JPH0615775B2 - 掘削機の掘削制御装置 - Google Patents
掘削機の掘削制御装置Info
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- 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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- excavation
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
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Landscapes
- 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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Hs(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
sは、本実施例では、或る任意の基準面So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Soを地表面
とすれば、Hs=D(D:第5図参照)となり、固定
値とすることができる。
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Hs(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
sは、本実施例では、或る任意の基準面So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Soを地表面
とすれば、Hs=D(D:第5図参照)となり、固定
値とすることができる。
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。
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。
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Tn(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Tnに基づいて所
定タイミング毎の走行距離ΔLn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。
の回転数を検出しこれに対応した回転数信号Tn(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Tnに基づいて所
定タイミング毎の走行距離ΔLn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。
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。
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。
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
CFと後部の中心点CR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θn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、CF,CR間の長さを2Bとする。ま
たOCF(=OCR)=Bとする。
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
CFと後部の中心点CR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θn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、CF,CR間の長さを2Bとする。ま
たOCF(=OCR)=Bとする。
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αn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。
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αn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。
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PCF間の長さをAとす
る。
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PCF間の長さをAとす
る。
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θn,走行距離信号Δ
Ln,アーム角度信号αn,及び車体高さ初期値Hsに
基づいて、前記基準面Soから掘削点Pまでの掘削高さ
Hpを演算する第1ないし第4の演算手段20Baない
し20Bdによって構成される。
うに、入力する傾斜角度信号θn,走行距離信号Δ
Ln,アーム角度信号αn,及び車体高さ初期値Hsに
基づいて、前記基準面Soから掘削点Pまでの掘削高さ
Hpを演算する第1ないし第4の演算手段20Baない
し20Bdによって構成される。
具体的には、第1の演算手段20Baは、傾斜角信号θ
nと走行距離信号ΔLnとに基づいてキャタピラ18A
の重心Oの高さ変化分ΔHn及びその積分値Hnを演算
するようになっている。第2の演算手段20Bbは、第
1の演算手段20Baの演算結果及び車体高さ初期値H
sに基づいてたる基準面So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20Bcは、傾斜角
度信号θn及びアーム角度信号αnに基づいて、後述す
るPCF間の垂直成分HA及びOCF間の垂直成分HB
(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20Bdは、第2,第3の演算手段20
Bb,20Bcの演算結果に基づいて、掘削高さHpを
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。
nと走行距離信号ΔLnとに基づいてキャタピラ18A
の重心Oの高さ変化分ΔHn及びその積分値Hnを演算
するようになっている。第2の演算手段20Bbは、第
1の演算手段20Baの演算結果及び車体高さ初期値H
sに基づいてたる基準面So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20Bcは、傾斜角
度信号θn及びアーム角度信号αnに基づいて、後述す
るPCF間の垂直成分HA及びOCF間の垂直成分HB
(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20Bdは、第2,第3の演算手段20
Bb,20Bcの演算結果に基づいて、掘削高さHpを
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。
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Hp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。
終的な演算結果Hp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。
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(Xm,
Ym)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。
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(Xm,
Ym)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。
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ΔLn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φn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
(Xs,Ys)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。
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ΔLn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φn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
(Xs,Ys)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。
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φn,走行距離信号
ΔLn,及び初期位置信号(Xs,Ys)とに基づいて
走行時におけるブルドーザ18の現在位置(Xn,
Yn)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(Xn,Yn)と、掘削
データ設定器30から出力される位置信号(Xm,
Ym)とを比較するとともに、(Xn,Yn)が
(Xm,Ym)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。
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φn,走行距離信号
ΔLn,及び初期位置信号(Xs,Ys)とに基づいて
走行時におけるブルドーザ18の現在位置(Xn,
Yn)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(Xn,Yn)と、掘削
データ設定器30から出力される位置信号(Xm,
Ym)とを比較するとともに、(Xn,Yn)が
(Xm,Ym)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。
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Hp,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αn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。
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Hp,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αn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。
また、前記指令アーム角度演算器42は、ここでは、 αs=K∫(HSET−Hp)dt(K:定数) の式によって、指令アーム角度αs〔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、αs=0とする)。加算器44で
は、αsとαn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αsとαn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、Hp=
HSETとなるようアーム18Bの角度αnが制御され
る。
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、αs=0とする)。加算器44で
は、αsとαn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αsとαn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、Hp=
HSETとなるようアーム18Bの角度αnが制御され
る。
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。
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。
次に、本実施例の作用について説明する。
まず、掘削高さHpを測定する場合につき第5,6図に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
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Hs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ΔLnはキャタピラ回転数Tn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
0Ba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
Hnは、一般式として、 ΔHn=ΔLnsinθn−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、 Hn=ΔH1+ΔH2+…+ΔHn・・・(2) となり、これらのΔHn及びHnは第1の演算手段20
Baによって演算される。また、ある基準面Soからn
回目の状態の重心Oまでの高さHは、 H=Hs+Hn ……(3) となり、これが第2の演算手段20Bbによって演算さ
れる。
いて、車体高さ初期値Hs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ΔLnはキャタピラ回転数Tn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
0Ba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
Hnは、一般式として、 ΔHn=ΔLnsinθn−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、 Hn=ΔH1+ΔH2+…+ΔHn・・・(2) となり、これらのΔHn及びHnは第1の演算手段20
Baによって演算される。また、ある基準面Soからn
回目の状態の重心Oまでの高さHは、 H=Hs+Hn ……(3) となり、これが第2の演算手段20Bbによって演算さ
れる。
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、 HA=Asin(αn−θn) ……(4) HB=Bsinθn ……(5) の関係があり、これらが第3の演算手段20Bc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Hpは、 Hp=H+HB−HA となり、第(2)ないし(5)式を使って、 Hp=Hs+Hn−1+ΔHn+Bsinθn −Asin(αn−θn) ……(6) 但し、Hn−1=ΔH1+ΔH2+…+ΔHn−1とす
る。この第(6)式によれば、Hs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、Hpの値
が第4の演算手段20Bd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。
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、 HA=Asin(αn−θn) ……(4) HB=Bsinθn ……(5) の関係があり、これらが第3の演算手段20Bc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Hpは、 Hp=H+HB−HA となり、第(2)ないし(5)式を使って、 Hp=Hs+Hn−1+ΔHn+Bsinθn −Asin(αn−θn) ……(6) 但し、Hn−1=ΔH1+ΔH2+…+ΔHn−1とす
る。この第(6)式によれば、Hs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、Hpの値
が第4の演算手段20Bd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。
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。
4Aの演算動作について説明する。
(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、 ΔXn=ΔLn′・sinφn ……(7) ΔYn=ΔLn′・cosφn ……(8) となる。ここで、 ΔLn′=ΔLncosθn−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(Xn,Yn)は、 Xn=Xs+ΔX1+ΔX2+…+ΔXn……(9) Yn=Ys+ΔY1+ΔY2+…+ΔYn……(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。
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、 ΔXn=ΔLn′・sinφn ……(7) ΔYn=ΔLn′・cosφn ……(8) となる。ここで、 ΔLn′=ΔLncosθn−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(Xn,Yn)は、 Xn=Xs+ΔX1+ΔX2+…+ΔXn……(9) Yn=Ys+ΔY1+ΔY2+…+ΔYn……(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。
次に、全体の作用を説明する。
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Hs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
(Xm,Ym)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(Xs,Ys)を指令す
る。
高さ所定器12から任意の車体高さHs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
(Xm,Ym)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(Xs,Ys)を指令す
る。
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(Xn,Y
n)が演算される。
は前述の如くブルドーザ18の現在走行位置(Xn,Y
n)が演算される。
この(Xn,Yn)が(Xm,Ym)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Hpがオペレータの操作したアーム
角度αn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、Hp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αs=
0とする。このため、アーム18Bの角度は一定のま
ま、目的地(Xm,Ym)へ向かうこととなる。
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Hpがオペレータの操作したアーム
角度αn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、Hp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αs=
0とする。このため、アーム18Bの角度は一定のま
ま、目的地(Xm,Ym)へ向かうこととなる。
そして、現在走行位置(Xn,Yn)が目的地(Xm,
Ym)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Hp=HSETとなる
ようにアーム角度αnが前述の如く制御される。この結
果、目的地(Xm,Ym)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Hp(=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。
Ym)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Hp=HSETとなる
ようにアーム角度αnが前述の如く制御される。この結
果、目的地(Xm,Ym)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Hp(=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。
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。
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。
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Hpのみが表示されることと
なる。
い場合には、単に掘削高さHpのみが表示されることと
なる。
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。
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。
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Hs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。
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Hs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。
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(Xm,
Ym)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(Xn,Yn)の関数とし
て、例えば HSET=K1・(Xn−YG) (ただしXn≧XG) HSET=K2 (ただしXn<XG) によって指定してもよく(ここで、K1,K2,XGは
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。
に対するデータ設定の手法として、複数の位置(Xm,
Ym)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(Xn,Yn)の関数とし
て、例えば HSET=K1・(Xn−YG) (ただしXn≧XG) HSET=K2 (ただしXn<XG) によって指定してもよく(ここで、K1,K2,XGは
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。
また、方位信号φnはステアリングから直接とる構成と
してもよい。
してもよい。
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。
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。
〔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。
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。
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。
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。
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Hp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。
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Hp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。
Claims (1)
- 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24899586A JPH0615775B2 (ja) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | 掘削機の掘削制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24899586A JPH0615775B2 (ja) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | 掘削機の掘削制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63103134A JPS63103134A (ja) | 1988-05-07 |
| JPH0615775B2 true JPH0615775B2 (ja) | 1994-03-02 |
Family
ID=17186446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24899586A Expired - Lifetime JPH0615775B2 (ja) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | 掘削機の掘削制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0615775B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013051379A1 (ja) * | 2011-10-06 | 2013-04-11 | 株式会社小松製作所 | ブレード制御システム、建設機械及びブレード制御方法 |
| WO2019044821A1 (ja) * | 2017-08-29 | 2019-03-07 | 株式会社小松製作所 | 作業車両の制御システム、方法、及び作業車両 |
-
1986
- 1986-10-20 JP JP24899586A patent/JPH0615775B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013051379A1 (ja) * | 2011-10-06 | 2013-04-11 | 株式会社小松製作所 | ブレード制御システム、建設機械及びブレード制御方法 |
| CN103154385A (zh) * | 2011-10-06 | 2013-06-12 | 株式会社小松制作所 | 推土铲控制系统、建筑机械和推土铲控制方法 |
| JP5247941B1 (ja) * | 2011-10-06 | 2013-07-24 | 株式会社小松製作所 | ブレード制御システム、建設機械及びブレード制御方法 |
| US8649944B2 (en) | 2011-10-06 | 2014-02-11 | Komatsu Ltd. | Blade control system, construction machine and blade control method |
| WO2019044821A1 (ja) * | 2017-08-29 | 2019-03-07 | 株式会社小松製作所 | 作業車両の制御システム、方法、及び作業車両 |
| US11401697B2 (en) | 2017-08-29 | 2022-08-02 | Komatsu Ltd. | Control system for work vehicle, method, and work vehicle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63103134A (ja) | 1988-05-07 |
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