专利名称：流体压力执行机构的控制系统及其控制方法以及流体压力机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于控制如油压缸那样的流体压力执行机构的位移的控制系统及控制方法。
本发明还涉及如具有油压驱动的多个可动部件的作业机械那样的流体压力机械及其控制方法。
背景技术：
迄今，关于用于控制流体压力执行机构位移(如油压缸长度)的控制装置，已提出了各种方案，例如在专利文献1中记载了铲斗校平装置。
在包括相对车体通过悬臂缸上下转动的悬臂和安装在悬臂前端部通过摆缸倾斜运动的铲斗的铲式装载机等中，上述铲斗校平装置设有铲斗角度检测器和悬臂角度检测器，通过铲斗角度检测器和悬臂角度检测器的输出信号对铲斗绝对角度(相对于地面的角度)变为已设定的角度进行判断，在铲斗绝对角度为设定角度时，铲斗操作杆回到中立位置。此外，相对于设定角度，实际的铲斗绝对角度由于悬臂旋转而变化时，运算与此变化量对应的铲斗角度修正信号，根据此铲斗角度修正信号使电磁阀动作，通过将压油提供给将绝对角度变为目标铲斗设定角度的铲斗油缸、改变长度来将铲斗角度恒定地保持为所设定的角度。
专利文献1特开平1-182419号公报(第3，4页、图1)发明内容发明要解决的课题在轮式装载机等中，装载时使悬臂下降至地面附近、使铲斗变水平来进行作业。现有技术中已存在当悬臂下降至地面附近时自动地将铲斗变为水平的校平装置。但是存在由于装载对象物的硬度等而使铲斗的刃尖稍微朝上(例如朝上5°)或朝下的情况。现有技术通过司机进行微调整来应付此操作。对此，在上述专利文献1记载的装置中，通过预先设定铲斗的对地角度可以自动地微调整。但是，在上述构成中，设置悬臂角度检测器和铲斗角度检测器以及电磁阀等，在与预先设定的铲斗角度进行比较的同时控制摆缸的长度，无论铲斗的高度位于哪个位置总可以将铲斗角度变为恒定。因此，结构变复杂，存在成本高的问题。
本发明是着眼于上述问题点而做出的，其目的是能够以结构简单、成本低的构成来控制流体压力执行机构。
本发明的另一目的在于，在例如像具有臂和铲斗的轮式装载机那样，以来自共同的流体压源的压力流体驱动所连接的多个可动部件的流体压力机械中，在进行装载作业等预定作业时，可以根据其他可动部件的姿势自动地调整像铲斗那样的一个可动部件的姿势。
根据本发明的一个方面，提供一种系统，所述系统用于控制至少两个流体压力执行机构中的一个预定的流体压力执行机构的位移，从共同的流体压源输出的压力流体流分别被分配给所述至少两个流体压力执行机构。该流体压力执行机构控制系统包括操作器，对向所述预定的流体压力执行机构分配的所述压力流体流进行操作；第一检测器，检测所述至少两个流体压力执行机构中的其他流体压力执行机构的动作状态，输出第一检测信号；第二检测器，检测所述共同的流体压源的动作状态，输出第二检测信号；控制装置，输入来自所述第一检测器和第二检测器的所述第一检测信号和第二检测信号，对所述操作器进行控制。所述控制装置根据所述第一检测信号和第二检测信号，将所述预定的流体压力执行机构的所述压力流体的分配量作为所述其他流体压力执行机构动作状态的函数，来算出所述分配量，然后根据算出的所述分配量对所述操作器进行控制。
在上述构成中，来自共同的流体压源的压力流体流被分配给两个流体压力执行机构。因此，一个流体压力执行机构的压力流体的分配量对应于压力流体的分配率而变化，该分配率对应于其他的流体压力执行机构的动作状态而变化。根据本发明的控制系统，检测其他流体压力执行机构的动作状态，根据该检测信号算出预定的流体压力执行机构的压力流体的分配量。算出的分配量为其他流体压力执行机构的动作状态的函数，因而，对应于其他的流体压力执行机构的动作状态而变化。根据这种分配量对预定的流体压力执行机构的压力流体流进行操作。因此，对应于其他的流体压力执行机构的动作状态对预定的流体压力执行机构的位移进行控制。该控制所需的构成比专利文献1中记载的现有构成简单。
在优选的实施方案中，该控制系统还包括控制原点检测器，其对所述预定的流体压力执行机构的位移到达预定的控制原点的情况进行检测，输出第三检测信号。另外，控制装置响应来自控制原点检测器的第三检测信号，开始所述分配量的计算。如此，通过对预定的流体压力执行机构到达控制原点进行响应，并开始分配量的计算，根据算出的分配量可以掌握预定的流体压力执行机构相对于控制原点的位移。因此，无需对该流体压力执行机构的位移或者由该流体压力执行机构驱动的铲斗等的可动部件的位移经常进行检测的位置传感器或角度传感器。
在优选的实施方案中，该控制系统还包括目标设定器，其将所述预定的流体压力执行机构的目标位移设定到控制装置。另外，控制装置根据算出的所述分配量判断所述预定的流体压力执行机构的位移是否到达设定的所述目标位置，然后根据判断结果对所述操作器进行控制。由此，即使其他的流体压力执行机构的动作状态变化，也可以自动地将预定的流体压力执行机构的位移控制为设定的目标位移。
在优选的实施方案中，所述目标位移在预定的位移范围内能够任意地设定，所述控制原点可被固定地设定为所述预定的位移范围内的预定点。如此，通过将控制原点设定在目标位移的可设定范围内(例如，此范围的一端或中央等)，与控制原点存在于可设定的范围之外的情况相比，控制误差变得更小。
在控制装置进行的控制处理中，可以采用不同的变型实施方案。根据优选的实施方案中采用的一个控制实施方案，控制装置在每个重复的周期输入所述第一检测信号和第二检测信号，算出各周期分配给所述预定的流体压力执行机构的压力流体的分配量。然后控制装置对所算出的多个周期的分配量的累积值进行计算，根据所算出的所述分配量的累积值对所述操作器进行控制。此外，根据优选实施方案中采用的又一控制实施方案，控制装置在某时刻输入所述第一检测信号和第二检测信号，算出每单位时间分配给所述预定的流体压力执行机构的所述压力流体的分配量。然后，控制装置根据每单位时间的分配量算出用于对分配给所述预定的流体压力执行机构的压力流体流进行操作的时间，然后根据该时间对所述操作器进行控制。
根据本发明的又一方面，提供一种流体压力执行机构控制方法，该方法用于控制至少两个流体压力执行机构中的一个预定的流体压力执行机构的位移从共同的流体压源输出的压力流体流分别被分配给所述至少两个流体压力执行机构。该控制方法包括以下步骤检测所述至少两个流体压力执行机构中其他的流体压力执行机构的动作状态；检测所述共同的流体压源的动作状态；根据所述其他的流体压力执行机构的被检测的所述动作状态和所述共同的流体压源的被检测的所述动作状态，将所述分配量作为所述其他的流体压力执行机构动作状态的函数，算出所述预定的流体压力执行机构的所述压力流体的分配量；根据算出的所述分配量对向所述预定的流体压力执行机构分配的所述压力流体流进行控制。
根据本发明的再一方面，提供一种流体压力机械，其具有相互连接的第一和第二可动部件；分别驱动所述第一和第二可动部件的第一和第二流体压力执行机构；共同的流体压源，输出成为分配给所述第一和第二流体压力执行机构的压力流体流；操作器，对分配给所述第二流体压力执行机构的所述压力流体流进行操作。该流体压力机械还包括第一检测器，检测所述第一流体压力执行机构的动作状态，输出第一检测信号；第二检测器，检测所述共同的流体压源的动作状态，输出第二检测信号；控制装置，输入来自所述第一检测器和第二检测器的所述第一检测信号和第二检测信号，对所述操作器进行控制。所述控制装置根据所述第一检测信号和第二检测信号，将所述第二流体压力执行机构的所述压力流体的分配量作为所述第一流体压力执行机构动作状态的函数，来计算所述分配量，然后根据算出的所述分配量对所述操作器(14)进行控制。
根据本发明的再又一方面，提供一种控制方法，用于控制如上所述的流体压力机械用的第二可动部件的姿势。
发明的效果根据本发明的流体压力执行机构控制装置及控制方法，能够以结构简单、成本低的构成来控制流体压力执行机构的位移。
根据本发明的流体压力机械及其控制方法，在例如像具有臂和铲斗的轮式装载机那样以来自共同的流体压源的压力流体驱动所连接的多个可动部件的流体压力机械中，在进行装载作业等预定作业时，可以根据其他可动部件的姿势自动地调整像铲斗那样的一个可动部件的姿势。
图1是用于控制本发明一个实施方案所涉及的铲斗倾斜用油压缸(称为摆缸)的长度的控制系统的总体构成的框图；图2是该实施方案中的控制原点检测器的构成的侧视图；图3是该实施方案中的铲斗对地角度与必要油量的关系以及提升操纵杆操作量与分配系数的关系的数表；图4是该实施方案中的第一控制方法的流程图；图5是该实施方案中的第二控制方法的流程图；图6是该实施方案中第三控制方法用的铲斗对地角度与必要油量的关系的数表。
符号说明1车体2悬臂 3铲斗4提升缸 5a摆缸 10发动机11油压泵 13提升阀 14a倾斜阀15排出流量检测器 15a发动机旋转传感器16控制装置 17目标设定器 18分流器阀
20控制原点检测器30提升操纵杆31a倾斜操纵杆31控制开始指示器α对地角度 αM目标对地角度Th所需时间 Vh必要油量 Vt分配油量VtJ每单位时间的分配油量具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是作为一个例子搭载在轮式装载机上的、用于控制铲斗倾斜用油压缸(以下称为摆缸)的长度的控制系统的总体构成的框图。在图1中，铲斗3可旋转地安装在悬臂2的前端部，悬臂2可起伏自如地安装在车体1上。车体1与悬臂2通过提升缸4连接，车体1与铲斗3通过连杆6和倾斜杆6T由作为控制对象油压缸5的一个例子的摆缸5a所连接。
作为共同流体压源的一个例子的油压泵11由发动机10驱动，以与发动机的旋转速度对应的流量将压油流输出到排出回路12。油压泵11的排出回路12连接到分流器阀18而分岔成两个配管。分岔的两个配管中一个配管连接到提升阀13，另一个配管连接到倾斜阀14a，倾斜阀14a是用于对分配给摆缸5a的压油流进行操作(例如，流动/停止)的操作器14的一个例子。提升阀13通过底侧配管41与提升缸4的底侧连接，通过头侧配管42与提升缸4的头侧连接。倾斜阀14a通过底侧配管51与摆缸5a的底侧连接，通过头侧配管52与摆缸5a的头侧连接。
提升阀13通过将压油送到提升缸4的底侧而使提升缸4伸长，通过将压油送到头侧而使提升缸4缩短。倾斜阀14a通过将压油送到摆缸5a的底侧而使摆缸5a伸长，通过将压油送到头侧而使摆缸5a缩短。这样，各阀对各缸4、5a的伸长、缩短和长度的保持进行控制。
发动机10中设有发动机旋转传感器15a，发动机旋转传感器15a是检测作为油压泵11的动作状态的一个例子的排出流量的排出流量检测器15的一个例子，摆缸5a中设有对摆缸5a的长度变为与预定的控制原点相当的基准长度进行检测的控制原点检测器20。发动机旋转传感器15a和控制原点检测器20以及对摆缸5a的长度目标值进行设定的目标设定器17连接到控制装置16。目标设定器17例如可以是旋转开关、数字开关、按钮开关等。控制装置16中可以使用已被编程的计算机、特定功能专用的硬连线电路、可编程硬连线电路或它们的组合。
以倾斜操纵杆31a作为对缸长度控制的开始进行指示的控制开始指示器31的一个例子。在倾斜操纵杆31a中设有图中虚线所示的停止位置，在此停止位置就指示控制开始。当驾驶者将倾斜操纵杆31a向后方(从图示位置向右侧)拉到行程末端时，在停止位置倾斜操纵杆31a被固定。此外，在倾斜操纵杆31a上设有停止解除装置31d，其接收来自控制装置16的解除指令信号而解除停止，使杆返回保持位置。
提升阀13以及对其进行操作的提升操纵杆30、倾斜阀14a以及对其进行操作的倾斜操纵杆31a例如为电气型且分别连接到控制装置16。提升操纵杆30将作为表示提升缸4动作状态的信号的一个例子的、提升操纵杆30的操作量(例如％)信号输入到控制装置16。
当驾驶者向前方推动提升操纵杆30时(从图中中立位置向左推倒)，来自提升操纵杆30的信号被发送到控制装置16，通过来自控制装置16的信号，提升阀13动作，通过将压油送到提升缸4的头侧使提升缸4缩短，向下方旋转悬臂2，使悬臂2朝下。此外，当驾驶者向后方拉动提升操纵杆30时(从图示位置向右侧推倒)，来自提升操纵杆30的信号被发送到控制装置16，通过来自控制装置16的信号，提升阀13动作，通过将压油送到提升缸4的底侧使提升缸4伸长，向上方旋转悬臂2，使悬臂2翻起。
当驾驶者向前方推动倾斜操纵杆31a时(从实线所示中立位置向左推倒)，来自倾斜操纵杆31a的信号被发送到控制装置16，通过来自控制装置16的信号，倾斜阀14a动作，通过将压油送到摆缸5a的头侧使摆缸5a缩短，通过连杆6和倾斜杆6T向下方旋转铲斗3。此外，当驾驶者向后方拉动倾斜操纵杆31a时(从实线所示的中立位置向右侧推倒)，来自倾斜操纵杆31a的信号被发送到控制装置16，通过来自控制装置16的信号，倾斜阀14a动作，通过将压油送到摆缸5a的底侧使摆缸5a伸长，通过连杆6和倾斜杆6T向上方旋转铲斗3。
图2是表示控制原点检测器20的构成的一个例子的说明图。在图2中，在摆缸5a的缸筒21顶部附近设有接近开关22。检测体24结合到缸杆23。当摆缸5a到达设定的长度、检测体24的前端部24T变成与接近开关22重叠的位置时，接近开关22动作而发送信号。
当驾驶者向后方拉动倾斜操纵杆31a、倾斜操纵杆31a在停止位置被固定时，来自倾斜操纵杆31a的指示缸长度控制开始的信号被发送到控制装置16，通过来自控制装置16的信号倾斜阀14a动作，通过将压油送到摆缸5a的底侧使摆缸5a伸长。然后，如上所述当摆缸5a到达设定的长度时，来自接近开关22的信号被发送到控制装置16。
接下来对动作进行说明。在图1中，当伸长提升缸4时悬臂2上升，当缩短提升缸4时悬臂2下降。当伸长摆缸5a时铲斗3向上方旋转而后倾，当缩短摆缸5a时铲斗3向下方旋转而进行卸料。在以轮式装载机进行排土作业的场合，伸长提升缸4使悬臂2上升、缩短摆缸5a使铲斗3卸料来进行排土。
通常当排土结束时，驾驶者接下来缩短提升缸4使悬臂2下降同时伸长摆缸5a使铲斗后倾，以使轮式装载机迅速成为装载姿势。
在通常的装载作业时，将悬臂2的前端部下降至地面附近，铲斗3的底面3T变成水平。但是，存在由于装载对象物的硬度等而使铲斗的前端部稍微朝上(例如+5°)或朝下(例如-5°)的情况。即，存在铲斗3的底面3T的对地角度α为-5°～+5°的情况。铲斗3的底面3T的对地角度α由悬臂2处于装载状态(如图1所示悬臂2的前端部降至地表附近的较低位置的状态)时的摆缸5a的长度决定。因而，通过控制摆缸5a的长度可以控制铲斗3的底面3T的对地角度α。因此，上述的目标设定器17也可以设定铲斗3的底面3T的对地角度α的目标值，以代替摆缸5a的长度。
以下将对由图1所示的缸长度控制装置进行的缸长度控制方法进行说明。图3(a)是表示一个例子中铲斗3的底面3T的对地角度α与摆缸4的必要油量的关系的数表1。在本实施方案中，挖掘作业时铲斗3的底面3T的对地角度α在对地角度α整个可变范围中接近0°的部分范围-5°～+5°内可以调整为任意的角度。数表1为如下的数表，即，悬臂2处于装载状态，铲斗3的底面3T的对地角度α以-5°的点作为控制原点，将该点中的摆缸5a的长度L1作为基准，求解为了将铲斗3的底面3T变为预定的对地角度的摆缸5a的长度L2(＝目标长度LM)，算出为了从长度L1变成长度L2所需油量的必要油量Vh。也就是说，数表1示出了当控制原点中的摆缸5a的必要油量变为0时，为使铲斗3的底面3T的对地角度α(°)向+侧倾斜，相对于每一个对地角度α应提供给摆缸5a的底侧的必要油量Vh(例如cc)。将此数表1的数值预先存储到控制装置16。
根据来自发动机旋转传感器15a的信号求解发动机转数。如上所述，油压泵11的排出油分流到提升阀13和倾斜阀14a。因此，缸长度控制动作中当将压油提供给提升缸4时，油压泵11的排出流量的一部分流到提升缸4，从而提供给摆缸5a的油量减少。
为此，按照图3(b)示的方式设定用于求解在使上述提升缸4动作时提供给摆缸5a的油量的、示出了提升操纵杆30的操作量和将其与分配给摆缸5a的油量的关系作为分配系数的数表2。将此数表2的数值预先存储到控制装置16。数表2的上一行为提升操纵杆30的操作量(例如％)，下一行为分配系数。分配系数表示与来自油压泵11的压油的排出流量相对应的分配给摆缸5a的油量比例。在图3(c)中举例说明的是控制装置16根据此数表2所掌握的分配系数与提升操纵杆30的操作量的关系。在图3(c)所示的例子中，提升操纵杆30的下降操作量在0％至90％之间，分配系数是提升操纵杆30下降操作量的一次函数，下降操作量越增加(即向提升杆4的压油的供应量越增加)，分配系数越低。下降操作量在90％至100％之间，由于悬臂2变为自由落体，因此分配系数为1。
通过以下的算式1求解分配给摆缸5a的油量Vt。
分配油量Vt＝油压泵容量(cc/rev)×发动机转数(rev)×分配系数...算式1以下将参照图4的流程图和图3的图表对在排土结束后至开始装载期间用于将铲斗3的对地角度控制成设定值的第一缸长度控制方法进行说明。
a)在图4所示的步骤101中，驾驶者确定铲斗3的目标对地角度αM(或者摆缸5a的目标长度LM)，并通过目标设定器17将其输入到控制装置16。
b)在步骤102中，驾驶者将控制开始指示器31即倾斜操纵杆31a置于停止位置，指示控制装置16缸长度的控制开始。通常，排土刚结束之后，在悬臂2的下降和铲斗3的后倾正进行时，此指示被执行。因此，此时铲斗倾斜阀14a将压油送到摆缸5a的底侧，摆缸5a伸长。
c)在步骤103中，控制装置16根据所输入的目标对地角度αM从数表1算出必要油量Vh。例如，如果目标对地角度αM为4°，则在数表1中与目标对地角度αM＝对地角度α＝4°对应的必要油量Vh变为3150。
d)在步骤104中，控制装置16输入来自控制原点检测器20的检测信号，判断摆缸5a的长度是否到达控制原点(相当于对地角度α＝-5°)。在“是”的情况下，控制进入步骤105，在“否”的情况下，控制回到步骤104之前。即，当摆缸5a到达作为控制原点已设定的长度时，来自接近开关22的信号被发送到控制装置16，控制进入步骤105。通常，在排土之后使铲斗3后倾期间(摆缸5a伸长期间)，摆缸5a的长度必然在某时间点通过控制原点，控制进入步骤105。
e)在步骤105中，控制装置16输入来自发动机旋转传感器15a的检测信号和来自提升操纵杆30的操作量信号，根据上述算式1和数表2算出由油压泵11分配给摆缸5a的油量Vt的累积值。所算出的分配油量Vt的累积值是发动机旋转转数的函数，因此，如果发动机旋转转数变化则该累积值也变化。而且，此累积值是提升操纵杆30的操作量的函数，因此，如果提升操纵杆30的操作量变化则可算出该累积值。也就是说，在步骤105A中，来自发动机旋转传感器15a的检测信号被输入，根据该检测信号检测预定时间长度(例如0.01秒)的一个周期中发动机的转数。在步骤105B中，来自提升操纵杆30的操作量信号被输入，在步骤105C中，根据该操作量信号和数表2确定与提升操纵杆30当前的下降操作量对应的分配系数。在步骤105D中，根据发动机转数和分配系数，通过算式1计算在一个周期中分配给摆缸5a的油量Vt。所算出的一个周期中的分配油量Vt不仅是发动机转数的函数，也是提升操纵杆30操作量的函数。因此，分配油量Vt不仅随发动机转数变化而变化，而且随着提升操纵杆30的操作量的变化而变化。在步骤105E中，当前循环的分配油量Vt加到在到前一循环为止所算出的分配油量Vt的累积值中。
在预定时间长度(例如0.01秒)的每个周期重复这样的步骤105，累积各周期中所算出的分配油量Vt。即，算出在一个周期(0.01秒)之间分配给摆缸5a的油量Vt，该分配油量Vt加上在下一周期(0.01秒)之间分配给摆缸5a的油量Vt，重复进行此操作。由此，所算出的分配油量Vt的累积值表示在从摆缸5a的长度到达控制原点的时间点起至当前之间分配给摆缸5a的总油量。另外，为了正确算出分配油量Vt，优选以尽可能短的时间间隔算出分配油量Vt，优选以每0.1秒～每0.005秒的间隔适当设定的每预定时间算出分配油量Vt。
f)在步骤106中，控制装置16对分配油量Vt的累积值和必要油量Vh进行比较，判断分配油量Vt的累积值是否到达必要油量Vh。结果，在“是”的情况下，进入步骤107，在“否”的情况下，进入下一循环的步骤105。
g)在步骤107中，控制装置16将闭止信号输出给倾斜阀14a，关闭倾斜阀14a而使摆缸5a处于保持状态(静止状态)。此外，同时将解除信号输出给倾斜操纵杆31a而解除停止，并解除控制开始指示。
接下来参照图5的流程图对在排土结束后至开始装载之间用于将铲斗3的对地角度控制成设定值的第二缸长度控制方法进行说明。该第二控制方法适于在提升操纵杆30的操作量变化不太大时(例如，处于图3(c)所示的90％～100％的区域时)被执行。
A)如图5所示，在步骤201中，驾驶者确定铲斗3的目标对地角度αM(或者摆缸5a的目标长度LM)，并通过目标设定器17将其输入到控制装置16。
B)在步骤202中，驾驶者将控制开始指示器31即倾斜操纵杆31a置于停止位置，指示控制装置16缸长度控制开始。如上所述，通常在此时，倾斜阀14a将压油送到摆缸5a的底侧，摆缸5a伸长。
C)在步骤203中，控制装置16根据所输入的目标对地角度αM从数表1算出必要油量Vh。
D)在步骤204中，控制装置16从发动机旋转传感器15a输入发动机旋转信号，求解发动机旋转速度N(rev/sec)(步骤204A)。此外，控制装置16输入来自提升操纵杆30的操作量信号(步骤204B)，通过数表2确定与提升操纵杆30当前的下降操作量对应的分配系数(步骤204C)。然后，控制装置16利用发动机旋转速度N(rev/sec)和分配系数，算出每单位时间分配给摆缸5a的油量VtJ(204D)。所算出的每单位时间的分配油量VtJ不仅是发动机旋转转数的函数也是提升操纵杆30的操作量的函数。进而，控制装置16将上述必要油量Vh除以上述每单位时间的分配油量VtJ，算出向摆缸5a分配的总油量到达上述必要油量Vh时的必要时间Th(＝Vh/VtJ)(204E)。另外，每单位时间的分配油量VtJ通过以下的算式2求解。
VtJ＝油压泵容量(cc/rev)×N(rev/sec)×分配系数 ...算式2E)在步骤205中，控制装置16输入来自控制原点检测器20的检测信号，判断摆缸5a的长度是否到达控制原点。摆缸5a的长度到达控制原点，在“是”的情况下，进入步骤206，在摆缸5a的长度未到达控制原点的“否”的情况下，回到步骤205之前。
F)在步骤206中，控制装置16判断从摆缸5a的长度到达控制原点的时间点起是否经过了上述必要时间。在“是”的情况下，进入步骤207，在“否”的情况下，回到步骤206之前。
G)在步骤207中，控制装置16将闭止信号输出给倾斜阀14a，关闭倾斜阀14a而使摆缸5a处于保持状态。此外，同时将解除信号输出给倾斜操纵杆31a而解除停止，并解除控制开始指示。
以下将对在排土结束后至开始装载期间用于将铲斗3的对地角度控制成设定值的第三种缸长度控制方法进行说明。图6是表示作为一个例子的铲斗3的底面3T的对地角度α与摆缸4的必要油量Vh的关系的数表3。在该例子中，也可将进行挖掘作业时(装载状态时)的铲斗3的底面3T的对地角度α调整为-5°～+5°。数表3为如下的数表，即，悬臂2处于装载状态，铲斗3的底面3T的对地角度α以0°的点(即，铲斗3的底面3T与地面平行)作为控制原点，将该点中的摆缸5a的长度L01作为基准，求解为了将铲斗3的底面3T变为预定的对地角度的摆缸5a的长度L02(目标长度LM)，算出为了从长度L01变成长度L02所需油量的必要油量Vh。
也就是说，数表3示出了当控制原点中的摆缸5a的必要油量为0时，为使铲斗3的底面3T的对地角度α(°)向+侧倾斜，每一个对地角度α应提供给摆缸5a的底侧的必要油量Vh(例如cc)，且示出了为使铲斗3的底面3T的对地角度α(°)向-侧倾斜，每一个对地角度α应提供给摆缸5a的头侧的必要油量Vh(例如cc)。将此数表3的数值预先存储到控制装置16。
如此，将控制原点设定为对地角度α的可变范围-5°～+5°中央的0°的情况与图3(a)中举例的数表1那样将控制原点设定为对地角度α的可变范围-5°～+5°一端的-5°的情况相比，可提高分配供给油量的总量是否到达必要油量Vh的判断精度。但是，在此方法中，在排土后使铲斗3后倾时，存在必须将摆缸5a暂时缩短与控制原点0°相当的长度的麻烦。
此控制方法基本可以以与图4的流程图所示相同的程序进行。在此情况下，只有步骤103至步骤105的控制内容与已说明的第一控制方法不同。即，在步骤103中，控制装置16根据所输入的目标对地角度αM从数表3算出必要油量Vh。例如，如果目标对地角度αM为+4°，则必要油量Vh变为1400，如果目标对地角度αM为-4°，则必要油量Vh变为700。如果目标对地角度αM为+侧，则由于将压油送到摆缸5a的底侧，因此与将压油送到头侧的情况相比必要油量变多。这是因为缸头侧的空间体积比底侧空间小，且小的程度为插在缸头侧空间中的杆的体积。
另外，在步骤104中，控制装置16输入来自控制原点检测器20的检测信号，判断摆缸5a的长度是否到达控制原点(相当于对地角度α＝0°)。在摆缸5a的长度未到达控制原点的“否”的情况下，控制回到步骤104之前。摆缸5a的长度到达控制原点，在“是”的情况下，控制进入步骤105，而且，如果目标对地角度αM为+例，则控制装置16按照将压油送到摆缸5a底侧的方式将控制信号送给倾斜阀14a且进行控制以伸长摆缸5a。如果目标对地角度αM为-侧，则控制装置16按照将压油送到摆缸5a头侧的方式将控制信号送给倾斜阀14a且进行控制以缩短摆缸5a。除此以外的步骤中的控制内容与参照图4已说明的第一控制方法相同。
此外，该第三控制方法也可以以图5的流程图所示的程序进行。在此情况下，只有步骤203至步骤206的控制内容与已说明的第二控制方法不同。即，在步骤203中，控制装置16根据所输入的目标对地角度αM从数表3算出必要油量Vh。
另外，在步骤205中，控制装置16输入来自控制原点检测器20的检测信号，判断摆缸5a的长度是否到达控制原点(相当于对地角度α＝0°)。在摆缸5a的长度未到达控制原点的“否”的情况下，回到步骤205之前。摆缸5a的长度到达控制原点，在“是”的情况下，进入步骤206，而且，如果目标对地角度αM为+侧，则控制装置16按照将压油送到摆缸5a底侧的方式将控制信号送给倾斜阀14a且进行控制以伸长摆缸5a。如果目标对地角度αM为-侧，则控制装置16按照将压油送到摆缸5a头侧的方式将控制信号送给倾斜阀14a且进行控制以缩短摆缸5a。除此以外的步骤中的控制内容与参照图5已说明的第二控制方法相同。
根据上述本发明的实施方案，通过将油压缸的长度控制开始指示给控制装置，将该油压缸的目标长度输入到控制装置，可以自动地将油压缸的长度控制成目标长度。因此，例如在轮式装载机进行装载作业时，通过设定铲斗倾斜用的摆缸的长度，可以将铲斗的倾斜角度自动地控制在目标值。因此，根据装载对象物适当选择铲斗的对地角度，易于将铲斗自动地控制成所需的对地角度，可以提高驾驶者的作业性和作业效率。此外，此实施方案所述的缸长度控制系统的硬件构成是在现有的油压系统基础上增加称为油压泵的排出量检测器和缸位置检测器的两个检测器、控制装置和目标设定器的比较简单的构成，成本也低廉。
上述实施方案描述了适用于轮式装载机的例子，但是这只不过是用于说明的例子，并不意味着本发明的适用范围仅限于此。本发明在油压挖掘机或油压起重机等各种油压或流体压力机械中可以用于油压缸及其他的流体压力执行机构的位移的自动控制。
权利要求
1.流体压力执行机构控制系统，所述系统用于控制至少两个流体压力执行机构(4，5)中的一个预定的流体压力执行机构(5)的位移，从共同的流体压源(11)输出的压力流体流分别被分配给所述至少两个流体压力执行机构(4，5)，其特征在于，所述控制系统包括操作器(14)，对向所述预定的流体压力执行机构(5)分配的所述压力流体流进行操作；第一检测器(30)，检测所述至少两个流体压力执行机构中的其他流体压力执行机构的动作状态，输出第一检测信号；第二检测器(15)，检测所述共同的流体压源的动作状态，输出第二检测信号；控制装置(16)，输入来自所述第一检测器和第二检测器(30，15)的所述第一检测信号和第二检测信号，对所述操作器(14)进行控制，所述控制装置(16)根据所述第一检测信号和第二检测信号，将所述预定的流体压力执行机构的所述压力流体的分配量作为所述其他流体压力执行机构动作状态的函数来算出所述分配量，然后根据算出的所述分配量对所述操作器(14)进行控制。
2.根据权利要求1所述的流体压力执行机构控制系统，其特征在于，还包括控制原点检测器(20)，对所述预定的流体压力执行机构的位移到达预定的控制原点的情况进行检测，输出第三检测信号，所述控制装置(16)响应来自所述控制原点检测器(20)的所述第三检测信号，开始所述分配量的计算。
3.根据权利要求2所述的流体压力执行机构控制系统，其特征在于，还包括目标设定器(17)，将所述预定的流体压力执行机构的目标位移设定到所述控制装置(16)，所述控制装置(16)根据算出的所述分配量判断所述预定的流体压力执行机构的位移是否到达设定的所述目标位置，然后根据判断结果对所述操作器(14)进行控制。
4.根据权利要求3所述的流体压力执行机构控制系统，其特征在于，所述目标位移在预定的位移范围内能够任意地设定，所述控制原点被设定为所述预定的位移范围内的预定位移处。
5.根据权利要求1所述的流体压力执行机构控制系统，其特征在于，所述控制装置(16)在每个重复的周期输入所述第一检测信号和第二检测信号，算出各周期分配给所述预定的流体压力执行机构的所述压力流体的分配量，对所算出的多个周期的分配量的累积值进行计算，然后根据所算出的所述分配量的累积值对所述操作器(14)进行控制。
6.根据权利要求1所述的流体压力执行机构控制系统，其特征在于，所述控制装置(16)在某时刻输入所述第一检测信号和第二检测信号，算出每单位时间分配给所述预定的流体压力执行机构的所述压力流体的分配量，根据算出的每单位时间的分配量算出用于对分配给所述预定的流体压力执行机构的所述压力流体流进行操作的时间，然后根据算出的所述时间对所述操作器(14)进行控制。
7.流体压力执行机构控制方法，所述方法用于控制至少两个流体压力执行机构(4，5)中的一个预定的流体压力执行机构(5)的位移，从共同的流体压源(11)输出的压力流体流分别被分配给所述两个流体压力执行机构(4，5)，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤检测所述至少两个流体压力执行机构中其他的流体压力执行机构(4)的动作状态；检测所述共同的流体压源(11)的动作状态；根据所述其他的流体压力执行机构的被检测的所述动作状态和所述共同的流体压源的被检测的所述动作状态，将所述预定的流体压力执行机构的所述压力流体的分配量作为所述其他的流体压力执行机构动作状态的函数，来算出所述分配量；根据算出的所述分配量对向所述预定的流体压力执行机构(5)分配的所述压力流体流进行控制。
8.流体压力机械，具有相互连接的第一和第二可动部件(2，3)；分别驱动所述第一和第二可动部件(2，3)的第一和第二流体压力执行机构(4，5)；共同的流体压源(11)，输出分配给所述第一和第二流体压力执行机构的压力流体流；操作器(14)，对分配给所述第二流体压力执行机构(5)的所述压力流体流进行操作，其特征在于，所述流体压力机械包括第一检测器(30)，检测所述第一流体压力执行机构的动作状态，输出第一检测信号；第二检测器(15)，检测所述共同的流体压源的动作状态，输出第二检测信号；控制装置(16)，输入来自所述第一检测器和第二检测器(30，15)的所述第一检测信号和第二检测信号，对所述操作器(14)进行控制，所述控制装置(16)根据所述第一检测信号和第二检测信号，将所述第二流体压力执行机构(5)的所述压力流体的分配量作为所述第一流体压力执行机构动作状态的函数，来计算所述分配量，然后根据算出的所述分配量对所述操作器(14)进行控制。
9.控制方法，所述方法用于流体压力机械，所述流体压力机械具有相互连接的第一和第二可动部件(2，3)；分别驱动所述第一和第二可动部件的第一和第二流体压力执行机构(4，5)；共同的流体压源(11)，输出分配给所述第一和第二流体压力执行机构的压力流体流，所述方法用于控制所述第二可动部件(3)的姿态，其特征在于，所述方法包括以下步骤检测所述第一流体压力执行机构(4)的动作状态；检测所述共同的流体压源(11)的动作状态；根据所述第一流体压力执行机构的被检测的所述动作状态和所述共同的流体压源的被检测的所述动作状态，将所述预定的流体压力执行机构的所述压力流体的分配量作为所述其他的流体压力执行机构动作状态的函数，计算所述分配量；根据算出的所述分配量对向所述第二流体压力执行机构(5)分配的所述压力流体流进行操作。
全文摘要
以简单的控制系统对轮式装载机的铲斗对地角度自动调整。轮式装载机包括油压泵(11)、摆缸(5a)和倾斜阀(14a)、对摆缸(5a)到达控制原点进行检测的检测器(20)、设定摆缸(5a)的长度目标值的目标设定器(17)、和控制装置(16)。控制装置(16)算出摆缸(5a)从控制原点到达目标长度所需要的油量，周期性地检测提升缸(4)的操作量并确定摆缸(5a)的压油的分配率，对应于从摆缸(5a)到达控制原点起至当前之间的各周期的分配量，算出到达控制原点以后的摆缸(5a)的分配油量，如果此油量达到所需要的油量，则停止摆缸(5a)的动作。
文档编号F15B9/00GK1989302SQ20058002536
公开日2007年6月27日 申请日期2005年8月1日 优先权日2004年8月2日
发明者和田稔 申请人:株式会社小松制作所