專利名稱：一種建筑機(jī)械的控制方法和控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑機(jī)械，如挖掘地面用的液壓挖掘機(jī)，更具體地涉及一種上述類型的建筑機(jī)械用的控制方法和控制設(shè)備。
一種建筑機(jī)械如液壓挖掘機(jī)的構(gòu)造，例如

圖13中示意地示出的，包括一個(gè)帶有操作室600的上旋轉(zhuǎn)裝置100，該裝置設(shè)置在具有履帶部件500A的下移動(dòng)主體500上，其次，在上旋轉(zhuǎn)裝置100上設(shè)置一個(gè)包括懸臂200、桿臂300和挖斗400的聯(lián)合式臂機(jī)構(gòu)。
同時(shí)，以例如通過(guò)行程傳感器210、220和230獲得的懸臂220、桿臂300和挖斗400的伸展/收縮位移信息為基礎(chǔ)，可以通過(guò)液壓缸120、121和122分別合適地驅(qū)動(dòng)懸臂200、桿臂300和挖斗400，來(lái)進(jìn)行挖掘操作而固定挖斗400的前進(jìn)方向或挖斗400的姿勢(shì)，從而精確而穩(wěn)定地控制一個(gè)工作部件如挖斗400的位置和姿勢(shì)。
另外，在這樣一種如上所述的普通液壓挖掘機(jī)中，當(dāng)通過(guò)一個(gè)控制器自動(dòng)地進(jìn)行一個(gè)線性地移動(dòng)挖斗400的頂部的操作(傾斜)例如調(diào)整水平高度的操作時(shí)，在向液壓缸120、121和122供給工作油和從其中排放工作油的液壓流路中的電磁閥受到電反饋控制，以控制液壓缸120、121和122的伸展/收縮操作，從而控制懸臂200、桿臂300和挖斗400的姿勢(shì)。
在這種情況下，液壓缸120、121和122連接在液壓流路上并受從泵來(lái)的輸出壓力的操作，當(dāng)操作人員操作一個(gè)操作桿時(shí)，通過(guò)液壓流路進(jìn)行對(duì)液壓缸120至122輸送工作油或從其中排放工作油，從而操作懸臂200、桿臂300和挖斗400。
同時(shí)，緊接在開(kāi)始驅(qū)動(dòng)聯(lián)合式臂機(jī)構(gòu)之前，操作桿安置在一中性位置(非驅(qū)動(dòng)位置)，而上述泵處于很少輸出工作油的狀態(tài)(空轉(zhuǎn)狀態(tài))。如果操作桿從所述狀態(tài)操作，那么隨著操作桿的操作量，泵的輸出壓力逐漸上升。
因此，緊接在操作桿從泵的空轉(zhuǎn)狀態(tài)操作到開(kāi)始自動(dòng)控制之后(緊接在驅(qū)動(dòng)開(kāi)始之后)，因?yàn)楸玫妮敵鰤毫Σ怀尸F(xiàn)足夠的上升，所以出現(xiàn)泵的響應(yīng)延遲，此外，由于泵的負(fù)荷低于液壓缸120至122的負(fù)荷，因此死區(qū)增大，導(dǎo)致挖斗400的姿勢(shì)控制精度變壞。因此，很難在緊接開(kāi)始驅(qū)動(dòng)之后就通過(guò)挖斗400來(lái)改進(jìn)調(diào)整水平面之類的最終精度。
本發(fā)明是著眼于上述主題而完成的，本發(fā)明的目的是提供一種建筑機(jī)械用的控制方法和控制設(shè)備，通過(guò)它們，即使緊接在開(kāi)始驅(qū)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)之后，泵的響應(yīng)延遲和死區(qū)的增大也受到抑制，從而通過(guò)一個(gè)工作部件達(dá)到最終精度的改善。
發(fā)明概述為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明，一種建筑機(jī)械的控制方法，在所述的建筑機(jī)械中，設(shè)置在建筑機(jī)械主體上的聯(lián)合式臂機(jī)構(gòu)由一油缸型驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)器連接在有一泵的流體壓力流路上，該泵的輸出壓力可以隨操作部件的操作量而變化，該聯(lián)合式臂機(jī)構(gòu)由泵的輸出壓力操作，該建筑機(jī)械的控制方法的特征在于，當(dāng)操作部件處于油缸型驅(qū)動(dòng)器的非驅(qū)動(dòng)位置中時(shí)，該泵的輸出壓力也保持等于或高于一預(yù)定值。
在上述建筑機(jī)械的控制方法中，當(dāng)操作部件處于對(duì)油缸型驅(qū)動(dòng)器的非驅(qū)動(dòng)位置中時(shí)，該輸出壓力也保持等于或高于該預(yù)定值，因此，即使緊接在操作部件從非驅(qū)動(dòng)位置操作以便操作聯(lián)合式臂機(jī)構(gòu)之后(緊接在開(kāi)始驅(qū)動(dòng)之后)，也能得到足夠的泵輸出壓力，從而能夠抑制泵的響應(yīng)延遲或死區(qū)的增大。
因此，即使緊接在開(kāi)始驅(qū)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)之后，也能夠防止工作部件的姿勢(shì)控制精度的變壞，從而可以顯著提高工作部件的最終精度。
同時(shí)，本發(fā)明的建筑機(jī)械的控制設(shè)備的特征在于，它包括一個(gè)建筑機(jī)械主體；一個(gè)聯(lián)合式臂機(jī)構(gòu)，其一端樞軸式安裝在該建筑機(jī)械主體上，其另一端有一工作部件；一個(gè)油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于進(jìn)行伸展/收縮操作以驅(qū)動(dòng)該臂機(jī)構(gòu)；一個(gè)操作部件，用于通過(guò)該油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)操作該臂機(jī)構(gòu)；一個(gè)流體壓力流路，該流路有一個(gè)泵，其輸出壓力可隨該操作部件的操作量而變化，以便對(duì)該油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)供給工作流體和從該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)排放工作流體，以使該油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成伸展/收縮操作；檢測(cè)機(jī)構(gòu)，用于檢測(cè)該操作部件是否處于對(duì)該油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的非驅(qū)動(dòng)位置；以及泵控制機(jī)構(gòu)，用于當(dāng)該檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)到該操作部件處于對(duì)該油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的非驅(qū)動(dòng)位置時(shí)，使泵的輸出壓力保持等于或高于一個(gè)預(yù)定值。
可以注意到，如果該檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)到該操作部件處于對(duì)該油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的非驅(qū)動(dòng)位置和檢測(cè)到已經(jīng)完成由控制起動(dòng)觸發(fā)操作部件進(jìn)行的控制起動(dòng)觸發(fā)操作，那么上述泵控制機(jī)構(gòu)可以做成使泵的輸出壓力保持等于或大于該預(yù)定值。
其次，上述泵控制機(jī)構(gòu)可以做成它能根據(jù)作用在該油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的負(fù)荷的狀態(tài)而改變待保持的輸出壓力，在此種情況下，泵控制機(jī)構(gòu)可以做成它包括存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，其中存儲(chǔ)根據(jù)作用在該油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的負(fù)荷的狀態(tài)而被改變的所保持的輸出壓力。
在上述本發(fā)明的建筑機(jī)械用的控制設(shè)備中，如果上述檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)到操作部件處于對(duì)油缸型驅(qū)動(dòng)器的非驅(qū)動(dòng)位置中，那么泵的輸出壓力由于泵控制機(jī)構(gòu)而保持等于或大于該預(yù)定值，因此，即使緊接在操作部件從非驅(qū)動(dòng)位置操作以便操作聯(lián)合式臂機(jī)構(gòu)之后(緊接在開(kāi)始驅(qū)動(dòng)之后)，也能得到足夠的泵輸出壓力，從而能夠抑制泵的響應(yīng)延遲或死區(qū)的增大。
因此，同時(shí)在該情況下，即使緊接在開(kāi)始驅(qū)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)之后，也能夠防止工作部件的姿勢(shì)控制精度的變壞，從而可以顯著提高工作部件的最終精度。
可以注意到，當(dāng)上述檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)到該操作部件處于對(duì)該油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的非驅(qū)動(dòng)位置和檢測(cè)到已經(jīng)完成由控制起動(dòng)觸發(fā)操作部件進(jìn)行的控制起動(dòng)觸發(fā)操作時(shí)，泵控制機(jī)構(gòu)使泵的輸出壓力保持等于或大于該預(yù)定值，當(dāng)該操作部件處于非驅(qū)動(dòng)位置時(shí)，可以通過(guò)控制起動(dòng)觸發(fā)操作部件的控制起動(dòng)觸發(fā)操作來(lái)選擇泵控制機(jī)構(gòu)的控制操作是否用于使泵的輸送壓力保持等于或高于該預(yù)定值。
因此，只有當(dāng)操作人員或類似人員需要時(shí)，泵控制機(jī)構(gòu)的控制操作才能夠完成，而泵的輸出壓力不需要保持在不必要地高的壓力狀態(tài)，并能夠獲得高效的操作。
其次，在泵控制機(jī)構(gòu)根據(jù)作用在油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的負(fù)荷的狀態(tài)而改變待保持的輸出壓力的場(chǎng)合，可以確定地抑制由于泵負(fù)荷小于對(duì)油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的負(fù)荷而產(chǎn)生的死區(qū)的增大，因此，建筑機(jī)械的控制設(shè)備極大地提高了工作部件的最終精度。
在此種情況下，根據(jù)作用在油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的負(fù)荷的狀態(tài)而改變的所保持的輸出壓力被預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)中，只要泵控制機(jī)構(gòu)從該存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)讀出與作用在油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的負(fù)荷的狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的待保持的輸出壓力，該泵控制機(jī)構(gòu)就能獲得一個(gè)最佳的泵的待保持的輸出壓力，并完成泵的輸出壓力的變化控制。
附圖簡(jiǎn)述圖1是一種其上安裝了本發(fā)明實(shí)施例的控制設(shè)備的液壓挖掘機(jī)；圖2是表示本發(fā)明實(shí)施例的控制設(shè)備的基本構(gòu)造(電系統(tǒng)和液壓系統(tǒng))的示意圖；圖3是示意表示本發(fā)明實(shí)施例的控制設(shè)備基本構(gòu)造的框圖；圖4是說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的整個(gè)控制設(shè)備功能結(jié)構(gòu)用的框圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例的控制設(shè)備關(guān)鍵部分的控制框圖；圖6是說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的控制設(shè)備特征功能和與該功能有關(guān)的關(guān)鍵部分構(gòu)造用的框圖；圖7是表示本實(shí)施例的液壓挖掘機(jī)的操作部件(一種聯(lián)合型臂機(jī)構(gòu)和一種挖斗)的側(cè)視立面圖；圖8是示意表示液壓挖掘機(jī)以便說(shuō)明該實(shí)施例的液壓挖掘機(jī)的操作的側(cè)視立面圖；圖9是示意表示液壓挖掘機(jī)以便說(shuō)明該實(shí)施例的液壓挖掘機(jī)的操作的側(cè)視立面圖；圖10是示意表示液壓挖掘機(jī)以便說(shuō)明該實(shí)施例的液壓挖掘機(jī)的操作的側(cè)視立面圖；圖11是示意表示液壓挖掘機(jī)以便說(shuō)明該實(shí)施例的液壓挖掘機(jī)的操作的側(cè)視立面圖；圖12是示意表示液壓挖掘機(jī)以便說(shuō)明該實(shí)施例的液壓挖掘機(jī)的操作的側(cè)視立面圖；圖13是示意表示一種普通液壓挖掘機(jī)的基本構(gòu)造的側(cè)視立面圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方案下面參照附圖描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
作為該實(shí)施例的建筑機(jī)械的液壓挖掘機(jī)，例如圖1中示意示出的，包括一個(gè)帶有操作室600的上旋轉(zhuǎn)裝置(建筑機(jī)構(gòu)主體)100，以便在下移動(dòng)主體500上的水平面中旋轉(zhuǎn)，該下移動(dòng)主體500在其左面和右面有履帶部件500A。
在上旋轉(zhuǎn)裝置100上設(shè)置一個(gè)懸臂(臂部件)200，該懸臂的一端連接以便擺動(dòng)，在懸臂200上設(shè)置一個(gè)桿臂(臂部件)300，在其一端處連接，以便通過(guò)一聯(lián)合部件擺動(dòng)。
在桿臂300上設(shè)置一個(gè)挖斗(工作部件)400，在其一端處連接，以便通過(guò)一聯(lián)合部件擺動(dòng)，并能用其頂端挖掘地面及容納砂土。
以此種方式，聯(lián)合式臂機(jī)構(gòu)包括懸臂200、桿臂300和挖斗400，該臂機(jī)構(gòu)的一端安裝在上旋轉(zhuǎn)裝置100上以便樞軸式轉(zhuǎn)動(dòng)，其另一端上具有挖斗400，還有懸臂200和桿臂300作為一對(duì)通過(guò)聯(lián)合部件彼此連接的臂部件。
其次，設(shè)有作為油缸型驅(qū)動(dòng)器的懸臂液壓缸120、桿臂液壓缸121和挖斗液壓缸122(在下列描述中，懸臂液壓缸120可以稱為懸臂缸120或只稱為缸120，桿臂液壓缸121可以稱為桿臂缸121或只稱為缸121，而挖斗液壓缸122可以稱為挖斗缸122或只稱為缸122)。
此處，懸臂缸120的一端連接在上旋轉(zhuǎn)裝置100上以便擺動(dòng)，而其另一端連接在懸臂200上以便擺動(dòng)，或者換一句話說(shuō)，懸臂缸120介于上旋轉(zhuǎn)裝置100和懸臂200之間，使得當(dāng)對(duì)置兩端間的距離伸展或收縮時(shí)，懸臂200可以相對(duì)于上旋轉(zhuǎn)裝置100擺動(dòng)。
桿臂缸121的一端連接在懸臂200上以便擺動(dòng)，而其另一端連接在桿臂300上以便擺動(dòng)，或者換一句話說(shuō)，桿臂缸121介于懸臂200和桿臂300之間，使得當(dāng)對(duì)置兩端間的距離伸展或收縮時(shí)，桿臂300可以相對(duì)于懸臂200擺動(dòng)。
挖斗缸122的一端連接在桿臂300上以便擺動(dòng)，而其另一端連接在挖斗400上以便擺動(dòng)，或者換一句話說(shuō)，挖斗缸122介于桿臂300和挖斗400之間，使得當(dāng)對(duì)置兩端間的距離伸展或收縮時(shí)，挖斗400可以相對(duì)于桿臂300擺動(dòng)?？梢宰⒁獾?，在挖斗液壓缸122的自由端部處設(shè)有一個(gè)連桿130。
以此種方式，一個(gè)具有多個(gè)油缸型驅(qū)動(dòng)器的油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于通過(guò)進(jìn)行伸展或收縮操作來(lái)驅(qū)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括上述油缸120至122。
可以注意到，雖然圖中未示出，但是還設(shè)有驅(qū)動(dòng)左右履帶部件500A用的液壓馬達(dá)和驅(qū)動(dòng)上旋轉(zhuǎn)裝置100旋轉(zhuǎn)用的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)。
另外，如圖2中所示，設(shè)有一個(gè)供上述油缸120至122、液壓馬達(dá)和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)用的液壓流路(流體壓力流路)，而且除了受發(fā)動(dòng)機(jī)E驅(qū)動(dòng)的可變輸出壓力型泵51和52以外，在液壓流路中設(shè)有懸臂主控制閥(控制閥)13、桿臂主控制閥(控制閥)14、挖斗主控制閥(控制閥)15等等。可變輸出壓力型的泵51和52每個(gè)這樣構(gòu)造，使得營(yíng)地板角(傾角)受以后說(shuō)明的發(fā)動(dòng)機(jī)泵控制器27控制，因此通往液壓流路的工作油的輸出壓力可以變化。
可以注意到，圖2中連接不同元部件的實(shí)線表示電力系統(tǒng)，而連接不同元部件的虛線表示液壓系統(tǒng)。
其次，為了控制主控制閥13、14和15，提供一個(gè)輔助液壓流路(pilot hydraulic circuit)，而且除了由發(fā)動(dòng)機(jī)E驅(qū)動(dòng)的輔助泵(pilotpump)50以外，在輔助液壓流路中設(shè)有電磁比例閥3A、3B和3C，電磁定向開(kāi)關(guān)閥4A、4B和4C，分配閥18A、18B和18C等。
在該實(shí)施例的液壓挖掘機(jī)中，提供一種控制器1，用于通過(guò)電磁比例閥3A、3B和3C來(lái)控制主要控制閥13、14和15，從而根據(jù)一種應(yīng)當(dāng)控制下列各部件的方式來(lái)控制懸臂200、桿臂300和挖斗400，使它們可以具有所需的延伸/收縮位移。應(yīng)當(dāng)注意到，控制器1由微處理器、ROM和RAM之類存儲(chǔ)器、合適的輸入/輸出接口等組成。
從各種不同的傳感器來(lái)的檢測(cè)信號(hào)(包括設(shè)定信號(hào))輸入控制器1，而控制器1根據(jù)從傳感器來(lái)的檢測(cè)信號(hào)執(zhí)行上述控制?？梢宰⒁獾?，控制器1的此種控制稱為半自動(dòng)控制，而即使在半自動(dòng)控制下的挖掘期間(半自動(dòng)挖掘方式)，也可以手動(dòng)地精細(xì)調(diào)整挖斗角度和目標(biāo)坡面高度。
作為上述的這樣一種半自動(dòng)控制方式(半自動(dòng)挖掘方式)，可以獲得挖斗角度控制方式(參見(jiàn)圖8)、坡面挖掘方式(挖斗頂端線性挖掘方式或傾斜方式；參見(jiàn)圖9)、一種為坡面挖掘方式和挖斗角度控制方式的組合的平滑方式(參見(jiàn)圖10)、一種挖斗角度自動(dòng)返回方式(自動(dòng)返回方式；參見(jiàn)圖11)等等。
此處，挖斗角度控制方式是這樣一種方式，其中，即使桿臂300和懸臂200如圖8中所示地運(yùn)動(dòng)，挖斗400相對(duì)于水平方向(垂直方向)的角度(挖斗角度)也始終保持恒定，如果監(jiān)控板10(下面描述)上的挖斗角度控制開(kāi)關(guān)為“通”，那么該方式被執(zhí)行?？梢宰⒁獾?，當(dāng)挖斗400手動(dòng)移動(dòng)時(shí)，該方式取消，而當(dāng)挖斗400停止時(shí)，處于一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的挖斗角度被作為新的挖斗保持角度而存儲(chǔ)。
坡面挖掘方式是這樣一種方式，其中挖斗400的頂端112(該頂端有時(shí)可稱之為挖斗頂端112)如圖9中所示地線性移動(dòng)。但是，挖斗缸122并不移動(dòng)。其次，當(dāng)挖斗400移動(dòng)時(shí)，挖斗角φ變化。
坡面挖掘方式+挖斗角度控制方式(平滑方式)是這樣一種方式，在如圖10中所示地挖掘期間，挖斗400的頂端112線性移動(dòng)，而挖斗角度φ同時(shí)保持恒定。
挖斗自動(dòng)返回方式是這樣一種方式，其中挖斗角度自動(dòng)地返回到一個(gè)預(yù)先設(shè)定的角度，如圖11中所示，而返回挖斗角度由監(jiān)控板10設(shè)定。當(dāng)懸臂/挖斗操作桿6上的挖斗自動(dòng)返回起動(dòng)開(kāi)關(guān)7被接通時(shí)，該方式起動(dòng)。當(dāng)挖斗400返回到預(yù)先設(shè)定的角度時(shí)，該方式在一個(gè)時(shí)間上被取消。
當(dāng)監(jiān)控板10上的半自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)接通和桿臂操作桿8上的坡面挖掘開(kāi)關(guān)9接通而且桿臂操作桿8和懸臂/挖斗操作桿6兩者或兩者之一移動(dòng)時(shí)，就進(jìn)入上述坡面挖掘方式和平滑方式?？梢宰⒁獾剑繕?biāo)坡面角度由監(jiān)控板10上的開(kāi)關(guān)操作設(shè)定。
其次，在坡面挖掘方式和平滑方式中，桿臂操作桿8的操作量提供一個(gè)與目標(biāo)坡面角度方向平行的挖斗頂端移動(dòng)速度，而懸臂/挖斗操作桿6的操作量提供一個(gè)方向垂直的挖斗頂端移動(dòng)速度。因此，如果桿臂操作桿8移動(dòng)，那么挖斗頂端112開(kāi)始其沿目標(biāo)坡面角度的線性運(yùn)動(dòng)，而且通過(guò)在挖掘期間移動(dòng)懸臂/挖斗操作桿6而能夠手動(dòng)操作完成目標(biāo)坡面高度的精細(xì)調(diào)整。
其次，在坡面挖掘方式和平滑方式中，通過(guò)操作懸臂/挖斗操作桿6，不僅可以在挖掘期間精細(xì)地調(diào)整挖斗角度，而且可以變化目標(biāo)坡面高度。
可以注意到，在該系統(tǒng)中，也可以用手動(dòng)方式，而且在該手動(dòng)方式中，不僅可以采用與普通液壓挖掘機(jī)等價(jià)的操作，而且可以有挖斗頂端112的座標(biāo)指示。
同時(shí)準(zhǔn)備了一種完成整個(gè)半自動(dòng)系統(tǒng)的檢修維護(hù)用的檢修方式，通過(guò)將外終端2連接在控制器1上能夠使用該檢修方式。而且，通過(guò)該檢修方式，可以完成控制增益的調(diào)整、各種傳感器的初始安置等。
另外，如圖2中所示，作為連接到控制器1的各種傳感器，設(shè)置了壓力開(kāi)關(guān)16、壓力傳感器19、28A和28B、分解器(角度傳感器，姿勢(shì)檢測(cè)機(jī)構(gòu))20至22、一個(gè)車輛傾斜角度傳感器24等。其次，在控制器1上連接了發(fā)動(dòng)機(jī)泵控制器27、一個(gè)通斷開(kāi)關(guān)(上述挖斗自動(dòng)返回起動(dòng)開(kāi)關(guān))7、另一個(gè)通斷開(kāi)關(guān)(上述坡面挖掘開(kāi)關(guān))9、帶有目標(biāo)坡面角度設(shè)定裝置的監(jiān)控板(顯示開(kāi)關(guān)板)10?？梢宰⒁獾?，在調(diào)整控制增益、初始安置傳感器等時(shí)，外終端2連接在控制器1上。
發(fā)動(dòng)機(jī)泵控制器27接受從發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器23來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度信息，并控制上述可變輸出壓力型的發(fā)動(dòng)機(jī)E與泵51、52的凸輪板角度(傾斜角度)。發(fā)動(dòng)機(jī)泵控制器27可以與控制器1交換坐標(biāo)信息。
壓力傳感器19附接在與操作桿6和8連接的輔助管(pilot pipe)上并檢測(cè)輔助管中的輔助液壓壓力，操作桿6和8用于使桿臂300延伸/收縮并用于使懸臂200向主控制閥13、14和15向上/向下移動(dòng)。因?yàn)榇朔N輔助管中的輔助液壓壓力是通過(guò)操作桿6和8的操作量變化的，所以通過(guò)測(cè)量液壓壓力，控制器1根據(jù)測(cè)得的液壓壓力可以估算操作桿6和8的操作量。
壓力傳感器28A和28B分別檢測(cè)懸臂缸120和桿臂缸121的伸展/收縮狀態(tài)，而作用在缸120和121上的負(fù)荷狀態(tài)可分別通過(guò)壓力傳感器28A和28B檢測(cè)。
可以注意到，在上述半自動(dòng)控制的情況下，桿臂操作桿8用于測(cè)定與設(shè)定的挖掘傾斜面方向平行的挖斗頂端移動(dòng)速度，而懸臂/挖斗操作桿6用于測(cè)定與設(shè)定的傾斜面方向垂直的挖斗頂端移動(dòng)速度。因此，當(dāng)桿臂操作桿8和懸臂/挖斗操作桿6同時(shí)操作時(shí)，挖斗頂端的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度由一個(gè)相對(duì)于設(shè)定的傾斜面沿平行方向和沿垂直方向的復(fù)合矢量決定。
壓力開(kāi)關(guān)16附接在供懸臂200、桿臂300和挖斗400用的操作桿6和8的輔助管上，帶有安置在其間的分配閥17或類似部件，壓力開(kāi)關(guān)并被用于檢測(cè)操作桿6和8是否處于中間狀態(tài)。特別是，當(dāng)操作桿6或8處于中間狀態(tài)時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)16的輸出為斷開(kāi)，但當(dāng)操作桿6或8被使用時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)16的輸出為接通。可以注意到，用于檢測(cè)中間位置的壓力開(kāi)關(guān)16也用于檢測(cè)壓力傳感器19的不正常狀態(tài)和用于在手動(dòng)/半自動(dòng)方式之間切換。
分解器20設(shè)置在建筑機(jī)械主體100上懸臂200的一個(gè)樞軸式安裝部分(聯(lián)接部分)處，在該處可以監(jiān)控懸臂200的姿勢(shì)，并起姿勢(shì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的作用，以便檢測(cè)懸臂200的姿勢(shì)。分解器21設(shè)置在懸臂200上桿臂300的一個(gè)樞軸式安裝部分(聯(lián)接部分)處，在該處可以監(jiān)控桿臂300的姿勢(shì)，并起姿勢(shì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的作用，以便檢測(cè)桿臂300的姿勢(shì)。其次，分解器22設(shè)置在一個(gè)連桿樞軸式安裝部分上，在該處可以監(jiān)控挖斗400的姿勢(shì)，并起姿勢(shì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的作用，以便檢測(cè)挖斗400的姿勢(shì)。通過(guò)那些分解器20至22，組成檢測(cè)臂機(jī)構(gòu)在角度信息中的姿勢(shì)用的角度檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器26將分解器20獲得的角度信息轉(zhuǎn)換成懸臂缸120的伸展/收縮位移信息，將分解器21獲得的角度信息轉(zhuǎn)換成桿臂缸121的伸展/收縮位移信息，并將分解器22獲得的角度信息轉(zhuǎn)換成挖斗缸122的伸展/收縮位移信息，也就是，將分解器20至22獲得的角度信息轉(zhuǎn)換成缸120至122的相應(yīng)的伸展/收縮位移信息。
為此，信號(hào)轉(zhuǎn)換器26包括一個(gè)用于容納從分解器20至22來(lái)的信號(hào)的輸入接口26A、一個(gè)存儲(chǔ)器26B、一個(gè)主運(yùn)算裝置(CPU)26C和一個(gè)輸出接口26D，該存儲(chǔ)器26B包括一個(gè)查找表26B-1，用于存儲(chǔ)與由分解器20至22得到的角度信息相對(duì)應(yīng)的缸120至122的伸展/收縮位移信息，該主運(yùn)算裝置26C可以計(jì)算與由分解器20至22得到的角度信息相對(duì)應(yīng)的缸120至122的伸展/收縮位移信息，并與控制器1交流油缸伸展/收縮位移信息，而該輸出接口26D用于從CPU26C送出油缸伸展/收縮位移信息。
與上述由分解器20至22得到的角信息θbm、θst和θbk相對(duì)應(yīng)的缸120至122的伸展/收縮位移信息λbm、λst和λbk，可以利用按照下述表達(dá)式(1)至(3)的余弦定理來(lái)計(jì)算λbm=(L2101/102+L2101/111-2L101/102·L101/111COS(θbm+Axbm))1/2……(1)λst=(L2103/104+L2104/105-2L103/104·L104/105COSθst)1/2……(2)λbk=(L2106/107+L2107/109-2L106/107·L107/109COSθbk)1/2…(3)此處，在上述表達(dá)式中，Li/i表示一固定長(zhǎng)度，Axbm表示一固定角度，而L的下標(biāo)具有節(jié)點(diǎn)i和j之間的信息。例如，L101/102表示節(jié)點(diǎn)101和節(jié)點(diǎn)102之間的距離?？梢宰⒁獾?，節(jié)點(diǎn)101是作為xy坐標(biāo)系統(tǒng)的原點(diǎn)來(lái)確定的(參見(jiàn)圖7)。
當(dāng)然，每次角度信息θbm、θst和θbk由分解器20至22得到，上述表達(dá)式可以由運(yùn)算機(jī)構(gòu)(如CPU26C)計(jì)算。在該情況下，CPU26C形成運(yùn)算機(jī)構(gòu)，以由分解器20至22得到的角度信息為基礎(chǔ)，該運(yùn)算機(jī)構(gòu)計(jì)算與通過(guò)計(jì)算得到的角度信息相對(duì)應(yīng)的缸120至122的伸展/收縮位移信息。
可以注意到，由信號(hào)轉(zhuǎn)換器26的轉(zhuǎn)換得到的信號(hào)不僅用于半自動(dòng)控制時(shí)的反饋控制，而且用來(lái)測(cè)量挖斗400的頂端112位置的測(cè)量/指示用的坐標(biāo)。
半自動(dòng)系統(tǒng)中的挖斗頂端112的位置(該位置此后可稱作挖斗頂端位置112)是利用液壓挖掘機(jī)的上旋轉(zhuǎn)裝置100的某個(gè)點(diǎn)作為原點(diǎn)的。但是，當(dāng)上旋轉(zhuǎn)裝置100沿前連桿方向傾斜時(shí)，為了控制計(jì)算，需要使坐標(biāo)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)一個(gè)車輛傾斜的角度。車輛傾斜角度傳感器24被用于使坐標(biāo)系統(tǒng)校正坐標(biāo)系統(tǒng)的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)量。
雖然電磁比例閥3A至3C根據(jù)從控制器1來(lái)的電信號(hào)控制從輔助泵50供給的液壓，而該被控制的液壓通過(guò)開(kāi)關(guān)閥4A至4C或分配閥18A至18C作用在主控制閥13、14和15上以控制主控制閥13、14和15的閥芯位置，從而可以獲得目標(biāo)油缸速度，但是如果控制閥4A至4C設(shè)定到手動(dòng)方式一側(cè)，那么可以手動(dòng)地控制油缸120至122。
可以注意到，桿臂合流控制比例閥11調(diào)整兩個(gè)泵51和52的合流比，以便獲得一個(gè)對(duì)應(yīng)于目標(biāo)油缸速度的油量。
其次，上述通斷開(kāi)關(guān)(坡面挖掘開(kāi)關(guān))9安裝在桿臂操作桿8上，而當(dāng)操作人員操作該開(kāi)關(guān)9時(shí)，可以選擇或不選半自動(dòng)方式。然后，如果選擇半自動(dòng)方式，那么可以線性地移動(dòng)挖斗400的頂端112。
其次，上述通斷開(kāi)關(guān)(挖斗自動(dòng)返回起動(dòng)開(kāi)關(guān))7安裝在懸臂/挖斗操作桿6上，而當(dāng)操作人員接通開(kāi)關(guān)7時(shí)，挖斗400可以自動(dòng)地返回一個(gè)預(yù)先設(shè)定的角度。
安全閥5被設(shè)置用來(lái)接通或斷開(kāi)供給到電磁比例閥3A至3C上的輔助壓力，而且只有當(dāng)安全閥5位于接通狀態(tài)時(shí)，輔助壓力才供給到電磁比例閥3A至3C上。因此，當(dāng)半自動(dòng)控制中出現(xiàn)某些故障或類似情況時(shí)，可以通過(guò)將安全閥5轉(zhuǎn)換到斷開(kāi)狀態(tài)而迅速停止連桿的自動(dòng)控制。
發(fā)動(dòng)機(jī)E的速度是不同的，取決于操作人員設(shè)定的發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)流閥〔該位置通過(guò)操作一個(gè)節(jié)流度盤(pán)(未示出)來(lái)設(shè)定〕，其次，即使發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)流閥的位置是固定的，發(fā)動(dòng)機(jī)速度也隨負(fù)荷而變化。因?yàn)楸?0、51和52直接連接在發(fā)動(dòng)機(jī)E上，所以如果發(fā)動(dòng)機(jī)速度變化，那么泵的排放(泵輸出壓力)也變化，因此，即使主控制閥13、14和15的閥芯位置是固定的，油缸速度也會(huì)由于發(fā)動(dòng)機(jī)速度的變化而變化。為了校正這些，安裝了發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器23，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度變慢時(shí)，挖斗400的頂端112的目標(biāo)移動(dòng)速度調(diào)慢。
帶有目標(biāo)坡面角度設(shè)定裝置的監(jiān)控板10(該板有時(shí)被簡(jiǎn)單地稱為監(jiān)控板10)不僅被用作目標(biāo)坡面角度α(參考圖7和12)和挖斗返回角度的設(shè)定裝置，而且被用作挖斗頂端112的坐標(biāo)、測(cè)得的坡面角度或兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)之間距離的指示器?？梢宰⒁獾剑O(jiān)控板10與操作桿6和8一起設(shè)置在操作室600中。
特別是，在該實(shí)施例的系統(tǒng)中，壓力傳感器19和壓力開(kāi)關(guān)16被聯(lián)接在普通的輔助液壓線中，以檢測(cè)操作桿6和8的操作量，而反饋控制利用分解器20、21和22實(shí)現(xiàn)，同時(shí)多個(gè)自由度的反饋控制可以對(duì)每個(gè)缸120、121和122獨(dú)立實(shí)現(xiàn)。因此，不需要增加油裝置如壓力補(bǔ)償閥。其次，利用車輛傾斜角度傳感器24校正上旋轉(zhuǎn)裝置100的傾斜影響，并使用電磁比例閥3A至3C，以便利用從控制器1來(lái)的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)缸120、121和122?？梢宰⒁獾?，操作人員可以利用手動(dòng)/半自動(dòng)方式變換開(kāi)關(guān)9來(lái)任意地選擇方式，此外還可設(shè)定一目標(biāo)坡面角度。
在下面，描述一種由控制器1完成的半自動(dòng)系統(tǒng)的控制算法。由控制器1實(shí)現(xiàn)的半自動(dòng)控制方式(除了挖斗自動(dòng)返回方式以外)的控制算法基本上如圖4中所示。
特別是，挖斗400的頂端122的移動(dòng)速度和移動(dòng)方向是首先以目標(biāo)坡面設(shè)定角度、控制桿臂缸121和懸臂缸120用的輔助液壓壓力、車輛傾斜角度及發(fā)動(dòng)機(jī)速度的信息為基礎(chǔ)而計(jì)算的。然后，以計(jì)算的信息(挖斗400的頂端112的移動(dòng)速度和移動(dòng)方向)為基礎(chǔ)計(jì)算缸120、121和122的目標(biāo)速度。在該情況下，需要發(fā)動(dòng)機(jī)速度來(lái)確定油缸速度的上限。
其次，如圖3和4中所示，控制器1包括互相獨(dú)立地為缸120、121和122設(shè)置的控制部分1A、1B和1C，而控制做成如圖4中所示的獨(dú)立控制反饋環(huán)路，使得它們可以彼此不干擾。
此處，描述該實(shí)施例的控制設(shè)備的關(guān)鍵部分。圖4中所示的閉合環(huán)路控制中的補(bǔ)償構(gòu)造在每個(gè)控制部分1A、1B和1C中有一個(gè)多個(gè)自由度的構(gòu)造，該構(gòu)造相對(duì)于圖5中所示的位移和速度包括一反饋環(huán)路和一前饋環(huán)路，并包括具有可變控制增益(控制參數(shù))的反饋環(huán)路型補(bǔ)償機(jī)構(gòu)72和具有可變控制增益(控制參數(shù))的前饋環(huán)路型補(bǔ)償機(jī)構(gòu)73。
特別是，如果給定一個(gè)目標(biāo)速度，那么由反饋環(huán)路型補(bǔ)償機(jī)構(gòu)72完成按照一條路線、另一條路線和又一條路線的反饋環(huán)路過(guò)程，在該一條路線中，目標(biāo)速度和速度反饋信息之間的偏差乘以預(yù)定增益Kvp(參照標(biāo)號(hào)62)，在該另一條路線中，目標(biāo)速度積分(integrated)一次(參照?qǐng)D5的積分元件61)而目標(biāo)速度積分信息和位移反饋信息之間的偏差乘以預(yù)定增益Kpp(參照標(biāo)號(hào)63)，而該又一條路線中，目標(biāo)速度積分信息(integration information)和位移反饋信息之間的偏差乘以預(yù)定增益Kpi(參照標(biāo)號(hào)64)并進(jìn)一步積分(參照標(biāo)號(hào)66)，同時(shí)，由前饋環(huán)路型補(bǔ)償機(jī)構(gòu)73完成一個(gè)通過(guò)一條其中目標(biāo)速度乘以預(yù)定增益Kf(參照標(biāo)號(hào)65)的路線的前饋環(huán)路過(guò)程。
在上述各過(guò)程中，反饋環(huán)路過(guò)程敘述更詳細(xì)。如圖5中所示，該設(shè)備包括操作信息檢測(cè)機(jī)構(gòu)91，用于檢測(cè)油缸120至122的操作信息，而控制器1接收從操作信息檢測(cè)機(jī)構(gòu)91來(lái)的檢測(cè)信息和由目標(biāo)值設(shè)定機(jī)構(gòu)80設(shè)定的目標(biāo)操作信息(如目標(biāo)移動(dòng)速度)作為輸入信息，并設(shè)定和輸出控制信息，使得臂部件如懸臂200和挖斗(工作部件)400可以顯示目標(biāo)操作狀態(tài)。其次，操作信息檢測(cè)機(jī)構(gòu)91特定地是油缸位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)83，它可以檢測(cè)油缸120至122的位置，而在該實(shí)施例中，油缸位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)83由上述分解器20至22和信號(hào)轉(zhuǎn)換器26組成。
可以注意到，增益Kvp、Kpp、Kpi和Kf的數(shù)值可以由增益程序機(jī)70變化。
其次，雖然提供一個(gè)非線性清除表71來(lái)清除電磁比例閥3A至3C、主控制閥13至15等的非線性性能，但是，一種其中使用非線性清除表71的過(guò)程是在高速下通過(guò)計(jì)算機(jī)利用表查找技術(shù)來(lái)進(jìn)行的。
另外，在該實(shí)施例的控制設(shè)備中，發(fā)動(dòng)機(jī)泵控制器27和控制器1互相配合，來(lái)提供可變地控制泵51和52的輸出壓力的功能(作為泵控制機(jī)構(gòu)的功能)。這些功能中主要的是下述功能①和另一功能②功能①根據(jù)桿臂操作桿(操作部件)8的操作量來(lái)可變地控制泵51和52的輸出壓力的功能。由于這種控制功能，當(dāng)操作桿6或8從這樣一種狀態(tài)(空轉(zhuǎn)狀態(tài))操作時(shí)，在這樣狀態(tài)中操作桿6或8安置在其中性位置(非驅(qū)動(dòng)位置)而泵51和52很少傳送工作油，此時(shí)控制泵51和52的凸輪板角度因而泵51和52的輸出壓力可以根據(jù)操作桿6或8的操作量而逐漸升高。
功能②該功能控制泵51和52的凸輪板角度，使得隨著一個(gè)由為桿臂操作桿8提供的按鈕開(kāi)關(guān)8a(參照?qǐng)D6)的控制起動(dòng)觸發(fā)操作、一個(gè)從中性位置檢測(cè)傳感器(檢測(cè)機(jī)構(gòu))8b來(lái)的用于檢測(cè)桿臂操作桿8是否位于對(duì)油缸120和121的非驅(qū)動(dòng)位置(中性位置，在一個(gè)其中泵51和52處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)的位置中)的信號(hào)以及從壓力傳感器28A和28B來(lái)的信號(hào)(油缸120和121的負(fù)荷狀態(tài))，泵51和52的輸出壓力可以保持等于或高于一預(yù)定值(到一高壓狀態(tài))。更特別的是，由于該控制功能，當(dāng)桿臂操作臂8位于其中性位置而按鈕開(kāi)關(guān)8a被壓下時(shí)，可以維持泵51和52的凸輪板角度因而也維持對(duì)應(yīng)于油缸120和121的負(fù)荷狀態(tài)的輸出電壓。
后一功能②是本發(fā)明的特征功能，下面參照?qǐng)D6更詳細(xì)地描述。
如圖6中所示，在該實(shí)施例中，對(duì)桿臂操作桿8設(shè)置了中性位置檢測(cè)傳感器(檢測(cè)機(jī)構(gòu))8b和按鈕開(kāi)關(guān)(控制起動(dòng)觸發(fā)操作部件)8a，傳感器8b用于檢測(cè)桿臂操作桿8是否處于其對(duì)油缸120和121的非驅(qū)動(dòng)位置(中性位置)，而按鈕開(kāi)關(guān)8a是在起動(dòng)半自動(dòng)控制時(shí)被操作的。
控制器1有一個(gè)將在后面描述的泵凸輪板角度設(shè)定表(存儲(chǔ)機(jī)構(gòu))，而當(dāng)中性位置檢測(cè)傳感器8b檢測(cè)到桿臂操作桿8位于其中性位置和按鈕開(kāi)關(guān)8a被壓下(控制起動(dòng)觸發(fā)操作)時(shí)，控制器1向發(fā)動(dòng)機(jī)泵控制器27輸出一個(gè)泵凸輪板指令值，以控制缸120和121的輸出壓力，使得該輸出壓力可以保持在與由壓力傳感器28A和28B檢測(cè)到的缸120和121的負(fù)荷狀態(tài)(缸負(fù)荷壓力的最大值)相對(duì)應(yīng)的輸出壓力(高壓狀態(tài))。
然后，從控制器1接受泵凸輪板指令值的發(fā)動(dòng)機(jī)泵控制器27通過(guò)調(diào)整泵51和52而實(shí)際上完成泵51和52的控制，使得它們的凸輪板角度可以等于泵凸輪板指令，以維持泵51和52的輸出壓力等于或高于預(yù)定值。
泵凸輪板角度設(shè)定表60被用來(lái)輸出一個(gè)與由壓力傳感器28A和28B檢測(cè)到的缸120和121的負(fù)荷狀態(tài)(沿油缸驅(qū)動(dòng)方向的負(fù)荷最大值)相對(duì)應(yīng)的泵凸輪板角度(泵凸輪板指令值)，并存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)器(例如一個(gè)ROM或一個(gè)RAM)中，該存儲(chǔ)器組成控制器1的一部分，利用表查找技術(shù)預(yù)先讀出與油缸負(fù)荷壓力的最大值相對(duì)應(yīng)的泵凸輪板角度。
在泵凸輪板角度設(shè)定表60中，這樣設(shè)定泵凸輪板角度，使得當(dāng)由壓力傳感器28A和28B檢測(cè)的油缸負(fù)荷壓力最大值如圖6中所示地增大時(shí)，每個(gè)泵51和52的輸出壓力也增大。
可以注意到，在該實(shí)施例中，雖然作為控制起動(dòng)觸發(fā)操作部件的按鈕開(kāi)關(guān)8a和中性位置檢測(cè)傳感器8b是對(duì)桿臂操作部件8設(shè)置的，但它們也可對(duì)懸臂/挖斗操作桿6設(shè)置。其次，在該實(shí)施例中，雖然泵凸輪板角度設(shè)定表60和以表60為基礎(chǔ)的輸出一個(gè)泵凸輪板指令值的功能設(shè)置在控制器1中，但該表60和泵凸輪板指令值輸出功能也可設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)泵控制器27中。
在具有上述構(gòu)造的該實(shí)施例中，當(dāng)利用液壓挖掘機(jī)半自動(dòng)地完成如圖12中所示的這樣一種目標(biāo)坡面角度α的坡面挖掘操作時(shí)，在根據(jù)該發(fā)明的系統(tǒng)中，上述這樣的半自動(dòng)控制功能可以用電子液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，與普通的手動(dòng)控制系統(tǒng)相反，該電子液壓系統(tǒng)按照挖掘速度自動(dòng)地調(diào)整懸臂200和桿臂300的合成移動(dòng)量。
特別是，檢測(cè)信號(hào)(包括目標(biāo)坡面角度的設(shè)定信息)是從各種傳感器輸入到安裝在液壓挖掘機(jī)上的控制器1上的，而控制器1以從傳感器來(lái)的檢測(cè)信號(hào)(包括通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換器26收到的分解器20至22的檢測(cè)信號(hào))為基礎(chǔ)通過(guò)電磁比例閥3A、3B和3C來(lái)控制主控制閥13、14和15，以實(shí)現(xiàn)此種控制，使得懸臂200、桿臂300和挖斗400可以顯示所需的伸展/收縮位移，以便實(shí)現(xiàn)如上所述的此種半自動(dòng)控制。
然后，在半自動(dòng)控制時(shí)，挖斗400的頂端112的移動(dòng)速度和移動(dòng)方向是從目標(biāo)坡面設(shè)定角度的信息計(jì)算的，而控制桿臂缸121和懸臂缸120的輔助液壓壓力、車輛傾斜角和發(fā)動(dòng)機(jī)速度、以及缸120、121和122的目標(biāo)速度是以計(jì)算的信息(挖斗400的頂端112的移動(dòng)速度和移動(dòng)方向)為基礎(chǔ)來(lái)計(jì)算的。在該情況下，油缸速度的上限是以發(fā)動(dòng)機(jī)速度的信息為基礎(chǔ)來(lái)確定的。其次，因?yàn)榉答伃h(huán)路對(duì)缸120、121和122是彼此獨(dú)立的而且互相并不干擾，所以這些控制能夠完成。
特別在該實(shí)施例的控制設(shè)備中，當(dāng)利用中性位置檢測(cè)傳感器8b檢測(cè)到桿臂操作桿8位于其中性位置和檢測(cè)到按鈕開(kāi)關(guān)8a的按壓操作已經(jīng)完成時(shí)，一個(gè)對(duì)應(yīng)于油缸負(fù)荷壓力最大值的泵凸輪板角度由控制器1從泵凸輪板角度設(shè)定表60讀出，并作為泵凸輪板指令值輸出到發(fā)動(dòng)機(jī)泵控制器27，如上面參照?qǐng)D6所述。
因此，在緊接開(kāi)始驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之前的狀態(tài)中的泵51和52的凸輪板角度由發(fā)動(dòng)機(jī)泵控制器27調(diào)整，使得其輸出壓力被控制而保持等于或高于與油缸負(fù)荷壓力最大值相對(duì)應(yīng)的預(yù)定輸出壓力。
可以注意到，半自動(dòng)系統(tǒng)中的目標(biāo)坡面角度的設(shè)定可以通過(guò)下述三種方法之一來(lái)完成一種以通過(guò)監(jiān)控板10上的開(kāi)關(guān)來(lái)輸入數(shù)值為基礎(chǔ)的方法，一種兩點(diǎn)坐標(biāo)輸入法，或一種利用挖斗角度的輸入法；同樣，為了在半自動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)定挖斗返回角度，采用一種以通過(guò)監(jiān)控板10上的開(kāi)關(guān)來(lái)輸入數(shù)值為基礎(chǔ)的方法或一種以挖斗移動(dòng)為基礎(chǔ)的方法。對(duì)于所有這些，均使用已知技術(shù)。
其次，上述半自動(dòng)方式的控制方法是以下述方式以油缸伸展/收縮位移信息為基礎(chǔ)而實(shí)現(xiàn)的，這種位移信息是用信號(hào)轉(zhuǎn)換器26轉(zhuǎn)換由分解器20至22檢測(cè)的角度信息而得到的。
首先，在挖斗角度控制方式中，挖斗缸122的長(zhǎng)度被控制，使得挖斗400和x軸之間形成的角度(挖斗角度)φ可以固定在每個(gè)任意的位置上。在該情況下，如果確定了懸臂缸長(zhǎng)度λbm、桿臂缸長(zhǎng)度λst和上述角度φ，那么就確定了挖斗缸長(zhǎng)度λbk。
在平滑方式中，因?yàn)橥诙方嵌圈毡３止潭ǎ酝诙讽敹宋恢?12和一個(gè)節(jié)點(diǎn)108平行移動(dòng)。首先，考慮其中節(jié)點(diǎn)108平行于x軸(水平挖掘)地移動(dòng)的情況。特別是，在該情況下，當(dāng)挖掘開(kāi)始時(shí)連桿姿勢(shì)中節(jié)點(diǎn)108的坐標(biāo)用(x108,y108)代表，而該情況下連桿姿勢(shì)中懸臂缸120和桿臂缸121的油缸長(zhǎng)度被計(jì)算出，同時(shí)懸臂200和桿臂300的速度被計(jì)算出，因而x108可以水平移動(dòng)?？梢宰⒁獾?，節(jié)點(diǎn)108的移動(dòng)速度取決于桿臂操作桿8的操作量。
另一方面，在考慮節(jié)點(diǎn)108平行移動(dòng)的場(chǎng)合，節(jié)點(diǎn)108的坐標(biāo)在極短時(shí)間Δt后用(x108+Δx,y108)代表。Δx是一個(gè)取決于移動(dòng)速度的極小位移。因此，通過(guò)將Δx考慮進(jìn)x108，可以計(jì)算出Δt之后懸臂缸和桿臂缸的目標(biāo)長(zhǎng)度。
在坡面挖掘方式中，可以完成類似于平滑方式中的控制。但是，移動(dòng)的點(diǎn)從節(jié)點(diǎn)108變?yōu)橥诙讽敹宋恢?12，其次，控制考慮到挖斗缸長(zhǎng)度是固定的。
其次，在用車輛傾斜傳感器24校正最終傾斜角時(shí)，前連桿位置的計(jì)算是在xy坐標(biāo)系統(tǒng)上完成的，其原點(diǎn)為圖7的節(jié)點(diǎn)101。因此，如果車輛主體相對(duì)于xy平面傾斜，那么xy坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，而目標(biāo)傾斜角度相對(duì)于地面是變化的。為了校正這一點(diǎn)，車輛傾斜角度傳感器24安裝在車輛上，當(dāng)利用車輛傾斜角度傳感器24檢測(cè)到車輛主體相對(duì)于xy平面轉(zhuǎn)動(dòng)β時(shí)，應(yīng)當(dāng)用一個(gè)在目標(biāo)傾斜角度上增加β而獲得的值來(lái)代替目標(biāo)傾斜角度從而校正目標(biāo)傾斜角度。
用發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器23防止控制精度變壞是如下所述進(jìn)行的。特別是，關(guān)于校正目標(biāo)挖斗頂端速度，該目標(biāo)挖斗頂端速度取決于操作桿6和8的位置與發(fā)動(dòng)機(jī)速度。同時(shí)，因?yàn)橐簤罕?1和52直接連接在發(fā)動(dòng)機(jī)E上，所以當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度低時(shí)，泵的排放也小，而油缸速度也低。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)速度被檢測(cè)到，而目標(biāo)挖斗頂端速度被計(jì)算出，從而符合泵排放的變化。
同時(shí)，關(guān)于目標(biāo)油缸速度的最大值的校正，進(jìn)行校正時(shí)要考慮到，目標(biāo)油缸速度通過(guò)連桿姿勢(shì)和目標(biāo)坡面傾斜角度而變化，而且當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度降低而泵的排放降低時(shí)，最大油缸速度也必然降低。可以注意到，如果目標(biāo)油缸速度超過(guò)其最大油缸速度，那么目標(biāo)挖斗頂端速度降低，因而目標(biāo)油缸速度可能不超過(guò)最大油缸速度。
雖然上面敘述了各種控制方式和控制方法，但它們?nèi)祭靡环N技術(shù)，其中它們是以油缸伸展/收縮位移信息為基礎(chǔ)而完成的，而根據(jù)該技術(shù)的控制內(nèi)容是眾所周知的。特別是，在根據(jù)該實(shí)施例的系統(tǒng)中，因?yàn)榻嵌刃畔⑹峭ㄟ^(guò)分解器20至22來(lái)檢測(cè)的，然后該角度信息由信號(hào)轉(zhuǎn)換器26轉(zhuǎn)換成油缸伸展/收縮位移信息，所以已知的控制技術(shù)可以用于以后的處理。
雖然各種控制通過(guò)控制器1以此種方式完成，但是在根據(jù)該實(shí)施例的系統(tǒng)中，因?yàn)?，在壓下按鈕開(kāi)關(guān)8a之后但在開(kāi)始驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的緊前面(例如，在開(kāi)始自動(dòng)控制線性挖掘的緊前面)，凸輪板角度受到調(diào)整，使得泵51和52的輸出壓力可以符合沿油缸驅(qū)動(dòng)方向的負(fù)荷最大值，而且輸出壓力可以保持在高的壓力狀態(tài)，所以即使緊接在桿臂操作桿8從其中性位置操作以便操作聯(lián)合式臂機(jī)構(gòu)之后，也能獲得充分的泵輸出壓力，并能確定地抑制泵的響應(yīng)延遲或死區(qū)的增大。因此，即使緊接在開(kāi)始驅(qū)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)之后，也能夠避免挖斗400的姿勢(shì)控制精度的變壞，并顯著地增大挖斗400的水平面之類的最終精度。
在這種情況下，因?yàn)椋谠搶?shí)施例中，可以利用按鈕開(kāi)關(guān)8a的一次操作來(lái)選擇是否應(yīng)當(dāng)完成通過(guò)上述功能②的控制操作，所以只有當(dāng)操作人員之類需要時(shí)才完成通過(guò)功能②的控制操作，而每個(gè)泵51和52的輸出壓力不需要保持在不必要的高壓狀態(tài)。因此，也能獲得該系統(tǒng)的高效操作方面的優(yōu)點(diǎn)。
其次，因?yàn)?，在該?shí)施例中，待保持的輸出壓力隨控制器1(發(fā)動(dòng)機(jī)泵控制器27)作用在油缸120和121上的負(fù)荷狀態(tài)(油缸負(fù)荷壓力的最大值)而變化，所以可以較肯定地抑制死區(qū)的增大，這種死區(qū)是由于泵負(fù)荷小于油缸120和121上的負(fù)荷而產(chǎn)生的，而且本發(fā)明能進(jìn)一步提高挖斗400的水平面之類的最終精度。
在該情況下，在被保持的待變化的輸出壓力根據(jù)油缸負(fù)荷壓力的最大值作為表60預(yù)先存儲(chǔ)的場(chǎng)合，還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是只有與油缸負(fù)荷壓力的最大值相對(duì)應(yīng)的待保持的輸出壓力才從表60讀出，控制器1能夠得到泵51和52的待保持的最佳輸出壓力并完成泵51和52的輸出壓力的變化控制。
同時(shí)，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，因?yàn)橛煞纸馄?0至22檢測(cè)的角度信息信號(hào)由信號(hào)轉(zhuǎn)換器26轉(zhuǎn)變?yōu)橛透孜灰菩畔⒍筝斎肟刂破?，所以即使不使用先有技術(shù)中的昂貴的行程傳感器來(lái)檢測(cè)懸臂200、桿臂300和挖斗400的每個(gè)油缸的伸展/收縮位移，也能進(jìn)行其中使用普通控制系統(tǒng)中用的油缸伸展/收縮位移的控制。因此，雖然費(fèi)用降低很多，但可以精確而穩(wěn)定地控制挖斗400的位置和姿勢(shì)。
其次，因?yàn)榉答伩刂骗h(huán)路對(duì)油缸120、121和122是彼此獨(dú)立的而控制算法是位移、速度和前饋的多自由度控制，所以控制系統(tǒng)可以簡(jiǎn)化。其次，因?yàn)橐簤涸O(shè)備的非線性可以在高速下用表查找技術(shù)轉(zhuǎn)換為線性，所以該系統(tǒng)也能增大控制精度。
其次，因?yàn)橛捎诎l(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)流閥的位置和負(fù)荷變化而產(chǎn)生的控制精度變壞通過(guò)用傾斜角度傳感器24或發(fā)動(dòng)機(jī)速度的讀數(shù)校正車輛傾斜影響而得到校正，所以該系統(tǒng)有助于實(shí)現(xiàn)更精確的控制。
其次，因?yàn)橐部梢允褂猛饨K端2來(lái)進(jìn)行增益調(diào)整之類維修，所以也可以獲得易于調(diào)整之類優(yōu)點(diǎn)；再次，因?yàn)椴僮鳁U6和8的操作量是利用壓力傳感器19之類以輔助壓力的變化為基礎(chǔ)來(lái)測(cè)定的，而且因?yàn)檫€使用一個(gè)普通的開(kāi)放中心閥液壓系統(tǒng)，所以具有不需要增加壓力補(bǔ)償閥之類的優(yōu)點(diǎn)，而且也可以利用目標(biāo)坡面角度設(shè)定裝置在監(jiān)控板10上實(shí)時(shí)地顯示挖斗頂端的坐標(biāo)。其次，由于使用安全閥5的構(gòu)造，當(dāng)系統(tǒng)不正常時(shí)，可以避免一種不正常的系統(tǒng)操作。
可以注意到，雖然在上述實(shí)施例中談到本發(fā)明應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)，但本發(fā)明不限于此。本發(fā)明也可以同樣應(yīng)用于諸如拖拉機(jī)、裝載機(jī)或推土機(jī)之類建筑機(jī)械中，只要該建筑機(jī)械具有用油缸型驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的聯(lián)合式臂機(jī)構(gòu)，而在任何建筑機(jī)械中，均可獲得與上述效果相類似的效果。
其次，雖然在上述實(shí)施例中談到操作油缸型驅(qū)動(dòng)器的流體壓力流路是一種液壓流路，但本發(fā)明不限于此，而可以使用任何利用非工作油的液體壓力或氣動(dòng)壓力的流體壓力流路，只要該流路有一個(gè)泵，其輸出壓力可隨操作部件的操作量而變化，同時(shí)在該情況下，可以獲得與上述實(shí)施例相似的操作和效果。
再次，雖然上述實(shí)施例中談到該發(fā)動(dòng)機(jī)E例如是一種柴油機(jī)，但本發(fā)明可以使用一種原動(dòng)機(jī)(任何各種內(nèi)燃機(jī)等)，只要它能驅(qū)動(dòng)一個(gè)產(chǎn)生輸出壓力而作用在流體壓力流路上的泵，而該發(fā)動(dòng)機(jī)E不限于柴油機(jī)等。
而且，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，它可以以各種改變的形式實(shí)施而并不偏離本發(fā)明的精神。
本發(fā)明在工業(yè)上的可應(yīng)用性。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)椋词咕o接在開(kāi)始驅(qū)動(dòng)一個(gè)建筑機(jī)械的臂機(jī)構(gòu)之后，也可以避免工作部件的姿勢(shì)控制精度的變壞，而顯著地提高工作部件的水平面之類的最終精度，所以本發(fā)明的建筑機(jī)械的控制設(shè)備在一個(gè)所要工作地點(diǎn)如建筑工地大大縮短了工作周期等，而該控制設(shè)備對(duì)建筑機(jī)械的有用性是非常高的。
權(quán)利要求
1．一種建筑機(jī)械用的控制方法，其中一個(gè)設(shè)置在建筑機(jī)械主體(100)上的聯(lián)合式臂機(jī)構(gòu)由一個(gè)油缸型驅(qū)動(dòng)器(120,121)驅(qū)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)器連接在一個(gè)有一臺(tái)泵(51,52)的流體壓力流路上，該泵的輸出壓力可以根據(jù)操作部件(8)的操作量而變化，該聯(lián)合式臂機(jī)構(gòu)由所述泵(51,52)的輸出壓力操作，其特征在于，當(dāng)所述操作部件(8)處于所述油缸型驅(qū)動(dòng)器(120,121)的非驅(qū)動(dòng)位置中時(shí)，所述泵(51,52)的輸出壓力也保持等于或高于一預(yù)定值。
2．一種建筑機(jī)械用的控制設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括一個(gè)建筑機(jī)械主體(100)；一個(gè)聯(lián)合式臂機(jī)構(gòu)(200,300)，其一端樞軸式安裝在所述建筑機(jī)械主體(100)上，其另一端有一工作部件(400)；一個(gè)油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(120,121)，用于進(jìn)行伸展/收縮操作，以驅(qū)動(dòng)所述臂機(jī)構(gòu)(200,300)；一個(gè)操作部件(8)，用于通過(guò)所述油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(120,121)操作所述臂機(jī)構(gòu)(200,300)；一個(gè)流體壓力流路，該流路有一個(gè)泵(51,52)，其輸出壓力可隨所述操作部件(8)的操作量而變化，以便對(duì)所述油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(120,121)供給操作流體和從該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)排放操作流體，以使所述油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(120,121)完成伸展/收縮操作；檢測(cè)機(jī)構(gòu)(8b)，用于檢測(cè)所述操作部件(8)是否處于對(duì)所述油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(120,121)的非驅(qū)動(dòng)位置；以及泵控制機(jī)構(gòu)，用于當(dāng)所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)(8b)檢測(cè)到所述操作部件(8)處于對(duì)所述油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(120,121)的非驅(qū)動(dòng)位置時(shí)，使所述泵(51,52)的輸出壓力保持等于或高于一個(gè)預(yù)定值。
3．一種如權(quán)利要求2中所述的建筑機(jī)械用的控制設(shè)備，其特征在于，如果所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)(8b)檢測(cè)到所述操作部件(8)處于對(duì)所述油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(120,121)的非驅(qū)動(dòng)位置和檢測(cè)到已經(jīng)完成由控制起動(dòng)觸發(fā)操作部件(8a)進(jìn)行的控制起動(dòng)觸發(fā)操作，那么所述泵控制機(jī)構(gòu)使所述泵(51,52)的輸出壓力保持等于或大于該預(yù)定值。
4．一種如權(quán)利要求2或3所述的建筑機(jī)械用的控制設(shè)備，其特征在于，所述泵控制機(jī)構(gòu)根據(jù)作用在所述油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(120,121)上的負(fù)荷的狀態(tài)而改變待保持的輸出壓力。
5．一種如權(quán)利要求4中所述的建筑機(jī)構(gòu)用的控制設(shè)備，其特征在于，所述泵控制機(jī)構(gòu)包括存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)(60)，其中存儲(chǔ)根據(jù)作用在所述油缸型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(120,121)上的負(fù)荷的狀態(tài)而被改變的所保持的輸出壓力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種建筑機(jī)械用的和在建筑機(jī)械中的控制技術(shù),其中設(shè)置在建筑機(jī)械主體上的聯(lián)合式臂機(jī)械由一油缸型驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng),該驅(qū)動(dòng)器連接在一個(gè)有一泵(51,52)的流體壓力流路上,泵的輸出壓力可以根據(jù)操作部件(8)的操作量而變化,該臂機(jī)構(gòu)由泵(51,52)的輸出壓力操作,當(dāng)操作部件(8)處于油缸型驅(qū)動(dòng)器的非驅(qū)動(dòng)位置中時(shí),泵(51,52)的輸出壓力也保持等于或高于一預(yù)定值,因此,即使緊接在開(kāi)始驅(qū)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)之后,也可以抑制泵(51,52)的響應(yīng)延遲或死區(qū)的增大,可以提高工作部件的最終精度。
文檔編號(hào)E02F9/22GK1217760SQ97194411
公開(kāi)日1999年5月26日 申請(qǐng)日期1997年11月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月10日
發(fā)明者戶澤祥二, 小野智昭 申請(qǐng)人:新卡特彼勒三菱株式會(huì)社