JPH0460171B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、油圧シヨベル等の建設機械のブー
ム、アーム、バケツト等の作業機の位置決め制御
において起動時のシヨツクを和らげることのでき
る緩起動位置制御装置に関するものである。

（従来技術） 作業機等を目標位置に設定値と現位置の検出値
との偏差に応じた速度で位置決めを行なう位置制
御において、与えられた速度指令のそのままで駆
動させるといきなり作業機が移動し、オペレータ
に不快な衝撃を与えたり、バケツト内の土砂を落
したりすることがある。

この衝撃を緩和させるものとして、従来、例え
ば特開昭55−7335号公報に示されるように、目標
位置の設定値を、現位置からその設定値までの相
対的移動量を一時遅れ要素を介して取出すことに
より設定し、現位置の検出値との偏差が０から
徐々に増大するようにした作業機のソフトスター
ト制御装置が知られている。

また、位置決め精度を向上させるためにフイー
ドバツク制御におけるフイードバツクゲインを上
げる必要があり、このフイードバツクゲインを大
きくすると駆動系への速度指令の変化が大きくな
り、作業機の移動に際し衝撃を発生させ、特に目
標位置が遠い場合に顕著なものとなる。

これを回避するために上記公報で示される従来
のソフトスタート制御装置では、補償器で偏差の
大小に応じてフイードバツクゲインの値を一律に
二段階に切替えることが行なわれていた。

ところが、起動初期において偏差が０から徐々
に増大するように設定して、それに対応する速度
指令で駆動させて緩起動制御するために動作時間
が余分にかかり、また、その動作時間の短縮と位
置決め精度向上を企図した補償器においても、小
さいフイードバツクゲインを用いる分だけ動作時
間が長くなつていた。

（発明の目的） 本発明は、上記の状況に鑑み、建設機械におけ
る作業機の駆動に際しオペレータに不快な衝撃を
与えないような緩起動制御ができるとともに、目
標位置に高精度で速やかに到達できる位置制御が
行える緩起動位置制御装置の提供を目的とするも
のである。

（発明の構成） 本発明は、目標位置と検出位置との偏差に応じ
た速度で制御対象を移動させる建設機械における
作業機の位置制御装置において、制御開始指令に
基づいて目標位置の設定値と制御開始時における
作業機位置の検出値とを入力し、これらの偏差に
あらかじめ設定したフイードバツクゲインを乗じ
ることにより速度指令を演算する演算手段と、こ
の演算手段で演算された作業機の現位置における
偏差に基づく速度指令と前位置における偏差に基
づく速度指令との変化値を求め、この変化値とあ
らかじめ設定した最大許容値とを比較し、変化値
が最大許容値未満のときは現位置の偏差に基づい
て演算された速度指令をそのまま現位置における
修正速度指令として、上記変化値が最大許容値以
上のときは前位置における速度指令に最大許容値
を加えた値を現位置における修正速度指令として
演算する演算手段とを有し、上記修正速度指令に
基づいて作業機の起動が行えるように上記演算手
段と駆動手段とを接続してなることを特徴として
構成されたものである。

上記構成においては、作業機駆動における各目
標位置への速度指令の変化値、すなわち増加分が
オペレータに不快な衝撃を与えない範囲で実用上
許容できる最大許容値以下に規制できるとともに
その最大許容値までの速度変化の範囲を最大限利
用した修正速度指令に基づいて作業機を移動で
き、またフイードバツクゲインを上げても起動時
の速度変化が上記の最大許容値以下に規制された
修正速度指令に基づいて作業機の緩起動を行うこ
とができ、かつ位置決めが高精度で目標位置まで
の到達時間の遅れも回避できる。

（実施例） 第１図は、本発明の緩起動位置制御装置の基本
的な実施例で、１は例えばスイツチ等の制御開始
指令発生手段、２はマニユアル操作等による目標
位置（設定値）の電気的設定手段、３は作業機の
現位置検出器、４は演算処理装置、５は作業機の
駆動手段をそれぞれ示す。

この緩起動位置制御装置は、制御開始指令発生
手段１、目標位置設定手段２および現位置検出器
３を、それぞれ制御開始指令、設定値および検出
値を入力可能に演算処理装置４と接続させ、演算
処理装置４から出力した修正速度指令に基づいて
駆動手段５により作業機を起動させて目標位置方
向に移動させ、再度その移動した位置の検出値に
基づいて演算処理装置４および駆動手段５により
作業機を移動させて、これらを目標位置に到達す
るまで繰返すものである。

現位置検出器３は、例えばエンコーダ、ポテン
シヨメータ等を用い、これらをアーム、ブーム、
バケツト等の作業機の各ヒンヂ部に設けて、これ
ら作業機の現位置を電気的に検出し、Ａ・Ｄ（ア
ナログ・デジタル）変換器等を介して演算処理装
置４と接続している。

駆動手段５は、制御弁駆動アンプ６、制御弁
７、および作業機シリンダ８等よりなり、演算処
理装置４からの速度指令信号を受けて制御弁駆動
アンプ６から作動油の切換方向、圧力、流量等を
制御する各種の制御弁７へ制御信号が発せられ、
作動油が作業機シリンダ８に流出入し、この作業
機シリンダ８が伸縮することにより各作業機を目
標位置方向に移動させるものである。

つぎに、演算処理装置４の処理手順を第２図の
フローチヤートにより説明する。

演算処理装置４をスタートさせ、緩起動位置制
御を開始させるにあたつてステツプS₁において演
算処理工程で用いる前位置速度指令値V₀の初期
値として零を設定する。

ステツプS₂で、制御開始指令発生手段１、目標
位置設定手段２および現位置検出器３より、制御
開始指令信号、目標位置の設定値θrおよび現位置
の検出値θを入力し、ステツプS₃で上記制御開始
指令信号に基づいて制御開始か否かを判断し、
YESの場合に次段階に進む。

次段階であるステツプS₄では、入力された設定
値θrと検出値θから相対的な移動量の差として偏
差Ｅを計算し、この偏差ＥとステツプS₅で設定し
たフイードバツクゲインＫとを乗じることによ
り、現位置における速度指令値ＶをステツプS₆で
計算する。

ステツプS₇では、ステツプS₆で計算した速度指
令値Ｖと、初期値として入力した前位置における
速度指令V₀もしくは後述のステツプS₁₂で設定さ
れる速度指令V₀との差である速度変化値ΔVを計
算し、この速度変化値ΔVとステツプS₈で設定さ
れた速度変化値の最大許容値ΔVmaxとをステツ
プS₉で大小比較を行う。

ここで、最大許容値ΔVmaxは、作業機の駆動
における速度変化に伴い発生する衝撃のなかで
も、オペレータにシヨツクを与えない程度の衝撃
に対応する速度変化のうち、最大の値が採用され
る。

ステツプS₉で現位置から駆動される際の速度変
化値ΔVが最大許容値ΔVmaxより小さいときは
ステツプS₁₀で現位置における速度指令値Ｖをそ
のまま作業機を駆動させる為の修正速度指令値
Vsとし、逆に現位置における速度変化値ΔVの方
が最大許容値ΔVmaxより大きいときは、ステツ
プS₁₁で前位置における速度指令値V₀に最大許容
値ΔVmaxを加えた値を現位置における修正速度
指令値Vsとする。

そして、この修正速度指令により移動した後の
作業機位置に基づいて、再度、修正速度指令値の
繰返し演算処理をするに際し、この処理に使用す
る前位置（すなわち現位置）における速度指令値
V₀として、現位置における修正速度指令値Vsに
ステツプS₁₂で置換し、ステツプ₁₃で修正速度指
令値Vsを電気信号で駆動手段５に出力した後、
再びステツプS₂へ戻り、ステツプS₂からステツプ
S₄、ステツプS₆、ステツプS₇、ステツプS₉からス
テツプS₁₃までを繰返して、次の作業機位置にお
ける修正速度指令値を出力する。

ここで、ステツプS₈の速度変化の最大許容値
ΔVmaxの設定は、初めに一回設定しておけば後
に変更しない限り再度設定する必要はない。

これらの演算処理は、ステツプS₃で制御開始指
令がNOである場合に終了する。

このように演算処理装置４では、作業機の位置
制御において、前位置と現位置との速度指令に変
化がオペレータに不快なシヨツクを与えない範囲
の速度変化にとどめ、かつその速度変化を零から
徐々に増加させるのではなく上記範囲の最大の速
度変化値までの速度変化を起動初期から許容する
とともに、その最大許容値の最大限の速度変化を
有効に用いた修正速度指令を出力させるようにし
ている。

この修正速度指令信号に基づいて作業機を駆動
させることにより、その作業機を実質的な緩起動
制御の下で目標位置まで短時間で到達できる位置
制御が行えるようにしている。

第３図には、作業機の移動速度指令値と時間と
の関係を示し、本発明における修正速度指令によ
る移動速度の時間経過による変化を実線で示して
いる。

ここで、時間経過に関係なく速度指令が一定の
値Vmaxを示す区間は、駆動手段５の機械能力上
の最大速度の制限により定まるもので、起動初期
において速度変化値ΔVmaxと同じ値の速度指令
値またはこの速度変化値ΔVmaxより小さい速度
指令値Ｖから駆動開始し、点ａに至れば上記一定
値Vmaxによる駆動状態となり、フイードバツク
制御により自動的に定まる減速開始点ｂまでその
ままの状態で移行する。

また、同図に破線で示したのは、前記の従来装
置を用いてフイードバツクゲインＫの値を上げた
場合であり、これによれば速度指令の変化が大き
くなつて、大きな衝撃が発生することになり、こ
の傾向はフイードバツクゲインＫの値を上げる程
大きくなる。

すなわち本発明では、ステツプS₅でのフイード
バツクゲインＫの値が大きくなつても、ステツプ
S₉からステツプS₁₁までの比較演算工程で修正速
度指令値Vsは、フイードバツクゲインＫの大小
には関係なく、速度変化値ΔVとその速度変化の
最大許容値ΔVmaxとの関係のみに基づいて計算
されるので、オペレータに不快なシヨツクを与え
る衝撃を発生せずに高精度の緩起動位置制御がで
きるのである。

なお、制御弁７に作動遅れによる不感帯の発生
がある場合には、第２図の演算処理装置４のステ
ツプS₁の制御開始前の初期値設定で零ではなく上
記不感帯を解消できる速度指令値Vdを設定して
おけば、第３図に一点鎖線で示すようになり、制
御弁７の不感帯による遅れを解消でき、目標位置
への到達時間の短縮につながる。

（発明の効果） 本発明の建設機械における作業機の緩起動位置
制御装置によれば、前位置と現位置とにおける作
業機を目標位置に到達させるための速度指令の変
化を、オペレータに不快なシヨツクを与えない範
囲の速度変化に規制することができるとともに、
その速度変化を零から徐々に増加させるのではな
く上記範囲の最大の速度変化値までの速度変化を
起動初期から許容して、その最大許容値までの速
度変化の範囲を最大限利用した修正速度指令に基
づいて作業機を移動できる。

したがつて、この修正速度指令信号に基づいて
作業機を駆動させることにより、その作業機を実
質的な緩起動制御の下で、従来のように速度変化
を零から徐々に増加させる場合に比べ目標位置ま
で短時間で到達できる位置制御が行える。

特に、位置決め精度向上および動作時間短縮の
ためにフイードバツクゲインを上げても、起動時
の速度変化が上記の最大許容値以下に規制された
修正速度指令に基づいて作業機の駆動を行うこと
ができ、遠くから目標位置に近づく場合でもオペ
レータに不快なシヨツクを与える衝撃を発生させ
ずに高精度で速やかな緩起動位置制御ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施例の基本構成を示す
ブロツク図、第２図は第１図の演算処理装置の処
理手順を示すフローチヤート図、第３図は速度指
令値と時間との関係を示す関係図である。 １……制御開始指令発生手段、２……目標位置
設定手段、３……現位置検出器、４……演算処理
装置、５……駆動手段、６……制御弁駆動アン
プ、７……制御弁、８……作業機シリンダ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 目標位置と検出位置との偏差に応じた速度で
   制御対象を移動させる建設機械における作業機の
   位置制御装置において、制御開始指令に基づいて
   目標位置の設定値と制御開始時における作業機位
   置の検出値とを入力し、これらの偏差にあらかじ
   め設定したフイードバツクバツクゲインを乗じる
   ことにより速度指令を演算する演算手段と、この
   演算手段で演算された作業機の現位置における偏
   差に基づく速度指令と前位置における偏差に基づ
   く速度指令との変化値を求め、この変化値とあら
   かじめ設定した最大許容値とを比較し、変化値が
   最大許容値未満のときは現位置の偏差に基づいて
   演算された速度指令をそのまま現位置における修
   正速度指令として、上記変化値が最大許容値以上
   のときは前位置における速度指令に最大許容値を
   加えた値を現位置における修正速度指令として演
   算する演算手段とを有し、上記修正速度指令に基
   づいて作業機の起動が行えるように上記演算手段
   と駆動手段とを接続してなることを特徴とする建
   設機械における作業機の緩起動位置制御装置。