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JPH0615775B2 - Excavator Excavation Control Device - Google Patents
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JPH0615775B2 - Excavator Excavation Control Device - Google Patents

Excavator Excavation Control Device

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Publication number
JPH0615775B2
JPH0615775B2 JP24899586A JP24899586A JPH0615775B2 JP H0615775 B2 JPH0615775 B2 JP H0615775B2 JP 24899586 A JP24899586 A JP 24899586A JP 24899586 A JP24899586 A JP 24899586A JP H0615775 B2 JPH0615775 B2 JP H0615775B2
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JP
Japan
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excavation
height
bulldozer
data
traveling
Prior art date
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JP24899586A
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弥祐 小斉
淳一 古木
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Tokyo Keiki Inc
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Tokimec Inc
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Publication date
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  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、掘削機の掘削制御装置に係り、とくにルーチ
ンワークとして掘削作業を行う場合に好適な掘削機の掘
削制御装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an excavator control device for an excavator, and more particularly to an excavator control device for an excavator that is suitable when performing excavation work as a routine work.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に、ブルドーザ等を用いて作業を行う場合にあって
は、例えば同じ位置における所定深さ(高さ)の掘削等
を繰返して行いたいとする状況がしばしば生じている。
Generally, when performing work using a bulldozer or the like, there are often situations in which it is desired to repeatedly perform excavation at a predetermined depth (height) at the same position.

この内、所定深さの掘削を行う場合には、その多くは、
オペレータの勘に頼ってコントロールレバーが操作され
ている。また、特に正確な掘削を期する場合には、例え
ばレーザビームを用いるという手法が採られている。こ
の手法では、ブルドーザ等の所定距離隔てた前方にレー
ザビーム発生器を水平に配設し、このレーザビーム発生
器から出力されるレーザビームをブルドーザ等の排土板
の所定位置に装着されたレーザビーム検出器にて検出
し、この検出データに基づいてオペレータがコントロー
ルレバーを操作していた。
Of these, when excavating to a predetermined depth, most of them are
The control lever is operated depending on the intuition of the operator. In addition, a method of using a laser beam, for example, has been adopted when particularly accurate excavation is desired. In this method, a laser beam generator is horizontally arranged at a predetermined distance such as a bulldozer, and a laser beam output from this laser beam generator is installed at a predetermined position of an earth plate such as a bulldozer. The beam was detected by the beam detector, and the operator operated the control lever based on the detected data.

一方、同じ掘削位置に繰返して走行させるというルーチ
ンワークに対する操作にあっても、その殆んどは、その
都度手動操作によって行われていた。
On the other hand, most of the operations for routine work of repeatedly traveling to the same excavation position are performed manually each time.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、前述した従来技術にあっては、手動操作
によって行われているため、試行錯誤的に掘削作業が行
われ、迅速且つ正確な掘削が困難となり、操作に無駄が
生じ、作業能率全体の低下を招来するという問題点があ
った。この問題点は、同じ掘削位置に所定深さ(高さ)
の掘削を繰返して行おうとする場合には、一層顕著なも
のになるという状況にあった。
However, in the above-described conventional technology, since the manual operation is performed, the excavation work is performed by trial and error, which makes it difficult to perform quick and accurate excavation, wastes the operation, and lowers the overall work efficiency. There was a problem in that. The problem is that the same excavation position has a predetermined depth (height).
When it was attempted to repeatedly excavate, the situation became even more remarkable.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明は、かかる従来技術の有する状況に鑑みなされた
もので、とくに、所望の掘削位置及び掘削高さを予め設
定でき、その掘削位置に到達すると設定した掘削高さと
なるようアームの角度を制御させることができ、これに
よって、より一層の操作の簡単化及び省力化を図ること
のできる掘削機の掘削制御装置を提供することを、その
目的とする。
The present invention has been made in view of the situation of the related art, and in particular, a desired excavation position and excavation height can be set in advance, and when the excavation position is reached, the arm angle is controlled so that the excavation height becomes the set excavation height. It is an object of the present invention to provide an excavation control device for an excavator, which enables further simplification of operation and labor saving.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

そこで、本発明では、任意の基準面から走行開始前にお
けるブルドーザ等の車体の基準固定点までの車体高さを
設定するための初期高さ設定器と、この初期高さ設定器
で与えられた車体高さの走行時における変化を所定タイ
ミング毎に演算し該演算値に基づいて前記基準面から当
該ブルドーザ等におる掘削点までの掘削高さを演算する
掘削高さ演算機構とを備え、所望の掘削位置及びその掘
削高さを予め設定するための掘削データ所定器と、当該
ブルドーザ等の走行位置を演算しつつ該演算値が前記掘
削位置の設定値近傍に達した場合には、前記掘削高さに
対応するデータを出力せしめる掘削データ処理機構とを
備えるとともに、この掘削データ処理機構と前記掘削高
さ演算機構とから出力されるデータに基づいて前記掘削
高さが設定値に等しくなるよう掘削用のアームの角度を
自動的に制御せしめるアーム角度制御機構とを備える等
の構成とし、これによって前記目的を達成しようとする
ものである。
Therefore, in the present invention, an initial height setting device for setting the vehicle body height from an arbitrary reference surface to a reference fixed point of a vehicle body such as a bulldozer before starting traveling, and the initial height setting device are provided. An excavation height calculation mechanism that calculates a change in vehicle body height during traveling at predetermined timings and calculates the excavation height from the reference surface to the excavation point on the bulldozer or the like based on the calculated value, The excavation data predetermined device for presetting the excavation position and its excavation height and the traveling position of the bulldozer etc. while the calculated value reaches the vicinity of the set value of the excavation position, An excavation data processing mechanism that outputs data corresponding to the height is provided, and the excavation height is set to a set value based on the data output from the excavation data processing mechanism and the excavation height calculation mechanism. A structure such as comprising an arm angle control mechanism allowed to automatically control the angle of the arm for Kunar drilling, whereby it is intended to achieve the object.

〔作 用〕[Work]

走行開始前に初期高さ設定器より車体高さを設定してお
けば、走行時には掘削高さ演算機構によって掘削高さが
所定タイミング毎に演算される。また、所望の掘削位置
及び掘削高さを掘削データ設定器により設定しておけ
ば、目的とする掘削位置に到達すると、掘削データ設定
器と掘削高さ演算機構とから出力されるデータに基づい
てアーム角度制御機構が作用し、掘削高さが設定値に等
しくなるよう掘削用のアームが自動的に制御される。
If the vehicle body height is set by the initial height setting device before starting traveling, the excavation height calculating mechanism calculates the excavation height at every predetermined timing during traveling. If the desired excavation position and excavation height are set by the excavation data setting device, when the target excavation position is reached, based on the data output from the excavation data setting device and the excavation height calculation mechanism. The arm angle control mechanism operates and the arm for excavation is automatically controlled so that the excavation height becomes equal to the set value.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下、本発明の一実施例を第1図ないし第7図に基づい
て説明する。本実施例はブルドーザについて実施した場
合を示す。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 7. The present embodiment shows a case where it is carried out for a bulldozer.

第1図において、12は初期高さ設定器を示し、14は
掘削高さ演算機構を示し、更に16は掘削高さを表示器
を示す。初期高さ設定器12は、ブルドーザ18(第2
図参照)の運転席の所定位置に設けられており、オペレ
ータは初期高さ設定器12を介して走行開始前に任意の
車体高さH(初期値)を掘削高さ演算機構14に与え
ることができるようになっている。この車体高さH
は、本実施例では、或る任意の基準面Sとブルドー
ザ18の車体の一部としてのキャタピラ18Aの重心
(基準固定点)Oとの間の走行開始前の高さとして設定
される(第5図参照)。ここで、基準面Sを地表面
とすれば、H=D(D:第5図参照)となり、固定
値とすることができる。
In FIG. 1, 12 is an initial height setting device, 14 is an excavation height calculation mechanism, and 16 is an indicator for the excavation height. The initial height setting device 12 is a bulldozer 18 (second
It is provided at a predetermined position in the driver's seat (see the drawing), and the operator gives an arbitrary vehicle body height H s (initial value) to the excavation height calculation mechanism 14 via the initial height setting device 12 before starting traveling. Is able to. This body height H
In the present embodiment, s is set as the height before the start of travel between a certain arbitrary reference surface S o and the center of gravity (reference fixed point) O of the caterpillar 18A as a part of the vehicle body of the bulldozer 18. (See FIG. 5). Here, if the reference surface S o is the ground surface, then H s = D (D: see FIG. 5), and a fixed value can be obtained.

また、前記掘削高さ演算機構14は、第1図の如く、第
1の演算器20を有しており、この第1の演算器20の
入力側に、傾斜角検出器22,キャタピラ回転検出器2
4,アーム角度検出器26が装備され構成されている。
この内、第1の演算器20は、機能的には、ブルトーザ
18の走行距離を所定タイミング毎に演算する走行距離
演算部20Aと、当該ブルドーザ18による掘削面(作
業面)の高さを演算する主演算部20Bとにより構成さ
れている。
Further, the excavation height calculation mechanism 14 has a first calculator 20 as shown in FIG. 1, and an inclination angle detector 22 and a caterpillar rotation detection are provided on the input side of the first calculator 20. Bowl 2
4. The arm angle detector 26 is equipped and configured.
Of these, the first computing unit 20 functionally computes the traveling distance computing unit 20A that computes the traveling distance of the bulldozer 18 at every predetermined timing, and the height of the excavation surface (work surface) by the bulldozer 18. And a main calculation unit 20B that operates.

前記キャタピラ回転数検出器24は、キャタピラ18A
の回転数を検出しこれに対応した回転数信号T(n=
1,2,3,…;以下同じ)を前記走行距離演算部20
Aに出力する機能を有しており、キャタピラ18Aを駆
動する駆動系に装備されている。このため、走行距離演
算部20Aでは、入力する回転数信号Tに基づいて所
定タイミング毎の走行距離ΔLを演算しこれに対応す
る信号を前記主演算部20Bに出力する。
The caterpillar rotation speed detector 24 is a caterpillar 18A.
The rotation speed signal T n (n = n
1, 2, 3, ...
It has a function of outputting to A and is equipped in a drive system for driving the caterpillar 18A. Therefore, the traveling distance calculation unit 20A calculates the traveling distance ΔL n at each predetermined timing based on the input rotation speed signal T n , and outputs a signal corresponding to this to the main calculation unit 20B.

ここで、前記キャタピラ回転数検出器24と走行距離演
算部20Aとによって、走行距離検出手段28が構成さ
れている。
Here, the caterpillar rotation speed detector 24 and the traveling distance calculation unit 20A constitute traveling distance detecting means 28.

前記傾斜角検出器22は、ブルドーザ18の所定位置に
装備されている。傾斜角検出器22は、第2図に示すよ
うに、キャタピラ18Aの重心Oを介して前部の中心点
と後部の中心点Cとを通る直線E〔車両の走行
(前後)方向〕が、重心Oを通る水平線Mとの間に成す
角度θを検出し、この検出値に対応する電気信号を所
定タイミング毎に主演算部20Bに出力する機能を有し
ている。ここで、C,C間の長さを2Bとする。ま
たOC(=OC)=Bとする。
The tilt angle detector 22 is mounted at a predetermined position of the bulldozer 18. Inclination angle detector 22, as shown in FIG. 2, the travel of the linear E [vehicle passing through the center point C F and the rear of the center point C R of the front through the center of gravity O of the caterpillar 18A (front-rear) direction ] Has a function of detecting an angle θ n formed with a horizontal line M passing through the center of gravity O and outputting an electric signal corresponding to the detected value to the main calculation unit 20B at every predetermined timing. Here, the length between C F and C R is 2B. Further, OC F (= OC R ) = B.

前記アーム角度検出器26は、ブルドーザ18の排土板
18tCに至るアーム18B(第2図参照)の所定位置
に配設されている。アーム角度検出器26は、前記直線
Eとアーム18Bの延設方向Qとが成す角度αを検出
し、これに対応する電気信号を主演算部20Bへ所定タ
イミング毎に出力する機能を有している。
The arm angle detector 26 is arranged at a predetermined position of the arm 18B (see FIG. 2) that reaches the earth discharging plate 18tC of the bulldozer 18. The arm angle detector 26 has a function of detecting an angle α n formed by the straight line E and the extending direction Q of the arm 18B, and outputting an electric signal corresponding to the angle α n to the main arithmetic unit 20B at every predetermined timing. ing.

ここで、本実施例では、上記延設方向Qの予め定めた掘
削に対応する点を掘削点Pとし、この掘削点Pを通る水
平面を掘削面Rとする。またPC間の長さをAとす
る。
Here, in this embodiment, a point corresponding to a predetermined excavation in the extension direction Q is an excavation point P, and a horizontal plane passing through the excavation point P is an excavation surface R. Also, the length between PC F is A.

更に、前記主演算部20Bは、機能的に第3図に示すよ
うに、入力する傾斜角度信号θ,走行距離信号Δ
,アーム角度信号α,及び車体高さ初期値H
基づいて、前記基準面Sから掘削点Pまでの掘削高さ
を演算する第1ないし第4の演算手段20Bない
し20Bによって構成される。
Further, as shown in FIG. 3, the main calculation unit 20B functionally inputs the inclination angle signal θ n and the traveling distance signal Δ that are input.
First to fourth calculating means 20B a for calculating the excavation height H p from the reference surface S o to the excavation point P based on L n , the arm angle signal α n , and the vehicle body height initial value H s. To 20B d .

具体的には、第1の演算手段20Bは、傾斜角信号θ
と走行距離信号ΔLとに基づいてキャタピラ18A
の重心Oの高さ変化分ΔH及びその積分値Hを演算
するようになっている。第2の演算手段20Bは、第
1の演算手段20Bの演算結果及び車体高さ初期値H
に基づいてたる基準面Sからの重心Oまでの車体高
さHの演算を担い、第3の演算手段20Bは、傾斜角
度信号θ及びアーム角度信号αに基づいて、後述す
るPC間の垂直成分H及びOC間の垂直成分H
(第6図参照)の演算を担うようになっている。更に、
第4の演算手段20Bは、第2,第3の演算手段20
,20Bの演算結果に基づいて、掘削高さH
演算し、この結果を前記掘削高さ表示器16に出力する
という構成になっている。
Specifically, the first computing means 20B a uses the tilt angle signal θ.
n based on the traveling distance signal ΔL n
The height change amount ΔH n of the center of gravity O and its integrated value H n are calculated. The second calculation means 20B b calculates the calculation result of the first calculation means 20B a and the vehicle body height initial value H.
s responsible for operation of the vehicle height H to the center of gravity O of the reference plane S o upcoming based on, third arithmetic means 20B c, based on the inclination angle signal theta n and the arm angle signal alpha n, described later Vertical component HA between PC F and vertical component H B between OC F
(See FIG. 6). Furthermore,
The fourth calculating means 20B d is the second and third calculating means 20.
The excavation height H p is calculated based on the calculation results of B b and 20 B c , and the result is output to the excavation height indicator 16.

また、掘削高さ表示器16では、主演算部20Bでの最
終的な演算結果Hが数値で表示されるようになってい
る。この表示は、ブルドーザ18の走行に伴って逐一そ
の内容が更新され表示される。
Further, the excavation height indicator 16 is adapted to display the final calculation result H p in the main calculation section 20B as a numerical value. This display is updated and displayed one by one as the bulldozer 18 travels.

また、本実施例は、第1図に示す如く、ブルドーザ18
の運転席に設けられた掘削データ設定器30と、この掘
削データ設定器30で予め設定されたデータを処理し制
御する掘削データ処理機構32とを備えている。この
内、掘削データ設定器30は、所望の掘削位置(X
)における所望の掘削高さHSETを設定できるよ
う構成されており、これらのデータに対する信号を掘削
データ処理機構32に出力する。
In addition, in this embodiment, as shown in FIG.
An excavation data setting device 30 provided in the driver's seat and an excavation data processing mechanism 32 for processing and controlling data preset by the excavation data setting device 30. Of these, the excavation data setter 30 is configured to select a desired excavation position (X m ,
It is configured to be able to set a desired excavation height H SET in Y m), and outputs a signal for these data to the drilling data processing mechanism 32.

前記掘削データ処理機構32は、第2の演算器34を有
しており、この第2の演算器34の入力側に方位検出器
36,初期位置設定器38とが装備され構成されるとと
もに、前記走行距離検出手段28の出力信号ΔLも入
力するようになっている。そして、この内、方位検出器
36は本実施例ではジャイロにより構成されており、ブ
ルドーザ18の方位信号φを所定タイミング毎に出力
する。また、初期位置設定器38は、走行開始前の位置
(X,Y)を設定でき、これに対応する信号を出力
するようになっている。
The excavation data processing mechanism 32 has a second computing unit 34, and an azimuth detector 36 and an initial position setting unit 38 are installed and configured on the input side of the second computing unit 34, and The output signal ΔL n of the traveling distance detecting means 28 is also input. Of these, the azimuth detector 36 is composed of a gyro in this embodiment, and outputs the azimuth signal φ n of the bulldozer 18 at every predetermined timing. Further, the initial position setter 38 can set the position (X s , Y s ) before the start of running and outputs a signal corresponding to this.

前記第2の演算器34は、機能的には、第4図に示す如
く、位置演算手段34Aとデータ比較制御手段34Bと
により構成されている。この内、位置演算手段34A
は、後述するように、前記方位信号φ,走行距離信号
ΔL,及び初期位置信号(X,Y)とに基づいて
走行時におけるブルドーザ18の現在位置(X
)を演算し、これに対応する信号データ比較制御手
段34Bに出力するようになっている。また、データ比
較制御手段34Bは、位置信号(X,Y)と、掘削
データ設定器30から出力される位置信号(X
)とを比較するとともに、(X,Y)が
(X,Y)の所定近傍に達した場合にのみ、前記所
望の掘削高さHSETを出力するようになっている。
The second calculator 34 is functionally composed of a position calculator 34A and a data comparison controller 34B, as shown in FIG. Of these, the position calculation means 34A
Is the current position (X n , the current position of the bulldozer 18 during traveling, based on the azimuth signal φ n , the traveling distance signal ΔL n , and the initial position signal (X s , Y s ), which will be described later.
Y n ) is calculated and output to the corresponding signal data comparison control means 34B. Further, the data comparison control means 34B, the position signal (X n , Y n ) and the position signal (X m , output from the excavation data setter 30.
Y m ), and outputs the desired excavation height H SET only when (X n , Y n ) reaches a predetermined vicinity of (X m , Y m ). .

更に、本実施例では、第1図に示すように、前記掘削高
さ演算機構14及び掘削データ処理機構32とブルドー
ザ18のアーム18Bとの間に、アーム角度制御機構4
0が装備されている。このアーム角度制御機構40は、
前記掘削高さ演算機構14と掘削データ処理機構32と
の出力データH,HSETを入力信号とする指令アー
ム角度演算器42を備えており、この演算器42の出力
側に加算器44,サーボアンプ46,モータ48,及び
油圧駆動手段50を縦続装備して構成されている。この
内、加算器44の一方の入力端には、前記アーム角度信
号αが印加されるようになっている。また、モータ4
8には図示しない切換手段によって切り換られ、手動操
作用の手動操作信号が入力するようになっている。更
に、油圧駆動手段50は、モータ48によって回転され
る油圧ポンプとこれに連結されたシリンダ等により構成
され、このシリンダが前記アーム18Bを間接的に上下
駆動せしめるようになっている。
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the arm angle control mechanism 4 is provided between the excavation height calculation mechanism 14 and the excavation data processing mechanism 32 and the arm 18B of the bulldozer 18.
0 is equipped. This arm angle control mechanism 40 is
A command arm angle calculator 42 that receives output data H p and H SET of the excavation height calculation mechanism 14 and the excavation data processing mechanism 32 as input signals is provided, and an adder 44, The servo amplifier 46, the motor 48, and the hydraulic drive means 50 are cascade-equipped. Among them, the arm angle signal α n is applied to one input end of the adder 44. Also, the motor 4
8, a switching means (not shown) is used for switching, and a manual operation signal for manual operation is input. Further, the hydraulic drive means 50 is composed of a hydraulic pump rotated by a motor 48, a cylinder connected to the hydraulic pump, and the like, and the cylinder indirectly drives the arm 18B up and down.

また、前記指令アーム角度演算器42は、ここでは、 α=K∫(HSET−H)dt(K:定数) の式によって、指令アーム角度α〔Deg/Sec
M〕を演算し、これを加算器44に出力する(但し、H
SET=0のとき、α=0とする)。加算器44で
は、αとαとを加算し、この差信号をサーボアンプ
46に出力する。サーボンアンプ46は入力する信号を
増幅しモータ48を回転駆動せしめる。このため、モー
タ48の回転に付勢され、油圧駆動手段50が作動し、
これによって角度信号αとαが等しくなるようアー
ム18Bが制御されるようになっている。即ち、H
SETとなるようアーム18Bの角度αが制御され
る。
Further, the command arm angle calculator 42 uses the formula of α s = K∫ (H SET −H p ) dt (K: constant) here, and the command arm angle α s [ Deg / Sec ·
M] and outputs it to the adder 44 (however, H
When SET = 0, α s = 0). The adder 44 adds α s and α n and outputs the difference signal to the servo amplifier 46. The servo amplifier 46 amplifies the input signal and drives the motor 48 to rotate. Therefore, the motor 48 is urged to rotate, the hydraulic drive means 50 operates,
As a result, the arm 18B is controlled so that the angle signals α s and α n are equal. That is, H p =
The angle α n of the arm 18B is controlled so as to be H SET .

ところで、前述した第1,第2の演算器20,34及び
指令アーム角度演算器42は、ハードウエアとしては、
各々CPU(中央処理装置)及び各種のメモリ等を有し
て成るマイクロ・コンピュータによって構成されてい
る。このため、前述した各種の演算,制御等は、予め格
納されるプログラムの内容に基づいて行われる。
By the way, the above-mentioned first and second calculators 20 and 34 and the command arm angle calculator 42 are, as hardware,
Each is constituted by a microcomputer having a CPU (central processing unit) and various memories. Therefore, the above-described various calculations and controls are performed based on the contents of the program stored in advance.

次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.

まず、掘削高さHを測定する場合につき第5,6図に
基づいて説明する。
First, the case of measuring the excavation height H p will be described with reference to FIGS.

いま、ブルドーザ18が第5図のに示す初期状態にお
いて、車体高さ初期値Hが与えられた後、矢印Xの方
向に走行しながら掘削作業を行うとする。この場合、第
1の演算器20は所定の微小タイミングΔt毎に前述し
た各検出器22,24,26から検出データを取り込
む。そして、Δtが(n−1)回繰り返された(n−
1)・Δt後のブルドーザ18の位置が第5図中のに
示す状態(以下、「(n−1)回目の状態」という)と
なり、その次のn・Δt後の位置が同図中のに示す状
態(以下、「n回目の状態」という)となったとする。
この(n−1)回目の状態とn回目の状態との間の走行
距離ΔLはキャタピラ回転数Tから走行距離検出手
段28において演算され、その結果は第1の演算手段2
0Bに出力される。また、(n−1)回目の状態にお
ける傾斜角度はθn−1であるから、(n−1)回目か
らn回目の状態へ移行する間の重心O点の高さ変化分Δ
は、一般式として、 ΔH=ΔLsinθn−1 ……(1) で示される。この高さ変化分を1回目からn回目までを
積分すると、 H=ΔH+ΔH+…+ΔH・・・(2) となり、これらのΔH及びHは第1の演算手段20
によって演算される。また、ある基準面Sからn
回目の状態の重心Oまでの高さHは、 H=H+H ……(3) となり、これが第2の演算手段20Bによって演算さ
れる。
Now, bulldozer 18 in the initial state shown in FIG. 5, after the vehicle initial height H s is given, and performing the excavating work while traveling in the direction of the arrow X. In this case, the first computing unit 20 fetches the detection data from the above-mentioned detectors 22, 24, 26 at each predetermined minute timing Δt. Then, Δt is repeated (n-1) times (n-
1) · The position of the bulldozer 18 after Δt becomes the state shown in in FIG. 5 (hereinafter, referred to as “(n−1) th state”), and the position after the next n · Δt is shown in FIG. It is assumed that the state (hereinafter, referred to as “nth state”) is reached.
The traveling distance ΔL n between the (n−1) th state and the nth state is calculated by the traveling distance detecting means 28 from the caterpillar rotation speed T n , and the result is the first calculating means 2
It is output to the 0B a. Further, since the tilt angle in the (n-1) th state is θ n-1 , the height change Δ of the center of gravity O during the transition from the (n-1) th to the nth state is Δ.
H n is represented by ΔH n = ΔL n sin θ n-1 (1) as a general formula. Integrating this height variation from the first to n-th, H n = ΔH 1 + ΔH 2 + ... + ΔH n ··· (2) next, these [Delta] H n and H n is the first computation means 20
Calculated by B a . In addition, a certain reference plane S o to n
The height H to the center of gravity O of the rotating first state, H = H s + H n ...... (3) becomes, which is calculated by the second arithmetic means 20B b.

更に、n回目の状態におけるキャタピラ18Aとアーム
18Bの位置関係は、第6図に示されている。この第6
図において、 H=Asin(α−θ) ……(4) H=Bsinθ ……(5) の関係があり、これらが第3の演算手段20Bによっ
て演算される。従って、いま演算しようとしている掘削
高さHは、 H=H+H−H となり、第(2)ないし(5)式を使って、 H=H+Hn−1+ΔH+Bsinθ −Asin(α−θ) ……(6) 但し、Hn−1=ΔH+ΔH+…+ΔHn−1とす
る。この第(6)式によれば、Hの値は既知であり、他
の値は検出データを基に算出されることから、Hの値
が第4の演算手段20Bによって直ちに求められ、こ
の値が掘削高さ表示器16において表示される。
Further, the positional relationship between the caterpillar 18A and the arm 18B in the n-th state is shown in FIG. This 6th
In the figure, there is a relation of H A = Asin (α n −θ n ) ... (4) H B = B sin θ n (5), which are calculated by the third calculating means 20B c . Accordingly, the height H p drilling trying to now operations, H p = H + H B -H A next, to the (2) without using the equation (5), H p = H s + H n-1 + ΔH n + Bsinθ n -Asin (α n -θ n) ...... (6) However, the H n-1 = ΔH 1 + ΔH 2 + ... + ΔH n-1. According to the equation (6), the value of H s is known, and the other values are calculated based on the detection data. Therefore, the value of H p is immediately obtained by the fourth computing means 20B d . This value is displayed on the excavation height indicator 16.

次に、掘削データ処理機構32における位置演算手段3
4Aの演算動作について説明する。
Next, the position calculation means 3 in the excavation data processing mechanism 32
The calculation operation of 4A will be described.

(n−1)回目の状態とn回目の状態との位置関係は、
第7図に示すようになっているとする。この第7図にお
いて、(n−1)回目とn回目との状態間のZ,Y成分
の各々の変化分は、 ΔX=ΔL′・sinφ ……(7) ΔY=ΔL′・cosφ ……(8) となる。ここで、 ΔL′=ΔLcosθn−1 である(第5図参照)。従って、求めようとするブルド
ーザ18の位置(X,Y)は、 X=X+ΔX+ΔX+…+ΔX……(9) Y=Y+ΔY+ΔY+…+ΔY……(10) となり、位置演算手段34Aは第(9)(10)式に基づいて
所定タイミング毎に演算を行い、その結果を出力する。
The positional relationship between the (n-1) th state and the nth state is
Suppose that it is as shown in FIG. In FIG. 7, the respective changes in the Z and Y components between the (n-1) th and nth states are ΔX n = ΔL n ′ · sin φ n (7) ΔY n = ΔL n ′ · Cosφ n (8) Here, ΔL n ′ = ΔL n cos θ n−1 (see FIG. 5). Therefore, the position (X n , Y n ) of the bulldozer 18 to be obtained is: X n = X s + ΔX 1 + ΔX 2 + ... + ΔX n (9) Y n = Y s + ΔY 1 + ΔY 2 + ... + ΔY n .. (10), the position calculation means 34A calculates at every predetermined timing based on the expressions (9) and (10), and outputs the result.

次に、全体の作用を説明する。Next, the overall operation will be described.

まず、オペレータは、掘削作業開始前(走行前)に初期
高さ所定器12から任意の車体高さHを指定するとと
もに、掘削データ設定器30から所望の掘削位置
(X,Y)及びその掘削高さHSETを、また初期
位置設定器38から初期位置(X,Y)を指令す
る。
First, the operator designates an arbitrary vehicle body height H s from the initial height determining device 12 before starting excavation work (before traveling), and a desired excavation position (X m , Y m ) from the excavation data setting device 30. And its excavation height H SET , and the initial position (X s , Y s ) from the initial position setter 38.

そして、走行を開始すると、掘削データ処理機構32で
は前述の如くブルドーザ18の現在走行位置(X,Y
)が演算される。
Then, when the traveling is started, the excavation data processing mechanism 32 causes the current traveling position (X n , Y) of the bulldozer 18 as described above.
n ) is calculated.

この(X,Y)が(X,Y)の所定近傍に到達
しない間は、掘削データ処理機構32からHSETは出
力されない。この間、前述の如く、掘削高さ演算機構1
4によって掘削高さHがオペレータの操作したアーム
角度αに基づいて演算され、掘削高さ表示器16で表
示される。しかし、アーム角度制御機構40に対して
は、Hの入力のみであってHSETの入力がないた
め、指令アーム角度演算器42は指令アーム角度α
0とする。このため、アーム18Bの角度は一定のま
ま、目的地(X,Y)へ向かうこととなる。
While (X n , Y n ) does not reach the predetermined vicinity of (X m , Y m ), the excavation data processing mechanism 32 does not output H SET . During this period, as described above, the excavation height calculation mechanism 1
4, the excavation height H p is calculated based on the arm angle α n operated by the operator, and is displayed on the excavation height indicator 16. However, to the arm angle control mechanism 40, since only H p is input and H SET is not input, the command arm angle calculator 42 determines that the command arm angle α s =
Set to 0. Therefore, the angle of the arm 18B remains constant, and the arm 18B heads toward the destination (X m , Y m ).

そして、現在走行位置(X,Y)が目的地(X
)の所定近傍域に達すると、前述のように掘削デー
タ処理機構32からHSETが出力される。このため、
アーム角度制御機構40によってH=HSETとなる
ようにアーム角度αが前述の如く制御される。この結
果、目的地(X,Y)において所望の掘削高さH
SETが自動的にセットされる。また、その時の掘削高
さH(=HSET)がが掘削高さ表示器16で表示さ
れ、これを目視で確認できる。
The current traveling position (X n , Y n ) is the destination (X m ,
When reaching a predetermined vicinity of Y m ), H SET is output from the excavation data processing mechanism 32 as described above. For this reason,
The arm angle control mechanism 40 controls the arm angle α n as described above so that H p = H SET . As a result, the desired excavation height H at the destination (X m , Y m )
SET is automatically set. Further, the excavation height H p (= H SET ) at that time is displayed on the excavation height indicator 16 and can be visually confirmed.

このように、事前に掘削データを設定しておくことによ
って、オペレータが走行位置を別手段で測定し確認しな
がら目的地へ到達し、掘削高さをセットするときの煩し
さが省かれ、操作が著しく簡単化されることとなる。
In this way, by setting the excavation data in advance, the operator can reach the destination while measuring and confirming the traveling position by another means and save the trouble of setting the excavation height. Will be significantly simplified.

なお、上述の場合において、掘削データを予め設定しな
い場合には、単に掘削高さHのみが表示されることと
なる。
In the above case, if the excavation data is not set in advance, only the excavation height H p will be displayed.

以上のように、本実施例では、まず手動掘削の場合には
所定タイミング毎に掘削高さが測定され表示されるた
め、オペレータはその表示値を目視することによって掘
削高さを確認でき、より正確な掘削を行うことができ
る。また、本実施例では、掘削データを予約設定するこ
とができることから、一層の操作の簡単化及び作業能率
の向上を図ることができる。更に、手動掘削及び自動掘
削を適宜組み合わせて作業を行うこともできる。
As described above, in the present embodiment, first, in the case of manual excavation, the excavation height is measured and displayed at every predetermined timing, so the operator can confirm the excavation height by visually checking the displayed value, and Accurate drilling can be performed. Further, in this embodiment, since excavation data can be reserved and set, further simplification of operation and improvement of work efficiency can be achieved. Further, the work can be performed by appropriately combining the manual excavation and the automatic excavation.

また、装置全体をブルドーザと一体に装備できることか
ら、従来例のレーザビームを使う場合のように車体外に
測定用機器等を配設するという煩しさが解消されるとと
もに、使用距離範囲を長く設定でき、全体として作業能
率が著しく向上することとなる。更に、適当な走行距離
毎に車体高さ初期値Hの設定を繰り返して行うことに
より、ブルドーザを操作したまま連続的に使用すること
ができる。
Moreover, since the entire device can be integrated with the bulldozer, the trouble of arranging measuring instruments and the like outside the vehicle body as in the case of using the conventional laser beam is eliminated, and the operating distance range can be set longer. As a result, the work efficiency as a whole is significantly improved. Further, by repeatedly setting the vehicle body height initial value H s for each appropriate traveling distance, the bulldozer can be continuously used while being operated.

なお、上述した実施例において、掘削データ設定器30
に対するデータ設定の手法として、複数の位置(X
)におけるHSET(m)(m=1,2,3,…)
を指定してもよいし、また所定の区域に分割して指定し
てもよい。更に、走行位置(X,Y)の関数とし
て、例えば HSET=K・(X−Y) (ただしX≧X) HSET=K (ただしX<X) によって指定してもよく(ここで、K,K,X
定数)、この場合には、第8図のような傾斜面を有する
掘削高さを指定できる。
In addition, in the above-described embodiment, the excavation data setting device 30 is used.
As a data setting method for a plurality of positions (X m ,
H SET ( m ) in Y m ) (m = 1, 2, 3, ...)
May be designated, or may be designated by being divided into predetermined areas. Furthermore, as a function of the traveling position (X n , Y n ), for example, H SET = K 1 · (X n −Y G ) (where X n ≧ X G ) H SET = K 2 (where X n <X G ) (Here, K 1 , K 2 , and X G are constants), and in this case, the excavation height having an inclined surface as shown in FIG. 8 can be specified.

また、方位信号φはステアリングから直接とる構成と
してもよい。
Further, the direction signal φ n may be directly taken from the steering wheel.

更に、本発明は必ずしもブルドーザに限定されることな
く、ブルドーザと同等の機能を備えた掘削機械装置であ
れば、例えばパワーショベル等の如く、手前に引き上げ
る動作のアームを備えたものに対しても同様に実施可能
なものである。
Further, the present invention is not necessarily limited to the bulldozer, and may be any excavating machine device having a function equivalent to that of the bulldozer, such as a power shovel or the like provided with an arm for pulling up. It can be similarly implemented.

〔発明の効果〕 本発明は以上のように構成され機能するため、これによ
れば、所望の掘削位置及びその掘削高さを予め設定で
き、その掘削位置に到達すると設定した掘削高さになる
ようアーム角度が自動的に制御されることから、従来例
のように手動にて操作する場合に比較して、著しく操作
の簡単化及び省力化がなされ、これによって同じ操作を
繰り返して行うルーチンワークの場合には特に有効なも
のとなる。また、従来例のレーザビームを使用する場合
とは異なり、ブルドーザ等に一体装備が可能であること
から、走行距離(使用距離範囲)をより長くとることが
できる等、使用面での制約が少なく、これらによって、
全体の作業能率を大幅に向上させることができるという
従来にない優れた掘削機の掘削制御装置を提供すること
ができる。
EFFECTS OF THE INVENTION Since the present invention is configured and functions as described above, according to this, a desired excavation position and its excavation height can be set in advance, and when the excavation position is reached, the set excavation height is reached. Since the arm angle is automatically controlled, the operation is remarkably simplified and labor-saving compared to the manual operation as in the conventional example, which allows routine work to be performed repeatedly. In the case of, it becomes especially effective. Also, unlike the case of using the laser beam of the conventional example, since it can be integrated into a bulldozer, etc., there is less restriction in terms of use, such as a longer travel distance (use distance range). , By these,
It is possible to provide an unprecedented excellent excavation control device for an excavator that can significantly improve the overall work efficiency.

また、特許請求の範囲第2項記載の発明にあっては、上
述した各効果のほか、掘削高さが常に表示されるため、
作業時には、より正確に掘削できるとともにその確認が
容易となり、これによって誤操作等を防止することがで
きるという効果がある。
In addition, in the invention described in claim 2, in addition to the above-mentioned effects, since the excavation height is always displayed,
At the time of work, there is an effect that more accurate excavation can be performed and confirmation thereof can be facilitated, thereby preventing an erroneous operation or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
ブルドーザの各部の位置関係を示す説明図、第3図は第
1図中の主演算部を示す機能ブロック図、第4図は第1
図中の第2の演算器を示す機能ブロック図、第5図は走
行時におけるキャタピラの重心の高さの変化を示す説明
図、第6図は掘削高さHの高さ関係を示す説明図、第
7図は第2の演算器による位置演算処理の一例を示す説
明図、第8図は掘削データの与え方のその他の例を示す
説明図である。 12……初期高さ設定器、14……掘削高さ演算機構、
16……掘削高さ表示器、18……ブルドーザ、18A
……車体の一部としてのキャタピラ、18B……アー
ム、30……掘削データ設定器、32……掘削データ処
理機構。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the positional relationship of each part of the bulldozer, FIG. 3 is a functional block diagram showing the main calculation part in FIG. 1, and FIG. The figure is first
Second operator functional block diagram of the figure, FIG. 5 is an explanatory diagram showing a change in height of the center of gravity of the caterpillar during running, FIG. 6 shows a height relationship of the excavation height H p Description FIG. 7 and FIG. 7 are explanatory diagrams showing an example of position calculation processing by the second arithmetic unit, and FIG. 8 is an explanatory diagram showing another example of how to give excavation data. 12 ... Initial height setting device, 14 ... Excavation height calculation mechanism,
16 ... Excavation height indicator, 18 ... Bulldozer, 18A
...... Caterpillar as a part of the vehicle body, 18B ... Arm, 30 ... Excavation data setting device, 32 ... Excavation data processing mechanism.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】任意の基準面から走行開始前におけるブル
ドーザ等の車体の基準固定点までの車体高さを設定する
ための初期高さ設定器と、この初期高さ設定器で与えら
れた車体高さの走行時における変化を所定タイミング毎
に演算し該演算値に基づいて前記基準面から当該ブルド
ーザ等による掘削点までの掘削高さを演算する掘削高さ
演算機構とを備え、 所望の掘削位置及びその掘削高さを予め設定するための
掘削データ設定器と、当該ブルドーザ等の走行位置を演
算しつつ該演算値が前記掘削位置の設定値近傍に達した
場合には、前記掘削高さに対応するデータを出力せしめ
る掘削データ処理機構とを備えるとともに、 この掘削データ処理機構と前記掘削高さ演算機構とから
出力されるデータに基づいて前記掘削高さが設定値に等
しくなるよう掘削用のアームの角度を自動的に制御せし
めるアーム角度制御機構とを備えたことを特徴とする掘
削機の掘削制御装置。
1. An initial height setting device for setting a height of a vehicle body from an arbitrary reference surface to a reference fixed point of a vehicle body such as a bulldozer before starting traveling, and a vehicle body given by the initial height setting device. An excavation height calculation mechanism for calculating a change in height during traveling at predetermined timings and calculating an excavation height from the reference surface to an excavation point by the bulldozer based on the calculated value. The excavation data setter for presetting the position and its excavation height, and the excavation height when the calculated value reaches the vicinity of the set value of the excavation position while calculating the traveling position of the bulldozer or the like. And an excavation data processing mechanism that outputs data corresponding to the excavation data processing mechanism and the excavation height processing mechanism and the excavation height calculation mechanism based on the data output from the excavation data processing mechanism. Arm angle control mechanism and the excavation control system of the excavator, characterized in that it comprises a for allowed to automatically control the angle of the arm for excavation as.
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