建筑機械的制作方法
【專利摘要】本發明提供建筑機械,能夠利用簡單低價的結構來抑制機體的傾倒、并且減輕操作員的疲勞度。控制器(70)根據來自陀螺傳感器(8)的輸出而與機體(12)的姿勢相應地進行校正控制,減少液壓泵(1)的排出量,以使上述機體(12)不易傾倒。因此,驅動動臂(25)的液壓缸(41)的動作變得比通常遲緩,操作員的操作變得容易,能夠抑制機體(12)的傾倒,并且能夠減輕操作員的疲勞度。
【專利說明】建筑機械
【技術領域】
[0001]本發明涉及例如液壓挖掘機、起重機等建筑機械。
【背景技術】
[0002]以往,作為建筑機械,有日本特開平7-180192號公報(專利文獻I)所述的建筑機械。
[0003]該以往的建筑機械根據機體的傾斜角傳感器、回轉體的旋轉角傳感器、動臂旋轉角傳感器和臂旋轉角傳感器的輸出而通過運算單元來運算靜態傾倒力矩和動態傾倒力矩,并且求出該靜態傾倒力矩和動態傾倒力矩的相加值,若傾倒條件成立,則控制比例電磁閥而將供向驅動回轉體的液壓馬達的油減少,使回轉體減速,防止傾倒。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開平7-180192號公報
[0007]但是,根據上述以往的建筑機械,當在傾斜地上傾倒條件成立時,則僅使回轉體的速度減速,因此存在這樣的問題:即使將回轉體的速度減速,有時也由于動臂的動作而發生傾倒。具體而言,例如,當在傾斜地上進行動臂操作的情況下,在進行將動臂提升的操作時,有可能由于傾斜角度及動臂動作的反作用而失去平衡,機體發生傾倒,因此,操作員必須要比在平坦地上更慎重地進行各操作。
[0008]因此,根據上述以往的建筑機械,存在這樣的問題:操作員必須密切注意地控制動臂的位置和速度,相當疲勞。
[0009]此外,根據上述以往的建筑機械,由于必須根據機體的傾斜角傳感器、回轉體的旋轉角傳感器、動臂旋轉角傳感器和臂旋轉角傳感器的輸出來運算靜態傾倒力矩和動態傾倒力矩來控制比例電磁閥,因此存在這樣的問題:控制、結構變得復雜,制造成本變高。
【發明內容】
[0010]因此,本發明的課題在于,提供一種建筑機械,其能夠利用簡單低價的結構來抑制機體的傾倒、并且減輕操作員的疲勞度。
[0011 ] 為了解決上述課題,本發明的建筑機械的特征在于,
[0012]該建筑機械具備:
[0013]行進裝置;
[0014]機體,其設置于該行進裝置;
[0015]動臂,其設置在上述機體上;
[0016]陀螺傳感器,其檢測上述機體的姿勢;
[0017]液壓泵;
[0018]致動器,其至少驅動上述動臂;
[0019]控制閥,其對從上述液壓泵提供至上述致動器的油進行控制;
[0020]遙控器,其輸出上述液壓泵和上述控制閥用的操作信號;以及
[0021]控制器,其根據上述操作信號和來自上述陀螺傳感器的輸出而與上述機體的姿勢相應地進行校正控制,減少上述液壓泵的排出量,以使上述機體不易傾倒。
[0022]根據上述結構,上述控制器根據來自上述陀螺傳感器的輸出而與上述機體的姿勢相應地進行校正控制,減少上述液壓泵的排出量,以使上述機體不易傾倒。
[0023]這樣,由于根據來自上述陀螺傳感器的輸出而與上述機體的姿勢相應地減少上述液壓泵的排出量,以使上述機體不易傾倒,因此,包括從液壓泵被提供油的至少驅動上述動臂的致動器在內的致動器的動作比通常變得遲緩,因此,操作員的操作變得容易,能夠簡單低價地抑制建筑機械的傾倒,并且能夠減輕操作員的疲勞度。
[0024]此外,由于這樣與機體的姿勢相應地來控制液壓泵的排出量,因此,在各種機體姿勢下都能夠確保與通常時同等的操作性,能夠抑制由于作業姿勢及作業狀態的組合而導致的操作性變差。例如,通過降低泵的排出量相對于操作量的變化的增益,從而能夠使操作時的致動器的動作遲緩,因此,即使在進行與通常同等的操作的情況下,也能夠使機體更安全地動作,能夠抑制操作員的疲勞度。
[0025]在一個實施方式中,
[0026]上述控制器根據來自上述遙控器的上述操作信號而進行校正控制,使得在上述動臂向上述機體傾倒的方向動作時使上述液壓泵的排出量減少。
[0027]根據上述實施方式,由于進行校正控制而使得在上述動臂向上述機體傾倒的方向動作時使上述液壓泵的排出量減少,即,考慮上述動臂的動作方向,減少上述液壓泵的排出量而降低致動器的速度,因此能夠進一步地抑制建筑機械的傾倒、并且能夠進一步地減少操作員的疲勞度。
[0028]在一個實施方式中,
[0029]上述機體包括回轉臺,
[0030]上述致動器包括使上述回轉臺回轉的液壓馬達,
[0031 ] 上述陀螺傳感器設置于上述回轉臺。
[0032]根據上述實施方式,由于上述陀螺傳感器設置于上述回轉臺,因此上述陀螺傳感器能夠檢測出上述回轉臺相對于水平面的傾斜,并且能夠檢測出上述回轉臺的朝向、即動臂的在俯視時的朝向。
[0033]因此,上述控制器能夠根據來自上述陀螺傳感器的上述操作信號表示的回轉臺的傾斜和動臂的在俯視時的朝向來減少上述液壓泵的排出量而降低驅動動臂的致動器和液壓馬達的速度。因此,能夠進一步地抑制建筑機械的傾倒、并且能夠進一步地減少操作員的疲勞。
[0034]在一個實施方式中,
[0035]上述控制器根據表示上述回轉臺的傾斜角和上述動臂的俯視時的朝向的上述陀螺傳感器的輸出而進行校正控制,減少上述液壓泵的排出量,以使上述機體不易傾倒。
[0036]根據上述實施方式,由于考慮上述回轉臺的傾斜角和上述動臂的俯視時的朝向來減少上述液壓泵的排出量而降低使回轉臺回轉的液壓馬達和驅動動臂的致動器這兩方的速度,因此,能夠進一步地抑制建筑機械的傾倒、并且能夠更進一步地減少操作員的疲勞。
[0037]在一個實施方式中,
[0038]上述建筑機械具備動臂旋轉角傳感器,上述動臂旋轉角傳感器檢測上述動臂的旋轉角,
[0039]根據表示上述回轉臺的傾斜角和上述動臂的俯視時的朝向的上述陀螺傳感器的輸出,按針對機體狀態的危險度而確定的校正系數對被校正控制后的上述液壓泵的排出量進一步地進行校正,其中上述機體狀態的危險度基于上述動臂的旋轉角。
[0040]根據上述實施方式,根據表示上述回轉臺的傾斜角和上述動臂的俯視時的朝向的上述陀螺傳感器的輸出,按針對機體狀態的危險度而確定的校正系數對確定的(被校正控制后的)上述液壓泵的排出量進一步地進行校正,其中上述機體狀態的危險度基于上述動臂的旋轉角,因此,能夠更適當地減少液壓泵的排出量、更適當地降低致動器的速度而更進一步地減少操作員的疲勞度。
[0041]在一個實施方式中,
[0042]上述控制閥包括入口節流通道、出口節流通道和旁路節流通道。
[0043]根據上述實施方式,上述控制閥包括具有各自的開口特性的入口節流通道、出口節流通道和旁路節流通道,在操作性、操作感變好的基礎上,進而根據上述陀螺傳感器的輸出而與機體的姿勢相應地通過控制器來減少液壓泵的排出量,因此,能夠更進一步地減輕操作員的疲勞。
[0044]在一個實施方式中,
[0045]上述遙控器是遙控閥。
[0046]根據上述實施方式,由于上述遙控器是遙控閥,因此,能夠根據操作量來控制作為液壓信號的先導壓力,并輸出與操作量相應的作為電信號的操作信號。
[0047]但是,上述遙控閥也可以是僅產生液壓信號的遙控閥。
[0048]發明效果
[0049]根據本發明,由于根據來自陀螺傳感器的輸出而與機體的姿勢相應地減少液壓泵的排出量來使上述機體不易傾倒,因此,從液壓泵被提供油的致動器的動作比通常變遲緩,操作員的操作變得安全、容易,能夠簡單低價地抑制建筑機械傾倒、并且能夠減輕操作員的疲57度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0050]圖1是本發明的第一實施方式的建筑機械的主視圖。
[0051]圖2是上述第一實施方式的要部的框圖。
[0052]圖3是上述第一實施方式的要部的回路圖。
[0053]圖4是說明上述第一實施方式的控制器的動作的流程圖。
[0054]圖5是示出上述第一實施方式的液壓泵的排出量的校正控制的線圖。
[0055]圖6是說明上述第一實施方式的建筑機械的動作的概略主視圖。
[0056]圖7是說明上述第一實施方式的建筑機械的動作的概略俯視圖。
[0057]圖8是說明本發明的第二實施方式的建筑機械的控制器的動作的流程圖。
[0058]圖9是說明上述第二實施方式的液壓泵的排出量的校正控制的線圖。
[0059]標號說明
[0060]I液壓泵
[0061]2液壓馬達
[0062]3控制閥
[0063]5遙控閥
[0064]70控制器
[0065]8陀螺傳感器
[0066]11行進裝置
[0067]12機體
[0068]23回轉臺
[0069]25動臂
[0070]26臂
[0071]27鏟斗
[0072]31旁路節流通道
[0073]32入口節流通道
[0074]33出口節流通道
[0075]41、42、43 液壓缸
[0076]40作業機
[0077]51動臂旋轉角傳感器
[0078]52臂旋轉角傳感器
[0079]53鏟斗旋轉角傳感器
【具體實施方式】
[0080]下面,通過圖示的實施方式對本發明詳細地進行說明。
[0081](第一實施方式)
[0082]如圖1所示,作為該第一實施方式的建筑機械的一個示例的液壓挖掘機具備行進裝置11和設置于該行進裝置11的機體12,該機體12具有:下部21,其被行進裝置11支承;以及上部的回轉臺23,其借助于回轉機構22而以能夠回轉的方式設置于該下部21。在該回轉臺23的前方單側設置有駕駛室24,將動臂25以能夠俯仰的方式設置在回轉臺23的前方的中央。將臂26以能夠上下地旋轉的方式設置在該動臂25的前端,將鏟斗27以能夠旋轉的方式設置在該臂26的前端。
[0083]通過動臂用液壓缸41而使上述動臂25俯仰,通過臂用液壓缸42而使臂26旋轉,通過鏟斗用液壓缸43而使鏟斗27旋轉。上述液壓缸41、42、43是致動器的一個示例。
[0084]在上述回轉臺23的上方設置有:液壓馬達2,其用于使該回轉臺23借助于回轉機構22而回轉;回轉角傳感器45,其檢測回轉臺23的回轉角;以及陀螺傳感器8,其檢測回轉臺23的姿勢。
[0085]此外,通過動臂旋轉角傳感器51來檢測上述動臂25的旋轉角,通過臂旋轉角傳感器52來檢測上述臂26的旋轉角,通過鏟斗旋轉角傳感器53來檢測上述鏟斗27的旋轉角。
[0086]上述回轉臺23、動臂25、臂26、鏟斗27、液壓馬達2、動臂用液壓缸41、臂用液壓缸42和鏟斗用液壓缸43等構成作業機40。
[0087]圖2是該第一實施方式的建筑機械的要部的框圖。如圖2所示,通過控制閥3來控制從液壓泵I向回轉臺用液壓馬達2的工作油的供給方向和供給量,該控制閥3根據來自作為遙控器的一例的操作用遙控閥5的先導壓力來進行控制。
[0088]此外,在驅動上述動臂25 (參照圖1)的作為致動器的液壓缸41也如圖2所示那樣地與液壓馬達2同樣地連接有未圖示的控制閥,控制來自液壓泵I的油。雖未圖示,但針對臂用液壓缸42、鏟斗用液壓缸43等每個致動器設置有控制閥。
[0089]上述控制閥3是滑閥,如圖3中示意性地示出那樣具有旁路節流通道31、入口節流通道32和出口節流通道33。利用在滑閥處機械加工而成的未圖示的槽狀的通道而如在圖3的各線圖中用實線所示那樣預先確定該旁路節流通道31、入口節流通道32和出口節流通道33的相對于操作量的開口面積(開口特性)。通過采用具有這樣的開口特性的控制閥3,從而操作性、操作感變好。
[0090]此外,如圖2所示,上述陀螺傳感器8向控制器70輸出表示機體姿勢信息、即機體12的相對于水平面的傾斜角(回轉臺23的相對于水平面的傾斜角)和回轉臺23的朝向、即作業機40的俯視時的朝向(動臂25的俯視時的朝向)的信號。上述控制器70根據從作為遙控器的一例的操作用遙控閥5接收的操作信號(與操作桿角相應的壓力及角度信號)和作為上述陀螺傳感器8的輸出的上述機體姿勢信息而制作出排出量指令信號并輸出至液壓泵I。
[0091]根據該排出量指令信號,如在圖3中在液壓泵I的橫的線圖中用虛線示出那樣地對液壓泵I的排出量進行校正控制。在該線圖中,實線是相對于液壓泵I的排出量未被校正的通常時的操作量的液壓泵I的排出量。另外,上述液壓泵I是可變容量型的液壓泵,但也可以采用固定容量型的液壓泵來控制旋轉速度而對排出量進行控制。
[0092]按圖4所示的步驟SI?S4的順序來進行該校正控制。如圖4所示,首先,上述控制器70將陀螺傳感器8的輸出(機體姿勢信息)接收進來(步驟SI),判斷回轉臺23是否傾斜預先確定的值以上(步驟S2)。若為否,則重復該步驟S2的判斷,若為是,則進入到步驟S3。
[0093]在步驟S3中,根據來自陀螺傳感器8的機體姿勢信息來判斷動臂25的在俯視時的朝向是否是回轉臺23的傾斜方向朝上。若在步驟S3中判斷為否,則返回到步驟S2,若在步驟S3中判斷為是,則進入到步驟S4。
[0094]在步驟S4中,根據來自操作用遙控閥5的操作信號來判斷動臂25旋轉的方向是否是回轉臺23的傾斜方向朝下,若為否,則返回到步驟S2,若為是,則進入到步驟S5。
[0095]在步驟S5中,相對于圖5中用實線所示的通常時的液壓泵I的排出量而按虛線所示的模式與操作量相應地來對液壓泵I的排出量進行校正控制。根據該圖5中的虛線所示的模式,減小液壓泵I的排出量相對于操作量的增加率,使速度變化遲緩,此外,限制排出量的上限來抑制最高速度,抑制機體12急劇地變為危險姿勢。在圖5中,多條虛線以回轉臺23的傾斜角作為參數,該傾斜角越大,越成為下側的虛線,排出量越小。該虛線的模式也可以預先存儲在未圖示的存儲器中,根據操作量和回轉臺的傾斜角而從存儲器中讀取液壓泵I的排出量,對液壓泵I進行控制,或者也可以按表示該虛線的預先存儲的運算式來控制液壓泵I的排出量。
[0096]在上述結構的液壓挖掘機中,當前,如圖6所示,液壓挖掘機位于傾斜預先確定的值以上的斜面100上。并且,利用操作用遙控閥5而如在圖6中箭頭X所示那樣地使動臂25向提升的方向旋轉。
[0097]此時,由于在機體12傾斜的姿勢下進行將動臂25提升的操作,因此機體12的重心位置后退,機體12傾倒的可能性增加,但由于如下那樣地被校正控制,因此能夠抑制機體12傾倒,并且能夠減輕操作員的疲勞度。
[0098]上述控制器70根據來自陀螺傳感器8的機體姿勢信息而判斷為回轉臺23傾斜預先確定的值以上(圖4中的步驟S2),并且,根據來自上述陀螺傳感器8的機體姿勢信息而判斷為動臂25的朝向是在俯視時回轉臺23的傾斜方向朝上(步驟S3)。
[0099]接著,根據來自操作用遙控閥5的操作信號而判斷為使動臂25旋轉的方向X是回轉臺23的傾斜方向朝下(步驟S5),按圖5中虛線所示的模式對液壓泵I的相對于操作量的排出量進行校正控制,使得比通常時減少(步驟S4)。根據該圖5中用虛線所示的校正控制,將回轉臺23的傾斜角作為參數,該傾斜角越大,排出量的減少變得越大。
[0100]如該圖5的虛線所示,通過控制液壓泵I的排出量,從而減小排出量相對于操作量的增加增益,使動臂25及回轉臺23等的致動器的速度變化遲緩,此外,限制排出量的上限,抑制動臂25及回轉臺23等的最高速度,能夠抑制機體12急劇地變成危險姿勢,能夠抑制機體12傾倒。
[0101]此外,由于動臂25及回轉臺23等的致動器的速度變化變遲緩,因此操作員無需過度地慎重,能夠減輕操作員的疲勞度。
[0102]此外,能夠抑制由于作業姿勢及作業狀態的組合而導致的操作性變差。例如,通過減少液壓泵I的排出量,從而能夠使操作時的致動器的動作遲緩,因此,即使在進行與通常同等的操作的情況下,也能夠使機體12更安全地動作,能夠抑制操作員的疲勞度。
[0103]此外,由于在維持上述控制閥3的開口特性的狀態下進行校正,使得減少液壓泵I的排出量,因此,對操作員來說不會損害操作性、操作感。
[0104](第二實施方式)
[0105]作為該第二實施方式的建筑機械的一個示例的液壓挖掘機,按圖1所示的動臂旋轉角傳感器51的輸出對圖5所示的校正時的液壓泵I的排出量的模式進一步地進行校正,僅這點與第一實施方式的液壓挖掘機不同。
[0106]因此,由于第二實施方式的硬件與第一實施方式相同,因此引用圖1?3、圖5及其說明,下面僅對不同的結構進行說明。
[0107]該第二實施方式的圖8所示的流程圖與第一實施方式的圖4所示的流程圖僅在追加了步驟S6這點上與圖4不同,因此,關于步驟SI?S5,引用第一實施方式的說明而省略,下面僅對步驟S6進行說明。
[0108]控制器70在圖8的步驟S6中將圖9的⑶所示的基于機體狀態的危險度的校正系數與在步驟S5中求出的根據回轉臺23的傾斜角和動臂25的朝向而確定的液壓泵I的圖9的㈧所示的校正排出量相乘,對液壓泵I的校正排出量進行校正,根據該校正的校正排出量來控制液壓泵I的排出量。
[0109]這里,由于考慮到動臂25越抬高機體12的危險度越高,因此根據與動臂25的高度對應的通過動臂旋轉角傳感器51檢測出的旋轉角來定義機體狀態的危險度。但是,也可以除了采用動臂旋轉角傳感器51的輸出以外還采用臂旋轉角傳感器52的輸出、或者采用臂旋轉角傳感器52和鏟斗旋轉角傳感器53的輸出而根據作業機40的高度來定義機體狀態的危險度。但是,由于動臂25的旋轉角是機體狀態的危險度的主要因素,因此,在該第二實施方式中,按動臂25的旋轉角來定義。
[0110]并且,將如圖9的(B)所示的示出機體狀態的危險度與校正系數之間的關系的線圖預先存儲在未圖示的存儲器中。并且,將圖9的(A)所示的根據回轉體23的傾斜角和動臂25的朝向而校正的校正后的輸出值即校正排出量與圖9的(B)所示的校正系數相乘,計算出液壓泵I的校正后的校正排出量。并且,由于在操作動臂25時結合動臂25的旋轉角度而逐次地使校正系數變化,因此液壓泵I的校正后的校正排出量逐次地變化。
[0111]這樣,控制器70根據與動臂25的旋轉角度相應地變化的校正系數而對根據回轉體23的傾斜角和動臂25的朝向而校正的校正排出量逐次地進行校正,并將液壓泵I的排出量控制成該校正后的校正排出量,因此,能夠更適當地減少液壓泵I的排出量、更適當地降低動臂25、液壓馬達2等致動器的速度、更可靠地抑制機體傾倒,并且,能夠更進一步地減少操作員的疲勞度。
[0112]在上述第一、第二實施方式中,如圖5中的虛線的折線所示那樣地對液壓泵I的相對于操作量的排出量進行校正,但該校正不限于折線,也可以沿著未圖示的直線或彎曲的曲線來進行校正。
[0113]此外,在上述第一、第二實施方式中,作為遙控器而采用了輸出先導液壓信號和電信號的操作用遙控閥5,但也可以采用僅輸出電信號的遙控器。
[0114]此外,在上述第一、第二實施方式中,控制閥3是具有入口節流通道32、出口節流通道33和旁路節流通道31的單一的閥,但控制閥也可以是由分別與入口節流通道、出口節流通道和旁路節流通道對應的多個閥構成的復合閥。此外,控制閥也可以是具有入口節流通道和出口節流通道而不具有旁路節流通道的控制閥。
[0115]此外,在上述第一、第二實施方式中,建筑機械是液壓挖掘機,但本發明不限于液壓挖掘機,還能夠應用于如起重機等的建筑機械。例如,也可以是如汽車起重機等那樣具有動臂和臂而不具有回轉臺的建筑機械。
[0116]也可以將在上述第一、第二實施方式和變形例中所述的構成要素適當地組合,此夕卜,當然也可以適當地選擇、置換或者刪除。
【權利要求】
1.一種建筑機械,其特征在于, 該建筑機械具備: 行進裝置(11); 機體(12),其設置于該行進裝置(11); 動臂(25),其設置在上述機體(12)上; 陀螺傳感器(8),其檢測上述機體(11)的姿勢; 液壓泵⑴; 致動器(2、41),其至少驅動上述動臂(25); 控制閥(3),其對從上述液壓泵(I)提供至上述致動器(2、41)的油進行控制; 遙控器(5),其輸出上述液壓泵(I)和上述控制閥(3)用的操作量信號;以及 控制器(70),其根據上述操作量信號和來自上述陀螺傳感器(8)的輸出而與上述機體(12)的姿勢相應地進行校正控制,減少上述液壓泵(I)的排出量,以使上述機體(12)不易傾倒。
2.根據權利要求1所述的建筑機械,其特征在于, 上述控制器(70)根據來自上述遙控器(5)的上述操作量信號而進行校正控制,使得在上述動臂(25)向上述機體(12)傾倒的方向動作時使上述液壓泵(I)的排出量減少。
3.根據權利要求2所述的建筑機械,其特征在于, 上述機體(12)包括回轉臺(23), 上述致動器(2、41)包括使上述回轉臺(23)回轉的液壓馬達(2), 上述陀螺傳感器(8)設置于上述回轉臺(23)。
4.根據權利要求3所述的建筑機械,其特征在于, 上述控制器(70)根據表示上述回轉臺(23)的傾斜角和上述動臂(25)的俯視時的朝向的上述陀螺傳感器(8)的輸出而進行校正控制,減少上述液壓泵(I)的排出量,以使上述機體(12)不易傾倒。
5.根據權利要求4所述的建筑機械,其特征在于, 上述建筑機械具備動臂旋轉角傳感器(51),上述動臂旋轉角傳感器(51)檢測上述動臂(25)的旋轉角, 根據表示上述回轉臺(23)的傾斜角和上述動臂(25)的俯視時的朝向的上述陀螺傳感器(8)的輸出,按針對機體狀態的危險度而確定的校正系數對被校正控制后的上述液壓泵(I)的排出量進一步地進行校正,其中上述機體狀態的危險度基于上述動臂(25)的旋轉角。
6.根據權利要求1至5中的任一項所述的建筑機械,其特征在于, 上述控制閥(3)包括入口節流通道(32)、出口節流通道(33)和旁路節流通道(31)。
7.根據權利要求1至6中的任一項所述的建筑機械,其特征在于, 上述遙控器(5)是遙控閥(5)。
【文檔編號】B66C13/20GK104514241SQ201410495510
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月25日 優先權日:2013年9月27日
【發明者】瀨川均 申請人:大金工業株式會社