專利名稱：：挖掘機(jī)的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及挖掘機(jī)的控制裝置，特別是涉及在操作裝置和由它驅(qū)動(dòng)的作業(yè)裝置之間提供一種直觀的控制關(guān)系，使操作裝置的動(dòng)作與作業(yè)裝置相互有邏輯上的相關(guān)關(guān)系并制作成為使作業(yè)人員得以容易地進(jìn)行操作的多自由度的作業(yè)裝置的挖掘機(jī)的控制裝置。一般說挖掘機(jī)具有由多數(shù)個(gè)關(guān)節(jié)構(gòu)成的作業(yè)裝置、回轉(zhuǎn)裝置和行走裝置，并需要使它們動(dòng)作的多數(shù)個(gè)手柄或踏板之類的操作裝置。但是，由于操作裝置和作業(yè)裝置之間邏輯上的相關(guān)關(guān)系小，對(duì)于不熟練的作業(yè)人員來說很難進(jìn)行要求平坦作業(yè)之類的高級(jí)操作技術(shù)的作業(yè)，而且為了高精度地操作多數(shù)的操作裝置需要長(zhǎng)的時(shí)間和努力。此外，即使是熟練的作業(yè)人員，若操作多數(shù)的操作裝置，也存在著易于產(chǎn)生疲勞和緊張以致作業(yè)效率降低的缺點(diǎn)。為了克服上述缺點(diǎn)，提出了(US4059196、日本國(guó)特開昭62-3394、日本國(guó)特開平5-257551)一種用作業(yè)裝置的小型模型實(shí)際制作操作裝置并使之跟蹤位置的裝置的方案，但是，由于這些方案都必須不斷跟蹤作業(yè)時(shí)的位置，故不僅不方便而且操作裝置也復(fù)雜。此外，還有一種把現(xiàn)有的設(shè)置于垂直平面上使用的操作裝置設(shè)置于水平平面上并將操作裝置和作業(yè)裝置的平面作成同一平面來執(zhí)行直觀的作業(yè)的方案(日本國(guó)特開昭58-22613、日本國(guó)特開昭59-131066、US5160239、US5424623、EPO361666A1、日本國(guó)實(shí)開平4-134570、日本國(guó)特開平3-275819)，但是，由于作業(yè)時(shí)的安全裝置不足，且回轉(zhuǎn)作業(yè)和行走作業(yè)不能脫離既存的慣例，故依然在可操作性上存在著問題。另一方面，由于每種裝備的操作方式不同，故可以選擇操作方式以滿足操作者的嗜好的那些發(fā)明(日本國(guó)特開平5-156665、日本國(guó)特開昭64-31153、日本國(guó)特開平4-30034)由于不包含直觀性的操作方法，而僅考慮了操作裝置與作業(yè)裝置間的一一對(duì)應(yīng)，故為要進(jìn)行熟練的操作必須付出相當(dāng)多的努力。因此，本發(fā)明的目的是提供一種可用兩手自由自在地對(duì)多關(guān)節(jié)的作業(yè)裝置、行走裝置和旋轉(zhuǎn)裝置進(jìn)行操作的挖掘機(jī)的控制裝置。本發(fā)明的另一目的是提供一種使得在操作者與作業(yè)裝置之間提供直觀的控制關(guān)系，且使操作裝置的動(dòng)作與作業(yè)裝置的動(dòng)作相互有邏輯上的相關(guān)關(guān)系，且使得作業(yè)者可以容易地對(duì)多自由度的作業(yè)裝置進(jìn)行操作的挖掘機(jī)的控制裝置。本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種使得可多樣地設(shè)定裝備的功能、并根據(jù)操作者的狀態(tài)可適宜地選擇該功能且易于進(jìn)行那些要求高度熟練的技術(shù)的操作的挖掘機(jī)的控制裝置。上述的本發(fā)明的目的在于提供一種具有下述特征的多關(guān)節(jié)作業(yè)裝置的控制裝置來實(shí)現(xiàn)。這一特征是在具備有由附著于對(duì)下部行走體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的上部旋轉(zhuǎn)體的頭部上的懸臂、附著于上述懸臂的頭部上的搖臂、附著于上述搖臂的頭部上的鏟斗等等多數(shù)個(gè)關(guān)節(jié)構(gòu)成的作業(yè)裝置；進(jìn)行驅(qū)動(dòng)使得上部對(duì)于上述下部行走體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)裝置；驅(qū)動(dòng)上述下部行走體的左右履帶的行走裝置；本身為驅(qū)動(dòng)上述各自的作業(yè)裝置、旋轉(zhuǎn)裝置及行走裝置的執(zhí)行器的作業(yè)油缸及油壓電機(jī)；根據(jù)規(guī)定的信號(hào)調(diào)節(jié)流入各執(zhí)行器的流量的油壓控制閥；被設(shè)置于上述懸臂與上部旋轉(zhuǎn)體之間并檢測(cè)懸臂對(duì)上部旋轉(zhuǎn)體的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角的懸臂角度檢測(cè)傳感器；設(shè)于上述懸臂與搖臂之間并檢測(cè)搖臂對(duì)懸臂的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角的搖臂角度檢測(cè)傳感器；設(shè)置于上述搖臂與鏟斗之間并檢測(cè)鏟斗對(duì)搖臂的相對(duì)角的鏟斗角檢測(cè)傳感器的挖掘機(jī)控制裝置中，被構(gòu)成為具有可由操作者的操作分別進(jìn)行三方向運(yùn)動(dòng)的控制、且輸出比例于對(duì)各自的操作方向從中立偏離開來的量的信號(hào)的一對(duì)操作裝置；設(shè)置有多個(gè)功能選擇開關(guān)，并借助于功能選擇輸出規(guī)定的信號(hào)，同時(shí)顯示所選擇的功能的開關(guān)板；從上述操作裝置和開關(guān)板及上述各關(guān)節(jié)傳感器接受輸入信號(hào)并把多個(gè)作業(yè)裝置控制信號(hào)供給上述油壓控制閥并控制供往各執(zhí)行器的油量的控制器。倘采用本發(fā)明的理想的第1特征，則上述操作裝置被構(gòu)成為具有被設(shè)置于垂直平面上使得與上述作業(yè)裝置的作業(yè)平面具有同一操作平面且通過操作量及操作方向來驅(qū)動(dòng)上述作業(yè)裝置的第1操作裝置；被設(shè)置于垂直平面上且通過操作量及操作方向驅(qū)動(dòng)行走裝置和旋轉(zhuǎn)裝置的第2操作裝置。倘采用本發(fā)明的理想的第2特征，則上述第1操作裝置可以在對(duì)于第1軸進(jìn)行往復(fù)的第1操作方向、對(duì)與第1軸進(jìn)行直交的第2軸進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的第2操作方向和對(duì)第1軸與第2軸構(gòu)成的平面直交的第3軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的第3操作方向上進(jìn)行操作。倘采用本發(fā)明的理想的第3特征，則上述第2操作裝置，則具有對(duì)于第1軸進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的第1操作方向、對(duì)于垂直于第1軸的第2軸進(jìn)行往復(fù)的第2操作方向和對(duì)于第1軸與第2軸構(gòu)成的平面垂直的第3軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的第3操作方向，且上述第3方向的操作方向分別順次與上述行走裝置的前后行走，行走裝置的左右旋轉(zhuǎn)及旋轉(zhuǎn)裝置的左右旋轉(zhuǎn)動(dòng)作相對(duì)應(yīng)。倘采用本發(fā)明的理想的第4特征，則還具備被設(shè)置于上述第2操作裝置的圓周面上、且在on狀態(tài)時(shí)，把上述第2操作裝置進(jìn)行的對(duì)第3操作方向的信號(hào)輸出至上述控制器的旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)。倘采用本發(fā)明的理想的第5特征，則還具備被設(shè)置上述上部旋轉(zhuǎn)體與上述行走體之間，感知上部旋轉(zhuǎn)體對(duì)下部行走體的相對(duì)角并輸出至上述控制器的旋轉(zhuǎn)傳感器。倘采用本發(fā)明的理想的第6特征，則進(jìn)行這樣地控制以用上述旋轉(zhuǎn)傳感器所感知的上部旋轉(zhuǎn)體對(duì)下部行走體的相對(duì)角180度為基準(zhǔn)、交替進(jìn)行第2操作裝置在第1操作方向上進(jìn)行的下部行走體的前進(jìn)和后進(jìn)動(dòng)作使得在操作者的座標(biāo)上總是與前方和后方的操作概念一致。倘采用本發(fā)明的理想的第7特征，則上述開關(guān)板被構(gòu)成為具有決定是否執(zhí)行對(duì)作業(yè)對(duì)象的屈曲面的平坦作業(yè)的平坦作業(yè)開關(guān)；決定在作業(yè)中是否把上述鏟斗的絕對(duì)角度維持為恒定的鏟斗角維持開關(guān)；在平坦作業(yè)的情況下，設(shè)定作業(yè)對(duì)象平坦面的角度的角度設(shè)定開關(guān)；把上述操作裝置的操作轉(zhuǎn)換成手動(dòng)和自動(dòng)模式的模式選擇開關(guān)；把裝備的操作狀態(tài)和操作方式之類的形形色色的信息進(jìn)行顯示的顯示部分。倘采用本發(fā)明的理想的第8特征，則如果用上述模式選擇開關(guān)選擇了手動(dòng)模式，則第1操作裝置的第1操作方向控制(手動(dòng)操作)懸臂的操作，第2操作方向控制(手動(dòng)操作)搖臂的動(dòng)作，第3操作方向控制(手動(dòng)操作)鏟斗的動(dòng)作。倘采用本發(fā)明的理想的第9特征，若用上述模式開關(guān)選擇了自動(dòng)模式時(shí)，則進(jìn)行控制(自動(dòng)操作)使得據(jù)第1操作裝置的第1和第2操作方向產(chǎn)生的方向和操作量追蹤上述鏟斗的支樞，同時(shí)根據(jù)第3方向所產(chǎn)生的方向和操作量操作上述鏟斗。倘采用本發(fā)明的理想的第10特征，則還具備鏟斗開關(guān)，該鏟斗開關(guān)被設(shè)置于上述第1操作裝置的圓周面上，且在on狀態(tài)時(shí)，把對(duì)于上述第1操作裝置的第3操作方向的操作量和方向的規(guī)定信號(hào)輸出至上述控制器。倘采用本發(fā)明的理想的第11特征，則當(dāng)在上述自動(dòng)操作中選擇了上述鏟斗角維持開關(guān)。那么一邊執(zhí)行上述自動(dòng)操作，一邊還要追蹤鏟斗對(duì)搖臂的角度以維持已由操作者設(shè)定好了的鏟斗的絕對(duì)角，同時(shí)，在有鏟斗的操作的情況下，優(yōu)先于操作者的操作控制鏟斗，以把鏟斗的最終角度再次控制為應(yīng)該追蹤的絕對(duì)角度。倘采用本發(fā)明的理想的第12特征，則要這樣地進(jìn)行控制當(dāng)選擇了上述平坦作業(yè)開關(guān)后，自動(dòng)地選擇上述自動(dòng)操作，檢測(cè)上部旋轉(zhuǎn)體與懸臂之間的相對(duì)角度、懸臂與搖臂之間的相對(duì)角度和搖臂與鏟斗之間的相對(duì)角度，并根據(jù)自動(dòng)操作的第1操作裝置的第1操作方向和第2操作方向所產(chǎn)生的方向和操作量追蹤鏟斗的頂端，同時(shí)根據(jù)第3操作方向所產(chǎn)生的方向和操作量操作鏟斗。倘采用本發(fā)明的理想的第13特征，則在同時(shí)選擇了平坦作業(yè)開關(guān)和鏟斗角維持開關(guān)時(shí)這樣地進(jìn)行控制根據(jù)第1操作裝置的自動(dòng)操作所產(chǎn)生的操作量和操作方向控制為使追蹤鏟斗頂端的位置，同時(shí)當(dāng)有了由第3操作方向所產(chǎn)生的操作信號(hào)時(shí)在鏟斗頂端的位置不動(dòng)的狀態(tài)下優(yōu)先于操作者的操作來控制鏟斗，在沒有鏟斗的動(dòng)作信號(hào)的情況下，則把對(duì)于絕對(duì)水平面的已設(shè)定好的鏟斗的絕對(duì)角度維持恒定。倘采用本發(fā)明的理想的第14特征，則還具備一個(gè)控制開關(guān)，它被設(shè)置于上述第1操作裝置的頭部并連結(jié)到上述控制器上，在on狀態(tài)下，根據(jù)上述第1操作裝置的規(guī)定的操作方向和操作量進(jìn)行追蹤的追蹤點(diǎn)可在用上述角度設(shè)定開關(guān)設(shè)定好的作業(yè)平面上動(dòng)作。倘采用本發(fā)明的理想的第15特征，則當(dāng)在平坦作業(yè)中選擇了上述開關(guān)，則這樣進(jìn)行控制根據(jù)上述第1操作裝置的第1操作方向和第2操作方向產(chǎn)生的方向和操作量使被追蹤的鏟斗的頂端在具有用上述角度設(shè)定開關(guān)設(shè)定好的恒定角度的作業(yè)平面上動(dòng)作。對(duì)附圖進(jìn)行說明圖1是依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的挖掘機(jī)的旋轉(zhuǎn)裝置和行走裝置的控制裝置的概略圖。圖2是依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的挖掘機(jī)的作業(yè)裝置進(jìn)行控制的控制裝置的概略圖。圖3是圖2的簡(jiǎn)略圖。圖4是圖1的操作裝置的內(nèi)部傳感器的配置概略圖。實(shí)施例以下，依據(jù)本發(fā)明的理想的實(shí)施例。圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的挖掘機(jī)的旋轉(zhuǎn)裝置和行走裝置的控制裝置，圖2概略圖示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的挖掘機(jī)的作業(yè)裝置的控制裝置，圖3是圖2的略圖。如圖1和圖2所示，具備有提供已安裝于裝備上的作業(yè)裝置100、且本身是已安裝于裝備的上部的第1鏈節(jié)(Link)的懸臂40、已被安裝在懸臂頭部上的身為第2鏈節(jié)的搖臂50、本身為連結(jié)到搖臂的頭部上的作業(yè)器具的鏟斗60，該作業(yè)器具也有時(shí)和作業(yè)裝置不同。這樣的挖掘機(jī)由下部行走體79、被結(jié)合為可對(duì)于該下部行走體旋轉(zhuǎn)的上部旋轉(zhuǎn)體70、被結(jié)合到該上部旋轉(zhuǎn)體的前方部位上并借助于多個(gè)關(guān)節(jié)可進(jìn)行角度變換的作業(yè)裝置100構(gòu)成。作業(yè)裝置100采用在垂直平面上動(dòng)作，并使懸臂40的支樞點(diǎn)或裝備的上部70進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的辦法，具有身為動(dòng)作區(qū)域的多個(gè)垂直平面。懸臂40借助于油壓油缸41進(jìn)行動(dòng)作并使作業(yè)裝置100上下動(dòng)作，搖臂50借助于油壓油缸51使作業(yè)器具相對(duì)于裝備或遠(yuǎn)或近地動(dòng)作，鏟斗60借助于油壓油缸61進(jìn)行打開或關(guān)閉的運(yùn)動(dòng)。在懸臂40與上部旋轉(zhuǎn)體70之間設(shè)置有檢測(cè)懸臂對(duì)于上部旋轉(zhuǎn)體的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角的懸臂角度檢測(cè)傳感器46，在懸臂40與搖臂50之間設(shè)置有檢測(cè)搖臂對(duì)于懸臂的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角的搖臂角度檢測(cè)傳感器56，在搖臂50與鏟斗60之間設(shè)置檢測(cè)鏟斗對(duì)于搖臂的相對(duì)角的鏟斗角檢測(cè)傳感器66。向各個(gè)作業(yè)油缸41、51和61供給的油量分別由油壓控制閥42、52、62進(jìn)行調(diào)整，在作旋轉(zhuǎn)動(dòng)作和行走動(dòng)作的情況下供往各自的油壓電機(jī)74、84、194的油量分別由油壓控制閥76、86和196操作，在這些油壓控制閥與作業(yè)者之間設(shè)置操作裝置20、30，開關(guān)板90及控制器10。旋轉(zhuǎn)電機(jī)74驅(qū)動(dòng)裝備的上部旋轉(zhuǎn)體70，左行走電機(jī)84承擔(dān)裝備的左行走，右行走電機(jī)194擔(dān)當(dāng)右行走。由電氣式托梁(joistic)等等構(gòu)成的操作裝置20、30分別設(shè)于操作者的左右，是一種可作3方向運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造。設(shè)置于運(yùn)轉(zhuǎn)席一側(cè)的第1操作裝置20，如圖2所示，被安裝在水平面上，具有三個(gè)操作方向在與本身是作業(yè)裝置的作業(yè)區(qū)域的垂直平面同一操作平面上，在身為上下方向的第1軸(X軸)上進(jìn)行往復(fù)的第1操作方向21、22；在身為與第1軸直交的前后方向的第2軸(Y軸)上進(jìn)行往復(fù)的第2操作方向23、24；對(duì)于與第1軸和第2軸構(gòu)成的平面直交的第3軸(Z軸)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的第3操作方向26、27。此外，在運(yùn)轉(zhuǎn)席的另外一側(cè)設(shè)置的第2操作裝置30，如圖1所示，被安裝在垂直面上，并具有3個(gè)操作方向。這三個(gè)方向是在與本身是作業(yè)裝置100的作業(yè)區(qū)域的垂直平面垂直的操作平面上在身為前后方向的第2軸(Y軸)上進(jìn)行往復(fù)的第1操作方向31、32；在身為與第2軸直交的左右方向的第3軸(Z軸)上進(jìn)行往復(fù)的第2操作方向33、34；對(duì)于與由第2軸和第3軸構(gòu)成的平面垂直的第1軸(X軸)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)第3操作方向36、37。上述第1操作裝置20和第2操作裝置30對(duì)于各操作方向產(chǎn)生與偏離中立位置的量成比例的電信號(hào)，并用開關(guān)板90把該電信號(hào)輸往控制器10。開關(guān)板90是具有各種功能開關(guān)的裝置，可對(duì)已預(yù)先編好了程序的作業(yè)功能進(jìn)行選擇，起著操作者的選擇把作功能傳給控制器10以執(zhí)行該功能的作用，具備有用于把裝備的操作狀態(tài)或操作方式等等的信息告訴操作者的顯示部分95、把操作裝置的操作變換成手動(dòng)或自動(dòng)模式的模式選擇開關(guān)91、在對(duì)恒定的傾斜面進(jìn)行平坦作業(yè)的情況下使用的平坦作業(yè)開關(guān)92、決定是否在作業(yè)中把鏟斗60的絕對(duì)角度維持恒定的鏟斗角維持開關(guān)94、在進(jìn)行平坦作業(yè)時(shí)設(shè)定作業(yè)對(duì)象平坦面的角度的角度設(shè)定開關(guān)93。其中角度設(shè)定開關(guān)93可使用電位差計(jì)或可逆(updown)開關(guān)，使得能設(shè)定連續(xù)的角度。理想的是在第1操作裝置20和第2操作裝置30中，在各操作的圓周面上設(shè)置鏟斗安全開關(guān)28的旋轉(zhuǎn)安全裝置38，因?yàn)閷?duì)第1或第2操作方向進(jìn)行操作時(shí)，有時(shí)候?qū)Σ幌Ｍ牡?操作方向會(huì)產(chǎn)生輸出，上述安全裝置的目的是防止這一情況即，僅僅在鏟斗安全裝置和旋轉(zhuǎn)安全裝置變成為on狀態(tài)的情況下，才輸出對(duì)各操作裝置的第3操作方向的操作。控制器10接受前述的開關(guān)板90及操作裝置20、30的信號(hào)和來自各個(gè)關(guān)節(jié)傳感器46、56、66的信號(hào)并把多數(shù)個(gè)的作業(yè)裝置控制信號(hào)傳送至油壓控制閥42、52、62、76、86、196，油壓控制閥根據(jù)從控制器10傳來的控制信號(hào)控制各作業(yè)油缸41、51、61及電機(jī)74、84、194的油量使作業(yè)裝置、旋轉(zhuǎn)裝置和行走裝置按照操作者的意志動(dòng)作。依據(jù)圖2，先就與作業(yè)裝置100相關(guān)連的控制裝置來說明這樣構(gòu)成的本發(fā)明。開關(guān)板的模式開關(guān)91的狀態(tài)為手動(dòng)時(shí)，第1操作裝置20與作業(yè)裝置100之間的關(guān)系如下.</tables>在進(jìn)行這種手動(dòng)操作時(shí)，由于第1操作裝置的操作面與作業(yè)裝置的動(dòng)作面是同一個(gè)垂直平面，故邏輯上的相關(guān)關(guān)系的推算是容易的且可進(jìn)行直觀的控制。另一方面，當(dāng)選擇自動(dòng)模式時(shí)，使用控制器10控制懸臂40與搖臂50的相對(duì)角度，使得根據(jù)第1操作裝置20的第l操作方向與第2操作方向的組合所得到方向和操作量追蹤鏟斗的支樞點(diǎn)63。這時(shí)，送往控制器10的輸入變成為第1操作裝置的操作方向和操作量，輸出則變成為懸臂關(guān)節(jié)及搖臂關(guān)節(jié)的相對(duì)角度。理想的是，各關(guān)節(jié)的相對(duì)角度用關(guān)節(jié)角度檢測(cè)傳感器46、56、66測(cè)定并輸入控制器10，而作為這樣的關(guān)節(jié)角度檢測(cè)傳感器可以使用分解器、電位差計(jì)或編碼器等等。在這種狀態(tài)下，可用第3操作方向操作鏟斗60、這時(shí)，鏟斗60的動(dòng)作雖然僅僅由身為第3操作方向的旋轉(zhuǎn)方向26、27決定，但由于有時(shí)候會(huì)在第1操作裝置20的操作時(shí)產(chǎn)生不希望的動(dòng)作，故定為使得僅僅在鏟斗安全開關(guān)20動(dòng)作時(shí)才用控制器10處理鏟斗60的信號(hào)。因此，操作者在鏟斗的動(dòng)作時(shí)，必須總是在已按下鏟斗安全開關(guān)的狀態(tài)使之動(dòng)作。為了使鏟斗的支樞點(diǎn)63與第l操作裝置的操作方向和操作量相一致，控制器10應(yīng)當(dāng)控制懸臂與搖臂的相對(duì)角度θ1和θ2，但懸臂與搖臂的相對(duì)角度如圖3所示，假定把對(duì)于鏟斗的位置定為X2、Y2，懸臂的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，搖臂的長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，應(yīng)當(dāng)追蹤的鏟斗的支樞點(diǎn)63的速度為V2，并把它分為水平分量V2x和垂直分量V2y則可以用下式計(jì)算θ1=cos(θ1+θ2)l1sinθ2V2x+sin(θ1+θ2)l1sinθ2V2y..........(1)]]>θ2=[-cosθ1l2sinθ2cos(θ1+θ2)l2sinθ2]V2x-[-sinθ1l2sinθ2sin(θ1+θ2)l1sinθ2]V2y...............(2)]]>此外，當(dāng)選擇了開關(guān)板90的平坦作業(yè)開關(guān)92時(shí)，則不論有無自動(dòng)模式選擇，都要設(shè)定為使得僅僅用該本身選擇自動(dòng)模式。這時(shí)，控制器10應(yīng)這樣地進(jìn)行控制，使得根據(jù)由操作者的操作得出的第1操作裝置20的操作方向和操作量來追蹤鏟斗頂端64的位置。即，不把鏟斗60的角度限定為恒定的角度，而是使用整個(gè)范圍，同時(shí)控制鏟斗對(duì)于搖臂的相對(duì)角度θ3維持已設(shè)定好了的鏟斗的絕對(duì)角度，使得對(duì)一直根據(jù)第1操作裝置20的操作量及操作方向用自動(dòng)模式進(jìn)行追蹤的鏟斗的支樞點(diǎn)63改變成對(duì)鏟斗的頂端64追蹤。這時(shí)，當(dāng)根據(jù)第3操作方向的動(dòng)作信號(hào)使鏟斗60動(dòng)作時(shí)，用這種辦法使鏟斗動(dòng)作、并把最終鏟斗角度再度設(shè)定為再度應(yīng)追蹤的鏟斗的絕對(duì)角度。理想的情況是，若可在開關(guān)90的平坦作業(yè)開關(guān)92被選擇的狀態(tài)下動(dòng)作，則把開關(guān)92設(shè)置于第1操作裝置的頂端使得鏟斗頂端64的位置僅僅在具有用開半板90的角度設(shè)定開關(guān)93所設(shè)定好了平面才可進(jìn)行控制。這時(shí)，追蹤方向和追蹤速度遵從第1操作裝置的第2操作方向。當(dāng)在這種狀態(tài)下，有了由操作者的第1操作裝置的第3操作方向生成的鏟斗動(dòng)作信號(hào)，則根據(jù)操作方向的操作量操作鏟斗。此外，當(dāng)在平坦作業(yè)中選擇了鏟斗各維持開關(guān)94，則被控制為使上述的所有的作業(yè)都要維持鏟斗的恒定絕對(duì)角度。為了控制上述的鏟斗頂端，首先把對(duì)于鏟斗頂端64的位置定為X3、Y3，并設(shè)鏟斗的長(zhǎng)度為L(zhǎng)3、且θa為鏟斗對(duì)于絕對(duì)水平面的角度，則鏟斗的支樞點(diǎn)63的位置如下。(A)x2=x3-l3cosθay2=y3-l3sinθa]]>使用這里所決定的鏟斗的支樞63的位置X2、Y2并用前邊說過的式(1)和式(2)求解懸臂40與搖臂50的相對(duì)角度θ1及θ2、鏟斗60對(duì)搖臂50的相對(duì)角度θ3可用下式來求。θ3＝θa－θ1－θ2此外，用于邊以鏟斗64速度為基準(zhǔn)進(jìn)行控制一邊把鏟斗的角度維持為恒定的公式如下所述。首先，所要求的鏟斗頂端64的速度V3可用下式表示為鏟斗的支樞63的速度V2。把在這里求得的鏟斗的支樞點(diǎn)63的速度V2用式(1)和(2)變換成懸臂及搖臂關(guān)節(jié)的角速度后進(jìn)行控制。另外，作為不把鏟斗的角度限制為恒定的角度而是在整個(gè)范圍內(nèi)使用邊使鏟斗頂端64追蹤操作裝置的操作方向和操作量的方法可使用下式。首先在各關(guān)節(jié)的角速度與鏟斗頂端64的速度之間存在著下述關(guān)系。(C)...V3XV3y=[J]θ1θ2θa]]>其中J可用下式表示(D)..[J]=-l1s1-l2s12-l3s123-l2s12-l3s123-l3s123l1c1+l2c12+l3cl123-l2c12+l3cl123-l3cl123]]>其中、s1＝sinθ1、s2＝sinθ2、s3＝sinθ3s12＝sin(θ1＋θ2)、s123＝sin(θ1＋θ2＋θ3)其中各關(guān)節(jié)的角速度[θ]可用下式來求θ1θ2θ3=[J]T·[[J]·[J]T]-1·V3xV3y]]>以上對(duì)用于使操作裝置進(jìn)行直觀性的操作的各種操作方式進(jìn)行了說明，把它們歸納起來說明如下所述。第1方式在用開關(guān)板90選擇了自動(dòng)模式的情況下，與第1操作裝置20的第1操作方向21、22和第2操作方向23、24及操作量成比例地追蹤鏟斗2的支樞點(diǎn)63，當(dāng)有了由第3操作方向的動(dòng)作信號(hào)生成的鏟斗的操作時(shí)，用它來操作鏟斗。第2方式當(dāng)選擇了自動(dòng)模式91并已選擇了鏟斗角度維持開關(guān)94的情況下，在已把鏟斗60的絕對(duì)角度維持恒定的狀態(tài)下，與操作裝置20的第1操作方向21、22和第2操作方向23、24及操作量成比例地追蹤鏟斗的支樞點(diǎn)，當(dāng)有由第3操作方向的動(dòng)作信號(hào)生成的鏟斗的操作時(shí)，則據(jù)之進(jìn)行操作鏟斗。第3方式在選擇了平坦作業(yè)開關(guān)92的情況下，與操作裝置20的第1操作方向21、22和第2操作方向23、24及操作量成比例地追蹤鏟斗的頂端64，且當(dāng)有由第3操作方向的動(dòng)作信號(hào)生成的鏟斗的操作時(shí)，則據(jù)之操作鏟斗。第4方式，在選擇了平坦作業(yè)開關(guān)92且同已選擇了鏟斗角維持開關(guān)的情況下，在根據(jù)操作者的指定維持鏟斗60的絕對(duì)角為恒定的狀態(tài)下，與操作裝置20的第1操作方向21、22和第2操作方向23、24的操作方向及操作量成比例地追蹤鏟斗頂端64，且在有由第3操作方向的動(dòng)作信號(hào)生成的操作26、27時(shí)，則據(jù)之操作鏟斗。第5方式在選擇平坦作業(yè)開關(guān)92且已選擇了第1操作裝置20的形狀29的情況下，鏟斗的頂端64被控制為使得與第1操作裝置的第2操作方向23、24及操作量成比例地追蹤具有用開關(guān)板90的角度設(shè)定開關(guān)93所設(shè)定的恒定角度的作業(yè)平面。上邊所說的五種操作方式在開關(guān)板的顯示部分95上進(jìn)行顯示，使得操作者可以知道現(xiàn)在的操作方式。其次，對(duì)示于圖1的那一種旋轉(zhuǎn)裝置和行走裝置有關(guān)的控制裝置進(jìn)行說明。在用第2操作裝置30進(jìn)行的第1操作31、32的操作中，向前方向31的操作使在履帶80和左履帶190向前方81，191動(dòng)作，向后方向32的操作使右履帶80和左履帶190向后方82、192進(jìn)行操作。向第2操作方向的右側(cè)方向33的操作使左履帶向前方向81，使右履帶向后方向192動(dòng)作，而使裝備進(jìn)行右旋轉(zhuǎn)，向右側(cè)方向34的操作使左履帶向后方向82，右履帶向前方向191動(dòng)作使裝備進(jìn)行左旋轉(zhuǎn)的動(dòng)作。向?qū)τ谏頌榈?操作裝置30的第3操作方向的X軸的順時(shí)針方向36的操作，根據(jù)操作量使之產(chǎn)生上部旋轉(zhuǎn)體的順時(shí)針方向72的速度，向反時(shí)針方向37的操作使上部旋轉(zhuǎn)體向反時(shí)針方向73旋轉(zhuǎn)。這時(shí)，借助于旋轉(zhuǎn)安全開關(guān)38，在第1方向和第2方向的操作中，防止操作者所不希望的旋轉(zhuǎn)操作。理想的情況是，如圖4所示，在為了行走而使用第2操作裝置的情況下把設(shè)置于操作裝置中的電位差計(jì)之類的位置檢測(cè)器38、39設(shè)置于對(duì)于第3方向即前方31或后方32的法線方向上，且在前方或后方操作的情況下，必須是相互產(chǎn)生同一輸出的構(gòu)造。另外，借助于擔(dān)當(dāng)行走時(shí)第2操作裝置30的電信號(hào)，控制器10在用旋轉(zhuǎn)傳感器75測(cè)走的上部旋轉(zhuǎn)體70對(duì)下部行走體79的相對(duì)角度不超過180度的情況下，在第2操作裝置的前方向操作31之際，在進(jìn)行方向81、191上控制履帶使裝備可向前方走，在相對(duì)角超過180度的情況下，則在后進(jìn)方向82、192上控制履帶使得在操作者的方向上裝備與第2操作裝置的操作方向一致，使得在操作者的座標(biāo)上總是與前方和后方的操作概念一致。如以上所說明的那樣，倘采用本發(fā)明的挖掘機(jī)的控制裝置，則采用設(shè)置分別可在3個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)的一對(duì)操作裝置的辦法，僅用兩只手就可以容易地操作6個(gè)自由度的裝備，故具有可以防止操作者的疲勞和緊張以增加作業(yè)效率，而且提供一種可以直觀地推斷操作者與作業(yè)裝置之間的關(guān)系的操作方式使得能在短時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)熟練操作，并多樣地設(shè)定操作功能使得易于進(jìn)行那些要求高度熟練的操作技術(shù)的作業(yè)因而改善作業(yè)效率的效果。權(quán)利要求1.一種挖掘機(jī)的控制裝置，其特征是，在具備由附著于對(duì)下部行走體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的上部旋轉(zhuǎn)體的頭部的懸臂，附著于上述懸臂的頭部上的搖臂，附著于上述搖臂的頭部上的鏟斗等多數(shù)個(gè)關(guān)節(jié)構(gòu)成的作業(yè)裝置；進(jìn)行驅(qū)動(dòng)使上部對(duì)于上述下部行走體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)裝置；驅(qū)動(dòng)下部行走體的左右履帶的行走裝置；本身為驅(qū)動(dòng)上述各自的作業(yè)裝置、旋轉(zhuǎn)裝置和行走裝置的執(zhí)行器的作業(yè)油缸及油壓電機(jī)；根據(jù)規(guī)定的信號(hào)對(duì)流入各執(zhí)行器中的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的油壓控制閥；被設(shè)置于上述懸臂與上述上部旋轉(zhuǎn)體之間并檢測(cè)懸臂對(duì)上部旋轉(zhuǎn)體的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角的懸臂角度檢測(cè)傳感器；被設(shè)置于上述懸臂與上述搖臂之間并檢測(cè)搖臂對(duì)懸臂的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角的搖臂角度檢測(cè)傳感器；設(shè)于上述搖臂與鏟斗之間并檢測(cè)鏟斗對(duì)搖臂的相對(duì)角的鏟對(duì)角檢測(cè)傳感器的挖掘機(jī)的控制裝置中。被構(gòu)成具備有一對(duì)操作裝置，可借助于操作者的操作分別進(jìn)行3方向運(yùn)動(dòng)，并輸出比例于對(duì)各自的操作方向偏離開中立位置的量的電信號(hào)；開關(guān)板，設(shè)置有多數(shù)個(gè)功能選擇開關(guān)、根據(jù)功能的選擇輸出規(guī)定的信號(hào)，同時(shí)顯示所選擇的功能；控制器，接受從上述操作裝置、開關(guān)板和上述各關(guān)節(jié)傳感器來的信號(hào)并把多個(gè)作業(yè)裝置控制信號(hào)供給上述油壓控制閥以控制供往各執(zhí)行器的油量。2.如權(quán)利要求1所述的挖掘機(jī)的控制裝置，其特征是，上述操作裝置被構(gòu)成為具備第1操作裝置，被設(shè)置于垂直平面上使得與上述作業(yè)裝置的作業(yè)平面具有同一操作平面并根據(jù)操作量及操作方向驅(qū)動(dòng)上述作業(yè)裝置；第2操作裝置，被設(shè)置于垂直平面上，并根據(jù)操作量及操作方向驅(qū)動(dòng)行走裝置及旋轉(zhuǎn)裝置。3.如權(quán)利要求2所述的挖掘機(jī)的控制裝置，其特征是，上述第1操作裝置可在3個(gè)方向上操作對(duì)第1軸進(jìn)行往復(fù)的第1操作方向；對(duì)與第1軸直交的第2軸進(jìn)行往復(fù)的第2操作方向?qū)εc由第1軸和第2軸構(gòu)成的平面直交的第3軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的第3操作方向。4.如權(quán)利要求2所述的挖掘機(jī)的控制裝置，其特征是，具有3個(gè)操作方向?qū)Φ?軸進(jìn)行往復(fù)的第1操作方向；對(duì)與第1軸直交的第2軸進(jìn)行往復(fù)的第2操作方向；對(duì)與由第1軸和第2軸構(gòu)成的平面直交的第3軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的第3操作方向，且上述第3方向的操作方向分別順次與上述行走裝置的前后行走、行走裝置的左右旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)裝置的左右旋轉(zhuǎn)動(dòng)作相對(duì)應(yīng)。5.如權(quán)利要求2所述的挖掘機(jī)的控制裝置，其特征是，還具備有旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)，它被設(shè)置于上述第2操作裝置的圓周面上，且在on狀態(tài)時(shí)把對(duì)由上述第2操作裝置生成的第3操作方向的信號(hào)輸出至上述控制器。6.如權(quán)利要求1所述的挖掘機(jī)的控制裝置，其特征是，還具有旋轉(zhuǎn)傳感器，它被設(shè)置于上述上部旋轉(zhuǎn)體與上述下部行走體之間、感知上部旋轉(zhuǎn)體對(duì)下部行走體的相對(duì)角并輸出至控制器。7.如權(quán)利要求1所述的挖掘機(jī)的控制裝置，其特征是，這樣地進(jìn)行控制以上述旋轉(zhuǎn)傳感器感知道的上部旋轉(zhuǎn)體對(duì)用下部行走體的相對(duì)角180度為基狀，交替進(jìn)行由第2操作裝置的第1操作方向生成的下部行走體的前進(jìn)和后進(jìn)動(dòng)作，并使得在操作者的座標(biāo)上總是與前方和后方的操作概念一致。8.如權(quán)利要求1所述的挖掘機(jī)的控制裝置，其特征是，上述開關(guān)板被構(gòu)成為具有平坦作業(yè)開關(guān)用于決定是否執(zhí)行對(duì)作業(yè)對(duì)象的屈曲面的平坦作業(yè)；鏟斗角維持開關(guān)用于決定在作業(yè)中是否把鏟斗的絕對(duì)角度維持為恒定；角度設(shè)定開關(guān)，用于在平坦作業(yè)的情況下設(shè)定作業(yè)對(duì)象平坦面的角度；模示選擇開關(guān)，用于把上述操作裝置的操作變換成手動(dòng)或自動(dòng)模式；顯示部分，用于顯示裝置的操作狀態(tài)和操作方式等各種信息。9.如權(quán)利要求8所述的挖掘機(jī)的控制裝置，其特征是，當(dāng)用上述模式選擇開關(guān)選擇手動(dòng)模式時(shí)，第1操作裝置的第1操作方向控制(手動(dòng)操作)懸臂的操作，第2操作方向控制(手動(dòng)操作)搖臂的動(dòng)作，第3操作方向控制(手動(dòng)操作)鏟斗的動(dòng)作。10.權(quán)利要求8所述的挖掘機(jī)的控制裝置，其特征是，當(dāng)用上述模式選擇開關(guān)選擇自動(dòng)模式時(shí)，則根據(jù)第1操作裝置的第1和第2操作方向生成的方向和操作量追蹤上述鏟斗的支樞點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)第3操作方向生成的方向和操作量來操作上述鏟斗這樣地進(jìn)行控制(自動(dòng)操作)。11.如權(quán)利要求9或10所述的挖掘機(jī)的控制裝置，其特征是，還具有鏟斗開關(guān)，該開關(guān)被設(shè)置于上棕第1操作裝置的圓周面上，在on狀態(tài)時(shí)，把對(duì)由第1操作裝置的第3方向生成的方向和操作量的規(guī)定信號(hào)輸出至上述控制器。12.如權(quán)利要求10所述的挖掘機(jī)的控制裝置，其特征是，當(dāng)在上述自動(dòng)操作中選擇上述鏟斗角維持開關(guān)，則一邊執(zhí)行上述自動(dòng)操作一邊還追蹤鏟斗對(duì)搖臂的相對(duì)角度以維持已被操作作者設(shè)定好的鏟斗的絕對(duì)角度，同時(shí)在有鏟斗的操作的情況下，優(yōu)先于操作者的操作控制鏟斗并把鏟斗的最終角度控制為應(yīng)再度追蹤的絕對(duì)角度。13.如權(quán)利要求8所述的挖掘機(jī)的控制裝置，其特征是，當(dāng)選擇上述平坦作業(yè)開關(guān)時(shí)，則自動(dòng)選擇上述自動(dòng)操作，并進(jìn)行控制使得檢測(cè)上部旋轉(zhuǎn)體與懸臂的相對(duì)角度，懸臂與搖臂的相對(duì)角度及搖臂與鏟斗的相對(duì)角度并根據(jù)由自動(dòng)操作生成的第1操作裝置的第1操作方向的方向和操作量追蹤鏟斗的頂端，同時(shí)根據(jù)第3方向生成的方向和操作量操作鏟斗。14.如權(quán)利要求8所述的挖掘機(jī)的控制裝置，其特征是，當(dāng)同時(shí)選擇平坦作業(yè)開關(guān)和鏟斗角維持開關(guān)時(shí)，進(jìn)行控制使得根據(jù)第1操作裝置的自動(dòng)操作生成的操作量和操作方向追蹤鏟斗頂端的位置，若同時(shí)有由第3操作方向生成的操作信號(hào)時(shí)，在鏟斗頂端的位置不動(dòng)的狀態(tài)下優(yōu)先于操作者的操作控制鏟斗，在沒有鏟斗的動(dòng)作信號(hào)的情況下控制為使得把對(duì)于絕對(duì)水平面的已設(shè)定好了的鏟斗的絕對(duì)角度維持為恒定。15.如權(quán)利要求2所述的挖掘機(jī)的控制裝置，其特征是，還具有開關(guān)，該開關(guān)被設(shè)置于上述第1操作裝置的頂端并連結(jié)到上述控制器上，在on狀態(tài)時(shí)，進(jìn)行控制使得根據(jù)上述第1操作裝置的規(guī)定的操作方向及操作量進(jìn)行追蹤的追蹤點(diǎn)可在用上述角度設(shè)定開關(guān)設(shè)定好的作業(yè)平面上動(dòng)作。16.如權(quán)利要求8所述的挖掘機(jī)的控制裝置，其特征是，若在作業(yè)中選擇上述開關(guān)，則據(jù)上述第1操作裝置的第1操作方向和第2操作方向生成的方向和操作量進(jìn)行追蹤的鏟斗的頂端可在具有用上述角度設(shè)定開關(guān)設(shè)定好的恒定角度的作業(yè)平面上動(dòng)作。全文摘要本發(fā)明的控制裝置，具備下部行走體和上部旋轉(zhuǎn)體并由附著于多個(gè)關(guān)節(jié)構(gòu)成的作業(yè)裝置、旋轉(zhuǎn)裝置及行走裝置、驅(qū)動(dòng)各自裝置的執(zhí)行器、調(diào)節(jié)油壓控制閥及檢測(cè)作業(yè)裝置的控制裝置中，分別控制三方向運(yùn)動(dòng)且輸出與對(duì)各自的操作方向偏離開中立位置的量的電氣信號(hào)的一對(duì)操作裝置；設(shè)有多個(gè)功能選擇開關(guān)和借助于功能選擇輸出規(guī)定信號(hào)同時(shí)顯示所選擇的功能的開關(guān)板；操作裝置、開關(guān)板及作業(yè)裝置的關(guān)節(jié)傳感器接受輸入信號(hào)、把多個(gè)作業(yè)裝置控制信號(hào)供往油壓控制閥。文檔編號(hào)E02F9/20GK1160795SQ96120888公開日1997年10月1日申請(qǐng)日期1996年12月11日優(yōu)先權(quán)日1996年3月30日發(fā)明者李真漢,李政哲申請(qǐng)人:三星重工業(yè)株式會(huì)社