專利名稱：兩段臂架式油壓挖掘機(jī)的防干擾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及兩段臂架式油壓挖掘機(jī)的防干擾裝置，尤其涉及到這樣的兩段臂架式油壓挖掘機(jī)的防干擾裝置，它當(dāng)其工作前部的預(yù)定部位接近車輛主體時(shí)能約束工作前部的運(yùn)動(dòng)。
背景技術(shù)：
油壓挖掘機(jī)的工作前部由可上下運(yùn)動(dòng)的臂架與臂等前部部件構(gòu)成，在臂的前端上安裝著挖斗等操作工具。工作前部的懸臂能以一定角度彎曲，通常由一根臂架構(gòu)成，但也有分成第一臂架與第二臂架的兩段臂架式的，這時(shí)就稱作為兩段臂架式油壓挖掘機(jī)。
在兩段臂架式油壓挖掘機(jī)中，當(dāng)操作者用操縱桿操作第一臂架、第二臂架與臂等各個(gè)前部部件時(shí)，由于能任意改變第一臂架與第二臂架的角度，就需考慮所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度會(huì)導(dǎo)致挖斗干擾車輛主體特別是干擾操作室(駕駛室)。為此，日本特開平2-308018公報(bào)中提出了用于防止這種干擾的防干擾裝置。
特開平2-308018公報(bào)提出，在第一、第二臂架與臂的各鉸接件的鉸接部設(shè)置用來(lái)檢測(cè)各鉸接件相對(duì)角度的電位計(jì)，根據(jù)電位計(jì)的輸出算出臂的前端位置，當(dāng)算出的前端位置進(jìn)入預(yù)定的危險(xiǎn)區(qū)時(shí)，起動(dòng)報(bào)警裝置輸出信號(hào)。在臂的前端位置進(jìn)入預(yù)定的危險(xiǎn)區(qū)時(shí)，則根據(jù)防干擾控制器輸出的信號(hào)，將設(shè)于各前部部件的致動(dòng)器與操縱閥之間的轉(zhuǎn)換閥轉(zhuǎn)換到停止位置，使工作中的前部部件自動(dòng)停動(dòng)。
發(fā)明的公開在上述特開平2-308018公報(bào)中所述的先有技術(shù)中，當(dāng)臂的前端進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)時(shí)，能進(jìn)行約束使各前部部件停動(dòng)。但當(dāng)這樣地使前部部件停動(dòng)時(shí)，當(dāng)進(jìn)行操作室附近的作業(yè)時(shí)，對(duì)于在跟前方向(操作室方向)移動(dòng)工作前部的挖掘/倒土作業(yè)等作業(yè)則不能連續(xù)平滑地進(jìn)行，而會(huì)嚴(yán)重?fù)p害可操作性。
本發(fā)明的目的在于提供能連續(xù)和平滑地進(jìn)行把工作前部移動(dòng)到跟前方向的作業(yè)，而提高操作性能的兩段臂架式油壓挖掘機(jī)的防干擾裝置。
(1)為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的兩段臂架式油壓挖掘機(jī)的防干擾裝置，設(shè)置在兩段臂架式油壓挖掘機(jī)上，而該油壓挖掘機(jī)包括車輛主體；設(shè)于此車輛主體上由可上下運(yùn)動(dòng)的第一、第二臂架與臂等多個(gè)前部部件組成的工作前部；驅(qū)動(dòng)第一臂架的第一臂架液壓缸、驅(qū)動(dòng)第二臂架的第二臂架液壓缸以及驅(qū)動(dòng)臂的臂液壓缸；根據(jù)第一臂架的操作裝置的操作信號(hào)，控制向第一臂架液壓缸供給的壓力油流量的第一臂架用流量控制閥；根據(jù)第二臂架的操作裝置的操作信號(hào)，控制向第二臂架供給的壓力油流量的第二臂架用流量控制閥；以及根據(jù)臂的操作裝置的操作信號(hào)，控制向臂液壓缸供給的壓力油流量的臂用流量控制閥；此防干擾裝置當(dāng)所述工作前部的預(yù)定部位接近車輛主體時(shí)能約束此工作前部的運(yùn)動(dòng)；其特征在于設(shè)有檢測(cè)上述工作前部的姿勢(shì)的姿勢(shì)檢測(cè)裝置；和輸入上述姿勢(shì)檢測(cè)裝置的檢測(cè)信號(hào)，當(dāng)上述工作前部的預(yù)定部位接近車輛主體時(shí)，為使上述第二臂架朝傾卸方向運(yùn)動(dòng)而對(duì)第二臂架用流量控制閥輸出指令信號(hào)的控制裝置。
在上述結(jié)構(gòu)下的本發(fā)明，由于當(dāng)工作前部的預(yù)定部位接近車輛主體時(shí)，第二臂架將朝傾卸方向運(yùn)動(dòng)，就能不使工作前部停動(dòng)來(lái)防止車輛主體與操作室的干擾，而得以連續(xù)與平滑地在跟前方向(駕駛室方向)移動(dòng)工作前部。
此外，在實(shí)際作業(yè)中可不用臂而將使用頻率少的第二臂架朝傾卸方向移動(dòng)來(lái)進(jìn)行上述控制，由此可以進(jìn)行操作者的失調(diào)感少的防干擾控制。
(2)在上述(1)之中最好是，上述控制裝置當(dāng)通過(guò)所述第一臂架的操作裝置使第一臂架沿上抬方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，控制第一臂架繼續(xù)上抬同時(shí)使第二臂架朝傾卸方向運(yùn)動(dòng)。
這樣，當(dāng)工作前部的預(yù)定部位接近車輛主體時(shí)，通過(guò)第一臂架的上抬和第二臂架的傾卸兩種運(yùn)動(dòng)的合成，工作前部的預(yù)定部位就能繞過(guò)車輛主體(操作室)運(yùn)動(dòng)，而能連續(xù)平滑地在避開工作前部與車輛主體干擾的同時(shí)，使工作前部沿跟前方向(操作室方向)移動(dòng)工作。
(3)在上述(2)之中最好是，使上述控制裝置輸入前述第一臂架的操作裝置的第一臂架上抬方向的操作信號(hào)，隨著上述工作前部的預(yù)定部位接近車輛主體，為使第一臂架的上抬運(yùn)動(dòng)減速，然后繼續(xù)進(jìn)行已減速的第一臂架的上抬運(yùn)動(dòng)而修正上述第一臂架的上抬方向的操作信號(hào)。
這樣，由于當(dāng)工作前部的預(yù)定部位到達(dá)車輛主體附近時(shí)第一臂架的上抬運(yùn)動(dòng)減速，即使受油壓泵的最大容量所限，也能有充分流量的壓力油供給第二臂架液壓缸令第二臂架快速地傾卸(運(yùn)動(dòng))，而能可靠地防止工作前部與車輛主體干擾。
此外，由于第一臂架上抬運(yùn)動(dòng)減速，就能抑制工作前部的預(yù)定部位相對(duì)于車輛主體的接近量，通過(guò)第二臂架的傾卸(運(yùn)動(dòng))而能可靠地防止工作前部與車輛主體干擾。
(4)在上述(2)之中最好是，使上述控制裝置輸入所述第二臂架的操作裝置的第二臂架收縮方向的操作信號(hào)以及臂的操作裝置的臂收縮方向的操作信號(hào)，在不使第一臂架朝上抬方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，為使上述工作前部的預(yù)定部位隨著接近車輛主體而減速，然后使其停動(dòng)而修正所述第二臂架的收縮方向的操作信號(hào)與臂的收縮方向的操作信號(hào)。
這樣，在不使第一臂架沿上抬方向操作而令第二臂架和/或臂沿收縮方向操作時(shí)，只是工作前部的預(yù)定部位在接近車輛主體時(shí)減速停動(dòng)，而工作前部不會(huì)由于第二臂架傾卸(運(yùn)動(dòng))而朝脫離車輛主體的方向移動(dòng)。
在不使第一臂架上抬而使第二臂架和/或臂朝收縮方向操作的作業(yè)中，操作者多數(shù)情形下愿意進(jìn)行使工作前部朝跟前方向(操作室方向)移動(dòng)的作業(yè)，這樣在因第二臂架傾卸(運(yùn)動(dòng))而工作前部朝脫離車體的方向移動(dòng)時(shí)，對(duì)操作者來(lái)說(shuō)就會(huì)成為意外的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)在傾卸方向存在墻壁等物體時(shí)，就會(huì)碰撞工作前部。如上所述，由于能使工作前部減速停動(dòng)，就不會(huì)發(fā)生操作者作意外的運(yùn)動(dòng)而能確保良好的操作性。
(5)在上述(2)之中最好是，使上述控制裝置輸入前述臂的操作裝置的臂收縮方向的操作信號(hào)，而在第一臂架朝上抬方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，為使工作前部的預(yù)定部位隨著接近車輛主體而使臂收縮動(dòng)作減速，然后使減速的臂收縮運(yùn)動(dòng)繼續(xù)而修正所述臂在收縮方向的操作信號(hào)。
這樣，當(dāng)通過(guò)第一臂架的上抬和臂的收縮操作使工作前部的預(yù)定部位接近車輛主體時(shí)，臂的收縮在減速后以某種程度的速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，能在基于第二臂架傾卸(運(yùn)動(dòng))的復(fù)原控制中，避開臂收縮中停動(dòng)與減速的反復(fù)，而能進(jìn)行平滑的回避干擾的控制。
(6)在上述(1)或(2)之中最好是，使上述控制裝置計(jì)算對(duì)應(yīng)于上述工作前部的預(yù)定部位移動(dòng)速度的第二臂架的傾卸方向的目標(biāo)速度，而進(jìn)行讓第二臂架依此目標(biāo)速度運(yùn)動(dòng)的前述控制。
這樣，在進(jìn)行使第二臂架傾卸(運(yùn)動(dòng))的控制時(shí)，可以求得適合于工作前部預(yù)定部位移動(dòng)速度的第二臂架的傾卸速度，而能進(jìn)行平滑的防干擾控制。
(7)在上述(6)之中最好是，使上述控制裝置計(jì)算出隨著所述工作前部預(yù)定部位移動(dòng)速度的增大而增大的上述第二臂架在傾卸方向的目標(biāo)速度。
(8)在上述(1)或(2)之中最好是，使上述控制裝置計(jì)算出隨著前述工作前部預(yù)定部位接近車輛主體而變大的第二臂架傾卸方向的目標(biāo)速度，進(jìn)行控制使第二臂架依此目標(biāo)速度運(yùn)動(dòng)。
這樣，工作前部的預(yù)定部位越接近車輛主體時(shí)第二臂架的傾卸(運(yùn)動(dòng))速度也越大，而能可靠地防止工作前部與車輛主體的干擾。
(9)在上述(1)或(2)之中最好是，前述姿勢(shì)檢測(cè)裝置具有能計(jì)算從所述工作前部的預(yù)定部位到車輛主體周圍預(yù)設(shè)區(qū)域的距離的裝置，而前述控制裝置則進(jìn)行如下的控制當(dāng)上面算出的距離小于預(yù)設(shè)的第一控制起始距離時(shí)，即修正各操作裝置的操作信號(hào)使隨著上述距離的變小而減速，同時(shí)，當(dāng)前述算出的距離成為比預(yù)設(shè)的上述第一控制起始距離小的第二控制起始距離時(shí)，則對(duì)各操作裝置的操作信號(hào)進(jìn)行修正，使得至少是除前述第一臂架的上抬動(dòng)作外使各個(gè)前部部件停動(dòng)；進(jìn)而，當(dāng)前述算出的距離小于所述第二控制起始距離時(shí)，則使第二臂架朝傾卸方向運(yùn)動(dòng)。
這樣，工作前部的預(yù)定部位在接近車輛主體時(shí)，首先在第一控制起始距離之下時(shí)使各前部部件減速，且至少是除了第一臂架的上抬運(yùn)動(dòng)外使各個(gè)前部部件停動(dòng)，然后在第二控制起始距離以下時(shí)，使第二臂架朝傾卸方向運(yùn)動(dòng)，由于進(jìn)行了這樣的控制，即使限于油壓泵的最大容量也能有流量充分的壓力油供給第二臂架液壓缸，使第二臂架快速地傾卸(運(yùn)動(dòng))，而得以可靠地防止工作前部與車輛主體的干擾。
此外，由于在控制第二臂架朝傾卸方向運(yùn)動(dòng)之前已使各前部部件減速，故能抑制工作前部的預(yù)定部位的超過(guò)第二控制起始距離的進(jìn)入量，得以可靠地防止工作前部與車輛主體的干擾。
(10)在上述(9)之中最好是，前述控制裝置當(dāng)所述算出的距離成為比預(yù)設(shè)的所述第一控制起始距離小的第二控制起始距離后，即修正各操作裝置的操作信號(hào)，使得除上述第一臂架的上抬運(yùn)動(dòng)與所述臂的收縮運(yùn)動(dòng)外，令各個(gè)前部部件停動(dòng)。
這樣，當(dāng)由于第一臂架的上抬和臂的收縮操作致工作前部的預(yù)定部位接近車輛主體而到了第二控制起始距離以下時(shí)，臂的收縮以某種程度的速度繼續(xù)進(jìn)行，在處于因第二臂架的傾卸(運(yùn)動(dòng))的復(fù)原控制時(shí)就能避免臂收縮的停止與減速的反復(fù)，而可平滑地進(jìn)行避免干擾的控制。
(11)在上述(9)之中最好是，使前述控制裝置輸入各操作裝置的操作信號(hào)，隨著操作裝置操作量的增大，為使減速的程度變小而修正各操作裝置的操作信號(hào)。
這樣，就與各操作裝置的操作量無(wú)關(guān)地，總是自第一控制起始距離起開始減速控制，平滑的減速控制就成為可能。
(12)在上述(1)或(2)之中最好是，使前述控制裝置在所述工作前部的預(yù)定部位接近車輛主體時(shí)，對(duì)第二臂架用流量控制閥與臂用流量控制閥輸出指令信號(hào)，以使第二臂架與臂兩者朝傾卸方向運(yùn)動(dòng)。
由此能以良好的響應(yīng)迅速地進(jìn)行防干擾控制。
(13)此外，在上述(1)或(2)之中也可使所述控制裝置在前述工作前部的預(yù)定部位接近車輛主體時(shí)，對(duì)臂用流量控制閥輸出指令信號(hào)，不是使前述第二臂架而是使臂朝傾卸方向運(yùn)動(dòng)。


圖1示明本發(fā)明第一實(shí)施形式的兩段臂架式油壓挖掘機(jī)的防干擾裝置。
圖2是說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施形式的防干擾控制方法的流程圖。
圖3示明工作前部的寸尺、角度與坐標(biāo)系。
圖4是示明控制器的控制算法的功能框圖。
圖5說(shuō)明計(jì)算從臂的前端位置到復(fù)原區(qū)邊界線的距離偏差ΔZ的方法。
圖6是示明減速控制細(xì)節(jié)的功能框圖。
圖7以放大圖示明控制增益塊中偏差ΔZ與減速增益的設(shè)定關(guān)系。
圖8示明偏差ΔZ與減速增益的設(shè)定關(guān)系隨控制壓力的變化。
圖9是示明復(fù)原控制的細(xì)節(jié)的功能框圖。
圖10以放大圖示明控制增益塊中偏差ΔZ和復(fù)原增益的設(shè)定關(guān)系以及反饋增益塊中第二臂架液壓缸的目標(biāo)速度與反饋增益的設(shè)定關(guān)系。
圖11說(shuō)明求臂前端目標(biāo)速度時(shí)的思路。
圖12示明本發(fā)明本發(fā)明第二實(shí)施形式的兩段式油壓挖掘機(jī)的防干擾裝置。
圖13是示明復(fù)原控制細(xì)節(jié)的功能框圖。
圖14示明本發(fā)明的第三實(shí)施形式的兩段臂架式油壓挖掘機(jī)的防干擾裝置。
圖15是示明控制器的控制算法的功能框圖。
圖16示明本發(fā)明的第三實(shí)施形式的兩段臂架式油壓挖掘機(jī)的防干擾裝置。
圖17是示明減速控制細(xì)節(jié)的功能框圖。
圖18是示明復(fù)原控制細(xì)節(jié)的功能框圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形式下面根據(jù)附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施形式。
首先由圖1～11說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施形式。
圖1中，本發(fā)明的兩段臂架式油壓挖掘機(jī)40具有車輛主體41與多鉸接件式的工作前部42，車輛主體41包括下部行駛體41A、可旋轉(zhuǎn)地設(shè)于下部行駛體41A上的上部旋轉(zhuǎn)體41B以及設(shè)于此上部旋轉(zhuǎn)體41B上的操作室41C，工作前部42包括安裝在上部旋轉(zhuǎn)體41B的前部中能沿上下方向運(yùn)動(dòng)的第一臂架1、安裝在此第一臂架1上能在上下方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第二臂架、安裝在此第二臂架上能在上下方向轉(zhuǎn)動(dòng)的臂3以及安裝于臂3上能在上下方向轉(zhuǎn)動(dòng)的工作件如挖斗4。
第一臂架1由第一臂架液壓缸1A驅(qū)動(dòng)，第二臂架2由第二臂架液壓缸2A驅(qū)動(dòng)，臂3由臂液壓缸3A驅(qū)動(dòng)，挖斗4由挖斗液壓缸4A驅(qū)動(dòng)。
圖1中的下部示明油壓挖掘機(jī)40的油壓驅(qū)動(dòng)回路。此油壓驅(qū)動(dòng)回路包括上述第一臂架液壓缸1A、第二臂架液壓缸2A、臂液壓缸3A；具有容量可變機(jī)構(gòu)29A與29B的油壓泵29、30；控制從油壓泵29供給第一臂架液壓缸1A與第二臂架液壓缸2A的壓力油流量的第一臂架用流量控制閥10與第二臂架液壓缸用流量控制閥11；控制從油壓泵30供給臂液壓缸3A的壓力油流量的臂用流量控制閥12；對(duì)于第一臂架流量控制閥輸出控制壓力操作認(rèn)號(hào)的控制閥19、20；對(duì)于第二臂架流量控制閥11輸出控制壓力操作信號(hào)的控制閥23、24。控制閥19、20根據(jù)同一操縱桿的操作方向被有選擇地操作，把對(duì)應(yīng)于操縱桿操作量的控制壓力作為指令信號(hào)輸出?？刂崎y21、22與控制閥23、24也分別根據(jù)相同操縱桿的操作方向被有選擇地操作，把對(duì)應(yīng)于操縱桿操作量的控制壓力作為指令信號(hào)輸出。流量控制閥10、11、12由來(lái)自控制閥的控制壓力所控制，成為與各操縱桿的操作量(控制壓力)相應(yīng)的開口面積，控制壓力油的流量與供給方向。
圖1中，作為油壓驅(qū)動(dòng)回路只示明了與第一臂架液壓缸1A、第二臂架液壓缸2A以及臂液壓缸3A有關(guān)的部分，略去了涉及到挖斗液壓缸4A與旋轉(zhuǎn)和行駛用的致動(dòng)器的部分。
本發(fā)明的防干擾裝置設(shè)于上述的兩段臂架式油壓挖掘機(jī)中。此防干擾裝置包括設(shè)于上部旋轉(zhuǎn)體41B與第一臂架1兩者的連接部中用來(lái)檢測(cè)這兩者相對(duì)角度的第一臂架角度傳感器；設(shè)于第一臂架1與第二臂架2兩者的連接部中用來(lái)檢測(cè)這兩者相對(duì)角度的第二臂架角度傳感器6；設(shè)于第二臂架2與臂3兩者的連接部中用來(lái)檢測(cè)這兩者相對(duì)角度的臂角度傳感器7；用來(lái)分別檢測(cè)從控制閥19、20輸出的控制壓力的壓力傳感器25、26；檢測(cè)從控制閥21輸出的控制壓力的壓力傳感器27；檢測(cè)從控制閥23輸出的控制壓力的壓力傳感器28；使從控制閥19、20輸出的控制壓力分別減壓的比例電磁減壓閥13、14；使從控制閥21輸出的控制壓力減壓的比例電磁減壓閥16；使來(lái)自控制油壓源32的控制壓力減壓的比例電磁減壓閥17；使來(lái)自控制閥23的控制壓力減壓的比例電磁減壓閥18；對(duì)控制閥22輸出的控制壓力與比例電磁減壓閥17輸出控制壓力選擇其中高的一方而給予流量控制閥11的梭閥33；以及由輸入/輸出裝置50a、CPU50b與存儲(chǔ)器50c組成的控制器50。
控制器50輸入角度傳感器5、6、7與壓力傳感器25、26、27、28的信號(hào)，根據(jù)這些角度信號(hào)與壓力信號(hào)，朝電磁比例減壓閥13、14、16、17、18輸出用于控制工作前部42的控制信號(hào)。
31為油箱。
下面說(shuō)明本實(shí)施形式的防干擾控制方法。
在本實(shí)施形式中，如圖1所示設(shè)定減速區(qū)R1與復(fù)原區(qū)R2，在減速區(qū)R1中進(jìn)行減速控制。在復(fù)原區(qū)R2內(nèi)進(jìn)行復(fù)原控制。
圖中K1是減速區(qū)R1與復(fù)原區(qū)R2的邊界域，K2是減速區(qū)R1與不進(jìn)行控制的區(qū)域的邊界，是減速開始線。邊界線K2相對(duì)于邊界線K1按預(yù)定距離r0分隔開設(shè)定。
圖2為概示防干擾控制方法的流程圖。
首先根據(jù)角度傳感器6、7的信號(hào)計(jì)算臂前端位置(步驟11)。這里將臂前端位置作為以圖3所示的第一吊杠1的底端為原點(diǎn)的XY坐標(biāo)系的值計(jì)算。計(jì)算公式為下式(1)X=L1cosθ1+L2cos(θ1+θ2)+L3cos(θ1+θ2+θ3)Y=L1sinθ1+L2sin(θ1+θ2)+L3sin(θ1+θ2+θ3) ……(1)式中，L1第一臂架1的長(zhǎng)度，L2第二臂架2的長(zhǎng)度，L3臂3的長(zhǎng)度；θ1第一臂架角度傳感器5的角度，θ2第二臂架角度傳感器6的角度，θ3臂角度傳感器7的角度。
下面判斷是否進(jìn)行了第一臂架的上抬操作(步驟12)。在“是”的情形，判斷臂前端位置是否超過(guò)邊界線K2進(jìn)入減速區(qū)R1(步驟13)。在“否”的情形也去判斷臂前端位置是否超過(guò)邊界線K2進(jìn)入減速區(qū)R1(步驟17)。當(dāng)臂前端未超過(guò)邊界線K2未進(jìn)入減速區(qū)R1時(shí)，則不進(jìn)行任何控制返回起點(diǎn)(步驟19)。
在未進(jìn)行第一臂架上抬操作而臂前端位置超過(guò)邊界線K2進(jìn)入減速區(qū)R1時(shí)，為使臂前端停止于邊界線K1，操作電磁比例減壓閥13、14、16、18減小控制壓力，進(jìn)行使第一臂架1、第二臂架2、臂3的各液壓缸1A、2A、3A減速的各致動(dòng)器的減速，停動(dòng)的減速控制(步驟12、17、18)。此減速控制的細(xì)節(jié)見后述。
當(dāng)進(jìn)行第一臂架的上抬操作且臂前端位置超過(guò)邊界線K2進(jìn)入減速區(qū)R1時(shí)，操作電磁比例減壓閥13、14、16、18來(lái)減小控制壓力，使第一臂架1、第二臂架2、臂3的各液壓缸1A、2A、3A減速，由此進(jìn)行減速控制，在減速區(qū)R1內(nèi)使臂前端位置減速到預(yù)先確定的速度(步驟12、13、14)。
然后判斷臂前端位置是否超過(guò)邊界線K2進(jìn)入復(fù)原區(qū)R2(步驟15)。當(dāng)臂前端超過(guò)邊界線K1未進(jìn)入復(fù)原區(qū)R2時(shí)，返回起點(diǎn)(步驟19)。
當(dāng)臂前端越過(guò)邊界線K1進(jìn)入復(fù)原區(qū)R2時(shí)，操作電磁比例減壓閥17產(chǎn)生控制壓力，進(jìn)行使第二臂架2自動(dòng)傾卸的控制，同時(shí)進(jìn)行使臂前端位置從邊界線K1移向減速區(qū)R1的復(fù)原控制。通過(guò)這項(xiàng)操作使得工作前部42的預(yù)定部位例如挖斗4能避免對(duì)操作室41的干擾。有關(guān)復(fù)原控制的細(xì)節(jié)以后詳述。
以上的處理是由控制器50進(jìn)行的。控制器50的控制算法根據(jù)圖4～11來(lái)說(shuō)明。
首先由圖4說(shuō)明控制器50整體的控制算法。
圖4中，塊B9輸入角度傳感器5、6與7的信號(hào)，根據(jù)角度θ1、θ2與θ3計(jì)算臂前端位置。然后，由塊B10根據(jù)臂前端位置(X,Y)算出從臂前端位置到邊界線K1的最短距離的偏差ΔZ。計(jì)算細(xì)節(jié)示明于圖5。當(dāng)臂前端在減速區(qū)R1內(nèi)或在不進(jìn)行控制區(qū)域內(nèi)時(shí)，以偏差ΔZ為正，而在復(fù)原區(qū)R2內(nèi)時(shí)以偏差ΔZ為負(fù)。
然后把塊B10算出的偏差ΔZ輸入B11、B12、B13。
在塊B11，進(jìn)而輸入壓力傳感器25、26、27、28的信號(hào)，根據(jù)控制壓力Pfbu、Pfbd、Psbc、Pac與偏差ΔZ，由減速控制的控制算法算出電磁比例閥13、14、16、18的指令電壓。
在塊B12，根據(jù)塊B9算出的臂前端位置(X,Y)與偏差ΔZ，由復(fù)原控制的控制算法算出電磁比例閥17的指令電壓。
在塊B12，偏差ΔZ為正時(shí)輸出信號(hào)0，為負(fù)時(shí)輸出信號(hào)1。而在塊14，輸入壓力傳感器25的信號(hào)，當(dāng)?shù)谝槐奂苌咸У目刂茐毫fbu輸入時(shí)，輸出信號(hào)1，而在未輸入這一控制壓力時(shí)，輸出信號(hào)0。
在塊B15，進(jìn)行塊B13、B14的輸出信號(hào)的MIN選擇，在塊B16，將這一選擇的信號(hào)與來(lái)自復(fù)原控制的塊B12的電磁比例閥17的指令電壓相乘，只當(dāng)塊B13、B14的輸出信號(hào)兩者都是信號(hào)1時(shí)，才進(jìn)行塊B12的復(fù)原控制。
塊B11的減速控制的細(xì)節(jié)由圖6中的功能框圖表明。
首先說(shuō)明第一臂架上抬用電磁比例減壓閥13的控制。在控制增益塊101，由偏差ΔZ算出減速增益kfbu；在第一臂架上抬計(jì)量特性塊100，由第一臂架上抬控制壓力Pfbu算出液壓缸的目標(biāo)速度Mfbu；在塊117，將減速增益Kfbu與液壓缸的目標(biāo)速度Mfbu相乘。根據(jù)這一值由計(jì)量圖表102算出目標(biāo)控制壓力Pfbun，用電壓圖表103換算為第一臂架上抬用電磁比例減壓閥13的輸出電壓，將其輸出。
控制增益塊101中的偏差ΔZ與減速增益Kfbu的設(shè)定關(guān)系放大示明于圖7(a)中。偏差ΔZ與減速增益Kfbu的關(guān)系設(shè)定為偏差△Z比減速開始距離r0大時(shí)，減速增益Kfbu為1；當(dāng)偏差ΔZ在減速開始距離r0以下，減速增益Kfbu隨偏差△Z減小而變小，當(dāng)偏差ΔZ變?yōu)?時(shí)，減速增益Kfbu成為比0大的值，而當(dāng)偏差ΔZ為負(fù)值時(shí)，減速增益Kfbu便保持偏差ΔZ為0時(shí)的值。這樣，復(fù)原區(qū)R2內(nèi)的減速增益Kfbu變得比0大，能在復(fù)原區(qū)R2內(nèi)使第一臂架1移動(dòng)。
第一臂架上抬計(jì)量特性塊100中的第一臂架上抬控制壓力Pfbu與液壓缸的目標(biāo)速度Mfbu的設(shè)定關(guān)系，可根據(jù)流量控制閥10的第一臂架上抬方向的開口面積特性確定，塊117中液壓缸的目標(biāo)速度Mfbu乘以減速增益Kfbu，如圖8(a)所示，被補(bǔ)正為減速增益Kfbu使得隨第一臂架上抬的控制壓力Pfbu的升高而增大，而能進(jìn)行對(duì)應(yīng)于第一臂架上抬的運(yùn)動(dòng)速度的減速控制。
這就是說(shuō)，與第一臂架上抬的控制壓力Pfbu的高低無(wú)關(guān)，當(dāng)偏差ΔZ到達(dá)減速開始距離r0以下時(shí)，依隨圖7(a)的特性開始減速控制，能成為經(jīng)常平滑的減速控制。
計(jì)量圖表102的特性為與塊100的第一臂架上抬計(jì)量特性相反的特性。
至于第一臂架下傾用電磁比例減壓閥14、第二臂架收縮用電磁比例減壓閥16，通過(guò)控制增益塊105、第一臂架下傾計(jì)量特性塊104、乘法塊118、計(jì)量圖表106、電壓圖表107，以及控制增益塊109、第二臂架收縮計(jì)量特性塊108、乘法塊119、計(jì)量圖表110、電壓圖表111，也可與第一臂架上抬用電磁比例減壓閥16作同樣的控制。
這里，控制增益塊105、109中，如圖7(b)中放大所示，當(dāng)偏差ΔZ到0以下時(shí)，為使減速增益Kfbd、Ksbc為0而設(shè)定了偏差ΔZ與減速增益的關(guān)系，由此，第一臂架的下傾與第二臂架的收縮便停止于邊界線K1上。
此外，例如塊118中液壓缸的目標(biāo)速度Mfbd乘以減速增益Kfbd，如圖8(b)所示，被補(bǔ)正為減速增益Kfbd*使得隨第一臂架下傾控制壓力Pfbd升高而增大，與圖(a)中的情形相同，能進(jìn)行對(duì)應(yīng)于第一臂架下傾的運(yùn)動(dòng)速度的減速控制。
下面說(shuō)明臂收縮用電磁比例減壓閥18的控制。于控制增益塊113由偏差ΔZ算出減速增益Kac，于第一臂架上抬控制壓力增益塊116中由第一臂架上抬控制壓力Pfbu算出增益Kfbu。此外，在臂收縮計(jì)量特性塊112中由臂收縮控制壓力Pac算出液壓缸目標(biāo)速度Mac。
控制增益塊113的設(shè)定與控制增益塊105的基本相同。
第一臂架上抬控制壓力增益塊116中第一臂架上抬控制壓力Pfbu與增益Kfbu的設(shè)定關(guān)系放大示明于圖7(c)中。第一臂架上抬控制壓力Pfbu最高時(shí)，增益Kfbu為0，隨著控制壓力Pfbu降低，增益Kfbu增大，當(dāng)控制壓力Pfbu降到0附近時(shí)，為使增益Kfbu為1而設(shè)定了控制壓力Pfbu與增益Kfbu的關(guān)系。
由塊112、113、116求得的三個(gè)增益，于塊120～123中，按下式所示作相乘處理，求得修正的減速增益Kac。
Kac*=(1-Kfbu+Kac×Kfbu)×Mac ……(2)由此，就使修正的減速增益Kac*成為這樣，如圖8(c)所示，隨著第一臂架上抬控制壓力Pfbu的變高，修正減速增益Kac*增大，抑制了減速量，在臂前端越過(guò)邊界線K1的時(shí)刻，能以對(duì)應(yīng)于第一臂架上抬速度的某種程度的臂收縮速度進(jìn)入。此外，與第一臂架上抬等情形相同，補(bǔ)正得隨著臂收縮控制壓力Pac的升高使減速增益Kac*增大，而能進(jìn)行對(duì)應(yīng)于臂3的移動(dòng)速度的減速控制。
然后根據(jù)修正的減速增益Kac*由計(jì)量圖表114算出目標(biāo)控制壓力Pacn，用電壓圖表115換算成臂收縮用電磁比例減壓閥18的輸出電壓，加以輸出。
圖9中以功能框圖示明了塊B12的復(fù)原控制細(xì)節(jié)。
于控制增益塊200中由偏差ΔZ算出復(fù)原增益Ksbdd。另用圖4的塊B9中算出的臂前端位置的坐標(biāo)值(X,Y)于塊204中求出第一臂架1、第二臂架2、臂3的各個(gè)前部部件角速度(θ’1、θ’2、θ’3)，這里的“’”表示微商。再用此前部部件角速度(θ’1,θ’2,θ’3)于塊205中求出臂前端速度(X’,Y’)，由此臂前端速度(X’,Y’)于塊206中求出臂前端目標(biāo)速度(X’n,Y’n)。然后用此臂前端目標(biāo)速度(X’n,Y’n),于塊207求出第二臂架目標(biāo)角速度θ’2n，用此第二臂架目標(biāo)角速度θ’2n于塊208中求出第二臂架液壓缸的目標(biāo)速度S2n，再于反饋增益塊209中由第二臂架液壓缸目標(biāo)速度S2n求得反饋增益Ksbf。
把以上求得的復(fù)原增益Ksbdd與反饋增益Ksbf于加法部203中相加，據(jù)此增益Ksbd由計(jì)量圖表201算出目標(biāo)控制壓力Psbdn，用電壓圖表202換算成第二臂架傾卸用電磁比例減壓閥17的輸出電壓，經(jīng)塊16的乘法部(參考圖4)輸出。
圖10(a)中放大地示明了增益塊200中的偏差ΔZ與復(fù)原增益Ksbdd的設(shè)定關(guān)系例子。將偏差ΔZ與復(fù)原增益Ksbdd的關(guān)系設(shè)定成當(dāng)偏差ΔZ為正時(shí)，復(fù)原增益Ksbdd為零；當(dāng)偏差ΔZ為負(fù)時(shí)(臂前端進(jìn)入復(fù)原區(qū)R2時(shí))，隨著ΔZ變小，復(fù)原增益Ksdd變大；而當(dāng)偏差ΔZ到達(dá)某個(gè)負(fù)值之下時(shí)，復(fù)原增益Ksbdd成為1。
在塊205中，臂前端速度由下式算出。P=P1·+P2·+P3·=X·Y·Z·······(3)]]>其中P1·=θ1·-L1sinθ1L1cosθ10]]>P2·=-(θ1·+θ2·)L2sin(θ1+θ2)(θ1·+θ2·)L2cos(θ1+θ2)0]]>P3·=-L3(θ1·+θ2·+θ3·)sin(θ1+θ2+θ3)L3(θ1·+θ2·+θ3·)cos(θ1+θ2+θ3)0]]>(以上各式中的“·”為微商記號(hào)，與前面的“’”同)。
在塊206中，當(dāng)臂前端從圖11的陰影部A的減速區(qū)R1進(jìn)入R2時(shí)，有X’n=-X’,Y’n=Y’……(4)當(dāng)臂前端從圖11的陰影部B的減速區(qū)R1進(jìn)入R2時(shí)，有X’n=X’,Y’n=-Y’……(5)據(jù)此可以求出臂前端的目標(biāo)速度(X’n,Y’n)。
在塊207中，當(dāng)由塊206求得的臂前端目標(biāo)速度為(4)式時(shí)，可據(jù)θ2n·=Xn·+θ1·(L1sinθ1+L2sin(θ1+θ2)+L3sin(θ1+θ2+θ3))+θ3·L3sin(θ1+θ2+θ3)-L2sin(θ1+θ2)-L3sin(θ1+θ2+θ3)······(6)]]>求出第二臂架目標(biāo)角速度θ’2n，而當(dāng)由塊206求得的臂前端目標(biāo)速度為(5)式時(shí)，則由θ2n·=Xn·-θ1·(L1cosθ1+L2cos(θ1+θ2)+L3cos(θ1+θ2+θ3))-θ3·θL3cos(θ1+θ2+θ3)L2cos(θ1+θ2)+L3cos(θ1+θ2+θ3)······(7)]]>求出第二臂架目標(biāo)角速度θ’2n。
反饋增益塊209的第二臂架液壓缸目標(biāo)速度S2n與反饋增益Ksbf的設(shè)定關(guān)系例，放大示明于圖10(b)中。第二臂架液壓缸目標(biāo)速度S2n與反饋增益Ksbf的關(guān)系設(shè)定成，當(dāng)?shù)诙奂苣繕?biāo)速度S2n最大時(shí)，增益Ksbf例如為1，而隨著第二臂架液壓缸目標(biāo)速度S2n變小，增益Ksbf變小。
計(jì)量圖表201的特性與根據(jù)流量控制閥11在第二臂架傾卸方向的開口面積所決定的第二臂架控制壓力Psbd和液壓缸的目標(biāo)速度Msbd的特性相反。但是，橫軸的液壓缸的目標(biāo)速度Msbd換算為增益。
根據(jù)以上所述，當(dāng)臂前端進(jìn)入復(fù)原區(qū)R2時(shí)，由控制增益塊200計(jì)算與其進(jìn)入量相對(duì)應(yīng)的復(fù)原增益Ksbdd，同時(shí)由反饋增益塊209計(jì)算與此時(shí)的臂前端速度相對(duì)應(yīng)的反饋增益；以對(duì)應(yīng)于復(fù)原區(qū)R2的進(jìn)入量和臂前端速度相對(duì)應(yīng)的速度，使第二臂架2傾卸，使其移動(dòng)以使臂前端移回減速區(qū)R1內(nèi)。
下面說(shuō)明取上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)施形式的工作。作為工作例子，說(shuō)明(a)第一臂架未上抬的情形，(b)第一臂架上抬而臂不收縮的情形，(c)第一臂架上抬且臂也收縮的情形。
(a)第一臂架未上抬的情形在未操作第一臂架流量控制閥10的上抬方向的壓力控制閥19、而操作此外的控制閥例如第二臂架用流量控制閥11的收縮方向的控制閥21或是臂用流量控制閥12的收縮方向的控制閥23的情形，通過(guò)圖6中各功能塊108、108、119、110、111或功能塊112、113、123、114、115的功能，當(dāng)臂前端位置超過(guò)邊界線K2進(jìn)入減速區(qū)R1時(shí)，為使臂前端能停止在邊界線K1之上，操作電磁比例減壓閥16或18減小控制壓力，使第二臂架2或臂3的液壓缸2A或3A減速、停動(dòng)。
這時(shí)，塊105或113的減速增益，如圖8(b)所說(shuō)明的，補(bǔ)正得隨著控制壓力的升高而增大，因而與控制壓力的高低無(wú)關(guān)，一旦臂前端位置超過(guò)邊界線K2就開始減速控制，常能進(jìn)行平滑的減速控制。
操作第一臂架用流量控制閥10沿下降方向的控制閥20的情形與上述的相同。
另外，這時(shí)在圖4所示的塊B14中，由于第一臂架上抬的控制壓力Pfbu不進(jìn)入，塊B14輸出信號(hào)0，故臂前端由于工作前部的慣性即使會(huì)多少進(jìn)入復(fù)原區(qū)R2中，也不會(huì)進(jìn)行塊12的復(fù)原控制。
在此，于不使第一臂架上抬而使第二臂架和/或臂沿收縮方向操作時(shí)，操作者多數(shù)傾向限于使工作前部沿跟前方向(操作室方向)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，由于第二臂架傾卸，當(dāng)工作前部沿脫離車輛主體的方向移動(dòng)時(shí)，對(duì)操作者來(lái)說(shuō)就會(huì)成為意外的運(yùn)動(dòng)，而當(dāng)傾卸方向中存在墻壁等物體時(shí)，工作前部就有可能碰撞這類物體。但如以上所述，由于能使工作前部減速停動(dòng)，就可不發(fā)生操作者的意外操作而確保良好的操作性能。
(b)第一臂架上抬而臂不收縮的情形在操作第一臂架流量控制閥10上抬方向的控制閥19而不操作臂用流量控制閥12收縮方向的控制閥23時(shí)，由于圖6中各塊100、101、117、102與103的功能，在臂前端位置超過(guò)邊界線K2進(jìn)入減速區(qū)R1時(shí)，當(dāng)操作電磁比例減壓閥13使控制壓力減小，令第一臂架液壓缸1A減速，就能進(jìn)行減速控制使第一臂架的上抬減至由塊101的減速增益所確定的速度，同時(shí)減慢臂前端速度。
另一方面，這時(shí)在圖4所示的塊14中，第一臂架上抬的控制壓力Pfbu進(jìn)入，塊B14輸出信號(hào)1。因此，當(dāng)臂前端位置越過(guò)邊界線K1進(jìn)入復(fù)原區(qū)R2時(shí)，塊13的輸出也為信號(hào)1，而能進(jìn)行使臂前端位置從邊界線K1移向減速區(qū)R1的塊12的復(fù)原控制。
具體地說(shuō)，在圖9的控制增益塊200中根據(jù)復(fù)原區(qū)R2的進(jìn)入量計(jì)算復(fù)原增益，通過(guò)塊204、205、206。207、208、209的各自功能，對(duì)應(yīng)于此時(shí)的臂前端速度計(jì)算反饋增益，通過(guò)這些增益，根據(jù)復(fù)原區(qū)R2的進(jìn)入量和這時(shí)的臂前端速度，使第二臂架2自動(dòng)地傾卸，令臂前端位置返移向減速區(qū)R1內(nèi)。
這樣，當(dāng)臂前端位置超過(guò)邊界線K2而進(jìn)入復(fù)原區(qū)R1時(shí)，可進(jìn)行使第一臂架的上抬降到預(yù)定速度的減速操作，同時(shí)當(dāng)臂前端位置越過(guò)邊界線K1進(jìn)入復(fù)原區(qū)R2時(shí)，由于減速的第一臂架上抬與復(fù)原控制中第二臂架傾卸的組合結(jié)果，臂前端能繞避車輛主體特別是操作室活動(dòng)，就能使作業(yè)前部不停動(dòng)地連續(xù)而平滑地避免受車輛主體特別是與操作室的干擾，可以提高操作性能。
(c)第一臂架上抬且臂也收縮的情形操作第一臂架流量控制閥10上抬方向的控制閥19，而且操作臂用流量控制閥12收縮方向的控制閥23，這時(shí)，在進(jìn)行上述(b)的減速控制與復(fù)原控制的同時(shí)，通過(guò)圖6中塊116、120、121、122的各自功能，如圖8(c)所示，補(bǔ)正得隨著第一臂架上抬控制壓力Pfbu的升高，臂的減速增益Kac’增大，抑制了減速量，以對(duì)應(yīng)于第一臂架上抬速度的某種程度的臂收縮速度進(jìn)入復(fù)原區(qū)R2。
這時(shí)，如果相對(duì)于臂的收縮作業(yè)也進(jìn)行停止于邊界線K1的減速控制，在臂前端進(jìn)入復(fù)原區(qū)R2后由于第二臂架傾卸而返回減速區(qū)R1中又使臂收縮的減速控制再開始，于是臂收縮作業(yè)的停動(dòng)與減速就會(huì)反復(fù)進(jìn)行，使工作前部的運(yùn)動(dòng)滯澀。
在上述實(shí)施形式中，由于是以對(duì)應(yīng)于第一臂架上抬速度的某種程度的臂收縮速度進(jìn)入復(fù)原區(qū)R2，臂的收縮繼續(xù)進(jìn)行減速控制而能進(jìn)行平滑的防干擾控制。
如上所述，根據(jù)這一實(shí)施形式，當(dāng)臂前端位置越過(guò)邊界線K1進(jìn)入復(fù)原區(qū)R2時(shí)，由于第二臂架傾卸致臂前端返回運(yùn)動(dòng)，就能不使工作前部停動(dòng)而避免受操作室的干擾，能使工作前部于跟前方向(操作室方向)連續(xù)而平滑地作業(yè)。
此外，在第一臂架上抬時(shí)，由于前述第二臂架傾卸所進(jìn)行的復(fù)原控制，通過(guò)第一臂架上抬與第二臂架傾卸相結(jié)合，臂前端能繞過(guò)操作室運(yùn)動(dòng)，可平滑地進(jìn)行防干擾控制。
在不使第一臂架沿上抬方向操作而使第二臂架和/或臂沿收縮方向操作的作業(yè)中，工作前部的預(yù)定部位只是在接近車輛主體時(shí)才減速停動(dòng)，故不會(huì)發(fā)生使操作者作意外的操作，能取得良好的操作性。
當(dāng)臂前端位置超過(guò)邊界線K2時(shí)，首先進(jìn)行減速控制，然后由于進(jìn)行了基于第二臂架傾卸的復(fù)原控制，即使受限于油壓泵29的最大容量，由于供給于第一臂架液壓缸1A的流量減少，就能有充分流量的壓力油供給第二臂架液壓缸2A，而可使第二臂架2快速地傾卸。還由于在進(jìn)行控制使第二臂架傾卸之前讓各前部部件減速，就能抑制臂前端進(jìn)入復(fù)原區(qū)R2的程度。于是能可靠地防止工作前部與車輛主體的干擾。
由于是對(duì)應(yīng)于臂前端速度計(jì)算反饋增益，使第二臂架傾卸的，故可求得與臂前端速度相適應(yīng)的第二臂架傾卸速度，能在進(jìn)行平滑的防干擾控制的同時(shí)進(jìn)行與臂前端進(jìn)入復(fù)原區(qū)R2的量相對(duì)的復(fù)原增益計(jì)算，使得臂前端越接近操作室的第二臂架傾卸速度也越大，得以可靠地防止工作前部受車輛主體的干擾。
在第一臂架上抬且臂收縮的情形，當(dāng)臂前端進(jìn)入復(fù)原區(qū)R2時(shí)，由于是以某種程度的臂收縮速度進(jìn)入復(fù)原區(qū)R2，故在基于第二臂架傾卸的復(fù)原控制中，不會(huì)發(fā)生臂收縮時(shí)的反復(fù)停動(dòng)，減速，能進(jìn)行平滑的防干擾控制。
還由于是把減速增益乘以計(jì)量特性塊所得的液壓缸目標(biāo)速度進(jìn)行補(bǔ)償，故能與作業(yè)中控制壓力的高低無(wú)關(guān)，而在偏差△Z變到減速起始距離r0以下時(shí)來(lái)根據(jù)預(yù)定特性開始減速控制，故常能作平滑的減速控制。
再有，在本實(shí)施形式中，如上所述，當(dāng)臂前端位置進(jìn)入復(fù)原區(qū)R2，因第二臂架傾卸而使臂前端作返回運(yùn)動(dòng)，故可不使工作前部停動(dòng)來(lái)防止其受操作室的干擾。在此，使臂前端返回的運(yùn)動(dòng)(離開操作室的運(yùn)動(dòng))，如后所述，可通過(guò)使臂沿傾卸方向運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。但臂是一般作業(yè)(例如挖掘作業(yè))中用于實(shí)現(xiàn)相應(yīng)作業(yè)的前部部件，在操作者操作操縱桿使臂沿收縮方向運(yùn)動(dòng)的作業(yè)中，若是進(jìn)行上述的控制使臂沿收縮方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)成為與操作者意愿相反的運(yùn)動(dòng)，令操作者產(chǎn)生失調(diào)感。與此相反，在兩段臂架式油壓挖掘機(jī)中的第二臂架，多用作作業(yè)開始前選定前后方向作業(yè)范圍的所謂定位臂架，它在實(shí)際作業(yè)中的使用次數(shù)少，故在上述控制中即使第二臂架沿傾卸方向運(yùn)動(dòng)，也能減少操作者的失調(diào)感。從而根據(jù)本實(shí)施形式，能不損害操作者的操作感而平滑地進(jìn)行防干擾控制。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施形式，能連續(xù)而平滑地于跟前方向進(jìn)行工作前部的操作，能大幅度改進(jìn)可操作性。
下面根據(jù)圖12與13說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施形式。在第一實(shí)施形式中，復(fù)原控制時(shí)只使第二臂架傾卸，但在本實(shí)施形式中，使第二臂架與臂都傾卸。圖12和13中與圖1和9所示部件或功能相同的部件附以相同的標(biāo)號(hào)。
圖12中，本實(shí)施形式的防干擾裝置除圖1所示第一實(shí)施形式中具有的部件外，還具有使來(lái)自控制油壓源32的控制壓力減壓的比例電磁減壓閥15，以及從控制閥24輸出的控制壓力和從比例電磁減壓閥15中輸出的控制壓力中選擇壓力高的而供給于流量控制閥12的梭閥34。
控制器50A的控制算法總體上與第一實(shí)施形式中的相同。這種控制算法的細(xì)節(jié)，除塊B12的復(fù)原控制外與第一實(shí)施形式的同。
塊B12的復(fù)原控制細(xì)節(jié)示明于圖13的功能框圖中。
圖13中，在本實(shí)施形式下，設(shè)有相對(duì)于第二臂架傾卸的塊208、209、200、203、201、202，還設(shè)有相對(duì)于臂傾卸的塊208A、209A、210、213、211與212。
在塊207A，用臂前端目標(biāo)速度(X’n,Y’n)，除第二臂架目標(biāo)角速度θ’2n外，還求出臂目標(biāo)角速度θ’2nA，用此臂目標(biāo)角速度θ’2nA，于塊208A中求出臂液壓缸目標(biāo)速度S2nA，再于反饋增益塊209A中由臂·臂架液壓缸目標(biāo)速度求出反饋增益Kaf。
在控制增益塊210中，根據(jù)偏差ΔZ算出相對(duì)于臂傾卸的復(fù)原增益Kacd。再與第一實(shí)施形式所述的相對(duì)于第二臂架傾卸的復(fù)原增益Ksbdd的情形相同，把由控制增益塊210中求得的復(fù)原增益Kacd，于加法部213中加上由204、205、206、207A、208A、209A各功能塊求得的反饋增益Kaf，根據(jù)這一增益Kac由計(jì)量圖表211算出目標(biāo)控制壓力Pacn，用電壓圖表212換算為臂傾卸用電磁比例減壓閥15的輸出電壓，經(jīng)塊16的乘法部(參看圖4)輸出。
控制增益塊210中偏差ΔZ與復(fù)原增益Kadd的設(shè)定關(guān)系，以及反饋增益塊209A中臂·臂架液壓缸目標(biāo)速度S2nA與反饋增益Kaf的設(shè)定關(guān)系，與圖10(a)以及10(b)中所示的設(shè)定關(guān)系實(shí)質(zhì)相同。
此外，計(jì)量圖表211的特性與流量控制閥12的對(duì)應(yīng)于臂傾卸方向的開口面積特性所決定的臂傾卸控制壓力Psbd和液壓缸目標(biāo)速度Msbd的特性相反。但在這種情形下，橫軸的液壓缸目標(biāo)速度也換算為增益。
由以上所述，臂前端進(jìn)入復(fù)原區(qū)R2后，控制增益塊200、210便計(jì)算對(duì)應(yīng)于此進(jìn)入量的復(fù)原增益Ksbdd與Kadd，同時(shí)于反饋增益塊209中計(jì)算對(duì)應(yīng)于此時(shí)的臂前端速度的反饋增益，以對(duì)應(yīng)于復(fù)原區(qū)R2的進(jìn)入量和臂的前端速度的速度使第二臂架2與臂3傾卸，而讓臂前端移回減速區(qū)R1內(nèi)。
于是，在本實(shí)施形式中，由于臂前端是因第二臂架2與臂3兩者傾卸而移回到減速區(qū)R1內(nèi)，就能使臂前端快速而更圓滑地繞過(guò)車輛主體運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步提高了可操作性。
現(xiàn)由圖14與15說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施形式。在前述實(shí)施形式中是把控制閥用作操作裝置，而在本實(shí)施形式中則是把電柄用作操作裝置。
圖14中，本實(shí)施形式的防干擾裝置不用圖1中所示第一實(shí)施形式的作為操作裝置的控制閥19～24，而是具有電柄裝置19A～24A，在流量控制閥10、11、12的控制操作系統(tǒng)中，設(shè)置有基于從控制油壓源32的控制壓力而發(fā)生對(duì)應(yīng)于電柄裝置19A～24A操作量的控制壓力的電磁比例減壓閥13、14、16、55、18、56。此外，設(shè)有使來(lái)自控制油壓源32的控制壓力減壓的比例電磁減壓閥17，從控制閥55輸出的控制壓力和比例電磁減壓閥17輸出的控制壓力兩者中，通過(guò)梭閥33選擇其中高的一方，輸送給流量控制閥11。
控制器50B輸入電柄裝置19A～24A和角度傳感器5、6、7的信號(hào)，根據(jù)這些操作信號(hào)與角度信號(hào)，把用于控制工作前部42的控制信號(hào)輸出給電磁比例減壓閥13、14、16、55、17、18與56。
控制器50B的控制算法整體如圖15所示?？刂破?0B除有與圖4所示相同的給比例電磁減壓閥13、14、16、17、18計(jì)算和輸出指令電壓的部分C1之外，還具有給減壓閥55、56計(jì)算和輸出指令電壓的部分C2。但是，部分C1的操作信號(hào)的輸入，要從操作控制壓力變換為來(lái)自電柄裝置的操作信號(hào)(電信號(hào))Dfbu、Dfbd、Dsbc、Dac。減速控制塊B11與復(fù)原控制塊B12的細(xì)節(jié)，除計(jì)量特性成為與電柄裝置的操作信號(hào)對(duì)應(yīng)這點(diǎn)之外，和圖6和圖9所示的相同。
在部分C2，把來(lái)自電柄裝置22A、24A的操作信號(hào)Dsbd、Dad，通過(guò)計(jì)量特性塊(例如圖6中的100)、計(jì)量圖表(例如圖6中的102)、電壓圖表(例如圖6中的103)變換為指令電壓，輸出給比例電磁減壓閥55、56。
取上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)施形式的操作與第一實(shí)施形式相同，在把電柄裝置用作操作裝置時(shí)可取得與第一實(shí)施形式相同的效果。
最后根據(jù)圖16～18說(shuō)明本發(fā)明的第四實(shí)施形式。在本實(shí)施形式中，是使臂傾卸來(lái)取代第二臂架的。圖16～18中，與圖1、圖6、圖9、圖12、圖13中所示相同或功能相同的部件附以相同的標(biāo)號(hào)。
圖16中，本實(shí)施形式的防干擾裝置，相對(duì)于第二臂架用流量控制閥11的傾卸方向，不存在對(duì)應(yīng)于圖1所示的第一實(shí)施形式中的比例電磁減壓閥17與梭閥33，只是在臂用流量控制閥12的相對(duì)于傾卸方向上設(shè)有與圖12所示第二實(shí)施形式相同的比例電磁減壓閥15與梭閥34。
控制器50c的控制算法的整體與圖4所示第一實(shí)施形式的相同。
圖17以功能塊示明了控制器50c的塊B11(參考圖4)的減速控制的細(xì)節(jié)。
在本實(shí)施形式中由于是使臂傾卸取代第二臂架的，故在減速控制的功能塊圖中，第二臂架收縮用比例電磁減壓閥13的控制以及臂收縮用比例電磁減壓閥18的控制與圖6所示的相反。
這就是說(shuō)，對(duì)于臂收縮用電磁比例減壓閥18，由控制增益塊113、臂收縮計(jì)量特性塊112、乘法塊123、計(jì)量圖表114與電壓圖表115進(jìn)行控制。另一方面，對(duì)于第二臂架收縮用電磁比例減壓閥13，則除控制增益塊109、第二臂架收縮計(jì)量特性塊108、乘法塊119、計(jì)量圖表110、電壓圖表111之外，還設(shè)有將由第一臂架上抬控制壓力增益塊116與塊109、119求得的增益相組合的塊120～123，當(dāng)臂前端越過(guò)邊界線K1(參看圖11)的時(shí)刻，使之能以對(duì)應(yīng)于第一臂架上抬速度的某種程度的第二臂架收縮速度進(jìn)入，以免干擾臂的傾卸控制。
控制器50c的塊B12(參考圖4)的復(fù)原控制細(xì)節(jié)在圖18中以功能框圖表明。在本實(shí)施形式中，代替相對(duì)于圖9所示第一實(shí)施形式中第二臂架傾卸的塊207、208、209、200、203、201、202，設(shè)置了相對(duì)于臂傾卸的塊207B、208A、209A、210、213、211與212。
在塊207B中，用臂前端目標(biāo)速度(X’n,Y’n)求出臂目標(biāo)角速度θ’2nA。其它塊208A、209A、210、213、211與212的功能則與圖13所示第二實(shí)施形式的相同。
如上所述，當(dāng)臂前端進(jìn)入復(fù)原區(qū)R2(參看圖11)時(shí)，由控制增益塊210計(jì)算與此進(jìn)入量相對(duì)應(yīng)的復(fù)原增益Kadd，同時(shí)由反饋增益塊209計(jì)算與此時(shí)的臂前端速度相對(duì)應(yīng)的反饋增益，使臂3以對(duì)應(yīng)于復(fù)原區(qū)R2的進(jìn)入量和臂前端的速度的速度傾卸，讓臂前端移回減速區(qū)R1。
這樣，根據(jù)本實(shí)施形式，由于臂前端是在臂3的傾卸時(shí)返回減速區(qū)R1內(nèi)的，就可使臂前端繞過(guò)車輛主體運(yùn)動(dòng)而讓工作前部可連續(xù)和平滑地沿跟前方向操作。
工業(yè)上的利用可能性根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)工作前部接近車輛主體時(shí)，由于能控制第二臂架使之傾卸，故可在避免工作前部和操作室干擾的同時(shí)連續(xù)和平滑地沿跟前方向操作，而得以顯著地改進(jìn)可操作性。
權(quán)利要求
1．兩段臂架式油壓挖掘機(jī)的防干擾裝置，設(shè)置在兩段臂架式油壓挖掘機(jī)(40)上，而該油壓挖掘機(jī)包括車輛主體(41)；設(shè)于此車輛主體上由可上下運(yùn)動(dòng)的第一、第二臂架(1,2)與臂(3)等多個(gè)前部部件組成的工作前部(42)；驅(qū)動(dòng)第一臂架的第一臂架液壓缸(1A)、驅(qū)動(dòng)第二臂架的第二臂架液壓缸(2A)以及驅(qū)動(dòng)臂的臂液壓缸(3A);根據(jù)第一臂架的操作裝置(19,20)的操作信號(hào)，控制向第一臂架液壓缸供給的壓力油流量的第一臂架用流量控制閥(10)；根據(jù)第二臂架的操作裝置(21,22)的操作信號(hào)，控制向第二臂架供給的壓力油流量的第二臂架用流量控制閥(11)；以及根據(jù)臂的的操作裝置(23,24)的操作信號(hào)，控制向臂液壓缸供給的壓力油流量的臂用流量控制閥(12)；此防干擾裝置當(dāng)所述工作前部的預(yù)定部位接近車輛主體時(shí)能約束此工作前部的運(yùn)動(dòng)；其特征在于設(shè)有檢測(cè)上述工作前部(42)的姿勢(shì)的姿勢(shì)檢測(cè)裝置(5～7)；和輸入上述姿勢(shì)檢測(cè)裝置的檢測(cè)信號(hào)，當(dāng)上述工作前部的預(yù)定部位接近車輛主體(41)時(shí)，為使上述第二臂架(2)朝傾卸方向運(yùn)動(dòng)而對(duì)第二臂架用流量控制閥(11)輸出指令信號(hào)的控制裝置(50,B12,17,33,50A,50B)。
2．權(quán)利要求1所述的兩段臂架式油壓挖掘機(jī)的防干擾裝置，其特征在于其中所述控制裝置(50,B11,B12,17,33,101；50A,50B)當(dāng)上述第一臂架(1)由其操作裝置(19)而沿上抬方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，控制第一臂架繼續(xù)上抬同時(shí)使上述第二臂架(2)沿傾卸方向運(yùn)動(dòng)。
3．權(quán)利要求2所述的兩段臂架式油壓挖掘機(jī)的防干擾裝置，其特征在于其中所述控制裝置(50,B11,B12,13,25,101；50A；50B)輸入上述第一臂架(1)的操作裝置(19)的第一臂架上抬方向的操作信號(hào)，同時(shí)為隨著所述工作前部(42)的預(yù)定部位接近車輛主體(41)使第一臂架的上抬運(yùn)動(dòng)減速，然后使已減速的第一臂架上抬運(yùn)動(dòng)繼續(xù)而修正第一臂架上抬方向的操作信號(hào)。
4．權(quán)利要求2所述的兩段臂架式油壓挖掘機(jī)的防干擾裝置，其特征在于其中所述控制裝置(50,B11,B12,16,18,27,28,109,113；50A；50B)輸入上述第二臂架(2)的操作裝置(21)的第二臂架收縮方向的操作信號(hào)以及臂(3)的操作裝置(23)的臂收縮方向的操作信號(hào),同時(shí)當(dāng)上述第一臂架不沿上抬方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，為使前述工作前部(42)的預(yù)定部位隨著接近車輛主體減速然后停動(dòng)，而修正前述第二臂架沿收縮方向的操作信號(hào)以及前述臂沿收縮方向的操作信號(hào)。
5．權(quán)利要求2所述的兩段臂架式油壓挖掘機(jī)的防干擾裝置，其特征在于其中所述控制裝置(50,B11,B12,18,27,28,113,116；50A；50B)輸入前述臂(3)的操作裝置(23)的臂收縮方向的操作信號(hào)，而在上述第一臂架(1)沿上抬方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，修正所述臂沿收縮方向的操作信號(hào)使得隨著上述工作前部(40)的預(yù)定部位接近車輛主體(41)讓臂收縮運(yùn)動(dòng)減速，然后使減速了的臂收縮運(yùn)動(dòng)繼續(xù)。
6．權(quán)利要求1或2所述的兩段臂架式油壓挖掘機(jī)的防干擾裝置,其特征在于其中所述控制裝置(50,B12,5～7,17,33,203～209；50A；50B)計(jì)算對(duì)應(yīng)于工作前部(42)的預(yù)定部位移動(dòng)速度的第二臂架(2)沿傾卸方向的目標(biāo)速度，并進(jìn)行前述控制以使第二臂架按此目標(biāo)速度運(yùn)動(dòng)。
7．權(quán)利要求6所述的兩段臂架式油壓挖掘機(jī)的防干擾裝置，其特征在于其中所述控制裝置(50,B9,B12,5-7,17,33,203-209；50A；50B)計(jì)算所述第二臂架(2)沿傾卸方向的目標(biāo)速度，使其隨所述工作前部(42)的預(yù)定部位移動(dòng)速度增大而變大。
8．權(quán)利要求1或2所述的兩段臂架式油壓挖掘機(jī)的防干擾裝置，其特征在于其中所述控制裝置(50,B9,B10,B12,5～7,17,33,200,203；50A；50B)計(jì)算隨前述工作前部(42)的預(yù)定部位接近車輛主體(41)而變大的第二臂架(2)沿傾卸方向的目標(biāo)速度，并進(jìn)行前述控制使第二臂架依此目標(biāo)速度運(yùn)動(dòng)。
9．權(quán)利要求1或2所述的兩段臂架式油壓挖掘機(jī)的防干擾裝置，其特征在于其中前述姿勢(shì)檢測(cè)裝置具有計(jì)算從所述工作前部的預(yù)定部位到車輛主體(41)周圍預(yù)設(shè)區(qū)域的距離(ΔZ)的裝置(5～7,B9,B10),前述控制裝置(50,B11-B16,17,33,13～18,101,105,109,113,200；50A；50B)進(jìn)行下述控制當(dāng)前述計(jì)算出的距離小于預(yù)設(shè)的第一控制起始距離時(shí)，隨著此距離減小為進(jìn)行減速而修正各操作裝置(19～21,23)的操作信號(hào)；同時(shí)，當(dāng)前述計(jì)算出的距離變到比預(yù)設(shè)的前述第一控制起始距離小的第二控制起始距離后，至少是除上述第一臂架(1)的上抬運(yùn)動(dòng)以外為使各前部部件(1～3)停動(dòng)而修正各操作裝置(19～21,23)的操作信號(hào)；此外，當(dāng)前述的計(jì)算出的距離小于所述第二控制起始距離時(shí)，使上述第二臂架(2)沿傾卸方向運(yùn)動(dòng)。
10．權(quán)利要求9所述的兩段臂架式油壓挖掘機(jī)的防干擾裝置，其特征在于其中所述控制裝置(50,B11,13～18,101,105,109,113；50A；50B)，當(dāng)上述計(jì)算出的距離(ΔZ)變到比預(yù)設(shè)的前述第一控制起始距離小的第二控制起始距離時(shí)，修正各操作裝置的操作信號(hào)(19～21,23)，以使除上述第一臂架(1)的上抬運(yùn)動(dòng)與臂(3)的收縮運(yùn)動(dòng)外，令各個(gè)前部部件(1～3)停動(dòng)。
11．權(quán)利要求9所述的兩段臂架式油壓挖掘機(jī)的防干擾裝置，其特征在于其中所述控制裝置(50,B11,13～18,25～28,100,104,108,112;50A;50B)輸入各操作裝置(19～21,23)的操作信號(hào)，隨著操作裝置的操作量增大為使減速程度變小而修正各個(gè)操作裝置的操作信號(hào)。
12．權(quán)利要求1或2所述的兩段臂架式油壓挖掘機(jī)的防干擾裝置，其特征在于其中所述控制裝置(50A,15,17,33,34,200,210)當(dāng)所述工作前部(42)的預(yù)定部位接近車輛主體(41)時(shí),給第二臂架用流量控制閥(11)與臂用流量控制閥(12)輸出指令信號(hào)以使第二臂架(2)與臂(3)兩者沿傾卸方向運(yùn)動(dòng)。
13．權(quán)利要求1或2所述的兩段臂架式油壓挖掘機(jī)的防干擾裝置,其特征在于其中所述控制裝置(50C,15,34,210)當(dāng)上述工作前部(42)的預(yù)定部位接近車輛主體(41)時(shí)，給臂用流量控制閥(12)輸出指令信號(hào)以使臂(3)取代前述第二臂架(2)沿傾卸方向運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
當(dāng)臂前端超過(guò)邊界線(K2)進(jìn)入減速區(qū)(R1)后操作電磁比例減壓閥(13)減小控制壓力,通過(guò)使第一臂架液壓缸(1A)減速而減小臂前端速度;而在臂前端越過(guò)邊界線(K1)進(jìn)入復(fù)原區(qū)(R2)后,根據(jù)復(fù)原區(qū)的進(jìn)入量由控制增益塊(200)計(jì)算復(fù)原增益,由塊(204－209)的各自功能計(jì)算對(duì)應(yīng)于此時(shí)的臂前端速度的反饋增益,由此增益,對(duì)應(yīng)于復(fù)原區(qū)進(jìn)入量和此時(shí)的臂前端速度使第二臂架(2)自動(dòng)傾卸,讓臂前端位置移回減速區(qū)。由此使工作前部能沿跟前方向連續(xù)平滑運(yùn)動(dòng)從而改進(jìn)操作性。
文檔編號(hào)E02F9/22GK1216079SQ98800013
公開日1999年5月5日 申請(qǐng)日期1998年1月6日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月7日
發(fā)明者高橋詠, 砂村和弘, 砂田勇輔 申請(qǐng)人:日立建機(jī)株式會(huì)社