本发明涉及的技术领域是一种施工机械中的致动器驱动控制系统，所述致动器驱动控制系统用于在诸如液压挖掘机的施工机械中执行诸如液压缸的致动器的驱动控制。
背景技术：
通常，诸如液压挖掘机的施工机械设置有用于驱动作业装置的多个致动器以及被操作来驱动这些致动器的操作构件。例如，液压挖掘机设置有包括动臂、斗杆、铲斗的前作业机械；用于操作这些动臂、斗杆和铲斗的多个液压致动器(动臂缸、斗杆缸和铲斗缸)；以及用于驱动这些液压致动器的操作构件(操作杆)，并且被配置来通过由操作构件执行液压致动器的组合操作来执行诸如挖掘的各种类型的作业。在液压挖掘机中，在控制相应的液压致动器的驱动速度的过程中，预先设定操作构件操作量对控制值的映射，所述映射表示由操作构件检测单元检测到的操作构件操作量(杆冲程)与用于控制液压致动器的驱动速度的控制值(例如，对液压致动器的目标供给流量值、对液压致动器的控制阀的命令值)之间的相关性，并且基于从操作构件操作量对控制值的映射输出的控制值来执行液压致动器的驱动控制构成通常执行的常规实践。
然而，在使用诸如如上所述的预先设定的操作构件操作量对控制值的映射的情况下，即使由操作构件检测单元待检测的操作构件操作量相同，致动器的驱动速度也并不总是彼此相等。例如，在液压挖掘机中，通常从一个液压泵向多个液压致动器供应压力油。因此，在执行组合操作的情况下，一个液压泵的排放流量将被共用，并且因此液压致动器将相互影响，并且液压致动器的速度可能比在执行单独操作的情况下慢。另外，即使在例如升起动臂的相同操作的情况下，诸如负载情况的差异(诸如铲斗内有无砂砾)、高和低发动机转速、或者机械之间的个体差异、液压设备的随时间的劣化、气候条件、高和低油温的多种因素都会对动臂缸的驱动速度产生影响。换句话说，即使当操作构件的操作量相同时，液压致动器的驱动速度最终也将根据单独操作/组合操作、作用在液压致动器上的负载或者诸如如上所述的多种因素而增大或减小。因此，存在的问题是难以准确地控制例如动臂的上升速度或下降速度或者由动臂缸和斗杆缸的驱动而移位的铲斗的位置。
因此，常规地，已知用于使得用于液压致动器的驱动控制的命令电流对控制量特征能够通过学习校正处理来校正的技术，所述校正处理通过在学习校正模式中实际上驱动多个液压致动器来执行(例如，参见专利文献1)。
此外，还已知用于使得能够基于在操作单元上执行的操作历史和根据取决于参考速度之间的相关性将要改变因此获知的操作量以及操作量的改变速度的致动器的输出特性来获知操作速度的参考速度的技术(例如，参见专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
[专利文献1]日本专利申请特开昭No.H11-350536
[专利文献2]日本专利申请特开No.2010-7264
技术实现要素：
本发明要解决的问题
然而，上述专利文献1中公开的技术存在的问题在于，由于通过切换到学习校正模式来进行校正的配置，在执行命令电流对控制量特性的校正并且在学习校正模式中实际操作液压致动器的过程中，所述校正可能是或者可能不是针对除了实际执行的操作之外的各种操作或条件的适当校正。此外，还存在的问题在于，需要用于执行学习校正模式的时间和劳力，并且必须定期实现学习校正模式，以便应对例如由于随时间劣化而引起的液压设备的性能下降。
此外，专利文献2中公开的技术是用于在相对于操作量校正致动器的输出特性映射中从预设的多个映射中选择任一个映射的技术，并且除了不能进行对应于诸如单独操作/组合操作、作用在诸如上所述的液压致动器上的负载的多种因素的校正之外，还具有除了预先设定的映射之外不能执行映射的校正的问题，因为这种校正仅为与液压致动器相对于操作的响应性有关的校正，并且在这些问题中存在将要由本发明解决的问题。
解决问题的手段
考虑到如上所述的实际情况，创作本发明的目的是解决这些问题。根据权利要求1所述的发明涉及一种施工机械中的致动器驱动控制系统，其中，在施工机械中设置有：致动器；操作构件，所述操作构件被配置来操作以便驱动所述致动器；以及操作量对控制值的映射，所述操作量对控制值的映射用于基于操作量的输入来输出用于控制所述致动器的驱动速度的控制值；并且所述操作构件被配置来基于从所述操作量对控制值的映射输出的所述控制值来执行所述致动器的驱动控制；控制系统，所述控制系统被配置来确定提供了输入到所述操作量对控制值的映射中的操作量，并且所述控制系统设置有操作检测装置，所述操作检测装置用于检测操作构件的操作；速度需求计算单元，所述速度需求计算单元用于基于来自所述操作检测装置的检测值来计算所述致动器的速度需求；主映射，所述主映射用于表示速度需求与操作量之间的相关性，以便从所述致动器的所述速度需求来确定操作量；实际速度计算单元，所述实际速度计算单元用于计算所述致动器的当前驱动速度；主映射更新装置，所述主映射更新装置用于基于所述致动器的所述速度需求与所述致动器的所述当前驱动速度之间的速度差来随时更新主映射；子映射，所述子映射用于基于对所述致动器的所述驱动速度具有影响的影响因素来校正操作量；以及子映射更新装置，所述子映射更新装置用于基于所述致动器的所述速度需求与所述致动器的所述当前驱动速度之间的所述速度差来随时更新所述子映射；并且所述控制系统被配置来通过使用由所述主映射更新装置和所述子映射更新装置更新的所述主映射和所述子映射来确定操作量。
根据权利要求2所述的发明涉及根据权利要求1所述的施工机械中的致动器驱动控制系统，其中在基于所述致动器的所述速度需求与所述致动器的所述当前驱动速度之间的所述速度差来更新所述主映射的过程中，所述主映射更新装置使得与所述速度需求的所述速度差的权重较小，并且更新所述主映射以便减小所述较小权重的速度差。
根据权利要求3所述的发明涉及根据权利要求1或权利要求2所述的施工机械中的致动器驱动控制系统，其中在基于所述致动器的所述速度需求与所述致动器的所述当前驱动速度之间的所述速度差来更新所述子映射的过程中，所述子映射更新装置使得与所述速度需求的所述速度差的权重较小，并且更新所述子映射以便减小所述较小权重的速度差。
根据权利要求4所述的发明涉及根据引用权利要求2的权利要求3所述的施工机械中的致动器驱动控制系统，其中更新所述子映射的过程中的所述速度差的所述权重被设定成大于更新所述主映射的过程中的所述速度差的所述权重。
根据权利要求5所述的发明涉及根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的施工机械中的致动器驱动控制系统，其中用于校正所述子映射中的操作量的影响因素为作用于所述致动器的负载、在设置多个致动器的情况下的单独操作/组合操作以及发动机转速中的至少任意一个。
根据权利要求6所述的发明涉及根据权利要求1至5中任一项所述的施工机械中的致动器驱动控制系统，其中施工机械设置有由多个臂构成的可弯曲铰接作业臂、附接到所述作业臂的所述远端部分的作业附属装置，并且设置有用于分别驱动所述多个臂的针对臂的多个液压缸以及用于充当致动器的所述作业附属装置的液压致动器。
根据权利要求7所述的发明涉及根据权利要求6所述的施工机械中的致动器驱动控制系统，其中施工机械设置有：右操作构件和左操作构件，所述右操作构件和左操作构件在前后和左右方向上是可操作的，从而充当用于作业臂的操作构件；以及操作模式选择装置，所述操作模式选择装置可由操作员来选择，其中在选择了用于通过由所述操作模式选择装置进行的所述右操作构件和所述左操作构件的操作来控制作业附属装置位置的附属装置位置控制模式的情况下，所述控制系统基于来自用于检测所述右操作构件和所述左操作构件的操作的操作检测装置的检测值来计算期望的作业附属装置位置，并且分别计算针对臂的多个液压缸的速度需求，以便基于所述计算结果来控制所述作业附属装置位置，其中分别对应于针对臂的每个液压缸来提供主映射和子映射。
根据权利要求8所述的发明涉及根据权利要求6所述的施工机械中的致动器驱动控制系统，其中施工机械设置有：一个操作构件，所述操作构件在前后和左右方向上是可操作的，从而充当用于作业臂的操作构件；其中所述控制系统基于来自用于检测所述操作构件的操作的所述操作检测装置的检测值来计算期望的作业附属装置位置，并且分别计算针对臂的多个液压缸的速度需求，以便基于所述计算结果来控制所述作业附属装置位置，并且其中分别对应于针对臂的每个液压缸来提供所述主映射和所述子映射。
本发明的有益效果
根据权利要求1所述的发明，通过使用主映射和子映射可高精度地执行致动器的驱动速度控制，并且即使当机体的特性已由于随时间的劣化而改变时也可保持与初始使用阶段期间类似的操作精度，这是因为所述主映射和所述子映射可随时更新，并且可消除对所述映射的校准工作的需要。
根据权利要求2所述的发明，所述主映射的更新较少受致动器的当前驱动速度的突出数据的影响，所述突出数据可能暂时偶尔地产生，如噪声。
根据本发明的根据权利要求3所述的发明，所述子映射的更新较少受致动器的当前驱动速度的突出数据的影响，所述突出数据可能暂时偶尔地产生，如噪声。
根据本发明的根据权利要求4所述的发明，可针对在如液压部件随时间的劣化的长时间段内逐渐改变的特性来有效地执行所述主映射的更新，并且另一方面，可通过更新所述子映射来迅速地执行对由对所述致动器的所述驱动速度具有影响的影响因素生成的短期速度差的校正。
根据本发明的根据权利要求5所述的发明，可执行对应于作用于所述致动器的负载、单独操作/组合操作或者发动机转速的所述致动器的驱动速度控制。
根据本发明的根据权利要求6所述的发明，可准确地执行附接到铰接作业臂的所述远端部分的作业附属装置的位置控制。
根据本发明的根据权利要求7所述的发明，在被配置来通过右操作构件和左操作构件的操作来控制所述作业附属装置位置的所述控制系统中，当由操作员选择附属装置位置控制模式时，可准确地控制所述作业附属装置位置。
根据本发明的根据权利要求8所述的发明，在被配置来通过一个操作构件的操作来控制所述作业附属装置位置的所述控制系统中，可准确地控制所述作业附属装置位置。
附图说明
图1是液压挖掘机的示意性侧视图。
图2是示出驾驶室的内部的视图。
图3是液压挖掘机的液压回路图。
图4是示出控制器的输入/输出的框图。
图5是操作量控制单元的控制框图。
图6A是示出主映射的图，图6B是主映射的更新的说明图，并且图6C是示出主映射的长期变化的图。
图7示出子映射。
图8示出第二实施方案中的驾驶室的内部。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的实施方案。图1是示出作为体现本发明的施工机械的实例的液压挖掘机1的侧视图。所述液压挖掘机1由履带式下主体2、回转地支撑在所述下移动主体2上方的上回转主体3、与所述上回转主体3配合的前作业机械4以及其他部件构成。此外，所述前作业机械4由在基部端部部分处由上回转主体3沿上下方向摆动回转地支撑的动臂5、在所述动臂5的远端部分处沿前后方向回转地支撑的斗杆6、在所述斗杆6的远端部分处回转地附接的铲斗7以及其他部件构成，并且还设置有用于分别使动臂5、斗杆6和铲斗7回转的动臂缸8、斗杆缸9和铲斗缸10，以及用于使下移动主体2移动的右移动电机18和左移动电机19、用于使上回转主体3回转的回转电机20以及其他部件。动臂5和斗杆6对应于构成本发明的可弯曲铰接作业臂的多个臂，并且铲斗7对应于本发明的作业附属装置。此外，动臂缸8、斗杆缸9和铲斗缸10对应于本发明的致动器，并且动臂缸8和斗杆缸9对应于本发明的针对臂的液压缸，并且铲斗缸对应于本发明的用于作业附属装置的液压致动器。
图2是示出安装在上回转主体3上的驾驶室12的内部的视图，并且在所述驾驶室12的内部中，在前、后、右和左方向上可操作的操纵杆类型的右操作杆14和左操作杆15(对应于本发明的操作构件)被设置在其中操作员就坐在其上的驾驶员座椅13的右前侧和左前侧上。此外，以下描述的操作模式选择装置(未示出)、将要被操作用于进行移动的用于移动的操作构件(移动杆和移动踏板)、各种开关和刻度盘、监测装置和其他装置被设置在驾驶室12内，但是将省略它们的图示。
操作模式选择装置并入监测装置中，并且被提供为开关和刻度盘，但是所述操作模式选择装置允许操作员任意选择右操作杆14和左操作杆15的操作模式。换句话说，在本实施方案中，“标准控制”模式和“附属装置位置控制”模式中的任何一个可由操作模式选择装置来选择，在“标准控制”模式中，但是在前后方向并且在右操作杆14和左操作杆15的左右方向上的相应操作被设定成对应于动臂缸8、斗杆缸9和铲斗缸10以及回转电机20的相应的驱动。例如，斗杆缸9被设定成对应于左侧操作杆14的前后方向的操作来驱动，回转电机20被对应于左侧操作杆14的右左方向的操作来驱动，动臂缸8被设定成对应于右侧操作杆15的前后方向的操作来驱动，并且铲斗缸10被设定成对应于右侧操作杆15的右左方向的操作来驱动。此外，动臂缸8、斗杆缸9和铲斗缸10、回转电机20中的两个或更多个可同时由右操作杆14和左操作杆15的组合操作来驱动(右操作杆14和左操作杆15的向前向左、向前向右、向后向左、向后向右方向上的操作或者右操作杆14和左操作杆15的同时操作)。
另一方面，在“附属装置位置控制”模式中，左侧操作杆14的右左方向上的操作以及右侧操作杆15的右左方向上的操作分别对应于回转电机20、铲斗缸10的驱动的事实类似于“标准控制”模式，但是在左侧操作杆14和右侧操作杆15的前后方向上的操作被设定来驱动动臂缸8和斗杆缸9，以便对应于所述操作来移动铲斗7的位置(是铲斗7的可回转地附接到斗杆6的远侧端部的附属装置部分，并且对应于本发明的作业附属装置位置)。在本实施方案中，左侧操作杆14的前后方向上的操作被设定成对应于铲斗7位置的前后方向(图1所示的X方向)上的移动，并且右侧操作杆15的前后方向上的操作被设定成对应于铲斗7位置的上下方向(图1所示的Y方向)上的移动。
图3示出设置在液压挖掘机1中的液压回路。如图3所示，液压回路包括由发动机E驱动的第一液压泵16A、第二液压泵16B、油箱17、右移动电机18、左移动电机19、回转电机20、动臂缸8、斗杆缸9以及铲斗缸10。此外，液压回路还包括用于左移动和右移动、用于回转、用于第一动臂缸、用于第二动臂缸、用于第一斗杆缸、用于第二斗杆缸、用于铲斗的控制阀21至28，所述控制阀分别执行对右移动电机18和左移动电机19、回转电机20、动臂缸8、斗杆缸9以及铲斗缸10的供油和排放控制。在其中先导压力未输出给先导端口21a、21b至28a、28b的中间位置N处的这些相应的控制阀21至28被定位在其中未执行对对应的液压致动器18、19、20、8、9、10的供油和排放控制的中间位置N处，但是被配置来切换至操作位置X、Y，在所述操作位置处，对对应的液压致动器18、19、20、8、9、10的供油和排放控制被基于被输入先导端口21a、21b至28a、28b的先导压力来执行。
在图3中，电磁比例阀31A、31B至38A、38B被设置用于左移动向前、用于左移动倒车、用于右移动向前、用于右移动倒车、用于左回转、用于右回转、用于第一动臂上升、用于第一动臂下降、用于第二动臂上升、用于第一斗杆进、用于第一斗杆出、用于第二斗杆进、用于第二斗杆出、用于铲斗进以及用于铲斗出。这些相应的电磁比例阀31A、31B至38A、38B被配置来向控制阀21至28的相应的先导端口21a、21b至28a、28b输出先导压力，以便基于来自如下所述的控制器40的控制信号用于右移动和左移动、用于回转、用于第一动臂缸、用于第二动臂缸、用于第一斗杆缸、用于第二斗杆缸、用于铲斗。在这种情况下，从电磁比例阀31A、31B至38A、38B输出的先导压力根据从控制器40输出的控制值而增大或减小，并且相应控制阀21至28的移动冲程根据所述先导压力的增大或减小而增大或减小，使得到对应的液压致动器18、19、20、8、9和10的供应流量增加或减少，从而控制液压致动器18、19、20、8、9和10的驱动速度。
如上所述，控制器40将控制信号输出到电磁比例阀31A、31B至38A，38B，以便控制液压致动器18、19、20、8、9和10的驱动速度。然而，在本实施方案中，由于本发明被实际上实现用于动臂缸8、斗杆缸9以及铲斗缸10的驱动控制，所以当描述与动臂缸8、斗杆缸9以及铲斗缸10的驱动控制有关的在由控制器40执行的控制之外的部分时，如图4的框图中所示，杆操作检测装置(对应于本发明的操作检测装置)41用于检测右操作杆14和左操作杆15的操作，动臂角度传感器42、斗杆角度传感器43、铲斗角度传感器44用于分别检测动臂角度α(动臂5相对于机体(参见图1)的回转角度)、斗杆角度β(斗杆6相对于动臂5(参见图1)的回转角度)、铲斗角度γ(铲斗7相对于斗杆6(参见图1)的回转角度)，移动操作检测装置45用于检测用于移动的操作构件的操作，发动机转速检测装置47用于检测发动机转速，用于动臂48的压力传感器、用于斗杆49的压力传感器以及用于铲斗50的压力传感器用于检测动臂缸8的头侧油腔、杆侧油腔的压力，斗杆缸9和铲斗缸10被分别连接到控制器40的输入侧，并且用于第一动臂上升、用于第一动臂下降、用于第二动臂上升、用于第一斗杆进、用于第一斗杆出、用于第二斗杆进、用于第二斗杆出、用于铲斗进以及用于铲斗出的电磁比例阀34A、34B至38A、38B被连接到控制器40的输出侧。此外，控制器40被设置有操作量控制单元(对应于本发明的控制系统)51，以及用于第一动臂上升、用于第一动臂下降、用于第二动臂上升、用于第一斗杆进、用于第一斗杆出、用于第二斗杆进、用于第二斗杆出、用于铲斗进、用于铲斗出的相应的操作量对控制值映射单元52A、52B至56A、56B。随后，操作量控制单元51基于来自将要被输入到控制器40的检测单元或传感器的输入信号来以如下所述的方式确定操作量，并且将由所述操作量控制单元51确定的操作量输出到操作量对控制值映射单元52A、52B至56A、56B。所述操作量对控制值映射单元52A、52B至56A、56B各自在其中存储操作量对控制值的映射，其中操作量与对相应的电磁比例阀34A、34B至38A、38B的控制值之间的相关性已被预先设置，并且通过使用所述操作量对控制值的映射，操作量控制单元51基于由操作量控制单元51确定的操作量来向相应的电磁比例阀34A、34B至38A、38B输出控制值。随后，通过输出到所述电磁比例阀34A、34B至38A、38B的控制值来如上所述地控制动臂缸8、斗杆缸9和铲斗缸10的驱动速度。
随后，当基于图5的控制框图来详细描述操作量控制单元51时，所述操作量控制单元51被配置成包括如下所述的速度需求计算单元(对应于本发明的速度需求计算装置)60、实际速度计算单元(对应于本发明的实际速度计算装置)61、映射更新标志创建单元62、负载计算单元63、主映射单元64、用于动臂缸65的主映射更新装置、用于斗杆缸66的主映射更新装置、用于铲斗缸67的主映射更新装置、第一操作量计算单元68、子映射单元69、用于动臂缸70的子映射更新装置、用于斗杆缸71的子映射更新装置、用于铲斗缸72的子映射更新装置、第二操作量计算单元73以及其他部件。在本实施方案中，当由操作模式选择装置选择“附属装置位置控制”模式时实现本发明。在以下本文，将描述在选择“附属装置位置控制”模式时的操作量控制单元51的控制。
速度需求计算单元60基于从动臂角度传感器42和斗杆角度传感器43输入的动臂角度α、斗杆角度β来计算铲斗7的当前位置(铲斗7在斗杆6的远端部分处的附接位置)。此外，速度需求计算单元60基于前后操作(在左侧操作杆14的前后方向(图1所示的X方向)上移动铲斗7的位置的操作以及从杆操作检测装置41输入的右侧操作杆15的前后操作(在上下方向(图1所示的Y方向)上移动铲斗7的位置的操作)的操作量(杆冲程)来确定将要移动的铲斗7的位置的左右方向(图1所示的X方向)与竖直方向(图1所示的Y方向)的比率(XY比率)，并且从所述XY比率计算铲斗7的期望位置。随后，速度需求计算单元60基于铲斗7的计算的当前位置与铲斗7的期望位置之间的差异来计算动臂缸8和斗杆缸9的相应的速度需求Vr。所述计算所需的数据(图1所示的动臂长度L1、斗杆长度L2等)被预先存储在设置在控制器40中的存储器(未示出)上。此外，速度需求计算单元60基于右侧操作杆15的向左向右操作的操作量(杆冲程)来计算铲斗缸10的速度需求Vr。随后，速度需求计算单元60将动臂缸8、斗杆缸9以及铲斗缸10的计算的速度需求Vr输出给主映射单元64、第一操作量计算单元68和子映射单元69。
此外，实际速度计算单元61分别基于从动臂角度传感器42、斗杆角度传感器43和铲斗角度传感器44输入的动臂角度α、斗杆角度β和铲斗角度γ来计算动臂缸8、斗杆缸9和铲斗缸10的当前的实际速度Vp。随后，实际速度计算单元61将动臂缸8、斗杆缸9以及铲斗缸10的计算的当前的实际速度Vp输出给主映射单元64和子映射单元69。
此外，映射更新标志创建单元62基于将要从动臂角度传感器42、斗杆角度传感器43和铲斗角度传感器44输入的动臂角度α、斗杆角度β和铲斗角度γ以及将要分别从移动操作检测装置45、杆操作检测装置41和发动机转速检测装置47输入的移动操作、回转操作(左侧操作杆14的左侧右侧操作)、发动机转速来创建映射更新的开/关标志。所述映射更新标志是在进行移动操作或回转操作(移动期间或回转期间)的情况下以这种方式创建的，关标志是在其中发动机转速低于预先设定的设定转速的情况下以及其中动臂缸8、斗杆缸9以及铲斗缸10(在最大延伸或最大收缩的时候)达到缸端部的情况下中的任一种情况下创建的，并且在两种情况下都不创建开标志。随后，映射更新标志创建单元62将映射更新输出的所述创建的开/关标志输出到用于如下所述的主映射单元64的动臂缸、用于斗杆缸并且用于铲斗缸的主映射更新装置65、66和67以及用于子映射单元69的动臂缸、用于斗杆缸并且用于铲斗缸的子映射更新装置70、71和72。将要由动臂缸8输出从而到达缸端部的关标志仅被输出到用于动臂缸的主映射更新装置65和子映射更新装置70，并且将要由斗杆缸9输出从而到达缸端部的关标志仅被输出到用于斗杆缸的主映射更新装置66和子映射更新装置71，并且将要由铲斗缸10输出从而到达缸端部的关标志仅被输出到用于铲斗缸的主映射更新装置67和子映射更新装置72。
此外，负载计算单元63基于将要从用于动臂48的压力传感器、用于斗杆49的压力传感器以及用于铲斗50的压力传感器输入的动臂缸8、斗杆缸9以及铲斗缸10的头侧、杆侧油腔的压力来计算作用于动臂缸8、斗杆缸9以及铲斗缸10的负载率(％)。所述计算以这种方式执行：例如通过假设当铲斗7满载达到负载率(100％)时动臂缸8的头侧油腔与杆侧油腔之间的压差、假设当铲斗7接触地面达到负载率(0％)时动臂缸8的头侧油腔与杆侧油腔之间的压差、并且假设当铲斗7强力压靠在地面上达到负载率(-100％)时动臂缸8的头侧油腔与杆侧油腔之间的压差来提前创建计算数据，并且通过使用所述计算数据来计算动臂缸8的负载率(％)。随后，负载计算单元63将动臂缸8、斗杆缸9、铲斗缸10的所述计算的负载率(％)输出给子映射单元69和第二操作量计算单元73。
此外，主映射单元64在其中存储用于动臂缸、用于斗杆缸和用于铲斗的主映射，并且设置有用于动臂缸、用于斗杆缸和用于铲斗的主映射更新装置65、66和67，以便随时更新主映射。
如图6A所示，用于动臂缸的主映射是表示速度需求Vr与动臂缸8的操作量(％)之间的相关性的映射，并且用于在以下描述的第一操作量计算单元68中从由速度需求计算单元60计算的动臂缸8的速度需求Vr来确定操作量(％)。在本实施方案中，假设速度需求Vr、动臂缸8的延伸侧(动臂5的上升侧)上的操作量(％)为(+)，并且假设速度需求Vr，动臂缸8的收缩侧(动臂5的下降侧)上的操作量(％)为(-)。
此外，用于斗杆缸的主映射是表示速度需求Vr与斗杆缸9的操作量(％)之间的相关性的映射，并且用于铲斗缸的主映射是表示速度需求Vr与铲斗缸10的操作量(％)之间的相关性的映射，并且类似于用于斗杆缸的主映射，用于斗杆缸和用于铲斗缸的这些主映射用于在第一操作量计算单元68中从速度需求Vr确定操作量(％)。这些主映射虽然是在产品货运时安装初始主映射(原始主映射)，但是由用于动臂缸、用于斗杆缸和用于铲斗的主映射更新装置65、66和67随时更新。
基于由速度需求计算单元60计算的动臂缸8、斗杆缸9和铲斗缸10的速度需求Vr以及由实际速度计算单元61计算的动臂缸8、斗杆缸9和铲斗缸10的当前实际速度Vp，用于动臂缸、用于斗杆缸和用于铲斗的主映射更新装置65、66和67随时更新主映射以便减小这些速度需求Vr与实际速度Vp之间的速度差。在这种情况下，速度需求Vr的速度差的权重较小，并且更新主映射以使得所述较小加权速度差减小。通过这种速度差的权重，主映射的更新较少受到实际速度Vp的突出数据(偶尔地产生，如噪声)的暂时影响，并且针对长时间内逐渐变化(如液压部件随时间的劣化)的特性(差异)来有效地执行。随后，仅当映射更新标志为开时才执行主映射的更新。换句话说，用于动臂缸、用于斗杆缸和用于铲斗的主映射更新装置65、66和67被配置成使得在其中进行移动操作或回转操作(移动期间或回转期间)的情况下、在其中发动机转速低于预先设定的设定转速的情况下、在其中动臂缸8在用于动臂缸的主映射更新装置65中达到缸端部的情况下、在其中斗杆缸9在用于斗杆缸的主映射更新装置66中达到缸端部的情况下、以及在其中铲斗缸10在用于铲斗缸的主映射更新装置67中达到缸端部的情况下中的任一种情况下不执行用于动臂缸、用于斗杆缸和用于铲斗的主映射的更新。随后，已由用于动臂缸、用于斗杆缸和用于铲斗的主映射更新装置65、66和67更新的最新主映射被设计成输出到第一操作量计算单元68。
现在，将基于图6B以用于动臂缸的主映射为例来具体描述主映射的更新。例如，将由速度需求计算单元60计算的动臂缸8的速度需求Vr假定为(100mm/sec)，并且将由实际速度计算单元61计算的动臂缸8的实际速度Vp假定为(90mm/sec)。在这种情况下，在更新前的主映射中，当速度需求Vr为(100mm/sec)时的操作量为(50％)，但在实际速度Vp低于速度需求Vr的情况下，主映射将被更新以增加操作量(％)，以便增加实际速度Vp。例如，通过以使速度需求Vr(100mm/sec)的部分的操作量从(50％)增加到(50.1％)的方式重写来获得新的主映射。在图6B中，操作量的增加量被以放大尺寸显示以便易于识别。
在确定新的主映射中的操作量的值时，为了使速度差相对于速度需求Vr的权重较小，在本实施方案中，实际速度Vp的权重被设定成小于速度需求Vr的权重，并且通过使用所述加权平均值来进行加权平均以获得操作量。例如，在实际速度Vp的权重与速度需求Vr的权重的比例被设定为比率(1/100)∶(99/100)的情况下，当速度需求Vr是(100mm/sec)并且实际速度Vp是(90mm/sec)时，速度需求Vr和实际速度Vp以下式(1)给出的方式进行加权平均。
(100[mm/sec]×99+90[mm/sec]×1)/100＝99.9[mm/sec]···(1)
随后，通过使用上述加权平均值，以公式(2)中给出的方式确定在新映射中速度需求为(100mm/sec)时的操作量(％)。
以这种方式，新的映射被更新，使得在速度需求为(100mm/sec)时的操作量为(50.1％)。
此外，如上所述相继执行如图6B所示的根据需要的更新，如图6C所示，并且由此主映射将长时间地改变。随后，即使由于机体随时间的劣化而导致性能劣化，通过主映射的这种长期改变能够总是获得对应于速度需求Vr的操作量(％)。
在确定主映射中的操作量的值时，为了使速度差相对于速度需求Vr的权重较小，在本实施方案中，如上所述，实际速度Vp的权重被设定成小于速度需求Vr和实际速度Vp的权重，并且通过使用所述加权平均值来对速度需求Vr进行加权平均以获得操作量。然而，这种计算方法仅当作一个实例。例如，速度差的权重被设定成小于速度需求Vr的权重，并且计算所述权重较小的速度差与速度需求Vr的百分比，从而使得能够获得将要通过使用所述百分比确定的新的主映射中的操作量的值。
另一方面，第一操作量计算单元68通过使用用于动臂缸、用于斗杆缸和用于铲斗缸的从主映射单元64输入的最新的主映射来从用于动臂缸8、用于斗杆缸9和用于铲斗缸10的从速度需求计算单元60输入的速度需求Vr确定用于动臂、用于斗杆和用于铲斗的操作量(％)。随后，第一操作量计算单元68将用于动臂、用于斗杆和用于铲斗的所述操作量(％)输出到子映射单元69和第二操作量计算单元73。
此外，子映射单元69存储用于动臂缸、用于斗杆缸和用于铲斗的子映射，并且设置有用于动臂缸、用于斗杆缸和用于铲斗的子映射更新装置70、71和72，以便随时更新这些子映射。
用于动臂缸、用于斗杆缸和用于铲斗的这些子映射是用于校正由第一操作量计算单元68获得的用于动臂、用于斗杆和用于铲斗的操作量(％)的映射，其对应于作用于动臂缸8、斗杆缸9和铲斗缸10的负载、单独/组合操作、发动机转速等。例如，当在校正对应于由负载计算单元63计算的动臂缸8的负载率(％)的情况下以用于动臂缸的子映射为例时，并且如图7所示，随后，在图7的所述子映射中，可基于由第一操作量计算单元68获得的动臂的操作量(％)以及由负载计算单元63计算的动臂缸8的负载率(％)来获得校正操作量(％)。例如，当由第一操作量计算单元68获得的动臂的操作量为(50％)并且动臂缸8的负载率为(50％)时，从图7所示的子映射获得校正操作量(5％)。在图7中，为了容易识别，仅示出对应于负载率(％)的校正情况下的二维子映射。然而，可影响动臂缸8、斗杆缸9和铲斗缸10的驱动速度的重要因素包括单独操作/组合操作(例如，动臂缸8和斗杆缸9的组合操作)以及发动机转速。因此，在本实施方案中，尽管未示出，但是三维至四维子映射被设定成使得能够响应于所述单独操作/组合操作、发动机转速。尽管在产品货运时附加初始子映射(原始子映射)，但是对于用于动臂缸、用于斗杆缸和用于铲斗的这些子映射，它们将通过用于动臂缸、用于斗杆缸和用于铲斗的主映射更新装置65、66和67来随时更新。
基于由速度需求计算单元60计算的用于动臂缸8、用于斗杆缸9和用于铲斗缸10的速度需求Vr以及由实际速度计算单元61计算的动臂缸8、斗杆缸9和铲斗缸10的当前实际速度Vp，用于动臂缸、用于斗杆缸和用于铲斗的子映射更新装置70、71和72随时更新子映射以便减小这些速度需求Vr与实际速度Vp之间的速度差。在这种情况下，速度需求Vr的速度差的权重较小，并且子映射将被更新以便减小所述较小的加权速度差，但是所述子映射中的速度差的权重被设定成大于上述主映射中的速度差的权重。通过这种权重，可迅速执行对速度需求Vr与实际速度Vp之间的速度差的校正，所述速度差是由短期条件的差异而产生的，诸如作用于缸8、9和10的负载和单独操作/组合操作、发动机转速等。随后，类似于主映射的更新，仅当映射更新标志为开时才执行子映射的更新。换句话说，当正在执行移动操作或回转操作(移动期间或回转期间)并且发动机转速低于预先设定的设定转速时，子映射更新装置70、71和72以在以下情况中的任一种情况下不执行用于动臂缸8、用于斗杆缸9和用于铲斗缸10的子映射的更新的方式来进行配置：在其中动臂缸8在用于动臂缸的子映射更新装置70中达到缸端部的情况下、在其中斗杆缸9在用于斗杆缸的子映射更新装置71中达到缸端部的情况下、以及在其中铲斗缸10在用于铲斗缸的子映射更新装置72中达到缸端部的情况下。随后，已由用于动臂缸、用于斗杆缸和用于铲斗的子映射更新装置70、71和72更新的最新子映射将输出到第二操作量计算单元73。
现在，将如上所述如图7所示以用于动臂缸的子映射为例来具体描述子映射的更新。例如，当由第一操作量计算单元68获得的动臂的操作量为(50％)并且动臂缸8的负载率为(50％)时，在更新前的子映射中，将如上所述地获得校正操作量(5％)。然而，此时由速度需求计算单元60计算的动臂缸8的速度需求Vr为(100mm/sec)，并且由实际速度计算单元61计算的动臂缸8的实际速度Vp为(90mm/sec)，因为实际速度Vp比速度需求Vr更慢，因此为了提高实际速度Vp而进行更新来增加校正操作量(％)。例如，通过重写来获得新的子映射，其方式使得动臂操作量为(50％)并且负载率为(50％)的部分的校正操作量从(5％)增加到(5.6％)。
在确定新的子映射中的操作量的值时，为了使速度差相对于速度需求Vr的权重较小，在本实施方案中，实际速度Vp的权重被设定成小于速度需求Vr和实际速度Vp的权重，并且通过使用所述加权平均值来对速度需求Vr进行加权平均从而确定操作量。在这种情况下，为了使子映射的更新中的速度差的权重大于主映射的更新中的速度差的权重，将实际速度Vp的权重与速度需求Vr的权重的比率设定成大于如上所述更新主映射时的比率。例如，在将实际速度Vp的权重与速度需求Vr的权重的比率设定为(1/10)：(9/10)的情况下，当速度需求Vr为(100mm/sec)并且实际速度Vp为(90mm/sec)时，以下式(3)给出的这种方式来对速度需求Vr和实际速度Vp进行加权平均。
(100[mm/sec]×9+90[mm/sec]×1)/10＝99[mm/sec]········(3)
随后，通过使用上述加权平均值，如以下公式(4)中所给出地来确定新映射中的校正操作量(％)。
{(50[％]+5[％])×100[mm/sec]/99[mm/sec]}-50[％]＝5.6[％]··(4)
以这种方式，更新新的映射，其方式使得在动臂的操作量为(50％)并且负载率为(50％)时的校正操作量变为(5.6％)。
在确定新的子映射中的校正操作量的值时，可使用与上述主映射的情况类似的另一种计算方法。
另一方面，第二操作量计算单元73通过使用用于动臂缸、用于斗杆缸和用于铲斗的从子映射单元69输入的最新的子映射来确定校正操作量(％)，并且将所述校正操作量(％)与用于动臂、用于斗杆和用于铲斗的从第一操作量计算单元68输入的操作量(％)相加。随后，第二操作量计算单元73确定用于动臂、用于斗杆和用于铲斗的操作量(％)，以便与操作量对控制值的映射一起使用。随后，由所述第二操作量计算单元73获得的用于动臂、用于斗杆和用于铲斗的操作量(％)被配置来从操作量控制单元51输出，并且被分别输入到上述操作量对控制值映射单元52A、52B至56A、56B中，以用于第一动臂上升、用于第一动臂下降、用于第二动臂上升、用于第一斗杆进、用于第一斗杆出、用于斗杆进、用于第二斗杆出、用于铲斗进并且用于铲斗出，并且将要在所述操作量对控制值映射单元52A、52B至56A、56B中被转换成电磁比例阀34A、34B至38A、38B的控制值，以用于第一动臂上升、用于第一动臂下降、用于第二动臂上升、用于第一斗杆进、用于第一斗杆出、用于第二斗杆进、用于第二斗杆出、用于铲斗进并且用于铲斗出，并且将要输出给电磁比例阀34A、34B至38A、38B。
第二操作量计算单元73被调节成使得当用于动臂、用于斗杆和用于铲斗的从第一操作量计算单元68输入的操作量(％)为零时，将操作量(％)的值零直接输出给操作量对控制值映射单元52A、52B至56A、56B中的每个单元，而不由子映射执行校正。
在如上所述配置的本实施方案中，液压挖掘机1设置有充当致动器的动臂缸8、斗杆缸9和铲斗缸10；被操作来驱动这些致动器的操作杆14、15；以及基于操作量的输入来输出用于控制致动器的驱动速度的控制值的操作量对控制值映射单元52A、52B至56A、56B。将基于从所述操作量对控制值映射单元52A、52B至56A、56B输出的控制值来执行致动器的驱动控制。然而，由操作量控制单元51获得输入到操作量对控制值映射单元52A、52B至56A、56B中的操作量，并且所述操作量控制单元51设置有速度需求计算单元60，所述速度需求计算单元基于来自用于检测操作杆14、15的操作的杆操作检测装置41的检测值来计算致动器的速度需求，主映射单元64在其中存储表示速度需求与操作量之间的相关性的主映射，以便从以下各项的速度需求来确定操作量：致动器；计算致动器的当前驱动速度的实际速度计算单元61；用于基于致动器速度需求与当前的致动器驱动速度之间的速度差来随时更新主映射的主映射更新装置65、66和67；将基于影响致动器的驱动速度的影响因素来校正操作量的子映射存储在其中的子映射单元69；以及用于基于致动器的速度需求与致动器的当前驱动速度之间的速度差来随时更新子映射的子映射更新装置70、71和72。随后，操作量控制单元51将通过使用由主映射更新装置65、66和67以及子映射更新装置70、71和72更新的主映射和子映射来确定操作量。
换句话说，将使用由操作量控制单元51获得的操作量而不是用于检测操作杆14、15的操作的杆操作检测装置41的检测值来控制(用于动臂缸8、用于斗杆缸9和用于铲斗缸10的)致动器的驱动速度的操作量。然而，在所述操作量控制单元51中，提供了两种类型的映射：表示基于杆操作检测装置41的检测值计算的致动器的速度需求与操作量之间的相关性的主映射；以及用于基于影响致动器的驱动速度的影响因素(诸如作用于致动器的负载等)来校正操作量的子映射。因此，根据杆操作检测装置41的检测值通过主映射获得操作量，并且基于诸如作用于致动器的负载的影响因素通过子映射来校正操作量，并且因此将以高精度执行对致动器的驱动速度的控制。此外，这些主映射和子映射将基于致动器的速度需求和致动器的当前驱动速度随时更新。因此，即使当由于长期变化而引起发动机或液压泵的输出特性改变时，并且即使当泄漏油的量由于在各种类型的阀的缸活塞部分或滑动部分处的磨损或裂缝等而改变时，操作精度与维修初期阶段类似，将能够通过使用随时更新的主映射和子映射而保持。此外，由于这些主映射和子映射的更新可基于致动器的速度需求与致动器的当前驱动速度之间的速度差随时执行，因此不需要用于更新的时间和劳力，并且通常为了应对长期变化而必需的映射调整的校准工作变得不必要，从而使得可能对维护工作的简化做出重大贡献。此外，通过查看更新的主映射和子映射的形状，可容易地掌握机体特性的影响或机体随时间的劣化，这些可用于这些机体的故障排除。此外，通过更新主映射和子映射，可连续执行致动器的高精度驱动控制，并且因此它们也适用于自动驾驶。
此外，在操作量控制单元51中，主映射更新装置65、66、67和子映射更新装置70、71、72被配置来更新主映射和子映射，其方式使得在基于致动器的速度需求与致动器的当前驱动速度(实际速度)之间的速度差来更新主映射和子映射中，速度差相对于速度需求的权重较小，并且减小所述较小的加权速度差。因此，主映射和子映射的更新变得较少受致动器的当前驱动速度的突出数据的影响，所述突出数据暂时偶尔地产生，如噪声，并且因此可执行致动器的稳定驱动控制。
此外，在更新子映射中的速度差的权重被设定成大于在更新主映射中的速度差的权重，使得可针对长时间内逐渐变化(如液压部件随时间的劣化)的特性(差异)来有效地执行主映射的更新。另一方面，子映射的更新使得将能够迅速地执行对由对致动器的驱动速度具有影响的影响因素产生的短期速度差的校正，所述影响因素包括作用于致动器的负载和单独操作/组合操作、发动机转速等。
随后，以这种方式，通过使主映射和子映射的权重不同于致动器的速度需求与实际速度之间的速度差来更新主映射和子映射，将立即对由于影响因素而在短期内出现的速度差进行速度校正，同时保持致动器的适当驱动，并且可缓慢地对由于如液压部件随时间的劣化等而导致的长期变化执行映射调整，并且因此将能够以在施工机械的整个寿命周期中操作员所期望的速度来驱动致动器。
此外，在本实施方案中，在设置多个致动器时，将要用于子映射中的操作量的校正的影响因素假定包括作用于致动器的负载和单独操作/组合操作以及发动机转速。然而，在如液压挖掘机1的施工机械中，作用于致动器的负载根据作业内容而明显波动，并且致动器的驱动速度根据单独操作/组合操作以及发动机转速而升高或降低。因此，可通过基于这些影响因素校正操作量来执行致动器的高度准确的驱动控制。
随后，在本实施方案中，本发明在施工机械(液压挖掘机1)上实现，所述施工机械设置有由多个臂(动臂5和斗杆6)和附接到所述作业臂的远端部分的作业附属装置(铲斗7)构成的可弯曲铰接作业臂，并且设置有用于分别驱动上述多个臂的用于多个臂(动臂缸8、斗杆缸9)的液压缸和用于作业附属装置(铲斗缸10)的液压致动器作为致动器。然而，对附接到这种铰接作业臂的远端部分的作业附属装置的位置控制需要将要以高精度执行的多个臂的驱动速度控制，并且因此，可通过在施工机械的这种致动器驱动控制上实现本发明来以高精度执行作业附属装置的位置控制。
此外，在本实施方案中，在前、后、右和左方向上可操作的右操作杆14和左操作杆15用作作业臂的操作构件，并且提供了由操作员可选择的操作模式选择装置，通过所述操作模式选择装置，在选择用于通过右操作杆14和左操作杆15的操作来控制作业附属装置位置(铲斗7的位置)的附属装置位置控制模式的情况下，操作量控制单元51基于来自用于检测右操作杆14和左操作杆15的操作的杆操作检测装置41的检测值来计算期望的作业附属装置位置，并且分别计算用于多个臂(动臂缸8和斗杆缸9)的液压缸的速度需求，以便基于所述计算结果来控制作业附属装置位置。分别对应于针对臂的液压缸来提供主映射和子映射。随后，当以这种方式由操作员选择了附属装置位置控制模式时，通过在用于通过右操作构件和左操作构件的操作来控制作业附属装置位置的结构上实现本发明，可以高精度控制作业附属装置位置。
当然，本发明不限于实施方案(第一实施方案)。在第一实施方案中，在右前和左前、后方向上可操作的右操作杆14和左操作杆15被提供为用于作业臂的操作构件。另一方面，如在图8所示的第二实施方案中，在前后和上下方向上可操作的一个作业机械操作杆(对应于本发明的操作构件)74可被提供为用于作业臂的操作构件。换句话说，第二实施方案的作业机械操作杆74被基本上平行地附接到驾驶室12的地板，并且被设计成在前和后以及上和下方向上可操作，并且被以以下方式进一步构成：其向前向后操作对应于作业附属装置位置(铲斗7的位置)的前后方向(图1所示的X方向)，并且其向上向下操作对应于作业附属装置位置的上下方向(图1所示的Y方向)。通过这种结构，作业机械操作杆74位移方向和作业附属装置位置的移动方向可彼此匹配。随后，通过实现本发明，在操作量控制单元51被构造来基于来自检测作业机械操作杆74的操作的操作检测装置的检测值来计算期望作业附属装置位置并且用于分别计算用于多个臂的液压缸(用于动臂缸8、用于斗杆缸9)的速度需求以便基于所述计算结果来控制作业附属装置位置的情况下，并且在分别对应于针对相应臂的液压缸提供主映射和子映射的情况下，可准确地控制作业附属装置位置。
上述作业机械操作杆74被构造成在围绕机械轴线的方向上转动，并且通过使所述作业机械操作杆14在围绕机械轴线的方向上向前转动，来对铲斗缸10进行驱动控制以便使铲斗7向前回转(铲斗出)。另一方面，通过在围绕机械轴线的方向上向后转动，来对铲斗缸10进行驱动控制以便使铲斗7向后回转(铲斗进)。在图8中，参考标号75表示回转操作杆，并且所述回转操作杆75相对于驾驶室12的地板沿垂直方向附接。通过所述回转操作杆75的向右向左操作，回转电机被驱动控制，使得进行上回转主体3的左右方向上的回转。
此外，在本发明中，在不限制作为用于子映射中的操作量的校正的影响因素的作用于致动器的上述负载、单独操作/组合操作、发动机转速的情况下，可通过例如使用用于致动器的驱动的高或低油温、由施工机械进行的作业内容的差异作为影响因素来创建子映射。
另外，更不用说，本发明可在各种类型的施工机械上实现，而不限于液压挖掘机。
工业适用性
本发明可用于诸如设置在诸如液压挖掘机的施工机械中的液压缸的致动器的驱动控制。
参考标号说明
1 液压挖掘机
5 动臂
6 斗杆
7 铲斗
8 动臂缸
9 斗杆缸
10 铲斗缸
52A、52B至56A、56B 操作量对控制值映射单元
14、15 右操作杆和左操作杆
51 操作量控制单元
60 速度需求计算单元
61 实际速度计算单元
63 负载计算单元
64 主映射单元
65 用于动臂缸的主映射更新装置
66 用于斗杆缸的主映射更新装置
67 用于铲斗缸的主映射更新装置
69 子映射单元
70 用于动臂缸的子映射更新装置
71 用于斗杆缸的子映射更新装置
72 用于铲斗缸的子映射更新装置
74 作业机械操作杆