作业机械

文档序号:39142 发布日期:2021-09-24 浏览:32次 >En<

阅读说明:本技术 作业机械 (Working machine ) 是由 石井宏纪 山本慎二郎 伊东胜道 钓贺靖贵 井村进也 于 2020-05-20 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种作业机械,能够通过MC限制作业装置的动作,改善液压致动器对于操作员的操作装置的操作的响应性,确保与不具有MC功能的作业机械同等的操作性,且能够使未对操作装置进行操作的液压致动器在其动作方向的任一方向上都自动动作。因此,驱动系统具备:切换阀(203a),其设置在操作装置(45a)的二次端口134a与流量控制阀(15a)之间且设置在比例电磁阀(54a)与流量控制阀(15a)之间;以及切换阀(203b),其设置在操作装置(45a)的二次端口(134b)与流量控制阀(15a)之间且设置在比例电磁阀(54b)与流量控制阀(15a)之间,控制器(40)根据来自压力传感器(70a、70b)和压力传感器(200a、200b)的信号、以及切换阀(203a、203b)的预先设定的目标动作,将切换阀(203a、203b)切换到第一位置和第二位置中的任一方。(The invention provides a working machine, which can restrict the action of a working device through MC, improve the responsiveness of a hydraulic actuator to the operation of an operation device of an operator, ensure the operability equivalent to that of the working machine without MC function, and automatically actuate the hydraulic actuator which does not operate the operation device in any direction of the action direction. Therefore, the drive system includes: a switching valve (203a) provided between the secondary port 134a of the operation device (45a) and the flow rate control valve (15a) and between the proportional solenoid valve (54a) and the flow rate control valve (15 a); and a switching valve (203b) that is provided between the secondary port (134b) of the operating device (45a) and the flow control valve (15a) and between the proportional solenoid valve (54b) and the flow control valve (15a), wherein the controller (40) switches the switching valves (203a, 203b) to either the first position or the second position based on signals from the pressure sensors (70a, 70b) and the pressure sensors (200a, 200b) and a preset target operation of the switching valves (203a, 203 b).)

作业机械

技术领域

本发明涉及进行例如区域限制挖掘控制等前控制的作业机械。

背景技术

作为提升作业机械(例如液压挖掘机)的作业效率的技术存在机械控制(MachineControl:以下称为MC),所述作业机械具备由液压致动器驱动的作业装置(例如前作业机)。MC是在操作装置被操作员操作的情况下,通过执行使作业装置按照预先设定的条件动作的半自动控制来进行操作员的操作辅助的技术。

当MC工作时,限制作业装置(例如前作业机)的动作,以便不对挖掘目标面的下侧进行挖掘。

在专利文献1中,在操作装置的操作信号线设置比例电磁阀,利用比例电磁阀对从操作装置输出的操作先导压进行减压,以使作业装置的速度不超过限制值,由此限制作业装置的动作。

在专利文献2中,在不进行MC时将切换阀切换到第一位置,切断操作装置的操作信号线与具有比例电磁阀的减压线的连接,将操作信号线与对应的流量控制阀的信号输入线直接连接,由此,使从操作装置输出的操作先导压不通过比例电磁阀,在进行MC时将切换阀切换到第二位置,将操作信号线经由减压线与流量控制阀的信号输入线连接,利用比例电磁阀对从操作装置输出的操作先导压进行减压,由此限制作业装置的动作。

另外,在专利文献1及专利文献2中,经由梭阀连接操作装置的动臂抬升的操作信号线和引导由比例电磁阀生成的控制先导压的控制信号线,将从操作装置输出的动臂抬升的操作先导压和从比例电磁阀输出的控制先导压的高压侧引导至流量控制阀的动臂抬升侧的信号输入线,由此,能够进行自动动臂抬升和基于操作员的操作装置的操作的动臂抬升。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利第3091667号公报

专利文献2:日本特开2018-080762号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1所记载的技术中,能够进行基于MC的作业装置的动作限制和基于MC的自动动臂抬升。但是,在操作信号线上存在比例电磁阀,因此,在不进行MC时,从操作装置输出的操作先导压通过比例电磁阀而产生压力损失。因此,存在如下问题:液压致动器对于操作员的操作装置的操作的响应性降低,无法得到与不具有MC功能的作业机械同等的操作性。

另外,在专利文献1中,在动臂下降侧的操作先导压管路未设置比例电磁阀,因此,无法进行基于MC的自动动臂下降。

在专利文献2所记载的技术中,在不进行MC时将切换阀切换到第一位置,将操作信号线与对应的流量控制阀的信号输入线直接连接,从操作装置输出的操作先导压不通过比例电磁阀。因此不会产生压力损失,改善液压致动器对于操作员的操作装置的操作的响应性,获得与不具有MC功能的作业机械同等的操作性。

但是,即使在专利文献2中,在动臂下降侧的操作先导压管路未设置比例电磁阀,因此,无法进行基于MC的自动动臂下降。

在此,以基于MC的水平挖掘为例,对动臂下降动作进行说明。

在基于MC的水平挖掘中,通过操作斗杆的操作装置而使斗杆向铲装侧动作。此时,配合斗杆的动作,以挖斗爪尖沿着预先设定的挖掘目标面的方式自动进行动臂抬升动作。斗杆为相对于挖掘目标面垂直的姿势,以后通过斗杆铲装动作使挖斗爪尖向远离挖掘目标面的方向动作,因此,不需要动臂抬升动作。但是,为了使挖斗爪尖沿着目标面动作,需要进行动臂下降动作。

在专利文献1及2中,操作员向动臂的下降方向对操作装置进行操作,通过比例电磁阀对输出的操作先导压进行减压,由此,限制动臂下降动作以使挖斗爪尖不侵入到挖掘目标面的下侧,实现水平挖掘。

但是,希望使动臂下降动作自动化,以使将来仅通过斗杆的操作装置来进行MC中的水平挖掘。该情况下,需要在未对动臂的操作装置进行操作的状态下自动进行动臂下降动作。在专利文献1及2中,将向下降方向操作动臂的操作装置而产生的操作先导压作为对比例电磁阀的输入,因此,无法在未向下降方向操作动臂的操作装置的状态下进行动臂下降动作。

另外,假设在将能够不对操作装置进行操作地进行动作的动臂抬升的管路结构也应用于动臂下降侧的情况下,能够在未向下降方向操作动臂的操作装置的状态下进行动臂下降动作。但是,从比例电磁阀输出的控制先导压与操作装置的动臂下降的操作先导压的高压侧被引导至流量控制阀的动臂下降的信号输入线,因此,存在如下问题:即使将用于限制作业装置的动作的信号输出给比例电磁阀,操作装置的动臂下降的操作先导压也不会通过比例电磁阀进行减压而被直接引导至流量控制阀的信号输入线,无法限制作业装置的动作。

本发明的目的在于提供一种作业机械,能够通过MC限制作业装置的动作,且改善液压致动器对于操作员的操作装置的操作的响应性,确保与不具有MC功能的作业机械同等的操作性,且使未对操作装置进行操作的液压致动器在其动作方向的任一方向上都能够自动动作。

用于解决课题的手段

为了解决这样的课题,本发明具备:作业装置;多个液压致动器,其驱动所述作业装置;多个操作装置,其生成指示所述多个液压致动器的动作的多个操作先导压;多个流量控制阀,其由所述多个操作先导压驱动,控制供给至所述多个液压致动器的液压油的流量;多个比例电磁阀,其与所述多个操作装置独立地生成多个控制先导压;多个操作压力传感器,其检测由所述多个操作装置生成的所述多个操作先导压;作业装置姿势检测装置,其检测所述作业装置的姿势;以及控制器,其根据来自所述多个操作压力传感器和所述作业装置姿势检测装置的信号来控制所述多个比例电磁阀,所述多个操作装置包含:第一操作装置,其指示所述多个液压致动器中的第一液压致动器的动作,所述多个流量控制阀包含:第一流量控制阀,其通过由所述第一操作装置生成的操作先导压驱动,控制供给至所述第一液压致动器的液压油的流量,所述第一操作装置具有:第一输出端口,其输出指示所述第一液压致动器的第一方向的动作的第一操作先导压;以及第二输出端口,其输出指示所述第一液压致动器的第二方向的动作的第二操作先导压,所述多个操作压力传感器具有:第一操作压力传感器,其检测所述第一操作先导压;以及第二操作压力传感器,其检测所述第二操作先导压,所述多个比例电磁阀具有:第一比例电磁阀,其生成指示所述第一液压致动器的所述第一方向的动作的第一控制先导压;以及第二比例电磁阀,其生成指示所述第一液压致动器的所述第二方向的动作的第二控制先导压,还具有:多个控制压力传感器,其检测由所述多个比例电磁阀生成的所述多个控制先导压的,包含检测由所述第一比例电磁阀生成的所述第一控制先导压的第一控制压力传感器、和检测由所述第二比例电磁阀生成的所述第二控制先导压的第二控制压力传感器;第一切换阀,其设置在所述第一操作装置的所述第一输出端口与所述第一流量控制阀之间且设置在所述第一比例电磁阀与所述第一流量控制阀之间;以及第二切换阀,其设置在所述第一操作装置的所述第二输出端口与所述第一流量控制阀之间且设置在所述第二比例电磁阀与所述第一流量控制阀之间,所述第一切换阀具有:切断所述第一比例电磁阀与所述第一流量控制阀的连接而连接所述第一操作装置的所述第一输出端口与所述第一流量控制阀的第一位置、以及切断所述第一操作装置的所述第一输出端口与所述第一流量控制阀的连接而连接所述第一比例电磁阀与所述第一流量控制阀的第二位置,所述第二切换阀具有:切断所述第二比例电磁阀与所述第一流量控制阀的连接而连接所述第一操作装置的所述第二输出端口与所述第一流量控制阀的第一位置、以及切断所述第一操作装置的所述第二输出端口与所述第一流量控制阀的连接而连接所述第二比例电磁阀与所述第一流量控制阀的第二位置,所述控制器根据来自所述第一及第二操作压力传感器与所述第一及第二控制压力传感器的信号、所述第一及第二切换阀的预先设定的目标动作,将所述第一及第二切换阀切换到所述第一位置和所述第二位置中的任一方。

通过这样设置第一切换阀和第二切换阀,将第一和第二切换阀切换到第一位置和第二位置中的任一方的结构,能够利用MC限制作业装置的动作,改善液压致动器对于操作员的操作装置的操作的响应性,确保与不具有MC功能的作业机械同等的操作性,且能够使未对操作装置进行操作的液压致动器在其动作方向的任一方向上都自动动作。

即,例如通过将第一切换阀切换到第二位置,控制第一比例电磁阀以生成对由第一操作压力传感器检测出的第一操作先导压进行减压所得的第一控制先导压,从而能够限制第一液压致动器的第一方向的动作,能够通过MC限制作业装置的动作。将第二切换阀切换到第二位置的情况也一样。

另外,例如在MC中操作员对第一操作装置进行操作时,或者不进行MC时,第一切换阀切换到第一位置,由此,从第一操作装置的第一输出端口输出的操作先导压不经由第一比例电磁阀而被引导到第一流量控制阀。由此,不会产生操作先导压通过比例电磁阀的情况下那样的压力损失,能够改善第一液压致动器对于操作员的第一操作装置的操作的响应性,确保与不具有MC功能的作业机械同等的操作性。将第二切换阀切换到第一位置的情况也一样。

并且,通过将第一切换阀切换到第二位置,控制第一比例电磁阀以生成基于MC的第一控制先导压,从而能够使第一液压致动器自动向第一方向动作。同样地,通过将第二切换阀切换到第二位置,控制第二比例电磁阀以生成基于MC的第二控制先导压,能够使第一液压致动器自动向第二方向动作。由此,能够使未对操作装置进行操作的液压致动器在其动作方向的任一方向上都自动动作。

发明效果

根据本发明,能够通过MC限制作业装置的动作,且改善液压致动器对于操作员的操作装置的操作的响应性,确保与不具有MC功能的作业机械同等的操作性,且能够使未对操作装置进行操作的液压致动器在其动作方向的任一方向上都自动动作。

附图说明

图1是作为本发明的第一实施方式的作业机械的液压挖掘机的结构图。

图2是表示本发明的第一实施方式的作业机械(液压挖掘机)所具备的驱动系统的前控制部分的图。

图3是表示动臂用的操作装置、斗杆用的操作装置、挖斗用的操作装置的配置和操作方式的图。

图4是控制器的功能框图。

图5是图4所示的MC控制部的功能框图。

图6是表示图5所示的切换阀动作运算部中的切换阀的控制流程的图。

图7是表示图5所示的致动器控制部(动臂控制部、斗杆控制部及挖斗控制部)中的比例电磁阀的控制流程的图。

图8是表示液压挖掘机中的MC时的水平挖掘的动作、与动臂和斗杆的动作涉及的速度矢量的合成的图像的图。

图9是表示液压挖掘机中的MC时的挖斗相对于目标面的爪尖对位的动作的图。

图10是本发明的第二实施方式中的与图5一样的MC控制部的功能框图。

图11表示本发明的第二实施方式中的切换阀动作运算部中的切换阀的控制流程,是与图6一样的图。

图12是本发明的第三实施方式中的控制器的功能框图。

图13是图12中的MC控制部的功能框图。

图14是表示本发明的第三实施方式中的切换阀动作运算部中的切换阀的控制流程的图。

具体实施方式

以下,根据附图对本发明的实施方式进行说明。此外,在以下的说明中,作为作业装置的末端的作业工具(附属装置)例示具备挖斗10的液压挖掘机,但也可以将本发明应用于具备挖斗以外的附属装置的作业机械。并且,只要具有连结多个连杆部件(附属装置、斗杆、动臂等)而构成的多关节型的作业装置,则也能够应用于液压挖掘机以外的作业机械。

<第一实施方式>

<作业机械>

图1是作为本发明的第一实施方式中的作业机械的液压挖掘机的结构图。

在图1中,液压挖掘机1由多关节型的前作业装置(以下有时简称为作业装置)1A和车身1B构成。车身1B具有:下部行驶体11,其通过左右的行驶液压马达3a、3b而行驶;以及上部回转体12,其安装在下部行驶体11上,通过回转液压马达4回转。前作业装置1A构成为连结分别在垂直方向上转动的多个被驱动部件(动臂8、斗杆9及挖斗10)。动臂8的基端在上部回转体12的前部经由动臂销以能够转动的方式被支承。在动臂8的末端经由斗杆销以能够转动的方式连结斗杆9,在斗杆9的末端经由挖斗销以能够转动的方式连结挖斗10。动臂8由液压缸5(以下称为动臂缸)驱动,斗杆9由液压缸6(以下称为斗杆缸)驱动,挖斗10由液压缸7(以下称为挖斗缸)驱动。

在动臂销安装动臂角度传感器30,在斗杆销安装有斗杆角度传感器31,在挖斗连杆13安装挖斗角度传感器32,以便能够测量动臂8、斗杆9、挖斗10的转动角度,在上部回转体12安装对上部回转体12(车身1B)相对于基准面(例如水平面)的倾斜角进行检测的车身倾斜角传感器33。此外,角度传感器30、31、32能够分别代替针对基准面(例如水平面)的角度传感器。

<驱动系统>

图2是表示本发明的第一实施方式的作业机械(液压挖掘机)所具备的驱动系统的前控制部分的图。

在图2中,驱动系统具备:动臂用的操作装置45a、斗杆用的操作装置46a、以及挖斗用的操作装置45b。动臂用的操作装置45a和挖斗用的操作装置45b是由设置于图1所示的驾驶席24的右侧的1根操作杆1a操作的操作装置,斗杆用的操作装置46a是与回转用的操作装置46b(参照图3)一起由设置于图1所示的驾驶席24的左侧的1根操作杆1b操作的操作装置。

图3是表示动臂用的操作装置45a、斗杆用的操作装置46a、挖斗用的操作装置45b的配置和操作方式的图。

操作装置45a、35b设置在图1所示的液压挖掘机的驾驶室(舱室)23内的驾驶席24的前部右侧,操作装置46a设置在驾驶席24的前部左侧。操作装置45a、45b构成为具备操作杆1a的1个操作杆单元45,操作装置46a与回转用的操作装置46b一起构成为具备操作杆1b的1个操作杆单元46。操作员用右手操作右侧的操作杆1a,用左手操作左侧的操作杆1b。

操作杆单元45、46能够分别通过1个操作杆1a、1b来指示2个液压致动器的动作。操作杆1a,1b能够分别以十字的4个方向为基准向任意的方向进行操作,操作杆1a的图示上下方向的操作与动臂缸5的动作指示对应,操作杆1a的图示左右方向的操作与挖斗缸7的动作指示对应,操作杆1b的图示左右方向的操作与斗杆缸6的动作指示对应,操作杆1b的图示上下方向的操作与回转液压马达4(参照图1)的动作指示对应。另外,操作杆1a的图示下方向的操作与动臂缸5的伸长方向(动臂抬升)的动作指示对应,操作杆1a的图示上方向的操作与动臂缸5的收缩方向(动臂下降)的动作指示对应,操作杆1a的图示左方向的操作与挖斗缸7的伸长方向(挖斗铲装)的动作指示对应,操作杆1a的图示右方向的操作与挖斗缸7的收缩方向(挖斗倾卸)的动作指示对应,操作杆1b的图示右方向的操作与斗杆缸6的伸长方向(斗杆铲装)的动作指示对应,操作杆1b的图示左方向的操作与斗杆缸6的收缩方向(斗杆倾卸)的动作指示对应。

返回图2,驱动系统具备:动臂用的流量控制阀15a、斗杆用的流量控制阀15b、挖斗用的流量控制阀15c,通过流量控制阀15a、流量控制阀15b、流量控制阀15c来控制从未图示的主泵供给到动臂缸5、斗杆缸6、挖斗缸7的液压油的流量和供给方向。

动臂用的操作装置45a、斗杆用的操作装置46a及挖斗用的操作装置45b分别将一次端口(输入端口)124、125、126与先导泵48的泵管路48a连接,将泵管路48a的压力作为1次压而生成与操作杆1a、1b的操作量对应的操作先导压(2次压),将生成的操作先导压从二次端口(输出端口)134a、134b、135a、135b、136a、136b输出给操作先导管路144a、144b、145a、145b、146a、146b。

动臂用的操作装置45a在向图2左方向(图3下方向)对操作杆1a进行操作时生成向抬升方向驱动动臂8的操作先导压,将该操作先导压输出给操作先导管路144a。另外,在向图2左方向(图3上方向)对操作杆1a进行操作时生成向下降方向驱动动臂8的操作先导压,将该操作先导压输出给操作先导管路144b。斗杆用的操作装置46a在向图2右方向(图3右方向)对操作杆1b进行操作时生成向铲装方向驱动斗杆9的操作先导压,将该操作先导压输出给操作先导管路145a。另外,在向图2左方向(图3左方向)对操作杆1b进行操作时生成向倾卸方向驱动斗杆9的操作先导压,将该操作先导压输出给操作先导管路145b。挖斗用的操作装置45b在向图2右方向(图3左方向)对操作杆1a进行操作时生成向铲装方向驱动挖斗10的操作先导压,将该操作先导压输出给操作先导管路146a。另外,在向图2右方向(图3右方向)对操作杆1a进行操作时,生成向倾卸方向驱动挖斗10的操作先导压,将该操作先导压输出给操作先导管路146b。

另外,驱动系统具备:压力传感器(操作压力传感器)70a、70b,其设置于动臂用的操作装置45a的操作先导管路144a、144b,检测由操作装置45a生成的操作先导压;比例电磁阀54a、54b,其1次端口侧经由控制先导管路154a、154b与泵管路148a连接,对来自泵管路148a的先导压进行减压而生成控制先导压;压力传感器(控制压力传感器)200a、200b,其与比例电磁阀54a、54b的2次端口侧的控制先导管路154c、154d连接,检测由比例电磁阀54a、54b生成的控制先导压;以及切换阀203a、203b,其与动臂用的操作装置45a的2次端口侧的操作先导管路144a、144b和比例电磁阀54a、54b的2次端口侧的控制先导管路154c、154d连接。

动臂用的流量控制阀15a的液压驱动部150a、150b与驱动先导压输入管路164a、164b连接,切换阀203a、203b根据来自控制器40的控制信号,进行将驱动先导压输入管路164a、164b与操作先导管路144a、144b和控制先导管路154c、154d中的哪一个连接的切换。

另外,驱动系统对于斗杆用的操作装置46a也一样具备:压力传感器71a、71b、控制先导管路155a、155b、比例电磁阀55a、55b、控制先导管路155c、155d、压力传感器201a、201b、驱动先导压输入管路165a、165b以及切换阀204a、204b,对于挖斗用的操作装置45b也一样具备:压力传感器72a、72b、控制先导管路156a、156b、比例电磁阀56a、56b、控制先导管路156c、156d、压力传感器202a、202b、驱动先导压输入管路166a、166b以及切换阀205a、205b。

此外,在图2中,为了简化图示,省略了压力传感器70a~72b以及压力传感器200a~202b与控制器40的连接线。

比例电磁阀54a~56b在非通电时开度为零,在通电时具有规定开度,越是增大来自控制器40的电流(控制信号)开度越大。这样,比例电磁阀54a~56b的开度与来自控制器40的控制信号对应,根据该开度对来自泵管路148a的先导压进行减压,生成控制先导压。

切换阀203a~205b具有形成连接操作装置45a、45b、46a的2次端口侧和流量控制阀15a、15b、15c的液压驱动部150a~152b的管路的第一位置、以及形成连接比例电磁阀54a~56b的2次端口侧和流量控制阀15a、15b、15c的液压驱动部150a~152b的管路的第二位置,根据来自控制器40的控制信号切换到第一位置和第二位置中的任一位置,进行管路的切换。切换阀203a~205b在未进行MC的非通电时切换到第一位置,在进行MC的通电时切换到第二位置。

在如上所述地构成的驱动系统中,从控制器40输出控制信号来驱动比例电磁阀54a~56b和切换阀203a~205b时,在没有操作员对操作装置45a、45b、46a操作的情况下也通过比例电磁阀54a~56b而产生控制先导压,将该控制先导压引导至流量控制阀15a、15b、15c的液压驱动部150a~152b,由此,能够强制地产生动臂抬升动作、动臂下降动作、斗杆铲装动作、斗杆倾卸动作、挖斗铲装动作、挖斗倾卸动作。另外,与此一样,在操作员对操作装置45a、45b、46a进行操作时,通过比例电磁阀54a~56b而产生控制先导压,将该控制先导压引导至流量控制阀15a、15b、15c的液压驱动部150a~152b,由此,能够从操作员操作的值强制地降低动臂抬升动作、动臂下降动作、斗杆铲装动作、斗杆倾卸动作、挖斗铲装动作、挖斗倾卸动作的速度。并且,在切换阀203a~205b处于第一位置时,由操作装置45a、45b、46a生成的操作先导压不通过比例电磁阀54a~56b,而被引导至流量控制阀15a、15b、15c的液压驱动部150a~152b,因此,不会产生操作先导压通过比例电磁阀的以往的情况那样的压力损失。因此,能够改善液压致动器5、6、7对于操作装置45a、46a、45b的操作的响应性,能够确保与不具有MC功能的作业机械同等的操作性。

在此,作为作业机械的MC功能存在对水平挖掘的应用。在该情况下,在经由操作装置45b、46a输入了挖掘操作信号(具体而言,斗杆铲装、挖斗铲装以及挖斗倾卸中的至少1个指示)的情况下,根据目标面60(参照图8)与作业装置1A的控制点,例如挖斗10的末端(在本实施方式中为挖斗10的爪尖)的位置关系,将使液压致动器5、6、7中的至少1个强制地动作的控制信号(例如,伸展动臂缸5而强制地进行动臂抬升动作)输出给相应的流量控制阀15a、15b、15c,以使作业装置1A的特定点的位置保持在目标面60上及其上方的区域内。通过该MC功能防止挖斗10的爪尖侵入到目标面60的下方,因此,能够与操作员的技能的程度无关地进行沿着目标面60的挖掘。此外,在本实施方式中,将MC时的前作业装置1A的控制点设定为液压挖掘机的挖斗10的爪尖(作业装置1A的末端),但控制点只要是作业装置1A的末端部分的点,则也能够变更为挖斗爪尖以外的点。例如,也能够选择挖斗10的底面、挖斗连杆13的最外部。

<控制器40>

图4是控制器40的功能框图。

控制器40具有:MC控制部43、比例电磁阀控制部44、切换阀控制部213以及显示控制部374。

MC控制部43从作业装置姿势检测装置50、目标面设定装置51、操作装置2次压检测装置52、比例电磁阀2次压检测装置210输入信号,根据这些信号来进行规定的运算,将运算信息输送给比例电磁阀控制部44、切换阀控制部213、显示控制部374。比例电磁阀控制部44、切换阀控制部213、显示控制部374根据该运算信息将控制信号和显示信息输出给比例电磁阀54a~56b、切换阀203a~205b以及显示装置53。

作业装置姿势检测装置50由动臂角度传感器30、斗杆角度传感器31、挖斗角度传感器32、车身倾斜角传感器33构成。这些传感器30、31、32、33作为作业装置1A的姿势传感器发挥功能。

目标面设定装置51是能够输入与目标面60(参照图8)相关的信息(包含各目标面的位置信息、倾斜角度信息)的接口。目标面设定装置51与储存在全局坐标系(绝对坐标系)上规定的目标面的3维数据的外部终端(未图示)连接。此外,经由目标面设定装置51的目标面的输入也可以由操作员手动进行。

操作装置2次压检测装置52a由压力传感器70a~72b构成,所述压力传感器70a~72b检测通过操作杆1a、1b(操作装置45a、45b、46a)的操作而在操作先导管路144a、144b、145a、145b、146a、146b产生的操作先导压。

比例电磁阀2次压检测装置210由压力传感器200a~202b构成,所述压力传感器200a~202b检测在比例电磁阀54a~56b的2次端口侧的控制先导管路154c、154d、155c、155d、156c、156d产生的控制先导压。

图5是图4所示的MC控制部43的功能框图。

MC控制部43具有:操作装置2次压运算部43a、姿势运算部43b、目标面运算部43c、包含动臂控制部81a、斗杆控制部81b及挖斗控制部81c的致动器控制部81、比例电磁阀2次压运算部211以及切换阀动作运算部212。

操作装置2次压运算部43a根据操作装置2次压检测装置52a(压力传感器70a~72b)的检测值计算操作装置45a、45b、46a的2次端口侧的压力即操作先导压。

姿势运算部43b根据来自作业装置姿势检测装置50(动臂角度传感器30、斗杆角度传感器31、挖斗角度传感器32、车身倾斜角传感器33)的检测值,来运算局部坐标系(例如设定于图1的车身1B的车身坐标系)中的前作业装置1A的姿势和挖斗10的爪尖的位置。

目标面运算部43c根据来自目标面设定装置51的信息来运算目标面60(参照图8)的位置信息。

比例电磁阀2次压运算部211根据来自比例电磁阀2次压检测装置210(压力传感器200a~202b)的检测值,来计算比例电磁阀54a~56b的2次端口侧的压力即控制先导压。

致动器控制部81(动臂控制部81a、斗杆控制部81b及挖斗控制部81c)根据操作装置2次压运算部43a、姿势运算部43b、目标面运算部43c、比例电磁阀2次压运算部211、切换阀动作运算部212各自的输出,在操作装置45a、45b、46a的操作时,按照预先设定的条件(例如由操作员输入的前操作的作业模式)来运算流量控制阀15a、15b、15c相对于液压致动器5、6、7的目标先导压,将该运算出的目标先导压输出给比例电磁阀控制部44。

在此,动臂控制部81a是用于在操作装置45a、45b、46a的操作时执行基于MC的动臂8的动作控制的部分。例如,在控制器40中作为作业模式而设定了水平挖掘及挖斗10的爪尖对位(后述)时,动臂控制部81a在操作装置45a、45b、46a的操作时,根据目标面60(参照图8)的位置、前作业装置1A的姿势及挖斗10的爪尖的位置、操作装置45a、45b、46a的操作量、比例电磁阀54a、54b的2次端口侧的压力、切换阀203a、203b的切换位置,来执行控制动臂缸5(动臂8)的动作的MC,以使挖斗10的爪尖(控制点)位于目标面60上或其上方。动臂控制部81a运算用于执行该MC的与动臂缸5有关的流量控制阀15a的目标先导压(控制先导压的目标值)。

斗杆控制部81b是用于在操作装置45a、45b、46a的操作时执行基于MC的斗杆9的动作控制的部分。斗杆控制部81b运算用于执行该MC的与斗杆缸6有关的流量控制阀15b的目标先导压(控制先导压的目标值)。

挖斗控制部81c是用于在操作装置45a、45b、46a的操作时执行基于MC的挖斗角度控制的部分。挖斗控制部81c运算用于执行该MC的与挖斗缸7有关的流量控制阀15c的目标先导压(控制先导压的目标值)。

比例电磁阀控制部44根据从致动器控制部81输出的各流量控制阀15a、15b、15c的目标先导压来运算针对比例电磁阀54a~56b的指令值。

切换阀动作运算部212根据操作装置2次压运算部43a的输出和比例电磁阀2次压运算部211的输出,在操作装置45a、45b、46a的操作时,按照预先设定的条件(例如前操作的作业模式)来运算切换阀203a~205b的目标切换位置。

切换阀控制部213根据从切换阀动作运算部212输出的切换阀203a~205b的目标切换位置,来运算针对切换阀203a~205b的指令值。

显示控制部374根据从姿势运算部43b和目标面运算部43c输出的作业装置姿势和目标面来控制显示装置53。在显示控制部374中具备储存多个包含作业装置1A的图像以及图标的显示关联数据的显示ROM,显示控制部374根据输入信息所包含的标志来读出规定的程序,并且进行显示装置53中的显示控制。

<切换阀动作运算部212的切换阀控制流程>

图6是表示图5所示的切换阀动作运算部212中的切换阀203a~205b的控制流程的图。在控制器40中,针对切换阀203a~205b,预先设定用于按照预先设定的条件(例如前操作的作业模式)来设定目标位置的目标动作。

在图6的步骤S110中,切换阀动作运算部212取得由操作装置2次压运算部43a运算出的操作装置45a、45b、46a的2次端口侧的压力即操作先导压。

在步骤S120中,切换阀动作运算部212取得由比例电磁阀2次压运算部211运算出的比例电磁阀54a~56b的2次端口侧的压力即控制先导压。

在步骤S130中,切换阀动作运算部212判定切换阀203a~205b的预先设定的目标动作是否是第一位置保持。在步骤S130中判定为目标动作是第一位置保持的情况下进入到步骤S140,在目标动作是第一位置保持以外的情况下进入到步骤S150。

在步骤S140中,切换阀动作运算部212将切换阀203a~205b的目标位置设定为第一位置。

在步骤S150中,切换阀动作运算部212判定切换阀203a~205b的预先设定的目标动作是否是第二位置保持。在步骤S150中判定为目标动作是第二位置保持的情况下进入到步骤S160,在目标动作是第二位置保持以外的情况下进入到步骤S170。

在步骤S160中,切换阀动作运算部212将切换阀203a~205b的目标位置设定为第二位置。

在步骤S170中,切换阀动作运算部212将在步骤S110和步骤S120中取得的操作装置45a、45b、46a的2次端口侧的压力与对应的比例电磁阀54a~56b的2次端口侧的压力分别进行比较,判定操作装置45a、45b、46a的2次端口侧的压力是否大。在步骤S170中判定为操作装置45a、45b、46a的2次端口侧的压力比比例电磁阀54a~56b的2次端口侧的压力大的情况下,进入到步骤S180,在判定为操作装置45a、45b、46a的2次端口侧的压力为比例电磁阀54a~56b的2次端口侧的压力以下的情况下,进入到步骤S190。

在步骤S180中,切换阀动作运算部212将切换阀203a~205b的目标位置设定为第一位置。

在步骤S190中,切换阀动作运算部212将切换阀203a~205b的目标位置设定为第二位置。

在步骤S270中,切换阀动作运算部212将切换阀203a~205b的目标位置输出给切换阀控制部213。

切换阀控制部213根据切换阀203a~205b的目标位置来运算针对切换阀203a~205b的指令值,输出控制信号以使切换阀203a~205b的位置为目标位置。

<致动器控制部81的比例电磁阀控制流程>

图7是表示图5所示的致动器控制部81(动臂控制部81a、斗杆控制部81b及挖斗控制部81c)中的比例电磁阀54a~56b的控制流程的图。在控制器40中针对比例电磁阀54a~56b,预先设定用于按照预先设定的条件(例如前操作的作业模式)设定目标先导压的目标动作。

在步骤S410中,致动器控制部81取得由操作装置2次压运算部43a运算出的操作装置45a、45b、46a的2次端口侧的压力即操作先导压。

在步骤S420中,致动器控制部81取得由比例电磁阀2次压运算部211运算出的比例电磁阀54a~56b的2次端口侧的压力即控制先导压。

在步骤S430中,致动器控制部81取得由切换阀动作运算部212运算出的切换阀203a~205b的目标位置。

在步骤S440中,致动器控制部81判定切换阀203a~205b的位置是否是第二位置。在步骤S440中判定为切换阀203a~205b的位置是第二位置的情况下进入到步骤S450,在判定为切换阀203a~205b的位置是第二位置以外即第一位置的情况下进入到步骤S470。

在步骤S450中,致动器控制部81取得由姿势运算部43b运算出的动臂8、斗杆9、挖斗10的姿势。

在步骤S460中,致动器控制部81根据预先设定的目标动作,来运算、设定比例电磁阀54a~56b应生成的基于MC的流量控制阀15a、15b、15c的目标先导压。

在步骤S470中,致动器控制部81根据在步骤S410中取得的操作装置45a、45b、46a的2次端口侧的压力(操作先导压),来设定与这些操作先导压相等的目标先导压。

在步骤S480中,致动器控制部81将针对液压致动器5、6、7的流量控制阀15a、15b、15c的目标先导压输出给比例电磁阀控制部44。

比例电磁阀控制部44控制比例电磁阀54a~56b,以使与目标先导压相等的控制先导压作用于与液压致动器5、6、7有关的流量控制阀15a、15b、15c。由此,例如生成控制先导压,以便即使操作员对操作装置45a进行操作而进行动臂下降动作,挖斗10的爪尖也不会侵入到目标面60,由此,能够限制动臂8的动作。另外,在水平挖掘等中为了使挖斗10的爪尖沿着目标面60动作而需要进行动臂下降动作的情况下,通过生成控制先导压,操作员不对操作装置45a进行操作,就能够自动进行动臂下降动作。

<切换阀及比例电磁阀的目标动作的设定>

以下,以设定水平挖掘和挖斗爪尖对位作为作业模式的情况为例,对切换阀及比例电磁阀的目标动作的设定例进行说明。

图8是表示在如上所述构成的液压挖掘机中,基于MC时的水平挖掘的动作、和动臂8与斗杆9的动作的速度矢量的合成的图像的图。

在水平挖掘中,前作业装置1A从状态S1(图8:挖掘开始姿势)向状态S2(图8:斗杆铅直姿势)、状态S3(图8:挖掘结束姿势)迁移。

图9是表示MC时的挖斗10相对于目标面60的爪尖对位的动作的图。

在挖斗10的爪尖对位中,前作业装置1A从状态S4(图9:挖斗10爪尖高度高)向状态S5(图9:挖斗10爪尖高度中)、状态S6(图9:挖斗10爪尖高度0)迁移。

在图8所示的水平挖掘中,控制器40通过组合动臂控制部81a进行的比例电磁阀54a、54b的控制和切换阀动作运算部212进行的切换阀203a、204b的控制,执行动臂抬升控制和动臂下降控制作为MC。

另外,控制器40在图9所示的挖斗10的爪尖对位动作中,通过组合动臂控制部81a进行的比例电磁阀54b的控制和切换阀动作运算部212进行的切换阀204b的控制,执行动臂下降控制作为MC。

在此,在进行基于MC的水平挖掘和挖斗爪尖对位时,在控制器40中通过操作员的操作设定水平挖掘和挖斗爪尖对位的作业模式,在控制器40中,根据该作业模式来预先设定切换阀203a~205b和比例电磁阀54a~56b的目标动作。

切换阀203a~205b的预先设定的目标动作包含:将各切换阀保持在第一位置的第一目标动作;将各切换阀保持在第二位置的第二目标动作;以及将各切换阀切换到第一位置和第二位置中的任一位置(以下称为“向高压选择位置的切换”)以将由压力传感器70a~72b检测出的操作先导压和由压力传感器200a~202b检测出的控制先导压的高压侧引导到对应的流量控制阀的第三目标动作。

比例电磁阀54a~56b的预先设定的目标动作包含:切换阀203a~205b处于第一位置时,生成使由压力传感器200a~202b检测出的控制先导压与由压力传感器70a~72b检测出的操作先导压相等的目标先导压的第一目标动作;以及切换阀203a~205b处于第二位置时,生成基于MC的目标先导压的第二目标动作。

控制器40的切换阀动作运算部212根据上述的预先设定的目标动作,将切换阀203a~205b的目标动作设定为第一位置和第二位置中的任一个。

控制器40的致动器控制部81根据上述的预先设定的目标动作,运算、设定比例电磁阀54a~56b的目标先导压。

在操作员输入、设定给控制器40的作业模式为图8所示的水平挖掘和图9所示的挖斗10的爪尖对位的情况下,设定给切换阀203a~205b的目标动作如下。

1.切换阀204a、204b、205a、205b

第一位置保持(第一目标动作)

2.切换阀203b

第二位置保持(第二目标动作)

3.切换阀203a

向高压选择位置的切换(第三目标动作)

此外,控制器40除了图8所示的水平挖掘和图9所示的挖斗10的爪尖对位以外,还能够通过操作员的操作来设定所希望的作业模式。另外,在切换阀203a~205b中,根据该作业模式,设定上述第一目标动作、第二目标动作、第三目标动作中的任一个。

<本实施方式的特征的摘要>

如上所述,在本实施方式的作业机械中,驱动系统具备:切换阀203a(第一切换阀),其设置在操作装置45a(第一操作装置)的二次端口134a(第一输出端口)与流量控制阀15a(第一流量控制阀)之间且设置在比例电磁阀54a(第一比例电磁阀)与流量控制阀15a之间;以及切换阀203b(第二切换阀),其设置在操作装置45a的二次端口134b(第二输出端口)与流量控制阀15a之间且设置在比例电磁阀54b(第二比例电磁阀)与流量控制阀15a之间。

另外,切换阀203a(第一切换阀)具有切断比例电磁阀54a(第一比例电磁阀)与流量控制阀15a的连接而连接操作装置45a(第一操作装置)的二次端口134a(第一输出端口)与流量控制阀15a的第一位置、以及切断操作装置45a的二次端口134a与流量控制阀15a的连接而连接比例电磁阀54a与流量控制阀15a的第二位置,切换阀203b(第二切换阀)具有切断比例电磁阀54b(第二比例电磁阀)与流量控制阀15a的连接而连接操作装置45a的二次端口134b(第二输出端口)与流量控制阀15a的第一位置、以及切断操作装置45a的二次端口134b与流量控制阀15a的连接而连接比例电磁阀54b与流量控制阀15a的第二位置。

控制器40根据来自压力传感器70a、70b(第一及第二操作压力传感器)和压力传感器200a、200b(第一及第二控制压力传感器)的信号、切换阀203a、203b(第一及第二切换阀)的预先设定的目标动作,将切换阀203a、203b切换到第一位置和第二位置中的任一方。

另外,作为切换阀203a、203b(第一及第二切换阀)的预先设定的目标动作,控制器40设定保持在第一位置的第一目标动作、保持在第二位置的第二目标动作、以及第三目标动作的1个,根据该设定出的目标动作来设定切换阀203a、203b的目标位置,将切换阀203a、203b切换至第一位置和第二位置中的任一方,所述第三目标动作是以将从操作装置45a(第一操作装置)的二次端口134a(第一输出端口)输出的操作先导压(第一操作先导压)和由比例电磁阀54a(第一比例电磁阀)生成的控制先导压(第一控制先导压)的高压侧以及从操作装置45a的二次端口134b(第二输出端口)输出的操作先导压(第二操作先导压)和由比例电磁阀54b(第二比例电磁阀)生成的控制先导压(第二控制先导压)的高压侧引导至流量控制阀15a的方式切换至第一位置及第二位置中的一方的目标动作。

并且,作为比例电磁阀54a、54b(第一及第二比例电磁阀)的目标动作,控制器40在切换阀203a、203b(第一及第二切换阀)处于第一位置时,设定使由压力传感器200a、200b(第一及第二控制压力传感器)检测出的控制先导压(第一及第二控制先导压)分别与由压力传感器70a、70b(第一及第二操作压力传感器)检测出的操作先导压(第一及第二操作先导压)相等的第一目标动作,在切换阀203a、203b处于第二位置时,预先设定基于自动控制的第二目标动作,根据该设定出的目标动作来设定比例电磁阀54a、54b(第一及第二比例电磁阀)的目标先导压,控制比例电磁阀54a、54b。

另外,在本实施方式中,针对操作装置45a、46a、45b(多个操作装置)的每一个设置压力传感器70a、70b(第一及第二操作压力传感器)、压力传感器71a、71b(第一及第二操作压力传感器)、压力传感器72a、72b(第一及第二操作压力传感器)、比例电磁阀54a、54b(第一及第二比例电磁阀)、比例电磁阀55a、55b(第一及第二比例电磁阀)、比例电磁阀5ga、54b(第一及第二比例电磁阀)、压力传感器200a、200b(第一及第二控制压力传感器)、压力传感器201a、201b(第一及第二控制压力传感器)、压力传感器202a、202b(第一及第二控制压力传感器)、切换阀203a、203b(第一及第二切换阀)、切换阀204a、204b(第一及第二切换阀)、切换阀205a、205b(第一及第二切换阀),控制器40根据来自压力传感器70a、70b、压力传感器71a、71b、压力传感器72a、72b、压力传感器200a、200b、压力传感器201a、201b、压力传感器202a、202b的信号、以及切换阀203a、203b、切换阀204a、204b、切换阀205a、205b的预先设定的目标动作,将切换阀203a、203b、切换阀204a、204b、切换阀205a、205b切换到第一位置和第二位置的任一方。

控制器40针对操作装置45a、46a、45b(多个操作装置)的每一个,作为切换阀203a、203b(第一及第二切换阀)、切换阀204a、204b(第一及第二切换阀)、切换阀205a、205b(第一及第二切换阀)的预先设定的目标动作,设定保持在第一位置的第一目标动作、保持在第二位置的第二目标动作、第三目标动作的1个,根据该设定的目标动作来决定切换阀203a、203b、切换阀204a、204b、切换阀205a、205b的目标位置,将切换阀203a、203b、切换阀204a、204b、切换阀205a、205b切换至第一位置及第二位置的任一方,所述第三目标动作是以将由压力传感器70a检测出的操作先导压(第一操作先导压)和由压力传感器200a检测出的控制先导压(第一控制先导压)的高压侧以及由压力传感器70b检测出的操作先导压(第二操作先导压)和由压力传感器200b检测出的控制先导压(第二控制先导压)的高压侧引导至流量控制阀15a、15b、15c(多个流量控制阀)的方式切换至第一位置及第二位置的一方的目标动作。

<动作>

接着,对在图8所示的水平挖掘中,前作业装置1A从状态S1(图8:挖掘开始姿势)向状态S2(图8:斗杆铅直姿势)、状态S3(图8:挖掘结束姿势)迁移的情况下的操作员操作和控制器40(致动器控制部81、切换阀动作运算部212)的动作进行说明。

在图8的状态S1到状态S3的期间,操作员仅对操作杆1b进行操作,输入斗杆铲装动作。

在图8的状态S1下,根据上述的切换阀203a的预先设定的第三目标动作(向高压选择位置的切换),切换阀203a在图6的步骤S130中判定为否,即使在步骤S150中也判定为否。另外,在步骤S170中,操作员未对操作装置45a进行操作,因此,操作装置45a的2次端口侧压力(操作先导压)为0,因此,判定为否。结果,在步骤S190中切换阀203a的目标位置设定为第二位置,由切换阀控制部213进行控制以使切换阀203a为第二位置。

另外,切换阀203a的位置是第二位置,因此,在图7的步骤S440中判定为是,在步骤S460中,根据比例电磁阀54a的预先设定的第二目标动作(基于MC的目标先导压的生成)来运算基于MC的动臂8的抬升操作的目标先导压,在比例电磁阀控制部44中,根据针对流量控制阀15a的目标先导压来运算针对比例电磁阀54a的指令值,控制比例电磁阀54a。由此,通过MC自动进行动臂8的抬升动作,使挖斗10的爪尖不侵入到目标面60。

进行以上的动作直至迁移到图8的状态S2。

在图8的状态S2下,根据上述的切换阀203a的预先设定的第三目标动作(向高压选择位置的切换),切换阀203a在图6的步骤S130中判定为否,在步骤S150中判定为否,在步骤S170中操作员未对操作装置45a进行操作,因此,操作装置45a的2次端口侧压力为0,因此,判定为否。结果,在步骤S190中切换阀203a的目标位置设定为第二位置,由切换阀控制部213进行控制以使切换阀203a为第二位置。

另外,切换阀203a的位置是第二位置,因此,在图7的步骤S440中判定为是,在步骤S460中,根据比例电磁阀54a的预先设定的第二目标动作来运算基于MC的动臂抬升操作的目标先导压,在比例电磁阀控制部44中根据针对流量控制阀15a的目标先导压来运算针对比例电磁阀54a的指令值,控制比例电磁阀54a。但是,在状态S2下,斗杆9大致水平地进行动作,因此,通过MC运算出的动臂抬升操作的目标先导压大致为0。

在图8的状态S2之后,在状态S3之前,根据上述的切换阀203b的预先设定的第二目标动作(第二位置保持),切换阀203b在图6的130中判定为否,在步骤S150中判定为是,在步骤S160中切换阀203b的目标位置设定为第二位置,由切换阀控制部213进行控制以使切换阀203b保持在第二位置。另外,切换阀203b的位置是第二位置,因此,在图7的步骤S440中判定为是,在步骤S460中,根据比例电磁阀54b的预先设定的第二目标动作来运算基于MC的动臂下降操作的目标先导压,在比例电磁阀控制部44中,根据针对流量控制阀15b的目标先导压来运算针对比例电磁阀54b的指令值,控制比例电磁阀54b。由此,通过MC自动进行动臂8的下降动作使挖斗10的爪尖不从目标面60离开。

另外,在图8的状态S1至状态S3的期间,根据上述的切换阀203a的预先设定的第三目标动作(向高压选择位置的切换),切换阀203a设定为将操作先导压和控制先导压的高压侧引导至流量控制阀15a的液压驱动部150a。因此,在对操作杆1a进行操作,输入了动臂抬升动作的情况下,在图6的步骤S170中判定为是,在步骤S180中切换阀203a的目标位置设定为第一位置,由切换阀控制部213进行控制以使切换阀203a为第一位置。切换阀203a为第一位置,由此,操作装置45a的操作先导管路144a与流量控制阀15a的液压驱动部150a连接,关于动臂抬升动作,通常的操作员进行的操作有效。由此,即使是MC动作中,在挖掘中途,挖斗10被砂土充满的情况下等,也能够按照操作员的意思抬升动臂8,使挖斗10的爪尖离开目标面60。

另外,此时,操作装置45a的2次端口侧压力(操作先导压)不经由比例电磁阀54a而被引导至流量控制阀15a的液压驱动部150a。因此,不会产生操作先导压通过比例电磁阀的现有情况那样的压力损失,能够改善液压致动器5对于操作装置45a的操作的响应性,能够确保与不具有MC功能的作业机械同等的操作性。

并且,在图8的状态S1至状态S3的期间,切换阀204a、204b、205a、205b根据预先设定的第一目标动作(第一位置保持)始终被控制在第一位置,因此,在操作员对操作装置45b、45c进行操作时,操作先导压也不经由比例电磁阀而被引导至流量控制阀15b、15c的液压驱动部151a、151b、152a、152b。因此,该情况下,也不会产生操作先导压通过比例电磁阀的现有情况那样的压力损失,斗杆铲装动作、斗杆倾卸动作、挖斗铲装动作、挖斗倾卸动作能够确保与未搭载MC功能的机体同等的操作性。

接着,对在图9所示的挖斗10相对于目标面60的爪尖对位动作中,前作业装置1A从状态S4(图9:挖斗10爪尖高度高)向状态S5(图9:挖斗10爪尖高度中)、状态S6(图9:挖斗10爪尖高度0)迁移的情况下的操作员操作和控制器40(致动器控制部81、切换阀动作运算部212)的动作进行说明。

在图9的状态S4至状态S6的期间,操作员仅对操作杆1a进行操作,输入动臂下降动作。

在图9的状态S4至状态S6中,根据上述的切换阀203b的预先设定的第二目标动作(第二位置保持),切换阀203b在图6的步骤S130中判定为否,在步骤S150中判定为是,在步骤S160中切换阀203b的目标位置设定为第二位置。因此,由切换阀控制部213进行控制以使切换阀203b为第二位置。另外,切换阀203b的位置是第二位置,因此,在图7的步骤S440中判定为是,在步骤S460中,根据比例电磁阀54b的预先设定的第二目标动作来运算基于MC的动臂8的下降操作的目标先导压,在比例电磁阀控制部44中根据针对流量控制阀15a的目标先导压,运算针对比例电磁阀54b的指令值,控制比例电磁阀54b。

在此,在状态S4下,目标面60与挖斗10的爪尖的距离远,因此,不进行基于MC的动臂下降动作的限制,运算与由操作装置2次压运算部43a运算出的动臂下降动作的操作先导压相等的控制先导压作为目标先导压,从动臂控制部81a输出该目标先导压。

进行以上的动作直至迁移到状态S5。

在状态S5中,目标面60与挖斗10的爪尖的距离近,因此,在MC中为了防止对目标面60的侵入而开始动臂下降动作的限制(减速)。在动臂控制部81a中,根据目标面60与挖斗10的爪尖的距离,将对由操作装置2次压运算部43a运算出的动臂下降动作的操作先导压进行减压所得的值作为目标先导压输出。

在状态S6中,挖斗10的爪尖到达目标面60,因此,在MC中为了防止对目标面60的侵入而进行动臂下降动作的限制(停止)。在动臂控制部81a中,将0作为目标先导压输出。

由此,即使在操作员对操作杆1a进行操作,持续输入动臂下降动作的情况下,也能够自动使挖斗10的爪尖在目标面60停止,能够进行对位。

<效果>

根据本实施方式,获得以下的效果。

1.如上述的图9所示的挖斗爪尖对位的动作例那样,在作业装置1A处于状态S5至S6的期间,将切换阀203b切换至第二位置,控制比例电磁阀54b以生成对由压力传感器70b检测出的操作先导压进行减压所得的控制先导压,由此,能够限制动臂缸5的动臂下降方向的动作,能够通过MC限制作业装置1A的动作。在其他作业模式中,将切换阀203a、204a、204b、205a、205b切换到第二位置,同样地在控制比例电磁阀55a、55b、56a、56b的情况下,也能够同样地通过MC限制作业装置1A的动作。

2.在不设定作业模式,不进行MC的情况下,所有的比例电磁阀54a~56b为非励磁,切换到第一位置。在进行基于操作员操作的通常的作业的情况下,也能够改善液压致动器5、6、7对于操作员操作的响应性,能够确保与不具有MC功能的作业机械同等的操作性。

另外,如上述的图8所示的水平挖掘的动作例那样,在作业装置1A处于状态S1至S3的期间的MC动作中,在操作员对第一操作装置进行操作时,将切换阀203a切换至第一位置,由此,从操作装置45a的二次端口134a输出的操作先导压不经由比例电磁阀54a,被引导至流量控制阀15a。因此,不会产生操作先导压通过比例电磁阀的现有情况那样的压力损失,能够改善动臂缸5对于操作员的操作装置45a的操作的响应性,能够确保与不具有MC功能的作业机械同等的操作性。在其他作业模式中,在操作员对操作装置进行操作时将切换阀203b、204a、204b、205a、205b切换到第一位置,该情况下也能够同样地改善液压致动器5、6、7对于操作员的操作装置45a、46a、45b的操作的响应性,能够确保与不具有MC功能的作业机械同等的操作性。

并且,在基于MC的图8所示的水平挖掘的动作例中,在图8的状态S1至状态S3的期间,切换阀204a、204b、205a、205b根据预先设定的第一目标动作(第一位置保持)始终被控制在第一位置。因此,在操作员对操作装置45b、45c进行操作时,操作先导压也不经由比例电磁阀而被引导至流量控制阀15b、15c的液压驱动部151a、151b、152a、152b,因此,该情况下,也不会产生操作先导压通过比例电磁阀的现有情况那样的压力损失,斗杆铲装动作、斗杆倾卸动作、挖斗铲装动作、挖斗倾卸动作能够确保与未搭载MC功能的机体同等的操作性。

3.如上述的图8所示的水平挖掘的动作例那样,将切换阀203a切换到第二位置,控制比例电磁阀54a以生成基于MC的控制先导压,由此,能够使动臂缸5自动向动臂抬升方向动作,并且将切换阀203b切换到第二位置,控制比例电磁阀54b以生成基于MC的第二控制先导压,由此,能够使动臂缸自动地向动臂下降方向动作。由此,能够使未对操作装置45a进行操作的液压致动器即动臂缸5向动臂抬升方向、动臂下降方向中的任一方向自动动作。在其他作业模式中,在将未对操作装置进行操作的切换阀204a、204b、205a、205b切换到第二位置的情况下,也能够同样地使液压致动器5、6、7向其动作方向的任一方向动作。

<变形例>

在第一实施方式中,针对操作装置45a、46a、45b分别设置压力传感器70a、70b、71a、71b、72a、72b、比例电磁阀54a、54b、55a、55b、54a、54b、压力传感器200a、200b、201a、201b、202a、202b、切换阀203a、203b、204a、204b、205a、205b,控制器40根据来自压力传感器70a~72b和压力传感器200a~202b的信号、切换阀203a、203b、204a、204b、205a、205b的预先设定的目标动作,将切换阀203a~205b切换到第一位置和第二位置中的任一方。

由此,使驱动系统通用化,无论在控制器40中设定了何种作业模式的情况下,都能够进行基于MC的前操作。

与之相对地,也能够将驱动系统设为专用于上述的图8所示的水平挖掘及挖斗10的铲尖对位的结构。该情况下,仅针对操作装置45a设置压力传感器70a、70b、比例电磁阀54a、54b、压力传感器200a、200b、切换阀203a、203b,控制器40根据来自压力传感器70a、70b、压力传感器200a、200b的信号和切换阀203a、203b的预先设定的目标动作,将切换阀203a、203b切换到第一位置和第二位置中的任一方即可。

由此,也能够获得与上述1~3的切换阀203a、203b有关的效果。

<第二实施方式>

参照图10和图11,对本发明的第二实施方式进行说明。

第二实施方式与第一实施方式的不同点在于图5的切换阀动作运算部212的结构。除此以外的结构与第一实施方式相同。

图10是本实施方式中的与图5一样的MC控制部43的功能框图。

图11表示本实施方式中的切换阀动作运算部212中的切换阀203a~205b的控制流程,是与图6一样的图。

以下,对与图5及图6的不同点进行说明。

<控制器>

在图10中,在控制器40的切换阀动作运算部212中,除了操作装置2次压运算部43a及比例电磁阀2次压运算部211的输出之外,还输入姿势运算部43b及目标面运算部43c的输出,切换阀动作运算部212在操作装置45a、45b、46a的操作时,按照预先设定的条件(例如前操作的作业模式),如图11所示那样运算切换阀203a~205b的目标切换位置。

<切换阀动作运算部212的切换阀控制流程>

在图11中,步骤S110~S190的处理与图6所示的第一实施方式相同。在本实施方式中,在步骤S140、S160、S180、S190中设定了切换阀203a~205b的目标位置之后,进一步进行以下的处理。

首先,在步骤S230中,切换阀动作运算部212取得由姿势运算部43b运算出的动臂8、斗杆9、挖斗10的姿势。

在步骤S240中,切换阀动作运算部212取得由目标面运算部43c运算出的目标面的位置信息。

在步骤S250中,切换阀动作运算部212根据姿势运算部43b的输出和目标面运算部43c的输出来判定目标面60与挖斗10的爪尖的距离是否比预先设定的第一距离小。在步骤S250中判定为目标面60与挖斗10的爪尖的距离为预先设定的第一距离以下的情况下进入到步骤S270,在步骤S250中判定为目标面60与挖斗10的爪尖的距离比预先设定的第一距离大的情况下进入到步骤S260。

在步骤S260中,切换阀动作运算部212将切换阀203a~205b的目标位置设定为第一位置。即,即使MC为有效的状态,在挖斗10的爪尖从目标面60离开预先设定的第一距离以上的情况下,切换阀203a~205b的目标位置也设定为第一位置。

在步骤S270中,切换阀动作运算部212将切换阀203a~205b的目标位置输出到切换阀控制部213。

这样,在本实施方式中,控制器40根据来自作业装置姿势检测装置50(动臂角度传感器30、斗杆角度传感器31、挖斗角度传感器32、车身倾斜角传感器33)的信号来运算作业装置1A的控制点(例如挖斗10的爪尖)与挖掘目标面的距离,在控制点与挖掘目标面的距离比预先设定的第一距离大时,将切换阀203b(第二切换阀)保持在第一位置,在控制点与挖掘目标面的距离为第一距离以下时,将切换阀203b(第二切换阀)切换到第二位置。

<动作>

与第一实施方式一样,对在基于图9的MC的挖斗10相对于目标面60的爪尖对位动作中前作业装置1A从状态S4(图9:挖斗10爪尖-目标面60距离>第一距离)向状态S5(图9:挖斗10爪尖-目标面60距离=第一距离)、状态S6(图9:挖斗10爪尖-目标面60距离<第一距离)迁移的情况下的操作员操作和控制器40(致动器控制部81、切换阀动作运算部212)的动作进行说明。

在图9的状态S4至状态S6的期间,操作员仅对操作杆1a进行操作,输入动臂下降动作。

在图9的状态S4至状态S6中,根据切换阀203b的预先设定的第二目标动作(第二位置保持),切换阀203b在图11的步骤S130中判定为否,在步骤S150中判定为是,在步骤S160中将切换阀203b的目标位置设定为第二位置。

在状态S4,目标面60与挖斗10的爪尖的距离比第一距离大,因此,在图11的步骤S250中判定为否,在步骤S260中切换阀203b的目标位置被改写为第一位置。由此,在挖斗10的爪尖不会侵入到目标面60的、挖斗10爪尖-目标面60距离>第一距离的状态下,切换阀203b被控制在第一位置,因此,操作装置45a的2次端口侧压力(操作先导压)不经由比例电磁阀54b而被引导至流量控制阀15a的液压驱动部150b。因此,不会产生操作先导压通过比例电磁阀的现有情况那样的压力损失,能够改善液压致动器5对于操作装置45a的操作的响应性,能够确保与不具有MC功能的作业机械同等的操作性。

另外,在状态S4下,切换阀203b的位置是第一位置,因此,在图7的步骤S440中判定为否,在步骤S470中,运算与根据预先设定的比例电磁阀54b的目标动作1由操作装置2次压运算部43a运算出的动臂下降动作的操作先导压相等的控制先导压作为目标先导压,从动臂控制部81a输出该目标先导压。由此,比例电磁阀54b的2次端口侧的压力(控制先导压)被控制为与操作装置45a的操作先导管路144a的操作先导压相等。

在状态S5下,目标面60与挖斗10的爪尖的距离是第一距离,因此,在图11的步骤S250中判定为是,切换阀203b的目标位置为在步骤S160中设定出的第二位置不变。因此,在状态S5下,切换阀203b从第一位置切换到第二位置。此时,比例电磁阀54b的2次端口侧的压力(控制先导压)与操作装置45a的操作先导管路144a的操作先导压相等,因此,在切换阀203b切换的瞬间不会产生作用于流量控制阀15a的液压驱动部150b的压力的急剧变动,能够抑制向前作业装置1A的冲击。

<效果>

根据本实施方式,在挖斗10的爪尖不会侵入到目标面60的状态下,能够确保与未搭载MC功能的机体同等的操作性,并且在挖斗10的爪尖有可能侵入到目标面60的状态下,能够进行MC,并且操作员无需操作开关等就能够自动地进行该切换。另外,能够抑制切换阀203a~205b切换的瞬间的冲击的产生,能够使前作业装置1A持续顺畅地动作。

<第三实施方式>

参照图12、图13以及图14,对本发明的第三实施方式进行说明。图12、图13以及图14是对图4、图5以及图6的一部分进行了变更的图,以下对其不同点进行说明。

<基本结构>

第三实施方式的液压挖掘机具备用于择一性地选择MC的有效和无效(ON和OFF)的MC有效/无效切换装置214。

<控制器40>

图12是控制器40的功能框图。来自MC有效/无效切换装置214的输出输入到控制器40的MC控制部43。

图13是图12中的MC控制部43的功能框图。

MC控制部43除了操作装置2次压运算部43a、姿势运算部43b、目标面运算部43c、动臂控制部81a、斗杆控制部81b、挖斗控制部81c、比例电磁阀2次压运算部211、切换阀动作运算部212之外,还具备MC有效/无效判定部215。在切换阀动作运算部212中除了操作装置2次压运算部43a、比例电磁阀2次压运算部211、姿势运算部43b以及目标面运算部43c的输出之外,还输入MC有效和无效判定部215的输出。

MC有效/无效判定部215根据来自MC有效/无效切换装置214的输入,判定MC有效/无效切换装置214的信号有效(ON)还是无效(OFF)。

切换阀动作运算部212根据操作装置2次压运算部43a、姿势运算部43b、目标面运算部43c、比例电磁阀2次压运算部211以及MC有效/无效判定部215的输出,按照预先设定的条件(例如前操作的作业模式)运算切换阀203a~205b的目标位置。

<切换阀动作运算部212的切换阀控制流程>

图14是表示本实施方式中的切换阀动作运算部212中的切换阀203a~205b的控制流程的图。

在图14中,步骤S110~S190的处理与图6所示的第一实施方式相同,步骤S210~步骤S270的处理与图11所示的第二实施方式相同。在本实施方式中,在步骤S140、S160、S180、S190中设定了切换阀203a~205b的目标位置之后,在实施步骤S210~步骤S270的处理之前进行以下的处理。

在步骤S200中,切换阀动作运算部212取得由MC有效/无效判定部215判定出的MC有效/无效切换装置214的信号。

在步骤S210中,切换阀动作运算部212判定在步骤S200中取得的MC有效/无效切换装置214的信号是否有效。在步骤S210中判定为有效的情况下进入到步骤S230,在步骤S210中判定为有效以外的情况下进入到步骤S220。

在步骤S220中,切换阀动作运算部212将切换阀203a~205b的目标位置设定为第一位置。即,在MC有效/无效切换装置214的信号为有效以外的情况下,不论预先设定的目标动作如何,切换阀203a~205b的目标位置被设定为第一位置。

这样,本实施方式的作业机械还具备:MC有效/无效切换装置214(切换装置),其输出对控制器40的控制的有效/无效进行切换的信号,控制器40在从MC有效/无效切换装置214输入了使控制器40的控制无效的信号时,将切换阀203a、203b(第一及第二切换阀)的目标位置改写为第一位置。

<动作/效果>

在如上所述构成的液压挖掘机中,即使是对控制器40设定了前操作的作业模式的情况,操作员也使MC有效/无效切换装置214无效(OFF),由此,切换阀203a~205b的位置为第一位置,操作装置45a、45b、46a的2次端口侧压力(操作先导压)不经由比例电磁阀54a~56b而被引导至流量控制阀15a、15b、14c的液压驱动部150a~152b。因此,在不进行MC时,在动臂抬升动作、动臂下降动作、斗杆铲装动作、斗杆倾卸动作、挖斗铲装动作、挖斗倾卸动作的全部中,不会产生操作先导压通过比例电磁阀的现有情况那样的压力损失,能够改善液压致动器5、6、7对于操作装置45a、45b、46a的操作的响应性,能够确保与不具有MC功能的作业机械同等的操作性。

此外,本实施方式在第二实施方式的液压挖掘机中设置了用于择一性地选择MC的有效/无效(ON/OFF)的MC有效/无效切换装置214,但也可以在第一实施方式的液压挖掘机中设置MC有效/无效切换装置214,由此,也能够获得一样的效果。

附图标记说明

1A 前作业装置(作业装置)

5 动臂缸(液压致动器)

6 斗杆缸(液压致动器)

7 挖斗缸(液压致动器)

8 动臂

9 斗杆

10 挖斗

15a、15b、15c 流量控制阀

30 动臂角度传感器(作业装置姿势检测装置50)

31 斗杆角度传感器(作业装置姿势检测装置50)

32 挖斗角度传感器(作业装置姿势检测装置50)

40 控制器

43 MC控制部

43a 操作装置2次压运算部

43b 姿势运算部

43c 目标面运算部

44 比例电磁阀控制部

45a 动臂用的操作装置

45b 挖斗用的操作装置

46a 斗杆用的操作装置

50 作业装置姿势检测装置

51 目标面设定装置

52a 操作装置2次压检测装置

54a~56b 比例电磁阀

70a~72b 压力传感器(操作压力传感器)

200a~202b 压力传感器(控制压力传感器)

81 致动器控制部

81a 动臂控制部

81b 斗杆控制部

81c 挖斗控制部

134a~136b 二次端口(输出端口)

203a~205b 切换阀

210 比例电磁阀2次压检测装置

211 比例电磁阀2次压运算部

212 切换阀动作运算部

213 切换阀控制部

214 MC有效/无效切换装置(切换装置)

215 MC有效/无效判定部

374 显示控制部。

37页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:作业机械

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!