CN106988364A - 施工机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够避开EA缸的冲程末端来实现安全性高的机械操作的施工机械。本发明的施工机械具有：端部附属装置，设置于具备动臂及斗杆的附属装置的前端；液压泵，与引擎连接；动臂缸、斗杆缸、端部附属装置缸及端部附属装置驱动致动器，通过该液压泵所吐出的工作油而被驱动；传感器部，检测端部附属装置缸的缸位置；以及控制部，根据来自传感器部的信号来控制所述端部附属装置的输出，在端部附属装置进行动作时，若到达附属装置缸的末端位置附近，则控制部抑制端部附属装置的输出。

Description

施工机械

技术领域

本申请主张基于2015年10月27日申请的日本专利申请第2015-211034号的优先权。该申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及一种施工机械。

背景技术

液压挖土机在下部行走体上搭载有上部转动体，在该上部转动体上安装有附属装置，所述附属装置以动臂、斗杆、端部附属装置以及用于使这些工作的液压缸(动臂、斗杆、端部附属装置的各缸)作为基本构成。作为上述端部附属装置，搭载有破碎机的挖土机(施工机械)广泛供于实用。破碎机的动作通过内置于破碎机的破碎机缸来控制。

作为破碎机缸的控制，例如公开有如下结构，即，在斗杆与破碎机的复合操作时，泵吐出压为破碎机缸的安全压以下且达到作为接近安全压的值的设定值时，减少与破碎机缸的操作量相当的泵吐出量。由此，在破碎机缸即将到达冲程末端之前，减少泵吐出量来避免斗杆的急剧增速等问题。

专利文献1：日本特开2010-31978号公报

然而，安装破碎机并进行岩石等的破碎工作时，在将端部附属装置缸(以下，简称为EA缸)固定于冲程末端的位置来进行破碎工作的情况下，由EA缸内的工作油产生的冲击吸收力下降。若如此，则高振动、高冲击施加于整个附属装置，从而液压缸等设备有可能破损。

因此，在进行破碎工作时需要进行控制以免到达EA缸冲程末端。但是，上述专利文献1为仅考虑到避开破碎机缸的冲程末端这一点的结构，没有对避开EA缸的冲程末端这一点加以考虑。

发明内容

本实施方式的目的之一在于鉴于上述课题，提供一种能够避开EA缸的冲程末端来实现安全性高的机械操作的施工机械。

本发明的一种实施方式所涉及的施工机械提供如下施工机械：其具有：

端部附属装置，设置于具备动臂及斗杆的附属装置的前端；

液压泵，与引擎连接；

动臂缸、斗杆缸、端部附属装置缸及端部附属装置驱动致动器，通过该液压泵所吐出的工作油而被驱动；

传感器部，检测所述端部附属装置缸的缸位置；以及

控制部，根据来自所述传感器部的信号来控制所述端部附属装置的输出,

所述施工机械的特征在于，

在所述端部附属装置进行动作时，若所述端部附属装置缸的缸位置到达末端位置附近，则所述控制部抑制所述端部附属装置的输出。

发明效果

根据所公开的一种实施方式，可提供一种能够避开EA缸的冲程末端来实现安全性高的机械操作的施工机械。

附图说明

图1是施工机械的侧视图。

图2是表示施工机械的结构的块图。

图3是表示控制处理的流程图。

图4是表示与图3不同的控制处理的流程图。

图中：1-下部行走体，1A、1B-行走用液压马达，2-转动机构，2A-转动用液压马达，3-上部转动体，32-引擎室，4-动臂，5-斗杆，7-动臂缸，8-斗杆缸，9-端部附属装置缸(EA缸)，11-引擎，11a-交流发电机(发电机)，11b-启动器，11c-水温传感器，50-附属装置部，60-液压破碎机(端部附属装置)，61-破碎机缸(端部附属装置驱动致动器)，14-主泵(液压泵)，14a-调节器，14b-吐出压力传感器，14c-油温传感器，15-先导泵，16-高压液压管路，17-控制阀(端部附属装置驱动控制部)，18-管路，25-先导管路，26-操作装置，26A、26B-操纵杆，26C-踏板，30-控制器(控制部)，30a-临时存储部，40-图像显示装置，40a-转换处理部，41-图像显示部，42-输入部，42a-照明开关，42b-刮水器开关，42c-玻璃窗清洗器开关，42d-破碎机开关，70-蓄电池，74-引擎控制装置(ECU)，75-引擎转速调整刻度表(转速设定部)，80-摄像装置。

具体实施方式

图1表示本实施方式所涉及的施工机械的侧视图。本实施方式中，作为施工机械的一例，以挖土机为例进行说明。以下，将施工机械称作挖土机。在挖土机的下部行走体1上经由转动机构2可转动地搭载有上部转动体3，在上部转动体3的前方左侧部设有操纵室10。在上部转动体3的前侧中央部安装有附属装置部50。

在此，本说明书中，所谓上部转动体3的前侧为从上部转动体3的中央观察时安装有附属装置部50的一侧的部分。并且，所谓左侧为在上部转动体3中朝向前方(附属装置部50的延伸方向)时成为左的部分。并且，所谓右侧为在上部转动体3中朝向前方(附属装置部50的延伸方向)时成为右的部分。

在上部转动体3的后侧设有由引擎罩覆盖的引擎室32。在引擎室32内容纳有动力用引擎11，后端安装有平衡配重33。

附属装置部50具有：动臂4，在上部转动体3的前方中央部通过动臂缸7俯仰自如；斗杆5，基端侧可枢转地安装于该动臂4的前端，且能够通过斗杆缸8进行旋转；及作为端部附属装置的液压破碎机60，可枢转地安装于该斗杆5的前端，且能够通过端部附属装置缸9(以下，略记为EA缸9)进行旋转。另外，液压破碎机60根据挖土机的使用目的在现场进行拆卸，且同样地能够与作为端部附属装置的轧碎机、铲斗(未图示)等进行更换。

液压破碎机60通过搭载于内部的作为端部附属装置驱动致动器的破碎机缸61振动而进行岩盘等的粉碎工作。

本实施方式的EA缸9中安装有检测缸的冲程量的作为传感器部的冲程传感器9S。因此，能够根据EA缸9的冲程量来检测缸位置。

液压破碎机60通过构成端部附属装置连杆62的第1连杆62a和第2连杆62b与斗杆5连接。

在上部转动体3的操纵室10内搭载有操作人员进行附属装置部50的操作的图像显示装置或操纵杆、加速器等各种操作设备。

接着，根据图2所示的块图对挖土机的结构进行说明。

挖土机的动力系统主要包含引擎11、主泵14、先导泵15、控制阀17、操作装置26、控制器30及引擎控制装置(ECU)74等。

引擎11为附属装置部50的驱动源，例如为以维持规定转速的方式动作的柴油引擎。引擎11的输出轴连接于主泵14及先导泵15的输入轴。所谓技术方案中所记载的“液压泵”尤其是指主泵14。

主泵14为经由高压液压管路16向控制阀17供给工作油的液压泵，例如为斜板式可变容量型液压泵。主泵14通过改变斜板的角度(偏转角)来调整活塞的冲程长度，能够改变吐出流量即泵输出。主泵14的斜板通过调节器14a来控制。调节器14a对应于对电磁比例阀(未图示)的控制电流的变化而改变斜板的偏转角。例如，通过增加控制电流，调节器14a加大斜板的偏转角来增加主泵14的吐出流量。并且，通过减少控制电流，调节器14a减小斜板的偏转角来减少(降低)主泵14的吐出流量。

先导泵15为用于经由先导管路25向各种液压控制设备供给工作油的液压泵，例如为固定容量型液压泵。

控制阀17为控制附属装置部50中的液压系统的液压控制阀。控制阀17根据与后述的操纵杆或踏板26A～26C的操作方向及操作量相对应的压力变化，例如对动臂缸7、斗杆缸8、EA缸9、行走用液压马达1A(右侧用)、行走用液压马达1B(左侧用)及转动用液压马达2A中的一个或多个选择性地供给从主泵14通过高压液压管路16供给的工作油。另外，以下说明中，将动臂缸7、斗杆缸8、EA缸9、行走用液压马达1A(右侧用)、行走用液压马达1B(左侧用)及转动用液压马达2A统称为“液压致动器”。

作为端部附属装置驱动致动器的破碎机缸61和控制阀17通过管路18连接。

控制阀17具有限制向管路18的吐出流量的作为端部附属装置驱动控制部的功能。控制阀17例如也可以具有在从冲程传感器9S获取EA缸9的冲程位置为末端位置附近的信号时限制(降低)向管路18的吐出流量的功能。并且，也可以控制成，在从冲程传感器9S获取EA缸9的冲程位置为末端位置附近的信号时限制EA缸9的冲程动作，以不向末端位置进一步行进。所谓末端位置是指冲程末端，所谓末端位置附近是指例如冲程量成为10％～15％左右的位置。关于冲程量，在收缩侧冲程末端时为0％，伸长侧冲程末端时为100％。

操作装置26为用于由操作人员进行液压致动器的操作的装置。操作装置26通过先导管路25a向对应于液压致动器的每一个的流量控制阀的先导端口供给经由先导管路25从先导泵15供给的工作油。另外，供给至先导端口的每一个的工作油的压力设为与对应于液压致动器的每一个的操纵杆或踏板26A～26C的操作方向及操作量相对应的压力。并且，操纵杆上设有开关。操作人员通过操作开关或踏板的工作、停止，就能够不松开操纵杆而使液压破碎机60进行工作。

作为控制部的控制器30为用于控制附属装置部50的控制装置，例如由具备CPU、RAM、ROM等的计算机构成。控制器30的CPU从ROM读出与挖土机的动作或功能相对应的程序，一边加载于RAM一边执行程序，由此执行与这些程序的每一个相对应的处理。

控制器30进行主泵14的吐出流量的控制。例如，根据负控阀(未图示)的负控压来改变控制电流，并经由调节器14a控制主泵14的吐出流量。并且，本实施方式中，根据从内置于EA缸9的冲程传感器9S发送的EA缸9的缸位置信息来改变控制电流，并经由调节器14a控制主泵14的吐出流量。尤其，控制器30进行如下控制，若从冲程传感器9S获取EA缸9的缸位置为末端位置附近的信号，则抑制主泵14的吐出流量来抑制整个附属装置部50的动作。即，本实施方式的控制器30进行流量控制，以免EA缸9到达末端位置。

并且，控制器30可以设为如下结构而具有作为端部附属装置驱动控制部的功能，即，若从冲程传感器9S获取EA缸9的缸位置为末端位置附近的信号，则对控制阀17发送限制向管路18的吐出流量的信号、或限制EA缸9的冲程动作的信号。

引擎控制装置(ECU)74为控制引擎11的装置。例如，根据来自控制器30的指令，与通过后述的引擎转速调整刻度表75由操作人员设定的引擎转速(模式)相对应地向引擎11输出用于控制引擎11的转速的燃料喷射量等。并且，本实施方式中，在后述的图像显示装置40的输入部42中，根据与操作人员所选择的阻尼器工作相对应的来自控制器30的指令，进行引擎转速的控制。

引擎转速调整刻度表75为用于调整设置于操纵室10内的引擎的转速的刻度表，本实施方式中，能够以5个阶段切换引擎转速。即，通过引擎转速调整刻度表75，能够以Rmax、R4、R3、R2及R1这5个阶段切换引擎转速。另外，图2表示在引擎转速调整刻度表75中选择R4的状态。

引擎11的转速被恒定地控制为在引擎转速调整刻度表75中设定的引擎转速。另外，在此示出基于引擎转速调整刻度表75进行的5个阶段的引擎转速调整的事例，但并不限于5个阶段，也可以是任何阶段。

并且，为了辅助由驾驶员进行的驾驶，将图像显示装置40配置于操纵室10的驾驶席附近。驾驶员能够利用图像显示装置40的输入部42将信息或指令输入到控制器30。并且，通过将附属装置部50的驾驶状况或控制信息显示于图像显示装置40的图像显示部41，能够向驾驶员提供信息。

图像显示装置40包含图像显示部41及输入部42。图像显示装置40固定于驾驶席内的控制台。另外，一般而言，从就坐在驾驶席的驾驶员观察时在右侧配置有动臂4，驾驶员一边识别安装于动臂4前端的斗杆5、液压破碎机60一边操作附属装置部50的情况较多。

操纵室10右侧前方的机架为妨碍驾驶员视野的部分，本实施方式中，利用该部分来设置图像显示装置40。由此，在原本妨碍视野的部分配置图像显示装置40，因此图像显示装置40本身不会大大妨碍驾驶员的视野。虽然取决于机架的宽度，但图像显示装置40可以构成为图像显示部41成纵长，以使整个图像显示装置40落入机架的宽度。

本实施方式中，图像显示装置40经由Controller Area Network(CAN)、LocalInterconnect Network(LIN)等通信网络与控制器30连接。另外，图像显示装置40也可以经由专用线与控制器30连接。

并且，图像显示装置40包含生成显示于图像显示部41上的图像的转换处理部40a。本实施方式中，转换处理部40a根据摄像装置80的输出来生成显示于图像显示部41上的照相机图像。因此，摄像装置80例如经由专用线与图像显示装置40连接。并且，转换处理部40a根据控制器30的输出来生成显示于图像显示部41上的图像。并且，图像显示部41具有作为根据来自控制器30或冲程传感器9S的信号来显示警告讯息的通知构件的功能。本实施方式中，尤其在从冲程传感器9S获取EA缸9的缸位置为末端位置附近的信号时显示警告讯息。

另外，转换处理部40a也可以作为控制器30所具有的功能而不是作为图像显示装置40所具有的功能而实现。在该情况下，摄像装置80与控制器30连接，而不是与图像显示装置40连接。

并且，图像显示装置40包含作为输入部42的开关面板。开关面板为包含各种硬件开关的面板。本实施方式中，开关面板包含作为硬件按钮的照明开关42a、刮水器开关42b、以及玻璃窗清洗器开关42c、破碎机开关42d。照明开关42a为用于切换安装于操纵室10外部的照明的开灯/灭灯的开关。刮水器开关42b为用于切换刮水器的工作/停止的开关。并且，玻璃窗清洗器开关42c为用于喷射玻璃窗清洗液的开关。破碎机开关42d为用于选择破碎模式的选择开关。

并且，图像显示装置40从蓄电池70接受电力供给而进行动作。另外，蓄电池70利用由引擎11的交流发电机11a(发电机)发电的电力来进行充电。蓄电池70的电力还供给至控制器30及图像显示装置40以外的挖土机的电气安装件72等。并且，引擎11的启动器11b由来自蓄电池70的电力驱动，从而起动引擎11。

并且，在操纵室10内设有通知警告的通知部43(通知构件)。本实施方式中，尤其在EA缸9的缸位置为末端位置附近时通知警告音或警告讯息等。

如上所述，引擎11通过引擎控制装置(ECU)74来控制。表示引擎11的状态的各种数据(例如，由水温传感器11c检测的冷却水温数据)从ECU74始终发送至控制器30。因此，控制器30将该数据储存于临时存储部(存储器)30a，需要时能够向图像显示装置40发送。

并且，各种数据可以供给至控制器30，并存放于控制器30的临时存储部30a。

首先，从作为可变容量式液压泵的主泵14的调节器14a将表示斜板的偏转角的数据供给至控制器30。并且，表示主泵14的吐出压力的数据从吐出压力传感器14b发送至控制器30。这些数据存放于临时存储部30a。并且，在贮藏有主泵14所吸入的工作油的罐与主泵14之间的管路上设有油温传感器14c，表示在该管路中流动的工作油的温度的数据从油温传感器14c供给至控制器30。

并且，在对操纵杆或踏板26A～26C进行操作时，由液压传感器15a、15b检测通过先导管路25a送至控制阀17的先导压，检测出的先导压数据被供给至控制器30。

并且，表示引擎转速的设定状态的数据从引擎转速调整刻度表75始终发送至控制器30。

接着，根据图3所示的流程图对图1、图2中说明的挖土机的具体的控制处理进行说明。图3是为了防止EA缸9到达末端位置而进行的控制的动作流程。

在步骤(以下称为ST)1中，控制器30通过操作人员按压输入部42的破碎机开关42d来确认是否已成为破碎工作模式。也可以是通过触摸面板形式的图像显示部41输入破碎工作模式的输入操作的结构。在ST1中未成为破碎工作模式时(否)，直至输入破碎工作模式为止待机。

在ST1中已成为破碎工作模式时(是)，控制器30确认从冲程传感器9S始终输入的EA缸9的缸位置是否为末端位置附近(ST2)。所谓末端位置附近是指例如冲程量成为10％左右的位置。

在ST2中缸位置为末端位置附近时(是)，过渡到ST3。在ST3中，控制器30首先确认液压破碎机60是否为开启状态。其为确认操作人员有没有对操纵杆或踏板26A～26C上的比例开关进行输入的步骤。当液压破碎机60为非开启状态时(否)，由于液压破碎机60为非使用状态，因此直至液压破碎机60动作为止待机。

在ST3中液压破碎机60为开启状态时(是)，控制器30在图像显示部41上显示“请终止破碎工作”等警告讯息，并且使通知部43输出警告音。并且，控制器30进行如下控制，抑制主泵14的吐出流量来抑制整个附属装置部50的动作(ST4)。此时，优选控制器30进行逐渐地减小吐出流量的控制。如此，若在控制器30的作用下主泵14的吐出流量得到抑制，则结束上述各步骤。

上述ST1～ST4表示在破碎工作模式下，破碎机开始工作时EA缸9已经位于末端位置附近的情况的控制处理。以下，对破碎机开始工作时EA缸9位于良好的缸位置而在破碎工作时EA缸9已到达末端位置附近的情况的控制处理进行说明。

即，在ST2中EA缸9的缸位置不在末端位置附近时(否)，控制器30确认液压破碎机60是否为开启状态(ST5)。液压破碎机60为非开启状态时(否)，直至液压破碎机60成为开启状态为止待机。

在ST5中液压破碎机60为开启状态时(是)，液压破碎机60不在末端位置附近，因此进行通常的破碎工作(ST6)。

在ST7中，控制器30确认从冲程传感器9S始终输入的EA缸9的缸位置是否为末端位置附近。在ST7中缸位置不在末端位置附近时(否)，在ST7中继续监视。

在ST7中缸位置为末端位置附近时(是)，控制器30在图像显示部41上显示“请终止破碎工作”等警告讯息，并且使通知部43输出警告音。并且，控制器30进行如下控制，抑制主泵14的吐出流量来抑制整个附属装置部50的动作(ST8)。此时，优选控制器30进行逐渐地减小吐出流量的控制。如上所述，若通过控制器30而主泵14的吐出流量得到抑制，则结束上述各步骤。

通过上述控制处理，在EA缸9到达末端位置之前，抑制整个附属装置部50的动作，由此可靠地防止EA缸9在末端位置进行破碎工作，从而能够避免高振动、高冲击施加于整个附属装置部50而导致外围设备破损。

本发明的挖土机并不限于图3所示的控制处理。也能够实施图4所示的控制处理。

在步骤(以下，称为ST)21中，控制器30通过操作人员按压输入部42的破碎机开关42d来确认是否已成为破碎工作模式。在ST21中未成为破碎工作模式时(否)，直至输入破碎工作模式为止待机。

在ST21中已成为破碎工作模式时(是)，控制器30确认从冲程传感器9S始终输入的EA缸9的缸位置是否为末端位置附近(ST22)。

在ST22中缸位置为末端位置附近时(是)，过渡到ST23。在ST23中控制器30首先确认液压破碎机60是否为开启状态。当液压破碎机60为非开启状态时(否)，直至液压破碎机60成为开启状态为止待机。

在ST23中液压破碎机60为开启状态时(是)，控制器30在图像显示部41上显示“请终止破碎工作”等警告讯息，并且使通知部43输出警告音。并且，控制器30使控制阀17进行向破碎机缸61供给工作油的管路18的流量限制(ST24)。并且，也可以是如下结构，不经由控制器30而控制阀17本身在从冲程传感器9S获取EA缸9的末端位置信息时进行管路18的流量限制。

如上所述，通过限制管路18的流量，可以仅抑制液压破碎机60的动作。这样，则不会对整个附属装置部50的动作带来影响而可靠地防止EA缸9在末端位置进行破碎工作，从而能够避免外围设备的破损。若如上所述那样进行管路18的流量控制来直接控制液压破碎机60的动作，则结束上述各步骤。

上述ST21～ST24表示在破碎工作模式下，破碎机开始工作时EA缸9已经位于末端位置附近的情况的控制处理。以下，对破碎机开始工作时EA缸9位于良好的缸位置而在破碎工作时EA缸9已到达末端位置附近的情况的控制处理进行说明。

即，在ST22中EA缸9的缸位置不在末端位置附近时(否)，控制器30确认液压破碎机60是否为开启状态(ST25)。当液压破碎机60为非开启状态时(否)，直至液压破碎机60成为开启状态为止待机。

在ST25中液压破碎机60为开启状态时(是)，液压破碎机60不在末端位置附近，因此进行通常的破碎工作(ST26)。

在ST27中，控制器30确认从冲程传感器9S始终输入的EA缸9的缸位置是否为末端位置附近(ST27)。在ST27中缸位置不在末端位置附近时(否)，在ST27中继续监视。

在ST27中缸位置为末端位置附近时(是)，控制器30在图像显示部41上显示“请终止破碎工作”等警告讯息，并且使通知部43输出警告音。并且，控制器30控制成使控制阀17限制EA缸9的冲程动作，以不向末端位置进一步行进。

上述实施方式中，设为从安装于缸的冲程传感器9S获取EA缸9的缸位置的结构，但并不限于此，也可以利用如下方法来实施，即，从在动臂4、斗杆5、液压破碎机60的规定部位作为冲程传感器而设置的各倾斜传感器(加速度传感器)等计算EA缸9的缸位置。在该情况下，能够根据各部位所具备的倾斜传感器的检测值的相对关系来计算EA缸9的活塞是否在末端位置附近。并且，也可以在EA缸9与斗杆5之间具备角度传感器来作为冲程传感器。在该情况下，能够根据角度传感器的检测值来计算EA缸9的活塞是否在末端位置附近。并且，也可以将角度传感器设置于EA缸9与端部附属装置连杆62之间。

通过上述控制处理，在EA缸9到达末端位置之前能够直接限制液压破碎机60的动作。并且，能够直接限制EA缸9的冲程动作。这样，则能够可靠地防止EA缸9在末端位置进行破碎工作，从而能够避免高振动、高冲击施加于整个附属装置部50而导致外围设备破损。

以上，对本发明的优选实施方式进行了详细叙述，但本发明并不限定于上述的特定实施方式，在技术方案所记载的本发明宗旨的范围内可以进行各种变形、变更等。

Claims (6)

1.一种施工机械，其具有：

端部附属装置，设置于具备动臂及斗杆的附属装置的前端；

液压泵，与引擎连接；

动臂缸、斗杆缸、端部附属装置缸及端部附属装置驱动致动器，通过该液压泵所吐出的工作油而被驱动；

传感器部，检测所述端部附属装置缸的缸位置；以及

控制部，根据来自所述传感器部的信号来控制所述端部附属装置的输出，

所述施工机械的特征在于，

在所述端部附属装置进行动作时，若所述端部附属装置缸的缸位置到达末端位置附近，则所述控制部抑制所述端部附属装置的输出。

2.根据权利要求1所述的施工机械，其特征在于，

通过减少来自所述液压泵的吐出流量来抑制所述端部附属装置的输出。

3.根据权利要求1所述的施工机械，其特征在于，

所述施工机械具有：管路，连接所述端部附属装置驱动致动器和控制阀；及端部附属装置驱动控制部，控制工作油向该管路的吐出流量，

若所述端部附属装置缸的缸位置到达末端位置附近，则所述端部附属装置驱动控制部通过限制向所述管路的吐出流量来抑制所述端部附属装置的输出。

4.根据权利要求3所述的施工机械，其特征在于，

所述端部附属装置驱动控制部进行如下控制，若所述端部附属装置缸的缸位置到达末端位置附近，则限制该端部附属装置缸的冲程动作，以不向末端位置行进。

5.根据权利要求1所述的施工机械，其特征在于，

所述传感器部具有通知机构，若检测到所述端部附属装置缸的末端位置附近，则所述通知机构进行通知。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的施工机械，其特征在于，

所述端部附属装置为破碎机、轧碎机等中的至少一个。