專利名稱：建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，特別涉及在具有多關(guān)節(jié)式前端裝置的油壓控掘機(jī)等建筑機(jī)械中進(jìn)行限定前端裝置可動區(qū)域挖掘的限定區(qū)域挖掘控制裝置。
作為建筑機(jī)械的一例代表有油壓挖掘機(jī)。油壓挖掘機(jī)由前端裝置和車體構(gòu)成，前端裝置由在垂直方向可分別回轉(zhuǎn)的懸臂、肘臂及鏟斗組成，車體由上部回轉(zhuǎn)體及下部行走體組成，前端裝置的懸臂的根部支承在上部回轉(zhuǎn)體的前部。在這樣的油壓挖掘機(jī)中，懸臂等前端部件分別由手動操作柄來操作，然而這些前端部件分別由關(guān)節(jié)部連結(jié)著進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動，因此操作這些前端部件進(jìn)行設(shè)定區(qū)域的挖掘是非常困難的作業(yè)。于是在特開平4—136324號公報(bào)中公開了容易進(jìn)行這種作業(yè)的限定區(qū)域挖掘控制裝置。該限定區(qū)域挖掘控制裝置具有檢測前端裝置姿勢的檢測手段、根據(jù)該檢測手段的信號計(jì)算前端裝置位置的運(yùn)算手段、以及教示手段、杠桿增益運(yùn)算手段和執(zhí)行元件控制手段；教示手段教示出禁止前端裝置侵入的不可侵入?yún)^(qū)域，杠桿增益運(yùn)算手段先要求出前端裝置的位置與教示的不可侵入?yún)^(qū)域邊界線之間的距離d，然后將一個(gè)由距離d決定的函數(shù)乘以杠桿操作信號并將結(jié)果輸出，其上述函數(shù)關(guān)系是當(dāng)距離d大于某值時(shí)取函數(shù)值為1，小于某值時(shí)函數(shù)值取值在0—1之間，執(zhí)行元件控制手段是根據(jù)來自杠桿增益運(yùn)算手段的信號來控制執(zhí)行元件的動作。根據(jù)這一方案的構(gòu)成，杠桿操作信號隨著距不可侵入邊界的距離減小而被縮小，所以即使操作者錯(cuò)誤地將鏟斗前端移動到不可侵入?yún)^(qū)域，也會自動地在邊界上平穩(wěn)地停下來，并且，在其途中操作者會從前端裝置速度的減慢而判斷出已接近于不可侵入?yún)^(qū)域從而可使鏟斗前端返回。
另外，在特開昭63—219731號公報(bào)中刊載了另一種方式在油壓挖掘機(jī)中，設(shè)定一個(gè)對前端裝置作業(yè)產(chǎn)生障礙的作業(yè)限界位置，以便在肘臂前端跑出該限界位置的情況下控制其返回可作業(yè)區(qū)域。
然而，在上述的現(xiàn)有技術(shù)中存在著以下問題。
在特開平4—136324號公報(bào)記載的現(xiàn)有技術(shù)中，在杠桿增益運(yùn)算手段中，在杠桿操作信號上原樣不變地乘上由距離d所決定的函數(shù)并輸出給執(zhí)行元件控制手段，所以隨著向不可侵入?yún)^(qū)域的接近，鏟斗前端速度亦會漸漸減慢，直到停止在不可侵入?yún)^(qū)域的邊界上。因此避免了要將鏟斗前端移到不可侵入?yún)^(qū)域時(shí)的沖擊?？墒牵谶@種現(xiàn)有的技術(shù)中，使鏟斗前端的速度減慢時(shí)，與鏟斗前端的移動方向無關(guān)只是單純減速。所以，當(dāng)沿著不可侵入?yún)^(qū)域的邊界進(jìn)行挖掘時(shí)，操作肘臂隨著向不可侵入?yún)^(qū)域的接近，沿不可侵入?yún)^(qū)域邊界方向的挖掘速度也變慢，于是必須要操作懸臂杠桿使鏟斗前端離開不可侵入?yún)^(qū)域，以便防止挖掘速度的減慢。其結(jié)果是當(dāng)沿著不可侵入?yún)^(qū)域挖掘的時(shí)候，效率極其低下。并且，為了提高效率不得不離開不可侵入?yún)^(qū)域一段距離進(jìn)行挖掘，這樣就不能夠挖掘設(shè)定區(qū)域。
在特開昭63—219731號公報(bào)記載的現(xiàn)有技術(shù)中，肘臂前端跑出作業(yè)限界位置之外的時(shí)候，動作速度快，則跑出作業(yè)限界位置之外的量也就多，為了快速返回到可作業(yè)區(qū)域就會產(chǎn)生沖擊，因此不能平穩(wěn)作業(yè)。
本發(fā)明的第1個(gè)目的是提供一種建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，它能高效地進(jìn)行限定區(qū)域的挖掘。
本發(fā)明的第2個(gè)目的是提供一種建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，它能平穩(wěn)地進(jìn)行限定區(qū)域的挖掘。
本發(fā)明的第3個(gè)目的是提供一種建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，它能將高效進(jìn)行限定區(qū)域挖掘的機(jī)能附加給具有油壓控制方式操作手段的設(shè)備。
本發(fā)明的第4個(gè)目的是提供一種建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，在進(jìn)行限定區(qū)域的挖掘時(shí)，當(dāng)要求峻工精度高時(shí)可采取緩慢動作，而當(dāng)對峻工精度沒什么要求，作業(yè)速度較重要時(shí)可采取快速動作。
本發(fā)明的第5個(gè)目的是提供一種建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，在進(jìn)行限定區(qū)域的挖掘時(shí)，即使在前端裝置工作半徑較長的作業(yè)姿勢下也能提高控制精度。
為達(dá)到上述第1目的，本發(fā)明的建筑機(jī)械用限定區(qū)域挖掘控制裝置具有以下各部份；多個(gè)被驅(qū)動部件、多個(gè)油壓執(zhí)行元件、多個(gè)操作裝置、及多個(gè)油壓控制閥；被驅(qū)動部件包括構(gòu)成多關(guān)節(jié)型前端裝置的可在上下方向回轉(zhuǎn)的多個(gè)前端部件，油壓執(zhí)行元件分別驅(qū)動上述的多個(gè)被驅(qū)動部件，操作裝置指示上述多個(gè)被驅(qū)動部件的動作，油壓控制閥被上述操作裝置的操作信號驅(qū)動，并控制供給上述多個(gè)油壓執(zhí)行元件壓力油的流量；在具有這些部份的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置中，本發(fā)明還具備以下手段；區(qū)域設(shè)定手段、第1檢測手段、第1運(yùn)算手段、及第1信號修正手段；區(qū)域設(shè)定手段用來設(shè)定上述前端裝置的可動區(qū)域，第1檢測手段檢測有關(guān)上述前端位置和姿勢的狀態(tài)量，第1運(yùn)算手段根據(jù)來自第1檢測手段的信號計(jì)算上述前端裝置的位置和姿勢，當(dāng)上述前端裝置在上述設(shè)定區(qū)域內(nèi)的邊界近旁時(shí)，第1信號修正手段根據(jù)上述多個(gè)操作裝置中與特定的前端部件相關(guān)的操作裝置的操作信號和上述第1運(yùn)算手段的運(yùn)算值修正與上述前端裝置有關(guān)的操作裝置的操作信號使得上述前端裝置沿上述設(shè)定區(qū)域的邊界方向移動，且減小向接近上述設(shè)定區(qū)域邊界方向的移動速度。
根據(jù)由這樣的第1信號修正手段對與前端裝置有關(guān)的操作裝置的操作信號的修正，前端裝置向著設(shè)定區(qū)域邊界接近的動作被減速并被控制改變方向，這就使得前端裝置可以沿著設(shè)定區(qū)域邊界動作。因此可以有效地進(jìn)行限定區(qū)域的挖掘。
為達(dá)到上述第2目的，本發(fā)明在上述建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置中更一步具備有第2信號修正手段，當(dāng)上述前端裝置在上述設(shè)定區(qū)域之外的時(shí)候，該手段根據(jù)上述多個(gè)操作裝置中與特定的前端部件相關(guān)的操作裝置的操作信號和上述第1運(yùn)算手段的運(yùn)算值修正與上述前端裝置有關(guān)的操作裝置的操作信號使得上述前端裝置返回設(shè)定區(qū)域。
如上所述，前端裝置在設(shè)定區(qū)域的邊界附近受方向變換控制的時(shí)候，由于前端裝置的動作速度較快或控制上的響應(yīng)遲緩及前端裝置的慣性等原因，前端裝置有時(shí)會跑出設(shè)定區(qū)域，此時(shí)，第2信號修正手段修正與前端裝置有關(guān)的操作裝置的操作信號使前端裝置返回設(shè)定區(qū)域，從而可以控制前端裝置在侵入后迅速返回設(shè)定區(qū)域。因此，即使是讓前端裝置快速動作的時(shí)候，也可以使其沿設(shè)定區(qū)域的邊界動作，能夠正確地進(jìn)行設(shè)定區(qū)域邊界的挖掘。
另外，由于此時(shí)如上述那樣，以事先的方向變換控制進(jìn)行減速，所以侵入設(shè)定區(qū)之外的量就減少了，返回設(shè)定區(qū)域時(shí)的振動也大幅度緩和了。因此，即使在讓前端裝置快速動作的時(shí)候，也可平穩(wěn)地進(jìn)行限定區(qū)域的挖掘，能夠平穩(wěn)地進(jìn)行限定區(qū)域的挖掘。
在上述建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置中，最好是上述第1信號修正手段包括下述手段；第2運(yùn)算手段、第3運(yùn)算手段以及閥門控制手段。第2運(yùn)算手段是根據(jù)與上述特定的前端部件有關(guān)的操作裝置的操作信號計(jì)算上述前端裝置的目標(biāo)速度矢量；第3運(yùn)算手段是輸入上述第1及第2運(yùn)算手段的運(yùn)算值，當(dāng)上述前端裝置位于上述設(shè)定區(qū)域內(nèi)的邊界附近時(shí)，修正上述的目標(biāo)速度矢量，保留該目標(biāo)速度矢量的沿上述設(shè)定區(qū)域邊界方向的分量，減小該目標(biāo)速度矢量的向上述設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的分量；閥門控制手段用來驅(qū)動與上述前端裝置的動作對應(yīng)的油壓控制閥，前端裝置的動作是與上述目標(biāo)速度矢量相對應(yīng)的。
根據(jù)第3運(yùn)算手段對目標(biāo)速度矢量的修正，即保留目標(biāo)速度矢量的沿設(shè)定區(qū)域邊界方向的分量，減小目標(biāo)速度矢量的向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的分量，第1信號修正手段就可以像上述那樣修正與前端裝置有關(guān)的操作裝置的操作信號。
另外，上述第2信號修正手段最好進(jìn)一步包括第2運(yùn)算手段和第4運(yùn)算手段；第2運(yùn)算手段根據(jù)與上述特定的前端部件有關(guān)的操作裝置的操作信號計(jì)算上述前端裝置的目標(biāo)速度矢量，第4運(yùn)算手段輸入上述第1及第2運(yùn)算手段的運(yùn)算值，當(dāng)上述前端裝置位于上述設(shè)定區(qū)域之外時(shí)，修正上述目標(biāo)速度矢量使上述前端裝置返回上述設(shè)定區(qū)域。
根據(jù)第4運(yùn)算手段對目標(biāo)速度矢量的修正；使前端裝置返回設(shè)定區(qū)域，第2信號修正手段就可以像上述那樣修正與前端裝置有關(guān)的操作裝置的操作信號。
另外，在上述建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置中，最好是，第3運(yùn)算手段當(dāng)上述前端裝置在上述設(shè)定區(qū)域內(nèi)而不在邊界附近時(shí)，保持上述目標(biāo)速度矢量。這樣，當(dāng)前端裝置在設(shè)定區(qū)域內(nèi)且不在邊界附近時(shí)就可以同通常作業(yè)一樣地進(jìn)行作業(yè)。
另外，上述第3運(yùn)算手段最好將垂直于上述設(shè)定區(qū)域邊界的矢量分量作為上述目標(biāo)速度矢量的向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的矢量分量。
此外，上述第3運(yùn)算手段最好是隨著上述前端裝置距上述設(shè)定區(qū)域邊界距離的減小而加大向上述目標(biāo)速度矢量向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的矢量分量的減少量，這樣來減小該矢量分量。這種情況下，上述第3運(yùn)算手段最好是隨著上述前端裝置到上述設(shè)定區(qū)域邊界距離的逐漸縮小而加上一個(gè)逐漸增大的反方向的速度矢量，這樣來減小上述目標(biāo)速度矢量的向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的矢量分量。并且，最好是上述第3運(yùn)算手段在上述前端裝置一到達(dá)上述設(shè)定區(qū)域邊界時(shí)，就使上述目標(biāo)速度矢量的向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的矢量分量為0或者是微小值。上述第3運(yùn)算手段也可以用乘以一個(gè)隨著上述前端裝置到上述設(shè)定區(qū)域邊界距離的縮小而減小的1以下的系數(shù)，來減小上述目標(biāo)速度矢量的向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的矢量分量。
在上述建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置中，上述第4運(yùn)算手段最好是通過保留上述目標(biāo)速度矢量的沿上述設(shè)定區(qū)域邊界方向的矢量分量，而將上述目標(biāo)速度矢量的垂直于設(shè)定區(qū)域邊界的分量變?yōu)橄蛏鲜鲈O(shè)定區(qū)域邊界接近方向的分量，來修正目標(biāo)速度矢量以使上述前端裝置返回上述設(shè)定區(qū)域。由此，當(dāng)前端裝置被控制返回設(shè)定區(qū)域的時(shí)候，沿設(shè)定區(qū)域邊界方向的速度分量不減，所以即使在設(shè)定區(qū)域外也能讓前端裝置沿設(shè)定區(qū)域的邊界動作。
另外，上述第4運(yùn)算手段最好是隨著上述前端裝置到上述設(shè)定區(qū)域邊界距離的縮小來使向上述設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的矢量分量減小。這樣，前端裝置返回設(shè)定區(qū)域時(shí)的軌跡就會成為一條隨著向設(shè)定區(qū)域邊界的接近而平行的曲線，返回設(shè)定區(qū)域時(shí)的動作變得更加平穩(wěn)。
進(jìn)而，最好，在上述前端裝置于上述設(shè)定區(qū)域之內(nèi)而上述目標(biāo)速度矢量是遠(yuǎn)離上述設(shè)定區(qū)域邊界方向的速度矢量時(shí)，上述第3運(yùn)算手段維持上述目標(biāo)速度矢量不變，而在上述前端裝置于上述設(shè)定區(qū)域之內(nèi)并且上述目標(biāo)速度矢量是向上述設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的速度矢量時(shí)，減小與上述前端裝置到上述設(shè)定區(qū)域邊界距離相關(guān)連的上述目標(biāo)速度矢量的向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的矢量分量，以此來修正上述目標(biāo)速度矢量。
另外，為達(dá)到上述第3個(gè)目的，本發(fā)明在上述多個(gè)操作裝置中至少與上述特定的前端部件有關(guān)的操作裝置是以輸出控制壓力作為上述操作信號的油壓控制方式，在驅(qū)動這種含有油壓控制式操作手段的操作系統(tǒng)所對應(yīng)的油壓控制閥的上述建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置中，本發(fā)明還包括檢測上述油壓先導(dǎo)控制方式的操作裝置操作量的第2檢測手段；上述第2運(yùn)算手段是根據(jù)上述第2檢測手段的信號計(jì)算上述前端裝置目標(biāo)速度矢量的手段；上述閥控制手段是包括第5運(yùn)算手段和先導(dǎo)控制手段而構(gòu)成的，第5運(yùn)算手段根據(jù)修正后的目標(biāo)速度矢量計(jì)算為驅(qū)動相應(yīng)的油壓控制閥所需的目標(biāo)控制壓力，先導(dǎo)控制手段用來控制上述操作系統(tǒng)以得到該目標(biāo)控制壓力。
如上述那樣將修正后的目標(biāo)速度矢量變換成目標(biāo)控制壓力，并控制操作系統(tǒng)以得到該目標(biāo)控制壓力，由此就可以在具備油壓先導(dǎo)控制方式的操作手段的設(shè)備上進(jìn)行上述的方向變換控制，就能夠把有效進(jìn)行限定區(qū)域挖掘的機(jī)能附加給具有油壓先導(dǎo)控制方式操作手段的設(shè)備。
另外，作為特定的前端部件包含油壓挖掘機(jī)的懸臂和肘臂時(shí)，即使只用一根肘臂用操作手段的操作柄，也因?yàn)榭捎?jì)算相當(dāng)于上述修正后目標(biāo)速度矢量的目標(biāo)控制壓力，控制油壓先導(dǎo)控制方式的操作手段，因此，可用一根肘臂用的操作柄進(jìn)行沿設(shè)定區(qū)域邊界的挖掘作業(yè)。
在上述建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置中，最好是，上述操作系統(tǒng)含有第1控制油路，該控制油路將控制油壓傳導(dǎo)給油壓控制閥，而該油壓控制閥是與上述前端裝置向遠(yuǎn)離上述設(shè)定區(qū)域方向的動作相對應(yīng)的，上述第5運(yùn)算手段含有根據(jù)修正后的目標(biāo)速度矢量計(jì)算上述第1控制油路中的目標(biāo)控制壓力的手段，上述先導(dǎo)控制手段含有輸出手段、電—油壓的變換手段及高壓選擇手段。輸出手段輸出對應(yīng)于上述目標(biāo)控制油壓的第1電信號，電—油壓的變換手段將上述第1電信號變換成油壓并輸出相當(dāng)于上述控制油壓的控制壓力，高壓選擇手段選擇上述第1控制油路內(nèi)的控制油壓和從電—油壓變換手段輸出的控制壓力中的高壓一方并傳導(dǎo)到對應(yīng)的油壓控制閥。
此外，最好是，上述操作系統(tǒng)含有第2控制油路，該第2控制油路將控制油壓傳導(dǎo)給油壓控制閥，而該油壓控制閥是與上述前端裝置向上述設(shè)定區(qū)域接近方向的動作相對應(yīng)的；上述第5運(yùn)算手段含有根據(jù)修正后目標(biāo)速度矢量計(jì)算上述第2控制油路中目標(biāo)控制油壓的手段；上述先導(dǎo)控制手段含有輸出手段和減壓手段，輸出手段輸出對應(yīng)于上述目標(biāo)控制油壓的第2電信號，減壓手段設(shè)置于第2控制油路，根據(jù)上述第2電信號而動作，將上述第2控制油路內(nèi)的控制壓力減小到上述目標(biāo)控制壓力。
進(jìn)而，最好是，上述操作系統(tǒng)包括第1控制油路和第2控制油路，第1控制油路將控制油壓傳導(dǎo)給與上述前端裝置向遠(yuǎn)離上述設(shè)定區(qū)域方向的動作相對應(yīng)的油壓控制閥，第2控制油路將控制油壓傳導(dǎo)給與上述前端裝置向上述設(shè)定區(qū)域接近方向的動作相對應(yīng)的油壓控制閥。上述第5運(yùn)算手段含有根據(jù)上述修正后的目標(biāo)速度矢量計(jì)算上述第1及第2控制油路中目標(biāo)控制油壓的手段；上述先導(dǎo)控制手段含有輸出手段；電—油壓變換手段、高壓選擇手段和減壓手段，輸出手段輸出對應(yīng)于上述目標(biāo)控制壓力的第1及第2電信號，電—油壓變換手段將上述第1電信號變換成油壓并輸出相當(dāng)于上述目標(biāo)控制油壓的控制壓力，高壓選擇手段選擇上述第1控制油路內(nèi)的控制油壓和從電—油壓變換手段輸出的控制壓力中的高壓一方并傳導(dǎo)到對應(yīng)的油壓控制閥，減壓手段設(shè)置于上述第2控制油路，根據(jù)第2電信號而動作，將上述第2控制油路內(nèi)的控制壓力減小到上述目標(biāo)控制壓力。
這里，最好是，上述特定的前端部件含包括油壓挖掘機(jī)的懸臂和肘臂，上述第1控制油路是懸臂上升一側(cè)的控制油路。另外上述第2控制油路最好是懸臂下降一側(cè)以及肘臂內(nèi)轉(zhuǎn)一側(cè)的控制油路。上述第2油路也可以是懸臂下降一側(cè)、肘臂內(nèi)轉(zhuǎn)一側(cè)及肘臂外轉(zhuǎn)一側(cè)的控制油路。
另外，為達(dá)到上述第4個(gè)目的，本發(fā)明在上述建筑機(jī)械的限定領(lǐng)域挖掘控制裝置中，進(jìn)一步具備有模式切換手段，該模式切換手段可以選擇包括通常模式和精加工(竣工時(shí))模式在內(nèi)的多種作業(yè)模式。上述第1信號修正手段輸入上述模式切換手段的選擇信號，當(dāng)上述前端裝置在上述設(shè)定區(qū)域內(nèi)并在其邊界附近時(shí)，減小上述前端裝置向上述設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的移動速度，同時(shí)修正與上述前端裝置有關(guān)的操作裝置的操作信號，使得上述前端裝置沿上述設(shè)定區(qū)域邊界方向的移動速度當(dāng)上述模式切換手段選擇了精加工模式時(shí)要比選擇通常模式時(shí)慢些。
這樣，設(shè)置模式切換手段、并用第1信號修正手段修正操作信號，就可以按模式切換手段選擇的模式設(shè)定相應(yīng)的作業(yè)速度，能夠選擇重視精度的精加工作業(yè)和作業(yè)速度。因此，按作業(yè)種類區(qū)分模式，對峻工精度要求高時(shí)可緩慢動作，對峻工精度要求不高而作業(yè)速度較重要時(shí)可快速動作，這就可以提高作業(yè)效率。
進(jìn)而，為達(dá)到上述第5個(gè)目的，本發(fā)明在上述建筑機(jī)械的限定領(lǐng)域挖掘控制裝置中，上述第1信號修正手段根據(jù)上述第1運(yùn)算手段的運(yùn)算值判明上述前端裝置的設(shè)定部位位置到建筑機(jī)械本體的距離，當(dāng)上述前端裝置在上述設(shè)定區(qū)域內(nèi)并在其邊界附近時(shí)，上述前端裝置向上述設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的移動速度被減慢的同時(shí)，當(dāng)上述距離較長時(shí)還要修正與上述前端裝置有關(guān)的操作裝置的操作信號以使上述前端裝置沿上述設(shè)定區(qū)域邊界方向的移動速度也減慢。
這樣，根據(jù)第1信號修正手段對操作信號的修正，象前端裝置位于最大工作半徑附近的情況那樣，在相對前端部件的油壓執(zhí)行元件的伸縮量，前端裝置的回轉(zhuǎn)角變化很大的作業(yè)姿勢下，由于沿設(shè)定區(qū)域邊界方向的鏟斗前端的移動速度被減慢，因此可以提高控制精度。


圖1.根據(jù)本發(fā)明第1實(shí)施例的建筑機(jī)械限定區(qū)域挖掘控制裝置及其油壓驅(qū)動裝置的示意圖。
圖2.本發(fā)明所適用的油壓挖掘機(jī)外觀及其周圍設(shè)定區(qū)域形狀的示意圖。
圖3.油壓控制方式操作柄裝置的詳細(xì)示意圖。
圖4.表示控制機(jī)構(gòu)的控制機(jī)能的機(jī)能框圖。
圖5.本實(shí)施例的限定區(qū)域挖掘控制裝置所用座標(biāo)系和區(qū)域設(shè)定方法的示意圖。
圖6.傾斜角修正方法的示意圖。
圖7.在本實(shí)施例中設(shè)定區(qū)域的一例示意圖。
圖8.在目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部中控制油壓與流量控制閥排出油量間關(guān)系的示意圖。
圖9.表示在方向變換控制部處理內(nèi)容的程序框圖。
圖10.表示在方向變換控制部鏟斗前端與設(shè)定區(qū)域邊界的距離Ya和系數(shù)h的關(guān)系圖。
圖11.鏟斗前端通過運(yùn)算被控制進(jìn)行方向變換時(shí)其軌跡的一例示意圖。
圖12.表示在方向變換控制部其他處理內(nèi)容的程序框圖。
圖13.表示在方向變換控制部，距離Ya和函數(shù)Vcgf的關(guān)系圖。
圖14.表示在還原控制部處理內(nèi)容的程序框圖。
圖15.鏟斗前端通過運(yùn)算被控制進(jìn)行還原時(shí)其軌跡的一例示意圖。
圖16.根據(jù)本發(fā)明第2實(shí)施例的建筑機(jī)械限定區(qū)域挖掘控制裝置及其油壓驅(qū)動裝置的示意圖。
圖17.表示控制機(jī)構(gòu)控制機(jī)能的機(jī)能框圖。
圖18.表示在方向變換控制部處理內(nèi)容的程序框圖。
圖19.表示在方向變換控制部鏟斗前端與設(shè)定區(qū)域邊界的距離Ya和系數(shù)P的關(guān)系圖。
圖20.表示在方向變換控制部其他處理內(nèi)容的程序框圖。
圖21.表示在方向變換控制部距離Ya和函數(shù)Vcgx＝F(ga)的關(guān)系圖。
圖22.表示在還原控制部處理內(nèi)容的程序框圖。
圖23.表示在還原控制部距離Ya和系數(shù)P的關(guān)系圖。
圖24.表示根據(jù)本發(fā)明第3實(shí)施例的建筑機(jī)械限定區(qū)域挖掘控制裝置的控制機(jī)構(gòu)的控制機(jī)能的機(jī)能框圖。
圖25.表示在方向變換控制部處理內(nèi)容的程序框圖。
圖26.表示在方向變換控制部其他處理內(nèi)容的程序框圖。
圖27.表示在還原控制部處理內(nèi)容的程序框圖。
圖28.根據(jù)本發(fā)明第4實(shí)施例的建筑機(jī)械限定區(qū)域挖掘控制裝置及其油壓驅(qū)動裝置的示意圖。
圖29.表示在控制機(jī)構(gòu)中控制順序的程序框圖。
圖30.在本實(shí)施例的減速領(lǐng)域及還原領(lǐng)域的目標(biāo)速度矢量修正方法示意圖。
圖31.鏟斗前端與設(shè)定區(qū)域邊界的距離和減速矢量間的關(guān)系示意圖。
圖32.鏟斗前端與設(shè)定區(qū)域邊界的距離和還原矢量間的關(guān)系示意圖。
圖33.根據(jù)本發(fā)明第5實(shí)施例的建筑機(jī)械限定區(qū)域挖掘控制裝置及其本發(fā)明所適用的油壓挖掘機(jī)示意圖。
圖34.表示在控制機(jī)構(gòu)中控制順序的程序框圖。
圖35.根據(jù)本發(fā)明第6實(shí)施例的建筑機(jī)械限定區(qū)域挖掘控制裝置及其本發(fā)明所適用的油壓控掘機(jī)示意圖。
圖36.表示在控制機(jī)構(gòu)中控制順序的程序框圖。
圖37.根據(jù)本發(fā)明第7實(shí)施例的建筑機(jī)械限定區(qū)域挖掘控制裝置及其本發(fā)明所適用的油壓挖掘機(jī)示意圖。
圖38.表示在控制機(jī)構(gòu)中控制順序的程序框圖。
圖39.根據(jù)本發(fā)明第8實(shí)施例的建筑機(jī)構(gòu)限定區(qū)域挖掘控制裝置及其本發(fā)明所適用的油壓挖掘機(jī)示意圖。
圖40.表示在控制機(jī)構(gòu)中控制順序的程序框圖。
圖41.作為本發(fā)明進(jìn)一步的其他實(shí)施例，本發(fā)明所適用的偏心式油壓挖掘機(jī)的俯視圖。
圖42.作為本發(fā)明進(jìn)一步的其他實(shí)施例，本發(fā)明所適用的2段懸臂式油壓挖掘機(jī)的側(cè)視圖。
以下，根據(jù)圖面來說明本發(fā)明所適用油壓挖掘機(jī)的若干個(gè)實(shí)施例。
根據(jù)圖1—圖15來說明圖本發(fā)明的第1實(shí)施例。
在圖1中本發(fā)明適用的油壓挖掘機(jī)具有油泵2、多個(gè)油壓執(zhí)行元件3a—3f、多個(gè)操作柄4a—4f、多個(gè)流量控制閥5a—5f及溢流閥6，油壓執(zhí)行元件包括由來自油泵2的壓力油驅(qū)動的懸臂油缸3a、肘臂油缸3b、鏟斗油缸3c、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)3d及左右行走馬達(dá)3e、3f，操作柄4a—4f是分別與這些油壓執(zhí)行元件3a—3f對應(yīng)設(shè)置的，流量控制閥連接在油泵2與各個(gè)油壓執(zhí)行元件3a—3f之間，根據(jù)操作柄裝置4a—4f的操作信號控制供給油壓執(zhí)行元件3a—3f的壓力油的流量；這些構(gòu)成了驅(qū)動油壓挖掘機(jī)上被驅(qū)動部件的油壓驅(qū)動裝置。
另外，油壓挖掘機(jī)如圖2所示，由多關(guān)節(jié)型的前端裝置1A和車體1B所構(gòu)成，前端裝置1A由在垂直方向上分別回轉(zhuǎn)的懸臂1a、肘臂1b及鏟斗1c組成，車體1B由上部回轉(zhuǎn)體1d及下部行走體1e組成，前端裝置1A的懸臂1a的基端支承在上部回轉(zhuǎn)體1d的前部。懸臂1a、肘臂1b、鏟斗1c、上部回轉(zhuǎn)體1d及下部行走體1e構(gòu)成被驅(qū)動部件，分別由懸臂油缸3a、肘臂油缸3b、鏟斗油缸3c、回轉(zhuǎn)馬達(dá)3d及行走馬達(dá)3e、3f來驅(qū)動，他們的動作由上述操作柄裝置4a—4f指示。
操作柄裝置4a—4f是油壓先導(dǎo)控制方式，它是利用控制壓力來驅(qū)動相應(yīng)的流量控制閥，如圖3所示，各自都由操作者操作的操作柄40和一對減壓閥41，42所構(gòu)成，該對減壓閥生成對應(yīng)于操作柄40的操作量和操作方向的控制壓力，減壓閥41、42的一次口側(cè)與控制油泵43相接，二次口側(cè)通過控制油路44a，44b；45a，45b；46a，46b；47a，47b；48a，48b；49a，49b；與相應(yīng)的流量控制閥的油壓驅(qū)區(qū)動部50a，50b；51a，51b；52a，52b；53a，53b；54a，54b；55a，55b；相連接。
在上述的油壓挖掘機(jī)上設(shè)置著根據(jù)本實(shí)施例的限定區(qū)域挖掘控制裝置。該控制裝置是由設(shè)定器7、角度檢測器8a，8b，8c、傾斜角檢測器8d、壓力檢測器60a，60b；61a，61b、控制裝置9、比例電磁閥10a，10b，11a，11b和梭動閥12構(gòu)成；設(shè)定器用來預(yù)先指示對應(yīng)于作業(yè)的前端裝置的所定部位、例如設(shè)定鏟斗1c前端可活動的挖掘區(qū)域；角度檢測器設(shè)在懸臂1a、肘臂1b及鏟斗1c各自的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)上、檢測出作為體現(xiàn)前端裝置1A的位置和姿勢的狀態(tài)量的各個(gè)回轉(zhuǎn)角度；傾斜角檢測器8d檢測出車體1B在前后方向上的傾斜角度θ；壓力檢測器設(shè)在懸臂及肘臂所用操作柄裝置4a，4b的控制油路44a，44b、45a，45b上，檢測出作為操作柄裝置4a，4b操作量的各個(gè)控制油壓；控制裝置9是在輸入設(shè)定器7的設(shè)定信號、角度檢測器8a，8b，8c及傾斜角檢測器8d的檢測信號以及壓力檢測器60a，60b，61a，61b的檢測信號并設(shè)定鏟斗1c前端的可動挖掘區(qū)域的同時(shí)，輸出進(jìn)行限定區(qū)域挖掘控制的電信號；比例電磁閥是由上述電信號驅(qū)動的。比例電磁閥10a的一次口側(cè)與控制油泵43相連，二次口側(cè)與梭動閥12相連。梭動閥口設(shè)在控制油路44a中，它選擇控制油路44a內(nèi)的控制油壓和從比例電磁閥10輸出的控制油壓中較高的一路控制油，導(dǎo)入到流量控制閥5a的油壓驅(qū)動部50a處。比例電磁閥10b，11a，11b分別設(shè)置在控制油路44b，45a，45b中，相應(yīng)于各自的電信號將控制油路內(nèi)的控制壓力減壓后輸出。
設(shè)定器7是利用操作儀表板或接線柱上設(shè)置的開關(guān)等操作裝置將設(shè)定信號輸給控制裝置9以指示其設(shè)定的挖掘區(qū)域，操作儀表板上也可以有表示裝置等其他的輔助裝置。另外，也可利用其他的方法，如指令卡方法，條形碼方法，激光器方法、無線通信方法等等。
控制裝置9的控制機(jī)能如圖4所示。控制裝置9具有以下各機(jī)能部；區(qū)域設(shè)定運(yùn)算部9a、前端姿勢運(yùn)算部9b、目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9c、目標(biāo)前端速度矢量運(yùn)算部9d、方向變換控制部9e、修正后目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9f、還原控制運(yùn)算部9g、修正后目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9h、目標(biāo)油缸速度選擇部9i、目標(biāo)控制油壓運(yùn)算部9g、閥門指令運(yùn)算部9k。
在區(qū)域設(shè)定運(yùn)算部9a，根據(jù)設(shè)定器7的指示進(jìn)行鏟斗1c前端的可動挖掘區(qū)域的設(shè)定運(yùn)算。根據(jù)圖5來說明其一例。本實(shí)施例是在垂直面內(nèi)設(shè)定挖掘區(qū)域。
圖5中，由操作者的操作鏟斗1c的前端移動到點(diǎn)P1的位置后、從設(shè)定器7發(fā)出指示計(jì)算此時(shí)的鏟斗前端位置，然后操作設(shè)定器7，輸入從該位置向下深度為h1，并指定根據(jù)深度所應(yīng)設(shè)定的挖掘區(qū)域邊界上的點(diǎn)P1*。接著再將鏟斗1c前端移動到點(diǎn)P2的位置，從設(shè)定器7發(fā)出指示計(jì)算此時(shí)的鏟斗前端位置，同樣地操作設(shè)定器7，輸入從該位置向下深度為h2，并指定根據(jù)深度所應(yīng)設(shè)定的挖掘區(qū)域邊界上的點(diǎn)P2*。并且計(jì)算連接P1*，P2*兩點(diǎn)間線段的直線方程式作為挖掘區(qū)域的邊界。
這里，兩點(diǎn)P1，P2的位置由前端姿勢運(yùn)算部9b運(yùn)算、區(qū)域設(shè)定運(yùn)算部9a根據(jù)其位置情報(bào)計(jì)算上述的直線方程式。
在控制裝置9中存貯有前端裝置1A及車體1B的各部尺寸，前端姿勢運(yùn)算部9b根據(jù)這些數(shù)據(jù)和用角度檢測器8a，8b，8c檢測出的回轉(zhuǎn)角度α，β，γ值來計(jì)算兩點(diǎn)P1，P2的位置。這時(shí)候，例如在求以懸臂1a的轉(zhuǎn)動支點(diǎn)作為原點(diǎn)的XY坐標(biāo)系中，以座標(biāo)值(X1，Y1)(X2，Y2)作為兩點(diǎn)P1，P2的位置。X，Y座標(biāo)系是固定于本體1B上的，是垂直平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系。
設(shè)懸臂1a的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)與肘臂1b的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)間的距離為L1、肘臂1b的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)與鏟斗1c的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)間的距離為L2、鏟斗1c的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)與鏟斗1c的前端之間的距離為L3、則由下式可從回轉(zhuǎn)角度α、β、γ求出XY座標(biāo)系中的座標(biāo)值(X1，Y1)(X2，Y2)。
X＝L1sina＋L2sin(α＋β)＋L3sin(α＋β＋γ)Y＝L1cosa＋L2cos(α＋β)＋L3cos(α＋β＋γ)在區(qū)域設(shè)定運(yùn)算部9a，分別將挖掘區(qū)域邊界上的2點(diǎn)P1*，P2*的座標(biāo)值記為下面的Y座標(biāo)表達(dá)式Y(jié)1*＝Y(jié)1－h(huán)1Y2*＝Y(jié)2－h(huán)2并由上式求得。此外，連接P1*，P2*兩點(diǎn)線段的直線方程式由下式計(jì)算。
Y＝(Y2*－Y1*)X/(X2－X1)＋(X2Y1*－X1Y2*)/(X2－X1)而且，設(shè)定上述直線以具有原點(diǎn)的一條直線作為一個(gè)座標(biāo)軸的直角座標(biāo)系，例如以點(diǎn)P2*為原點(diǎn)設(shè)定座標(biāo)系XaYa，求出從XY座標(biāo)系向XaYa座標(biāo)系轉(zhuǎn)換的座標(biāo)變換數(shù)據(jù)。
另外，如圖6所示當(dāng)車體1B處于傾斜狀態(tài)時(shí)，鏟斗及前端與地面的相對位置關(guān)系變化了，因此挖掘區(qū)域的設(shè)定不能正確進(jìn)行。于是，在本實(shí)施例中，用傾斜角檢測器8d檢測出車體1B的傾斜角度θ，在前端姿勢運(yùn)算部9b輸入其傾斜角θ值，使XY座標(biāo)系回轉(zhuǎn)一個(gè)角度θ而成為XbYb座標(biāo)系，用此座標(biāo)系計(jì)算鏟斗前端的位置。由此，車體1B即使傾斜也可進(jìn)行正確區(qū)域的設(shè)定。此外，在車體傾斜的時(shí)候，先修正車體的傾斜再作業(yè)、或在車體不傾斜的作業(yè)現(xiàn)場使用時(shí)，也不一定需要傾斜角檢測器。
以上是以一根直線設(shè)定挖掘邊界的例子，然而也可以由多根直線的組合來在垂直平面內(nèi)設(shè)定任意形狀的挖掘區(qū)域。圖7所示為其中一例，用3根直線A1，A2，A3設(shè)定了挖掘區(qū)域。在這種場合下各直線A1，A2，A3也由與上述同樣的操作及運(yùn)算就可設(shè)定挖掘區(qū)域的邊界。
在前端姿勢運(yùn)算部9b中，同上述一樣地根據(jù)控制裝置9的存貯裝置中所貯存的前端裝置1A及車體1B的各部尺寸和由角度檢測器8a，8b，8c檢測出的回轉(zhuǎn)角α，β，γ值，將前端裝置1A的所定部位的位置計(jì)算為在XY座標(biāo)系中的座標(biāo)值。
在目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9c輸入由壓力檢測器60a，60b，61a，61b檢測出的控制油壓力值，求出流量控制閥5a，5b的排出流量，進(jìn)而從該排出流量計(jì)算懸臂油缸3a及肘臂油缸3b的目標(biāo)速度。在控制裝置9的存貯裝置中存貯著如圖8所示的控制壓力PBV，PBD，PC，PAD與流量控制閥5a，5b的排出流量VB，VA之間的關(guān)系、目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9c根據(jù)該關(guān)系求出流量控制閥5a，5b的排出流量。此外，事先將計(jì)算出的控制壓力與目標(biāo)油缸的速度關(guān)系存貯在控制裝置9的存貯裝置中，也可以從控制壓力直接求目標(biāo)油缸速度。
在目標(biāo)前端速度運(yùn)算部9d，根據(jù)由前端姿勢運(yùn)算部9d求出的鏟斗前端位置及由目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9c求出的目標(biāo)油缸速度，和存貯在控制裝置9的存貯裝置中的L1，L2，L3等各部尺寸求出鏟斗1c前端的目標(biāo)速度矢量Vc。這時(shí)候，計(jì)算目標(biāo)速度矢量Vc首先要求出在如圖5所示的XY座標(biāo)系的值，然后使用該值并利用先前在區(qū)域設(shè)定運(yùn)算部9a求得的從XY座標(biāo)系向XaYa座標(biāo)系的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，通過向XaYa座標(biāo)系的轉(zhuǎn)換求在XaYa座標(biāo)系中的座標(biāo)值。在這里，XaYa座標(biāo)系的目標(biāo)速度矢量Vc的Xa軸向座標(biāo)值Vcx是作為目標(biāo)速度矢量Vc的沿平行于設(shè)定區(qū)域邊界的矢量分量，Ya軸向座標(biāo)值Vcy是作為目標(biāo)速度矢量Vc的垂直于設(shè)定區(qū)域邊界的矢量分量。
在方向變換控制部9e，當(dāng)鏟斗1c的前端在設(shè)定區(qū)域內(nèi)接近其邊界附近，目標(biāo)速度矢量Vc含有向設(shè)定區(qū)域的邊界方向接近的分量的情況下，進(jìn)行目標(biāo)速度向量Vc的修正以使垂直的矢量分量隨著向設(shè)定區(qū)域的接近而減少。換言之，即在垂直方向的矢量分量Vcy上加上比它的值小的離開設(shè)定區(qū)域方向的矢量(反向矢量)。
圖9中是將方向變換控制部9e的控制內(nèi)容用程序框圖來表示。首先，在步驟100中，是對目標(biāo)速度矢量Vc的相對設(shè)定區(qū)域邊界的垂直分量即XaYa座標(biāo)系中Ya軸的座標(biāo)值Vcy進(jìn)行正負(fù)判定，正值表示鏟斗前端從設(shè)定區(qū)域的邊界向離開該邊界的方向的速度矢量，所以進(jìn)到步驟101，將目標(biāo)速度矢量Vc沿Xa座標(biāo)軸的值Vcx及沿Ya座標(biāo)軸的值Vcy不變，作為修正后的矢量分量Vcxa，Vcya。負(fù)值表示鏟斗前端向接近設(shè)定區(qū)域邊界方向的速度矢量，所以進(jìn)到步驟102，為控制方向變換，目標(biāo)速度矢量Vc的Xa座標(biāo)軸上的值不變作為修正后矢量分量Vcxa、Ya座標(biāo)軸上的值Vcy乘上一個(gè)系數(shù)h后作為修正后矢量分量Vcya。
在這里如圖10所示，當(dāng)鏟斗1c的前端到設(shè)定區(qū)域邊界的距離Ya比設(shè)定值Ya1大的時(shí)候，系數(shù)h是1，而當(dāng)距離Ya比設(shè)定值Ya1小時(shí)，隨著距離Ya變小，h值也就比1小，距離Ya等于0時(shí)，即鏟斗前端到達(dá)設(shè)定區(qū)域的邊界，則h值亦等于0，控制裝置9的貯存裝置中貯存著h與Ya的這樣的關(guān)系。
在方向變換控制部9e，利用先前于區(qū)域設(shè)定運(yùn)算部9a處求得的從XY座標(biāo)系向XaYa座標(biāo)系的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，把在前端姿勢運(yùn)算部9b求得的鏟斗1c的前端位置變換到XaYa座標(biāo)系中，從其Ya的座標(biāo)值求出從鏟斗1c的前端到設(shè)定區(qū)域邊界的距離Ya，從該距離Ya利用圖10的關(guān)系求出系數(shù)h。
根據(jù)以上這樣對目標(biāo)速度矢量Vc的垂直方向分量Vcy的修正，隨著距離Ya的變小，垂直方向的矢量分量Vcy減少量加大，矢量分量Vcy減小，目標(biāo)速度矢量Vc被修正為目標(biāo)速度矢量Vca。在這里，距設(shè)定區(qū)域邊界Ya1的距離范圍也可稱為方向變換區(qū)域或減速區(qū)域。
圖11所示為鏟斗1c的前端通過上述那樣修正后的目標(biāo)速度矢量進(jìn)行方向變化控制時(shí)所形成的軌跡之一例。目標(biāo)速度矢量Vc向著斜下方為一定時(shí)，其平行分量Vcx亦是一定的，垂直分量Vcy隨著鏟斗1c的前端向設(shè)定區(qū)域邊界的接近(距離Ya逐漸變小)而變小。修正后的目標(biāo)速度矢量Vca是其兩個(gè)分量的合成，因此其軌跡是圖11所示那樣的隨著向設(shè)定區(qū)域邊界的接近而成為水平的曲線狀。此外，Ya＝0，則取h＝0，在設(shè)定區(qū)域邊界上修正后的目標(biāo)速度矢量Vca就等于其水平分量Vcx。
圖12為在方向變換控制部9e的其他控制例的程序框圖。在該例中，步驟100是目標(biāo)速度矢量Vc相對設(shè)定區(qū)域邊界垂直的分量(目標(biāo)速度矢量Vc的Ya座標(biāo)值)Vcy是否為負(fù)值進(jìn)行判斷，若為負(fù)則進(jìn)入步驟102A，根據(jù)控制裝置9的存貯裝置所存貯的圖13所示的Vcyf＝f(Ya)的函數(shù)關(guān)系求出對應(yīng)于鏟斗1c前端距設(shè)定區(qū)域邊界的距離Ya的減速了的Ya座標(biāo)值Vcyf，并以該Ya座標(biāo)值Vcyf和Vcy中較小一方作為修正后的矢量分量Vcya。這樣，使鏟斗1c的前端緩緩動作的時(shí)候，鏟斗前端即使在設(shè)定區(qū)域的附近也不會過份的減速，具有可由操作者的操作控制動作的優(yōu)點(diǎn)。
另外，即使如上述那樣鏟斗前端的目標(biāo)速度矢量的垂直分量減小，由于流量控制閥及其他油壓部件的制作公差而產(chǎn)生的偏差等，要使矢量的垂直分量在垂直方向距離Ya＝0時(shí)亦達(dá)到0值是極其困難的、存在鏟斗前端侵入到設(shè)定區(qū)域外的情況。然而，在本實(shí)施例中由于同時(shí)使用后述的還原控制可使鏟斗前端幾乎是在設(shè)定區(qū)域的邊界上動作。此外，由于同時(shí)使用還原控制，可以將圖10及圖13所示的關(guān)系，在垂直方向Ya＝0時(shí)把系數(shù)h減速了的Ya座標(biāo)值Vchf設(shè)定得稍稍保留一點(diǎn)(即不為0)也可。
另外，在上述控制中，目標(biāo)速度矢量的水平分量(Xa座標(biāo)值)是維持原狀的，但也可以不必維持原狀，可以增加水平分量而增速，亦可減少水平分量而減速。對于后者將作為其他實(shí)施例在后面敘述。
在修正后目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9f中，根據(jù)方向變換控制部9e求出的修正后的目標(biāo)速度矢量來計(jì)算懸臂油缸3a及肘臂油缸3b的目標(biāo)油缸速度。這些是目標(biāo)前端速度矢量運(yùn)算部9d中運(yùn)算的逆運(yùn)算。
在這里，進(jìn)行圖9或圖12的程序框圖中，在進(jìn)行步驟102或102A的方向變換控制(減速控制)的情況下，選擇對于其方向變換控制所必要的懸臂油缸及肘臂油缸的動作方向，計(jì)算在其動作方向下的目標(biāo)油缸速度。作為一例，就向車體方向挖掘的肘臂內(nèi)轉(zhuǎn)的情況(肘臂內(nèi)轉(zhuǎn))和懸臂下降肘臂外轉(zhuǎn)的復(fù)合操作下向推壓鏟斗前端方向操作的情況(肘臂外轉(zhuǎn)復(fù)合操作)加以說明。
肘臂內(nèi)轉(zhuǎn)操作的情況下，目標(biāo)速度矢量Vc的垂直分量Vcy的減小方法有以下三種(1)提高懸臂1a的減小方法；(2)使肘臂1b的內(nèi)轉(zhuǎn)動作減速的減小方法；(3)靠兩者的組合來減小的方法；在(3)的組合方式中，其組合的比例根據(jù)當(dāng)時(shí)的前端裝置的姿勢、水平方向的矢量分量而有所不同。不論怎樣這些都是由控制軟件決定。在本實(shí)施例中由于同時(shí)使用了還原控制，所以含有提高懸臂1a來減小的方法(1)還有(3)較好，從動作平穩(wěn)性這點(diǎn)來看(3)被認(rèn)為是最理想的。
在肘臂外轉(zhuǎn)復(fù)合操作中，肘臂從車體一側(cè)的位置(手前的位置)向外轉(zhuǎn)操作情況下，賦予向設(shè)定區(qū)域之外方向的目標(biāo)矢量。從而，為了減小目標(biāo)速度矢量Vc的垂直分量Vcy，將懸臂下降切換或懸臂提升，并有必要將肘臂外轉(zhuǎn)減速。這一組合也是由軟件決定的。
在還原控制部9g，鏟斗1c的前端沖出設(shè)定區(qū)域的時(shí)候，與設(shè)定區(qū)域邊界的距離相關(guān)地對目標(biāo)速度矢量加以修正。要使鏟斗前端向設(shè)定區(qū)域返回。換言之，要加上一個(gè)比垂直方向的矢量分量Vcy更大的向設(shè)定區(qū)域接近方向的矢量(反向矢量)。
圖14所示為還原控制部9g控制內(nèi)容的程序框圖。首先，在步驟110中判定鏟斗1c的前端與設(shè)定區(qū)域邊界的距離Ya是正還是負(fù)。在這里，距離Ya是如前所述利用從XY座標(biāo)系向XaYa座標(biāo)系變換的數(shù)據(jù)，將前端姿勢運(yùn)算部9b中求得的前端位置變換在XaYa座標(biāo)系中，再從其Ya的座標(biāo)值上求出。距離Ya為正時(shí)表明鏟斗前端仍在設(shè)定區(qū)域內(nèi)，于是進(jìn)到步驟111，此時(shí)由于要優(yōu)先進(jìn)行前面已說明過的方向變換控制，所以目標(biāo)速度矢量Vc的Xa座標(biāo)值Vcx及Ya座標(biāo)值Vcy都分別取0。距離Ya為負(fù)時(shí)表明鏟斗前端已經(jīng)出到設(shè)定區(qū)域的邊界以外，因此進(jìn)到步驟112，此時(shí)用于還原控制的目標(biāo)速度矢量Vc的Xa座標(biāo)值Vcx不變?nèi)宰鳛樾拚蟮氖噶糠至縑cxa，Ya座標(biāo)值Vcy要乘以一個(gè)系數(shù)—K作為修正后矢量分量Vcya，該系數(shù)—K與到設(shè)定區(qū)域邊界的距離Ya有關(guān)。在這里，系數(shù)K是由控制上的特性所決定的任意值，—KVcy作為一個(gè)反方向的速度矢量隨著距離Ya的變小而減小。此外K可以是一個(gè)由距離Ya變小而變小的函數(shù)，這種情況下，—KVcy隨距離Ya變小而減小的程度就會加大。
以上這樣根據(jù)對目標(biāo)速度矢量Vc的垂直分量Vcy的修正，隨著距離Ya的變小垂直方向的矢量分量Vcy也減小，目標(biāo)速度矢量Vc修正為目標(biāo)速度矢量Vca。
圖15所示為鏟斗1c的前端通過上述修正后的目標(biāo)速度矢量Vca而被還原控制時(shí)的一例軌跡。目標(biāo)速度矢量Vc向斜下方向是一定的，則其水平分量Vcx亦是一定的，另外還原矢量Vcya(＝—KYa)與距離Ya是成比例的，因此垂直分量隨著鏟斗1c的前向設(shè)定區(qū)域邊界靠近(隨著距離Ya的變小)而減小。修正后的目標(biāo)速度矢量Vca是合成的，所以其軌跡如圖15所示呈曲線狀且隨著向設(shè)定區(qū)域邊界的靠近而逐漸平行于邊界。
這樣，在還原控制部鏟斗1c的前端被控返回設(shè)定區(qū)域，因此在設(shè)定區(qū)域外就得到一個(gè)還原領(lǐng)域。此外，該還原控制也是使鏟斗1c前端在向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的運(yùn)動減速，其結(jié)果是鏟斗1c的前端移動方向沿著設(shè)定區(qū)域的邊界在不斷變換，在這個(gè)意義上可以說該還原控制也是方向變換控制。
在修正后目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9h，根據(jù)在還原控制部9g求得的修正后的目標(biāo)速度矢量計(jì)算出懸臂油缸3a及肘臂油缸3b的目標(biāo)油缸速度。這些是在目標(biāo)前端速度矢量運(yùn)算部9d處所做運(yùn)算的逆運(yùn)算。
這里，在圖14的程序框圖中進(jìn)行步驟112的還原控制時(shí)，要選擇其還原控制的必要的懸臂缸及肘臂缸的動作方向，計(jì)算該動作方向上的9目標(biāo)油缸速度。但是，由于在還原控制中靠提高懸臂1a使鏟斗前端返回設(shè)定區(qū)域，所以一定含有懸臂1的向上運(yùn)動。其組合也是由控制軟件決定。
在目標(biāo)油缸速度選擇部9i要比較在目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9f求得的根據(jù)方向變換控制的目標(biāo)油缸速度和在目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9h求得的根據(jù)還原控制的目標(biāo)油缸速度，選擇值較大的一方作為輸出用的目標(biāo)油缸速度。
這里，當(dāng)鏟斗前端與設(shè)定領(lǐng)域邊界的距離Ya為正值時(shí)，在圖14的步驟111中目標(biāo)速度矢量的分量全部取0值，圖9的步驟101或102中速度矢量的分量值經(jīng)一直是大值，因此選擇在目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9f處求得的根據(jù)方向變換控制的目標(biāo)油缸速度，當(dāng)距離Ya取負(fù)值，目標(biāo)速度矢量的垂直分量Vcy為負(fù)值時(shí)，在圖9的步驟102中h＝0，則修正后的垂直分量Vcya為0，而圖14的步驟112中垂直分量的值一直是大值，因此選擇在目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9h處求得的根據(jù)還原控制的目標(biāo)油缸速度，當(dāng)距離Ya取負(fù)值而目標(biāo)速度矢量的垂直分量Vcy為正值時(shí)，比較圖9的步驟101中目標(biāo)速度矢量Vc的垂直分量Vcy和圖14的步驟112中垂直分量KYa值的大小，來選擇在目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9f或者9h處求得的目標(biāo)油缸速度。另外，在選擇部9i處也可以取代最大值的選擇而選擇兩者之和等等也可以采用別的方法。
在目標(biāo)控制油壓運(yùn)算部9j處，根據(jù)在目標(biāo)油缸速度選擇部9i處求出的輸出用的目標(biāo)油缸速度來計(jì)算控制油路44a，44b，45a，45b的目標(biāo)控制壓力。這是目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9c中所作運(yùn)算的逆運(yùn)算。
在閥指令運(yùn)算部9k中，根據(jù)在目標(biāo)控制油壓運(yùn)算部計(jì)算出的目標(biāo)控制油壓，計(jì)算出為得到該控制油壓的比例電磁閥10a，10b，11a，11b的指令值。用放大器將該指令值放大，作為電信號輸出給比例電磁閥。
這里，在進(jìn)行圖9或圖12的程序框圖中進(jìn)行步驟圖102或者102A的方向變換控制(減速控制)的情況下，如前所述的肘臂內(nèi)轉(zhuǎn)動作中包含懸臂提高，肘臂內(nèi)轉(zhuǎn)的減速，對于懸臂提高要向與懸臂提高一側(cè)的控制油路44a有關(guān)的比例電磁閥10a輸出電信號，對于肘臂內(nèi)轉(zhuǎn)的減速要向在肘臂內(nèi)轉(zhuǎn)一側(cè)的控制油路45a中設(shè)置的比例電磁閥11a輸出電信號。在懸臂下降肘臂外轉(zhuǎn)的復(fù)合操作中，將懸9臂下降與懸臂上升相切換，并將肘臂外轉(zhuǎn)減速，在懸臂上與下的切換中要把向設(shè)在懸臂下降一側(cè)的控制油路44b中的比例電磁閥10b輸出的電信號取0，而向比例電磁閥10a輸出電信號，在肘臂外轉(zhuǎn)的減速中，向設(shè)置在肘臂外轉(zhuǎn)一側(cè)的控制油路45b中的比例電磁閥11b輸出電信號。并且，在除這些以外的情況下，對應(yīng)于與比例電磁閥10b，11a，11b相關(guān)連的控制油路中的控制油壓輸出電信號，可以將適合的控制壓力原樣不變地加以輸出。
在以上的結(jié)構(gòu)中，操作柄裝置4a—4f構(gòu)成了向多個(gè)被驅(qū)動部件懸臂1a，肘臂1b、鏟斗1c、上部回轉(zhuǎn)體1d及下部行走體1e的動作發(fā)出指示的油壓先導(dǎo)控制方式的操作手段；設(shè)定器7和前端區(qū)域設(shè)定運(yùn)動部9a構(gòu)成了設(shè)定前端裝置1a的可動區(qū)域的區(qū)域設(shè)定手段；角度檢測器8a—8c及傾斜角檢測器8d構(gòu)成著測出與前端裝置1A的位置和姿勢有關(guān)的狀態(tài)量的第1檢測手段；前端姿勢運(yùn)算部9b構(gòu)成了根據(jù)第1檢測手段的信號來計(jì)算前端裝置1A的位置和姿勢的第1運(yùn)算手段。
另外，目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9c、目標(biāo)前端速度矢量運(yùn)算部9d、方向變換控制部9e、修正后目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9f、目標(biāo)油缸速度選擇部9i、目標(biāo)控制油壓運(yùn)算部9j、閥指令運(yùn)算部9k以及比例電磁閥10a—11b構(gòu)成了第1信號修正手段，該第1信號修正手段修正與前端裝置1A有關(guān)的操作裝置4a，4b的操作信號，它根據(jù)在多個(gè)操作裝置4a—4f中與特定的前端部件1a，1b有關(guān)的操作裝置4a，4b的操作信號和上述第1運(yùn)算手段9b的運(yùn)算值，當(dāng)前端裝置1A在設(shè)定區(qū)域內(nèi)的邊界附近時(shí)，使前端裝置1A沿設(shè)定區(qū)域邊界方向的運(yùn)動，在向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向上減小其移動速度。
目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9c以及目標(biāo)前端速度矢量運(yùn)算部9d構(gòu)成了第2運(yùn)算手段，第2運(yùn)算手段根據(jù)與特定的前端部件1a，1b有關(guān)的操作裝置4a，4b的操作信號計(jì)算前端裝置1A的目標(biāo)速度矢量；方向變換控制部9e構(gòu)成了修正目標(biāo)速度Vc的第3運(yùn)算手段，第3運(yùn)算手段輸入上述第1及第2運(yùn)算手段的運(yùn)算值，當(dāng)前端裝置1A在設(shè)定區(qū)域內(nèi)接近邊界的時(shí)候，修正目標(biāo)速度矢量Vc使該目標(biāo)速度矢量Vc保留其沿設(shè)定區(qū)域邊界方向的矢量分量Vcx，并使其減小向設(shè)定區(qū)域邊界方向接近的矢量分量Vcy，修正后目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9f，9h、目標(biāo)油缸速度選擇部9i、目標(biāo)控制油壓運(yùn)算部9j、閥指令運(yùn)算部9k及比例電磁閥10a—11b構(gòu)成了閥控制手段，該閥控制手段驅(qū)動對應(yīng)于前端裝置1A動作的油壓控制閥5a，5b、而前端裝置1A則對應(yīng)于目標(biāo)速度矢量。
目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9c、目標(biāo)前端速度矢量運(yùn)算部9d、還原控制部9g、修正后目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9h、目標(biāo)油缸速度選擇部9i、目標(biāo)控制油壓運(yùn)算部9j、閥指令運(yùn)算部9k及比例電磁閥10a—11b構(gòu)成了第2信號修正手段，該第2信號修正手段根據(jù)多個(gè)操作裝置中與特定的前端部件1a，1b有關(guān)的操作裝置4a，4b的操作信號和上述第1運(yùn)算手段9b的運(yùn)算值，在前端裝置1A位于設(shè)定區(qū)域之外的時(shí)候，修正與前端裝置1A有關(guān)的操作裝置4a，4b的操作信號，使前端裝置1A返回設(shè)定區(qū)域。
再者，還原控制部9g構(gòu)成了第4運(yùn)算手段，該第4運(yùn)算手段輸入上述第1及第2運(yùn)算手段的運(yùn)算值，當(dāng)前端裝置1A位于設(shè)定區(qū)域之外時(shí)，修正目標(biāo)速度矢量Vc以使前端裝置1A返回到設(shè)定區(qū)域。
另外，操作裝置4a—4f及控制油路44a—49b構(gòu)成了驅(qū)動油壓控制閥5a—5f的操作系統(tǒng)，壓力檢測器60a—61b構(gòu)成了檢測前端裝置操作手段的操作量的第2檢測手段，構(gòu)成上述第2運(yùn)算手段的目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9c及目標(biāo)前端速度矢量運(yùn)算部9d是根據(jù)來自第2檢測手段的信號計(jì)算前端裝置1A的目標(biāo)速度矢量的手段，構(gòu)成上述閥門控制手段的要素中的修正后目標(biāo)矢量速度運(yùn)算部9f，9h、目標(biāo)油缸速度選擇部9i、目標(biāo)控制油壓運(yùn)算部9j構(gòu)成了第5運(yùn)算手段，該第5運(yùn)算手段根據(jù)上述修正后的目標(biāo)速度矢量為驅(qū)動對應(yīng)的油壓控制閥5a，5b計(jì)算目標(biāo)控制油壓，閥門指令運(yùn)算9k及比例電磁閥10a—11b構(gòu)成了主控油路的控制手段，該主控油路的控制手段控制上述的操作系統(tǒng)以得到目標(biāo)控制油壓。
控制油路的44a構(gòu)成第1控制油路，該第1控制油路向?qū)?yīng)于前端裝置1A遠(yuǎn)離設(shè)定區(qū)域方向動作的油壓控制閥5a導(dǎo)入控制油壓，修正后目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9f，9h、目標(biāo)油缸速度選擇部9i及目標(biāo)控制油壓運(yùn)算部9j構(gòu)成根據(jù)修正后的目標(biāo)速度矢量來計(jì)算第1控制油路中目標(biāo)控制油壓的計(jì)算手段，閥指令運(yùn)算部9k構(gòu)成輸出手段，輸出對應(yīng)于目標(biāo)控制油壓的第1電信號。比例電磁閥10a構(gòu)成電與油壓之間的變換手段，它將第1電信號轉(zhuǎn)換成油壓并輸出相當(dāng)于控制油路壓力的控制壓力；梭動閥12構(gòu)成高壓選擇手段，該選擇手段選擇第1控制油路內(nèi)的控制油壓和從電—油壓轉(zhuǎn)換手段輸出的控制油壓中較高壓力一方并導(dǎo)向相對應(yīng)的油壓控制閥5a。
進(jìn)而，控制油路44b，45a，45b構(gòu)成第2控制油路，該控制油路將控制油壓導(dǎo)向相應(yīng)的油壓控制閥5a，5b，使前端裝置1A向接近設(shè)定區(qū)域方向的動作；修正后目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9f，9h、目標(biāo)油缸速度選擇部9i及目標(biāo)控制油壓運(yùn)算部9j構(gòu)成計(jì)算手段，根據(jù)修正后的目標(biāo)速度矢量計(jì)算第2控制油路中的目標(biāo)控制油壓；閥指令運(yùn)算部9k構(gòu)成輸出手段，輸出對應(yīng)于其目標(biāo)控制油壓的第2電信號；比例電磁閥10b，11a，11b構(gòu)成減壓手段，該減壓手段設(shè)置在第2控制油路，根據(jù)第2電信號而動作將第2控制油路內(nèi)的控制油壓減至目標(biāo)控制油壓。
下面來說明以上這種結(jié)構(gòu)的本實(shí)施例的動作。作為作業(yè)的例子就先前所示例過的向車體方向挖掘的肘臂內(nèi)轉(zhuǎn)的情況(肘臂內(nèi)轉(zhuǎn)操作)和以懸臂下降，肘臂外轉(zhuǎn)的復(fù)合操作來向推壓鏟斗前端方向操作的情況(肘臂外轉(zhuǎn)復(fù)合操作)加以說明。
作為要向車體方向挖掘的肘臂內(nèi)轉(zhuǎn)，鏟斗1c的前端慢慢接近設(shè)定區(qū)域的邊界。鏟斗前端與設(shè)定區(qū)域邊界間的距離一旦小于Ya1，在方向變換控制部9e中，就將減小鏟斗前端目標(biāo)速度矢量Vc的向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的分量(垂直邊界方向的分量)來加以修正，進(jìn)行鏟斗前端的方向變換控制(減速控制)。這時(shí)候，在修正后目標(biāo)油缸速度計(jì)算部9f中，若設(shè)計(jì)了用提高懸臂和肘臂內(nèi)轉(zhuǎn)的減速組合來進(jìn)行方向變換控制的軟件的話，就會在運(yùn)算部9f計(jì)算懸臂油缸3a的伸長方向的油缸速度和肘臂油缸3b的伸長方向的油缸速度、在目標(biāo)控制油壓運(yùn)算部9j計(jì)算懸臂上升一側(cè)控制油路44a的目標(biāo)控制油壓和肘臂內(nèi)轉(zhuǎn)一側(cè)控制油路45a的目標(biāo)控制油壓，在閥指令運(yùn)算部9k向比例電磁閥10a，11a輸出電信號。因此，比例電磁閥輸出相當(dāng)于在運(yùn)算部9j計(jì)算出的目標(biāo)控制油路壓力的控制壓力，梭動閥12選擇該控制壓力并導(dǎo)入到懸臂用流量控制閥5a的懸臂上升一側(cè)的油壓驅(qū)動部50a處。另一方面，比例電磁閥11a將相應(yīng)于電信號的控制油路45a內(nèi)的控制油壓減壓至在運(yùn)算部計(jì)算出的目標(biāo)控制油壓，并將其減壓后的目標(biāo)控制油壓輸入到肘臂用流量控制閥5b的肘臂內(nèi)轉(zhuǎn)側(cè)油壓驅(qū)動部51a處。這樣，根據(jù)比例電磁閥10a，11a的動作，相對于設(shè)定區(qū)域邊界的垂直方向的動作受到減速控制，而沿著設(shè)定區(qū)域邊界方向的速度分量則沒有減小，于是可以得到如圖11所示的鏟斗1c的前端沿設(shè)定區(qū)域邊界的動作。為此，可以進(jìn)行限制鏟斗1c前端動作區(qū)域的效率優(yōu)良的挖掘。
在如上所述那樣鏟斗1c的前端于設(shè)定區(qū)域內(nèi)邊界附近受減速控制的時(shí)候，由于前端裝置1A的動作較快，控制上的響應(yīng)遲緩、或前端裝置1A的慣性等原因，鏟斗1c的前端會有某種程度的進(jìn)入到設(shè)定區(qū)域之外的情況發(fā)生。這種時(shí)候，在本實(shí)施例中，于還原控制部9g中修正目標(biāo)速度矢量Vc以使鏟斗1c的前端返回到設(shè)定區(qū)域，進(jìn)行還原控制。這時(shí)候，若在修正后目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9h中設(shè)計(jì)了用提高懸臂和肘臂內(nèi)轉(zhuǎn)減速的組合方式進(jìn)行還原控制軟件，則與方向變換控制的情況一樣在運(yùn)算部9h中計(jì)算懸臂油缸3a向伸長方向的油缸速度和肘臂油缸3b向伸長方向的油缸速度，在目標(biāo)控制油壓部9j中計(jì)算懸臂向上一側(cè)的控制油路44a的目標(biāo)控制油壓和肘臂內(nèi)轉(zhuǎn)一側(cè)的控制油路45a的目標(biāo)控制油壓，在閥指令運(yùn)算部9k處向比例電磁閥10a，11a輸出電信號。由此如上所述那樣，比例電磁閥10a，11a動作，鏟斗前端被控制快速反回到設(shè)定領(lǐng)域，在設(shè)定領(lǐng)域的邊界進(jìn)行挖掘。為此，即使是前端裝置1A在快速運(yùn)動的時(shí)候也能使鏟斗前端沿設(shè)定區(qū)域的邊界動作，從而可以正確地進(jìn)行限制區(qū)域的挖掘。
另外，這時(shí)候由于如上所述預(yù)先以方向變換控制進(jìn)行減速，所以向設(shè)定區(qū)域外的侵入量亦減小，返回設(shè)定區(qū)域時(shí)的沖擊亦被大幅度緩和。因此，即使是前端裝置1A在快速動作的時(shí)候鏟斗1c的前端也可以沿設(shè)定區(qū)域的邊界平穩(wěn)動作，能夠平穩(wěn)地進(jìn)行限定區(qū)域的挖掘。
更且，在本實(shí)施例的還原控制中，修正目標(biāo)速度矢量Vc的垂直于設(shè)定區(qū)域邊界的垂直分量，保留沿設(shè)定區(qū)域邊界方向的速度分量，因此，即使在設(shè)定區(qū)域外也能夠使鏟斗1c的前端沿設(shè)定區(qū)域的邊界平穩(wěn)動作。此外，那時(shí)，由于修正是使向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的矢量分量隨著鏟斗1c前端與設(shè)定邊界的距離Ya的減小而減小，所以如圖15所示修正后的目標(biāo)速度矢量Vca；在還原控制下的軌跡是一條隨著向設(shè)定區(qū)域邊界的接近而逐漸平行于邊界的曲線，因此從設(shè)定區(qū)域外返回時(shí)的動作更加平穩(wěn)。
另外，在使鏟斗前端沿設(shè)定區(qū)域邊界這樣的設(shè)定路線動作進(jìn)行挖掘作業(yè)的時(shí)候，在油壓先導(dǎo)控制方式中，通常，操作者至少必須要操作懸臂用的操作柄裝置4a和肘臂用的操作柄裝置4b兩個(gè)操作柄來控制鏟斗前端的動作。在本實(shí)施例中，當(dāng)然可以使用懸臂用和肘臂用操作柄裝置4a，4b同時(shí)操作雙方，然而，即使只操作一根肘臂用的操作柄也可如上述那樣在運(yùn)算部9f、9h處計(jì)算方向變換控制或者還原控制所必要的油壓缸的速度，使鏟斗前端沿設(shè)定區(qū)域的邊界移動，因此，可以用1根肘臂用的操作柄來進(jìn)行沿設(shè)定區(qū)域邊界的挖掘作業(yè)。
在以上那樣沿設(shè)定區(qū)域邊界的挖掘中，會遇到諸如下列一些情況，例如鏟斗1c中裝入了足夠量的砂土、途中遇到障礙物，挖掘阻力過大而使前端裝置停止下來，為使挖掘阻力變小，或想要用手動方式使懸臂1a上升，在這些情況下，將懸臂用的操作柄裝置4a向懸壁上升的方向操作，在懸臂上升一側(cè)的控制油路44a中控制油壓上升，該控制油壓一高于比例電磁閥10a的控制壓力，就會被梭動閥12選擇，于是可以提高懸臂。
在以懸臂上升肘臂外轉(zhuǎn)的復(fù)合操作向推壓方向操作鏟斗前端的情況下，將肘臂從車體側(cè)位置(眼跟前位置)向外轉(zhuǎn)一操作就產(chǎn)生了向設(shè)定區(qū)域外突出方向上的目標(biāo)矢量。在這種情況下若鏟斗前端到設(shè)定區(qū)域邊界的距離小于Ya，則在方向變換控制部9e中進(jìn)行目標(biāo)速度矢量Vc同樣的修正，以實(shí)施鏟斗前端的方向變換控制(減速控制)。這時(shí)候，在修正后目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9f中，若設(shè)計(jì)有以懸臂上升和肝臂外轉(zhuǎn)的減速組合來進(jìn)行方向變換控制的軟件，則在運(yùn)算部9f計(jì)算懸臂油缸3a的伸長方向的油缸速度和肘臂油缸3b的收縮方向的油缸速度、在目標(biāo)控制油壓運(yùn)算部9j處將懸臂下降側(cè)的控制油路44b的目標(biāo)控制油壓設(shè)為0，并計(jì)算懸臂上升側(cè)的控制油路44a的目標(biāo)控制油壓和肘臂外轉(zhuǎn)側(cè)的控制油路45b的目標(biāo)控制油壓，在閥指令運(yùn)算部9k處將比例電磁閥10b的輸出設(shè)為0(關(guān))，向比例電磁閥10a，11b輸出電信號。因此，比例電磁閥10b將控制油路44b的控制油壓減低到0，比例電磁閥10a把相當(dāng)于目標(biāo)控制油壓的控制壓力作為控制油路44a的控制壓力而輸出，比例電磁閥11b把控制油路45b內(nèi)的控制油壓減低到目標(biāo)控制油壓。根據(jù)比例電磁閥10a，10b，11b這樣的動作，可作到與肘臂內(nèi)轉(zhuǎn)操作情況同樣的方向變換控制可以使鏟斗1c的前端沿設(shè)定區(qū)域邊界快速動作，能夠高效地進(jìn)行限制鏟斗1c前端動作區(qū)域的挖掘。
另外，在鏟斗1c的前端某種程度地移出到設(shè)定區(qū)域之處的情況下，在還原控制部9g處修正目標(biāo)速度矢量Vc，進(jìn)行還原控制。這時(shí)候，在修正后目標(biāo)油缸速度運(yùn)算部9h中若設(shè)計(jì)有以懸臂上升和肘臂外轉(zhuǎn)的減速組合來進(jìn)行還原控制的軟件，則與方向變換控制的情況同樣地在運(yùn)算部9h計(jì)算懸臂油缸3a的伸長方向的油缸速度和肘臂油缸3b的收縮方向的油缸速度、在目標(biāo)控制油壓運(yùn)算部9j計(jì)算懸臂上升側(cè)控制油路44a的目標(biāo)控制油壓和肘臂外轉(zhuǎn)側(cè)的控制油路45b的目標(biāo)控制油壓、在閥指令運(yùn)算部9k向比例電磁閥10a，11b輸出電信號。由此控制鏟斗前端快速返回設(shè)定區(qū)域，在設(shè)定區(qū)域的邊界進(jìn)行挖掘。因此，與肘臂內(nèi)轉(zhuǎn)操作的情況一樣，即使是在使前端裝置1A快速動作的時(shí)候也可以讓鏟斗前端沿著設(shè)定區(qū)域的邊界平穩(wěn)地動作，能夠平穩(wěn)且正確地進(jìn)行限定區(qū)域的挖掘。
而且，在控制途中提高懸臂操作的情況也和肘臂內(nèi)轉(zhuǎn)操作的情況一樣，能夠?qū)冶厶岣摺?br> 以上那樣根據(jù)本實(shí)施例當(dāng)鏟斗1c的前端離開設(shè)定區(qū)域邊界的時(shí)候，不修正目標(biāo)速度矢量Vc，可以同正常作業(yè)一樣地作業(yè)，同時(shí)，鏟斗1c的前端在設(shè)定區(qū)域內(nèi)一靠近邊界附近就進(jìn)行方向變換控制、可以使鏟斗1c的前端沿設(shè)定區(qū)域的邊界移動。因此，能夠有效地進(jìn)行限制鏟斗1c前端活動區(qū)域的挖掘。
此外，即使前端裝置1A的動作較快，鏟斗1c的前端跑出了設(shè)定區(qū)域之外，也可靠還原控制來控制鏟斗1c前端使其迅速返回到設(shè)定區(qū)域，所以可使鏟斗前端沿設(shè)定區(qū)域的邊界正確動作，能夠正確進(jìn)行制限區(qū)域的挖掘。
并且，還原控制之前有方向變換控制(減速控制)在起作用，所以返回設(shè)定區(qū)域時(shí)的沖擊被大幅度緩和了。因此，即使前端裝置1A在快速移動時(shí)，也可使鏟斗1c的前端沿設(shè)定區(qū)域的邊界平穩(wěn)活動，能夠平穩(wěn)地進(jìn)行限定區(qū)域的挖掘。
進(jìn)而，在還原控制中沿設(shè)定區(qū)域邊界方向的速度分量沒有減小，所以即使在設(shè)定區(qū)域之外也可使鏟斗1c的前端沿設(shè)定區(qū)域的邊界平穩(wěn)地活動。并且在那時(shí)，修正矢量的向著設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的分量，使其隨著鏟斗1c前端與設(shè)定區(qū)域邊界的距離Ya的減小而減小，所以從設(shè)定區(qū)域返回時(shí)的動作就更加平穩(wěn)了。
并且，像以上那樣使鏟斗1c的前端可沿設(shè)定區(qū)域的邊界平穩(wěn)動作的結(jié)果是，若將鏟斗1c像拉往車體一側(cè)那樣使其動作，就可以如同沿設(shè)定區(qū)邊界的軌跡進(jìn)行控制那樣的地進(jìn)行挖掘。
此外，將比例電磁閥10a，10b，11a，11b及梭動閥12編入控制油路44a，44b，45a，45b，控制其控制油壓來進(jìn)行方向變換控制及還原控制，因此可以容易地把可有效進(jìn)行限制區(qū)域挖掘的機(jī)能附加到具備有油壓控制方式的操作柄裝置4a，4b的設(shè)備上。
進(jìn)而，在具有油壓控制方式的操作柄裝置4a，4b的油壓挖掘機(jī)中，可以只用一根肘臂用的操作柄來進(jìn)行沿設(shè)定區(qū)域邊界的挖掘作業(yè)。
根據(jù)圖16—圖23來說明本發(fā)明的第2實(shí)施例。在本實(shí)施例中，當(dāng)要求一定峻工精度時(shí)靠轉(zhuǎn)換模式而使設(shè)備緩慢動作。在圖16及圖17中，與圖1及圖4所示部件及機(jī)能相同的部分被予以相同符號。
在圖16中，本實(shí)施例的限定區(qū)域挖掘控制裝置在實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了模式開關(guān)20，用來選擇作業(yè)模式。作為作業(yè)模式有通常作業(yè)時(shí)選擇的通常模式和要求峻工精度作業(yè)時(shí)選擇的精加工模式，操作者操作模式開并20可選擇任一種模式。模式開關(guān)20的選擇信號輸入到控制裝置9A中。
控制裝置9A如圖17所示，在方向變換控制部9eA及還原控制部9gA處，進(jìn)一步利用從模式開關(guān)20來的選擇信號修正目標(biāo)速度矢量。
在方向變換控制部9eA處，對于鏟斗1c前端位于設(shè)定區(qū)域內(nèi)的邊界附近，目標(biāo)速度矢量Vc含有向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的分量的情況下，在使垂直的矢量分量隨著向設(shè)定區(qū)域邊界的接近而減小的同時(shí)，當(dāng)模式開關(guān)20選擇精加工模式時(shí)目標(biāo)速度矢量沿設(shè)定區(qū)域邊界方向的矢量分量，要小于選擇通常模式時(shí)的該分量。
圖18是用程序框圖來表示在方向變換控制部9eA處的控制內(nèi)容。首先在步驟120中，對目標(biāo)速度矢量Vc的垂直于設(shè)定區(qū)域邊界的分量，即XaYa座標(biāo)系中Ya座標(biāo)軸上的值Vcy進(jìn)行正負(fù)判定，當(dāng)Ycy為正時(shí)，該矢量是鏟斗前端離開設(shè)定區(qū)域邊界方向的矢量，于是進(jìn)入步驟121，將目標(biāo)速度矢量Vc的Ya座標(biāo)軸上的分量Vcy不變地作為修正后的矢量分量Vcya。當(dāng)Ycy為負(fù)時(shí)，是鏟斗前端向著接近設(shè)定區(qū)域邊界方向的矢量，于是進(jìn)到步驟122，與第1實(shí)施例同樣地為進(jìn)行方向變換控制而將目標(biāo)速度矢量Vc在Ya座標(biāo)軸上的分量Vcy乘以系數(shù)h的值作為修正后的矢量分量Vcya。
接下來，在步驟123中，進(jìn)行模式開關(guān)20是否選擇通常模式的判定，選擇通常模式時(shí)進(jìn)入步驟124，將目標(biāo)速度矢量Vc在Xa座標(biāo)軸上的分量Vcx不變作為修正后的矢量分量Vcxa。不選擇通常模式而選擇精加工模式時(shí)，進(jìn)入步驟125，為進(jìn)行精加工控制將目標(biāo)速度矢量Vc的Xa座標(biāo)軸上的值Vcx乘以系數(shù)P的值作為修正后的矢量分量Vcxa。
這里，如圖9所示，當(dāng)鏟斗1c前端與設(shè)定區(qū)域邊界的距離Ya大于設(shè)定值Ya1時(shí)系數(shù)P等于1，距離Ya小于設(shè)定值Ya1時(shí)，隨著Ya值的變小P值比1小，距離Ya等于0時(shí)，即鏟斗前端到達(dá)設(shè)定區(qū)域的邊界，P值等于一個(gè)小于1的設(shè)定值α，在控制機(jī)構(gòu)9A的存貯裝置中存貯著這種P與Ya的關(guān)系。
在方向變換控制部9eA中，利用在區(qū)域設(shè)定運(yùn)算部9a求出的從XY座標(biāo)系向XaYa座標(biāo)系的變換數(shù)據(jù)，把在前端姿勢運(yùn)算部9b求出的鏟斗1c前端位置變換到XaYa座標(biāo)系中，并從其Ya的座標(biāo)值求出鏟斗1c前端和設(shè)定區(qū)域邊界的距離Ya，根據(jù)該距離Ya利用圖19的關(guān)系求出系數(shù)P。
像以上這樣，在選擇了精加工模式的情況下，目標(biāo)速度矢量的垂直分量Vcy及水平分量Vcx都受到了修正，鏟斗前端沿設(shè)定區(qū)域邊界面方向的動作也相應(yīng)于距離Ya而減速，所以使鏟斗前端沿設(shè)定區(qū)域邊界緩慢動作，可以進(jìn)行精度優(yōu)良的精加工作業(yè)。另外，不論鏟斗前端向設(shè)定區(qū)域邊界接近還是離開，目標(biāo)速度矢量Vc的垂直分量Vcy都被減速，所以在懸臂與肘臂同時(shí)操作時(shí)，懸臂不論上升還是下降沿設(shè)定區(qū)域邊界的速度變化都較小，因此操作性能極其優(yōu)良。
圖20所示為在方向變換控制部9eA處的其他控制例的程序框圖。在該例中，步驟120處若是判定目標(biāo)速度矢量Vc的垂直于設(shè)定區(qū)域邊界的垂直分量(目標(biāo)速度矢量Vc的Ya座標(biāo)值)Vcy為負(fù)值，則進(jìn)入步驟122A，與第1實(shí)施例的圖12中步驟102A一樣選擇Vcy和f(Ya)中較小一方作為修正后的矢量分量Vcya。
另外，在步驟123中，若是判定模式開關(guān)20沒有選擇通常模式，則進(jìn)入步驟125A，根據(jù)在控制裝置9A的存貯裝置中所存貯的圖21所示的Vcxf＝f(Ya)的函數(shù)關(guān)系求出對應(yīng)于鏟斗前端與設(shè)定區(qū)域邊界間距Ya的減速了的Xa座標(biāo)值Vcxf，選擇該Xa座標(biāo)值Vcxf和Vcx中較小一方作為修正后的矢量分量Vcxa。這樣一來，當(dāng)使鏟斗1c前端緩慢動作的時(shí)候，即使鏟斗前端在設(shè)定區(qū)域的邊界附近也不會有過大的減速，具有其動作可被操作者精確控制的優(yōu)點(diǎn)。
在還原控制部9gA處，當(dāng)鏟斗1c的前端移出到設(shè)定區(qū)域之外時(shí)，與設(shè)定區(qū)域的邊界的距離相關(guān)地使鏟斗前端返回設(shè)定區(qū)域的同時(shí)，當(dāng)模式開關(guān)20選擇了精加工模式的時(shí)候，要修正目標(biāo)速度矢量的沿設(shè)定區(qū)域邊界方向的分量使其比選擇通常模式時(shí)要小。
圖22所示為還原控制部9gA處控制內(nèi)容的程序框圖。首先在步驟130處判定鏟斗1c的前端和設(shè)定區(qū)域邊界的距離Ya的正負(fù)，距離Ya為正時(shí)表明鏟斗前端還在設(shè)定區(qū)域內(nèi)，于是進(jìn)到步驟131，為了優(yōu)先進(jìn)行前面說明的方向變換控制，取目標(biāo)速度矢量Vc的Ya座標(biāo)值Vcya等于0。Ya為負(fù)時(shí)表明鏟斗前端已移出到設(shè)定區(qū)域邊界之外，因此進(jìn)到步驟132，與第1實(shí)施例同樣地為進(jìn)行還原控制將鏟斗前端與設(shè)定區(qū)域邊界的距離Ya乘上系數(shù)—K的值作為修正后的矢量分量Vcya。
接著，在步驟133中判定模式選擇開關(guān)是否選擇了通常模式，當(dāng)選擇了通常模式時(shí)進(jìn)入步驟134，為優(yōu)先進(jìn)行方向變換控制，取目標(biāo)速度矢量Vc的Xa座標(biāo)值Vcxa等于0。當(dāng)不選擇通常模式而選擇精加工模式時(shí)進(jìn)入步驟135，將系數(shù)P乘以Xa座標(biāo)值Vcx的值作為修正后的矢量分量Vcxa。
這里，P值可以取一個(gè)小于1的常數(shù)，但最好是像圖23所示當(dāng)鏟斗1c前端與設(shè)定區(qū)域邊界的距離Ya大于設(shè)定值Ya2時(shí)取P值為1，當(dāng)距離Ya小于設(shè)定值Ya2時(shí)，隨距離Ya的減小P值比1小，距離Ya一等于0即鏟斗前端一到達(dá)設(shè)定區(qū)域的邊界，P值取小于1的設(shè)定值a，在控制裝置9A的存貯裝置中存貯著P與Ya的這種關(guān)系。
像以上這樣，在選擇了精加工模式的情況下，目標(biāo)速度矢量的垂直方向的分量Vcy及水平行分量Vcx都受到了修正，在還原控制中相應(yīng)于距離Ya鏟斗前端沿設(shè)定區(qū)域邊界面方向的動作被減速，因此可使鏟斗前端沿設(shè)定區(qū)域邊界緩慢動作，能夠進(jìn)行精度優(yōu)良的精加工作業(yè)。
根據(jù)本實(shí)施例，可以設(shè)定由模式開關(guān)20所選擇的模式相對應(yīng)的作業(yè)速度，因此可以選擇重視精度的精加工作業(yè)和作業(yè)速度。為此，將對應(yīng)不同種類的作業(yè)模式區(qū)分開，當(dāng)必須要求加工精度時(shí)做緩慢動作，而當(dāng)加工精度不太必要而作業(yè)速度較重要時(shí)做快速動作，能夠提高作業(yè)效率。
根據(jù)圖24—27來說明本發(fā)明的第3實(shí)施例。本實(shí)施例是在前端裝置的工作半徑很長的作業(yè)姿勢下提高控制精度的例子。圖24中與圖4所示機(jī)能同等的部分使用同樣的符號。
本實(shí)施例的限定區(qū)域挖掘控制裝置其硬件的構(gòu)成與圖1所示的第1實(shí)施例相同，控制裝置9B如圖24所示，方向變換控制部9eB及還原控制部9gB的機(jī)能與第1實(shí)施例的有所不同。
在方向變換控制部9eB，鏟斗1c的前端位于設(shè)定區(qū)域內(nèi)的邊界附近，目標(biāo)速度矢量Vc含有向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的分量的情況下，在使垂直矢量分量隨著向設(shè)定區(qū)域邊界的接近而減小的同時(shí)，根據(jù)前端裝置的設(shè)定部位，例如鏟斗的前端到車體的距離，來修正目標(biāo)速度矢量沿設(shè)定區(qū)域邊界方向的矢量分量，距離長則該分量減小。
圖25所示為方向變換控制部9eB處控制內(nèi)容的程序框圖。比較圖18便可看出，只有步驟123A與第2實(shí)施例不同，其他均與第2實(shí)施例相同。在步驟123A中，判定在XY座標(biāo)系(參照圖5)的X軸方向上鏟斗前端的位置X是否小于設(shè)定Xo，小于的時(shí)候(X＜Xo時(shí))說明其作業(yè)姿勢前端裝置的工作半徑不長，于是進(jìn)到步驟124，目標(biāo)速度矢量Vc的Xa座標(biāo)值Vcx不變，作為修正后的矢量分量Vcxa。位置X—大于高定值Xo(X≥Xo)，說明其作業(yè)姿勢是前端裝置的工作半徑較長，因此進(jìn)到步驟125，為提高作業(yè)精度將目標(biāo)速度矢量Vc的Xa座標(biāo)值Ccx乘上系數(shù)P的值作為修正后的矢量分量Vcxa。這里，系數(shù)P與圖19所示的第2實(shí)施例的相同。
以上那樣對目標(biāo)速度矢量Vc的垂直方向分量Vcy及水平方向分量Vcx都做了修正，因而在前端裝置的作業(yè)半徑較長的作業(yè)姿勢下，對應(yīng)于距離的Ya的鏟斗前端沿設(shè)定區(qū)域邊界方向的動作被減速，所以前端裝置的工作半徑即使較長也可使鏟斗前端沿定區(qū)域邊界緩慢動作，能夠進(jìn)行精度優(yōu)良的作業(yè)。此外，鏟斗前端不論是接近還是離開設(shè)定區(qū)域的邊界，目標(biāo)速度矢量Vc的垂直方向分量Vcy都被減小，因此使懸臂和肘臂同時(shí)操作的時(shí)候，不論提升還是降低懸臂沿設(shè)定區(qū)域邊界的速度變化很小，所以操作性能極佳。
圖26所示為方向變換控制部9eB處其他控制例的程序框圖。該例是將圖20所示步驟123變換為圖25的步驟123A，其他則與圖20相同。在該例中，X≥Xo則進(jìn)入步驟125A，選擇Xa座標(biāo)值g(Ya)和Vcx中較小一方作為修正后的矢量分量Vcxa。這樣一來，在使鏟斗1c的前端緩慢動作的時(shí)候，鏟斗前端即使接近設(shè)定區(qū)域的邊界也不會有過大的減速，具有其動作可被操作者精確控制的優(yōu)點(diǎn)。
在還原控制9gB中，當(dāng)鏟斗1c的前端移出到設(shè)定區(qū)域之外的時(shí)候，與距設(shè)定區(qū)域的邊界的距離有關(guān)地使鏟斗前端返回設(shè)定區(qū)域的同時(shí)，若前端裝置的設(shè)定部位例如鏟斗前端與車體的距離過長就要減小目標(biāo)速度矢量沿設(shè)定區(qū)域邊界方向的矢量分量來加以修正。
圖27所示為還原控制部9gB處控制內(nèi)容的程序框圖。比較圖22可以看出只有步驟133A與第2實(shí)施例不同，其他均與第2實(shí)施例相同。在步驟133A中與圖25的步驟123A同樣，判定在XY座標(biāo)系(參照圖5)的X軸方向上鏟斗前端的位置X是否小于設(shè)定值Xo，小于的時(shí)候(X＜Xo時(shí))進(jìn)到步驟134中，將目標(biāo)速度矢量Vc的Xa座標(biāo)值Vcx取作o，一旦當(dāng)X≥Xo，則進(jìn)到步驟135中，為提高作業(yè)精度將目標(biāo)速度矢量Vc的Xa座標(biāo)值Vcx乘上系數(shù)P的值作為修正后的矢量分量Vcxa。
以上那樣對目標(biāo)速度矢量Vc的垂直分量Vcy及平行分量Vcx都做了修正，因而在前端裝置作業(yè)半徑較長的作業(yè)姿勢下，即使在還原控制中對應(yīng)于距離Ya，鏟斗前端沿設(shè)定區(qū)域邊界方向的動作也被減速，所以可使鏟斗前端沿設(shè)定區(qū)域邊界緩慢動作，能夠進(jìn)行精度優(yōu)良的作業(yè)。
根據(jù)本實(shí)施例，前端裝置1A在最大作業(yè)半徑附近的情況那樣對應(yīng)于懸臂油缸3a及肘臂油缸3b的伸縮量前端裝置的回轉(zhuǎn)角度變化(鏟斗前端的變位)很大的作業(yè)姿勢下，由于沿設(shè)定區(qū)域邊界的方向鏟斗前端的移動速度減小了，所以可以提高控制精度。
根據(jù)圖28—圖32說明本發(fā)明的第4實(shí)施例。本實(shí)施例是將本發(fā)明適用到以電動柄裝置作為操作柄裝置來使用的油壓挖掘機(jī)的例子。圖中，與圖1所示部件相同的部件均付予同樣符號。
在圖28中，油壓挖掘機(jī)的油壓驅(qū)動裝置具有許多操作柄裝置14a—14f，、油壓泵2以及許多流量控制閥15a—15f，操作柄裝置是分別對應(yīng)于懸臂油缸3a、肘臂油缸3b、鏟斗油缸3c、回轉(zhuǎn)馬達(dá)3d及左右的行走馬達(dá)3e、3f(多個(gè)油壓執(zhí)行元件)而設(shè)置的，流量控制閥是連接在多個(gè)油壓執(zhí)行元件3a—3f之間并受操作柄裝置14a—14f的操作信號控制，并且它控制供給油壓執(zhí)行元件3a—3f的壓力油的流量。操作柄裝置14a—14f是把電信號(電壓)作為操作信號來輸出的電動柄方式，流量控制閥15a—15f的兩端具有電—油壓的轉(zhuǎn)換裝置，例如具有比例電磁閥的電磁驅(qū)動部30a，30b—35a，35b，從操作柄裝置14a—14f發(fā)出的與操作者的操作量和操作方向相適的電信號傳遞給相對應(yīng)的流量控制閥15a—15f的電磁驅(qū)動部30a，30b—35a，35b。
此外，本實(shí)施例的限定區(qū)域挖掘控制裝置是由控制裝置9c構(gòu)成的，該裝置輸入操作柄裝置14a—14f的操作信號(電信號)、設(shè)定器7的設(shè)定信號及角度檢測器8a、8b、8c的檢測信號，設(shè)定鏟斗1c前端可活動的挖掘區(qū)域的同時(shí)進(jìn)行操作信號的修正。
控制裝置9c具有區(qū)域設(shè)定部和限定區(qū)域挖掘控制部，在區(qū)域設(shè)定部根據(jù)設(shè)定器7的指示進(jìn)行鏟斗1c前端可以活動的挖掘區(qū)域的設(shè)定運(yùn)算。其內(nèi)容與在圖5說明的第1實(shí)施例的區(qū)域設(shè)定運(yùn)算部9a同樣，求出從XY座標(biāo)系向XaYa座標(biāo)系的變換數(shù)據(jù)。
在控制裝置9c的限定區(qū)域挖掘控制部根據(jù)在區(qū)域設(shè)定部所設(shè)定的區(qū)域按照圖29所示的程序框圖進(jìn)行對前端裝置1A可活動區(qū)域的限定控制。以下按照圖29所示的程序框圖一面弄清楚限定區(qū)域挖掘控制部的控制機(jī)能，一面說明本實(shí)施例的動作。
首先，在步驟200中輸入操作柄裝置14a—14f的操作信號，在步驟210中輸入由角度檢測器8a，8b，8c測出的懸臂1a，肘臂1b及鏟斗1c的回轉(zhuǎn)角度。
然后，在步驟250中，根據(jù)檢測出的回轉(zhuǎn)角度α，β，γ和在控制裝置9c的存貯裝置中存貯著的前端裝置1A的各部尺寸計(jì)算前端裝置1A的設(shè)定部位的位置，例如鏟斗1c的前端位置。這時(shí)候鏟斗1c的前端位置，首先要用第1實(shí)施例的設(shè)定區(qū)域運(yùn)算部9a的同樣方法計(jì)算在XY座標(biāo)系的值，然后用在上述區(qū)域設(shè)定部求出的變換數(shù)據(jù)將該XY座標(biāo)系的值變換成XaYa座標(biāo)系(參照圖5)的值，并由此求出XaYa座標(biāo)系的值。
接著在步驟260中，計(jì)算目標(biāo)速度矢量，該矢量是前端裝置用的操作柄裝置14a—14c的操作信號對鏟斗1c前端的指令。這里，在控制裝置9c的存貯裝置中進(jìn)一步存貯著操作柄裝置14a—14c的操作信號與流量控制閥15a—15c的供給流量之間的關(guān)系，根據(jù)操作柄裝置14a—14c的操作信號求出所對應(yīng)的流量控制閥15a—15c的供給流量，又從該供給流量的值求出油壓缸3a—3c的目標(biāo)驅(qū)動速度，利用該目標(biāo)驅(qū)動速度和前端裝置1A的各部尺寸計(jì)算鏟斗前端的目標(biāo)速度矢量Vc。此時(shí)，目標(biāo)速度矢量Vc與在步驟250中計(jì)算鏟斗前端位置的方法一樣，首先計(jì)算出XY座標(biāo)系的值，然后利用在上述領(lǐng)域設(shè)定部求得的從XY座標(biāo)系向XaYa座標(biāo)系的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)將該值轉(zhuǎn)換成XaYa座標(biāo)系的值，并作為XaYa座標(biāo)系的值而求出。這里，在XaYa座標(biāo)系中目標(biāo)速度矢量Vc在Xa座標(biāo)軸上的值Vcx是目標(biāo)速度矢量Vc的平行于設(shè)定區(qū)域邊界的向量分量，Ya座標(biāo)軸上的值Vcy是目標(biāo)速度矢量Vc的垂直于設(shè)定區(qū)域邊界的向量分量。
接著在步驟270中，要判定鏟斗1c的前端是否在減速區(qū)域(方向變換區(qū)域)，該區(qū)域是在如上述那樣設(shè)定的圖30所示的設(shè)定區(qū)域的邊界附近，在處于減速區(qū)域的情況下進(jìn)入步驟280，修正目標(biāo)速度矢量Vc以進(jìn)行前端裝置1A的減速，不處于減速區(qū)域的時(shí)候，則進(jìn)入到步驟290。
接著在步驟290中，要判定鏟斗1c的前端是否在上述那樣設(shè)定的圖30所示的設(shè)定區(qū)域之外，處于設(shè)定區(qū)域之外的情況下，進(jìn)入步驟300，修正目標(biāo)速度矢量Vc以使鏟斗1c的前端返回到設(shè)定區(qū)域，不處于設(shè)定區(qū)域之外時(shí)進(jìn)入到步驟310。
接著在步驟310中，要計(jì)算對應(yīng)于在步驟280或300得到修正的目標(biāo)速度矢量的流量控制閥15a—15c的操作信號。這是在步驟260中所做目標(biāo)速度矢量Vc計(jì)算的逆運(yùn)算。
接著在步驟320中，輸出在步驟200輸入的操作信號或在步驟310計(jì)算出的操作信號，并返回程序的起始處。
這里就步驟270中是否處于減速區(qū)域(方向變換區(qū)域)的判定及步驟280中為進(jìn)行減速控制而對目標(biāo)速度矢量Vc的修正加以說明。
在控制裝置9c的內(nèi)部裝置上存貯著如圖30所示的從設(shè)定區(qū)域邊界開始的一段距離Ya1，該值作為減速區(qū)域范圍的設(shè)定值。在步驟270中，根據(jù)步驟250處得出的鏟斗1c前端位置的Ya座標(biāo)值求出該前端位置到設(shè)定區(qū)域邊界的距離D1，若該距離D1小于距離Ya1則判定已進(jìn)入到減速區(qū)域。
此外，在控制裝置9c的存貯裝置中，存貯著如圖31所示的設(shè)定區(qū)域邊界到鏟斗1c前端的距離D1與減速矢量系數(shù)h的關(guān)系。該距離D1與系數(shù)h的關(guān)系設(shè)定如下；當(dāng)距離D1大于距離Ya1時(shí)h＝0、D1小于Ya1時(shí)隨D1的減小減速矢量系數(shù)h增大、距離D1＝0則h＝1。
在步驟280中對目標(biāo)速度矢量Vc加以修正，步驟260處計(jì)算出的鏟斗1c前端的目標(biāo)速度矢量Vc向設(shè)定區(qū)域邊界方向接近的矢量分量即垂直于設(shè)定區(qū)域邊界的分量，也就是XaYa座標(biāo)系中Ya的座標(biāo)值Vcy，修正時(shí)要減小該值。具體說來，根據(jù)存貯裝置中所存貯的圖31所示關(guān)系計(jì)算對應(yīng)于步驟270處求出的距離D1的減速矢量系數(shù)h，將該減速矢量系數(shù)h乘上目標(biāo)速度矢量Vc的Ya座標(biāo)值(垂直方向的矢量分量)Vcy，再乘上—1求出減速矢量VR(＝—hVcy)，再把VR加到Vcy上。這里，減速矢量VR隨著鏟斗1c前端到設(shè)定區(qū)域邊界的距離D1比Ya1的減小而增大，D1＝0則VR＝—VCy成為Vcy的反向速度矢量。因此，根據(jù)將減速矢量VR加到目標(biāo)速度矢量Vc的垂直分量Vcy上的修正方法，該分量Vcy隨著距離D1比Ya1的減小其被減小的量越來越大，目標(biāo)速度矢量Vc被修正成目標(biāo)速度矢量Vca。
鏟斗1c的前端通過上述那樣修正后的目標(biāo)速度矢量Vca受到減速控制的時(shí)候，其軌跡與第1實(shí)施例中以圖1說明的相同。即，目標(biāo)速度矢量Vc向斜下的方向一經(jīng)確定，其水平分量Vcx也就不變了，垂直分量Vcy隨著鏟斗1c前端向設(shè)定區(qū)域的接近(距離D1比Ya1的逐漸減小)而變小。修正后的目標(biāo)速度矢量Vca是其合成，因此軌跡如圖11那樣，是條隨著向設(shè)定區(qū)域邊界的接近而逐漸水平的曲線。此外，由于D1＝0時(shí)h＝1、VR＝—Vcy，所以在設(shè)定區(qū)域邊界上的修正后的目標(biāo)速度矢量Vca與平行分量Vcx相等。
在步驟280中的這種減速控制中，鏟斗1c的前端向設(shè)定區(qū)域的邊界接近方向的動作被減速，其結(jié)果是鏟斗1c前端的移動方向變換為沿著設(shè)定區(qū)域邊界的方向。
以下就步驟290中對是否在設(shè)定區(qū)域以外的判定以及步驟300中為進(jìn)行在設(shè)定區(qū)域之外的還原控制而修正目標(biāo)速度矢量Vc來加以說明。
在步驟290中根據(jù)在步驟250得到的鏟斗1c前端位置的Ya座標(biāo)值計(jì)算出在設(shè)定區(qū)域外的該前端位置與設(shè)定區(qū)域邊界的距離D2，該距離D2的值若從正變負(fù)則可判定侵入到了設(shè)定區(qū)域之外。
另外，在控制裝置9c的存貯裝置中，存貯著圖32所示的設(shè)定區(qū)域邊界到鏟斗1c前端的距離D2與還原矢量AR之間的關(guān)系。該距離D2與還原矢量間的關(guān)系設(shè)定為隨著距離D2的減小還原矢量AR增大。在步驟300中修正目標(biāo)速度矢量，其方法是將步驟260處計(jì)算出的鏟斗1c前端的目標(biāo)速度矢量Vc垂直于設(shè)定區(qū)域邊界的矢量分量即XaYa座標(biāo)系的Ya座標(biāo)值Vcy修正成向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的垂直分量。具體來說是加上一個(gè)Vcy反方向的矢量Acy來取消垂直方向的矢量分量Vcy，而將水平分量Vcx保留。這一修正阻止了鏟斗1c的前端向設(shè)定區(qū)域外的進(jìn)一步侵入。而且接下來根據(jù)存貯裝置中存貯的圖32所示關(guān)系計(jì)算與那時(shí)的設(shè)定區(qū)域到鏟斗1c前端距離D2相當(dāng)?shù)倪€原矢量AR，并以該還原矢量AR作為目標(biāo)速度矢量Vc的垂直分量Vcya。這里，還原矢量AR是一個(gè)隨鏟斗1c前端與設(shè)定區(qū)域邊界的的距離D2減小而減小的反向速度矢量。為此，將還原矢量AR作為目標(biāo)速度矢量Vc的垂直分量，由此可修正目標(biāo)速度矢量Vca使其垂直分量Vcya隨著距離D2的減小而變小。
鏟斗1c的前端通過上述那樣修正后的目標(biāo)速度矢量Vca受到還原控制的時(shí)候，其軌跡與第1實(shí)施例中以圖15所說明的同樣。即，目標(biāo)速度矢量Vc向斜下的方向一經(jīng)確定，其水平分量Vcx也就不變了，而由于還原矢量AR與距離D2或比例，所以垂直分量隨著鏟斗1c前端向設(shè)定區(qū)域邊界的接近(距離D2的逐漸變小)而變小。修正后的目標(biāo)速度矢量Vca是其合成，因此軌跡如圖15那樣是條隨著向設(shè)定區(qū)域邊界的接近而逐漸水平的曲線。
這樣，在步驟300的還原控制中，鏟斗1c的前端被控制返回設(shè)定區(qū)域，因此得到一個(gè)設(shè)定區(qū)域外的還原區(qū)域。此外即使在該還原控制下也使鏟斗1c前端向設(shè)定區(qū)域邊界方向接近的動作減速，其結(jié)果是鏟斗1c前端的移動方向變換為沿著設(shè)定區(qū)域邊界的方向。
在如上所述構(gòu)成的本實(shí)施中，可得到與第1實(shí)施例同樣的如下效果。首先，當(dāng)鏟斗1c的前端遠(yuǎn)離設(shè)定區(qū)域邊界的時(shí)候，目標(biāo)速度矢量不被修正，可以進(jìn)行與通常同樣的作業(yè)，同時(shí)當(dāng)鏟斗1c的前端在設(shè)定區(qū)域內(nèi)，接近其邊界附近時(shí)，目標(biāo)速度矢量Vc的向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的分量(垂直于邊界的分量)就會減小而被修正，所以對著設(shè)定區(qū)域邊界的垂直方向的動作被減速控制，沿設(shè)定區(qū)域邊界方向的速度分量沒被減小，為此，如圖11所示那樣可以使鏟斗1c的前端沿設(shè)定區(qū)域的邊界動作。因而能夠有效地進(jìn)行限定鏟斗1c前端可動區(qū)域的挖掘。
另外，如上述那樣鏟斗1c的前端在設(shè)定區(qū)域內(nèi)的邊界附近受到減速控制的時(shí)候，由于前端裝置1A的動作較快，或控制上的響應(yīng)遲緩、前端裝置1A的慣性等原因，鏟斗1c的前端會有某種程度地侵入到設(shè)定區(qū)域之外的情況。這種時(shí)候，在本實(shí)施例中，由于修正目標(biāo)速度矢量使鏟斗前端返回設(shè)定區(qū)域所以可以控制其在侵入后迅速返回設(shè)定區(qū)域。因此，即使在前端裝置1A快速動作的時(shí)候，也可使鏟斗前端沿設(shè)定區(qū)域的邊界動作，從而能夠正確進(jìn)行限定區(qū)域的挖掘。
此外，這時(shí)候由于像以上那樣用預(yù)減速控制進(jìn)行著減速，所以向設(shè)定區(qū)域外的侵入量被減少，返回設(shè)定區(qū)域時(shí)的沖擊被大幅度緩和。因此，即使在前端裝置1A快速動作的時(shí)候也可使鏟斗1c的前端沿設(shè)定區(qū)域的邊界平穩(wěn)動作，從而能夠平穩(wěn)地進(jìn)行限定區(qū)域的挖掘。
進(jìn)而，在本實(shí)施例中，控制鏟斗1c的前端返回設(shè)定區(qū)域的時(shí)候，修正目標(biāo)速度矢量Vc的垂直于設(shè)定區(qū)域邊界的矢量分量使之變?yōu)橄蛟O(shè)定區(qū)域邊界接近方向的矢量分量，因此沿設(shè)定區(qū)域邊界方向的速度矢量沒被減小，即使在設(shè)定區(qū)域之外也可以使鏟斗1c的前端沿設(shè)定區(qū)域的邊界平穩(wěn)動作。另外那時(shí)候，隨著鏟斗1c前端到設(shè)定區(qū)域邊界的距離D2的減小向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的矢量分量也變小，由于這樣修正，通過修正后的目標(biāo)速度矢量的作用還原控制的軌跡如圖15所示，是一條隨著向設(shè)定區(qū)域邊界的接近而逐漸水平的曲線，因此從設(shè)定區(qū)域返回時(shí)的動作更加平穩(wěn)。
另外，能夠使鏟斗1c前端沿設(shè)定區(qū)域邊界平穩(wěn)動作的結(jié)果是若使鏟斗1c像被拉向車體那樣動作的話，可以做到尤如沿著設(shè)定區(qū)域邊界的軌跡來進(jìn)行控制的挖掘。
并且，由于修正目標(biāo)速度矢量，修正其修正過的目標(biāo)速度矢量所得到的操作信號，所以只需操作肘臂用的操作柄裝置14b一個(gè)也可在鏟斗前端接近設(shè)定區(qū)域邊界時(shí)修正操作信號，能夠使鏟斗前端沿設(shè)定區(qū)域邊界動作。
根據(jù)圖33及圖34說明本發(fā)明的第5實(shí)施例。本實(shí)施例使用角度檢測器之外的檢測手段來作為檢測前端裝置1A的位置和姿勢有關(guān)狀態(tài)量的檢測手段。
在圖33中，本實(shí)施例的控制裝置具有檢測油壓缸3a，3b，3c行程(變位)的變位檢測器10a，10b，10c，用以取代檢測懸臂1a、肘臂1b及鏟斗1c回轉(zhuǎn)角度的角度檢測器8a—8c。在控制機(jī)構(gòu)9D中，于圖34的步驟210A處輸入由變位檢測器10a—10c檢測出的油壓缸3a，3b，3c的變位，在步驟250A處根據(jù)其油壓缸3a，3b，3c的變位和預(yù)先存貯的前端裝置1A的各部尺寸計(jì)算懸臂1a、肘臂1b及鏟斗1c的回轉(zhuǎn)角α，β，γ，進(jìn)行與第1實(shí)施例同樣的前端裝置1A的位置和姿勢的計(jì)算。
本實(shí)施例也同第4實(shí)施例同樣進(jìn)行減速控制(方向變換控制)及還原控制，可得到與第4實(shí)施例同樣的效果。
根據(jù)圖35及圖36來說明本發(fā)明的第6實(shí)施例。本實(shí)施例所具有的檢測手段是在第4實(shí)施例的檢測前端裝置1A位置和姿勢的基礎(chǔ)上再加上檢測車體傾斜角度的傾斜角度檢測器。
在圖35中，本實(shí)施例的控制裝置具備有檢測懸臂1a、肘臂1b及鏟斗1c回轉(zhuǎn)角度的角度檢測器8a—8c，并加有檢測車體1B在前后向傾斜角度θ的傾斜角度檢測器8d。在控制機(jī)構(gòu)9E中，于圖36的步驟220處輸入由傾斜角檢測器8d檢測出的車體1B的傾斜角θ，于步驟250B處根據(jù)懸臂1a、肘臂1b及鏟斗1c的回轉(zhuǎn)角度和車體1B的傾斜角度計(jì)算前端裝置1A的位置和姿勢。
也就是如第1實(shí)施例中用圖6說明的那樣，如果區(qū)域設(shè)定時(shí)的車體1B的姿勢與挖掘時(shí)車體1B的姿勢都是水平狀態(tài)，則固定于車體1B上的XY座標(biāo)系與地面的相對位置關(guān)系不變，可按設(shè)定進(jìn)行限定區(qū)域挖掘?？墒?，由于作業(yè)環(huán)境的關(guān)系挖掘時(shí)會有車體向前后方向傾斜的情況，這種情況下，固定于車體1B的XY座標(biāo)系與地面的相對位置關(guān)系發(fā)生了變化，不能按設(shè)定進(jìn)行限定區(qū)域挖掘。因此，在本實(shí)施例中檢測出傾斜角θ，然后在使XY座標(biāo)系回轉(zhuǎn)了角度θ后所得的XbYb座標(biāo)系(參照圖6)中進(jìn)行控制運(yùn)算。這樣新XbYb座標(biāo)系的取向就與設(shè)定區(qū)域時(shí)的XY座標(biāo)系的取向一致，可進(jìn)行車體無傾斜的按設(shè)定區(qū)域的限定區(qū)域挖掘。
由于本實(shí)施例設(shè)置了傾斜角度檢測器8d，故可不受車體傾斜影響，能平穩(wěn)高效地進(jìn)行限定區(qū)域的挖掘。
根據(jù)圖37及圖38來說明本發(fā)明的第7實(shí)施例。本實(shí)施例的檢測手段是在檢測前端裝置1A的位置和姿勢有關(guān)狀態(tài)量的基礎(chǔ)上進(jìn)一步使用了檢測上部旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角度的角度檢測器。
在圖37中，本實(shí)施例的控制裝置具備有檢測懸臂1a、肘臂1b及鏟斗1c回轉(zhuǎn)角度的角度檢測器8a—8c，并且加有檢測車體1B傾斜角度θ的傾斜角度檢測器8d和檢測上部旋轉(zhuǎn)體1d旋轉(zhuǎn)角度的角度檢測器8e。此外，在設(shè)定器7中，于所用XYZ座標(biāo)系的Z方向上，即車體的橫向上也設(shè)定挖掘區(qū)域的邊界。
在控制裝置9F中，于圖38的步驟220處，輸入由傾斜角檢測器8d檢測出的車體1B的傾斜角度θ，于步驟230處，輸入由角度檢測器8e檢測出的上部旋轉(zhuǎn)體1d的旋轉(zhuǎn)角度，于步驟250處，根據(jù)懸臂1a、肘臂1b及鏟斗1c的回轉(zhuǎn)角度和車體1B的傾斜角及上部旋轉(zhuǎn)體1d的旋轉(zhuǎn)角度來進(jìn)行前端裝置1A的位置和姿勢的計(jì)算。
此外，于步驟260c處，計(jì)算鏟斗1c前端的目標(biāo)速度矢量Vcs，該矢量是前端裝置1A用的操作柄裝置14a—14c和旋轉(zhuǎn)用的操作柄裝置14d的操作信號所指令的。這里，把操作柄裝置14a—14d的操作信號與流量控制閥15a—15d的供給流量之間的關(guān)系、前端裝置1A的各部尺寸以及旋轉(zhuǎn)中心到前端裝置1A間的距離都預(yù)先存貯存貯在控制裝置9F的記憶裝置中，根據(jù)操作柄裝置14a—14d的操作信號求出所對應(yīng)的流量控制閥15a—15d的供給流量，再從該供給流量的值求出油壓缸3a—3c以及旋轉(zhuǎn)馬達(dá)3d的目標(biāo)驅(qū)動速度，利用該目標(biāo)驅(qū)動速度和上述的各部尺寸計(jì)算鏟斗前端的目標(biāo)速度矢量Vcs。
進(jìn)而，于步驟310處計(jì)算與在步驟280或300處得出的修正后的目標(biāo)速度矢量Vcsa相對應(yīng)的流量控制閥15a—15d的操作信號。這是于步驟260處所做的目標(biāo)速度矢量Vcs計(jì)算的逆運(yùn)算。
由于本實(shí)施例中進(jìn)一步設(shè)置了檢測上部旋轉(zhuǎn)體1d旋轉(zhuǎn)角度的角度檢測器8e，所以前端裝置1A不僅在可動的垂直面內(nèi)，而且在旋轉(zhuǎn)半徑內(nèi)的橫向上也能夠平穩(wěn)高效地進(jìn)行限定區(qū)域的挖掘。
根據(jù)圖39及圖40來說明本發(fā)明的第8實(shí)施例。本實(shí)施例的檢測手段是在檢測前端裝置1A的位置和姿勢有關(guān)狀態(tài)量的基礎(chǔ)上進(jìn)一步使用了車體位置和姿勢的檢測器。
在圖39中，本實(shí)施例的控制裝置具備有檢測懸臂1a、肘臂1b及鏟斗1c回轉(zhuǎn)角度的角度檢測器8a—8c，并且加有檢測車體1B的傾斜角、上部旋轉(zhuǎn)體1d的旋轉(zhuǎn)角以及車體1B位置的陀螺儀等位置。姿勢檢測器8f。此外，在設(shè)定器7中，采用固定于地面的座標(biāo)系XYZ來設(shè)定在地面所見范圍內(nèi)的挖掘區(qū)域的邊界。
在控制裝置9G中，于圖40的步驟240處，輸入由位置，姿勢檢測器1f檢測出的車體1B的傾斜角、上部旋轉(zhuǎn)體1d的旋轉(zhuǎn)角及車體1B的位置，于步驟250D處，根據(jù)懸臂1a、肘臂1b及鏟斗1c的回轉(zhuǎn)角和車體1B的傾斜角、上部旋轉(zhuǎn)體1d的旋轉(zhuǎn)角及車體1B的位置進(jìn)行前端裝置1A的位置和姿勢的計(jì)算。
此外，于步驟260D處，計(jì)算鏟斗1c前端的目標(biāo)速度矢量Vcu，該矢量是前端裝置1A用的操作柄裝置14a—14c和旋轉(zhuǎn)用的操作柄裝置14d及行走用的操作柄裝置14e，14f的操作信號所指令的。這里，把操作柄裝置14a—14f的操作信號與流量控制閥15a—15f的供給流量之間的關(guān)系，、前端裝置1A的各部尺寸、旋轉(zhuǎn)中心到前端裝置1A間的距離、XYZ座標(biāo)系原點(diǎn)與車體1B的初始位置的關(guān)系都預(yù)先存貯存貯在控制裝置9G的存貯裝置中，根據(jù)操作柄裝置14a—14f的操作信號求出所對應(yīng)的流量控制閥15a—15f的供給流量，再從該供給流量的值求出油壓缸3a—3c、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)3d及行走馬達(dá)3e，3f的目標(biāo)驅(qū)動速度，利用該目標(biāo)驅(qū)動速度和上述的各部尺寸等計(jì)算鏟斗前端的目標(biāo)速度矢量Vcu。
進(jìn)而，于步驟310處，計(jì)算與在步驟280或300處得出的修正后的目標(biāo)速度矢量Vcua相對應(yīng)的流量控制閥15a—15f的操作信號。這是于步驟260處所做的目標(biāo)速度矢量Vcu計(jì)算的逆運(yùn)算。
由于本實(shí)施例中進(jìn)一步設(shè)置了車體位置和姿勢的檢測器，所以前端裝置1A不僅在可動的垂直面內(nèi)，而且在地面上所有方向上的可見范圍內(nèi)都能夠平穩(wěn)高效地進(jìn)行限定區(qū)域的挖掘。
根據(jù)圖41及圖42說明本發(fā)明的進(jìn)一步的其他實(shí)施例。在以上所有的實(shí)施例中都是對具有由懸臂、肘臂及鏟斗三部分環(huán)節(jié)構(gòu)成前端裝置的油壓挖掘機(jī)進(jìn)行了說明，然而其他油壓機(jī)中有著不同前端裝置的多種型式，本發(fā)明也可以適用于這些其他類型的油壓挖掘機(jī)。
圖41所示為懸臂可橫向搖動的偏心式油壓挖掘機(jī)。該油壓挖掘機(jī)具備有多關(guān)節(jié)型的前端裝置1c其構(gòu)成如下，由垂直方向回轉(zhuǎn)的第2懸臂100a及相對于第1懸臂100a做水平方向擺動的第2懸臂100b組成的偏心式懸臂100、相對于第2懸臂100b做垂直方向回轉(zhuǎn)的肘臂101及鏟斗102。在第2懸臂100b的側(cè)部裝有與其平行的連桿103、其一端以銷子連結(jié)于第1懸臂100a，另一端以銷子連結(jié)于肘臂101。第1懸臂100a由與圖2所示的油壓挖掘機(jī)的懸臂油缸3a一樣的第1懸臂油缸(圖中未示出)驅(qū)動、第2懸臂100b、肘臂101、鏟斗102分別由第2懸臂油缸104、肘臂油缸105、鏟斗油缸106驅(qū)動。在這種類型的油壓挖掘機(jī)中，作為檢測有關(guān)前端裝置1c的位置與姿勢狀態(tài)量的手段，除了第1實(shí)施例的角度檢測器8a，8b，8c及傾斜角檢測器8d以外還要加設(shè)檢測第2懸臂100b的擺動角(偏心量)的角度檢測器107，將該檢測信號進(jìn)一步輸入進(jìn)例如圖4所示的控制機(jī)構(gòu)9的前端姿勢運(yùn)算部9b并且修正懸臂的長度(從第1懸臂100a的根部到第2懸臂100b前端的距離)，由此就可以和第1—第8實(shí)施例同樣地適用本發(fā)明了。
圖42是把懸臂分為2部分的雙懸臂式油壓挖掘機(jī)。該油壓式挖掘機(jī)所具有的多關(guān)節(jié)型前端裝置1D是由各自在垂直方向回轉(zhuǎn)的第1懸臂200a、第2懸臂200b、肘臂201及鏟斗202所構(gòu)成。第1懸臂200a、第2懸臂200b、肘臂201及鏟斗202分別由第1懸臂油缸203、第2懸臂油缸204、肘臂油缸205、鏟斗油缸206所驅(qū)動。在這種類型的油壓挖掘機(jī)中作為檢測有關(guān)前端裝置1c的位置和姿勢狀態(tài)量的手段，也是在第1實(shí)施例的角度檢測器8a，8b，8c及傾斜角檢測器之外再加設(shè)檢測第2懸臂200b回轉(zhuǎn)角度的角度檢測器207，將該檢測信號進(jìn)一步輸入到例如圖4所示控制裝置9的前端姿勢運(yùn)算部9b中并且修正懸臂的長度(第1懸臂200a根部到第2懸臂200b前端的距離)，由此，就可以和第1—第8實(shí)施例同樣地適用本發(fā)明了。
另外，在以上的實(shí)施例中，作為前端裝置的設(shè)定部位是就鏟斗的前端加以講述的，然而簡易實(shí)施的話也可將肘臂前端銷作為設(shè)定部位。而且，為防止與前端裝置的干涉提高安全性來設(shè)定區(qū)域的情況下也可選能發(fā)生干涉的其他部位。
所適用的油壓驅(qū)動裝置是具有中心封閉式流量控制閥15a—15f的中心封閉系統(tǒng)，然而也可以是采用中心開放式流量控制閥的中心開放系統(tǒng)。
鏟斗前端到設(shè)定區(qū)域邊界的距離與減速矢量的關(guān)系及與還原矢量的關(guān)系不限于上述實(shí)施例中的關(guān)系，也可以有其他各種設(shè)定。
當(dāng)鏟斗前端離開設(shè)定區(qū)域邊界的時(shí)候，目標(biāo)速度矢量原樣輸出，然而在這種情況下若有其他目的，也可以修正該目標(biāo)速度矢量。
目標(biāo)速度矢量的向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的矢量分量作為垂直于設(shè)定區(qū)域邊界的分量，然而只要能夠得到沿設(shè)定區(qū)域邊界方向的動作，偏離開垂直方向也是可以的。
另外，在第2及第3實(shí)施例中就本發(fā)明適用于具有油壓控制式操作柄的油壓挖掘機(jī)的情況進(jìn)行了說明，然而本發(fā)明也同樣適用于具有電動柄裝置的油壓挖掘機(jī)，可得到同樣的效果。本發(fā)明適用于具有電動柄裝置的油壓挖掘機(jī)的情況下，不需要控制油壓的壓力檢測器。
在第1實(shí)施例等適用于具有油壓控制方式操作柄裝置的油壓挖掘機(jī)的實(shí)施例中，作為電—油壓的變換裝置及減壓裝置采用了比例電磁閥10a，10b，11a，11b，然而也可以采用其他的電與油壓的變換裝置。
全部的操作柄裝置14a—14f及流量控制閥15a—15f都采用了油壓控制方式，然而也可以只就懸臂和肘臂用的操作柄裝置14a，14b及流量控制閥15a，15b采用油壓控制方式。
根據(jù)本發(fā)明，前端裝置一接近設(shè)定區(qū)域，向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的動作就被減速，所以能夠有效地進(jìn)行限定領(lǐng)域的挖掘。
此外，根據(jù)本發(fā)明，前端裝置一旦侵入到設(shè)定區(qū)域之外，即受到返回控制，所以前端裝置即使在快速動作時(shí)也能正確地進(jìn)行限定區(qū)域的挖掘，可望更加提高效率。另外，由于實(shí)施例減速控制，所以在前端裝置快速動作的時(shí)候也能夠平穩(wěn)地進(jìn)行限定區(qū)域的挖掘。
根據(jù)本發(fā)明，前端裝置在離開設(shè)定區(qū)域的時(shí)候可以進(jìn)行與通常的作業(yè)相同的挖掘。
根據(jù)本發(fā)明，由于是控制油壓控制方式的操作裝置來得到目標(biāo)控制油壓，因此可以將能夠有效進(jìn)行限定區(qū)域挖掘的機(jī)能加在具有油壓控制方式的操作裝置的挖掘機(jī)上。
作為對應(yīng)于前端部件的操作裝置，具備有懸臂用操作裝置及肘臂用操作裝置的情況下，可以只用一個(gè)肘臂用的操作柄來進(jìn)行設(shè)定區(qū)域邊界的挖掘作業(yè)。
根據(jù)本發(fā)明，可對用模式轉(zhuǎn)換裝置選擇的模式進(jìn)行作業(yè)速度的設(shè)定，可以選擇重視精度的精加工作業(yè)和作業(yè)速度，因此，相應(yīng)于作業(yè)的種類來區(qū)別模式，有必要進(jìn)行精加工時(shí)可緩慢動作，不太必要做精度高的加工而作業(yè)速度較為重要時(shí)可快速動作，這樣能提高作業(yè)效率。
根據(jù)本發(fā)明，前端裝置設(shè)定部位的位置距離建筑機(jī)械本體過長則鏟斗前端沿設(shè)定區(qū)域邊界方向的移動速度減小，因此前端裝置在接近最大工作半徑的時(shí)候，即使是在相對于前端部件油壓執(zhí)行元件的伸縮量其前端裝置的回轉(zhuǎn)角變化較大的作業(yè)姿勢下也能夠提高控制精度。
根據(jù)本發(fā)明，由于設(shè)置了傾斜角檢測器，因此，不受車體傾斜影響，可以平穩(wěn)有效地進(jìn)行限定區(qū)域的挖掘。
此外，由于設(shè)置了檢測上部旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角的角度檢測器，所以前端裝置不僅在可動的垂直面內(nèi)，即使在旋轉(zhuǎn)半徑內(nèi)的橫向上也能夠平穩(wěn)有效地進(jìn)行制定區(qū)域的挖掘。
進(jìn)而，由于設(shè)置了車體位置和姿勢的檢測器，所以能夠在地面上的可見范圍內(nèi)平穩(wěn)有效地進(jìn)行限定區(qū)域的挖掘。
權(quán)利要求
1.一種建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，具備多個(gè)被驅(qū)動部件(1a—1f)、多個(gè)油壓執(zhí)行元件(3a—3f)、多個(gè)操作裝置(4a—4f)以及多個(gè)油壓控制閥(5a—5f)；被驅(qū)動部件包括構(gòu)成多關(guān)節(jié)型前端裝置(1A)的可在上下方向回轉(zhuǎn)的多個(gè)前端部件(1a—1c)，油壓執(zhí)行元件分別驅(qū)動上述的多個(gè)被驅(qū)動部件，操作裝置指示上述多個(gè)被驅(qū)動部件的動作，油壓控制閥被上述操作裝置的操作信號驅(qū)動，并控制供給上述多個(gè)油壓執(zhí)行元件壓力油的流量；在具備上述部件的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置中，其特征為包括區(qū)域設(shè)定手段(7，9a)，設(shè)定上述前端裝置(1A)的可動區(qū)域；第1檢測手段(8a—8c)，檢測有關(guān)上述前端裝置位置和姿勢的狀態(tài)量；第1運(yùn)算手段(9b)，根據(jù)來自第1檢測手段的信號計(jì)算上述前端裝置的位置和姿勢；第1信號修正手段(9c—9f，9j，9k，10a—11b，12；280)，根據(jù)上述多個(gè)操作裝置中與特定的前端部件(1a，1b；1a—1c)相關(guān)的操作裝置(4a，4b；14a—14c)的操作信號和上述第1運(yùn)算手段的運(yùn)算值，當(dāng)上述前端裝置在上述設(shè)定區(qū)域內(nèi)的邊界近旁時(shí)，修正與上述前端裝置有關(guān)的操作裝置(4a，4b；14a—14c)的操作信號使得上述前端裝置沿上述設(shè)定區(qū)域的邊界方向移動，且減小向接近上述設(shè)定區(qū)域邊界方向的移動速度。
2.如權(quán)利要求1記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是還具有第2信號修正手段(9c，9d，9g—9k，10a—11b，12；300)；根據(jù)上述多個(gè)操作裝置中與特定的前端部件(1a，1b；1a—1c)相關(guān)的操作裝置(4a，4b；14a—14c)的操作信號和上述第1運(yùn)算手段(9b)的運(yùn)算值，當(dāng)上述前端裝置在上述設(shè)定區(qū)域之外的時(shí)候，修正與上述前端裝置有關(guān)的操作裝置(4a，4b；14a—14c)的操作信號使得上述前端裝置返回設(shè)定區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述第1信號修正手段具備以下幾個(gè)手段；第2運(yùn)算手段(9c，9d)，根據(jù)與上述特定的前端部件有關(guān)的操作裝置的操作信號計(jì)算上述前端裝置的目標(biāo)速度矢量(Vc)；第3運(yùn)算手段(9e；280)，輸入上述第1第2運(yùn)算手段的運(yùn)算值，當(dāng)上述前端裝置在上述設(shè)定區(qū)域內(nèi)的邊界附近時(shí)，修正上述的目標(biāo)速度矢量，保留該目標(biāo)速度矢量的沿上述設(shè)定區(qū)域邊界方向的分量(Vcx)，減小該目標(biāo)速度矢量的向上述設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的分量(Vcy)；閥控制手段(9f—9k，10a—11b，12)，驅(qū)動與上述前端裝置的動作對應(yīng)的油壓控制閥，前端裝置的動作是與上述目標(biāo)速度矢量相對應(yīng)的。
4.如權(quán)利要求2記載的建筑機(jī)械的制定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述第2信號修正手段還具備以下手段第2運(yùn)算手段(9c，9d)，根據(jù)與上述特定的前端部件有關(guān)的操作裝置的操作信號計(jì)算上述前端裝置的目標(biāo)速度矢量(Vc)；第4運(yùn)算手段(9g；300)，輸入上述第1及第2運(yùn)算手段(9b；9c，9d)的運(yùn)算值，當(dāng)上述前端裝置(1A)在上述設(shè)定區(qū)域之外時(shí)，修正上述目標(biāo)矢量(Vc)使上述前端裝置返回上述設(shè)定區(qū)域。
5.如權(quán)利要求3記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是當(dāng)上述前端裝置(1A)在上述設(shè)定區(qū)域之內(nèi)而且不在邊界附近時(shí)，上述第3運(yùn)算手段(9e，280)保持上述目標(biāo)速度矢量。
6.如權(quán)利要求3記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述第3運(yùn)算手段(9e；280)將垂直于上述設(shè)定區(qū)域邊界的矢量分量(Vcy)作為上述目標(biāo)速度矢量(Vc)的向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的矢量分量。
7.如權(quán)利要求3記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述第3運(yùn)算手段(9e，280)隨著上述前端裝置(1A)到上述設(shè)定區(qū)域邊界距離(Ya；D1)的減小而加大上述目標(biāo)速度矢量(Vc)的向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的矢量分量的減少量，這樣來減少該分量。
8.如權(quán)利要求7記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述第3運(yùn)算手段(280)隨著上述前端裝置(1A)到上述設(shè)定區(qū)域邊界距離(D1)的逐漸縮小而加上一個(gè)逐漸增大的反方向的速度矢量(VR)，這樣來減小上述目標(biāo)速度矢量(Vc)的向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的矢量分量(Vcy)。
9.如權(quán)利要求7記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述第3運(yùn)算手段(9e；280)在上述前端裝置(1A)—到達(dá)上述設(shè)定區(qū)邊界時(shí)，使上述目標(biāo)速度矢量(Vc)的向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的矢量分量(Vcy)為0或者是微小值。
10.如權(quán)利要求7記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述第3運(yùn)算手段(9e)用乘以一個(gè)隨著上述前端裝置(1A)到上述設(shè)定區(qū)域邊界距離的縮小而減小的1以下的系數(shù)(h)的方法來減少上述目標(biāo)速度矢量(Vc)的向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的矢量分量(Vcy)。
11.如權(quán)利要求4記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置中，其特征是上述第4運(yùn)算手段(9g；300)保留上述目標(biāo)速度矢量的沿上述設(shè)定區(qū)域邊界方向的矢量分量(Vcx)，而將上述目標(biāo)速度矢量的垂直于設(shè)定區(qū)域邊界的分量(Vcy)變?yōu)橄蛏鲜鲈O(shè)定區(qū)域邊界接近方向的分量(Vcya)，這樣來修正目標(biāo)速度矢量以使上述前端裝置返回設(shè)定區(qū)域。
12.如權(quán)利要求11記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述第4運(yùn)算手段(9g；300)隨著上述前端裝置(1A)到上述設(shè)定區(qū)域邊界距離(Ya；D2)的縮小來使向上述設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的矢量分量(Vcya)減小。
13.如權(quán)利要求3記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述第3運(yùn)算手段(9e)在上述前端裝置(1A)在上述設(shè)定區(qū)域之內(nèi)，而上述目標(biāo)速度矢量(Vc)是遠(yuǎn)離上述設(shè)定區(qū)域邊界方向的速度矢量時(shí)，維持上述目標(biāo)速度矢量不變；而在上述前端裝置于上述設(shè)定區(qū)域之內(nèi)，并且上述目標(biāo)速度矢量是向上述設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的速度矢量時(shí)，與上述前端裝置到上述設(shè)定區(qū)域邊界距離相關(guān)連地減小上述目標(biāo)速度矢量的向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的矢量分量(Vcy)，以此來修正上述目標(biāo)速度矢量。
14.如權(quán)利要求3記載的限定區(qū)域挖掘控制裝置，在上述多個(gè)操作裝置中至少與上述特定的前端部件(1a，1b)有關(guān)的操作裝置(4a，4b)是以輸出控制壓力作為上述操作信號的油壓先導(dǎo)控制方式，在驅(qū)動這種含有油壓先導(dǎo)控制式操作手段的操作系統(tǒng)所對應(yīng)的油壓控制閥的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置中，其特征是進(jìn)一步具有檢測上述油壓先導(dǎo)控制方式操作裝置(4a，4b)的操作量的第2檢測手段(60a—61b)；上述第2運(yùn)算手段(9c，9d)是根據(jù)上述第2檢測手段的信號計(jì)算上述前端裝置(1A)的目標(biāo)速度矢量(Vc)的手段；上述閥控制手段包括第5運(yùn)算手段(9f，9j)和控制主控油路手段(9k，10a—11b，12)；第5運(yùn)算手段根據(jù)修正后的目標(biāo)速度矢量計(jì)算為驅(qū)動相應(yīng)的油壓控制閥(5a，5b)所需的目標(biāo)控制壓力，控制主控油路手段用來控制上述操作系統(tǒng)以得到該目標(biāo)控制壓力。
15.如權(quán)利要求14所記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述操作系統(tǒng)包括第1控制油路(44a)，該控制油路將控制油壓傳導(dǎo)給相應(yīng)的油壓控制閥(5a)，以使上述前端裝置(1A)向遠(yuǎn)離上述設(shè)定區(qū)域方向的動作，上述第5運(yùn)算手段包括根據(jù)修正后的目標(biāo)速度矢量(Vca)計(jì)算上述第1控制油路中的目標(biāo)控制壓力的手段(9f，9j)，上述先導(dǎo)控制手段包括輸出手段(9k)、電—油壓的變換手段(10a)及高壓選擇手段(12)；輸出手段輸出對應(yīng)于上述目標(biāo)控制油壓的第1電信號，電—油壓的變換手段將上述第1電信號變換成油壓并輸出相當(dāng)于上述控制油壓的控制壓力，高壓選擇手段選擇上述第1控制油路內(nèi)的控制油壓和從電—油壓變換手段輸出的控制壓力中的高壓一方并傳導(dǎo)到對應(yīng)的油壓控制閥。
16.如權(quán)利要求14記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述操作系統(tǒng)包括第2控制油路(44b，45a，45b)，該第2控制油路將控制油壓傳導(dǎo)給相應(yīng)的油壓控制閥(5a，5b)，以使上述前端裝置(1A)向上述設(shè)定區(qū)域接近方向的動作；上述第5運(yùn)算手段含有根據(jù)修正后目標(biāo)速度矢量(Vca)計(jì)算上述第2油路中目標(biāo)控制油壓的手段(9f，9j)；上述先導(dǎo)控制手段包括輸出手段(9k)和減壓手段(10b，11a，11b)；輸出手段輸出對應(yīng)于上述目標(biāo)控制油壓的第2電信號，減壓手段設(shè)置于第2控制油路，根據(jù)上述第2電信號而動作，將上述第2控制油路內(nèi)的控制壓力減小到上述目標(biāo)控制壓力。
17.如權(quán)利要求14記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述操作系統(tǒng)含有第1控制油路(44a)和第2控制油路(44b，45a，45b)，第1控制油路將控制油壓傳導(dǎo)給相應(yīng)的油壓控制閥(5a)以使上述前端裝置(1A)向遠(yuǎn)離上述設(shè)定區(qū)域方向的動作，第2控制油路將控制油壓傳導(dǎo)，給相應(yīng)的油壓控制閥(5a，5b)，以使上述前端裝置向上述設(shè)定區(qū)域接近方向的動作，上述第5運(yùn)算手段包括根據(jù)上述修正后的目標(biāo)速度矢量(Vca)計(jì)算上述第1及第2控制油路中目標(biāo)控制油壓的手段(9f，9j)；上述先導(dǎo)控制手段包括輸出手段(9k)、電—油壓變換手段(10a)、高壓選擇手段(12)及減壓手段(10b，11a，11b)，輸出手段輸出對應(yīng)于上述目標(biāo)控制壓力的第1及第2電信號，電—油壓變換手段將上述第1電信號變換成油壓并輸出相當(dāng)于上述目標(biāo)控制油壓的控制壓力，高壓選擇手段上述第1控制油路內(nèi)的控制油壓和從電—油壓變換手段輸出的控制壓力中的高壓一方并傳導(dǎo)到對應(yīng)的油壓控制閥(5a)，減壓手段設(shè)置于上述第2控制油路，根據(jù)第2電信號而動作，將上述第2控制油路內(nèi)的控制壓力減小到上述目標(biāo)控制壓力。
18.如權(quán)利要求15或17記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述特定的前端部件含有油壓挖掘機(jī)的懸臂(1a)和肘臂(1b)，上述第1控制油路是懸臂上升一側(cè)的油路(44a)。
19.如權(quán)利要求16或17記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述特定的前端部件含有油壓挖掘機(jī)的懸臂(1a)和肘臂(1b)，上述第2控制油路是懸臂下降一側(cè)以及肘臂內(nèi)轉(zhuǎn)一側(cè)的控制油路(44b，45a)。
20.如權(quán)利要求16或17記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述特定的前端部件含有油壓挖掘機(jī)的懸臂(1a)和肘臂(1b)，上述第2控制油路是懸臂下降一側(cè)，肘臂內(nèi)轉(zhuǎn)一側(cè)及肘臂外轉(zhuǎn)一側(cè)的控制油路(44b，45a，45b)。
21.如權(quán)利要求1記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是進(jìn)一步具備有模式切換手段(20)，該模式切換手段可以選擇包括通常模式和精加工模式在內(nèi)的多種作業(yè)模式，上述第1信號修正手段(9eA)輸入上述模式切換手段(20)的選擇信號，當(dāng)上述前端裝置(1A)在上述設(shè)定區(qū)域內(nèi)并在其邊界附近時(shí)，減小上述前端裝置(1A)向上述設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的移動速度，同時(shí)修正了上述前端裝置有關(guān)的操作裝置(4a，4b；14a—14c)的操作信號，使得上述前端裝置沿上述設(shè)定區(qū)域邊界方向的移動速度當(dāng)上述模式切換手段選擇了精加工模式時(shí)要比選擇通常模式時(shí)慢些。
22.如權(quán)利要求2記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述第1信號修正手段(9eB)根據(jù)上述第1運(yùn)算手段(9b；9c，9d)的運(yùn)算值判明上設(shè)前端裝置的設(shè)定部位位置到建筑機(jī)械本體的距離(X)，當(dāng)上述前端裝置(1A)在上述設(shè)定區(qū)域內(nèi)并在其邊界附近時(shí)，上述前端裝置向上述設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的移動速度被減慢的同時(shí)，當(dāng)上述距離(X)較長時(shí)還要修正與上述前端裝置有關(guān)的操作裝置(4a，4b；14a—14c)的操作信號以使上述前端裝置沿上述設(shè)定區(qū)域邊界方向的移動速度也減慢。
23.如權(quán)利要求1記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述第1檢測手段含有多個(gè)角度檢測器(8a—8c)用以檢測上述多個(gè)前端部件(1a—1c)的回轉(zhuǎn)角度。
24.如權(quán)利要求1記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述第1檢測手段含有多個(gè)變位檢測器(10a—10c)用以檢測上述多個(gè)執(zhí)行元件(3a—3c)的行程。
25.如權(quán)利要求1記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述第1檢測手段含有傾斜角檢測器(8d)用以檢測上述建筑機(jī)械的車體(1B)的傾斜角。
26.如權(quán)利要求1記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述多個(gè)被驅(qū)動部件還包括下部行走體(1e)和上部回轉(zhuǎn)體(1d)，上部回轉(zhuǎn)體設(shè)置在上述下部行走體上，可在水平行方向上回轉(zhuǎn)，并支承著上述前端裝置(1A)的根部使其可在垂直方向上回轉(zhuǎn)；上述第1檢測手段含有旋轉(zhuǎn)角度檢測器(8e)用以檢測上述上部回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)角度。
27.如權(quán)利要求1記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述第1檢測手段包括位置，姿勢檢測器(8f)用以檢測上述建筑機(jī)械車體(1B)的位置和姿勢。
28.如權(quán)利要求1記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述第2檢測手段是上述操作系統(tǒng)的控制油路中設(shè)置的壓力檢測器(60a—61b)。
29.如權(quán)利要求1記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征上述特定的前端部件含有油壓挖掘機(jī)的懸臂(1a)和肘臂(1b)。
30.如權(quán)利要求1記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述特定的前端部件含有偏心式油壓挖掘機(jī)的偏心懸臂(100)和肘臂(101)。
31.如權(quán)利要求1記載的建筑機(jī)械的限定區(qū)域挖掘控制裝置，其特征是上述特定的前端部件含有2段懸臂式油壓挖掘機(jī)的第1及第2懸臂(200a，200b)和肘臂(201)。
全文摘要
在油壓挖掘機(jī)的限定區(qū)域挖掘控制裝置中，預(yù)先設(shè)定前端裝置(1A)的可動區(qū)域，并在控制機(jī)構(gòu)(9)處根據(jù)角度檢測器(8a-8c)發(fā)出的信號計(jì)算前端裝置的位置和姿勢，根據(jù)操作柄裝置(4a，4b)發(fā)出的信號計(jì)算前端裝置的目標(biāo)速度矢量(Vc)，當(dāng)前端裝置在設(shè)定區(qū)域內(nèi)但不在邊界附近時(shí)保持該目標(biāo)速度矢量，當(dāng)前端裝置在設(shè)定區(qū)域內(nèi)且在邊界附近時(shí)修正目標(biāo)速度矢量以減小其向設(shè)定區(qū)域邊界接近方向的矢量分量(Vcy)，當(dāng)前端裝置在設(shè)定區(qū)域以外的時(shí)候修正目標(biāo)速度矢量以使前端裝置返回設(shè)定區(qū)域，由此，能夠平穩(wěn)有效率地進(jìn)行限定區(qū)域的挖掘。
文檔編號E02F3/43GK1125969SQ95190238
公開日1996年7月3日 申請日期1995年4月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月28日
發(fā)明者平田東一, 山形榮治, 渡邊洋, 羽賀正和, 藤島一雄, 足立宏之 申請人:日立建機(jī)株式會社