工程机械的区域限制挖掘控制装置的制造方法_5

文档序号:9742832阅读:来源:国知局
入动臂液压缸速度,检测信号选择部91a判定该动臂液压缸速度是否为设定值Vl以上(步骤402c-l)。此处,若动臂液压缸速度为设定值Vl以上,则检测信号选择部91a不仅仅是针对动臂la、还针对在以动臂Ia为基点以连杆机构方式远离主体IB的位置处连结的斗杆Ib及铲斗lc,将通过角度检测器8a、8b、8c检测出的旋转角作为各被驱动部件的角度α、β、γ而输出给前部姿势运算部9b (步骤402c-2),并结束处理。
[0102]若在步骤402c-l中,动臂液压缸速度不足设定值VI,则检测信号选择部91a作为动臂角而选择由倾斜角检测器81a检测出的对地角(步骤402C-4),通过角度转换器92a将其转换为旋转角,并作为动臂角α而输出给前部姿势运算部9b (步骤402c-5)。然后,从液压缸速度运算部9m向检测信号选择部91a输入斗杆液压缸速度,检测信号选择部91a判定该斗杆液压缸速度是否为设定值Vl以上(步骤402c-6)。此处,若斗杆液压缸速度为设定值Vl以上,则检测信号选择部91a不仅仅是针对斗杆lb、还针对在以斗杆Ib为基点以连杆机构的方式远离主体IB的位置处连结的铲斗lc,将通过角度检测器8b、8c检测出的旋转角作为各被驱动部件的角度β、γ输出给前部姿势运算部9b(步骤402c-7),并结束处理。
[0103]如在步骤402C-6中,斗杆液压缸速度不足设定值VI,则检测信号选择部91a作为斗杆角而选择由倾斜角检测器81b检测出的对地角(步骤402C-9),通过角度转换器92a将其转换为旋转角,并作为斗杆角β而输出给前部姿势运算部9b(步骤402C-10)。然后,从液压缸速度运算部9m向检测信号选择部91a输入铲斗液压缸速度,检测信号选择部91a判定该铲斗液压缸速度是否为设定值Vl以上(步骤402c-lI)。此处,若铲斗液压缸速度为设定值Vl以上,则检测信号选择部91a将由角度检测器Sc检测出的旋转角作为铲斗角γ而输出给前部姿势运算部9b (步骤402C-12),并结束处理。
[0104]另一方面,若在步骤402C-11中,铲斗液压缸速度不足设定值VI,则检测信号选择部91a作为铲斗角而选择由倾斜角检测器81c检测出的对地角(步骤402C-13),通过角度转换器92a将其转换成旋转角,并作为铲斗角γ而输出给前部姿势运算部9b(步骤402c-14),并结束处理。
[0105]在像液压挖掘机这样是以主体IB为基端将动臂la、斗杆Ib及铲斗Ic(被驱动部件)在连杆机构上直线性地连结的工程机械的情况下,若在该直线的中途存在速度为设定值Vl以上的被驱动部件(高速部件),则以该高速部件为基准,在该直线上位于以连杆机构方式远离主体IB—侧的其他被驱动部件的动作速度也变快。因此,即使在该其他被驱动部件相对于该高速部件的相对速度不足设定值VI,且若基于第一实施方式的图6的流程图则利用倾斜角检测器81的检测信号的情况下,由于该其他被驱动部件的绝对速度超过了设定值VI,所以若利用响应性差的倾斜角检测器81,则担心因误检测而导致精度恶化。但是,若如本实施方式这样构成,由于当在上述直线上存在上述高速部件的情况下,对于在该直线上位于从该高速部件远离的一侧的所有被驱动部件的角度计算都利用角度检测器8的检测信号,因此能够避免误检测,从而防止精度恶化。
[0106]当在液压挖掘机中利用区域限制控制的情况下,会反复进行包括图13所示的(I)收回、(2)挖掘、(3)水平拖曳这些动作在内的一连串动作,在其中的(I)收回动作和(3)水平拖曳动作中利用了本实施方式,本实施方式在对液压挖掘机的适用中尤其能够发挥效果。具体地说,在(I)收回动作中,由于动臂Ia的下降速度为设定值Vl以上、而斗杆Ib及铲斗Ic的速度不超过设定值VI,所以若根据图6的流程图,则针对动臂Ia利用角度检测器8a、而针对斗杆Ib和铲斗Ic利用倾斜角检测器81b、81c,但是,若根据本实施方式,由于通过图12的步骤402C-2,所以全部都利用角度检测器8,因此能够避免因高速移动的动臂Ia的影响而在检测斗杆Ib及铲斗Ic的角度时发生误检测的情况。此外,在(3)水平拖曳动作中,由于动臂Ia和铲斗Ic的速度不足设定值V1、而斗杆Ib的速度为设定值Vl以上,所以若根据图6的流程图,则针对斗杆Ib利用角度检测器Sb、而针对动臂Ia和铲斗Ic利用倾斜角检测器81a、81c,但是若根据本实施方式,由于通过图12的步骤402c-7,所以只有动臂Ia利用倾斜角检测器81a、而针对斗杆Ib和铲斗Ic则利用角度检测器8b、8c,从而能够避免因高速移动的斗杆Ib的影响而在检测铲斗Ic的角度时发生误检测的情况。
[0107]另外,在上述的两个实施方式中,是根据动臂la、斗杆Ib及铲斗Ic的速度来确定利用角度检测器8和倾斜角检测器81中的哪一个的检测信号,但是也可以根据铲斗前端速度来选择所利用的检测器。以下,将该情况作为第三实施方式来进行说明。
[0108]图14是示出本发明第三实施方式的控制单元9的控制功能的一部分的功能框图。该图所示的控制单元9包括伊^斗前端速度推定值运算部9n。从前部姿势运算部9b向伊^斗前端速度推定值运算部9n输入了 I次循环前(将后述图15的流程图中的“开始”到“返回”作为I次循环(I个控制周期))的姿势,并从液压缸速度运算部9m向铲斗前端速度推定值运算部9n输入了铲斗液压缸速度、斗杆液压缸速度及铲斗液压缸速度。铲斗前端速度推定值运算部9n基于这些信息,先于方向转换控制部9e及复原控制部9g算出铲斗前端速度的推定值。优选为,I次循环的周期以不会对基于I次循环前的姿势进行的铲斗前端速度推定值的运算造成影响的方式设定得尽可能短。
[0109]另外,关于图14中的控制单元9的上述以外的部分,与图4所示的相同。而且,本实施方式的控制单元9除了图14所示的功能以外,还具有与图5所示的功能相同的功能。
[0110]图15是通过本发明第三实施方式的工程机械的区域限制挖掘控制装置执行的处理的流程图。控制单元9因发动机钥匙开启而开始图15的处理,对表示是否存储有I次循环前的作业装置IA的姿势的标志位(flag)进行检测(步骤601)。标志位被选择性地设定为O或
I。在标志位为I的情况下,表示存储有I次循环前的作业装置IA的姿势,在标志位为O的情况下,表示液压挖掘机刚刚起动开始,还没有存储I次循环前的作业装置IA的姿势。
[0111]若在步骤601中标志位为O(即第I次循环),首先,在步骤602中向标志位输入I。此时,液压挖掘机处于钥匙刚刚开启的状态,操作装置4a、4b、4c处于未操作的状态,因此压力检测器70a、70b、71a、71b、72a、72b的值为零。即,铲斗前端速度为零,因此进入步骤607。
[0112]在步骤607中,检测信号选择部91a选择从倾斜角检测器81a、81b、81c输出的对地角,并将其输出给角度转换器92a。接受了对地角输入的角度转换器92a将其转换为旋转角,并作为动臂角α、斗杆角β、铲斗角γ而输出给前部姿势运算部9b(步骤608),而后前进到步骤609 0
[0113]若在步骤601中标志位为1(即,第2次循环及其以后),则液压缸速度运算部9m被输入通过压力检测器70a、70b、71a、71b、72a、72b检测出的先导压的值,并求出流量控制阀5a、5b、5c的排出流量,并进一步根据该排出流量计算出动臂液压缸3a、斗杆液压缸3b以及铲斗液压缸3c的速度,将这些速度输出给铲斗前端速度推定值运算部9n(步骤603)。
[0114]在步骤604中,铲斗前端速度推定值运算部9n基于从前部姿势运算部9b输入的I次循环前的姿势、和步骤603的各液压缸3a、3b、3c的速度计算出铲斗前端速度推定值,并将该铲斗前端速度推定值输出给检测信号选择部91a。
[0115]接受了铲斗前端速度推定值输入的检测信号选择部91a判定该铲斗前端速度推定值是否为设定值Vl以上(步骤605)。此处,若铲斗前端速度推定值为设定值Vl以上,检测信号选择部91a将由角度检测器8a、8b、8c检测出的旋转角作为动臂角α、斗杆角β及铲斗角γ而输出给前部姿势运算部9b(步骤606),并进入到步骤609。另一方面,若在步骤605中,铲斗前端速度推定值不足设定值VI,则进入到前述的步骤607,608,将由倾斜角检测器81a、81b、81c检测出的对地角转换为旋转角,并输入给前部姿势运算部9b。
[0116]以后的从步骤609到步骤616的处理与已经说明过的、通过前部姿势运算部9b、液压缸目标速度运算部9c、前端目标速度矢量运算部9d、方向转换控制部9e、修正后液压缸目标速度运算部9f、复原控制部9g、修正后液压缸目标速度运算部9h、液压缸目标速度选择部91、目标先导压运算部9j以及阀指令运算部9k实施的处理是相同的,因此简单地进行说明。另外,区域设定运算部9a所实施的设定区域的边界设定处理已实现执行完毕,所以此处不再说明。
[0117]在步骤609中,前部姿势运算部9b基于在步骤606或步骤608输入的旋转角α、β、γ来计算作业装置IA的姿势以及铲斗前端位置。在步骤610中,前端目标速度矢量运算部9d根据由前部姿势运算部9b求出的铲斗的前端位置、由液压缸目标速度运算部9c求出的液压缸目标速度、以及存储在控制单元9的存储装置中的此前的L1、L2、L3等各部分尺寸,求出铲斗Ic的前端的目标速度矢量(前端目标速度矢量)Vc。
[0118]在步骤611中,判定由前部姿势运算部9b求出的铲斗Ic的前端位置是否处于减速区域(参照图9)内。此处,若铲斗Ic的前端位置处于减速区域内,则根据从铲斗Ic的前端位置到设定区域的边界的距离,由方向转换控制部9e进行使目标速度矢量Vc的垂直方向上的矢量成分Vcy减小、从而将目标速度矢量Vc修正为目标速度矢量Vca的减速控制(步骤612)。
[0119]在步骤613中,判定由前部姿势运算部9b求出的铲斗Ic的前端位置是否处于设定区域之外(即,设定区域的边界下方)。此处,若判定为铲斗Ic的前端位置处于设定区域之夕卜,则随着从铲斗Ic的前端位置到设定区域的边界的距离变小,复原控制部9g以使得目标速度矢量Vc的垂直方向上的矢量成分Vcy变小的方式进行将目标速度矢量Vc修正成目标速度矢量Vca的复原控制(步骤614)。
[0120]在步骤615中,修正后液压缸目标速度运算部9f或修正后液压缸目标速度运算部9h基于由方向转换控制部9e或复原控制部9g求出的修正后的前端目标速度矢量、或是不进行减速控制或复原控制情况下在步骤610中求出的前端目标速度矢量,来运算动臂液压缸3a及斗杆液压缸3b的修正后的液压缸目标速度。而且,目标先导压运算部9j根据由修正后液压缸目标速度运算部9f或修正后液压缸目标速度运算部9h计算出的输出用液压缸目标速度,来运算先导管路44a、44b、45a、45b、46a、46b的目标先导压。
[0121]在步骤616中,阀指令运算部9k根据由目标先导压运算部9k计算出的目标先导压来运算用于获得该先导压的比例电磁阀10a、10b、I la、I lb、13a、13b的指令值。由此,执行减速控制(方向转换控制)或复原控制,从而来执行用于形成沿着设定区域的边界的挖掘面的区域限制控制。
[0122]在步骤617中,控制单元9判定发动机钥匙是否开启,若钥匙保持开启状态,则返回到开始,若钥匙断开,则对标志位输入零并结束一连串的处理。
[0123]在上述那样构成的本实施方式中,当铲斗前端速度推定值的大小为设定值Vl以上时,基于角度检测器8a、8b、8c的输出值来计算出作业装置IA的姿势及铲斗前端位置,另一方面,当?产斗前端速度推定值的大小不足设定值Vl时,基于倾斜角检测器81a、81b、81c的检测信号来计算出作业装置IA的姿势及铲斗前端位置。这样地计算姿势和位置,能够在要求响应性的高速动作时(为设定值Vl以上时)利用角度检测器8a、8b、8c的检测信号,而在要求精度的低速动作时(不足设定值Vl时)利用倾斜角检测器81a、81
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