[发明专利]建筑机械中区域限制挖掘控制用的挖掘区域设定装置

说明书

本发明涉及建筑机械用的区域限制挖掘控制，具体涉及到在装配有多节型前部装置的油压挖掘机等的建筑机械中，对前部装置的活动区域进行限制的那种区域限制挖掘控制的挖掘区域设定装置。

建筑机械中有代表性的例子是油压铲。油压铲由包括可于垂向中转动的伸梁、臂与挖斗的前部装置和包括上部旋转体与下部行走体的车体构成，前部装置中伸梁的底端支承于上部旋转体的前部。这种油压铲是以前部装置的运动范围广为特征的建筑机械，此一特点从工作观点考虑是便利的，但当用于挖掘特定形状致前部装置较为突出等困难作业的情形，则要求操作者需慎重操作。为此，例如在特许(公开)平4-136324号公报所示，考虑了对前部装置的工作范围进行限制。在上述公报中，作为限制区域(禁入区域)的设定方法，是使前部装置的前端(挖斗的爪尖)于限制区域(禁入区域)活动，存储下其位置，或是由操作板以数值形式输入这一限制区域。

此外，在油压铲中，伸梁之类的前部部件都是由手动操作杆操作，但由于它们都是通过铰接部件连接进行转动，操作这类部件在所定的区域特别是在按直线设定的区域进行挖掘就成为非常困难的作业，故期望能使其自动化。当把上述作业设计成能进行自动化时，随着车体移动，由于作业现场的地形变化，油压铲本身的姿势与高度也将变化，因而必须在车体移动时，将相对于车体设定的区域再作设定。为此，特许(公开)平3-295933号公报中提出了便于进行这种作业的自动挖掘方法。在此方法中，由设于挖掘地表面上的激光振荡器发出激光，通过设于车体中的探测器探测出车体的高度，根据所探测出的车体高度确定挖掘深度(相当于前例中的限制区域)，在车体停动状态下按预定长度作直线式挖掘，然后使车体走过预定距离，在停止状态下再作直线挖掘时，则由前述激光探测出车体高度的变化量，通过此高度变化量来修正挖掘深度。

作为采用激光对直线状设定区域进行挖掘的其它自动挖掘方法，有美国专利4829418号中提出的方法。在这种自动挖掘方法中，以激光为基准设定所希望的挖掘深度(HTTRGT)，将激光接收器安装于臂上，挖掘中，在激光接收器探测到激光的瞬间，计算从激光到前部装置中挖斗齿尖的距离(HTACT)，比较HTTRGT与HTACT，然后控制相关的致动器，使挖斗的齿尖移至所需挖掘深度的附近。

但是上述各先有技术存在以下问题。

首先，在特许(公开)平4-136324号公报所描述的先有技术中是以车体为基准来设定限制区域(禁入区域)，于是当车体移动、作业现场的地形变化致油压铲本身的姿势与高度变化时，相应地，限制区域的设定深度也会变化。例如当地面倾斜时，随着车体的移动，设定深度也沿地表的倾斜面变化，因而限制区域的设定面也倾斜。

其次，在特许(公开)平3-295933号公报中所述的先有技术中，因车体移动致车体高度的变化可以补偿，但在由操作板设定挖掘深度时是以车体为基准设定挖掘深度的，当于挖掘控制中来计算挖斗前端位置时，车体的制造公差、或是在控制中用来测量前部装置的位置与姿势的角度探测器的精度与安装公差等，集合成为总体误差，致实际的挖掘深度与设定的挖掘深度不同，不能按照设定情形进行挖掘。

此外，当车体移动致车体高度变化时会使距车体的挖掘深度变化，导致挖掘深度的变化也会受到测量前部装置的位置与姿势的探测器误差的影响，使得挖掘深度在车身高度变化之前和之后也会有变化。

再有，为使激光束在车身高度变化时也能可靠地射到探测器上使其能探测出激光，就需在车体上沿高度方向并列设置一批探测器，致使探测器的装置大型化与复杂化。

另外，由于是用安装于车体上的探测器来补偿车身高度，所能修正的高度范围要受到探测器大小的限制。

美国专利4829418号中公开的技术在一定程度上解决了上述特许(公开)平4-136324号与平3-295933号中所述技术中存在的问题。但由于这项技术是以激光为基准设定目标挖掘深度，因而对于以车体为基准进行的用于控制计算的挖掘控制，例如本申请的发明人在PCT／JP95／00843号国际申请中提出的区域限制挖掘控制就不适用，存在不能确保控制的可靠性的问题。