CN107209532B - 致动器控制装置及作业车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通过简单操作获得期望的驱动控制特性的致动器控制装置。该装置执行：受理处理(S12)，受理用于驱动致动器的操作部的最小操作量及最大操作量、与和最大操作量对应的致动器的驱动速度即最大驱动速度的指定；决定处理(S13、S14)，存储表示特性线的函数到存储部作为驱动控制特性，所述特性线是将最小操作量及驱动速度为0的第1点、和最大操作量及最大驱动速度的第2点连结而成；以及驱动控制处理，响应于操作部被操作，以和存储部中存储的驱动控制特性特定出的操作量对应的驱动速度，驱动致动器。

Description

致动器控制装置及作业车辆
技术领域
本发明涉及一种根据操作部的操作量驱动致动器的致动器控制装置。
背景技术
以往，已知有根据操作员对操纵杆等的操作而动作的作业机。例如专利文献1中，公开了一种根据操作员对操纵杆的操作量，来控制使变幅油缸伸缩的致动器的驱动速度的作业机。另外，在专利文献1中，公开了一种让操作员变更表示致动器的驱动速度相对于操纵杆的操作量的关系的驱动控制特性的接口。
背景技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4243329号公报
发明内容
发明要解决的问题
根据专利文献1，通过使显示在显示部的控制特性曲线的任意点朝任意方向移动的操作员的操作来变更驱动控制特性。该方法存在如下问题：虽然驱动控制特性的变更自由度高，但为了获得期望的驱动控制特性，需要复杂的操作。
本发明是鉴于所述内容而完成的，其目的在于提供一种能够通过简单操作获得期望的驱动控制特性的致动器控制装置。
解决问题的手段
(1)本发明的致动器控制装置具备：致动器；操作部，受理要驱动所述致动器的操作员的操作；存储部，存储驱动控制特性，该驱动控制特性由二维平面中单调递增的特性线表现，表示和所述操作量对应的所述驱动速度，所述二维平面以所述操作部的操作量为第1轴，以所述致动器的驱动速度为正交于所述第1轴的第2轴；以及控制部，基于所述存储部中存储的所述驱动控制特性，驱动所述致动器。而且，所述控制部执行：受理处理，受理用于驱动所述致动器的所述操作部的最小操作量及最大操作量、与和所述最大操作量对应的所述致动器的驱动速度即最大驱动速度的指定；决定处理，存储表示所述特性线的函数到所述存储部作为所述驱动控制特性，所述特性线是将所述最小操作量及所述驱动速度为0的第1点、和所述最大操作量及所述最大驱动速度的第2点连结而成；以及驱动控制处理，响应于所述操作部被操作，以和所述存储部中存储的所述驱动控制特性特定出的所述操作量对应的所述驱动速度，驱动所述致动器。
根据所述构成，通过指定特定出特性线的两端的2点的最小操作量、最大操作量、及最大驱动速度，能够获得新的驱动控制特性。此外，通过增减最小操作量，能够调整操作部的死区(或游隙)。另外，通过增减最小操作量及最大操作量，能够调整操作部的行程。进而，通过增减最大驱动速度，能够将致动器的驱动速度限制在必要最低限度，因此安全性提高。这样，操作员只要指定对操作性及安全性影响大的参数，就能通过简单操作获得期望的驱动控制特性。
(2)优选所述特性线是单一直线或不含拐点的曲线。
另外，当特性线为斜率不同的多条直线时，或当特性线为具有拐点的曲线时，致动器的驱动速度的变化趋势在中途差别较大。这会变成致动器未按操作员的意图动作的原因。因此，通过采用如上所述的特性线的形状，能够抑制操作员未预料到的致动器的动作。
(3)优选所述控制部在所述受理处理中，受理二维平面上的所述特性线的形状的指定，在所述决定处理中，决定表示以指定的形状连结所述第1点与所述第2点的所述特性线的函数，作为所述驱动控制特性。
根据所述构成，由于是操作员指定特性线的形状，所以能够获得操作员期望的驱动控制特性。
(4)例如，所述致动器是利用从液压泵供给的液压油而伸缩的液压缸。而且，所述控制部在所述驱动控制处理中，是控制通过配置在从所述液压泵到所述液压缸的油路上的切换阀的液压油的每单位时间的流量，作为所述驱动速度。
但，致动器的种类并不限定于液压缸，也可为液压马达、电动马达等。此外，致动器为电动马达时的驱动速度例如是根据对电动马达供给的驱动电流的大小而加以控制。
(5)本发明的作业车辆具备：下部行驶体；上部作业体，被所述下部行驶体支撑着进行动作；及权利要求1至4中任一项所述的致动器控制装置，使所述上部作业体动作。
根据所述构成，可获得每个操作员都能自定义上部作业体的操作性的作业车辆。
发明的效果
根据本发明，操作员只要指定对操作性及安全性影响大的参数，就能通过简单操作获得期望的驱动控制特性。
附图说明
图1是本实施方式的越野起重机10的概略图。
图2是本实施方式的液压致动器电路40的液压系统图。
图3是越野起重机10的功能框图。
图4是操纵杆51的概略图。
图5是特性变更处理的流程图。
图6是表示特性变更画面的显示例的图。
图7是特性变更画面的显示例，(A)表示线形状被变更的状态，(B)表示最小操作量被变更的状态。
图8是特性变更画面的显示例，(A)表示最大操作量被变更的状态，(B)表示最大驱动速度被变更的状态。
具体实施方式
以下，一边适当参照图式，一边对本发明的优选实施方式进行说明。此外，本实施方式只不过是本发明的一形态，当然也可在不变更本发明的主旨的范围内变更实施方式。
[越野起重机10]
如图1所示，本实施方式的越野起重机10主要具备下部行驶体20、上部作业体30、及液压致动器电路40(参照图2)。越野起重机10利用下部行驶体20行驶到目的地，并在该目的地使上部作业体30进行特定的动作。越野起重机10为作业车辆的一例。但，作业车辆的具体例并不限定于此，例如也可为全路面起重机、高空作业车等。
[下部行驶体20]
下部行驶体20具有左右一对前轮21、及左右一对后轮22(图1中只图示右侧)。前轮21及后轮22通过经由变速箱(省略图示)传递的引擎(省略图示)的驱动力而旋转。
另外，下部行驶体20具有外伸架23、24。外伸架23、24能够将状态变化为伸出状态与收纳状态，所述伸出状态是指在从下部行驶体20朝左右方向伸出的位置与地面接触，所述收纳状态是指以远离地面的状态收纳到下部行驶体20中。在上部作业体30动作时使外伸架23、24成为伸出状态，由此使得越野起重机10的姿势稳定。另一方面，在下部行驶体20行驶时，使外伸架23、24成为收纳状态。
[上部作业体30]
上部作业体30经由回转轴承31，能够回转地支撑在下部行驶体20。上部作业体30主要具备伸缩起重臂32、吊钩33及驾驶室34。伸缩起重臂32利用变幅油缸35而变幅，且利用伸缩油缸(省略图示)而伸缩。吊钩33悬吊在伸缩起重臂32的前端，利用绞车(省略图示)而升降。驾驶室34中设有图3所示的操纵杆51、受理部52及显示部53。
[液压致动器电路40]
如图2所示，液压致动器电路40主要具备液压泵41、切换阀42、泄放阀43、平衡阀44、流量控制阀45及变幅油缸35。液压致动器电路40按照下述控制部50(参照图3)所进行的控制，使伸缩起重臂32变幅。变幅油缸35为致动器及液压缸的一例。液压致动器电路40、操纵杆51、及控制部50为致动器控制装置的一例。
液压泵41对变幅油缸35供给液压油。液压泵41通过被传递引擎E的驱动力而被驱动。变幅油缸35利用从液压泵41供给的液压油而伸缩。更详细来说，变幅油缸35通过对第1室35A供给液压油且从第2室35B排出液压油而伸长，通过对第2室35B供给液压油且从第1室35A排出液压油而缩短。
切换阀42配置在从液压泵41到变幅油缸35的油路中，切换液压油的方向及流量。切换阀42是4端口(a、b、c、d)3位置(位置α、位置β、位置γ)的切换式电磁比例阀。另外，切换阀42是能够调整所通过的液压油的流量的容量可变型的阀。端口a连接在液压泵41，端口b连接在油罐，端口c连接在变幅油缸35的第1室35A，端口d连接在变幅油缸35的第2室35B。
位置α的切换阀42对变幅油缸35的第1室35A供给液压油，并使从变幅油缸35的第2室35B排出的液压油返回到油罐。另外，位置β的切换阀42对变幅油缸35的第2室35B供给液压油，并使从变幅油缸35的第1
PN1781291PZC室35A排出的液压油返回到油罐。进而，位置γ的切换阀42将变幅油缸35的活塞35C保持在即将切换之前的位置。切换阀42的位置及流量由控制部50加以控制。
泄放阀43防止因从泵41供给的液压油造成液压致动器电路40的液压过度上升。平衡阀44限制来自变幅油缸35的第1室35A的液压油的排出量，防止由自重所引起的伸缩起重臂32的急剧缩短。流量控制阀45控制从泵41供给至切换阀42的液压油的流量。具体来说，以满足端口a的液压＝端口b的液压+流量控制阀45的弹性压力的方式，控制通过流量控制阀45的液压油的流量。
[控制部50]
控制部50控制液压致动器电路40的动作。控制部50例如既可通过读出并执行存储部54中存储的程序的CPU(Central Processing Unit)实现，也可通过硬件电路实现，还可将它们组合而实现。如图3所示，在控制部50连接着操纵杆51、受理部52、切换阀42、显示部53、及存储部54。
操纵杆51受理使变幅油缸35伸缩的操作员的操作。控制部50例如响应于使操纵杆51从图4所示的中立位置P0倒伏至第1位置P1侧，而使切换阀42移动到位置α。另外，控制部50响应于使操纵杆51从中立位置P0倒伏至第2位置P2侧，而使切换阀42移动到位置β。进而，控制部50响应于操纵杆51位于图4所示的中立位置P0，而使切换阀42位于位置γ。
操纵杆51将与操作员的操作对应的操作信号输出到控制部50。在本实施方式中，中立位置P0的操纵杆51不输出操作信号。另一方面，从中立位置P0偏离的操纵杆51输出与操作方向(倒伏方向)及操作量(倒伏角度)对应的操作信号。操纵杆51为操作部的一例。但，操作部的具体例并不限定于操纵杆51，只要为例如能够使踏板等的操作量连续地变化的部件便可。
受理部52在下述特性变更处理中受理由操作员进行的各种指定。显示部53是显示越野起重机10(尤其是液压致动器电路40)的状态的显示器。受理部52也可为例如与显示部53重叠的触控传感器。即，受理部52及显示部53也可为所谓的触控面板显示器。受理部52及显示部53例如也可兼作为通常搭载在越野起重机10上的AML(Automatic Moment Limiter，全自动力矩限制器)(防过载装置)接口。
存储部54存储由控制部50执行的程序、及下述驱动控制处理中所使用的驱动控制特性。驱动控制特性表示操纵杆51的操作量与通过切换阀42的液压油的每单位时间的流量的对应关系。驱动控制特性例如以表示将操纵杆51的操作量(0～100％)设为x轴且将液压油的每单位时间的流量(0～100％)设为y轴的二维平面中的特性线的函数的形式存储在存储部54。x轴为第1轴的一例，y轴为正交于第1轴的第2轴的一例。另外，液压油每单位时间的流量(以下，简单地记作「流量」)为致动器的驱动速度的一例。
图6是使变幅油缸35伸长时的驱动控制特性的一例。图6所示的操作量以将操纵杆51的物理最大倒伏角度设为100％时的比率表示。同样地，图6所示的流量以将能够通过切换阀42的物理最大流量设为100％时的比率表示。而且，控制部50响应于使操纵杆51从中立位置P0倒伏至第1位置P1侧，根据特性线60而特定出与倒伏角度对应的液压油的流量，并调整切换阀42的开度，以使特定出的流量的液压油通过位置α的切换阀42。该处理为驱动控制处理的一例。
此外，存储部54中也可存储多种驱动控制特性。例如，也可分别存储使变幅油缸35伸长时的驱动控制特性、使变幅油缸35缩短时的驱动控制特性、使伸缩油缸伸长时的驱动控制特性、使伸缩油缸缩短时的驱动控制特性、使绞车卷取钢索时的驱动控制特性、使绞车卷出钢索时的驱动控制特性、使上部作业体30右回转时的驱动控制特性、及使上部作业体30左回转时的驱动控制特性。但，所述驱动控制特性也可以部分或全部共通。
[特性变更处理]
参照图5～图8，对特性变更处理进行说明。特性变更处理是按照操作员的指示来变更存储部54中存储的驱动控制特性的处理。特性变更处理由控制部50执行。
首先，控制部50使图6所示的特性变更画面显示在显示部53(S11)。特性变更画面是用来显示当前的驱动控制特性，并且受理变更驱动控制特性的操作员的操作的画面。图6所示的特性变更画面包括包含特性线60的特性显示区域61、及包含各种按钮63～70等的受理区域62。
特性显示区域61中所显示的特性线60是表示存储部54中存储的驱动控制特性的线。特性线60是将第1点及第2点连结的二次曲线。以第1点(x，y)＝(最小操作量，0)表示，且以第2点(x，y)＝(最大操作量，最大驱动速度)表示。此外，特性线为至少进行单调递增的线，理想的是，为单一直线或不含拐点的曲线。
最小操作量是指使变幅油缸35驱动所需的最低限度的操纵杆51的操作量。换句话来说，操纵杆51的操作量小于最小操作量(图6的示例中为0％～10％)时，切换阀42未自位置γ移动。小于最小操作量的操作量相当于死区(或游隙)。
最大操作量是指将切换阀42切换为最大切换量(如下所述，在已变更最大驱动速度的设定的情况下为变更后的切换阀42的最大切换量)所需的操纵杆51的最大倒伏角度。换句话来说，如果设定了最大操作量(图8(A)的示例中为90％)，那么切换阀42以设定的最大操作量切换为最大切换量，即使超过最大操作量地操作操纵杆51，切换阀42的开度也不会改变。通过设定最大操作量，能够根据需求任意地变更将切换阀42切换为最大切换量时的操纵杆51的操作行程。
最大驱动速度是指在最大程度操作操纵杆51时切换阀42所切换的最大开度。换句话来说，如果设定了最大驱动速度(图8(B)的示例中为80％)，那么即使最大程度地操作操纵杆51，也能以切换阀42的切换量不会切换为所设定的最大开度以上的方式抑制切换量。通过设定最大驱动速度，能够任意地变更最大程度操作操纵杆51时的切换阀42的最大切换量。
受理区域62包含致动器切换按钮63、动作方向切换按钮64、特性线形状切换按钮65、[△]按钮66A、67A、68A、[▽]按钮66B、67B、68B、决定按钮69、取消按钮70、最小操作量显示区域71、最大操作量显示区域72、及最大驱动速度显示区域73。
致动器切换按钮63是用来切换成为驱动控制特性的变更对象的致动器的按钮。对致动器切换按钮63附加表示选择中的致动器的字符串。成为驱动控制特性的变更对象的致动器，例如每当致动器切换按钮63被按下时，就依照变幅油缸35、伸缩油缸、绞车、及回转马达的顺序进行切换。
动作方向切换按钮64是利用致动器切换按钮63所选择的致动器中的用于切换成为驱动控制特性的变更对象的动作方向的按钮。对动作方向切换按钮64附加表示选择中的动作方向的字符串。成为驱动控制特性的对象的动作方向，例如每当选择中的动作方向切换按钮64被按下时，就使变幅油缸35依照伸长方向及缩短方向的顺序进行切换。
特性线形状切换按钮65是用来切换连结第1点及第2点的特性线60的形状的按钮。对特性线形状切换按钮65附加表示选择中的线形状的字符串。特性线60的形状，例如每当特性线形状切换按钮65被按下时，就依照直线及二次曲线的顺序进行切换。
[△]按钮66A、67A、68A分别为用于使最小操作量、最大操作量及最大驱动速度逐次增加1％的按钮。[▽]按钮66B、67B、68B分别为用于使最小操作量、最大操作量及最大驱动速度逐次减少1％的按钮。决定按钮69是用于确定驱动控制特性的变更的按钮。取消按钮70为用于取消驱动控制特性的变更的按钮。在最小操作量显示区域71、最大操作量显示区域72、及最大驱动速度显示区域73分别显示最小操作量、最大操作量、及最大驱动速度的当前值。
接下来，控制部50以能够通过受理部52受理按下各种按钮63～70的操作员的操作的状态待机(S12)。步骤S12的处理为受理处理的一例。而且，控制部50响应于特性线形状切换按钮65、[△]按钮66A～68A、或[▽]按钮66B～68B被按下(S12：变更)，而决定新的驱动控制特性(S13)。以下，说明在图6所示的特性变更画面中，特性线形状切换按钮65、[△]按钮66A、[▽]按钮67B、及[▽]按钮68B被按下时的具体处理。
控制部50响应于图6所示的特性线形状切换按钮65被按下1次(S12：变更)，而将表示连结第1点及第2点的直线的函数决定为新的驱动控制特性(S13)。另外，控制部50使该驱动控制特性与驱动控制处理中所使用的驱动控制特性分开地，暂时存储在存储部54。进而，如图7(A)所示，控制部50使包含表示步骤S13中所决定的驱动控制特性的特性线74的特性变更画面显示在显示部53(S11)。步骤S13的处理为决定处理的一例。特性线形状切换按钮65的按下是二维平面上的特性线的形状的指定的一例。
控制部50响应于图6所示的[△]按钮66A被按下5次(S12：变更)，而将表示连结第1点(15，0)与第2点(100，100)的二次曲线的函数决定为新的驱动控制特性，使该驱动控制特性暂时存储在存储部54(S13)。另外，如图7(B)所示，控制部50使包含表示步骤S13中所决定的驱动控制特性的特性线75的特性变更画面显示在显示部53(S11)。图7(B)所示的特性线75是响应于指定最小操作量＝15％、最大操作量＝100％、最大驱动速度＝100％而决定的驱动控制特性的一例。
控制部50响应于图6所示的[▽]按钮67B被按下10次(S12：变更)，而将表示连结第1点(10，0)与第2点(90，100)的二次曲线的函数决定为新的驱动控制特性，使该驱动控制特性暂时存储在存储部54(S13)。另外，如图8(A)所示，控制部50使包含表示步骤S13中所决定的驱动控制特性的特性线76的特性变更画面显示在显示部53(S11)。图8(A)所示的特性线76是响应于指定最小操作量＝10％、最大操作量＝90％、最大驱动速度＝100％而决定的驱动控制特性的一例。
控制部50响应于图6所示的[▽]按钮68B被按下20次(S12：变更)，而将表示连结第1点(10，0)与第2点(100，80)的二次曲线的函数决定为新的驱动控制特性，使该驱动控制特性暂时存储在存储部54(S13)。另外，如图8(B)所示，控制部50使包含表示步骤S13中所决定的驱动控制特性的特性线77的特性变更画面显示在显示部53(S11)。图8(B)所示的特性线77是响应于指定最小操作量＝10％、最大操作量＝100％、最大驱动速度＝80％而决定的驱动控制特性的一例。
另一方面，控制部50响应于图6所示的决定按钮69被按下(S12：决定)，将表示显示在特性显示区域的(换句话来说，暂时存储在存储部54)的特性线60的函数设为使变幅油缸35伸长时的新的驱动控制特性并存储在存储部54(S14)。即，控制部50在步骤S14中，利用步骤S13中所决定的新的驱动控制特性覆写存储部54中存储的驱动控制特性。而且，如果在这之后操作操纵杆51，那么控制部50就根据新的驱动控制特性而调整切换阀42的开度。
另外，虽然省略图示，但控制部50响应于取消按钮70被按下，而取消当前为止的变更操作并结束特性变更处理。进而，虽然省略图示，但控制部50响应于致动器切换按钮63或动作方向切换按钮64被按下，而使表示对应的动作控制特性的特性线显示在特性变更画面(S11)。
[本实施方式的作用效果]
根据所述实施方式，通过使操作员指定特定出特性线的两端的2点的最小操作量、最大操作量、及最大驱动速度，能够获得新的驱动控制特性。此外，通过增减最小操作量，能够调整操作部的死区(或游隙)。另外，通过增减最小操作量及最大操作量，能够调整操纵杆51的行程。进而，通过增减最大驱动速度，能够将变幅油缸35的驱动速度限制为必要最低限度，因此安全性提高。像这样，操作员只要指定对操作性及安全性影响大的参数，就能通过简单操作获得期望的驱动控制特性。
另外，根据所述实施方式，由于使操作员指定特性线的形状，所以能够获得符合操作员的需求的驱动控制特性。作为一例，如果选择直线，那么在操纵杆51的行程的整个区域中，相对于操作量的变化的驱动速度的变化成为固定。作为另一例，如果选择二次曲线，那么越是操作量大的区域，驱动速度的变化量越大。但，特性线的形状并不限定于这些。
另外，当特性线为斜率不同的多条直线时，或当特性线为具有拐点的曲线时，变幅油缸35的驱动速度的变化趋势在中途差别较大。这会导致变幅油缸35未按操作员的意图动作。因此，通过采用如上所述的特性线的形状，能够抑制操作员未预料到的变幅油缸35的动作。
另外，存储部54也可存储使变幅油缸35伸长时的多种驱动控制特性。而且，控制部50也可根据操作员从多种驱动控制特性中指定的驱动控制特性而使变幅油缸35伸长。由此，可获得每个操作员都能自定义上部作业体30的操作性的越野起重机10。关于伸缩油缸、绞车、及回转马达也相同。
此外，在特性变更画面中指定最小操作量、最大操作量、及最大驱动速度的方法并不限定于所述示例。例如在图6中，也可为通过将表示第1点的○记号朝左右方向拖曳而指定最小操作量，通过将表示第2点的◇记号朝左右方向拖曳而指定最大操作量，通过将表示第2点的◇记号朝上下方向拖曳而指定最大驱动速度。
另外，用于决定驱动控制特性的参数并不仅限于最小操作量、最大操作量、及最大驱动速度。例如，也可使操作员指定第1点及第2点之间的中间点。而且，控制部50也可在步骤S13中，将表示通过第1点、中间点及第2点的特性线的函数决定为驱动控制特性。另外，也可使特性线的形状在第1点及中间点之间与在中间点及第2点之间有所不同。
进而，致动器的种类并不限定于液压缸，也可为液压马达、电动马达等。此外，致动器为电动马达时的驱动速度例如根据对电动马达供给的驱动电流的大小而加以控制。
附图标记说明
10：越野起重机
20：下部行驶体
30：上部作业体
35：变幅油缸
41：液压泵
42：切换阀
50：控制部
51：操纵杆
54：存储部

Claims (3)

1.一种致动器控制装置，具备：
致动器；
操作部，受理要驱动所述致动器的操作员的操作；
存储部，存储驱动控制特性，该驱动控制特性由二维平面中单调递增的特性线表现，所述二维平面以所述操作部的操作量为第1轴，以所述致动器的驱动速度为正交于所述第1轴的第2轴，该驱动控制特性表示和所述操作量对应的所述驱动速度；以及
控制部，基于所述存储部中存储的所述驱动控制特性，驱动所述致动器；
所述控制部执行：
第1受理处理，受理表示用于驱动所述致动器的所述操作部的最小操作量及最大操作量的所述第1轴上的数值、及表示和所述最大操作量对应的所述致动器的驱动速度即最大驱动速度的所述第2轴上的数值的输入；
第2受理处理，受理所述特性线的形状的指定；
决定处理，存储表示所述特性线的函数到所述存储部作为所述驱动控制特性，所述特性线是以指定的形状连结所述最小操作量及所述驱动速度为0的第1点、和所述最大操作量及所述最大驱动速度的第2点而成；以及
驱动控制处理，响应于所述操作部被操作，以与和所述存储部中存储的所述驱动控制特性特定出的所述操作量对应的所述驱动速度，驱动所述致动器；且
通过所述第2受理处理可指定的所述特性线的形状为单一直线或不含拐点的曲线。
2.根据权利要求1所述的致动器控制装置，其中所述致动器是利用从液压泵供给的液压油而伸缩的液压缸，
所述控制部在所述驱动控制处理中，是控制通过配置在从所述液压泵到所述液压缸的油路上的切换阀的液压油的每单位时间的流量，作为所述驱动速度。
3.一种作业车辆，具备：
下部行驶体；
上部作业体，被所述下部行驶体支撑着进行动作；及
权利要求1或2所述的致动器控制装置，使所述上部作业体动作。
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