically controlled according to the arm angle β.
第4図に示す回路は、ブーム角α、アーム角
β、仕上面傾斜角θ、受光器角をそれぞれ検出
するポテンシヨメータ9,10,11,12、加
算器13,14、駆動回路15および駆動モータ
16から構成されている。ポテンシヨメータ9は
ブーム枢動点Oに配設され、第3図に示す回路に
よつて自動制御されたブーム角αを検出し、−α
に対応する信号を加算器13に加える。ポテンシ
ヨメータ10はアーム枢動点Pに配設され、手動
操作によつて回動操作されたアーム2のアーム角
βを検出し、−βに対応する信号を加算点13に
加える。また、ポテンシヨメータ11は仕上面傾
斜角θを予設定するもので、−θに対応する信号
を発生し、これを加算器13に加える。加算器1
3は上記3入力信号を加算し、−(α+β+θ)に
対応する信号を加算器14に加える。一方、ポテ
ンシヨメータ12は受光器直結ギア18(第5
図)に配設され、受光器角を検出し、−に対
応する信号を加算器14の他の入力に加える。加
算器14は角度πに対応する信号と上記2入力信
号とを加算し、偏差角eに対応する信号を駆動
回路15を介して駆動モータ16に加える。ただ
し、偏差角eは、
e=π−(α+β+θ)− ………(3)
である。駆動モータ15は入力信号に基づき受光
器角をコントロールする。すなわち、駆動モー
タ15の駆動力は駆動モータ直結ギア17(第5
図)を介して受光器直結ギア18に伝達される。
受光器直結ギア18は、レベル調整用シリンダ1
9を介して受光器4に結合されており、受光器直
結ギア18の回動に応じて受光器4を矢印Cある
いはD方向に回動させる。なお、レベル調整用シ
リンダはレーザビームを受光面中央で捕捉するよ
うに初めに受光器4の支持長を調整するものであ
る。このようにして受光器角は偏差角eが0
になるように制御される。そして偏差角eが0
になると、前記第(3)式は前記第(2)式と等しくな
り、受光器4の受光面4aとレーザ平面bとが垂
直に交わるようになる。したがつて、第7図a,
b,cに示すようにアーム2を移行させるとレー
ザ平面bとバケツト刃先3aとの距離は、受光器
角可変装置配設位置に起因するわずかな誤差を除
きほぼ一定に保たれ、正確な整地作業ができる。 The circuit shown in FIG. 4 includes potentiometers 9, 10, 11, 12, adders 13, 14, a drive circuit 15, and It consists of a drive motor 16. The potentiometer 9 is arranged at the boom pivot point O and detects the boom angle α automatically controlled by the circuit shown in FIG.
A signal corresponding to is added to the adder 13. The potentiometer 10 is disposed at the arm pivot point P, detects the arm angle β of the arm 2 rotated manually, and adds a signal corresponding to -β to the addition point 13. Further, the potentiometer 11 is used to preset the finished surface inclination angle θ, and generates a signal corresponding to −θ, which is applied to the adder 13. Adder 1
3 adds the above three input signals and adds a signal corresponding to -(α+β+θ) to the adder 14. On the other hand, the potentiometer 12 is connected to the receiver directly connected gear 18 (fifth
), which detects the receiver angle and adds a signal corresponding to - to the other input of the adder 14. The adder 14 adds the signal corresponding to the angle π and the above two input signals, and applies the signal corresponding to the deviation angle e to the drive motor 16 via the drive circuit 15. However, the deviation angle e is e = π - (α + β + θ) - (3). A drive motor 15 controls the receiver angle based on an input signal. That is, the driving force of the drive motor 15 is transferred to the drive motor directly connected gear 17 (fifth
The light is transmitted to the light receiver direct connection gear 18 via the light receiver (see Fig.).
The receiver direct connection gear 18 is the level adjustment cylinder 1
The light receiver 4 is coupled to the light receiver 4 via the light receiver 9, and the light receiver 4 is rotated in the direction of arrow C or D in accordance with the rotation of the light receiver direct connection gear 18. The level adjustment cylinder is used to first adjust the support length of the light receiver 4 so that the laser beam is captured at the center of the light receiving surface. In this way, the receiver angle has a deviation angle e of 0.
controlled so that And the deviation angle e is 0
Then, the above equation (3) becomes equal to the above equation (2), and the light receiving surface 4a of the light receiver 4 and the laser plane b intersect perpendicularly. Therefore, Fig. 7a,
When the arm 2 is moved as shown in b and c, the distance between the laser plane b and the bucket tip 3a is kept almost constant except for a slight error caused by the position of the variable receiver angle device, and accurate grading is achieved. I can work.
以上説明したように本発明によれば、ブームお
よびアームの回動にかかわらずレーザビームを正
確に捕捉することができる。また、受光器とレー
ザビームとが垂直に交わるように構成したため、
高精度かつ安定な整地作業が可能になる。 As described above, according to the present invention, the laser beam can be accurately captured regardless of the rotation of the boom and arm. In addition, since the receiver and laser beam are configured to intersect perpendicularly,
Enables highly accurate and stable land leveling work.
第1図はパワーシヨベルの動作説明図、第2図
は本発明に係る受光器とパワーシヨベルの作業腕
との座標位置を示す図、第3図は本発明に係るブ
ーム角の制御回路の一実施例を示すブロツク図、
第4図は本発明に係る受光器角の制御回路の一実
施例を示すブロツク図、第5図は本発明に係る受
光器角可変装置の側面図、第6図はこの受光器角
可変装置の配設例を示す図、第7図はアームの移
動にともなつて回動する受光器を示す図である。
1……ブーム、2……アーム、3……バケツ
ト、4……受光器、5……増幅回路、6,15…
…駆動回路、7……電磁弁、8……ブームシリン
ダ、9,10,11,12……ポテンシヨメー
タ、13,14……加算器、16……駆動モー
タ、17……駆動モータ直結ギア、18……受光
器直結ギア、19……レベル設定用シリンダ。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the operation of the power shovel, FIG. 2 is a diagram showing the coordinate positions of the light receiver and the working arm of the power shovel according to the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the boom angle control circuit according to the present invention. A block diagram showing
FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the receiver angle control circuit according to the present invention, FIG. 5 is a side view of the receiver angle variable device according to the present invention, and FIG. 6 is the receiver angle variable device according to the present invention. FIG. 7 is a diagram showing a light receiver that rotates as the arm moves. 1...Boom, 2...Arm, 3...Bucket, 4...Receiver, 5...Amplification circuit, 6, 15...
... Drive circuit, 7 ... Solenoid valve, 8 ... Boom cylinder, 9, 10, 11, 12 ... Potentiometer, 13, 14 ... Adder, 16 ... Drive motor, 17 ... Drive motor direct connection gear , 18...Receiver direct connection gear, 19...Level setting cylinder.
Claims (1)
アームに配設され、仕上面に平行に張られた基準
レーザビームを受光する受光装置において、アー
ム枢動点およびバケツト枢動点を結ぶ直線と受光
装置の受光器受光面とのなす角(受光器角)を変
化させる受光器角可変装置と、ブーム角をα、ア
ーム角をβ、仕上面傾斜角をθ、受光器角をと
するとき、式 α+β+θ+=π が成立するように前記受光器角可変装置を制御す
る制御装置とを具える受光装置。 2 前記受光器角可変装置が受光器の支持長を変
化させるレベル調整用シリンダと、受光器に前記
レベル調整用シリンダを介して結合する受光器直
結ギアと、前記受光器直結ギアにそれぞれ歯合す
る駆動モータ直結ギアおよび受光器角検出ポテン
シヨメータとを具えたものである特許請求の範囲
第1項記載の受光装置。 3 前記受光器角可変装置を制御する制御装置が
ブーム角αを検出するブーム角検出ポテンシヨメ
ータから出力される−αに対応する信号とアーム
角βを検出するアーム角検出ポテンシヨメータか
ら出力される−βに対応する信号と仕上面傾斜角
θを、予設定する仕上面傾斜角予設定ポテンシヨ
メータから出力される−θに対応する信号とを加
算する第1の加算器と、第1の加算器の出力信号
と受光器角を検出する受光器角検出ポテンシヨ
メータから出力される−に対応する信号と角度
πに対応する信号とを加算し、偏差角e(=π
−(α+β+θ)−)に対応する信号を出力する
第2の加算器とを具え、第2の加算器の出力信号
に基づいて前記受光器角可変装置を制御するもの
である特許請求の範囲第1項記載の受光装置。[Claims] 1. In a light receiving device that is disposed on the arm of a working machine having a boom, an arm, and a bucket and receives a reference laser beam stretched parallel to a finishing surface, the arm pivot point and the bucket pivot point A receiver angle variable device that changes the angle formed by the straight line connecting the lines and the receiver light-receiving surface of the receiver (receiver angle), the boom angle is α, the arm angle is β, the finished surface inclination angle is θ, and the receiver angle is and a control device for controlling the light receiver angle variable device so that the expression α+β+θ+=π holds when . 2. The light receiver angle variable device has a level adjustment cylinder that changes the support length of the light receiver, a light receiver direct connection gear that is coupled to the light receiver via the level adjustment cylinder, and a gear that meshes with the light receiver direct connection gear, respectively. 2. The light receiving device according to claim 1, further comprising a drive motor directly connected gear and a light receiver angle detection potentiometer. 3 The control device that controls the receiver angle variable device outputs a signal corresponding to −α from a boom angle detection potentiometer that detects boom angle α and an output from an arm angle detection potentiometer that detects arm angle β. a first adder that adds a signal corresponding to −β to be given and a finished surface inclination angle θ to a signal corresponding to −θ output from a finished surface inclination angle presetting potentiometer that presets the finished surface inclination angle θ; The output signal of adder 1, the signal corresponding to - output from the receiver angle detection potentiometer that detects the receiver angle, and the signal corresponding to angle π are added, and the deviation angle e (=π
-(α+β+θ)-), and the light receiver angle variable device is controlled based on the output signal of the second adder. The light receiving device according to item 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2074080A JPS56119042A (en) | 1980-02-21 | 1980-02-21 | Light receiving device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2074080A JPS56119042A (en) | 1980-02-21 | 1980-02-21 | Light receiving device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56119042A JPS56119042A (en) | 1981-09-18 |
| JPS6229566B2 true JPS6229566B2 (en) | 1987-06-26 |
Family
ID=12035584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2074080A Granted JPS56119042A (en) | 1980-02-21 | 1980-02-21 | Light receiving device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56119042A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59195936A (en) * | 1983-04-21 | 1984-11-07 | Komatsu Ltd | How to monitor the working status of excavating machines |
-
1980
- 1980-02-21 JP JP2074080A patent/JPS56119042A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56119042A (en) | 1981-09-18 |
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