挖掘机以及挖掘机的控制方法_2

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操作杆26B之间的先导液压管路上的阀。并且,电磁比例阀42根据来自控制器30的控制电流对施加于动臂切换阀17B中的动臂提升操作用先导端口的先导压力进行控制。在本实施例中,电磁比例阀42以如下方式构成:在不接收控制电流时,一次侧压力(动臂操作杆26B所输出的动臂提升操作用的先导压力)与二次侧压力(施加于动臂提升操作用先导端口的先导压力)相同。并且,电磁比例阀42以二次侧压力随着来自控制器30的控制电流增大而变得大于一次侧压力的方式构成。
[0049]控制器30获取各种传感器29A、29B、31A?31C、32A?32E的输出来进行基于各种功能要件的运算。并且,控制器30将该运算结果输出至显示装置33、语音输出装置34以及电磁比例阀41、42。
[0050]各种功能要件包括挖掘操作检测部300、姿势检测部301、容许最大压力计算部302、动臂缸压力控制部303以及斗杆缸压力控制部304。
[0051]挖掘操作检测部300是检测是否进行了挖掘操作的功能要件。在本实施例中,挖掘操作检测部300检测是否进行了包括斗杆关闭操作以及动臂提升操作的复合挖掘操作。具体而言,挖掘操作检测部300在如下情况时检测出已进行了复合挖掘操作:检测到动臂提升操作,动臂缸7的杆侧油室7R的压力为规定值α以上,并且斗杆缸8的底侧油室8Β的压力减去杆侧油室SR的压力而得的压力差为规定值β以上。并且,挖掘操作检测部300也可以以检测到斗杆关闭操作为追加条件检测出已进行了复合挖掘操作。另外,挖掘操作检测部300也可以除了利用压力传感器29Α、29Β、31Α?3IC的输出之外,还利用姿势传感器32等其他传感器的输出,或者取代这些压力传感器29Α、29Β、31Α?31C的输出而利用姿势传感器32等其他传感器的输出检测出已进行了复合挖掘操作。
[0052]并且,挖掘操作检测部300也可以检测是否进行了包括斗杆关闭操作的斗杆挖掘操作。具体而言,挖掘操作检测部300在如下情况时检测出已进行了斗杆挖掘操作:检测到斗杆关闭操作,动臂缸7的杆侧油室7R的压力为规定值α以上,并且斗杆缸8的底侧油室SB的压力减去杆侧油室SR的压力而得的压力差为规定值β以上。另外,斗杆挖掘操作包括只有斗杆关闭操作的单独操作、作为斗杆关闭操作和动臂提升操作或动臂降低操作的组合的复合操作、作为斗杆关闭操作和铲斗关闭操作的组合的复合操作。
[0053]姿势检测部301是检测挖掘机的姿势的功能要件。在本实施例中,姿势检测部301检测动臂角度、斗杆角度、铲斗角度、倾斜角度以及回转角度作为挖掘机的姿势。具体而言,姿势检测部301根据姿势传感器32A?32C的输出检测动臂角度、斗杆角度以及铲斗角度。并且,姿势检测部301根据回转角度传感器32D的输出检测回转角度。并且,姿势检测部301根据倾斜角度传感器32E的输出检测倾斜角度。另外,关于通过姿势检测部301检测挖掘机的姿势的详细内容在后面进行叙述。
[0054]容许最大压力计算部302是对为了防止挖掘作业中的挖掘机的机体不慎移动而需要掌握的各种液压缸中的工作油的容许最大压力进行计算的功能要件。在本实施例中,容许最大压力计算部302对为了防止挖掘作业中的挖掘机的机体浮起而需要掌握的动臂缸7的杆侧油室7R的容许最大压力进行计算。此时,动臂缸7的杆侧油室7R的压力超过该容许最大压力说明存在挖掘机的机体浮起的可能性。并且,容许最大压力计算部302对为了防止在挖掘作业中挖掘机的机体被拖拽至挖掘地点而需要掌握的斗杆缸8的底侧油室8B的容许最大压力进行计算。此时,斗杆缸8的底侧油室8B的压力超过该容许最大压力说明存在挖掘机的机体被拖拽至挖掘地点的可能性。另外,关于通过容许最大压力计算部302计算容许最大压力的详细内容在后面进行叙述。
[0055]动臂缸压力控制部303是为了防止挖掘作业中的挖掘机的机体不慎移动而对动臂缸7中的工作油的压力进行控制的功能要件。在本实施例中,动臂缸压力控制部303为了防止挖掘机的机体浮起,将动臂缸7的杆侧油室7R中的工作油的压力控制在容许最大压力以下。具体而言,在进行复合挖掘动作的情况下,若杆侧油室7R的压力上升而达到容许最大压力以下的规定压力,则动臂缸压力控制部303向电磁比例阀42输出控制电流。并且,动臂缸压力控制部303使二次侧压力(施加于动臂提升操作用先导端口的先导压力)大于电磁比例阀42的一次侧压力(动臂操作杆26B所输出的动臂提升操作用的先导压力)。其结果,从杆侧油室7R向罐体流出的工作油的流量增大,杆侧油室7R的压力下降。并且,动臂4的上升速度增大。如此,动臂缸压力控制部303使杆侧油室7R的压力小于规定压力,防止杆侧油室7R的压力超过容许最大压力,从而防止挖掘机的机体浮起。
[0056]并且,动臂缸压力控制部303在向电磁比例阀42输出控制电流时,向显示装置33以及语音输出装置34中的至少一方输出控制信号。并且,动臂缸压力控制部303将表示已自动调整施加于动臂提升操作用先导端口的先导压力的意思的文本信息显示于显示装置33。并且,动臂缸压力控制部303使表示该意思的语音信息或警报音从语音输出装置34语音输出。这是为了向操作者传达已对由操作者利用动臂操作杆26B进行的动臂提升操作加以调整的情况。
[0057]斗杆缸压力控制部304是为了防止挖掘作业中的机体不慎移动而对斗杆缸8中的工作油的压力进行控制的功能要件。在本实施例中,斗杆缸压力控制部304为了防止挖掘机的机体浮起,将斗杆缸8的底侧油室8B中的工作油的压力控制在容许最大压力以下。具体而言,在进行复合挖掘动作的情况下,若底侧油室SB的压力上升而达到容许最大压力以下的规定压力,则斗杆缸压力控制部304向电磁比例阀41输出控制电流。并且,斗杆缸压力控制部304使二次侧压力(施加于斗杆关闭操作用先导端口的先导压力)小于电磁比例阀41的一次侧压力(斗杆操作杆26A所输出的斗杆关闭操作用的先导压力)。其结果,从主泵14L流入底侧油室8B的工作油的流量减少,底侧油室8B的压力下降。并且,斗杆5的关闭速度下降。如此,斗杆缸压力控制部304使底侧油室SB的压力小于规定压力,防止底侧油室8B的压力超过容许最大压力,从而防止挖掘机的机体浮起。并且,斗杆缸压力控制部304也可以根据需要使电磁比例阀41的二次侧压力降低,直至从主泵14L流入底侧油室SB的工作油的流量消失。即,即使在由操作者进行斗杆关闭操作的情况下,也可以停止斗杆5的关闭动作。这是为了可靠地防止挖掘机的机体浮起。
[0058]并且,斗杆缸压力控制部304为了防止挖掘机的机体被拖拽至挖掘地点,将斗杆缸8的底侧油室8B中的工作油的压力控制在容许最大压力以下。具体而言,在进行斗杆挖掘作业的情况下,若底侧油室SB的压力上升而达到容许最大压力以下的规定压力,则斗杆缸压力控制部304向电磁比例阀41输出控制电流。其结果,从主泵14L流入底侧油室8B的工作油的流量减少,底侧油室8B的压力下降。并且,斗杆5的关闭速度下降。如此,斗杆缸压力控制部304使底侧油室8B的压力小于规定压力,防止底侧油室8B的压力超过容许最大压力,从而防止挖掘机的机体被拖拽至挖掘地点。并且,斗杆缸压力控制部304也可以根据需要使电磁比例阀41的二次侧压力降低,直至从主泵14L流入底侧油室SB的工作油的流量消失。即,即使在由操作者进行斗杆关闭操作的情况下,也可以停止斗杆5的关闭动作。这是为了可靠地防止挖掘机的机体被拖拽至挖掘地点。
[0059]并且,与动臂缸压力控制部303相同,斗杆缸压力控制部304在向电磁比例阀41输出控制电流时,向显示装置33以及语音输出装置34中的至少一方输出控制信号。这是为了向操作者传达已对由操作者利用斗杆操作杆26A进行的斗杆关闭操作加以调整的情况。
[0060]接着,参考图4对通过姿势检测部301进行的挖掘机的姿势的检测以及通过容许最大压力计算部302进行的容许最大压力的计算进行说明。另外,图4是示出在通过复合挖掘操作进行挖掘时作用于挖掘机的力的关系的示意图。
[0061]首先,对与用于防止在挖掘作业中机体浮起的控制有关的参数进行说明。
[0062]在图4中,点Pl表示上部回转体3与动臂4的连结点,点P2表示上部回转体3与动臂缸7的缸体的连结点。并且,点P3表示动臂缸7的杆7C与动臂4的连结点,点P4表示动臂4与斗杆缸8的缸体的连结点。并且,点P5表示斗杆缸8的杆8C与斗杆5的连结点,点P6表示动臂4与斗杆5的连结点。并且,点P7表示斗杆5与伊^斗6的连结点,点P8表示铲斗6的末端。另外,在图4中为了清楚地说明而省略了铲斗缸9的图示。
[0063]并且,在图4中,将连接点Pl以及点P3的直线与水平线之间的角度表示为动臂角度Θ I,将连接点P3以及点P6的直线与连接点P6以及点P7的直线之间的角度表示为斗杆角度Θ 2,将连接点P6以及点P7的直线与连接点P7以及点P8的直线之间的角度表示为铲斗角度Θ3。
[0064]并且,在图4中,距离Dl表示机体发生浮起时的旋转中心RC与挖掘机的重心GC之间的水平距离,即作为挖掘机的质量M与重力加速度g之积的重力M *g的作用线与旋转中心RC之间的距离。并且,距离Dl与重力M.g的大小之积表示绕旋转中心RC的第I力的力矩的大小。另外,记号“.”表示“X”(乘法记号)。
[0065]并且,在图4中,距离D2表示旋转中心RC与点P8之间的水平距离,即挖掘反作用力Fk的铅垂成分Fki的作用线与旋转中心RC之间的距离。并且,距离D2与铅垂成分Fki的大小之积表示绕旋转中心RC的第2力的力矩的大小。另外,挖掘反作用力Fk相对于铅垂轴形成挖掘角度Θ,挖掘反作用力Fk的铅垂成分Fki用Fki= Fk ^cose表示。并且,挖掘角度Θ是根据动臂角度Θ 1、斗杆角度Θ 2以及铲斗角度Θ 3计算的。
[0066]并且,在图4中,距离D3表示连接点P2以及点P3的直线与旋转中心
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