建筑机械的制作方法
【专利摘要】本发明提供建筑机械，能够利用简单低价的结构来抑制机体的倾倒、并且减轻操作员的疲劳度。控制器(70)根据来自陀螺传感器(8)的输出而与机体(12)的姿势相应地进行校正控制，减少液压泵(1)的排出量，以使上述机体(12)不易倾倒。因此，驱动动臂(25)的液压缸(41)的动作变得比通常迟缓，操作员的操作变得容易，能够抑制机体(12)的倾倒，并且能够减轻操作员的疲劳度。
【专利说明】建筑机械
【技术领域】
[0001]本发明涉及例如液压挖掘机、起重机等建筑机械。
【背景技术】
[0002]以往，作为建筑机械，有日本特开平7-180192号公报(专利文献I)所述的建筑机械。
[0003]该以往的建筑机械根据机体的倾斜角传感器、回转体的旋转角传感器、动臂旋转角传感器和臂旋转角传感器的输出而通过运算单元来运算静态倾倒力矩和动态倾倒力矩，并且求出该静态倾倒力矩和动态倾倒力矩的相加值，若倾倒条件成立，则控制比例电磁阀而将供向驱动回转体的液压马达的油减少，使回转体减速，防止倾倒。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开平7-180192号公报
[0007]但是，根据上述以往的建筑机械，当在倾斜地上倾倒条件成立时，则仅使回转体的速度减速，因此存在这样的问题:即使将回转体的速度减速，有时也由于动臂的动作而发生倾倒。具体而言，例如，当在倾斜地上进行动臂操作的情况下，在进行将动臂提升的操作时，有可能由于倾斜角度及动臂动作的反作用而失去平衡，机体发生倾倒，因此，操作员必须要比在平坦地上更慎重地进行各操作。
[0008]因此，根据上述以往的建筑机械，存在这样的问题:操作员必须密切注意地控制动臂的位置和速度，相当疲劳。
[0009]此外，根据上述以往的建筑机械，由于必须根据机体的倾斜角传感器、回转体的旋转角传感器、动臂旋转角传感器和臂旋转角传感器的输出来运算静态倾倒力矩和动态倾倒力矩来控制比例电磁阀，因此存在这样的问题:控制、结构变得复杂，制造成本变高。
【发明内容】
[0010]因此，本发明的课题在于，提供一种建筑机械，其能够利用简单低价的结构来抑制机体的倾倒、并且减轻操作员的疲劳度。
[0011 ] 为了解决上述课题，本发明的建筑机械的特征在于，
[0012]该建筑机械具备:
[0013]行进装置；
[0014]机体，其设置于该行进装置；
[0015]动臂，其设置在上述机体上；
[0016]陀螺传感器，其检测上述机体的姿势；
[0017]液压泵；
[0018]致动器，其至少驱动上述动臂；
[0019]控制阀，其对从上述液压泵提供至上述致动器的油进行控制；
[0020]遥控器，其输出上述液压泵和上述控制阀用的操作信号；以及
[0021]控制器，其根据上述操作信号和来自上述陀螺传感器的输出而与上述机体的姿势相应地进行校正控制，减少上述液压泵的排出量，以使上述机体不易倾倒。
[0022]根据上述结构，上述控制器根据来自上述陀螺传感器的输出而与上述机体的姿势相应地进行校正控制，减少上述液压泵的排出量，以使上述机体不易倾倒。
[0023]这样，由于根据来自上述陀螺传感器的输出而与上述机体的姿势相应地减少上述液压泵的排出量，以使上述机体不易倾倒，因此，包括从液压泵被提供油的至少驱动上述动臂的致动器在内的致动器的动作比通常变得迟缓，因此，操作员的操作变得容易，能够简单低价地抑制建筑机械的倾倒，并且能够减轻操作员的疲劳度。
[0024]此外，由于这样与机体的姿势相应地来控制液压泵的排出量，因此，在各种机体姿势下都能够确保与通常时同等的操作性，能够抑制由于作业姿势及作业状态的组合而导致的操作性变差。例如，通过降低泵的排出量相对于操作量的变化的增益，从而能够使操作时的致动器的动作迟缓，因此，即使在进行与通常同等的操作的情况下，也能够使机体更安全地动作，能够抑制操作员的疲劳度。
[0025]在一个实施方式中，
[0026]上述控制器根据来自上述遥控器的上述操作信号而进行校正控制，使得在上述动臂向上述机体倾倒的方向动作时使上述液压泵的排出量减少。
[0027]根据上述实施方式，由于进行校正控制而使得在上述动臂向上述机体倾倒的方向动作时使上述液压泵的排出量减少，即，考虑上述动臂的动作方向，减少上述液压泵的排出量而降低致动器的速度，因此能够进一步地抑制建筑机械的倾倒、并且能够进一步地减少操作员的疲劳度。
[0028]在一个实施方式中，
[0029]上述机体包括回转台，
[0030]上述致动器包括使上述回转台回转的液压马达，
[0031 ] 上述陀螺传感器设置于上述回转台。
[0032]根据上述实施方式，由于上述陀螺传感器设置于上述回转台，因此上述陀螺传感器能够检测出上述回转台相对于水平面的倾斜，并且能够检测出上述回转台的朝向、即动臂的在俯视时的朝向。
[0033]因此，上述控制器能够根据来自上述陀螺传感器的上述操作信号表示的回转台的倾斜和动臂的在俯视时的朝向来减少上述液压泵的排出量而降低驱动动臂的致动器和液压马达的速度。因此，能够进一步地抑制建筑机械的倾倒、并且能够进一步地减少操作员的疲劳。
[0034]在一个实施方式中，
[0035]上述控制器根据表示上述回转台的倾斜角和上述动臂的俯视时的朝向的上述陀螺传感器的输出而进行校正控制，减少上述液压泵的排出量，以使上述机体不易倾倒。
[0036]根据上述实施方式，由于考虑上述回转台的倾斜角和上述动臂的俯视时的朝向来减少上述液压泵的排出量而降低使回转台回转的液压马达和驱动动臂的致动器这两方的速度，因此，能够进一步地抑制建筑机械的倾倒、并且能够更进一步地减少操作员的疲劳。
[0037]在一个实施方式中，
[0038]上述建筑机械具备动臂旋转角传感器，上述动臂旋转角传感器检测上述动臂的旋转角，
[0039]根据表示上述回转台的倾斜角和上述动臂的俯视时的朝向的上述陀螺传感器的输出，按针对机体状态的危险度而确定的校正系数对被校正控制后的上述液压泵的排出量进一步地进行校正，其中上述机体状态的危险度基于上述动臂的旋转角。
[0040]根据上述实施方式，根据表示上述回转台的倾斜角和上述动臂的俯视时的朝向的上述陀螺传感器的输出，按针对机体状态的危险度而确定的校正系数对确定的(被校正控制后的)上述液压泵的排出量进一步地进行校正，其中上述机体状态的危险度基于上述动臂的旋转角，因此，能够更适当地减少液压泵的排出量、更适当地降低致动器的速度而更进一步地减少操作员的疲劳度。
[0041]在一个实施方式中，
[0042]上述控制阀包括入口节流通道、出口节流通道和旁路节流通道。
[0043]根据上述实施方式，上述控制阀包括具有各自的开口特性的入口节流通道、出口节流通道和旁路节流通道，在操作性、操作感变好的基础上，进而根据上述陀螺传感器的输出而与机体的姿势相应地通过控制器来减少液压泵的排出量，因此，能够更进一步地减轻操作员的疲劳。
[0044]在一个实施方式中，
[0045]上述遥控器是遥控阀。
[0046]根据上述实施方式，由于上述遥控器是遥控阀，因此，能够根据操作量来控制作为液压信号的先导压力，并输出与操作量相应的作为电信号的操作信号。
[0047]但是，上述遥控阀也可以是仅产生液压信号的遥控阀。
[0048]发明效果
[0049]根据本发明，由于根据来自陀螺传感器的输出而与机体的姿势相应地减少液压泵的排出量来使上述机体不易倾倒，因此，从液压泵被提供油的致动器的动作比通常变迟缓，操作员的操作变得安全、容易，能够简单低价地抑制建筑机械倾倒、并且能够减轻操作员的疲57度。
【专利附图】
【附图说明】
[0050]图1是本发明的第一实施方式的建筑机械的主视图。
[0051]图2是上述第一实施方式的要部的框图。
[0052]图3是上述第一实施方式的要部的回路图。
[0053]图4是说明上述第一实施方式的控制器的动作的流程图。
[0054]图5是示出上述第一实施方式的液压泵的排出量的校正控制的线图。
[0055]图6是说明上述第一实施方式的建筑机械的动作的概略主视图。
[0056]图7是说明上述第一实施方式的建筑机械的动作的概略俯视图。
[0057]图8是说明本发明的第二实施方式的建筑机械的控制器的动作的流程图。
[0058]图9是说明上述第二实施方式的液压泵的排出量的校正控制的线图。
[0059]标号说明
[0060]I液压泵
[0061]2液压马达
[0062]3控制阀
[0063]5遥控阀
[0064]70控制器
[0065]8陀螺传感器
[0066]11行进装置
[0067]12机体
[0068]23回转台
[0069]25动臂
[0070]26臂
[0071]27铲斗
[0072]31旁路节流通道
[0073]32入口节流通道
[0074]33出口节流通道
[0075]41、42、43 液压缸
[0076]40作业机
[0077]51动臂旋转角传感器
[0078]52臂旋转角传感器
[0079]53铲斗旋转角传感器
【具体实施方式】
[0080]下面，通过图示的实施方式对本发明详细地进行说明。
[0081](第一实施方式)
[0082]如图1所示，作为该第一实施方式的建筑机械的一个示例的液压挖掘机具备行进装置11和设置于该行进装置11的机体12，该机体12具有:下部21，其被行进装置11支承；以及上部的回转台23，其借助于回转机构22而以能够回转的方式设置于该下部21。在该回转台23的前方单侧设置有驾驶室24，将动臂25以能够俯仰的方式设置在回转台23的前方的中央。将臂26以能够上下地旋转的方式设置在该动臂25的前端，将铲斗27以能够旋转的方式设置在该臂26的前端。
[0083]通过动臂用液压缸41而使上述动臂25俯仰，通过臂用液压缸42而使臂26旋转，通过铲斗用液压缸43而使铲斗27旋转。上述液压缸41、42、43是致动器的一个示例。
[0084]在上述回转台23的上方设置有:液压马达2，其用于使该回转台23借助于回转机构22而回转；回转角传感器45，其检测回转台23的回转角；以及陀螺传感器8，其检测回转台23的姿势。
[0085]此外，通过动臂旋转角传感器51来检测上述动臂25的旋转角，通过臂旋转角传感器52来检测上述臂26的旋转角，通过铲斗旋转角传感器53来检测上述铲斗27的旋转角。
[0086]上述回转台23、动臂25、臂26、铲斗27、液压马达2、动臂用液压缸41、臂用液压缸42和铲斗用液压缸43等构成作业机40。
[0087]图2是该第一实施方式的建筑机械的要部的框图。如图2所示，通过控制阀3来控制从液压泵I向回转台用液压马达2的工作油的供给方向和供给量，该控制阀3根据来自作为遥控器的一例的操作用遥控阀5的先导压力来进行控制。
[0088]此外，在驱动上述动臂25 (参照图1)的作为致动器的液压缸41也如图2所示那样地与液压马达2同样地连接有未图示的控制阀，控制来自液压泵I的油。虽未图示，但针对臂用液压缸42、铲斗用液压缸43等每个致动器设置有控制阀。
[0089]上述控制阀3是滑阀，如图3中示意性地示出那样具有旁路节流通道31、入口节流通道32和出口节流通道33。利用在滑阀处机械加工而成的未图示的槽状的通道而如在图3的各线图中用实线所示那样预先确定该旁路节流通道31、入口节流通道32和出口节流通道33的相对于操作量的开口面积(开口特性)。通过采用具有这样的开口特性的控制阀3，从而操作性、操作感变好。
[0090]此外，如图2所示，上述陀螺传感器8向控制器70输出表示机体姿势信息、即机体12的相对于水平面的倾斜角(回转台23的相对于水平面的倾斜角)和回转台23的朝向、即作业机40的俯视时的朝向(动臂25的俯视时的朝向)的信号。上述控制器70根据从作为遥控器的一例的操作用遥控阀5接收的操作信号(与操作杆角相应的压力及角度信号)和作为上述陀螺传感器8的输出的上述机体姿势信息而制作出排出量指令信号并输出至液压泵I。
[0091]根据该排出量指令信号，如在图3中在液压泵I的横的线图中用虚线示出那样地对液压泵I的排出量进行校正控制。在该线图中，实线是相对于液压泵I的排出量未被校正的通常时的操作量的液压泵I的排出量。另外，上述液压泵I是可变容量型的液压泵，但也可以采用固定容量型的液压泵来控制旋转速度而对排出量进行控制。
[0092]按图4所示的步骤SI?S4的顺序来进行该校正控制。如图4所示，首先，上述控制器70将陀螺传感器8的输出(机体姿势信息)接收进来(步骤SI)，判断回转台23是否倾斜预先确定的值以上(步骤S2)。若为否，则重复该步骤S2的判断，若为是，则进入到步骤S3。
[0093]在步骤S3中，根据来自陀螺传感器8的机体姿势信息来判断动臂25的在俯视时的朝向是否是回转台23的倾斜方向朝上。若在步骤S3中判断为否，则返回到步骤S2，若在步骤S3中判断为是，则进入到步骤S4。
[0094]在步骤S4中，根据来自操作用遥控阀5的操作信号来判断动臂25旋转的方向是否是回转台23的倾斜方向朝下，若为否，则返回到步骤S2，若为是，则进入到步骤S5。
[0095]在步骤S5中，相对于图5中用实线所示的通常时的液压泵I的排出量而按虚线所示的模式与操作量相应地来对液压泵I的排出量进行校正控制。根据该图5中的虚线所示的模式，减小液压泵I的排出量相对于操作量的增加率，使速度变化迟缓，此外，限制排出量的上限来抑制最高速度，抑制机体12急剧地变为危险姿势。在图5中，多条虚线以回转台23的倾斜角作为参数,该倾斜角越大,越成为下侧的虚线,排出量越小。该虚线的模式也可以预先存储在未图示的存储器中，根据操作量和回转台的倾斜角而从存储器中读取液压泵I的排出量，对液压泵I进行控制，或者也可以按表示该虚线的预先存储的运算式来控制液压泵I的排出量。
[0096]在上述结构的液压挖掘机中，当前，如图6所示，液压挖掘机位于倾斜预先确定的值以上的斜面100上。并且，利用操作用遥控阀5而如在图6中箭头X所示那样地使动臂25向提升的方向旋转。
[0097]此时，由于在机体12倾斜的姿势下进行将动臂25提升的操作，因此机体12的重心位置后退，机体12倾倒的可能性增加，但由于如下那样地被校正控制，因此能够抑制机体12倾倒，并且能够减轻操作员的疲劳度。
[0098]上述控制器70根据来自陀螺传感器8的机体姿势信息而判断为回转台23倾斜预先确定的值以上(图4中的步骤S2)，并且，根据来自上述陀螺传感器8的机体姿势信息而判断为动臂25的朝向是在俯视时回转台23的倾斜方向朝上(步骤S3)。
[0099]接着，根据来自操作用遥控阀5的操作信号而判断为使动臂25旋转的方向X是回转台23的倾斜方向朝下(步骤S5)，按图5中虚线所示的模式对液压泵I的相对于操作量的排出量进行校正控制，使得比通常时减少(步骤S4)。根据该图5中用虚线所示的校正控制，将回转台23的倾斜角作为参数，该倾斜角越大，排出量的减少变得越大。
[0100]如该图5的虚线所示，通过控制液压泵I的排出量，从而减小排出量相对于操作量的增加增益，使动臂25及回转台23等的致动器的速度变化迟缓，此外，限制排出量的上限，抑制动臂25及回转台23等的最高速度，能够抑制机体12急剧地变成危险姿势，能够抑制机体12倾倒。
[0101]此外，由于动臂25及回转台23等的致动器的速度变化变迟缓，因此操作员无需过度地慎重，能够减轻操作员的疲劳度。
[0102]此外，能够抑制由于作业姿势及作业状态的组合而导致的操作性变差。例如，通过减少液压泵I的排出量，从而能够使操作时的致动器的动作迟缓，因此，即使在进行与通常同等的操作的情况下，也能够使机体12更安全地动作，能够抑制操作员的疲劳度。
[0103]此外，由于在维持上述控制阀3的开口特性的状态下进行校正，使得减少液压泵I的排出量，因此，对操作员来说不会损害操作性、操作感。
[0104](第二实施方式)
[0105]作为该第二实施方式的建筑机械的一个示例的液压挖掘机，按图1所示的动臂旋转角传感器51的输出对图5所示的校正时的液压泵I的排出量的模式进一步地进行校正，仅这点与第一实施方式的液压挖掘机不同。
[0106]因此，由于第二实施方式的硬件与第一实施方式相同，因此引用图1?3、图5及其说明，下面仅对不同的结构进行说明。
[0107]该第二实施方式的图8所示的流程图与第一实施方式的图4所示的流程图仅在追加了步骤S6这点上与图4不同，因此，关于步骤SI?S5，引用第一实施方式的说明而省略，下面仅对步骤S6进行说明。
[0108]控制器70在图8的步骤S6中将图9的⑶所示的基于机体状态的危险度的校正系数与在步骤S5中求出的根据回转台23的倾斜角和动臂25的朝向而确定的液压泵I的图9的㈧所示的校正排出量相乘，对液压泵I的校正排出量进行校正，根据该校正的校正排出量来控制液压泵I的排出量。
[0109]这里，由于考虑到动臂25越抬高机体12的危险度越高，因此根据与动臂25的高度对应的通过动臂旋转角传感器51检测出的旋转角来定义机体状态的危险度。但是，也可以除了采用动臂旋转角传感器51的输出以外还采用臂旋转角传感器52的输出、或者采用臂旋转角传感器52和铲斗旋转角传感器53的输出而根据作业机40的高度来定义机体状态的危险度。但是，由于动臂25的旋转角是机体状态的危险度的主要因素，因此，在该第二实施方式中，按动臂25的旋转角来定义。
[0110]并且，将如图9的(B)所示的示出机体状态的危险度与校正系数之间的关系的线图预先存储在未图示的存储器中。并且，将图9的(A)所示的根据回转体23的倾斜角和动臂25的朝向而校正的校正后的输出值即校正排出量与图9的(B)所示的校正系数相乘，计算出液压泵I的校正后的校正排出量。并且，由于在操作动臂25时结合动臂25的旋转角度而逐次地使校正系数变化，因此液压泵I的校正后的校正排出量逐次地变化。
[0111]这样，控制器70根据与动臂25的旋转角度相应地变化的校正系数而对根据回转体23的倾斜角和动臂25的朝向而校正的校正排出量逐次地进行校正，并将液压泵I的排出量控制成该校正后的校正排出量，因此，能够更适当地减少液压泵I的排出量、更适当地降低动臂25、液压马达2等致动器的速度、更可靠地抑制机体倾倒，并且，能够更进一步地减少操作员的疲劳度。
[0112]在上述第一、第二实施方式中，如图5中的虚线的折线所示那样地对液压泵I的相对于操作量的排出量进行校正，但该校正不限于折线，也可以沿着未图示的直线或弯曲的曲线来进行校正。
[0113]此外，在上述第一、第二实施方式中，作为遥控器而采用了输出先导液压信号和电信号的操作用遥控阀5，但也可以采用仅输出电信号的遥控器。
[0114]此外，在上述第一、第二实施方式中，控制阀3是具有入口节流通道32、出口节流通道33和旁路节流通道31的单一的阀，但控制阀也可以是由分别与入口节流通道、出口节流通道和旁路节流通道对应的多个阀构成的复合阀。此外，控制阀也可以是具有入口节流通道和出口节流通道而不具有旁路节流通道的控制阀。
[0115]此外，在上述第一、第二实施方式中，建筑机械是液压挖掘机，但本发明不限于液压挖掘机，还能够应用于如起重机等的建筑机械。例如，也可以是如汽车起重机等那样具有动臂和臂而不具有回转台的建筑机械。
[0116]也可以将在上述第一、第二实施方式和变形例中所述的构成要素适当地组合，此夕卜，当然也可以适当地选择、置换或者删除。
【权利要求】
1.一种建筑机械，其特征在于， 该建筑机械具备: 行进装置(11); 机体(12)，其设置于该行进装置(11)； 动臂(25)，其设置在上述机体(12)上； 陀螺传感器(8)，其检测上述机体(11)的姿势； 液压泵⑴; 致动器(2、41)，其至少驱动上述动臂(25)； 控制阀(3)，其对从上述液压泵(I)提供至上述致动器(2、41)的油进行控制； 遥控器(5)，其输出上述液压泵(I)和上述控制阀(3)用的操作量信号；以及 控制器(70)，其根据上述操作量信号和来自上述陀螺传感器(8)的输出而与上述机体(12)的姿势相应地进行校正控制，减少上述液压泵(I)的排出量，以使上述机体(12)不易倾倒。
2.根据权利要求1所述的建筑机械，其特征在于， 上述控制器(70)根据来自上述遥控器(5)的上述操作量信号而进行校正控制，使得在上述动臂(25)向上述机体(12)倾倒的方向动作时使上述液压泵(I)的排出量减少。
3.根据权利要求2所述的建筑机械，其特征在于， 上述机体(12)包括回转台(23)， 上述致动器(2、41)包括使上述回转台(23)回转的液压马达(2)， 上述陀螺传感器(8)设置于上述回转台(23)。
4.根据权利要求3所述的建筑机械，其特征在于， 上述控制器(70)根据表示上述回转台(23)的倾斜角和上述动臂(25)的俯视时的朝向的上述陀螺传感器(8)的输出而进行校正控制，减少上述液压泵(I)的排出量，以使上述机体(12)不易倾倒。
5.根据权利要求4所述的建筑机械，其特征在于， 上述建筑机械具备动臂旋转角传感器(51)，上述动臂旋转角传感器(51)检测上述动臂(25)的旋转角， 根据表示上述回转台(23)的倾斜角和上述动臂(25)的俯视时的朝向的上述陀螺传感器(8)的输出，按针对机体状态的危险度而确定的校正系数对被校正控制后的上述液压泵(I)的排出量进一步地进行校正，其中上述机体状态的危险度基于上述动臂(25)的旋转角。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的建筑机械，其特征在于， 上述控制阀(3)包括入口节流通道(32)、出口节流通道(33)和旁路节流通道(31)。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的建筑机械，其特征在于， 上述遥控器(5)是遥控阀(5)。
【文档编号】B66C13/20GK104514241SQ201410495510
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年9月25日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】濑川均 申请人:大金工业株式会社