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JPH0794733B2 - Excavation control device for excavating machine - Google Patents
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JPH0794733B2 - Excavation control device for excavating machine - Google Patents

Excavation control device for excavating machine

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Publication number
JPH0794733B2
JPH0794733B2 JP15840789A JP15840789A JPH0794733B2 JP H0794733 B2 JPH0794733 B2 JP H0794733B2 JP 15840789 A JP15840789 A JP 15840789A JP 15840789 A JP15840789 A JP 15840789A JP H0794733 B2 JPH0794733 B2 JP H0794733B2
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JP
Japan
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excavation
bucket
boom
arm
angle
Prior art date
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JP15840789A
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JPH0325125A (en
Inventor
寛 大島
俊久 成瀬
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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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、油圧ショベル、油圧バックホーなどの掘削機
械の掘削制御装置に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an excavation control device for an excavating machine such as a hydraulic excavator and a hydraulic backhoe.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のこの種の掘削制御装置としては、例えば特公昭52
−40121号、特開昭55−126619号、及び特開昭61−83727
号の各公報に示されるものがある。
A conventional excavation control device of this type is, for example, Japanese Patent Publication No.
-40121, JP-A-55-126619, and JP-A-61-83727
There is one shown in each publication of the issue.

上記従来例のうち、特公昭52−40121号公報に示された
ものは、作業機と同一の動きをし、かつ作業機と相似な
モデルリンク機構と、このモデルリンク機構により操作
されて作業機の掘削深さを制限する掘削深さ制限用リミ
ッタ及び作業機の安息角を越える掘削を制限する安息角
制限用リミッタとを運転者の目視可能な箇所に設置した
もので、作業機に追従して動くモデルリンク機構を観察
することにより作業機の掘作状況を容易に把握できると
共に、所定の掘削深さ及び安息角を越える掘削を自動的
に制限するようにしたものである。
Among the above-mentioned conventional examples, the one disclosed in Japanese Patent Publication No. 52-40121 discloses a model link mechanism that has the same movement as the working machine and is similar to the working machine, and is operated by the model link mechanism. The excavation depth limiting limiter for limiting the excavation depth of the vehicle and the repose angle limiting limiter for limiting the excavation exceeding the repose angle of the working machine are installed in a location visible to the driver, and follow the working machine. The excavation state of the working machine can be easily grasped by observing the moving model link mechanism, and the excavation exceeding the predetermined excavation depth and repose angle is automatically restricted.

また特開昭55−126619号公報に示されたものは、法面掘
削作業において最終仕上げ直線以上に堀り過ぎた場合に
は警報を発して運転者に知らせることにより、過掘削を
防止するようにしたものである。
Further, the one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 55-126619 prevents the excessive excavation by issuing an alarm and notifying the driver when excessively excavating more than the final finishing straight line in the slope excavation work. It is the one.

さらに特開昭61−83727号公報に示されたものも、法面
掘削作業のような勾配形成を伴う作業において、形成中
の勾配を演算により算出し、この勾配と予め指定した基
準勾配との偏差が所定の範囲から外れたとき警報信号を
出力して、基準勾配からずれたことを音響により運転者
に報知するようにしたものである。
Further, the one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-83727 also calculates the slope during formation in a work involving slope formation such as slope excavation work and calculates the slope between this slope and a predesignated reference slope. When the deviation deviates from the predetermined range, an alarm signal is output, and the driver is informed acoustically of the deviation from the reference gradient.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

上記従来例のうち、特公昭52−40121号公報に示された
ものにおいては、作業機の他にこれと相似なモデルリン
ク機構があるため装置全体が複雑になり、それに付随し
て信頼性低下などの問題があった。
Among the above-mentioned conventional examples, in the one disclosed in Japanese Patent Publication No. 52-40121, since there is a model link mechanism similar to this in addition to the working machine, the entire apparatus becomes complicated, and the reliability decreases accompanying it. There was such a problem.

またその構成上、所定の掘削深さを越えて掘削した場合
には作業機がその位置に停止してしまうため、この停止
状態を人為的に解除して作業機を作動可能な状態にした
うえで、再度掘削深さをセットして以後の掘削作業を行
う必要があった。
Also, due to its configuration, when excavation exceeds a predetermined excavation depth, the working machine will stop at that position.Therefore, this stopped state is artificially released to make the working machine operable. Then, it was necessary to set the excavation depth again and perform the subsequent excavation work.

このため特に所定の目標掘削深さに沿って掘削する場合
には、目標掘削深さを越えないようにたえず注意しなけ
ればならず、さらに目標掘削深さを越えた場合には、上
記にように作業機の停止状態の解除、及び掘削深さのセ
ットが必要で、作業が繁雑になるとともに掘削精度を向
上させることも困難であった。
Therefore, in particular, when excavating along a predetermined target excavation depth, it is necessary to be careful not to exceed the target excavation depth. Since it is necessary to release the stopped state of the working machine and set the excavation depth, the work becomes complicated and it is difficult to improve the excavation accuracy.

また特開昭55−126619号、及び特開昭61−83727号の各
公報に示されたものにあっては、最終仕上げ直線または
基準勾配からずれて掘削しようとする場合、ブザーや警
報ランプなどの警告手段で運転者に警告するものである
が、掘削機械のエンジン音が大きくて気がつかなかった
り、運転者は作業機の刃先を注視していて気がつかない
ということがしばしば起こる。
Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-126619 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-83727, a buzzer, an alarm lamp, etc. are used when excavating with deviation from a final finishing straight line or a standard gradient. The warning means is used to warn the driver, but the engine sound of the excavating machine is too loud to be noticed, or the driver often pays attention to the cutting edge of the work machine and does not notice it.

さらに警報に気づいても、作業気を何れの方向へ作動さ
せるべきかをその都度、運転者は判断して作業機操作手
段を操作しなければならず、作業が繁雑で掘削精度の向
上も困難であった。
Furthermore, even if an alarm is noticed, the driver has to judge the direction in which the working air should be actuated each time and operate the work implement operating means, which makes the work complicated and it is difficult to improve the excavation accuracy. Met.

本発明は上記にことに鑑みなされたもので、油圧ショベ
ル、油圧バックホーなどの掘削機械において、指定した
掘削面より浅い部分は自由に掘削できるが、指定した掘
削面より深い部分は掘削できないように作業機の動きを
制限することにより、上記の課題を解決するようにした
掘削機械の掘削制御装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above, and in an excavating machine such as a hydraulic excavator and a hydraulic backhoe, a portion shallower than a designated excavation surface can be freely excavated, but a portion deeper than a designated excavation surface cannot be excavated. An object of the present invention is to provide an excavation control device for an excavating machine, which is configured to solve the above problems by limiting the movement of the working machine.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

上記目的を達成するために、本発明に係る掘削機械の掘
削制御装置は、車体に回転自在に一端を軸支されたブー
ム、該ブームの他端に軸支されたアーム、該アームの他
端に軸支されたバケット及びこれらを駆動するシリンダ
を具備する構成において、 上記ブーム、アーム、及びバケットの各回動支点に夫々
設けられこれらの回動角に応じた信号を出力する角度検
出器と、 上記角度検出器からの信号に基づいてバケット刃先点の
現在位置を演算し対応する位置信号を出力する作業機刃
先位置演算手段と、 指定した掘削面を規定する掘削深さと掘削角とを設定す
る掘削深さ・掘削角設定手段と、 上記作業機刃先位置演算手段からの信号および掘削深さ
・掘削角設定手段によって設定される掘削深さと掘削角
とに基づいて、指定した掘削面に対するバケット刃先点
の位置関係を比較演算し、バケット刃先点が指定した掘
削面より浅い部分に位置する場合とそれ以外の場合とに
応じた指令信号を出力する比較演算手段と、 上記比較演算手段からの指令信号に基づいて、バケット
刃先点が指定した掘削面より浅い部分に位置する場合に
はバケット刃先点の動きを制限せず、それ以外の場合に
はバケット刃先点のさらに深くなる方向への動きを停止
させる信号を出力する作業機方向判定演算手段とを備
え、上記作業機方向判定演算手段からの信号により上記
の各シリンダに接続されている操作弁をして各シリンダ
を作動可能または作動停止させる構成となっている。
In order to achieve the above object, an excavation control device for an excavating machine according to the present invention includes a boom whose one end is rotatably supported by a vehicle body, an arm which is pivotally supported by the other end of the boom, and the other end of the arm. In a configuration including a bucket pivotally supported on the cylinder and a cylinder for driving the bucket, an angle detector that is provided at each rotation fulcrum of the boom, the arm, and the bucket, and outputs a signal according to the rotation angle thereof, The working machine blade edge position calculating means for calculating the current position of the bucket blade edge point based on the signal from the angle detector and outputting the corresponding position signal, and the excavation depth and the excavation angle that define the specified excavation surface are set. Based on the signal from the digging depth / digging angle setting means, the signal from the working machine blade edge position calculating means, and the digging depth and digging angle set by the digging depth / digging angle setting means, with respect to the designated digging surface And a comparison calculation means for outputting a command signal according to a case where the bucket blade tip position is located at a portion shallower than the designated excavation surface and a case other than that. Based on the command signal from the, when the bucket blade tip point is located in a portion shallower than the specified excavation surface, the movement of the bucket blade tip point is not limited, and in other cases, the bucket blade tip point moves in a direction deeper. And a working machine direction determination calculation means for outputting a signal for stopping the movement of the cylinder, and each cylinder can be operated by operating the operation valve connected to each cylinder according to the signal from the working machine direction determination calculation means. It is configured to stop operation.

〔作 用〕[Work]

作業機刃先位置演算手段により演算されるバケット刃先
点の位置と予め掘削深さ・掘削角設定手段により指定さ
れる掘削面との関係が比較演算手段において比較され、
その比較結果に基づく指令信号が作業機方向判定演算手
段へ入力されることによって、ブーム、アーム、及びバ
ケットに対する作動可能信号または作動停止信号とがこ
の作業機方向判定演算手段から出力されて、上記の各シ
リンダに接続されている操作弁をして各シリンダの作動
を制御することで作業機の動きを制御する。
The relation between the position of the bucket blade tip point calculated by the work machine blade edge position calculation means and the excavation surface previously designated by the excavation depth / excavation angle setting means is compared by the comparison calculation means,
By inputting a command signal based on the comparison result to the work implement direction determination calculation means, an operable signal or an operation stop signal for the boom, arm, and bucket is output from the work implement direction determination calculation means, and The operation valve is connected to each cylinder to control the operation of each cylinder to control the movement of the work machine.

〔実 施 例〕 以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。[Examples] Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第3図は油圧ショベルの概略構成を示すものであり、走
行体1上には車体、例えば上部旋回体2が支持され、旋
回体2にはブーム3の一端が軸支され、ブーム3の他端
にはアーム4が軸支され、さらにこのアーム4の他端に
はバケット5が軸支されており、これらブーム3、アー
ム4、及びバケット5はブームシリンダ6、アームシリ
ンダ7、及びバケットシリンダ8によって各別に回動駆
動される。
FIG. 3 shows a schematic configuration of the hydraulic excavator. A vehicle body, for example, an upper swing body 2 is supported on the traveling body 1, one end of a boom 3 is pivotally supported by the swing body 2, and the other parts of the boom 3 are supported. An arm 4 is pivotally supported at the end, and a bucket 5 is pivotally supported at the other end of the arm 4. The boom 3, the arm 4, and the bucket 5 are a boom cylinder 6, an arm cylinder 7, and a bucket cylinder. Each of them is rotationally driven by 8.

ここで作業機各部の長さ、角度等を第4図に示すように
定義する。すなわち点Oをブーム回動支点、点Aをアー
ム回動支点、点Bをバケット回動支点、点Cをバケット
刃先点とし、またこの点Oを通過する車体水平軸をX
軸、点Oを通過する車体垂直軸をY軸とするとき、 L1;点O,A間の長さ L2;点A,B間の長さ L3;点B,C間の長さ α;Y軸と線分OAとのなす角(ブーム角) β;線分OAの延長線と線分ABとのなす角(アーム角) γ;線分ABの延長線と線分BCとのなす角(バケット角) と定義する。
Here, the length, angle, etc. of each part of the working machine are defined as shown in FIG. That is, the point O is the boom rotation fulcrum, the point A is the arm rotation fulcrum, the point B is the bucket rotation fulcrum, the point C is the bucket blade tip point, and the vehicle body horizontal axis passing through this point O is X.
L1; length between points O and A L2; length between points A and B L3; length between points B and C α; Y Angle formed by axis and line segment OA (boom angle) β; Angle formed by extension line of line segment OA and line segment AB (arm angle) γ; Angle formed by extension line of line segment AB and line segment BC ( Bucket angle).

いま、ブーム回動支点Oに対するバケット刃先点Cの位
置を(Xc,Yc)とするとこの位置(Xc,Yc)は次式 Xc=L1・SINα+L2・SIN(α+β) +L3・SIN(α+β+γ) …(1) Yc=L1・COSα+L2・COS(α+β) +L3・COS(α+β+γ) …(2) によって求めることができる。
Now, assuming that the position of the bucket blade tip point C with respect to the boom rotation fulcrum O is (Xc, Yc), this position (Xc, Yc) is expressed by the following equation: Xc = L1 · SINα + L2 · SIN (α + β) + L3 · SIN (α + β + γ)… ( 1) Yc = L1 · COSα + L2 · COS (α + β) + L3 · COS (α + β + γ) (2)

さらに第4図において、点Pを指定した掘削面とY軸と
の交点、点Dをバケット刃先点Cよりこの掘削面へ下し
た垂線との交点とするとき、 h;点O,P間の長さ(掘削深さ) 但しhは点PがOの上に位置する場合に正、点Oの下に
位置する場合に負する。
Further, in FIG. 4, when the point P is the intersection of the designated excavation surface and the Y-axis, and the point D is the intersection of the perpendicular from the bucket blade tip point C to this excavation surface, h; between points O and P Length (excavation depth) However, h is positive when the point P is located above O and is negative when the point P is located below the point O.

θ;X軸に対する掘削面PDのなす角(掘削角) u:点D,C間の長さ(掘削面からバケット刃先点までの距
離) とすると、掘削面は次式 Y=tanθ・X+h …(3) により表される。
θ; Angle of excavation plane PD with respect to X axis (excavation angle) u: Given the length between points D and C (distance from excavation plane to bucket blade tip point), excavation plane is expressed by the following formula Y = tan θ · X + h… It is represented by (3).

そこで上記の掘削面より浅い部分を掘削する場合、及び
掘削面上もしくは掘削面より深い部分を掘削しようとす
る場合に分けて作業機の動きを説明する。
Therefore, the movement of the work machine will be described separately for the case of excavating a portion shallower than the excavation surface and the case of excavating a portion on the excavation surface or deeper than the excavation surface.

まず掘削面より浅い部分を掘削する場合は、上記
(1)、(2)、(3)式から Yc>tanθ・Xc+h …(4) が成立し、この場合には作業機の動きを制限することな
く自由に掘削できるようにする。
First, when excavating a part shallower than the excavation surface, Yc> tan θ · Xc + h (4) is established from the above equations (1), (2), and (3), and in this case, the movement of the working machine is limited. Freely drilling without

次に掘削面上もしくは掘削面より深い部分を掘削しよう
とする場合は、同様に上記(1)、(2)、(3)式か
ら Yc≦tanθ・Xc+h …(5) が成立し、この場合にはその時の作業機の作動方向に対
応してブーム3、アーム4、及びバケット5の動きをそ
れぞれ制御することによって、掘削面より深い部分の掘
削を制限するようにする。
Next, when trying to excavate a part on the excavation surface or deeper than the excavation surface, similarly, from the above equations (1), (2), and (3), Yc ≤ tan θ · Xc + h (5) holds. First, by controlling the movements of the boom 3, the arm 4, and the bucket 5 in accordance with the operating direction of the work machine at that time, excavation of a portion deeper than the excavation surface is limited.

すなわち、上記のブーム角α、アーム角β、及びバケッ
ト角γの変化に対する掘削面からバケット刃先点Cまで
の距離uの変化を調べることにより、そのときの作業機
の作動方向を判定し、この判定結果に基づき作業機の動
きを制御する。具体的には以下のようにする。
That is, by examining the change in the distance u from the excavation surface to the bucket blade tip point C with respect to the change in the boom angle α, the arm angle β, and the bucket angle γ, the operating direction of the working machine at that time is determined, and The movement of the work machine is controlled based on the determination result. Specifically:

掘削面からバケット刃先点Cまでの距離uは次式 u=L1・COS(α+θ)+L2・COS(α+β+θ) +L3・COS(α+β+γ+θ)+h・COSθ …(6) によって求められ、またこの距離uは、 バケット刃先点Cが掘削面より浅い部分に位置するとき
は u>0 バケット刃先点Cが掘削面より深い部分に位置するとき
は u<0 バケット刃先点Cが掘削面上に位置するときは u=0 の各符号をとるものである。
The distance u from the excavation surface to the bucket blade tip point C is obtained by the following equation u = L1 · COS (α + θ) + L2 · COS (α + β + θ) + L3 · COS (α + β + γ + θ) + h · COSθ (6), and this distance u is When the bucket blade tip point C is located in a portion shallower than the excavation surface u> 0 When the bucket blade tip point C is located in a portion deeper than the excavation surface u <0 When the bucket blade tip point C is located in the excavation surface Each code of u = 0 is taken.

そこで上記(6)式をα,β,γでそれぞれ微分するこ
とにより次の各式 du/dα=−L1・SIN(α+θ)−L2・SIN(α+β+θ) −L3・SIN(α+β+γ+θ) …(7) du/dβ=−L2・SIN(α+β+θ) −L3・SIN(α+β+γ+θ) …(8) du/dγ=−L3・SIN(α+β+γ+θ) …(9) が得られる。
Therefore, by differentiating the above equation (6) by α, β, and γ, the following equations du / dα = -L1 · SIN (α + θ) -L2 · SIN (α + β + θ) -L3 · SIN (α + β + γ + θ) (7) ) Du / dβ = −L2 · SIN (α + β + θ) −L3 · SIN (α + β + γ + θ) (8) du / dγ = −L3 · SIN (α + β + γ + θ) (9) is obtained.

ここで上記du/dα,du/dβ,du/dγは、それぞれブーム角
α、アーム角β、及びバケット角γの変化に対する掘削
面からバケット刃先点Cまでの距離uの変化率を意味し
ており、その詳細な意味を上記α,β,γに対するuの
変化を説明する第5図を併用して次に説明する。
Here, the du / dα, du / dβ, du / dγ mean the rate of change of the distance u from the excavation surface to the bucket blade tip point C with respect to the changes of the boom angle α, the arm angle β, and the bucket angle γ, respectively. The detailed meaning will be described below with reference to FIG. 5 for explaining changes in u with respect to α, β and γ.

du/dα,du/dβ,du/dγ>0のときは、α,β,γの増
加、つまりブーム3、アーム4、及びバケット5が下向
きまたは掘削方向に作動する状態において、上記の距離
uが増加する、すなわちバケット刃先点Cが現在位置よ
り浅い方向へ移動することであり、この場合にはα,
β,γとuとの関係は第5図(A)のようになる。
When du / dα, du / dβ, du / dγ> 0, when α, β, γ increases, that is, when the boom 3, the arm 4, and the bucket 5 operate downward or in the excavating direction, the above distance u Is increased, that is, the bucket blade tip point C moves in a direction shallower than the current position. In this case, α,
The relationship between β, γ and u is as shown in FIG.

du/dα,du/dβ,du/dγ<0のときは、α,β,γの増
加、つまりブーム3、アーム4、及びバケット5が下向
きまたは掘削方向に作動する状態において、上記の距離
uが減少する、すなわちバケット刃先点Cが現在位置よ
り深い方向へ移動することであり、この場合にはα,
β,γとuとの関係は第5図(B)のようになる。
When du / dα, du / dβ, du / dγ <0, when α, β, γ is increased, that is, when the boom 3, the arm 4, and the bucket 5 operate downward or in the excavation direction, the above distance u Is decreased, that is, the bucket blade tip point C moves in a direction deeper than the current position. In this case, α,
The relationship between β, γ and u is as shown in FIG. 5 (B).

さらにdu/dα,du/dβ,du/dγ=0のときは、α,β,γ
の増加に関係なく上記の距離uが一時的に一定となる、
すなわちα,β,γとuとの関係は第5図(C)の極小
部のようになる。
Furthermore, when du / dα, du / dβ, du / dγ = 0, α, β, γ
The distance u becomes temporarily constant regardless of the increase of
That is, the relationship between α, β, γ and u becomes like the minimum part in FIG. 5 (C).

そこで指定した掘削面より浅い部分については(上記
(4)式が成立)、上記のように作業機の動きを制限す
ることなく自由に掘削できるようにするとともに、バケ
ット刃先点Cが指定した掘削面(PD)に達したときは
(上記(5)式が成立)、下記の表に示すように作業機
の動きを制限することによって、指定した掘削面より浅
い部分だけを掘削し、指定した掘削面に仕上げるのが本
発明の原理である。
Therefore, for a portion shallower than the designated excavation surface (formula (4) above is satisfied), the excavation can be freely performed without restricting the movement of the working machine as described above, and the excavation designated by the bucket blade tip point C is performed. When the surface (PD) is reached (Equation (5) above is satisfied), the movement of the work machine is restricted as shown in the table below, so that only the portion shallower than the designated excavation surface is excavated and designated. Finishing the excavated surface is the principle of the present invention.

次に、上記の原理に基づく本発明の制御構成例を説明す
る。
Next, a control configuration example of the present invention based on the above principle will be described.

第1図は本発明の実施例を示すブロック図で、9はブー
ム操作レバー、10はアーム操作レバー、11はバケット操
作レバーであり、これらは何れも車体、例えば上部旋回
体2の運転室に設けられている。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, in which 9 is a boom operating lever, 10 is an arm operating lever, and 11 is a bucket operating lever, all of which are provided in a vehicle body, for example, in a driver's cab of the upper swing body 2. It is provided.

12はブームの上げ停止回路、13はブームの下げ停止回路
で、これらは上記ブーム操作レバー9と、このブーム操
作レバー9の操作により切り換え制御されるブーム操作
弁19との中間に設けられ、本発明の原理に基づき後述の
コントローラ18からの制御信号を受けて、各々ブーム3
の上向きまたは下向きの動きを停止させるよう上記ブー
ム操作弁19を制御する。
Reference numeral 12 is a boom raising stop circuit, and 13 is a boom lowering stop circuit. These are provided between the boom operation lever 9 and a boom operation valve 19 which is switched and controlled by the operation of the boom operation lever 9, Based on the principle of the invention, each boom 3 receives a control signal from a controller 18 described later.
The boom operation valve 19 is controlled so as to stop the upward movement or the downward movement.

また14はアームの掘削停止回路、15はアームのダンプ停
止回路で、これらは上記アーム操作レバー10と、このア
ーム操作レバー10の操作により切り換え制御されるアー
ム操作弁20との中間に設けられ、コントローラ18からの
制御信号を受けて、各々アーム4の掘削方向またはダン
プ方向への動きを停止させるよう上記アーム操作弁20を
制御する。
Further, 14 is an arm excavation stop circuit, 15 is an arm dump stop circuit, these are provided in the middle of the arm operation lever 10 and the arm operation valve 20 which is switch-controlled by the operation of the arm operation lever 10, Upon receiving a control signal from the controller 18, the arm operation valve 20 is controlled so as to stop the movement of the arm 4 in the excavation direction or the dump direction.

さらに16はバケットの掘削停止回路、17はバケットのダ
ンプ停止回路で、これらは上記バケット操作レバー11
と、このバケット操作レバー11の操作により切り換え制
御されるバケット操作弁21との中間に設けられ、コント
ローラ18からの制御信号を受けて、各々バケット5の掘
削方向またはダンプ方向への動きを停止させるよう上記
バケット操作弁21を制御する。
Further, 16 is a bucket excavation stop circuit, and 17 is a bucket dump stop circuit.
And a bucket operating valve 21 that is switched and controlled by operating the bucket operating lever 11, and receives a control signal from the controller 18 to stop the movement of the bucket 5 in the excavating direction or the dumping direction. To control the bucket operation valve 21.

そしてブーム操作弁19、アーム操作弁20、及びバケット
操作弁21には、これらの各操作弁19,20,21の上記のよう
な切り換え制御によって液圧的に伸縮作動される前記の
ブームシリンダ6、アームシリンダ7、及びバケットシ
リンダ8が各々接続されていて、それぞれブーム3、ア
ーム4、及びバケット5を回転駆動するようになってい
る。
The boom operation valve 19, the arm operation valve 20, and the bucket operation valve 21 are hydraulically expanded and contracted by the switching control of the operation valves 19, 20, 21 as described above. , An arm cylinder 7 and a bucket cylinder 8 are respectively connected to drive the boom 3, the arm 4 and the bucket 5 respectively.

次に前記のブーム回動支点O、アーム回動支点A、及び
バケット回動支点Bには、ブーム3、アーム4、及びバ
ケット5の回動量、すなわち前記ブーム角αを検出する
ためのブーム角度検出器22、前記アーム角βを検出する
ためのアーム角度検出器23、及び前記バケット角γを検
出するためのバケット角度検出器24がそれぞれ設けられ
ていて、ブーム角α、アーム角β、及びバケット角γの
現在値に応じた信号を出力してコントローラ18へ入力す
る。
Next, at the boom rotation fulcrum O, the arm rotation fulcrum A, and the bucket rotation fulcrum B, the rotation amounts of the boom 3, the arm 4, and the bucket 5, that is, the boom angle for detecting the boom angle α. A detector 22, an arm angle detector 23 for detecting the arm angle β, and a bucket angle detector 24 for detecting the bucket angle γ are respectively provided, and the boom angle α, the arm angle β, and A signal corresponding to the current value of the bucket angle γ is output and input to the controller 18.

このコントローラ18の構成について次に説明する。The configuration of the controller 18 will be described next.

25は作業機刃先位置演算手段で、上記のブーム角α、ア
ーム角β、及びバケット角γの現在値に応じた信号をこ
れに入力することにより、前記(1)、(2)式からブ
ーム回動点Oに対するバケット刃先点CNの現在位置(X
c,Yc)を演算し、対応する位置信号を出力して後述の比
較演算手段27へ入力する。
Numeral 25 is a working machine blade edge position calculating means, which inputs a signal corresponding to the present values of the boom angle α, the arm angle β and the bucket angle γ to the boom from equations (1) and (2). The present position of the bucket blade tip point CN with respect to the turning point O (X
c, Yc) is calculated, and the corresponding position signal is output and input to the comparison calculation means 27 described later.

26は掘削深し・掘削角設定手段で、指定したい掘削面を
規定する掘削深さhと掘削面θとを設定し比較演算手段
27へ入力するようになっている。
Reference numeral 26 denotes an excavation depth / excavation angle setting means, which sets an excavation depth h and an excavation surface θ which define an excavation surface to be designated, and a comparison calculation means.
It is designed to input to 27.

この比較演算手段27は、上記バケット刃先点Cの現在位
置(Xc,Yc)に対応する信号および掘削深さ・掘削角設
定手段26から入力される掘削深さhと掘削角θとに基づ
いて、指定した掘削面に対するバケット刃先点の位置関
係を比較演算するもので、バケット刃先点Cが、指定さ
れた掘削面より浅い部分に位置するのか(前記(4)式
が成立)、それとも指定された掘削面上もしくはこれよ
り深い部分に位置するのか(前記(5)式が成立)を求
め、それぞれの場合に応じた指令信号を作業機方向判定
演算手段28へ入力する。
The comparison calculation means 27 is based on the signal corresponding to the current position (Xc, Yc) of the bucket blade tip point C and the excavation depth h and the excavation angle θ input from the excavation depth / excavation angle setting means 26. , Comparing the positional relationship of the bucket blade tip point with respect to the designated excavation surface, whether the bucket blade tip point C is located at a portion shallower than the designated excavation surface (formula (4) above is established), or is designated. Further, it is determined whether or not it is located on the excavation surface or in a portion deeper than this (formula (5) is established), and a command signal corresponding to each case is input to the work machine direction determination calculation means 28.

作業機方向判定演算手段28は、上記指令信号を受け、バ
ケット刃先点Cの現在位置とその時のブーム3、アーム
4、バケット5のそれぞれの作動方向とに対応して、こ
れらの動きを制御するための制御信号を出力するもの
で、前記(4)式が成立するときはこれらを作動可能に
する信号を出力し、また前記(5)式が成立するときは
前記7)、(8)、(9)式により求められる値の符号
に応じて、作動を停止させる信号または作動を可能にす
る信号を出力し、作業機停止回路29へ入力するようにな
っている。
The working machine direction determination calculation means 28 receives the command signal and controls the movements of the bucket blade tip point C in response to the current position of the bucket blade tip point C and the respective operating directions of the boom 3, the arm 4 and the bucket 5 at that time. For outputting the control signal for enabling the operation of the above equations (4), and when the above equation (5) is satisfied, the above signals 7), (8), A signal for stopping the operation or a signal for enabling the operation is output according to the sign of the value obtained by the equation (9) and is input to the working machine stop circuit 29.

第2図は本発明装置の油圧回路図を示し、30はパイロッ
トポンプで、これはブーム操作弁19、アーム操作弁20、
及びバケット操作弁21を切り換えるためのパイロット圧
を供給し、またこのパイロット圧供給管路の途中には、
これらの各操作弁19,20,21を切り換えるためのパイロッ
ト圧の供給を制御するため、ブーム操作バー9に連動す
るブーム上げ用パイロット弁31とブーム下げ用パイロッ
ト弁32、アーム操作レバー10に連動するアーム掘削用パ
イロット弁33とアームダンプ用パイロット弁34、及びバ
ケット操作レバー11に連動するバケット掘削用パイロッ
ト弁35とバケットダンプ用パイロット弁36がそれぞれ設
けてある。
FIG. 2 shows a hydraulic circuit diagram of the device of the present invention, where 30 is a pilot pump, which is a boom operating valve 19, an arm operating valve 20,
And supplying a pilot pressure for switching the bucket operation valve 21, and in the middle of this pilot pressure supply pipe,
In order to control the supply of pilot pressure for switching each of these operating valves 19, 20, 21, in order to control the boom raising pilot valve 31, the boom lowering pilot valve 32, and the arm operating lever 10 that interlock with the boom operating bar 9. A pilot valve 33 for arm excavation and a pilot valve 34 for arm dump, and a bucket excavation pilot valve 35 and a bucket dump pilot valve 36 that interlock with the bucket operation lever 11 are provided.

そしてブーム上げ用パイロット弁31とブーム操作弁19と
の間にはブーム上げ停止弁37が、ブーム下げ用パイロッ
ト弁32とブーム操作弁19との間にはブーム下げ停止弁38
が、アーム掘削用パイロット弁33とアーム操作弁20との
間にはアーム掘削停止弁39が、アームダンプ用パイロッ
ト弁34とアーム操作弁20との間にはアームダンプ停止弁
40が、バケット掘削用パイロット弁35とバケット操作弁
21の間にはバケット掘削停止弁41が、及びバケットダン
プ用パイロット弁36とバケット操作弁21との間にはバケ
ットダンプ停止弁42がそれぞれ設けられるとともに、こ
れらの各停止弁37,38,39,40,41,42が、上記コントロー
ラ18の作業機方向判定演算手段28から出力される制御信
号によって各別に切り換えれるようになっている。
A boom raising stop valve 37 is provided between the boom raising pilot valve 31 and the boom operating valve 19, and a boom lowering stop valve 38 is provided between the boom lowering pilot valve 32 and the boom operating valve 19.
However, an arm excavation stop valve 39 is provided between the arm excavation pilot valve 33 and the arm operation valve 20, and an arm dump stop valve is provided between the arm dump pilot valve 34 and the arm operation valve 20.
40 is a pilot valve for bucket excavation 35 and a bucket operating valve
A bucket excavation stop valve 41 is provided between the two, and a bucket dump stop valve 42 is provided between the bucket dump pilot valve 36 and the bucket operation valve 21, and each of these stop valves 37, 38, 39 is provided. , 40, 41, 42 can be individually switched by a control signal output from the working machine direction determination calculation means 28 of the controller 18.

43はメインポンプで、このメインポンプ43の油圧供給管
路の途中にそれぞれ設けたブーム操作弁19、アーム操作
物20、及びバケット操作弁21が、上記の各パイロット弁
31,32,33,34,35,36あるいは各停止弁37,38,39,40,41,42
の切り換えに伴うパイロット圧の供給によって切り換え
られ、各操作弁19,20,21に各々接続されているブームシ
リンダ6、アームシリンダ7、及びバケットシリンダ8
へ圧油を供給することにより、これらのシリンダ6,7,8
を伸縮作動させる。
Reference numeral 43 is a main pump. The boom operation valve 19, the arm operation object 20, and the bucket operation valve 21 provided in the middle of the hydraulic supply line of the main pump 43 are the pilot valves described above.
31,32,33,34,35,36 or stop valves 37,38,39,40,41,42
Of the boom cylinder 6, the arm cylinder 7, and the bucket cylinder 8 which are switched by the supply of the pilot pressure associated with the switching of the control valves 19, 20 and 21 respectively.
By supplying pressure oil to these cylinders 6,7,8
To expand and contract.

かかる構成の作用をコントローラ18の動作を説明するフ
ローチャートを示す第8図を併用して説明する。
The operation of this structure will be described with reference to FIG. 8 which shows a flowchart for explaining the operation of the controller 18.

まず、掘削深さ・掘削角設定手段26に掘削深さhと掘削
角θとを入力して掘削したい掘削面を指定する(第8図
ステップ100)。
First, the excavation depth h and excavation angle θ are input to the excavation depth / excavation angle setting means 26 to specify the excavation surface to be excavated (step 100 in FIG. 8).

次にブーム操作レバー9、アーム操作レバー10、及びバ
ケット操作レバー11を操作することにより、これらの操
作レバー9,10,11に各別に連動する各パイロット弁31,3
2,33,34,35,36を切り換え、パイロットポンプ30から供
給されるパイロット圧の作業機停止回路29に設けた各停
止弁37,38,39,40,41,42への供給を制御する。
Next, by operating the boom operation lever 9, the arm operation lever 10, and the bucket operation lever 11, the pilot valves 31, 3 interlocking with the operation levers 9, 10, 11 respectively.
2, 33, 34, 35, 36 are switched to control the supply of pilot pressure supplied from the pilot pump 30 to each stop valve 37, 38, 39, 40, 41, 42 provided in the work machine stop circuit 29. .

すなわちブーム操作レバー9をブーム上げ側に操作する
と、ブーム上げ用パイロット弁31が切り換えられパイロ
ット圧がブーム上げ停止弁37へ供給されるが、ブーム下
げ用パイロット弁32は切り換えられずパイロット圧はブ
ーム下げ停止弁38へ供給されない。
That is, when the boom operation lever 9 is operated to the boom raising side, the boom raising pilot valve 31 is switched and the pilot pressure is supplied to the boom raising stop valve 37, but the boom lowering pilot valve 32 is not switched and the pilot pressure is kept at the boom. Not supplied to the stop valve 38.

逆にブーム操作レバー9をブーム下げ側に操作すると、
ブーム下げ用パイロット弁32が切り換えられてパイロッ
ト圧がブーム下げ停止弁38へ供給され、ブーム上げ停止
弁37へは供給されない。
Conversely, if you operate the boom operating lever 9 to the boom lower side,
The boom lowering pilot valve 32 is switched so that the pilot pressure is supplied to the boom lowering stop valve 38 and not to the boom raising stop valve 37.

アーム操作レバー10、及びバケット操作レバー11の操作
に対応する各停止弁39,40,41,42へのパイロット圧の供
給についても同様である。
The same applies to the supply of pilot pressure to each stop valve 39, 40, 41, 42 corresponding to the operation of the arm operation lever 10 and the bucket operation lever 11.

ここで掘削作業開始時には、バケット刃先点Cは掘削面
より浅い部分に位置するから、ブーム角度検出器22、ア
ーム角度検出器23、及びバケット角度検出器24によって
それぞれ検出されるブーム角α、アーム角β、及びバケ
ット角γの値に応じて、作業機刃先位置演算手段25にお
いてバケット刃先点Cの位置(Xc,Yc)が演算され(第
8図ステップ110)、さらに比較演算手段27において Yc>tanθ・Xc+h に応じた指令信号が出力されることによって(第8図ス
テップ120)、作業機方向判定演算手段28においてブー
ム3、アーム4、及びバケット5を作動可能にする信号
(以下、作動可能信号という)が出力される(第8図ス
テップ132,142,152)。
At the start of the excavation work, since the bucket blade tip point C is located at a portion shallower than the excavation surface, the boom angle α, the arm angle detector 23, and the bucket angle detector 24 detect the boom angle α and the arm, respectively. The position (Xc, Yc) of the bucket blade tip point C is calculated by the working machine blade tip position calculating means 25 according to the values of the angle β and the bucket angle γ (step 110 in FIG. 8), and further the comparison calculating means 27 calculates Yc. By outputting a command signal according to> tan θ · Xc + h (step 120 in FIG. 8), a signal that enables the boom 3, the arm 4, and the bucket 5 to operate in the working machine direction determination calculation means 28 (hereinafter, operation A possible signal) is output (steps 132, 142, 152 in FIG. 8).

この作動可能信号が作業機停止回路29へ入力させると
き、上記の各停止弁37,38,39,40,41,42は、各パイロッ
ト弁31,32,33,34,35,36からこれらのパイロット弁に対
応して設けられた各操作弁19,2021へのパイロット圧の
供給を可能にする。
When the operation enable signal is input to the work machine stop circuit 29, the stop valves 37, 38, 39, 40, 41, 42 described above are connected to the stop valves 37, 38, 39, 40, 41, 42 from the pilot valves 31, 32, 33, 34, 35, 36 respectively. The pilot pressure can be supplied to each operation valve 19,2021 provided corresponding to the pilot valve.

このためブーム操作レバー9、アーム操作レバー10、及
びバケット操作レバー11の操作に追従して、対応する各
操作弁19,20,21がパイロット圧によって切り換えられ、
ブームシリンダ6、アームシリンダ7、及びバケットシ
リンダ8を油圧によって伸縮作動させ、自由に掘削する
ことができる。
Therefore, following the operation of the boom operation lever 9, the arm operation lever 10, and the bucket operation lever 11, the corresponding operation valves 19, 20, 21 are switched by the pilot pressure,
The boom cylinder 6, the arm cylinder 7, and the bucket cylinder 8 are hydraulically expanded and contracted to freely excavate.

このようにして掘削を続け、バケット刃先点Cがついに
掘削面まで達すると、上記と同様にしてバケット刃先点
Cの位置が演算され(第8図ステップ110)、比較演算
手段27からは Yc≦tanθ・Xc+h に応じた指令信号が出力される(第8図ステップ12
0)。
When the excavation is continued in this way and the bucket blade tip point C finally reaches the excavation surface, the position of the bucket blade tip point C is calculated in the same manner as described above (step 110 in FIG. 8), and Yc ≦ from the comparison calculation means 27. A command signal corresponding to tan θ · Xc + h is output (Fig. 8, step 12).
0).

そして作業機方向判定演算手段28では、du/dα,du/dβ,
du/dγが演算され(第8図ステップ81、ステップ82、ス
テップ83、なおuは掘削面からバケット刃先点までの距
離である)、さらにそれらの値のとる符号に応じて作業
機の作動を停止させる信号(以下、停止信号という)、
または作動可能信号が出力される(第8図ステップ131,
132,133,141,142,143,151,152,153)。
Then, in the working machine direction determination calculation means 28, du / dα, du / dβ,
du / dγ is calculated (Fig. 8, step 81, step 82, step 83, u is the distance from the excavation surface to the bucket blade tip point), and the operation of the working machine is further determined according to the sign of these values. A signal to stop (hereinafter referred to as a stop signal),
Alternatively, an operable signal is output (step 131 in FIG. 8,
132,133,141,142,143,151,152,153).

例えば第9図に示すような掘削面の掘削において、バケ
ット刃先点Cが掘削面まで達した場合を考えると、それ
までのブーム3、アーム4、及びバケット5の作動方向
から判断して、α,β,γのすべてが増加するのに対応
してuが減少しているため、du/dα,du/dβ,du/dγの値
は何れも負の値をとり、ブーム下げ停止信号、アーム掘
削停止信号、及びバケット掘削停止信号が出力される
(第8図ステップ133,143,153)。
For example, in the case of excavating the excavation surface as shown in FIG. 9, considering the case where the bucket blade tip point C reaches the excavation surface, α is determined from the operating directions of the boom 3, arm 4, and bucket 5 up to that point. , U, corresponding to the increase in all of β, γ, the values of du / dα, du / dβ, du / dγ are all negative, and the boom down stop signal, arm An excavation stop signal and a bucket excavation stop signal are output (steps 133, 143, 153 in FIG. 8).

そしてブーム下げ停止弁38、アーム掘削停止弁39、及び
バケット掘削停止弁41が切り換えられて、ブーム操作レ
バー9、アーム操作レバー10、及びバケット操作レバー
11の操作に追従することなく各操作弁19,20,21は中立位
置に復帰し、ブーム下げ、アーム掘削、及びバケット掘
削の各動きが停止して、第9図に示すとおりバケット刃
先点Cはそれより深い位置へ移動することがない。
Then, the boom lowering stop valve 38, the arm excavation stop valve 39, and the bucket excavation stop valve 41 are switched to change the boom operation lever 9, the arm operation lever 10, and the bucket operation lever.
Each operation valve 19,20,21 returns to the neutral position without following the operation of 11, and the boom lowering, arm excavation, and bucket excavation movements stop, and the bucket blade tip point C as shown in FIG. Does not move deeper than that.

そこでこの場合、ブーム操作レバー9を上げ側に操作す
るとともに、アーム操作レバー10とバケット操作レバー
11は依然として掘削側に各々操作することにより、掘削
面から上部だけを掘削できる。
Therefore, in this case, the boom operation lever 9 is operated to the raising side, and the arm operation lever 10 and the bucket operation lever are operated.
11 can still excavate only the upper part from the excavation surface by operating each to the excavation side.

すなわち掘削、掘削停止、掘削面の上部掘削という一連
の動作を繰り返すことにより、最終的には指定した掘削
面を掘削できる。
That is, the specified excavation surface can be finally excavated by repeating a series of operations of excavation, excavation stop, and upper excavation of the excavation surface.

なお図示しないが、掘削面に対するバケット刃先点の位
置に対応して、du/dα,du/dβ,du/dγの値は正、負、0
の各値を選択的にとるのであって、これらの値がすべて
同時に正、負、0をとるとは限らないが、それらの場合
にも上記の作用に準じて掘削面を掘削できる。
Although not shown, the values of du / dα, du / dβ, and du / dγ are positive, negative, and 0 depending on the position of the bucket blade tip point with respect to the excavation surface.
However, not all of these values may be positive, negative, or 0 at the same time, but even in those cases, the excavation surface can be excavated according to the above operation.

このようにこの実施例では、指定した掘削面より浅い部
分は自由に掘削するとともに、この掘削面より深い部分
は掘削できないように作業機の動きを制限するようにし
たから、運転者は掘削面に対するバケット刃先点の位置
に注意することなく掘削を続けることで掘削面を掘削で
き、運転者の負担が軽減されるとともに、作業能率や掘
削精度が向上し、また従来の掘削機械の制御系を少し改
善すればよく装置全体が簡単で信頼性も高い。
As described above, in this embodiment, the portion shallower than the designated excavation surface is freely excavated, and the movement of the work implement is restricted so that the portion deeper than the excavation surface cannot be excavated. It is possible to excavate the excavation surface by continuing to excavate without paying attention to the position of the bucket blade tip point with respect to, which reduces the burden on the driver, improves work efficiency and excavation accuracy, and improves the control system of conventional excavating machines. It only needs a little improvement, and the whole device is simple and reliable.

第6図、第7図は本発明の他の実施例を示し、先の実施
例におけるパイロット弁、停止弁、及び操作弁のかわり
に、バルブドライバによって駆動される電子制御弁を操
作弁として用いるもので、第6図はブロック図、第7図
は油圧回路図であり、第1図、第2図と同一の箇所には
同じ符号を付して説明を省略する。
6 and 7 show another embodiment of the present invention, in which an electronically controlled valve driven by a valve driver is used as an operation valve instead of the pilot valve, the stop valve and the operation valve in the previous embodiment. 6 and 7. FIG. 6 is a block diagram and FIG. 7 is a hydraulic circuit diagram. The same parts as those in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

すなわち第6図において、ブーム操作レバー9、アーム
操作レバー10、及びバケット操作レバー11の各操作角度
に応じて後述のバルブドライバ54内至59を制御するため
の信号を出力するブーム操作レバー用の角度センサ51、
アーム操作レバー用の角度センサ52、及びバケット操作
レバー用の角度センサ53を、対応する各操作レバーとバ
ルブドライバとの中間に設ける。
That is, in FIG. 6, for the boom operation lever that outputs a signal for controlling a valve driver 54 to 59 described later according to each operation angle of the boom operation lever 9, the arm operation lever 10, and the bucket operation lever 11. Angle sensor 51,
An angle sensor 52 for the arm operation lever and an angle sensor 53 for the bucket operation lever are provided between the corresponding operation levers and the valve driver.

また作業機方向判定演算手段28から出力されるブーム
3、アーム4、及びバケット5に対する作動可能信号と
作動停止信号についても、対応するバルブドライバ54内
至59へ入力されるように、作業機方向判定演算手段28と
バルブドライバ54内至59とを接続する。
Further, the operation enable signal and the operation stop signal for the boom 3, the arm 4, and the bucket 5 output from the work machine direction determination calculation means 28 are also input to the corresponding valve driver 54 to 59 in the work machine direction. The judgment calculation means 28 and the valve driver 54 are connected to each other.

このうちブーム下げ用バルブドライバ54には上記ブーム
操作レバー用の角度センサ51からの信号とブーム下げに
対する作動可能信号及び作動停止信号が、ブーム上げ用
バルブドライバ55にはブーム操作レバー用の角度センサ
51からの信号とブーム上げに対する作動可能信号及び作
動停止信号がそれぞれ入力され、これらのバルブドライ
バ54または55を駆動することによって、両バルプドライ
バ54,55に対応して設けられた電子制御弁からなるブー
ム操作弁60を下げ位置や上げ位置に切り換えたり、また
はそのような切り換えを停止させるようになっている。
Among these, the boom driver valve driver 54 receives a signal from the boom operation lever angle sensor 51, the operation enable signal and the operation stop signal for boom lowering, and the boom lift valve driver 55 the boom operation lever angle sensor.
The signal from 51, the operable signal for boom raising and the operation stop signal are input respectively, and by driving these valve drivers 54 or 55, electronic control valves provided corresponding to both valve drivers 54 and 55 are provided. The boom operating valve 60 is switched to the lowered position or the raised position, or such switching is stopped.

同様にアームダンプ用バルブドライブ56にはアーム操作
レバー用の角度センサ52からの信号とアームダンプに対
する作動可能信号及び作動停止信号が、アーム掘削用バ
ルブドライバ57にはアーム操作レバー用角度センサ52か
らの信号とアーム掘削に対する作動可能信号及び作動停
止信号が入力され、対応して設けられた電子制御弁から
なるアーム操作弁61を切り換えたり、または切り換えを
停止させる。
Similarly, the arm dump valve drive 56 receives a signal from the arm operation lever angle sensor 52 and the arm dump operation enable signal and the operation stop signal, and the arm excavation valve driver 57 receives the arm operation lever angle sensor 52 from the arm operation lever angle sensor 52. Signal and an operation enable signal and an operation stop signal for arm excavation are input to switch the arm operation valve 61, which is an electronically controlled valve provided correspondingly, or stop the switching.

さらにバケットダンプ用バルブドライバ58にはバケット
操作レバー用の角度センサ53からの信号とバケットダン
プに対する作動可能信号及び作動停止信号が、バケット
掘削用バルブドライバ59にはバケット操作レバー用角度
センサ53からの信号とバケット掘削に対する作動可能信
号及び作動停止信号が入力され、対応する電子制御弁か
らなるバケット操作弁62を切り換えたり、または切り換
えを停止させる。
Further, the bucket dump valve driver 58 receives a signal from the bucket operation lever angle sensor 53 and the bucket dump operation enable signal and the operation stop signal. The bucket excavation valve driver 59 receives the signal from the bucket operation lever angle sensor 53. A signal, an operable signal for bucket excavation, and an operation stop signal are input to switch the bucket operation valve 62, which is an electronically controlled valve corresponding thereto, or stop switching.

次に第7図は第6図にブロック図で示した実施例を実現
するための油圧回路図であり、上記の各操作レバー用の
角度センサ51,52,53とこれらに対応する各操作弁60,61,
62との間に設けたコントローラ63は、これらの操作弁と
して用いられる電子制御弁の切り換えを制御するもので
あり、作業機刃先位置演算手段25、掘削面設定手段26、
比較演算手段27、作業機方向判定演算手段28、及び各バ
ルブドライバ54内至59を上記にように組み合わせて構成
してある。
Next, FIG. 7 is a hydraulic circuit diagram for realizing the embodiment shown in the block diagram of FIG. 6, in which the angle sensors 51, 52, 53 for the respective operating levers and the respective operating valves corresponding thereto are shown. 60,61,
A controller 63 provided between 62 and 62 is for controlling switching of electronic control valves used as these operation valves, working machine blade edge position calculating means 25, excavation surface setting means 26,
The comparison calculation means 27, the working machine direction determination calculation means 28, and the valves 59 in the valve drivers 54 are combined as described above.

そしてこの第6図、第7図からなる構成においても、作
業機刃先位置演算手段25により演算されるバケット刃先
点の位置(Xc,Yc)と予め掘削面設定手段26により指定
される掘削面との関係が比較演算手段27において比較さ
れ、その比較結果に基づく指令信号が作業機方向判定演
算手段28へ入力されることによって、ブーム3、アーム
4、及びバケット5に対する作動可能信号または作動停
止信号とがこの作業機方向判定演算手段28から出力され
て上記の各バルプドライバ54内至59を選択的に駆動し、
対応する各操作弁60,61,62を切り換えることで作業機の
動きを制御する。
Also in the configuration shown in FIGS. 6 and 7, the position (Xc, Yc) of the bucket blade tip point calculated by the working machine blade edge position calculating means 25 and the excavation surface designated in advance by the excavation surface setting means 26 Is compared by the comparison calculation means 27, and a command signal based on the comparison result is input to the work machine direction determination calculation means 28, whereby an operable signal or an operation stop signal for the boom 3, the arm 4, and the bucket 5 is obtained. Is output from the working machine direction determination calculation means 28 to selectively drive each of the valve drivers 54 to 59,
The movement of the work machine is controlled by switching the corresponding operation valves 60, 61, 62.

この実施例の場合は、先の実施例と同様な効果があると
ともに、ブーム、アーム、及びバケット操作弁としてバ
ルブドライバにより駆動される電子制御弁を用いたの
で、これらの操作弁を切り換えるためのパイロット圧供
給用の構成が不要となり、油圧回路の構成がより簡単に
なる。
In the case of this embodiment, in addition to the same effects as the previous embodiment, since the electronic control valve driven by the valve driver is used as the boom, arm, and bucket operation valve, it is possible to switch between these operation valves. The configuration for supplying the pilot pressure is not required, and the configuration of the hydraulic circuit becomes simpler.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、指定した掘削面より浅い部分は自由に
掘削するとともに、この掘削面より深い部分は掘削でき
ないように作業機の動きを制限するようにしたから、運
転者は掘削面に対するバケット刃先点の位置に注意する
ことなく掘削を続けることで掘削面を掘削でき、運転者
の負担が軽減されるとともに、作業能率や掘削精度が向
上し、また従来の掘削機械の制御系を少し改造すればよ
く装置全体が簡単で信頼性も高い。
According to the present invention, the portion shallower than the designated excavation surface is freely excavated, and the movement of the work implement is restricted so that the portion deeper than the excavation surface cannot be excavated. By continuing the excavation without paying attention to the position of the cutting edge, the excavation surface can be excavated, the burden on the driver is reduced, work efficiency and excavation accuracy are improved, and the control system of the conventional excavating machine is slightly modified. The whole device is simple and reliable.

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

第1図は本発明の実施例を示すブロック図、第2図は第
1図に対応する油圧回路図、第3図は油圧ショベルの外
観図、第4図は作業機各部の長さ、角度等を定義するた
めに用いた図、第5図はα,β,γに対するuの変化を
説明するために用いた図で、第5図(A)はα,β,γ
の増加に対しuが増加する場合、第5図(B)はα,
β,γの増加に対しuが減少する場合、第5図(C)は
α,β,γの増加に対しuが一定の場合をそれぞれ説明
する図、第6図は本発明の他の実施例を示すブロック
図、第7図は第6図に対応する油圧回路図、第8図はコ
ントローラの動作を説明するために用いたフローチャー
ト、第9図はバケット刃先点が掘削面まで達した場合を
説明するために用いた図である。 3はブーム、4はアーム、5はバケット、6,7,8はシリ
ンダ、22,23,24は角度検出器、25は作業機刃先位置演算
手段、26は掘削深さ・掘削角設定手段、27は比較演算手
段、28は作業機方向判定演算手段。
Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a hydraulic circuit diagram corresponding to Fig. 1, Fig. 3 is an external view of a hydraulic excavator, and Fig. 4 is lengths and angles of various parts of a working machine. 5 is a diagram used to define changes in u with respect to α, β and γ, and FIG. 5 (A) is a diagram used to define α, β and γ.
When u increases with the increase of,
When u decreases with an increase in β and γ, FIG. 5 (C) is a diagram illustrating a case where u is constant with respect to an increase in α, β and γ, and FIG. 6 shows another embodiment of the present invention. Fig. 7 is a block diagram showing an example, Fig. 7 is a hydraulic circuit diagram corresponding to Fig. 6, Fig. 8 is a flowchart used to explain the operation of the controller, and Fig. 9 is a case where the bucket blade tip reaches the excavation surface. It is a figure used for explaining. 3 is a boom, 4 is an arm, 5 is a bucket, 6,7,8 are cylinders, 22,23,24 are angle detectors, 25 is a working machine blade edge position calculating means, 26 is excavation depth / excavation angle setting means, 27 is a comparison calculation means, and 28 is a work machine direction determination calculation means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】車体に回転自在に一端を軸支されたブーム
3、該ブーム3の他端に軸支されたアーム4、該アーム
4の他端に軸支されたバケット5及びこれらを駆動する
シリンダ6,7,8を具備した掘削機械の制御装置におい
て、 上記ブーム3、アーム4、及びバケット5の各回動支点
O,A,Bに夫々設けられこれらの回動角に応じた信号を出
力する角度検出器22,23,24と 上記角度検出器22,23,24からの信号に基づいてバケット
刃先点の現在位置を演算し対応する位置信号を出力する
作業機刃先位置演算手段25と 指定した掘削面を規定する掘削深さと掘削角とを設定す
る掘削深さ・掘削角設定手段26と 上記作業機刃先位置演算手段25からの信号および掘削深
さ・掘削角設定手段26によって設定される掘削深さと掘
削角とに基づいて、指定した掘削面に対するバケット刃
先点の位置関係を比較演算し、バケット刃先点が指定し
た掘削面より浅い部分に位置する場合とそれ以外の場合
とに応じた指令信号を出力する比較演算手段27と 上記比較演算手段27からの指令信号に基づいて、バケッ
ト刃先点が指定した掘削面より浅い部分に位置する場合
にはバケット刃先点の動きを制限せず、それ以外の場合
にはバケット刃先点のさらに深くなる方向への動きを停
止させる信号を出力する作業機方向判定演算手段28とを
備え 上記作業機方向判定演算手段28からの信号により上記の
各シリンダ6,7,8に接続されている操作弁をして各シリ
ンダを作動可能または作動停止させるようにしたことを
特徴とする掘削機械の掘削制御装置。
1. A boom 3 whose one end is rotatably supported by a vehicle body, an arm 4 which is rotatably supported by the other end of the boom 3, a bucket 5 which is rotatably supported by the other end of the arm 4, and these In the control device of the excavating machine equipped with the cylinders 6, 7, and 8, which are the above-mentioned rotation supporting points of the boom 3, the arm 4, and the bucket 5.
Based on the signals from the angle detectors 22, 23, 24, which are provided in O, A, B respectively, and which output signals according to these rotation angles, and the signals from the above angle detectors 22, 23, 24, Working machine blade edge position calculating means 25 for calculating a position and outputting a corresponding position signal, and digging depth / digging angle setting means 26 for setting the digging depth and digging angle for defining the specified digging surface and the working machine blade edge position Based on the signal from the calculating means 25 and the excavation depth and excavation angle set by the excavation depth / excavation angle setting means 26, the positional relationship of the bucket blade tip point with respect to the designated excavation surface is comparatively calculated, and the bucket blade tip point is Based on the command signal from the comparison calculation means 27 and the comparison calculation means 27 that outputs a command signal according to the case of being located in a shallower portion than the specified excavation surface and the case other than that, the excavation specified by the bucket blade point is performed. When located in a part shallower than the surface Is not limited to the movement of the bucket blade point, otherwise the working machine direction determination calculation means 28 for outputting a signal to stop the movement of the bucket blade point in the direction of deeper An excavation control device for an excavating machine, characterized in that a control valve connected to each of the cylinders 6, 7, and 8 is operated by a signal from the determination calculation means 28 to activate or deactivate each cylinder. .
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