作業(yè)機(jī)械以及作業(yè)機(jī)械的控制方法
【專利摘要】作業(yè)機(jī)械具備：液壓缸，其在可動范圍內(nèi)驅(qū)動工作裝置；檢測裝置，其檢測工作裝置的姿勢；操作信號檢測部，其檢測進(jìn)行了工作裝置的操作時的操作信號；控制閥，其能夠調(diào)整向液壓缸供給的工作油的供給量；運(yùn)算部，其基于操作信號檢測部到檢測的操作信號，來判定工作裝置是否在可動范圍的停止位置處開始工作；設(shè)定部，其基于在停止位置處于停止?fàn)顟B(tài)的工作裝置的姿勢和預(yù)先決定的閾值，來設(shè)定包含可動范圍的端部位置在內(nèi)的減速區(qū)間以及所述減速區(qū)間中的工作裝置的減速率；以及控制部，其向控制閥輸出指令信號，以使得工作裝置基于減速區(qū)間以及減速率從停止位置移動至端部位置。
【專利說明】
作業(yè)機(jī)械以及作業(yè)機(jī)械的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及作業(yè)機(jī)械以及作業(yè)機(jī)械的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在作業(yè)機(jī)械所涉及的技術(shù)領(lǐng)域中，已知有專利文獻(xiàn)I所公開那樣的反鏟。專利文獻(xiàn)I所公開的反鏟具備緩沖控制裝置，該緩沖控制裝置使動臂在上升姿勢下的上升終端停止位置的附近以預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的減速特性逐漸減速，并且與操作動臂的操作桿所進(jìn)行的動臂的上升操作無關(guān)地使動臂在上升終端停止位置處自動停止。
[0003]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)I:日本特開2000-199243號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0007]專利文獻(xiàn)I所公開的反鏟構(gòu)成為，在利用緩沖控制裝置的減速特性進(jìn)行減速的減速范圍的中途，將操作桿操作到中立狀態(tài)而使動臂停止之后，在通過操作桿所進(jìn)行的動臂的上升操作使動臂起動并朝向上升終端停止位置移動之際，使動臂緩慢地增速到基于減速特性的速度，并且，當(dāng)動臂上升速度達(dá)到基于減速特性的速度時，按照該減速特性逐漸減速，使動臂在動臂的上升終端停止位置處自動停止。但是，如現(xiàn)有技術(shù)那樣，在使動臂緩慢地增速到基于減速特性的速度的方法中，動臂的動作過慢，從使動臂起動到移動至上升終端停止位置為止耗費(fèi)時間。其結(jié)果是，作業(yè)機(jī)械的作業(yè)效率下降。
[0008]本發(fā)明的方案的目的在于，提供能夠抑制作業(yè)效率下降的作業(yè)機(jī)械以及作業(yè)機(jī)械的控制方法。
[0009]用于解決技術(shù)問題的方案
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第一方案，提供一種作業(yè)機(jī)械，其具備:液壓缸，其在可動范圍內(nèi)驅(qū)動工作裝置;檢測裝置，其檢測所述工作裝置的姿勢;操作信號檢測部，其檢測進(jìn)行了所述工作裝置的操作時的操作信號;控制閥，其能夠調(diào)整向所述液壓缸供給的工作油的供給量；運(yùn)算部，其基于所述操作信號檢測部檢測到的操作信號，來判定所述工作裝置是否在所述可動范圍的停止位置處開始工作；設(shè)定部，其基于在所述停止位置處于停止?fàn)顟B(tài)的所述工作裝置的姿勢和預(yù)先決定的閾值，來設(shè)定包含所述可動范圍的端部位置在內(nèi)的減速區(qū)間以及所述減速區(qū)間中的所述工作裝置的減速率；以及控制部，其向所述控制閥輸出指令信號，以使得所述工作裝置基于所述減速區(qū)間以及所述減速率從所述停止位置移動至所述端部位置。
[0011 ]根據(jù)本發(fā)明的第二方案，提供一種作業(yè)機(jī)械的控制方法，其包括:對由液壓缸在可動范圍內(nèi)驅(qū)動的工作裝置的姿勢進(jìn)行檢測;基于所述工作裝置的操作，來判定所述工作裝置是否在所述可動范圍的停止位置處開始工作;基于在所述停止位置處于停止?fàn)顟B(tài)的所述工作裝置的姿勢和預(yù)先決定的閾值，來設(shè)定包含所述可動范圍的端部位置在內(nèi)的減速區(qū)間以及所述減速區(qū)間中的所述工作裝置的減速率；以及向能夠調(diào)整向所述液壓缸供給的工作油的供給量的控制閥輸出指令信號，以使得所述工作裝置基于所述減速區(qū)間以及所述減速率從所述停止位置移動至所述端部位置。
[0012]發(fā)明效果
[0013 ]根據(jù)本發(fā)明的方案，提供了能夠抑制作業(yè)效率下降的作業(yè)機(jī)械以及作業(yè)機(jī)械的控制方法。
【附圖說明】
[0014]圖1是示出本實(shí)施方式所涉及的液壓挖掘機(jī)的一例的立體圖。
[0015]圖2是示出本實(shí)施方式所涉及的液壓挖掘機(jī)的一例的側(cè)視圖。
[0016]圖3是示意性示出本實(shí)施方式所涉及的液壓挖掘機(jī)的一例的側(cè)視圖。
[0017]圖4是示出本實(shí)施方式所涉及的液壓系統(tǒng)的一例的示意圖。
[0018]圖5是示出本實(shí)施方式所涉及的控制系統(tǒng)的一例的功能框圖。
[0019]圖6是用于說明本實(shí)施方式所涉及的作業(yè)機(jī)械的動作的一例的圖。
[0020]圖7是示出本實(shí)施方式所涉及的作業(yè)機(jī)械的控制方法的一例的流程圖。
[0021]圖8是示出本實(shí)施方式所涉及的缸行程與增益之間的關(guān)系的圖。
[0022]圖9是示出本實(shí)施方式所涉及的缸行程與偏移量之間的關(guān)系的圖。
[0023]圖10是用于說明本實(shí)施方式所涉及的作業(yè)機(jī)械的動作的一例的圖。
[0024]圖11是用于說明本實(shí)施方式所涉及的作業(yè)機(jī)械的動作的一例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下，參照附圖對本發(fā)明所涉及的實(shí)施方式進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不局限于此。以下說明的各實(shí)施方式的構(gòu)成要素能夠適當(dāng)?shù)亟M合。另外，也存在不使用一部分構(gòu)成要素的情況。
[0026][作業(yè)機(jī)械]
[0027]圖1是示出本實(shí)施方式所涉及的作業(yè)機(jī)械100的一例的立體圖。圖2是示出本實(shí)施方式所涉及的作業(yè)機(jī)械100的一例的側(cè)視圖。在本實(shí)施方式中，針對作業(yè)機(jī)械100為液壓挖掘機(jī)(反鏟)的例子進(jìn)行說明。在以下的說明中，將作業(yè)機(jī)械100適當(dāng)稱作液壓挖掘機(jī)100。
[0028]如圖1所示，液壓挖掘機(jī)100具備:利用液壓進(jìn)行工作的工作裝置I;驅(qū)動工作裝置I的液壓缸20;支承工作裝置I的上部回轉(zhuǎn)體2;以及支承上部回轉(zhuǎn)體2的下部行駛體3。上部回轉(zhuǎn)體2在支承于下部行駛體3的狀態(tài)下，能夠以回轉(zhuǎn)軸RX為中心進(jìn)行回轉(zhuǎn)。
[0029]工作裝置I支承于上部回轉(zhuǎn)體2。工作裝置I具有鏟斗11、與鏟斗11連結(jié)的斗桿12以及與斗桿12連結(jié)的動臂13。
[0030]鏟斗11與斗桿12經(jīng)由鏟斗銷而連結(jié)。鏟斗11以能夠以旋轉(zhuǎn)軸AXl為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的方式支承于斗桿12。斗桿12與動臂13經(jīng)由斗桿銷而連結(jié)。斗桿12以能夠以旋轉(zhuǎn)軸AX2為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的方式支承于動臂13。動臂13與上部回轉(zhuǎn)體2經(jīng)由動臂銷而連結(jié)。動臂13以能夠以旋轉(zhuǎn)軸AX3為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的方式支承于上部回轉(zhuǎn)體2。
[0031 ] 旋轉(zhuǎn)軸AXl、旋轉(zhuǎn)軸AX2以及旋轉(zhuǎn)軸AX3平行。旋轉(zhuǎn)軸AXl、AX2、AX3與同回轉(zhuǎn)軸RX平行的軸正交。在以下的說明中，將旋轉(zhuǎn)軸AXl、AX2、AX3的軸向適當(dāng)稱作上部回轉(zhuǎn)體2的車寬方向，將與旋轉(zhuǎn)軸AXl、AX2、AX3以及回轉(zhuǎn)軸RX這雙方正交的方向適當(dāng)稱作上部回轉(zhuǎn)體2的前后方向。
[0032]液壓缸20在工作裝置I的可動范圍內(nèi)驅(qū)動該工作裝置I。液壓缸20利用被供給的工作油進(jìn)行驅(qū)動。液壓缸20包括:驅(qū)動鏟斗11的鏟斗缸21;驅(qū)動斗桿12的斗桿缸22;以及驅(qū)動動臂13的動臂缸23。鏟斗11能夠在鏟斗11的可動范圍內(nèi)以旋轉(zhuǎn)軸AXl為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。斗桿12能夠在斗桿12的可動范圍內(nèi)以旋轉(zhuǎn)軸AX2為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。動臂13能夠在動臂13的可動范圍內(nèi)以旋轉(zhuǎn)軸AX3為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0033]上部回轉(zhuǎn)體2具有回轉(zhuǎn)臺4、配重5、設(shè)備室6、發(fā)動機(jī)室7以及供操作員搭乘的駕駛室8。
[0034]回轉(zhuǎn)臺4能夠回轉(zhuǎn)地支承于下部行駛體3?；剞D(zhuǎn)臺4構(gòu)成液壓挖掘機(jī)100的車身框架。在回轉(zhuǎn)臺4上配置有配重5、設(shè)備室6、發(fā)動機(jī)室7以及駕駛室8。工作裝置I在設(shè)備室6的前方安裝于回轉(zhuǎn)臺4。
[0035]配重5配置在發(fā)動機(jī)室7的后方。配重5通過向例如由鋼板組裝好的箱中放入鐵、混凝土等而形成。配重5設(shè)置在上部回轉(zhuǎn)體2的后部，用于保持挖掘作業(yè)等中的車身平衡。
[0036]設(shè)備室6配置在發(fā)動機(jī)室7的前方。設(shè)備室6收容工作油箱、燃料箱等。
[0037]發(fā)動機(jī)室7配置在設(shè)備室6的后方。發(fā)動機(jī)室7收容發(fā)動機(jī)、廢氣處理裝置等。
[0038]駕駛室8是供液壓挖掘機(jī)100的操作員搭乘的運(yùn)轉(zhuǎn)室。駕駛室8設(shè)置在發(fā)動機(jī)室7的前方且工作裝置I的側(cè)方，以使操作員環(huán)視工作裝置I的動作。
[0039]下部行駛體3具有相互獨(dú)立且能夠旋轉(zhuǎn)的一對履帶9。液壓挖掘機(jī)100通過履帶9的旋轉(zhuǎn)而行駛。需要說明的是，下部行駛體3也可以是車輪(輪胎)。
[0040]本實(shí)施方式所涉及的液壓挖掘機(jī)100是所謂的“后方小回轉(zhuǎn)型液壓挖掘機(jī)(日本工業(yè)規(guī)格中的定義(JIS A 8340-4)”，以下的(I)式以及(2)式成立。
[0041 ](后端回轉(zhuǎn)半徑X2)X100/(下部行駛體的整個寬度)<120...(1)
[0042](前端最小回轉(zhuǎn)半徑或機(jī)體前部距回轉(zhuǎn)中心的最大距離Χ2)X 100/(下部行駛體的整個寬度)2 120...(2)
[0043]因此，在后方小回轉(zhuǎn)型液壓挖掘機(jī)中，在回轉(zhuǎn)時配重5的端部從下部行駛體3伸出的量相對于下部行駛體3的寬度成為規(guī)定的比例以下。
[0044]需要說明的是，“后端回轉(zhuǎn)半徑”是指包括工作裝置I的上部回轉(zhuǎn)體2的后端部的回轉(zhuǎn)半徑?！扒岸俗钚』剞D(zhuǎn)半徑”是指上部回轉(zhuǎn)體2的前方的最小回轉(zhuǎn)半徑?！跋虏啃旭傮w的整個寬度”是指下部行駛體3在車寬方向上的整個寬度。配重5被規(guī)定為相對于上部回轉(zhuǎn)體2的回轉(zhuǎn)半徑呈規(guī)定關(guān)系的尺寸。
[0045]如圖2所示，液壓挖掘機(jī)100有時用鏟斗11掏取砂土，在使動臂13進(jìn)行上升動作至動臂13的可動范圍的上端部位置而成為立起姿勢的狀態(tài)下，使上部回轉(zhuǎn)體2回轉(zhuǎn)。在使上部回轉(zhuǎn)體2回轉(zhuǎn)之后，將鏟斗11的砂土向例如自卸車的車箱排出。通過使動臂13成為立起姿勢，液壓挖掘機(jī)100能夠在較小的空間內(nèi)使上部回轉(zhuǎn)體2回轉(zhuǎn)。另外，由于駕駛室8的操作員與鏟斗11之間的距離變小，因此，操作員容易確認(rèn)鏟斗11的狀態(tài)。
[0046]在以下的說明中，將圖2所示那樣的、動臂13移動至可動范圍的上端部位置且斗桿12靠近動臂13的工作裝置I的姿勢適當(dāng)稱作小回轉(zhuǎn)姿勢。
[0047]圖3是示意性示出本實(shí)施方式所涉及的液壓挖掘機(jī)100的側(cè)視圖。如圖3所示，液壓挖掘機(jī)100具備:檢測工作裝置I的姿勢的檢測裝置10;用于操作工作裝置I的操作裝置40;以及控制工作裝置I的控制裝置50。在本實(shí)施方式中，工作裝置I的姿勢包含工作裝置I的角度。檢測裝置10檢測工作裝置I的角度。
[0048]控制裝置50包含計算機(jī)系統(tǒng)?？刂蒲b置50具有CPU(central processing unit)這樣的處理器、R0M(read only memory)或RAM(random access memory)這樣的存儲裝置、以及輸入輸出接口裝置。
[0049 ]檢測裝置1包含:對以中心軸AXI為中心的鏟斗11的角度Θ11進(jìn)行檢測的鏟斗姿勢檢測器14;對以中心軸AX2為中心的斗桿12的角度Θ12進(jìn)行檢測的斗桿姿勢檢測器15;以及對以中心軸AX3為中心的動臂13的角度Θ13進(jìn)行檢測的動臂姿勢檢測器16。
[0050]在本實(shí)施方式中，鏟斗姿勢檢測器14是配置于鏟斗缸21的鏟斗缸行程傳感器。鏟斗缸行程傳感器檢測鏟斗缸21的行程長即鏟斗缸長。鏟斗姿勢檢測器14的檢測信號輸出至控制裝置50。在本實(shí)施方式中，控制裝置50基于由鏟斗姿勢檢測器14檢測到的鏟斗缸長，來算出鏟斗11相對于斗桿12的角度Θ11。鏟斗11的角度Θ11與鏟斗缸21的鏟斗缸長相關(guān)。鏟斗11的角度Θ11與鏟斗缸長的相關(guān)數(shù)據(jù)是已知數(shù)據(jù)?？刂蒲b置50基于由鏟斗姿勢檢測器14檢測到的鏟斗缸21的鏟斗缸長和相關(guān)數(shù)據(jù)，來算出鏟斗11的角度Θ11。
[0051]斗桿姿勢檢測器15是配置于斗桿缸22的斗桿缸行程傳感器。斗桿12的角度Θ12通過與鏟斗11的角度Θ11的計算步驟相同的計算步驟來算出。
[0052]動臂姿勢檢測器16是配置于動臂缸23的動臂缸行程傳感器。動臂13的角度Θ13通過與鏟斗11的角度Θ11的計算步驟相同的計算步驟來算出。
[0053]另外，控制裝置50基于檢測裝置10的檢測信號，來算出液壓缸20的缸速度?？刂蒲b置50基于鏟斗姿勢檢測器14的檢測信號實(shí)施運(yùn)算處理，來算出鏟斗缸21的缸速度?？刂蒲b置50基于斗桿姿勢檢測器15的檢測信號實(shí)施運(yùn)算處理，來算出斗桿缸22的缸速度?？刂蒲b置50基于動臂姿勢檢測器16的檢測信號實(shí)施運(yùn)算處理，來算出動臂缸23的缸速度。
[0054]這樣，在本實(shí)施方式中，包含缸行程傳感器的各姿勢檢測器14、15、16作為角度傳感器、行程傳感器以及缸速度傳感器發(fā)揮功能。
[0055]需要說明的是，檢測裝置10也可以包含電位計等角度傳感器。利用該角度傳感器，可以檢測鏟斗11的角度Θ11、斗桿12的角度Θ12以及動臂13的角度Θ13，也可以檢測鏟斗11的角速度、斗桿12的角速度以及動臂13的角速度。
[0056]需要說明的是，在液壓挖掘機(jī)100可以設(shè)置用于獲取上部回轉(zhuǎn)體2的位置的GPS天線，也可以設(shè)置用于檢測上部回轉(zhuǎn)體2的傾斜的IMUjPSWlobal Posit1ning System)是指全球定位系統(tǒng)。IMU(Inertial Measurement Unit)是指慣性測量裝置。
[0057]操作裝置40配置在駕駛室8中。操作裝置40包含由液壓挖掘機(jī)100的操作員操作的左右的操作構(gòu)件。操作構(gòu)件包含操作桿或控制手柄(joystick)。通過對操作構(gòu)件進(jìn)行操作，從而操作工作裝置I。
[0058]操作裝置40對液壓缸20進(jìn)行操作。通過操作裝置40操作液壓缸20，從而操作工作裝置I。通過對操作裝置40進(jìn)行操作，從而執(zhí)行鏟斗11的傾卸動作、鏟斗11的挖掘動作、斗桿12的傾卸動作、斗桿12的挖掘動作、動臂13的上升動作以及動臂13的下降動作。
[0059]在本實(shí)施方式中，操作裝置40包括在就座于駕駛室8的駕駛席的操作員的右側(cè)配置的右操作桿以及在左側(cè)配置的左操作桿。當(dāng)使右操作桿沿前后方向移動時，動臂13進(jìn)行下降動作以及上升動作。當(dāng)使右操作桿沿左右方向(車寬方向)移動時，鏟斗11進(jìn)行挖掘動作以及傾卸動作。當(dāng)使左操作桿沿前后方向移動時，斗桿12進(jìn)行傾卸動作以及挖掘動作。當(dāng)使左操作桿沿左右方向移動時，上部回轉(zhuǎn)體2進(jìn)行左回轉(zhuǎn)以及右回轉(zhuǎn)。需要說明的是，也可以是，在左操作桿沿前后方向移動了的情況下上部回轉(zhuǎn)體2進(jìn)行右回轉(zhuǎn)以及左回轉(zhuǎn)，在左操作桿沿左右方向移動了的情況下斗桿12進(jìn)行傾卸動作以及挖掘動作。
[0060]在本實(shí)施方式中，鏟斗11以及斗桿12基于操作員對操作裝置40的操作而被驅(qū)動。動臂13基于操作員對操作裝置40的操作以及控制裝置50所進(jìn)行的控制中的至少一方而被驅(qū)動。
[0061][液壓系統(tǒng)]
[0062]接著，對本實(shí)施方式所涉及的液壓系統(tǒng)300的一例進(jìn)行說明。包含鏟斗缸21、斗桿缸22以及動臂缸23在內(nèi)的液壓缸20通過液壓系統(tǒng)300而工作。液壓缸20由操作裝置40操作。
[0063]在本實(shí)施方式中，操作裝置40是先導(dǎo)液壓方式的操作裝置。在以下的說明中，將為了使液壓缸20(鏟斗缸21、斗桿缸22以及動臂缸23)工作而向該液壓缸20供給的油適當(dāng)稱作工作油。通過方向控制閥41來調(diào)整向液壓缸20供給的工作油的供給量。方向控制閥41利用被供給的油而工作。在以下的說明中，將為了使方向控制閥41工作而向該方向控制閥41供給的油適當(dāng)稱作先導(dǎo)油。另外，將先導(dǎo)油的壓力適當(dāng)稱作先導(dǎo)液壓。
[0064]圖4是示出使動臂缸23工作的液壓系統(tǒng)300的一例的示意圖。動臂13通過操作裝置40的操作而執(zhí)行上升動作以及下降動作這兩種動作。通過動臂缸23伸展，動臂13進(jìn)行上升動作，通過動臂缸23收縮，動臂13進(jìn)行下降動作。
[0065]如圖4所示，使動臂缸23工作的液壓系統(tǒng)300具備:方向控制閥41;經(jīng)由方向控制閥41而向動臂缸23供給工作油的可變?nèi)萘啃偷闹饕簤豪?2;供給先導(dǎo)油的先導(dǎo)液壓栗43;調(diào)整相對于方向控制閥41的先導(dǎo)液壓的操作裝置40 ；供先導(dǎo)油流動的油路44A、44B ；配置于油路44A、44B的控制閥45A、45B;配置于油路44A、44B的壓力傳感器46A、46B;以及對控制閥45A、45B進(jìn)行控制的控制裝置50。主液壓栗42由未圖示的發(fā)動機(jī)等原動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動。
[0066]方向控制閥41具有未圖示的第一受壓室以及第二受壓室。閥柱被油路44A的先導(dǎo)液壓驅(qū)動，第一受壓室與主液壓栗42連接，向第一受壓室供給工作油。閥柱被油路44B的先導(dǎo)液壓驅(qū)動，第二受壓室與主液壓栗42連接，向第二受壓室供給工作油。
[0067 ] 方向控制閥41控制工作油所流動的方向。從主液壓栗42供給來的工作油經(jīng)由方向控制閥41而向動臂缸23供給。方向控制閥41是使桿狀的閥柱移動來切換工作油所流動的方向的閥柱方式。通過閥柱沿軸向移動，來切換相對于動臂缸23的蓋側(cè)油室20A (油路47B)的工作油的供給與相對于桿側(cè)油室20B(油路47A)的工作油的供給。在向第一受壓室供給了工作油的情況下，經(jīng)由油路47A向桿側(cè)油室20B供給工作油而使動臂缸23收縮，由此動臂13進(jìn)行下降動作。在向第二受壓室供給了工作油的情況下，經(jīng)由油路47B向蓋側(cè)油室20A供給工作油而使動臂缸23伸展，由此動臂13進(jìn)行上升動作。
[0068]需要說明的是，蓋側(cè)油室20A是缸蓋與活塞之間的空間。桿側(cè)油室20B是配置有活塞桿的空間。另外，通過閥柱沿軸向移動，來調(diào)整相對于動臂缸23的工作油的供給量(每單位時間的供給量)O通過調(diào)整相對于動臂缸23的工作油的供給量，來調(diào)整缸速度。
[0069]方向控制閥41由操作裝置40操作。從先導(dǎo)液壓栗43送出的先導(dǎo)油被供給至操作裝置40。需要說明的是，也可以將從主液壓栗42送出、并被減壓閥減壓后的先導(dǎo)油供給至操作裝置40。操作裝置40包含先導(dǎo)液壓調(diào)整閥。基于操作裝置40的操作量來調(diào)整先導(dǎo)液壓。通過對操作裝置40進(jìn)行操作，與操作裝置40的操作量相應(yīng)的先導(dǎo)液壓作用于方向控制閥41。利用該先導(dǎo)液壓來驅(qū)動方向控制閥41。方向控制閥41的閥柱與先導(dǎo)液壓相應(yīng)地移動。基于閥柱的移動量，來調(diào)整從主液壓栗42經(jīng)由方向控制閥41而供給至動臂缸23的每單位時間的工作油的供給量。通過利用操作裝置40調(diào)整先導(dǎo)液壓，由此調(diào)整軸向上的閥柱的移動量以及移動速度。
[0070]當(dāng)操作裝置40的操作桿被從中立位置向油路44A側(cè)移動時，與該操作桿的操作量相應(yīng)的先導(dǎo)液壓作用于方向控制閥41的閥柱的第一受壓室。當(dāng)操作裝置40的操作桿被從中立位置向油路44B側(cè)移動時，與該操作桿的操作量相應(yīng)的先導(dǎo)液壓作用于方向控制閥41的閥柱的第二受壓室。
[0071]壓力傳感器46A對油路44A的先導(dǎo)液壓進(jìn)行檢測。壓力傳感器46B對油路44B的先導(dǎo)液壓進(jìn)行檢測。壓力傳感器46A、46B的檢測信號被輸出至控制裝置50。
[0072]控制閥45A、45B是電磁比例控制閥?？刂崎y45A、45B基于來自控制裝置50的指令信號來調(diào)整先導(dǎo)液壓?？刂崎y45A調(diào)整油路44A的先導(dǎo)液壓。控制閥45B調(diào)整油路44B的先導(dǎo)液壓。
[0073]控制裝置50通過對控制閥45A進(jìn)行控制，從而能夠?qū)ψ饔糜诘谝皇軌菏业南葘?dǎo)液壓進(jìn)行減壓調(diào)整?？刂蒲b置50通過對控制閥45B進(jìn)行控制，從而能夠?qū)ψ饔糜诘诙軌菏业南葘?dǎo)液壓進(jìn)行減壓調(diào)整。在圖4所示的例子中，通過操作裝置40的操作而調(diào)整后的先導(dǎo)液壓被控制閥45A減壓，由此向方向控制閥41供給的先導(dǎo)油被限制。通過利用控制閥45A對作用于方向控制閥41的先導(dǎo)液壓進(jìn)行減壓，由此限制動臂13的下降動作。同樣，通過操作裝置40的操作而調(diào)整后的先導(dǎo)液壓被控制閥45B減壓，由此向方向控制閥41供給的先導(dǎo)油被限制。通過利用控制閥45B對作用于方向控制閥41的先導(dǎo)液壓進(jìn)行減壓，由此限制動臂13的上升動作?？刂蒲b置50基于壓力傳感器46A的檢測信號，對控制閥45A進(jìn)行控制?？刂蒲b置50基于壓力傳感器46B的檢測信號，對控制閥45B進(jìn)行控制。
[0074]使斗桿缸22以及鏟斗缸21工作的液壓系統(tǒng)300是與使動臂缸23工作的液壓系統(tǒng)300相同的結(jié)構(gòu)。斗桿12通過操作裝置40的操作而執(zhí)行挖掘動作以及傾卸動作這兩種動作。通過斗桿缸22伸展，斗桿12進(jìn)行挖掘動作，通過斗桿缸22收縮，斗桿12進(jìn)行傾卸動作。伊^斗11通過操作裝置40的操作而執(zhí)行挖掘動作以及傾卸動作這兩種動作。通過鏟斗缸21伸展，鏟斗11進(jìn)行挖掘動作，通過鏟斗缸21收縮，鏟斗11進(jìn)行傾卸動作。省略關(guān)于使斗桿缸22以及鏟斗缸21工作的液壓系統(tǒng)300的詳細(xì)說明。
[0075][控制系統(tǒng)]
[0076]接著，對本實(shí)施方式所涉及的液壓挖掘機(jī)100的控制系統(tǒng)200進(jìn)行說明。圖5是示出本實(shí)施方式所涉及的控制系統(tǒng)200的一例的功能框圖。
[0077]如圖5所示，控制系統(tǒng)200具備:控制工作裝置I的控制裝置50;通過檢測液壓缸20的行程長來檢測工作裝置I的角度以及液壓缸20的缸行程的檢測裝置10;檢測油路44(44A、44B)的先導(dǎo)液壓的壓力傳感器46(46A、46B);以及能夠調(diào)整相對于液壓缸20的工作油的供給量的控制閥45 (45A、45B)。
[0078]控制裝置50具有:操作信號獲取部51，其獲取在對操作裝置40進(jìn)行了操作時從壓力傳感器46輸出的操作信號;運(yùn)算部52，其基于檢測裝置10的檢測信號，來判定工作裝置I是否在工作裝置I的可動范圍的停止位置處停止;設(shè)定部53，其基于在工作裝置I的可動范圍的停止位置處于停止?fàn)顟B(tài)的工作裝置I的角度與預(yù)先決定的閾值，來設(shè)定包含可動范圍的端部位置在內(nèi)的減速區(qū)間以及減速區(qū)間中的工作裝置I的減速率;控制部54，其向控制閥45輸出指令信號，以使得工作裝置I基于減速區(qū)間以及減速率從停止位置移動到端部位置；存儲部61，其存儲各種數(shù)據(jù)；以及輸入輸出部62。
[0079]操作信號獲取部51獲取在對操作裝置40進(jìn)行了操作時從壓力傳感器46輸出的操作信號。操作信號獲取部51通過獲取操作信號，能夠識別操作裝置40的操作桿被從中立位置操作為使動臂13進(jìn)行上升動作時的時機(jī)。壓力傳感器46的檢測比幾乎為零的規(guī)定值小的、操作裝置40的操作桿處于中立位置是指，動臂13(動臂缸23)為停止?fàn)顟B(tài)。因此，操作信號獲取部51通過獲取操作信號，能夠識別動臂13從停止?fàn)顟B(tài)開始進(jìn)行上升動作時的時機(jī)。操作裝置40在輸出電信號的電動桿中的操作桿上設(shè)置有電位計等角度檢測傳感器，操作信號獲取部51獲取檢測值作為操作信號。
[0080]運(yùn)算部52基于檢測裝置10的檢測信號來實(shí)施運(yùn)算處理。運(yùn)算部52基于檢測裝置10的各姿勢檢測器14、15、16的檢測信號，來算出角度Θ11、Θ12、Θ13或者算出鏟斗缸21的缸速度、斗桿缸22的缸速度以及動臂缸23的缸速度。通過算出液壓缸20的缸速度，運(yùn)算部52能夠判定工作裝置I是否在工作裝置I的可動范圍內(nèi)停止。
[0081 ]設(shè)定部53設(shè)定工作裝置I的減速率。在本實(shí)施方式中，設(shè)定部53設(shè)定動臂13的減速率。減速率是指，將動臂13可移動的最高速度設(shè)為100[%]時的、動臂13的減速速度的比例。換而言之，動臂13的減速率是指，以動臂13的可達(dá)到的最高速度為基準(zhǔn)的動臂13的減速速度。動臂13的移動速度與動臂缸23的缸速度成比例。通過設(shè)定動臂缸23的減速率，來設(shè)定動臂13的減速率。動臂缸23的減速率是指，將動臂缸23的缸速度的最高值(以下稱作最大缸速度)設(shè)為100 [ % ]時的、動臂缸23的缸速度的比例。換而言之，動臂缸23的減速率是指，以動臂缸23的最大缸速度為基準(zhǔn)的動臂缸23的缸速度。
[0082]設(shè)定部53設(shè)定動臂13的可動范圍內(nèi)的動臂13的減速區(qū)間以及該減速區(qū)間中的動臂13的減速率。動臂13的減速區(qū)間是包含動臂13的可動范圍的上端部位置在內(nèi)的區(qū)間。如參照圖2說明的那樣，存在使動臂13進(jìn)行上升動作直至動臂13的可動范圍的上端部位置而成為小回轉(zhuǎn)姿勢的情況。設(shè)定部53設(shè)定在動臂13進(jìn)行上升動作而向可動范圍的上端部位置移動時、在即將到達(dá)上端部位置之前使動臂13減速的減速區(qū)間。另外，設(shè)定部53設(shè)定減速區(qū)間中的動臂13的減速率。減速區(qū)間中的動臂13的減速率包含減速區(qū)間中的動臂13的移動速度條件(移動速度分布、移動速度曲線)。
[0083]動臂13的可動范圍等同于動臂缸23的可動范圍，且一一對應(yīng)。在本實(shí)施方式中，當(dāng)動臂缸23伸展最大時，動臂13配置在可動范圍的上端部位置處。在以下的說明中，將動臂缸23伸展最大而動臂13配置在可動范圍的上端部位置處時的動臂缸23的端部位置適當(dāng)稱作缸行程末端。另外，將距缸行程末端的動臂缸23的位置(行程長)適當(dāng)稱作缸行程。缸行程是指上述的動臂缸長，由檢測裝置10的動臂姿勢檢測器16來檢測。
[0084]在本實(shí)施方式中，設(shè)定部53設(shè)定動臂缸23的可動范圍內(nèi)的動臂缸23的減速區(qū)間以及該減速區(qū)間中的動臂缸23的減速率。動臂缸23的減速區(qū)間是包含動臂缸23的可動范圍的缸行程末端在內(nèi)的區(qū)間。設(shè)定部53設(shè)定用于在動臂缸23向缸行程末端移動時的、在即將到達(dá)缸行程末端之前使動臂缸23減速的減速區(qū)間。另外，設(shè)定部53設(shè)定減速區(qū)間中的動臂缸23的減速率。減速區(qū)間中的動臂缸23的減速率包含減速區(qū)間中的動臂缸23的缸速度條件(缸速度分布、缸速度曲線)。
[0085]在以下的說明中，通過由動臂姿勢檢測器10檢測動臂缸23的缸行程(行程長)，來檢測動臂13的角度Θ13，并設(shè)定動臂缸23的包含減速率的缸速度以及動臂缸23的包含減速區(qū)間的可動范圍，由此設(shè)定動臂13的包含減速率的移動速度以及動臂13的包含減速區(qū)間的可動范圍。換而言之，動臂缸23的缸行程、減速率、缸速度、減速區(qū)間以及可動范圍等能夠讀取為動臂13的角度Θ13、減速率、角速度、減速區(qū)間以及可動范圍等。
[0086]圖6是示出由設(shè)定部53設(shè)定的減速區(qū)間以及減速率的一例的圖。如圖6所示，設(shè)定部53設(shè)定表示距缸行程末端的缸行程與動臂缸23的減速率之間的關(guān)系的表數(shù)據(jù)。在圖6中，橫軸表示距缸行程末端的缸行程，縱軸表示動臂缸23的減速率。
[0087]在缸行程為0[mm]的情況下，表示動臂缸23伸展最大而位于缸行程末端(動臂13位于上端部位置)。缸行程的值越大，表示動臂缸23越收縮而越位于遠(yuǎn)離缸行程末端的位置(動臂13位于下降方向的位置)。
[0088]在減速率為100[%]的情況下，表示動臂缸23以最大缸速度移動。在減速率為O[% ]的情況下，表示動臂缸23停止。
[0089]在圖6所示的例子中，減速區(qū)間被設(shè)定為，包含缸行程末端在內(nèi)、缸行程從0[mm]到第一減速距離為止的區(qū)間。另外，減速區(qū)間包含:使動臂缸23的缸速度以預(yù)先設(shè)定的減速度(負(fù)加速度)減速的第一減速區(qū)間；以及使動臂缸23以恒定的最低減速率(最低缸速度)移動至缸行程末端的第二減速區(qū)間。第一減速區(qū)間被設(shè)定為，缸行程從第二減速距離到第一減速距離為止的區(qū)間。第一減速區(qū)間也可以設(shè)定多個減速率。第二減速區(qū)間被設(shè)定為缸行程從0[mm]到第二減速距離為止的區(qū)間。第一減速距離是值比第二減速距離大的缸行程。
[0090]如參照圖6說明的那樣的由設(shè)定部53設(shè)定的、表示距缸行程末端的缸行程與減速率之間的關(guān)系的數(shù)據(jù)存儲于存儲部61。在以下的說明中，將參照圖6說明的表示缸速度的減速條件的數(shù)據(jù)適當(dāng)稱作限制速度數(shù)據(jù)。在圖6中，線Lr表示限制速度數(shù)據(jù)。需要說明的是，圖6所示的限制速度數(shù)據(jù)Lr是一例。
[0091]控制部54以使動臂缸23基于由設(shè)定部53設(shè)定的減速區(qū)間以及減速率移動到缸行程末端的方式向控制閥45B輸出指令信號。控制部54向控制閥45B輸出指令信號，以使基于操作裝置40的操作的動臂缸23的缸速度在減速區(qū)間內(nèi)基于限制速度數(shù)據(jù)的減速率(限制速度)。
[0092]如圖6所示，限制速度數(shù)據(jù)Lr生成為在第一減速距離以下限制動臂缸23的缸速度。在圖6中，線Ldl、Ld2表示基于操作裝置40的操作的動臂缸23的缸速度。線Ldl表示在對操作裝置40進(jìn)行了操作時從壓力傳感器46輸出的操作信號顯示最大值之際的缸速度，線Ld2表示在對操作裝置40進(jìn)行了操作時從壓力傳感器46輸出的操作信號顯示最大值與最小值之間的中間值之際的缸速度。即，線Ldl表示對操作裝置40進(jìn)行了所謂的全桿操作時的缸速度，線Ld2表示對操作裝置40進(jìn)行了半桿操作時的缸速度。
[0093]在對操作裝置40進(jìn)行了全桿操作時，從控制部54向控制閥45B輸出指令信號Yal。在缸行程成為第一減速距離之前，指令信號Yal基于操作裝置40的操作而被輸出。若缸行程成為比第一減速距離靠行程末端側(cè)，則指令信號Yal基于限制速度數(shù)據(jù)Lr而被輸出。這樣，當(dāng)在比第一減速距離靠缸行程側(cè)從控制部54向控制閥45B輸出指令信號Yal時，控制閥45B基于來自控制部54的指令信號Yal，對通過操作裝置40的操作而調(diào)整后的先導(dǎo)液壓進(jìn)行減壓。由此，向動臂缸23的方向控制閥41供給的先導(dǎo)油被限制。通過利用控制閥45B對作用于方向控制閥41的先導(dǎo)液壓進(jìn)行減壓，從而來限制動臂13的上升動作中的動臂缸23的缸速度?？刂撇?2以使動臂缸23按照限制速度數(shù)據(jù)的減速率(限制速度)進(jìn)行移動的方式向控制閥45B輸出指令信號。由此，動臂缸23以線Ldl所示的缸速度曲線進(jìn)行移動，緩和了到達(dá)缸行程末端時的沖擊。
[0094]在對操作裝置40進(jìn)行了半桿操作時，從控制部54向控制閥45B輸出指令信號Ya2。在缸行程成為第一減速距離之前，指令信號Ya2基于操作裝置40的操作而被輸出。若缸行程成為比第一減速距離靠行程末端側(cè)，則指令信號Ya2基于限制速度數(shù)據(jù)Lr而被輸出。這樣，當(dāng)在比第一減速距離靠缸行程側(cè)從控制部54向控制閥45B輸出指令信號Ya2時，控制閥45B基于來自控制部54的指令信號Ya2，對通過操作裝置40的操作而調(diào)整后的先導(dǎo)液壓進(jìn)行減壓。由此，向動臂缸23的方向控制閥41供給的先導(dǎo)油被限制。通過利用控制閥45B對作用于方向控制閥41的先導(dǎo)液壓進(jìn)行減壓，從而來限制動臂13的上升動作中的動臂缸23的缸速度?？刂撇?2以使動臂缸23按照限制速度數(shù)據(jù)的減速率(限制速度)進(jìn)行移動的方式向控制閥45B輸出指令信號。由此，動臂缸23以線Ldl所示的缸速度曲線進(jìn)行移動，緩和了到達(dá)缸行程末端時的沖擊。
[0095]然而，假定如下情形:當(dāng)對操作裝置40進(jìn)行操作以使動臂13進(jìn)行上升動作且動臂缸23移動到了缸行程末端的附近時，使操作裝置40的操作桿返回到中立位置而使動臂缸23(動臂13)停止，之后再次開始操作裝置40的操作以使動臂13進(jìn)行上升動作。
[0096]例如，在工作裝置I成為如圖2所示那樣的小回轉(zhuǎn)姿勢時，存在如下情況:操作員在對操作裝置40進(jìn)行操作以使動臂缸23移動至距缸行程末端為第一減速距離的跟前附近的位置之后，暫時使操作裝置40的操作桿返回到中立位置而使動臂缸23的移動停止，然后，再次開始操作裝置40的操作以使動臂缸23移動至缸行程末端附近。在對操作裝置40進(jìn)行操作而開始在距缸行程末端為第一減速距離的位置處于停止?fàn)顟B(tài)的動臂缸23的移動的情況下，動臂缸23基于操作裝置40的操作而朝向缸行程末端加速，在距離缸行程末端較近的位置(例如第一減速距離附近)處，基于設(shè)定好的減速率，向控制閥45輸出指令信號。但是，由于輸出指令信號時的動臂缸23距缸行程末端的距離較短且動臂缸23處于加速中，因此，控制閥45B對基于操作裝置40的操作的先導(dǎo)液壓進(jìn)行的減壓不夠，動臂缸23的缸速度未被充分減速的可能性變高。其結(jié)果是，動臂缸23以高速的缸速度到達(dá)缸行程末端。其結(jié)果是，導(dǎo)致到達(dá)缸行程末端時的沖擊變大。
[0097]另外，還假定如下情形:當(dāng)操作員使進(jìn)行上升動作的動臂13的動作暫時停止時，使動臂缸23在距缸行程末端的距離較短的位置(例如距缸行程末端為第二減速距離的附近)處暫時停止。即，存在如下情況:操作員對操作裝置40進(jìn)行操作以使動臂缸23移動至距缸行程末端為第二減速距離的附近之后，暫時使操作裝置40的操作桿返回到中立位置而使動臂缸23的移動停止，然后，再次開始操作裝置40的操作以使動臂缸23移動至缸行程末端。在對操作裝置40進(jìn)行操作而開始在距缸行程末端為第二減速距離的附近處于停止?fàn)顟B(tài)的動臂缸23的移動的情況下，在位于距缸行程末端為第二減速距離的停止位置處于停止?fàn)顟B(tài)的動臂缸23欲基于操作裝置40的操作而朝向缸行程末端加速，但在第二減速區(qū)間內(nèi)，控制部50基于最低減速率的指令向控制閥45B輸出指令信號。因此，即便動臂缸23從停止位置加速，缸速度也足夠低。假設(shè)即便不存在控制閥45B對先導(dǎo)液壓進(jìn)行的減壓，到達(dá)缸行程末端時的動臂缸23的缸速度也為低速。即，盡管即便不存在控制閥45B對先導(dǎo)液壓進(jìn)行的減壓，到達(dá)缸行程末端時的沖擊也較小，但當(dāng)由控制閥45B進(jìn)行通過操作裝置40的操作而調(diào)整后的先導(dǎo)液壓的減壓時，動臂缸23不必要地緩慢移動。
[0098]于是，在本實(shí)施方式中，設(shè)定部53基于在動臂13的可動范圍的停止位置處于停止?fàn)顟B(tài)的動臂13的角度Θ13和預(yù)先決定的閾值，來設(shè)定減速區(qū)間以及減速區(qū)間中的動臂13的減速率。在本實(shí)施方式中，設(shè)定部53基于動臂缸23停止了時的距缸行程末端的缸行程和預(yù)先決定的閾值，來變更如參照圖6說明的那樣的限制速度數(shù)據(jù)Lr的至少一部分。
[0099]在本實(shí)施方式中，限制速度數(shù)據(jù)的變更包含擴(kuò)大減速區(qū)間以及增大最低減速率中的一方或兩方。
[0100][液壓挖掘機(jī)的控制方法]
[0101]接著，參照圖7至圖11，對本實(shí)施方式所涉及的液壓挖掘機(jī)100的控制方法進(jìn)行說明。圖7是示出本實(shí)施方式所涉及的液壓挖掘機(jī)100的控制方法的流程圖。圖8以及圖9是示出本實(shí)施方式所涉及的缸行程所涉及的閾值的圖。圖10以及圖11是示出變更后的限制速度數(shù)據(jù)的一例的圖。
[0102]在以下的說明中，將操作員放倒操作裝置40的操作桿以使動臂13進(jìn)行上升動作的情形稱作對操作裝置40進(jìn)行操作，將操作員使操作裝置40的操作桿返回到中立位置的情形稱作停止操作裝置40的操作。當(dāng)對操作裝置40進(jìn)行操作時，動臂缸23進(jìn)行驅(qū)動，動臂13進(jìn)行上升動作。當(dāng)停止操作裝置40的操作時，動臂缸23的驅(qū)動停止，動臂13的上升動作停止。另夕卜，將使停止?fàn)顟B(tài)的動臂缸23的驅(qū)動開始的情形稱作動臂缸23開始工作。
[0103]動臂姿勢檢測器16檢測動臂缸23的缸行程。運(yùn)算部52獲取動臂姿勢檢測器16的檢測信號(步驟S10)。
[0104]運(yùn)算部52基于動臂姿勢檢測器16的檢測信號，來算出距缸行程末端的動臂缸23的缸行程。由于動臂缸23的最大行程是已知的，因此，運(yùn)算部52基于根據(jù)動臂姿勢檢測器16的檢測信號導(dǎo)出的缸行程和最大行程，來算出距缸行程末端的缸行程(步驟S20)。
[0105]運(yùn)算部52基于動臂姿勢檢測器16的檢測信號，來算出動臂13的角度以及動臂缸23的缸速度。運(yùn)算部52基于動臂姿勢檢測器16的檢測信號，能夠判定動臂13以及動臂缸23是否停止。
[0106]在操作員停止了操作裝置40的操作的情況下，動臂13以及動臂缸23在可動范圍的停止位置處停止。在動臂缸23停止了的狀態(tài)下，當(dāng)操作員對操作裝置40進(jìn)行操作時，壓力傳感器46檢測操作信號。由壓力傳感器46檢測到的操作信號被操作信號獲取部51獲取(步驟S30)o
[0107]運(yùn)算部52基于由壓力傳感器46檢測到的操作信號，來判定動臂缸23是否開始工作(步驟S35)。在步驟S35中判定為動臂缸23開始工作的情況下(步驟S35:是)，運(yùn)算部52將由壓力傳感器46檢測到操作信號且由操作信號獲取部51獲取到操作信號的時刻確定為停止?fàn)顟B(tài)的動臂缸23開始工作的時刻。另外，運(yùn)算部52將從壓力傳感器46輸出操作信號且由操作信號獲取部51獲取到操作信號時的動臂缸23的位置確定為動臂缸23的驅(qū)動開始的位置、即開始工作位置。換而言之，運(yùn)算部52確定動臂缸23的驅(qū)動開始時的、即動臂缸23開始工作時的距缸行程末端的缸行程。通過運(yùn)算部52來算出動臂缸23開始工作的時刻的缸行程來作為開始工作時的距缸行程末端的缸行程，并存儲于存儲部61(步驟S40)。在步驟S35中判定為動臂缸23未開始工作的情況下(步驟S35:否)，進(jìn)入步驟S50的處理。
[0108]由開始工作時的距缸行程末端的缸行程表示的開始工作位置等同于在可動范圍內(nèi)處于停止?fàn)顟B(tài)的動臂缸23的停止位置。另外，開始工作時的距缸行程末端的缸行程與在可動范圍的停止位置處于停止?fàn)顟B(tài)的動臂13的角度Θ13呈一一對應(yīng)的關(guān)系。
[0109 ]設(shè)定部53對開始工作時的距缸行程末端的缸行程與預(yù)先決定的閾值進(jìn)行比較。閾值表示關(guān)于開始工作時的距缸行程末端的缸行程的閾值。表示閾值的閾值數(shù)據(jù)存儲在存儲部61中。在本實(shí)施方式中，閾值包含第一閾值和比第一閾值小的第二閾值。第一閾值是關(guān)于減速區(qū)間的擴(kuò)大的閾值。當(dāng)缸行程為第一閾值以下時，減速區(qū)間被擴(kuò)大。第二閾值是關(guān)于增大最低減速率的閾值。在缸行程為第二閾值以下的情況下，最低減速率被增大。
[0110]圖8是示出包含第一閾值的第一閾值數(shù)據(jù)的圖。在圖8中，橫軸表示開始工作時的距缸行程末端的缸行程，縱軸表示增益。如圖8所示，作為表數(shù)據(jù)而設(shè)定有關(guān)于開始工作時的距缸行程末端的缸行程的第一閾值。增益是使減速區(qū)間擴(kuò)大時的倍率。在缸行程比第一閾值大的情況下，增益為I。即，在缸行程比第一閾值大的情況下，減速區(qū)間既不擴(kuò)大也不縮小，而維持限制速度數(shù)據(jù)的減速區(qū)間。另一方面，在缸行程為第一閾值以下的情況下，增益比I大。在本實(shí)施方式中，開始工作時的距缸行程末端的缸行程在包含第一閾值且比第一閾值小的第一規(guī)定范圍內(nèi)，增益從I開始漸漸增加，開始工作時的距缸行程末端的缸行程在包含0[mm]且比0[mm]大的第二規(guī)定范圍內(nèi)，增益能夠設(shè)定為任意值。需要說明的是，也可以不賦予增益而賦予偏移。在缸行程為第一閾值以下的情況下，限制速度數(shù)據(jù)的減速區(qū)間按照增益而擴(kuò)大。
[0111]圖9是示出包含第二閾值的第二閾值數(shù)據(jù)的圖。在圖9中，橫軸表示開始工作時的距缸行程末端的缸行程，縱軸表示最低減速率的偏移量。如圖9所示，作為表數(shù)據(jù)而設(shè)定有關(guān)于開始工作時的距缸行程末端的缸行程的第二閾值。偏移量是使最低減速率增大時的增加量。在缸行程比第二閾值大的情況下，偏移量為O。即，在缸行程比第二閾值大的情況下，最低減速率既不增大也不減少，而維持限制速度數(shù)據(jù)的最低減速率。另一方面，在缸行程為第二閾值以下的情況下，偏移量比O大。在本實(shí)施方式中，開始工作時的距缸行程末端的缸行程在包含第二閾值且比第二閾值小的第三規(guī)定范圍內(nèi)，偏移量從O開始漸漸增加，開始工作時的距缸行程末端的缸行程在包含0[mm]且比0[mm]大的第四規(guī)定范圍內(nèi)，偏移量能夠設(shè)定為任意值。在缸行程為第二閾值以下的情況下，限制速度數(shù)據(jù)的最低減速率按照偏移量而增大。
[0112]返回到圖7，設(shè)定部53判定開始工作時的距缸行程末端的缸行程是否為第一閾值以下(步驟S50)。
[0113]在步驟S50中判定為開始工作時的距缸行程末端的缸行程比第一閾值大的情況下(步驟S50:否)，不變更限制速度數(shù)據(jù)(步驟S70)。
[0114]控制部54向控制閥45B輸出控制信號，以使動臂缸23按照限制速度數(shù)據(jù)而不施加限制(步驟S100)。例如，動臂缸23如圖6的箭頭Ya2所示那樣移動。
[0115]在步驟S50中判定為開始工作時的距缸行程末端的缸行程為第一閾值以下的情況下(步驟S50:是)，設(shè)定部53將限制速度數(shù)據(jù)的減速區(qū)間擴(kuò)大(步驟S55)。設(shè)定部53按照參照圖8說明的增益來擴(kuò)大限制速度數(shù)據(jù)的減速區(qū)間。
[0116]設(shè)定部53判定開始工作時的距缸行程末端的缸行程是否為第二閾值以下(步驟S60)。
[0117]在步驟S30中判定為開始工作時的距缸行程末端的缸行程比第二閾值大的情況下(步驟S60:否)，即，在判定為開始工作時的距缸行程末端的缸行程比第二閾值大且為第一閾值以下的情況下，控制部54向控制閥45B輸出控制信號(步驟S100)。
[0118]圖10(A)示出減速區(qū)間被擴(kuò)大了的限制速度數(shù)據(jù)，圖10(B)示出減速區(qū)間被擴(kuò)大時的時序圖。圖10(A)示出開始工作時的距缸行程末端的缸行程(開始工作位置)比第一減速距離大的例子。開始工作位置等同于停止位置。如圖10(A)所示，在開始工作時的距缸行程末端的缸行程為第一閾值以下的情況下，設(shè)定具有相對于限制速度數(shù)據(jù)Lr的減速區(qū)間而擴(kuò)大了的減速區(qū)間的限制速度數(shù)據(jù)Lr I。
[0119]如上所述，限制速度數(shù)據(jù)Lr的減速區(qū)間包含:以預(yù)先設(shè)定的減速度減速的第一減速區(qū)間；以及以恒定的最低減速率使動臂缸23移動至缸行程末端的第二減速區(qū)間。設(shè)定部53擴(kuò)大第一減速區(qū)間以及第二減速區(qū)間，從而擴(kuò)大減速區(qū)間。
[0120]在本實(shí)施方式中，限制速度數(shù)據(jù)Lr包含:拐點(diǎn)Pl和終點(diǎn)P2;以及將上述拐點(diǎn)Pl和終點(diǎn)P2連結(jié)的直線。設(shè)定部53通過將拐點(diǎn)Pl以及終點(diǎn)P2的缸行程的值分別乘以增益而得到拐點(diǎn)Pla以及終點(diǎn)P2a，并且用直線將上述拐點(diǎn)Pla以及終點(diǎn)P2a連結(jié)，由此設(shè)定限制速度數(shù)據(jù)Lrl ο
[0121 ]控制部54向控制閥45B輸出指令信號，以使得動臂缸23按照減速區(qū)間擴(kuò)大了的限制速度數(shù)據(jù)Lrl移動(步驟S100)。
[0122]在圖10(A)中，線Ld3表示基于操作裝置40的操作的動臂缸23的缸速度。在圖10(A)所示的例子中，控制部54按照限制速度數(shù)據(jù)的減速率，向控制閥45B輸出指令信號?？刂崎y45B以基于來自控制部54的指令信號對動臂13的上升動作中的動臂缸23的缸速度進(jìn)行限制的方式進(jìn)行工作。在本實(shí)施方式中，第一減速區(qū)間以遠(yuǎn)離缸行程末端的方式偏移，動臂缸23基于控制部54的指令信號而開始減速的時機(jī)提前。因此，能夠使動臂缸23的缸速度充分地減速。由此，動臂缸23以圖10 (A)的線Ld3所示的缸速度曲線移動，在圖10 (B)所示的時刻T4，到達(dá)行程末端。緩和了到達(dá)缸行程末端時的沖擊。
[0123]圖10(A)的虛線Ld3’示出比較例所涉及的缸速度曲線，圖10(B)的虛線示出比較例所涉及的時序圖。在比較例中，未擴(kuò)大減速區(qū)間，并且在時刻T4動臂缸23未停止，從而到達(dá)行程末端時的沖擊未得到緩和。
[0124]返回到圖7，在步驟S60中判定為開始工作時的距缸行程末端的缸行程為第二閾值以下的情況下(步驟S60:是)，設(shè)定部53增大最低減速率(步驟S90)。設(shè)定部53按照參照圖9而說明的偏移量來增大限制速度數(shù)據(jù)的最低減速率。
[0125]圖1l(A)示出最低減速率增大了的限制速度數(shù)據(jù)，圖1l(B)示出最低減速率擴(kuò)大了時的時序圖。圖1l(A)示出開始工作時的距缸行程末端的缸行程(開始工作位置)大致為第二減速距離的例子。如圖1l(A)所示，在開始工作時的距缸行程末端的缸行程為第二閾值以下的情況下，設(shè)定具有相對于限制速度數(shù)據(jù)Lr的最低減速率而向正向偏移了規(guī)定量的最低減速率的限制速度數(shù)據(jù)Lr2。
[0126]控制部54向控制閥54輸出指令信號，以使得動臂缸23按照最低減速率增大了的限制速度數(shù)據(jù)Lr2移動(步驟S100)。
[0127]在圖11(A)中，線Ld4表示基于操作裝置40的操作的動臂缸23的缸速度。在圖11 (A)所示的例子中，基于操作裝置40的操作，使動臂缸23的移動從缸行程開始工作的位置開始?；诓僮餮b置40的操作的動臂缸23的缸速度例如如圖11 (A)的線Ld4所示那樣發(fā)生變化。在距缸行程末端規(guī)定距離的停止位置處于停止?fàn)顟B(tài)的動臂缸23基于操作裝置40的操作而朝向缸行程末端加速，在距離缸行程末端非常短的位置即位置Pd4處，基于操作裝置40的操作的動臂缸23的缸速度從第二減速區(qū)間的減速率增大，通過操作裝置40的操作而使動臂缸23加速。動臂缸23以圖1l(A)的線Ld4所示的缸速度曲線進(jìn)行移動。動臂缸23的缸速度不會被過度限制，動臂缸23不會不必要地緩慢移動。
[0128]圖1l(A)的虛線Ld4’示出比較例所涉及的缸速度曲線，圖1l(B)的虛線示出比較例所涉及的時序圖。在比較例中，未增大最低減速率，動臂缸23不必要地緩慢移動。
[0129]需要說明的是，在本實(shí)施方式中，控制部54在向控制閥4 5 B輸出控制信號的情況下，基于最大缸速度和根據(jù)限制速度數(shù)據(jù)求出的減速率，來確定缸速度的限制值。在存儲部61中存儲有表示方向控制閥41的閥柱行程與缸速度之間的關(guān)系的表數(shù)據(jù)，控制部54基于該表數(shù)據(jù)和所確定的缸速度，來算出閥柱行程的限制值。另外，在存儲部61中存儲有表示閥柱行程與供先導(dǎo)油流動的油路44的壓力(PPC壓)之間的關(guān)系的表數(shù)據(jù)，控制部54基于該表數(shù)據(jù)與算出的閥柱行程，來算出PPC壓的限制值。另外，在存儲部61中存儲有表示PPC壓與為了得到該P(yáng)PC壓而應(yīng)向控制閥45供給的電流之間的關(guān)系的表數(shù)據(jù)，控制部54基于該表數(shù)據(jù)和算出的PPC壓，來算出電流的限制值。需要說明的是，這些表數(shù)據(jù)是通過預(yù)先進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)或模擬而導(dǎo)出的已知數(shù)據(jù)?？刂撇?4將電流作為指令信號而輸出至控制閥45。由此，對方向控制閥41進(jìn)行驅(qū)動，以使得動臂缸23按照所確定的缸速度進(jìn)行移動。
[0130]在上述的時序圖中，桿標(biāo)志表示基于壓力傳感器46的檢測，操作信號獲取部51中的對操作裝置40進(jìn)行了操作的時機(jī)。當(dāng)對操作裝置40進(jìn)行了操作時，從操作信號輸出部49輸出操作信號(標(biāo)志信號)。另一方面，當(dāng)停止了操作裝置40的操作時，不輸出桿標(biāo)志。缸速度是由動臂姿勢檢測器16檢測的動臂缸23的缸速度。缸行程是距缸行程末端的動臂缸23的距離。減速率是以最大缸速度為基準(zhǔn)的動臂缸23的缸速度的限制速度(目標(biāo)速度)。開始工作時的缸行程是停止?fàn)顟B(tài)的動臂缸23開始工作時的距缸行程末端的動臂缸23的距離。增益是用于擴(kuò)大減速區(qū)間的倍率。偏移量是最低減速率的增加量。
[0131]在時刻Tl對操作裝置40進(jìn)行操作，在時刻T2停止操作裝置40的操作，在時刻T3再次開始操作裝置40的操作。在時刻Tl對操作裝置40進(jìn)行了操作的情況下，當(dāng)缸速度為0[mm/s]時，動臂缸23停止。
[0132]通過對操作裝置40進(jìn)行操作、對動臂缸23進(jìn)行驅(qū)動，從而距缸行程末端的缸行程漸漸減小。
[0133]從操作信號輸出部49輸出了操作信號的時刻Tl為動臂缸23的開始工作時。時刻Tl的缸行程被確定為開始工作時的距缸行程末端的缸行程，并存儲于存儲部61。在圖10所示的例子中，開始工作時(時刻T3)的距缸行程末端的缸行程是接近第一閾值的值，在圖11所示的例中，開始工作時的距缸行程末端的缸行程是接近第二閾值的值。
[0134]在圖10所示的例子中，對開始工作時(時刻T3)的距缸行程末端的缸行程即開始工作位置與第一閾值以及第二閾值進(jìn)行比較。在圖10所示的例子中，開始工作位置比第一閾值小。因此，增益被設(shè)定為比I大的值。需要說明的是，開始工作位置比第二閾值大。因此，不設(shè)定偏移量。
[0135]在圖10中，虛線Da所示的減速率與開始工作時的距缸行程末端的缸行程無關(guān)，表示不變更減速區(qū)間以及最低減速率(基于減速表Lr)時的減速率。實(shí)線Sa所示的減速率表示擴(kuò)大了減速區(qū)間時的減速率。如實(shí)線Sa所示(基于減速表Lrl)，通過擴(kuò)大減速區(qū)間，相對于不變更減速區(qū)間的減速率而言，減速的時機(jī)提前，缸速度在時刻T4成為Pd，開始基于減速表Lrl的減速。
[0136]在圖11中，設(shè)定第一閾值以及第二閾值，對開始工作時的(時刻T3)距缸行程末端的缸行程(開始工作位置)與第一閾值以及第二閾值進(jìn)行比較。在圖11所示的例子中，開始工作位置比第一閾值小且比第二閾值小。因此，可變增益被設(shè)定為比I大的值，由于在時刻T3比第二閾值小，因此偏移量被設(shè)定為規(guī)定量。
[0137]在圖11中，虛線Da所示的減速率與開始工作時的距缸行程末端的缸行程無關(guān)，表示不變更減速區(qū)間以及最低減速率時的減速率。實(shí)線Sa所示的減速率表示擴(kuò)大了減速區(qū)間且增大了最低減速率時的減速率。如實(shí)線Sa所示，通過擴(kuò)大減速區(qū)間且增大最低減速率，從而減速的時機(jī)提前，并且能夠抑制再次開始工作時的(時刻T3)減速率過度降低。
[0138][效果]
[0139]如以上說明的那樣，根據(jù)本實(shí)施方式，基于動臂13(動臂缸23)的在可動范圍的停止位置處于停止?fàn)顟B(tài)的角度Θ13(缸行程)和預(yù)先決定的閾值，來設(shè)定包含可動范圍的上端部位置(缸行程末端)的減速區(qū)間以及減速區(qū)間中的動臂13的減速率，并向控制閥45Β輸出指令信號，以使得動臂13(動臂缸23)基于該設(shè)定好的減速區(qū)間以及減速率從停止位置移動到上端部位置(缸行程末端)。由此，緩和了動臂13到達(dá)上端部位置時的沖擊，并且抑制了動臂13的動作過慢，因此，抑制了液壓挖掘機(jī)100的作業(yè)效率的下降。
[0140]另外，在本實(shí)施方式中，如圖10的線Ld3以及圖11的線Ld4所示，開始工作時的距缸行程末端的缸行程(停止位置)與缸行程末端(端部位置)之間的動臂缸23的可動范圍包括:包含開始工作時的距缸行程末端的缸行程在內(nèi)并基于操作裝置40的操作在至少一部分中以加速的狀態(tài)移動的加速區(qū)間；以及包含缸行程末端在內(nèi)并基于從控制部54輸出的指令信號以減速的狀態(tài)移動的減速區(qū)間。在加速區(qū)間內(nèi)，由于動臂缸23(動臂13)基于操作裝置40的操作而動作，因此，抑制了動臂缸23的缸速度(動臂13的移動速度)不必要地變慢。因此，抑制了作業(yè)效率的下降。另外，在減速區(qū)間內(nèi)，由于動臂缸23(動臂13)基于控制部54的控制而減速，因此，緩和了動臂缸23到達(dá)缸行程末端且動臂13到達(dá)上端部位置時的沖擊。
[0141]另外，在本實(shí)施方式中，當(dāng)停止?fàn)顟B(tài)的動臂缸23的缸行程(動臂13的角度Θ13)為第一閾值以下時，減速區(qū)間被擴(kuò)大。因此，即便在從停止?fàn)顟B(tài)再次開始工作的情況下，也能夠緩和動臂缸23到達(dá)缸行程末端且動臂13到達(dá)上端部位置時的沖擊。
[0142]另外，在本實(shí)施方式中，減速區(qū)間包含:以預(yù)先設(shè)定的減速度減速的第一減速區(qū)間；以及以恒定的最低減速率移動至缸行程末端(上端部位置)的第二減速區(qū)間，設(shè)定部53不變更第一減速區(qū)間而擴(kuò)大第二減速區(qū)間，從而擴(kuò)大減速區(qū)間。由此，動臂缸23(動臂13)減速時的減速度始終恒定不變，能夠緩和沖擊。
[0143]另外，在本實(shí)施方式中，當(dāng)停止?fàn)顟B(tài)的動臂缸23的缸行程(動臂13的角度Θ13)為比第一閾值小的第二閾值以下時，最低減速率被增大。因此，在缸行程末端(上端部位置)的附近，抑制了動臂缸23(動臂13)以不必要的低速工作，抑制了作業(yè)效率的下降。
[0144]需要說明的是，在上述的實(shí)施方式中，作業(yè)機(jī)械100為液壓挖掘機(jī)100。在上述的實(shí)施方式中說明的控制裝置50以及控制方法除了液壓挖掘機(jī)100以外，也能夠應(yīng)用于具有工作裝置的全部作業(yè)機(jī)械。
[0145]需要說明的是，在上述實(shí)施方式中，在動臂13進(jìn)行了上升動作時的上端部位置的附近，限制動臂13的移動速度。也可以在動臂13進(jìn)行了下降動作時的下端部位置的附近，限制動臂13的移動速度，還可以用于在斗桿的行程末端附近的移動速度的限制。
[0146]需要說明的是，在上述的實(shí)施方式中說明的液壓挖掘機(jī)100不局限于后方小回轉(zhuǎn)挖掘機(jī)。
[0147]附圖標(biāo)號說明
[0148]I工作裝置
[0149]2上部回轉(zhuǎn)體
[0150]3下部行駛體
[0151]4回轉(zhuǎn)臺
[0152]5 配重
[0153]6設(shè)備室
[0154]7發(fā)動機(jī)室
[0155]8駕駛室
[0156]9 履帶
[0157]10檢測裝置
[0158]11 鏟斗
[0159]12 斗桿
[0160]13 動臂
[0161]14鏟斗姿勢檢測器
[0162]15斗桿姿勢檢測器
[0163]16動臂姿勢檢測器
[0164]20液壓缸
[0165]20A蓋側(cè)油室
[0166]20B桿側(cè)油室
[0167]21鏟斗缸
[0168]22斗桿缸
[0169]23動臂缸
[0170]40操作裝置
[0171]41方向控制閥
[0172]42主液壓栗
[0173]43先導(dǎo)液壓栗
[0174]44A、44B、44C 油路
[0175]45A、45B、45C 控制閥
[0176]46A、46B壓力傳感器
[0177]47A、47B 油路
[0178]48 梭閥
[0179]50控制裝置
[0180]51操作信號獲取部
[0181]52運(yùn)算部
[0182]53設(shè)定部
[0183]54控制部
[0184]61存儲部
[0185]62輸入輸出部
[0186]100液壓挖掘機(jī)(作業(yè)機(jī)械)
[0187]200控制系統(tǒng)
[0188]300液壓系統(tǒng)
[0189]AXl旋轉(zhuǎn)軸
[0190]AX2旋轉(zhuǎn)軸
[0191]AX3旋轉(zhuǎn)軸
[0192]RX回轉(zhuǎn)軸
[0193]Θ11 角度
[0194]Θ12 角度
[0195]Θ13 角度
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種作業(yè)機(jī)械，其具備: 液壓缸，其在可動范圍內(nèi)驅(qū)動工作裝置； 檢測裝置，其檢測所述工作裝置的姿勢； 操作信號檢測部，其檢測進(jìn)行了所述工作裝置的操作時的操作信號； 控制閥，其能夠調(diào)整向所述液壓缸供給的工作油的供給量； 運(yùn)算部，其基于所述操作信號檢測部檢測到的操作信號，來判定所述工作裝置是否在所述可動范圍的停止位置處開始工作； 設(shè)定部，其基于在所述停止位置處于停止?fàn)顟B(tài)的所述工作裝置的姿勢和預(yù)先決定的閾值，來設(shè)定包含所述可動范圍的端部位置在內(nèi)的減速區(qū)間以及所述減速區(qū)間中的所述工作裝置的減速率;以及 控制部，其向所述控制閥輸出指令信號，以使得所述工作裝置基于所述減速區(qū)間以及所述減速率從所述停止位置移動至所述端部位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的作業(yè)機(jī)械，其中， 所述作業(yè)機(jī)械具備操作所述液壓缸的操作裝置， 所述停止位置與所述端部位置之間的所述可動范圍包括:包含所述停止位置在內(nèi)并基于所述操作裝置的操作進(jìn)行移動的區(qū)間；以及包含所述端部位置在內(nèi)并基于從所述控制部輸出的所述指令信號進(jìn)行移動的所述減速區(qū)間。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的作業(yè)機(jī)械，其中， 所述工作裝置的姿勢包含所述工作裝置的角度， 所述閾值包含第一閾值， 所述設(shè)定部在所述停止?fàn)顟B(tài)的所述工作裝置的角度為所述第一閾值以下時，擴(kuò)大所述減速區(qū)間。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的作業(yè)機(jī)械，其中， 所述減速區(qū)間包含:以規(guī)定的減速度減速的第一減速區(qū)間；以及以恒定的最低減速率移動至所述端部位置的第二減速區(qū)間， 所述設(shè)定部不變更所述第一減速區(qū)間而擴(kuò)大所述第二減速區(qū)間，從而擴(kuò)大所述減速區(qū)間。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的作業(yè)機(jī)械，其中， 所述閾值包含比所述第一閾值小的第二閾值， 所述設(shè)定部在所述停止?fàn)顟B(tài)的所述工作裝置的角度為所述第二閾值以下時，增大所述最低減速率。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的作業(yè)機(jī)械，其中， 所述端部位置是所述工作裝置進(jìn)行了上升動作時的上端部位置。7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的作業(yè)機(jī)械，其中， 所述作業(yè)機(jī)械是包含下部行駛體和上部回轉(zhuǎn)體的后方小回轉(zhuǎn)型液壓挖掘機(jī)， 所述上部回轉(zhuǎn)體的后部的配重被規(guī)定為，相對于所述上部回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)半徑呈規(guī)定關(guān)系的尺寸。8.一種作業(yè)機(jī)械的控制方法，其包括: 對由液壓缸在可動范圍內(nèi)驅(qū)動的工作裝置的姿勢進(jìn)行檢測； 基于所述工作裝置的操作，來判定所述工作裝置是否在所述可動范圍的停止位置處開始工作； 基于在所述停止位置處于停止?fàn)顟B(tài)的所述工作裝置的姿勢和預(yù)先決定的閾值，來設(shè)定包含所述可動范圍的端部位置在內(nèi)的減速區(qū)間以及所述減速區(qū)間中的所述工作裝置的減速率；以及 向能夠調(diào)整向所述液壓缸供給的工作油的供給量的控制閥輸出指令信號，以使得所述工作裝置基于所述減速區(qū)間以及所述減速率從所述停止位置移動至所述端部位置。
【文檔編號】E02F9/22GK105874131SQ201580003299
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年11月19日
【發(fā)明人】巖崎吉朗, 市原將志
【申請人】株式會社小松制作所