CN104487635A - 作业机械 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种利用简单的结构以及运算，在将对驱动促动器的指令从动作指令状态变更成停止指令状态的情况下，也能够实现适于每个驱动促动器的停止特性的作业机械。作业机械(1)具有：行驶体(2)；安装于行驶体上的作业机械主体(3)；以能够沿上下方向自由摆动的方式安装于作业机械主体的作业前置体(6)；以及对其进行控制的控制装置(60)。控制装置(60)在将对驱动促动器(7、11、13、15)的指令从动作指令状态变更成停止指令状态的情况下，对各驱动促动器的动作进行变更，以便满足针对每个各驱动促动器设定的停止特性。

Description

作业机械

技术领域

本发明涉及使用于构造物拆除工程、废弃物拆除工程、道路工程、建设工程、土木工程等的作业机械，特别地涉及具有适于每个驱动促动器的停止特性的作业机械。

背景技术

以往，作为使用于构造物拆除工程、废弃物拆除工程、道路工程、建设工程、土木工程等的作业机械，公知有如下机械：在通过动力系统行驶的行驶体的上部以能够自由旋转的方式安装作业机械主体，并且在作业机械主体以能够沿上下方向自由摆动的方式安装多关节型的作业前置体，利用促动器对构成作业前置体的各前置部件进行驱动。作为上述的作业机械的一个例子，存在如下作业机械：将液压挖掘机设为基体，具备一端以能够自由摆动的方式连结于作业机械主体的起重臂、一端以能够自由摆动的方式连结于起重臂的前端的悬臂、安装于悬臂的前端的抓斗、铲斗、破碎机、粉碎机等作业工具，能够进行所希望的作业。

在上述的作业机械中，为了对质量较大的行驶体、作业机械主体以及作业前置体进行驱动从而进行作业，在操作者因某些理由而进行使动作中的行驶体、作业机械主体、或者作业前置体的驱动急剧地停止的操作的情况下，产生与此时的减速加速度对应的惯性力。作业机械因该惯性力的影响而振动，从而乘坐感觉、作业效率劣化，进而也对耐久性给予负面影响。另外，由于作业机械的稳定性因惯性力而劣化，因此在以勉强的作业姿势进行过度的减速的情况下，存在达到翻倒的可能性。

作为缓和伴随着急停的冲击的方法，公知有如下方法：设置起重臂缸、对起重臂缸的起动、停止以及方向切换进行控制的主控制阀、将先导信号压力供给至主控制阀的滑阀的操作杆、检测操作杆的操作量的操作杆检测单元、起重臂缸压力检测单元、以及在根据检测信号判断为起重臂缸急停的情况下基于来自控制器的输入信号能够切换地设置于先导流路的对供给至起重臂上升侧的信号压力进行控制的起重臂振动防止单元(例如，参照专利文献1)。

另外，作为应对伴随着急停的稳定性的变化的方法，公知有如下方法：具备检测作业前置体的起重臂角、悬臂角、铲斗角以及旋转体的旋转角的角度传感器、以及检测车体的前后方向的倾斜的倾斜角传感器，根据这些各角度传感器以及倾斜角传感器的检测值与车体的规定部分的尺寸来运算作业机械的静态翻倒力矩，将使用旋转角速度计算出的旋转体的旋转的离心力所得到的翻倒力矩和使用旋转的最大角加速度计算出的在旋转体的急停时产生的翻倒力矩中的任意一方或者较大的一方加到静态翻倒力矩的值设为翻倒的判定条件，并根据上述判定条件的成立对旋转角速度进行控制(例如，参照专利文献2)。

另外，在工业车辆中，作为不抑制行驶时的最高速度，且在停止时不翻倒而安全地停止的技术，公知有如下技术：设置检测抬升载荷的载荷检测单元、抬升检测单元、检测抬升装置的前倾角的前倾角检测单元、检测前方的障碍物的有无的前方障碍物检测单元、车速检测单元、以及制动器踏入量检测单元，根据来自上述检测单元的检测值来计算车辆能够安全停止的距离，对制动装置的制动力进行控制(例如，参照专利文献3)。

另外，作为抑制作业机械的可动部的加减速时的振动，提高作业效率以及安全性的技术，公知有如下技术：设置检测作业机械的可动部的旋转角度以及角加速度的检测单元，基于旋转角度以及角加速度来运算在可动部的加减速时产生的旋转力矩，并且利用该旋转力矩来运算作业机械整体相对于作业机械欲旋转的旋转中心的惯性力矩，根据该旋转力矩与作业机械的惯性力矩来判定作业机械整体的绕旋转中心的角加速度是否超过预先设定的允许角加速度，在超过允许角加速度的情况下，修正对促动器的指令信号，限制可动部的加减速度(例如，参照专利文献4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-163730号公报

专利文献2：日本特开平7-180192公报

专利文献3：日本特开5-170399号公报

专利文献4：日本特开2003-184133号公报

发明内容

此处，为了减少在进行使动作中的行驶体、作业机械主体、或者作业前置体的驱动急剧地停止的操作的情况下产生的惯性力引起的负面影响，在将对驱动促动器的指令从操作状态变更成停止指令状态的情况下也缓慢地停止较有效。由此，能够缓和作用于可动部的惯性力，使因冲击带来的振动最小，从而能够抑制乘坐感觉、作业效率、耐久性的劣化，另外，能够更加稳定地保持作业机械。

另一方面，由于缓慢地停止，制动距离增大，因此在使停止特性过度地缓慢的情况下，存在与障碍物碰撞的风险增高，并且产生操作的不协调感觉的担忧。因此，根据作业机械的状态、动作来选择适当的停止特性尤为重要。另外，需要预先决定允许制动距离，并以制动距离不过度增大的方式设定缓停的程度。

然而，在专利文献1所记载的技术中，仅将起重臂动作作为对象，并且停止特性为唯一，而未考虑因作业机械的姿势引起的减速加速度的影响的大小的不同，存在因作业机械的状态无法充分地抑制惯性力而无法进行充分的冲击缓和的担忧、相反地成为过度地缓慢的停止的担忧。

在专利文献2所记载的技术中，虽考虑在旋转的急停时产生的惯性力引起的稳定性变化，在存在作业机械翻倒的可能性的情况下，通过限制旋转角速度来防止作业机械的翻倒，但是为了防止翻倒而限制动作速度的结构，所以存在作业效率劣化的可能性。另外，存在将能够对应的动作仅限于旋转动作的问题。

另外，在专利文献3所记载的技术中，根据需要延长停止距离，缓慢地停止，由此不抑制行驶时的最高速度便可防止停止时的翻倒。然而，由于使制动距离延长至不翻倒便能够安全地停止的安全停止距离，因此制动距离因运转状况而增长，从而存在向障碍物等碰撞的风险增高，并且产生操作不协调感觉的担忧。另外，在作业机械中到达安全停止距离前，驱动促动器到达行程末端，从而存在实现安全的停止变得困难的担忧。

另外，在专利文献4所记载的技术中，采用计算作业机械整体的绕旋转中心的角加速度并基于该值进行指令信号的修正的结构，为了计算作业机械整体的角加速度而需要检测各可动部的角加速度的检测单元。作为角加速度的检测方法提及了对旋转角度进行两次微分的例子，但通常微分运算使噪声增大，因此精度良好的角度测量成为必须，从而装置结构变成价格高昂。另外，构成为根据当前的角度以及角加速度来计算作业机械整体的角加速度，因此对促动器的指令信号的修正在已经超过允许值的角加速度绕作业机械整体的旋转中心产生的状况下开始，从而无法预先避免角加速度超过允许值。

并且，在专利文献2、专利文献3、专利文献4中，存在如下课题：为了计算使作业机械成为稳定所需的动作限制值而进行复杂的运算，为了进行实时的处理，而对进行控制运算的控制装置要求较高的性能。本发明的目的在于提供一种利用简单的结构以及运算，在将对驱动促动器的指令从动作指令状态变更成停止指令状态的情况下，也能够实现适于每个驱动促动器的停止特性的作业机械。

(1)为了实现上述目的，本发明的作业机械，具有：行驶体；以能够旋转的方式安装于所述行驶体的上部的作业机械主体；以能够沿上下方向自由摆动的方式安装于所述作业机械主体的作业前置体；对所述行驶体、所述作业机械主体以及所述作业前置体进行驱动的驱动促动器；以及对所述驱动促动器进行控制的控制装置，其中，所述控制装置在将对所述驱动促动器的指令从动作指令状态变更成停止指令状态的情况下，对每个所述驱动促动器的动作进行变更，以便满足针对每个所述驱动促动器设定的停止特性。

根据上述的结构，利用简单的结构以及运算，在将对驱动促动器的指令从动作指令状态变更成停止指令状态的情况下，也能够实现适于每个驱动促动器的停止特性。

(2)在上述(1)的基础上，优选所述控制装置将从停止指令直至停止结束所需的停止时间、驱动指令值的变化率、所述驱动促动器或者所述作业前置体前端的加速度以及制动距离中的至少一个作为所述驱动促动器的停止特性进行变更，改变所述变化率以便满足所述停止时间、所述加速度或者所述制动距离。

(3)在上述(1)或(2)的基础上，优选上述控制装置具备缓停设定单元，其基于针对每个所述驱动促动器预先决定的停止特性设定信息来设定缓停设定值；以及指令值修正单元，其在将对所述驱动促动器的指令从动作指令状态变更成停止指令状态，对每个所述驱动促动器的指令值的变化率不满足所述缓停设定单元的缓停设定值的情况下，修正对所述驱动促动器的指令值。

(4)在上述(2)的基础上，优选所述作业机械具备对所述作业机械的姿势进行检测的姿势检测单元，所述控制装置基于所述姿势检测单元的检测结果对所述停止特性进行变更。

(5)在上述(3)的基础上，优选所述缓停设定单元使用针对每个所述作业机械的姿势以及每个所述驱动促动器事先决定的停止特性设定信息以及所述姿势检测单元的检测结果，根据所述作业机械的姿势对所述缓停设定值进行变更，所述指令值修正单元在将对所述驱动促动器的指令从动作指令状态变更成停止指令状态，且对每个所述驱动促动器的指令值的变化率不满足所述缓停设定单元的缓停设定值的情况下，修正对所述驱动促动器的指令值。

(6)在上述(4)的基础上，优选所述控制装置还具备对作业机械的质量中心进行计算的重心计算单元，作为姿势信息使用所述重心计算单元的计算结果，并在所述重心计算单元中计算出的所述作业机械的质量中心与所述作业机械的翻倒支线的距离较短的情况，对所述驱动促动器的动作进行变更，以便与所述距离较长的情况相比使停止变得缓慢。

(7)在上述(5)的基础上，优选所述控制装置还具备对作业机械的质量中心进行计算的重心计算单元，作为姿势信息使用所述重心计算单元的计算结果，并在所述重心计算单元中计算出的所述作业机械的质量中心与所述作业机械的翻倒支线的距离较短的情况，对所述驱动促动器的动作进行变更，以便与所述距离较长的情况相比使停止变得缓慢。

(8)在上述(3)的基础上，优选所述指令值修正单元修正对所述驱动促动器的指令值，以便所述驱动促动器成为满足所述缓停设定单元的缓停设定值的等加速度减速。

(9)在上述(8)的基础上，优选所述指令值修正单元以具有至少两个斜度的修正曲线为基础修正对所述驱动促动器的指令值，以便所述驱动促动器成为满足所述缓停设定单元的缓停设定值的等加速度减速。

(10)在上述(1)或(2)的基础上，优选所述控制装置在将对所述驱动促动器的指令从停止指令状态变更成动作指令状态的情况下，对每个所述驱动促动器的动作进行变更，以便满足针对每个所述驱动促动器设定的起动特性。

(11)在上述(1)或(2)的基础上，优选所述控制装置根据对所述驱动促动器的指令值判定是否处于预先决定的动作中，在预先决定的动作时，不进行所述指令值的修正。

本发明的效果如下。

根据本发明，在将对驱动促动器的指令从动作指令状态变更成停止指令状态的情况下，也能够由简单的运算实现适于每个驱动促动器的停止特性。

附图说明

图1是表示第一实施方式所涉及的作业机械以及作业机械的传感器结构的侧视图。

图2是第一实施方式所涉及的作业机械的控制装置的概要结构图。

图3是表示第一实施方式所涉及的用于重心运算的作业机械的模型的图。

图4是表示第一实施方式所涉及的作业机械以及重心位置的俯视图。

图5A是表示第一实施方式所涉及的在指令值生成单元中使用的指令值修正曲线的例子的图。

图5B是表示第一实施方式所涉及的在指令值生成单元中使用的指令值修正曲线的例子的图。

具体实施方式

以下，使用图1～图5B对基于本发明的一实施方式的作业机械的结构以及动作进行说明。

首先，使用图1，对基于本实施方式的作业机械的整体结构进行说明。

图1是表示基于本发明的一实施方式的作业机械的整体结构的侧视图。

如图1所示，本实施方式所涉及的作业机械1具备：行驶体2；以能够旋转的方式安装于行驶体2的上部的作业机械主体3；以及由一端连结于作业机械主体3的多关节型的连杆机构构成的作业前置体6。作业机械主体3由旋转马达7以中心轴3c为中心被驱动而旋转。在作业机械主体3上设置有驾驶室4以及配重8。另外，在该作业机械主体3上的所需的部分具备有构成动力系统的发动机5、对作业机械1的起动停止以及动作整体进行控制的运转控制装置100。此外，图中的附图标记30表示地表面。

作业前置体6具有：一端连结于作业机械主体3的起重臂10；一端连结于起重臂10的另一端的悬臂12；以及一端连结于悬臂12的另一端的配件23，上述各部件分别构成为沿上下方向旋转。起重臂缸11为使起重臂10绕支点40转动的驱动促动器，并连结于作业机械主体3与起重臂10。悬臂缸13为使悬臂12绕支点41转动的驱动促动器，并连结于起重臂10与悬臂12。配件缸15为使配件23绕支点42转动的驱动促动器，并经由连杆16与配件23连结，经由连杆17连结于悬臂12。在图1所示的作业机械1安装有铲斗23作为配件，但除此之外，也能够任意地更换为抓斗、刀具、破碎机等未图示的其他配件。

在驾驶室4的内部设有用于操作人员输入对各驱动促动器的动作的指示的操作杆50、以及用于操作人员进行各种设定的用户设定输入单元55。

接下来，使用图2，对在本实施方式的作业机械使用的控制系统的结构进行说明。

图2是表示在本发明的一实施方式的作业机械使用的控制系统的结构的框图。此外，与图1相同的附图标记示出了相同的部分。

本实施方式的控制系统具备：姿势检测单元49；用户设定输入单元55；指令值检测单元51；控制装置60；以及驱动促动器7、11、13、15。

最初，对安装于作业机械1的各部的状态量检测单元(传感器)进行说明。本实施方式的状态量检测单元由检测作业机械1的姿势的姿势检测单元49、以及检测对各驱动促动器的指令值的指令值检测单元51构成。

姿势检测单元49检测作业机械1的姿势，具有角度传感器49A、倾斜传感器49B。

作业机械1具有旋转角度传感器3s、起重臂角度传感器40a、悬臂角度传感器41a以及配件角度传感器42a，这些传感器作为检测作业前置体6的姿势的角度传感器49A。旋转角度传感器3s检测图1所示的上部作业机械主体3相对于行驶体2的旋转角度，并设于上部作业机械主体3的旋转中心线3c上等。起重臂角度传感器40a检测图1所示的起重臂10相对于上部作业机械主体3的转动角度，并设于上部作业机械主体3与起重臂10的支点40等。悬臂角度传感器41a检测图1所示的悬臂12相对于起重臂10的转动角度，并设于起重臂10与悬臂12的支点41等。配件角度传感器42a检测图1所示的配件23相对于悬臂12的转动角度，并设于悬臂12与配件23的支点42等。

另外，作业机械1在图1所示的上部作业机械主体3具有姿势传感器3b，其作为检测地表面30的倾斜的倾斜传感器49B。

指令值检测单元51检测来自操作人员对作业机械的指令值，并具备设于图1所示的操作杆50的各种操作量传感器51A。作为各种操作量传感器51A设有：检测对图1所示的旋转马达7的驱动指令量的旋转杆操作量传感器51s；检测对起重臂缸11的驱动指令量起重臂杆操作量传感器51b；检测对悬臂缸13的驱动指令量的悬臂杆操作量传感器51a；以及检测对配件缸15的驱动指令量的配件杆操作量传感器51o。

图2的控制装置60具备：输入来自安装于作业机械1的各部的各传感器的信号的输入部60x；接受输入到输入部60x的信号并进行规定运算的运算部60z；以及接受来自运算部60z的输出信号并输出对作业机械1的各驱动促动器的驱动指令的输出部60y。

运算部60z由未图示的CPU(Central Processing Unit中央处理器)、由ROM(Read Only Memory只读存贮器)、RAM(Random Access Memory随机存取存储器)以及闪存器等构成的存储部、以及具备这些部件的微机以及未图示的周边电路等构成，并根据例如储存于ROM的程序进行动作。

运算部60z由根据从配备于作业机械1的姿势检测单元49读入的信号来设定驱动促动器的停止特性的缓停设定单元60a、以及以从指令值检测单元51读入的信号和缓停设定单元60a的计算结果为基础来计算对各驱动促动器的驱动指令值的指令值修正单元60e构成。

缓停设定单元60a以针对作业机械1的重心以及每个驱动促动器而预先设定的停止特性设定信息和当前的姿势信息为基础，计算所使用的缓停设定值71并输出。作为姿势信息列举各关节的角度、角速度、各促动器的长度、长度变化量、配件前端位置、作业机械1的重心位置等。以下，作为姿势信息，列举使用各关节的角度以及作业机械的重心位置的情况进行说明。

此处，所谓“缓停”是指为了抑制在将对驱动促动器的驱动指令(杆操作量)从动作指令状态移至停止指令状态的情况下(停止动作时)产生的惯性力，而限制可动部的减速加速度，从而使其缓慢停止。导入缓停，由于能够抑制惯性力，因此能够防止作业机械因较大的惯性力而振动，并能防止安全性、乘坐感觉、作业效率、耐久性等劣化。缓停设定值为表示缓停程度的指标，可列举停止所需的时间(停止时间)、停止所需的距离(制动距离)、减速加速度、每单位时间的杆操作量的变化量(杆操作量变化率)等。减速加速度越大，可动部越急剧停止，从而产生较大的惯性力，减速加速度越小，可动部越缓慢地停止，从而制动距离增大。换句话说，在缓停设定中将停止时间设定得较短的情况，将制动距离设定得较短的情况，将减速加速度设定得较大的情况，将杆操作量变化率设定得较大的情况，成为更加急剧的停止，相反在将停止时间设定得较长的情况，将制动距离设定得较长的情况，将减速加速度设定得较小的情况，将杆操作量变化率设定得较小的情况，成为更加缓慢的停止。因此，将缓停设定值设定为满足所需的惯性力抑制量的适当的值，从而不存在制动距离的过度增大，而能够获得上述效果。

以下，作为缓停设定值71，以使用了杆操作量变化率的情况为例，对缓停设定单元60a的动作的概要进行说明。

缓停设定单元60a具有：针对作业机械1的重心以及每个驱动促动器预先设定的停止特性设定信息保持单元60b、重心运算单元60c、以及缓停设定值决定单元60d。

在本实施方式中，停止特性设定信息保持单元60b将与预先设定的重心对应的允许杆操作量变化率k作为停止特性设定信息来保持。允许杆操作量变化率k按照每个各驱动促动器设定。此处，所谓允许杆操作量变化率k规定每单位时间的杆操作量的减少量的允许最大值，并设定为正值。

在作业机械的作业时，重心运算单元60c计算作业机械1的重心70。缓停设定值决定单元60d参照保持于停止特性设定信息保持单元60b的停止特性设定信息，将与当前的重心70适合的值作为缓停设定值71输出。

通过做成从预先设定的停止特性设定信息中选择缓停设定值71的结构，能够省略复杂的运算，进而能够以更加廉价的装置实现。另外，能够事先设计制动距离，因此能够避免制动距离过度地增加而产生接触的风险、操作不协调感觉的风险。

以下，对停止特性设定信息保持单元60b、重心运算单元60c、缓停设定值决定单元60d的详细进行说明。

保持于停止特性设定信息保持单元60b的停止特性设定信息是考虑到停止动作时的减速加速度对作业机械1影响的大小、可允许的制动距离而针对重心以及每个驱动促动器设定的允许杆操作量变化率。即便在产生相同大小的减速加速度的情况下，该减速加速度对作业机械1的行动的影响也因作业机械1的状态而不同。因此，在作业机械1处于容易受减速加速度引起的影响的状态的情况下，将允许杆操作量变化率设定得较小，以便更加缓慢地停止。

作为保持于停止特性设定信息保持单元60b的停止特性设定信息的方式可以是罗列针对每个某间隔(ある刻み)的值的方式，也可以以重心为变量的数式给予。

作为前者的例子可列举如下：将重心的可取得范围在前后方向、左右方向分别进行n分割、m分割，如以下的式(1)所示罗列各个情况下的允许杆操作量变化率的值。

式1

另外，作为后者的例子，可列举以下的式(2)那样的方式。

式2

k＝f(r_cogx，r_cogy)…(2)

此处，r_cogx为重心70的X坐标，r_cogy为重心70的Y坐标。

作业机械1的重心越远离旋转中心，越容易受减速加速度的影响。特别地，在稳定性的观点中，是重心远离旋转中心、直至翻倒支线的距离越短越容易成为不稳定的状态，并且，由于更强烈地受到由减速加速度引起的影响，因此容易进行不稳定化。

此处，翻倒支线是连结作业机械1与地表面30的最外侧的接地点的线段，在作业机械1具有履带来作为行驶体的情况下，连结左右链轮的中心点的线成为前方翻倒支线，连结左右空转轮的中心点的线成为后方翻倒支线，左右各自的履带链外侧端成为左右的翻倒支线。因此，如式(3)所示，若将允许杆操作量变化率以从重心至翻倒支线的距离越短其值越小的方式进行给予则有效。

式3

此处，

X_limit：从旋转中心至前后方向的翻倒支线的距离

Y_limit：从旋转中心至左右方向的翻倒支线的距离

k_max：允许杆操作量变化率的最大值

k_min：允许杆操作量变化率的最小值，

X_limit以及Y_limit为机械固有的值，k_max以及k_min是在设定允许杆操作量变化率时决定的值。

在式(3)中，假定从旋转中心至前方以及后方的翻倒支线的距离以及从旋转中心至左方以及右方的翻倒支线的距离分别大致相等，但在前方与后方、或者左方与右方直至翻倒支点的距离较大地不同的情况下，利用r_cogx、r_cogy的正负划分情况来决定k。

此处，使用图3，对在本实施方式的作业机械的控制系统的重心运算单元60c中使用的作业机械1的模型进行说明。

图3是在本发明的一实施方式的作业机械的控制系统的重心运算单元中使用的作业机械1的模型的说明图。此外，与图1相同的附图标记示出了相同的部分。

重心运算单元60c使用姿势检测装置49的检测值以及各构造部件的长度、质量信息来计算作业机械1的重心70。重心运算单元60c使用图3所示的作业机械1的模型。

在本例中，作为基准坐标系，如图3所示，以行驶体2为基准，在上部作业机械主体3的旋转中心线3c上的以行驶体2与地表面30连接的点O作为原点，将行驶体2的前后方向设定为X轴，将左右方向设定为Y轴，将旋转中心线3c方向设定为Z轴。基准坐标系的来自重力方向的倾斜使用安装于上部作业机械主体3的姿势传感器3b进行检测。另外，使用质量集中于各构造部件的重心的集中质点模型。

重心运算单元60c为了计算作业机械1的重心70，使用检测地表面30的倾斜的倾斜传感器49B(图2)(图1所示的设于作业机械主体3的姿势传感器3b)的值和检测作业前置体6的姿势的角度传感器49A(图2)(图1的设于作业机械1的各部的旋转角度传感器3s、起重臂角度传感器40a、悬臂角度传感器41a、配件角度传感器42a)的检测值，来对各连杆依次进行运动学计算，将行驶体、作业机械主体、起重臂、悬臂、配件的各质点2P、3P、10P、12P、23P的位置矢量r2、r3、r10、r12、r23作为以基准坐标系为基准的值进行计算。

使用各质点的位置矢量，重心运算单元60c如以下的式(4)所示导出作业机械1的重心70。

式4

$r_{\mathrm{cog}}=\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{m}_i{r}_i}{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{m}_i}\·\·\·\left(4\right)$

此处，

r_cog：质量中心矢量

m_i：第i个质点的质量

r_i：第i个质点的位置矢量

矢量是由X成分、Y成分、Z成分构成的三维矢量。

具体而言，重心70的X坐标r_cogx如以下的式(5)那样计算。

式5

$r_{\mathrm{cogx}}=\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{m}_i{r}_{\mathrm{ix}}}{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{m}_i}\·\·\·\left(5\right)$

另外，同样地，重心70的Y坐标r_cogy如以下的式(6)那样计算。

式6

$r_{\mathrm{cogy}}=\frac{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{m}_i{r}_{\mathrm{iy}}}{\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{m}_i}\·\·\·\left(6\right)$

在式(5)以及式(6)中，m是图3所示的各质点2P、3P、10P、12P、23P的质量，代入各质点的质量m₂、m₃、m₁₀、m₁₂、m₂₃。

接下来，对缓停设定值决定单元60d以及指令值修正单元60e的动作进行说明。

缓停设定值决定单元60d以作为重心运算单元60c的运算结果的重心70为基础，从停止特性设定信息保持单元60b中抽出最佳的停止特性设定信息，作为所使用的缓停设定值71输出。

如上所述，作为停止特性设定信息保持单元60b的方式，具有罗列相对于每个某间隔的重心70的设定值而给予的情况和作为数式而给予的情况。在前者的情况下，抽出与在重心运算单元60c计算出的重心70最接近的组合，将该组合的允许杆操作量变化率k作为缓停设定值71。具体而言，允许杆操作量变化率k在如式(1)那样给予的情况下，如以下的式(7)那样抽出。

式7

$\begin{array}{cc}k=k_{\mathrm{map}}[i,j]& (i=[\frac{n\·(r_{\mathrm{cogx}}-r_{\mathrm{cogxMIN}})}{r_{\mathrm{cogxMAX}}-r_{\mathrm{cogxMIN}}}],j=[\frac{n\·(r_{\mathrm{cogy}}-r_{\mathrm{cogyMIN}})}{r_{\mathrm{cogyMAX}}-r_{\mathrm{cogyMIN}}}\left]\right)\end{array}...\left(7\right)$

此处，如图4所示，r_cogxmax为重心的X坐标的能够取得的最大值，r_cogxmin为重心的X坐标的能够取得的最小值，r_cogymax为重心的Y坐标的能够取得的最大值，r_cogymin为重心的Y坐标的能够取得的最小值。另外，[A]为高斯符号，且表示A以下的最大整数。

另外，在后者的情况下，将重心运算单元60c的运算结果代入数学式而得到的值作为缓停设定值71。具体而言，在允许杆操作量变化率k用式(3)给予的情况下，成为将由式(5)以及式(6)计算出的值代入式(3)中的r_cogx、r_cogy来计算的值。

指令值修正单元60e使用在指令值检测单元51检测出的杆操作量和缓停设定单元60a的输出值，在杆操作量的变化率不满足缓停设定单元60a的设定值71的情况下，修正杆操作量来作为对驱动促动器的驱动指令值，以便更加缓慢地停止。

以下，对具体的修正方法进行说明。

考虑有各种用于实现缓停的杆操作量的修正方法，但最简单而言，判定当前的杆操作量变化率是否满足在缓停设定单元60a设定的允许杆操作量变化率k，在当前的杆操作量变化率比允许杆操作量变化率k大的情况下，使用图5A所示的修正曲线修正杆操作量以便成为满足允许杆操作变化率k的单调减少。换句话说，修正后的杆操作量成为以下的式(8)。

式8

此处，O_i(t)是时刻t的杆操作量，O_c(t)为时刻t的杆操作量修正值。

此处，使用图5A以及图5B，对在本实施方式的作业机械的控制系统的指令值修正单元60e中使用的指令值修正曲线的一个例子进行说明。

图5A以及图5B是在本发明的一实施方式的作业机械的控制系统的指令值修正单元中使用的指令值修正曲线的说明图。

为了不过度超过制动距离便可减少惯性力，采用等加速度减速是有效的。因此，为了进行更加有效的缓停，修正杆操作量，以便驱动促动器成为基于缓停设定值71的等加速度减速。

在杆操作量和驱动促动器的动作速度处于比例关系的情况下，如图5A所示，修正杆操作量以便成为满足缓停设定值71的单调减少，由此能够实现等加速度减速。

但是，实际上，杆操作量和驱动促动器的动作速度完全处于比例关系是少见的。在杆操作量和驱动促动器之间存在液压设备、驱动机构，驱动促动器的动作速度受到液压设备的响应延迟、机构的摩擦、晃动的影响，另外，即便杆操作量相同，动作速度也因油温、发动机转速而变化。换句话说，为了实现等加速度减速，需要考虑上述的影响来设定杆操作量的修正曲线。

为此，如果将上述的影响进行模型化，并使用逆向模型来计算杆操作量，则能够实现等加速度减速。另外，作为更加简单地实现等加速度减速的方法，如图5B所示，使用具有两个斜度的修正曲线。适当地设定两个斜度以及切换斜度的点，由此能够使驱动促动器的动作接近理想的响应。在修正曲线中，将杆操作量较大的区域的斜度k1设定为比杆操作量较小的区域的斜度k2大的值，由此能够使驱动促动器的动作接近等加速度减速。

此外，作为斜度的设定方法，能够由缓停设定值设定杆操作量较小的区域的斜度k2，并使另一方的斜度为机械固有的值或杆操作量较小的区域的斜度的常数倍。另外，就切换斜度的点而言，还能够是以成为杆操作量的能够取得的最大值为基础决定的机械固有的值的方法、成为停止指令前的杆操作量的规定的比例的方法、或以直至杆操作量成为0的时间始终相等的方式根据斜度k1、斜度k2以及停止前的杆操作量来计算的值。

使用上述的方法，由此能够基于缓停设定值71容易地变更等加速度减速的减速加速度。此时，修正后的杆操作量成为以下的式(9)。

式9

此处，Op为切换斜度的点。

以下，对本实施方式的作业机械的变更例进行说明。

作为状态量检测单元，在考虑到作业机械1在平坦的场所使用的情况、倾斜所带来的影响较少的情况下，能够成为省略倾斜传感器49B的结构。

另外，示出了在设置倾斜传感器49B的情况下，在上述的实施方式中，在上部作业机械主体3设置姿势传感器3b的例子，但代替姿势传感器3b，也可以构成为在行驶体2上设置倾斜传感器。控制装置60搭载于上部作业机械主体3上的例子较多，从布线的容易性来看，在上述的实施方式中示出了在上部作业机械主体3上设置传感器的例子。然而，在使用集电环、无线完成从行驶体2向作业机械主体3上的信号传输的情况下，能够将倾斜传感器设置于行驶体2。在行驶体2设置倾斜角传感器，从而能够不受旋转部的影响而更加正确地测量倾斜角。

另外，在从旋转中心至翻倒支线的距离不因旋转角度变化的情况下、在任意的旋转角度中均将停止特性设定为相同值的情况下，能够做成省略旋转角度传感器的结构。

另外，在配件角度对稳定性的影响较小的情况下，也可以做成省略配件角度传感器的结构。另外，为了以更少的传感器个数实现，也可以做成仅检测被认为是对稳定性的影响最大的角度的结构。例如，在前端的质量比支点41大，并且悬臂12的转动角度范围充分宽广的情况下，可认为是悬臂12的转动角度的影响较大。此时，也可以做成仅具有悬臂角度传感器41a而省略其他的传感器的结构。

另外，在上述的实施方式中，示出了在重心运算单元60c中作为配件23的质量使用已知的值m23的例子，但实际上，作业机械1使用配件部进行作业，因此配件部的质量在作业中变化。在配件部的质量变化较大的情况下，也可以追加对配件部的质量进行检测的载荷检测单元。

作为载荷检测方法，例如，存在在起重臂缸11的杆侧以及头部侧分别设置压力传感器的方法。在该方法中，根据两个压力传感器的检测值来计算包含配件部的载荷与作业前置体的自重的力矩Ml，另外，根据起重臂10、悬臂12的各角度传感器的检测值、起重臂10、悬臂12的各重心参数来计算作业前置体的自重力矩Moc。接着，根据上述力矩Ml与Moc的差分以及从起重臂转动支点40至配件23的距离来计算配件23的质量。

另外，作为其他的检测方法，也能够在连接悬臂12与配件23的销43以及连接连杆16与配件23的销44设置销力传感器，检测施加于销43、44的力的大小以及方向，由此也能够计算配件23的质量变化。

并且，在上述的实施方式中，在重心运算单元60c中，示出了使用行驶体2、上部作业机械主体3、起重臂10、悬臂12、配件23的各质点2P、3P、10P、12P、23P的例子，但也可以通过对几个质点进行统一，或者抽出影响较大的质点等，减少运算所使用的质点的个数。减少质点的个数，能够减少运算量。

另外，在上述的实施方式中，列举以下情况进行说明，即、作为缓停设定值71使用杆操作量变化率，作为停止特性设定信息保持单元60b，考虑停止动作时的减速加速度对作业机械1的影响的大小、被允许的制动距离，对重心70以及每个驱动促动器给予允许杆操作量变化率k的情况，但在代替杆操作量变化率而使用了停止时间、制动距离、减速加速度等其他的指标的情况下也能够相同地实施。在使用杆动作量变化率以外的指标的情况下，也可以在指令值修正单元60e中，使用各指标与杆操作量变化率的关系来计算杆操作量修正值。

另外，在上述的实施方式中，示出了对重心70以及每个驱动促动器给予缓停设定值71的例子，但缓停设定值71也可以为因操作作业机械1的操作人员的熟悉度、作业内容路面、周围的状况等而变更的值。在该情况下，能够考虑有根据预先给予的信息、各种传感器的输出值等自动地设定的结构、操作人员、作业管理者使用用户设定输入装置55任意地设定的结构等。

＜存在加速度传感器的情况＞

另外，也可以构成为使缓停设定值71与作业时的作业机械1的摇动的大小对应地变更。作业机械1的摇动较大的情况表示作业机械1的稳定性劣化，另外，若驾驶席4的摇动较大，则对操作人员给予不舒适感。在摇动较大的情况下，修正缓停设定值71以便进行更加缓慢地停止，另外，在摇动非常小的情况下，以允许更加陡峭的停止的方式来修正缓停设定值71，从而能够使缓停设定值为更加适于作业的值。

即使进行相同的动作，摇动的大小也因作业环境而不同，因此考虑有在驾驶席4等设置对加速度进行检测的加速度传感器，基于该检测值进行上述的缓停设定值71的修正的结构等。另外，考虑有稳定性以及对人体的影响因摇动的频率等而不同，因此也可以做成在加速度传感器的检测值使用实施了信号处理的值来进行缓停设定值71的修正的结构。

＜作为姿势信息使用重心以外的情况＞

另外，在上述的实施方式中，示出了作为姿势信息使用作业机械1的重心位置的例子，但也可以代替重心位置而将各关节的角度、角速度、各促动器的长度、长度变化量、配件前端位置等作为姿势信息来使用。

例如，在将各关节的角度作为姿势信息使用的情况下，停止特性设定信息保持单元60b将与关节角度对应的缓停设定值作为停止特性设定信息保持，缓停设定值决定单元60d参照保持于停止特性设定信息保持单元60b的停止特性设定信息，将与由角度传感器49A检测出的关节角度适合的值作为缓停设定值71输出。此时，也可以做成省略重心运算单元60c的结构。做成上述的结构，从而与上述的实施方式相比，能够减少运算量，从而能够成为更加简单的结构。

另外，在将各关节的角速度作为姿势信息使用的情况下，代替重心运算单元60c，设置关节角速度运算单元，以由角度传感器49A检测出的关节角度为基础来计算当前的关节角速度。停止特性设定信息保持单元60b将与关节角速度对应的缓停设定值作为停止特性设定信息保持，缓停设定值决定单元60d参照保持于停止特性设定信息保持单元60b的停止特性设定信息，将与在关节角速度计算单元计算出的关节角速度适合的值作为缓停设定值71输出。另外，代替设置角度传感器49A以及关节角速度计算单元，也可以做成在各关节设置角速度传感器的结构。采用上述的结构，从而与上述的实施方式相比，能够减少运算量，能够成为更加简单的结构，另外，参照速度，从而能够期待预测将来的状态的效果。

另外，在将各促动器的长度或者长度的变化量作为姿势信息使用的情况下，也能够与上述的例子相同地实施。具体而言，构成为以下结构即可，即、代替重心运算单元60c，而设置促动器状态计算单元，其以检测作业前置体6的姿势的角度传感器49A的检测值为基础来算出各促动器的长度或者长度变化量，停止特性设定信息保持单元60b将与促动器的长度或者长度变化量对应的缓停设定值作为停止特性设定信息保持，缓停设定值决定单元60d参照保持于停止特性设定信息保持单元60b的停止特性设定信息，将与在促动器状态计算单元计算出的促动器的长度或者长度变化量适合的值作为缓停设定值71输出。另外，代替设置角度传感器49A以及促动器状态计算单元，也可以在各促动器设置对促动器的长度或者长度变化量进行检测的检测单元，将该检测值作为姿势信息使用。另外，也可以采用促动器的长度变化量通过设置对促动器的长度进行检测的检测单元，并根据该检测值来计算的结构。采用上述的结构，从而与上述的实施方式相比，能够减少运算量，能够成为更加简单的结构。

另外，在将配件前端位置作为姿势信息使用的情况下，代替重心运算单元60c，设置对配件前端位置进行计算的配件位置计算单元。在配件位置计算单元中，使用对地表面30的倾斜进行检测的倾斜传感器49B的检测值、对作业前置体6的姿势进行检测的角度传感器49A的检测值、以及各连杆的长度信息，依次进行运动学计算，计算配件的前端的位置。另外，停止特性设定信息保持单元60b将与配件前端位置对应的缓停设定值作为停止特性设定信息保持，缓停设定值决定单元60d参照保持于停止特性设定信息保持单元60b的停止特性设定信息，将与由配件位置计算单元计算出的配件前端位置适合的值作为缓停设定值71输出。成为上述的结构，从而与将重心位置作为姿势信息使用的情况相比，能够减少运算量，从而能够成为更加简单的结构。另外，参照配件前端位置，因此在可以存在配件前端位置的区域有限制的情况下特别地有效。

＜存在缓起动的情况＞

另外，在上述的实施方式中，示出了仅在将对驱动促动器的驱动指令(杆操作量)从动作指令状态移至停止指令状态的情况下(停止动作时)，进行用于抑制惯性力的杆操作量的修正的例子，但除了停止动作时之外，在将上述驱动指令从停止指令状态移至动作指令状态的情况下(起动动作时)，也可以相同地进行杆操作量的修正。具体而言，与缓停设定值71相同地作为缓起动设定值，设定起动时间、起动加速度、每单位时间的杆操作量的增加量(杆操作量增加率)等，在指令值修正单元60e以满足设定值的方式进行杆操作量的修正。以下，列举与作为上述的缓停设定值设定杆操作量变化率，使用式(8)进行杆操作量的修正的例子相同地进行缓起动的情况，对缓停设定单元60a以及指令值修正单元60e的概要进行说明。在停止特性设定信息保持单元60b中，除了允许杆操作量变化率k之外，利用与允许杆操作量变化率k相同的方法对允许杆操作量增加率ka进行设定。此处，所谓允许杆操作量增加率ka是对每单位时间的杆操作量的增加量的允许最大值进行规定的值。缓停设定单元60a除了缓停设定值71之外，输出缓起动设定值。指令值修正单元60e除了缓停之外，为了与缓输入对应，使用在指令值检测单元51检测出的杆操作量与缓停设定单元60a的输出值，在杆操作量的变化率不满足缓停设定单元60a的设定值71或者72的情况下，修正杆操作量并作为驱动促动器的驱动指令值，以便进行更加缓慢地停止或者起动。具体而言，代替上述的式(8)，使用以下的式(10)来计算杆操作量修正值。

式10

由此，除了抑制在作业机械1的停止时产生的惯性力之外，也能够抑制在起动时产生的惯性力。

＜缓停·缓起动OFF模式的情况＞

在上述的实施方式中，示出了总是进行式(8)、式(9)、式(10)等的修正的例子，但存在因作业不同而期望不进行缓停、缓起动的情况。例如，在用于使附着于配件的土等落下的动作中，故意摇动配件部，缓停阻碍该作业。另外，在进行微量的移动的作业中，也存在由于缓起动、缓停而使作业效率劣化的担忧。上述的作业对稳定性的影响较小，不进行缓起动、缓停引起的负面影响较小。因此，也可以构成为对上述的动作等进行检测，自动地切换缓停以及缓起动。具体而言，使用在指令值检测单元51检测出的杆操作量，将动作小的微小的操作、在短时间内切换多次杆操作的方向的操作等作为切换缓停·缓起动的动作来检测，在该情况下，自动地切换而不进行式(8)、式(9)、式(10)等的修正。另外，替代使用杆操作量的自动判定，也可以构成为操作人员通过设置于用户设定输入单元55上的开关进行设定。

另外，在上述的实施方式中，作为操作杆50假定电气杆进行了说明，但在液压先导方式的情况下，追加根据来自控制装置60的输出生成先导压的压力生成装置，作为杆操作量对通过杆操作产生的先导压力进行测量，在压力生成装置中，以指令值修正单元60e的计算结果为基础生成先导压力，由此能够实施。

如以上进行了说明的那样，根据本实施方式，在将对驱动促动器的指令从动作指令状态变更成停止指令状态的情况下，也能够由简单的运算实现适于每个驱动促动器的停止特性。由此，能够减少伴随着急减速的惯性力影响，不会使制动距离过度地增大、损失作业速度便能够提高作业的稳定性。另外，同时能够提高作业机械的耐久性，减少作业者伴随着作业机械的振动的疲劳。

此外，在本实施方式中，作为作业机械使用液压挖掘机，但不限定于此，在斗式链轮装货机等其他的作业机械中，也能够获得适于每个驱动促动器的停止特性。

符号说明

1—作业机械，2—行驶体，3—作业机械主体，3b—姿势传感器(作业机械主体)，3c—中心线，3s—旋转角传感器，4—驾驶室，5—发动机，6—作业前置体，7—旋转马达，8—配重，10—起重臂，11—起重臂缸，12—悬臂，13—悬臂缸，15—配件缸，16、17—连杆，23—配件，30—地表面，40—起重臂转动支点，40a—起重臂角度传感器，41—悬臂转动支点，41a—悬臂角度传感器，42—配件转动支点，42a—配件角度传感器，49—姿势检测单元，49A—角度传感器，49B—倾斜传感器，50—操作杆，51—指令值检测单元，51A—操作量传感器，51s—旋转杆操作量传感器，51b—起重臂杆操作量传感器，51a—悬臂杆操作量传感器，51o—配件杆操作量传感器，55—用户设定输入单元，56—油温检测单元，57—发动机转速检测单元，60—控制装置，60a—缓停设定单元，60b—停止特性设定信息保持单元，60c—重心运算单元，60d—缓停设定值决定单元，60e—指令值修正单元，60x—输入部，60y—输出部，60z—运算部，70—重心，71—缓停设定值。

Claims (11)

1.一种作业机械，其具有：行驶体；以能够旋转的方式安装于所述行驶体的上部的作业机械主体；以能够沿上下方向自由摆动的方式安装于所述作业机械主体的作业前置体；对所述行驶体、所述作业机械主体以及所述作业前置体进行驱动的驱动促动器；以及对所述驱动促动器进行控制的控制装置，

所述作业机械的特征在于，

所述控制装置在将对所述驱动促动器的指令从动作指令状态变更成停止指令状态的情况下，对每个所述驱动促动器的动作进行变更，以便满足针对每个所述驱动促动器设定的停止特性。

2.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

所述控制装置将从停止指令直至停止结束所需的停止时间、驱动指令值的变化率、所述驱动促动器或者所述作业前置体前端的加速度以及制动距离中的至少一个作为所述驱动促动器的停止特性进行变更，

改变所述变化率以便满足所述停止时间、所述加速度或者所述制动距离。

3.根据权利要求1或2所述的作业机械，其特征在于，

所述控制装置具备：

缓停设定单元，其基于针对每个所述驱动促动器预先决定的停止特性设定信息来设定缓停设定值；以及

指令值修正单元，其在将对所述驱动促动器的指令从动作指令状态变更成停止指令状态，对每个所述驱动促动器的指令值的变化率不满足所述缓停设定单元的缓停设定值的情况下，修正对所述驱动促动器的指令值。

4.根据权利要求2所述的作业机械，其特征在于，

所述作业机械具备对所述作业机械的姿势进行检测的姿势检测单元，所述控制装置基于所述姿势检测单元的检测结果对所述停止特性进行变更。

5.根据权利要求3所述的作业机械，其特征在于，

所述缓停设定单元使用针对每个所述作业机械的姿势以及每个所述驱动促动器事先决定的停止特性设定信息以及所述姿势检测单元的检测结果，根据所述作业机械的姿势对所述缓停设定值进行变更，

所述指令值修正单元在将对所述驱动促动器的指令从动作指令状态变更成停止指令状态，且对每个所述驱动促动器的指令值的变化率不满足所述缓停设定单元的缓停设定值的情况下，修正对所述驱动促动器的指令值进行。

6.根据权利要求4所述的作业机械，其特征在于，

所述控制装置还具备对作业机械的质量中心进行计算的重心计算单元，

作为姿势信息使用所述重心计算单元的计算结果，并在所述重心计算单元中计算出的所述作业机械的质量中心与所述作业机械的翻倒支线的距离较短的情况，对所述驱动促动器的动作进行变更，以便与所述距离较长的情况相比使停止变得缓慢。

7.根据权利要求5所述的作业机械，其特征在于，

所述控制装置还具备对作业机械的质量中心进行计算的重心计算单元，

作为姿势信息使用所述重心计算单元的计算结果，并在所述重心计算单元中计算出的所述作业机械的质量中心与所述作业机械的翻倒支线的距离较短的情况，对所述驱动促动器的动作进行变更，以便与所述距离较长的情况相比使停止变得缓慢。

8.根据权利要求3所述的作业机械，其特征在于，

所述指令值修正单元修正对所述驱动促动器的指令值，以便所述驱动促动器成为满足所述缓停设定单元的缓停设定值的等加速度减速。

9.根据权利要求8所述的作业机械，其特征在于，

所述指令值修正单元以具有至少两个斜度的修正曲线为基础修正对所述驱动促动器的指令值，以便所述驱动促动器成为满足所述缓停设定单元的缓停设定值的等加速度减速。

10.根据权利要求1或2所述的作业机械，其特征在于，

所述控制装置在将对所述驱动促动器的指令从停止指令状态变更成动作指令状态的情况下，对每个所述驱动促动器的动作进行变更，以便满足针对每个所述驱动促动器设定的起动特性。

11.根据权利要求1或2所述的作业机械，其特征在于，

所述控制装置根据对所述驱动促动器的指令值来判定是否处于预先决定的动作中，在预先决定的动作时，不进行所述指令值的修正。