建筑机械的控制系统、建筑机械及建筑机械的控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及建筑机械的控制系统、建筑机械及建筑机械的控制方法。
【背景技术】
[0002]液压挖掘机那样的建筑机械具备包括动臂、斗杆和铲斗的工作装置。在建筑机械的控制中，公知有专利文献I及专利文献2公开那样的、基于表示挖掘对象的目标形状的目标挖掘地形而使铲斗移动的限制挖掘控制。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2013-217138号公报
[0006]专利文献2:日本特开2006-265954号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的课题
[0008]在更换铲斗的情况下，在将重量不同的铲斗与斗杆连接时，作用于用于驱动工作装置的液压缸上的负载可能发生变化。若作用于液压缸上的负载发生变化，则可能无法执行液压缸设想的动作。其结果是，可能导致例如挖掘精度降低。
[0009]本发明的方案的目的在于提供能抑制挖掘精度的降低的建筑机械的控制系统、建筑机械及建筑机械的控制方法。
[0010]用于解决课题的手段
[0011]本发明的第一方案提供一种建筑机械的控制系统，该建筑机械具备包括动臂、斗杆和铲斗的至少一个的工作装置，该建筑机械的控制系统具备:调整装置，其具有能够移动的滑柱，能够利用所述滑柱的移动来调整对用于驱动所述工作装置的液压缸供给的工作油的供给量；操作指令机构，其调整所述滑柱；存储部，其存储与所述铲斗的种类相应的、表示所述液压缸的缸速度与使所述液压缸动作的操作指令值的关系的多个相关数据；获取部，其获取表示所述铲斗的种类的种类数据；控制部，其基于所述种类数据从所述多个相关数据中选择一个相关数据，并基于所选择的所述相关数据控制所述操作指令值。
[0012]在本发明的第一方案的基础上，所述液压缸以执行所述动臂的下降动作的方式工作，所述相关数据包括所述下降动作中的所述液压缸的缸速度与使所述液压缸动作的操作指令值的关系，基于关于所述下降动作的所述相关数据，相对于所述操作指令值改变所述缸速度。
[0013]在本发明的第一方案的基础上，所述液压缸以从所述缸速度为零的初始状态执行所述工作装置的上升动作的方式工作，从所述初始状态到微速度区域的所述缸速度的变化量在第一种类的铲斗与第二种类的铲斗中不同。
[0014]在本发明的第一方案的基础上，所述存储部存储表示所述缸速度与所述滑柱的移动量的关系的第一相关数据、表示所述滑柱的移动量与所述先导油的压力的关系的第二相关数据、表示所述先导油的压力和从所述控制部向所述控制阀输出的控制信号的关系的第三相关数据，所述控制部以使所述液压缸以目标缸速度移动的方式基于所述第一相关数据、所述第二相关数据及所述第三相关数据向所述控制阀输出控制信号。
[0015]在本发明的第一方案的基础上，该建筑机械的控制系统具有再生回路，该再生回路利用基于所述工作装置的自重产生的负载压力使来自所述液压缸的杆侧的所述工作油的一部分向所述动臂油缸的盖侧返回。
[0016]本发明的第二方案提供一种建筑机械，其具备:下部行驶体；支承于所述下部行驶体的上部回转体；包括动臂、斗杆和铲斗且支承于所述上部回转体的工作装置；第一方案的控制系统。
[0017]本发明的第三方案提供一种建筑机械的控制方法，该建筑机械具备包括动臂、斗杆和铲斗的至少一个的工作装置，该建筑机械的控制方法包括如下步骤:根据所述铲斗的种类求出多个表示用于驱动所述工作装置的液压缸的缸速度与使所述液压缸动作的操作指令值的关系的第一相关数据；获取表示所述铲斗的种类的种类数据；基于所述种类数据，从所述多个相关数据中选择一个相关数据；基于所选择的所述相关数据控制所述滑柱的移动量。
[0018]发明效果
[0019]根据本发明的方案，能抑制挖掘精度的降低。
【附图说明】
[0020]图1是表示建筑机械的一例的立体图。
[0021 ] 图2是不意性地表不建筑机械的一例的侧视图。
[0022]图3是不意性地表不建筑机械的一例的后视图。
[0023]图4A是表示控制系统的一例的框图。
[0024]图4B是表示控制系统的一例的框图。
[0025]图5是表示目标施工信息的一例的示意图。
[0026]图6是表示限制挖掘控制的一例的流程图。
[0027]图7是用于说明限制挖掘控制的一例的图。
[0028]图8是用于说明限制挖掘控制的一例的图。
[0029]图9是用于说明限制挖掘控制的一例的图。
[0030]图10是用于说明限制挖掘控制的一例的图。
[0031]图11是用于说明限制挖掘控制的一例的图。
[0032]图12是用于说明限制挖掘控制的一例的图。
[0033]图13是用于说明限制挖掘控制的一例的图。
[0034]图14是用于说明限制挖掘控制的一例的图。
[0035]图15是表不液压缸的一例的图。
[0036]图16是表不缸行程传感器的一例的图。
[0037]图17是表示控制系统的一例的图。
[0038]图18是表示控制系统的一例的图。
[0039]图19是用于说明建筑机械的动作的一例的图。
[0040]图20是用于说明建筑机械的动作的一例的图。
[0041 ]图21是用于说明建筑机械的动作的一例的图。
[0042]图22是用于说明建筑机械的动作的一例的图。
[0043]图23是表不建筑机械的动作的一例的不意图。
[0044]图24是表示控制系统的一例的功能框图。
[0045]图25是表示控制系统的一例的功能框图。
[0046]图26是表不滑柱行程与缸速度的关系的图。
[0047]图27是将图19的一部分放大了的图。
[0048]图28是表示控制方法的一例的流程图。
【具体实施方式】
[0049]以下，参照【附图说明】本发明涉及的实施方式，但本发明并不限定于此。以下说明的各实施方式的要件可以适当组合。另外，也存在不使用一部分的构成要素的情况。
[0050][液压挖掘机的整体结构]
[0051]图1是表示本实施方式的建筑机械100的一例的立体图。在本实施方式中，说明建筑机械100是具备利用液压进行工作的工作装置2的液压挖掘机100的例子。
[0052]如图1所示，液压挖掘机100具备车辆主体I和工作装置2。如后述那样，在液压挖掘机100上搭载有执行挖掘控制的控制系统200。
[0053]车辆主体I具有回转体3、驾驶室4和行驶装置5。回转体3配置在行驶装置5之上。行驶装置5对回转体3进行支承。将回转体3也称为上部回转体3。将行驶装置5也称为下部行驶体5。回转体3能够以回转轴AX为中心进行回转。在驾驶室4设有供操作员就座的驾驶席4S。操作员在驾驶室4中对液压挖掘机100进行操作。行驶装置5具有一对履带5Cr。通过履带5Cr的旋转而液压挖掘机100行驶。需要说明的是，行驶装置5可以包含车轮(轮胎)。
[0054]在本实施方式中，以驾驶席4S为基准来说明各部分的位置关系。前后方向是以驾驶席4S为基准的前后方向。左右方向是以驾驶席4S为基准的左右方向。驾驶席4S正对于正面的方向为前方，与前方相反的方向为后方。驾驶席4S正对于正面时的侧方的一方(右侧)及另一方(左侧)分别为右方及左方。
[0055]回转体3具有收容发动机的发动机室9和在回转体3的后部设置的平衡重。在回转体3中，在发动机室9的前方设有扶手19。在发动机室9配置有发动机及液压栗等。
[0056]工作装置2支承于回转体3。工作装置2包括:与回转体3连接的动臂6 ;与动臂6连接的斗杆7 ;与斗杆7连接的伊^斗8 ;对动臂6进行驱动的动臂油缸10 ;对斗杆7进行驱动的斗杆油缸11 ;对铲斗8进行驱动的铲斗油缸12。动臂油缸10、斗杆油缸11及铲斗油缸12分别是由工作油驱动的液压缸。
[0057]动臂6的基端部经由动臂销13而与回转体3连接。斗杆7的基端部经由斗杆销14而与动臂6的前端部连接。铲斗8经由铲斗销15而与斗杆7的前端部连接。动臂6能够以动臂销13为中心旋转。斗杆7能够以斗杆销14为中心旋转。铲斗8能够以铲斗销15为中心旋转。斗杆7及铲斗8分别是在动臂6的前端侧能够移动的可动构件。
[0058]图2是示意性地表示本实施方式的液压挖掘机100的侧视图。图3是示意性地表示本实施方式的液压挖掘机100的后视图。如图2所示，动臂6的长度LI是动臂销13与斗杆销14之间的距离。斗杆7的长度L2是斗杆销14与铲斗销15之间的距离。铲斗8的长度L3是铲斗销15与铲斗8的前端部8a之间的距离。在本实施方式中，铲斗8具有多个铲。在以下的说明中，将铲斗8的前端部8a适当称为铲尖8a。
[0059]需要说明的是，铲斗8也可以不具有铲。铲斗8的前端部可以由直线形状的钢板形成。
[0060]如图2所示，液压挖掘机100具有:配置于动臂油缸10的动臂油缸行程传感器16 ;配置于斗杆油缸11的斗杆油缸行程传感器17 ;配置于铲斗油缸12的铲斗油缸行程传感器18。基于动臂油缸行程传感器16的检测结果，可求出动臂油缸10的行程长度。基于斗杆油缸行程传感器17的检测结果，可求出斗杆油缸11的行程长度。基于铲斗油缸行程传感器18的检测结果，可求出铲斗油缸12的行程长度。
[0061]在以下的说明中，将动臂油缸10的行程长度适当称为动臂油缸长度，将斗杆油缸11的行程长度适当称为斗杆油缸长度，将铲斗油缸12的行程长度适当称为铲斗油缸长度。而且，在以下的说明中，将动臂油缸长度、斗杆油缸长度及铲斗油缸长度适当总称为缸长度数据L。
[0062]需要说明的是，行程长度的检测也可以使用角度传感器。
[0063]液压挖掘机100具备能够检测液压挖掘机100的位置的位置检测装置20。位置检测装置20具有天线21、全局坐标运算部23、IMU(Inertial Measurement Unit) 24ο
[0064]天线21 是 GNSS (Global Navigat1n Satellite Systems:全球导航卫星系统)用的天线。天线 21 是 RTK-GNSS(Real Time Kinematic-Global Navigat1n SatelliteSystems)用天线。天线21设于回转体3。在本实施方式中，天线21设于回转体3的扶手19上。需要说明的是，天线21也可以设置在发动机室9的后方。例如，可以在回转体3的平衡重上设置天线21。天线21将与接收到的电波(GNSS电波)相应的信号向全局坐标运算部23输出。
[0065]全局坐标运算部23用于检测全局坐标系中的天线21的设置位置P1。全局坐标系是以设置于作业区域的基准位置Pr为基础的三维坐标系(Xg，Yg，Zg)。如图2及图3所示，在本实施方式中，基准位置Pr是在作业区域设定的基准粧的前端的位置。另外，局部坐标系是以液压挖掘机100为基准的、由(X、Y、Z)表示的三维坐标系。局部坐标系的基准位置是表示位于回转体3的回转轴(回转中心)AX的基准位置Ρ2的数据。
[0066]在本实施方式中，天线21包含以在车宽方向上分离的方式设于回转体3上的第一天线21Α及第二天线21Β。全局坐标运算部23检测第一天线21Α的设置位置Pla及第二天线21Β的设置位置Plb。
[0067]全局坐标运算部23获取由全局坐标表示的基准位置数据P。在本实施方式中，基准位置数据P是表示位于回转体3的回转轴(回转中心)AX的基准位置P2的数据。需要说明的是，基准位置数据P也可以是表示设置位置Pl的数据。在本实施方式中，全局坐标运算部23基于两个设置位置Pla及设置位置Plb来生成回转体方位数据Q。回转体方位数据Q基于由设置位置Pla和设置位置Plb决定的直线相对于全局坐标的基准方位(例如北)所成的角来决定。回转体方位数据Q表示回转体3 (工作装置2)面朝的方位。全局坐标运算部23向后述的显示控制器28输出基准位置数据P及回转体方位数据Q。
[0068]頂U24设于回转体3。在本实施方式中，頂U24配置在驾驶室4的下部。在回转体3中，在驾驶室4的下部配置有高刚性的框架。頂U24配置在该框架上。需要说明的是，頂U24也可以配置在回转体3的回转轴AX (基准位置P2)的侧方(右侧或左侧)。頂U24检测车辆主体I的相对于左右方向的倾斜角Θ 4和车辆主体I的相对于前后方向的倾斜角Θ 5。
[0069][控制系统的结构]
[0070]接下来，说明本实施方式的控制系统200的概要。图4A是表示本实施方式的控制系统200的功能结构的框图。
[0071]控制系统200对使用工作装置2的挖掘处理进行控制。挖掘处理的控制包含限制挖掘控制。如图4A所示，控制系统200具备动臂油缸行程传感器16、斗杆油缸行程传感器17、铲斗油缸行程传感器18、天线21、全局坐标运算部23、頂U24、操作装置25、工作装置控制器26、压力传感器66、压力传感器67、控制阀27、方向控制阀64、显示控制器28、显示部29、传感器控制器30和人机接口部32。
[0072]操作装置25配置于驾驶室4。由操作员对操作装置25进行操作。操作装置25接受用于驱动工作装置2的操作员的操作指令的输入。在本实施方式中，操作装置25是先导液压方式的操作装置。
[0073]在以下的说明中，将为了使液压缸(动臂油缸10、斗杆油缸11及铲斗油缸12)工作而向该液压缸供给的油适当称为工作油。在本实施方式中，通过方向控制阀64来调整对液压缸供给的工作油的供给量。方向控制阀64通过被供给的油而进行工作。在以下的说明中，将为了使方向控制阀64工作而向该方向控制阀64供给的油适当称为先导油。而且，将先导油的压力适当称为先导液压。
[0074]工作油及先导油可以从同一液压栗送出。例如，可以将从液压栗送出的工作油的一部分通过减压阀减压，将该减压后的工作油作为先导油使用。而且，送出工作油的液压栗(主液压栗)与送出先导油的液压栗(先导液压栗)可以是不同的液压栗。
[0075]操作装置25具有第一操作杆25R和第二操作杆25L。第一操作杆25R配置在例如驾驶席4S的右侧。第二操作杆25L配置在例如驾驶席4S的左侧。就第一操作杆25R及第二操作杆25L而言，前后左右的动作对应于两轴的动作。
[0076]通过第一操作杆25R来操作动臂6及铲斗8。第一操作杆25R的前后方向的操作对应于动臂6的操作，对应于前后方向的操作，来执行动臂6的下降动作及上升动作。在为了操作动臂6而操作第一操作杆25R从而向先导油路450供给先导油时的压力传感器66中产生的检测压力称为检测压力MB。第一操作杆25R的左右方向的操作对应于铲斗8的操作，对应于左右方向的操作，来执行铲斗8的挖掘动作及释放动作。在为了操作铲斗8而操作第一操作杆25R从而向先导油路450供给先导油时的压力传感器66中产生的检测压力称为检测压力MT。
[0077]通过第二操作杆25L来操作斗杆7及回转体3。第