CN107428282B - 运输用车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够准确掌握装载物的卸载作业已完成的运输用车辆。该运输用车辆具备:车身架(2);能够倾转地安装在车身架上的货斗(7);和设于车身架与货斗之间且使货斗倾转的举升缸(9),该运输用车辆的特征在于,还具备:载荷检测装置(39A、39B、23a),其检测在举升缸的伸缩方向上施加的力;和空载判定部(23b),其基于来自载荷检测装置的检测信号来判定货斗是否为空载状态。

Description

运输用车辆
技术领域
本发明涉及在矿山工作的大型自卸卡车等运输用车辆。
背景技术
作为运输用车辆,例如在矿山工作的大型自卸卡车在安装有车轮的车身架上,于前方侧位置设有驾驶室,并在该驾驶室的后部侧安装有装载矿石或岩石、砂土等的货斗(货箱:vessel)。货斗在车身架的后端侧位置通过连结销进行连结。另外,在车身架与货斗之间设有举升缸(hoist cylinder),通过驱动该举升缸来使货斗进行倾转动作。
自卸卡车在装载场地将砂土等装载物装入货斗之后,行驶至卸载场地并进行装载物的卸载作业。操作员从驾驶室内对操作杆进行操作,使货斗倾转来进行卸载作业(参照专利文献1)。操作杆能够向如下位置倾转:使货斗进行抬升动作的抬升位置、保持货斗的倾转状态的保持位置、因自重而使货斗进行下降动作的浮置位置、强制使货斗进行下降动作的下降位置。
操作员以使操作杆向抬升位置倾斜的方式进行操作,从而使货斗进行抬升动作直至对于货斗卸载装载物来说最佳的角度。之后,操作员以使操作杆向保持位置倾斜的方式进行操作,从而将货斗在规定时间内保持在该角度位置。当卸载作业完成时,操作员以使操作杆向浮置位置倾斜(或向下降位置倾斜)的方式进行操作,从而使货斗在车身架上就位。
另外,例如专利文献2的记载那样,自动控制货斗的抬升动作及下降动作来进行卸载作业的技术是众所周知的。该专利文献2是一种当经过设定时间时使货斗进行下降动作的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2001-105956号公报
专利文献2:日本特开平5-221258号公报
专利文献3:日本专利第5254685号
在如专利文献1那样操作员对操作杆进行操作来进行卸载作业的情况下,从驾驶室内看到的后方视野未必可以说是良好的,存在操作员难以从驾驶室内准确掌握卸载作业是否完成的课题。另外,在专利文献2中,由于以当经过设定时间时进行货斗的下降动作的方式来控制,所以没有考虑与装载物的种类相应的卸载作业。
更具体地说,卸载是以使砂土从倾斜的货斗的底面滑落的方式进行的,因此根据砂土的种类和状态,卸载时间会有很大变化。例如,由于砂质土和砾质土容易流态化,所以能够很容易地卸载,但在黏性土的情况下,尤其是在含有水分的黏性土的情况下,则会紧贴在货斗的底面上,卸载需要很长时间。因此,在专利文献2中,根据装载物的种类,可能会发生在经过设定时间之前已经完成了卸载作业的情况、和即使经过了设定时间也尚未完成卸载作业的情况。因此,在专利文献2中,也留下了无法准确掌握卸载作业的完成的课题。
发明内容
本发明是鉴于以上方面提出的,其目的在于,提供一种能够准确掌握装载物的卸载作业已完成的运输用车辆。
为了实现前述目的,本发明的运输用车辆具备:车身架、能够倾转地安装在上述车身架上的货斗、和设于上述车身架与上述货斗之间且使上述货斗倾转的举升缸,该运输用车辆的特征在于,还具备:载荷检测装置,其检测在上述举升缸的伸缩方向上施加的力;和空载判定部,其基于来自上述载荷检测装置的检测信号来判定上述货斗是否为空载状态。
发明效果
根据本发明,能够准确掌握装载物的卸载作业已完成。此外,上述以外的课题、结构及效果通过以下实施方式的说明得以明确。
附图说明
图1是表示运输用车辆的一例的矿山用自卸卡车,是表示货斗处于装载姿势的状态的侧视图。
图2是表示图1所示的自卸卡车的货斗处于卸载姿势的状态的侧视图。
图3中,(a)是举升缸的动作机构的结构说明图,(b)是表示控制器的内部结构的框图。
图4是举升缸的液压控制系统的结构图。
图5是表示在卸载作业中作用于举升缸的力的变化的线图。
图6是表示使卸载作业自动化的情况下的控制步骤的流程图。
图7是表示判定作用于举升缸的力的第二实施方式的结构的图。
具体实施方式
以下,基于附图对本发明的实施方式进行说明。首先,在图1及图2中,作为运输用车辆的一例而示出矿山用自卸卡车1的结构。此外,作为运输用车辆,除了上例之外,通常也能适用于在车身架上能够倾转地设有收纳各种装载物的货斗的车辆。
自卸卡车1具有车身架2,在该车身架2上安装有左右的前轮3及后轮4。作为动力源而使用了发动机5,该发动机5安装在车身架2上。附图标记6是供操作自卸卡车1的操作员搭乘的驾驶室,该驾驶室6设于车身架2的上部的前方位置。
在车身架2上设有货斗7。货斗7由上方开放的箱状容器构成,其内部装载砂土或碎石等装载物。货斗7的后端侧部位通过连结销8与车身架2连结,并能够以该连结销8为中心从与车身架2大致平行的装载姿势(图1)朝向后方倾转,直到位移至以规定角度倾斜的卸载姿势(图2)。此外,货斗7在成为装载姿势时,在设于车身架2的台座部10上以抵接的方式就位。
为了对货斗7进行倾转驱动,在车身架2与货斗7之间安装有举升缸9。举升缸9设有左右一对,若使该举升缸9伸长,则进行货斗7的抬升动作,而若使其缩短,则进行货斗7的下降动作。此外,在图中,附图标记11是悬架缸(suspension cylinder)。
接下来,基于图3对举升缸9的动作机构进行说明。在图3的(a)中,附图标记20是操作装置,该操作装置20设于自卸卡车1的驾驶室6内。操作装置20具备作为操作机构的操作杆21和操作指令输出部22,操作指令输出部22与控制器23连接。操作杆21能够向如下位置进行倾转操作:成为垂直状态的保持位置HL、使之倾转的抬升位置PU及下降位置PD、和保持位置HL与下降位置PD之间的浮置位置FL。操作指令输出部22将与这些位置对应的电信号作为操作指令向控制器23输出。
如图3的(b)所示,控制器23构成为对电磁比例阀单元35(电磁比例阀35PD、35FL、35PU)输出操作指令,具备:差压运算部23a,其运算举升缸9的缸头侧的油室A与活塞杆侧的油室B之间的差压;和空载判定部23b,其基于差压运算部23a的运算结果来判定货斗7是否为空载状态。此外,关于空载判定详见后述。
接下来,参照图4对用于驱动举升缸9的液压控制系统进行说明。举升缸9由多级式(例如二级式)液压缸构成,并由如下部分构成:位于外侧的外筒部9a;能够伸缩地设于该外筒部9a内、并将外筒部9a内划分成缸头侧(伸长侧)的油室A与活塞杆侧(缩短侧)的油室B的内筒部9b;和能够伸缩地设于该内筒部9b内的活塞9c及活塞杆9d。
在操作杆21的抬升位置PU,向举升缸9的油室A内导入液压油且将油室B保持为油箱压力,其结果是,举升缸9伸长并进行货斗7的抬升动作。另外,在下降位置PD,由于向油室B内导入液压油且将油室A保持为油箱压力,所以举升缸9缩短并进行货斗7的下降动作。在保持位置HL,向油室A及油室B内导入液压油并锁定活塞9c的动作。其结果是,举升缸9既不伸长也不缩短,货斗7的姿势得以保持。另外,在浮置位置FL,举升缸9的油室A及油室B保持为油箱压力。由此,货斗7能够因自重而进行下降动作。
在图4中,附图标记30是为了向举升缸9供给液压油而与高压配管31连接的液压泵,由发动机5来驱动。在液压泵30及工作油油箱32与举升缸9之间安装有双联控制阀33、34。这些控制阀33、34基于来自与操作装置20连接的控制器23的信号而进行切换操作。
在图示的液压回路中,控制阀33、34是分别具有三个位置的结构,当操作杆21处于保持位置HL时,这些控制阀33、34保持在中央的中立位置。若将操作杆21从保持位置HL向左右某一方向进行倾转操作,则控制阀33、34根据液压先导信号进行向左右某一切换位置的切换动作。控制器23的输出信号是电信号。为此,在从先导泵15起的流路与控制阀33、34的先导部之间夹装有电磁比例阀单元35,进行先导压相对于控制阀33、34两侧的液压先导部的给排控制。
电磁比例阀单元35由三个电磁比例阀即35PD、35FL及35PU构成,用于控制向举升缸9供给的工作油的流量。在操作杆21的保持位置HL,举升缸9的油室A还有油室B与液压泵30和工作油油箱32都连接。而且,各电磁比例阀35PD、35FL及35PU的输出侧与工作油油箱32连接。由此,在保持位置HL,向油室A及油室B内导入来自液压泵30的液压油。
当输入来自控制器23的控制信号(操作指令)时,电磁比例阀35PD、35FL和35PU中的某一个向切换位置切换。向控制阀33、34的左右某一先导部供给先导压,从而使控制阀33、34从中立位置向左右某一切换位置切换。
若使处于保持位置HL的操作杆21向抬升位置PU倾转,则电磁比例阀35PU进行切换,并向控制阀33、34的图中左侧的先导部供给先导压,从而使处于中立位置的控制阀33、34向左侧的切换位置切换。由此,举升缸9的油室A与液压泵30连接,油室B与工作油油箱32连接。其结果是,举升缸9伸长,货斗7进行抬升动作。
在此,在控制阀33、34中的与工作油油箱32连接的一侧的流路上形成有节流部,通过该节流部使从举升缸9向工作油油箱32的返回油产生背压,由此,能够防止货斗7快速工作。此外,在图4中,附图标记36是用于以避免向控制阀33、34作用过大压力的方式进行保护的溢流阀。另外,附图标记37、38是补充用单向阀。
若使操作杆21经过浮置位置FL倾转到下降位置PD,则电磁比例阀35PD进行切换,控制阀34从中立位置向右侧的切换位置切换。由此,液压泵30的压力作用于举升缸9的油室B,油室A与工作油油箱32连接。其结果是,举升缸9缩短,货斗7进行下降动作。此外,这时控制阀33保持在中立位置。
当以操作杆21成为浮置位置FL的方式进行了操作时,电磁比例阀35FL进行切换。该情况下,仅控制阀33向图中右侧的切换位置切换,其结果是,举升缸9的两个油室A、B都与工作油油箱32连接,来自液压泵30的液压油回流到工作油油箱32。
当使货斗7在台座部10上就位并将操作杆21保持在浮置位置FL时,举升缸9因货斗7的自重而以缩短状态稳定地保持。该状态是货斗7的装载姿势,能够向自卸卡车1进行砂土等装载物的装载,在装载场地进行矿石或砂土等的开采并装载到自卸卡车1的货斗7内。
当向自卸卡车1的装载完成时,该自卸卡车1以载置有载货L的状态行驶至矿石集放场地等卸载场地,但这时货斗7也保持为装载姿势。
当自卸卡车1到达卸载场地时,操作员对操作杆21进行操作。操作指令输出部22输出与操作杆21的位置对应的操作指令,控制器23基于操作指令切换电磁比例阀35PU,将来自先导泵15的液压油作为先导压向电磁比例阀单元35的液压先导部供给。其结果是,由于控制阀33、34进行切换,并向举升缸9的油室A供给来自液压泵30的液压油,且油室B与工作油油箱32连接,所以举升缸9伸长。因此,货斗7成为以连结销8为中心朝向后方倾转的卸载姿势,货斗7内的载货L被向后方排出。
在载货L为砂土的情况下,砂土被从货斗7的后端部向下方排出。此为卸载,该卸载完成时,货斗7变成空载状态。此外,在进行该卸载作业时,通过使自卸卡车1前进,能够促进砂土从货斗7排出。另外,当货斗7倾斜至最大角度时、或在抬升动作的中途,通过将操作杆21切换到保持位置HL,能够将货斗7保持在所希望的倾斜角度位置。通过适当设定该货斗7的倾斜角度,能够调整砂土从货斗7的排出速度。
当从货斗7的卸载完成时,通过将操作杆21向下降位置PD进行倾转操作而使举升缸9缩短,进行货斗7的下降动作。由此,恢复成货斗7的底面(背面)与设置在车身架2上的台座部10抵接的就位状态。此外,即使不将操作杆21倾斜至下降位置PD而是将操作杆21设于浮置位置FL,也会因货斗7的自重而在台座部10上就位。而且,由于来自举升缸9的返回油从控制阀33、34的节流部通过,所以会产生背压而使货斗7不会快速下降,因此,不会以强力撞击台座部10。
另外,从自卸卡车1的驾驶室6内看到的后方视野不能说是良好的,在卸载作业中,操作员通常处于只能看到货斗7的底面的状况。因此,操作员无法从驾驶室6内通过目视来准确掌握砂土已从货斗7完全排出。
因此,操作员识别卸载完成的时间点是极其重要的。必须避免在货斗7内残存有砂土的状态、即存在剩余装载物的状态下,使自卸卡车1从卸载场地移动并返回装载场地或向其他场地移动的情况。为此,卸载时间在某种程度上需要延长。但是,进行必要以上的长时间的卸载作业在从作业效率的方面等考虑是必须避免的。
于是,在本实施方式中构成为:操作员在驾驶室6内能够基于空载判定部23b(参照图3的(b))的判定结果来识别从货斗7的卸载已完成。以下,具体说明基于空载判定部23b对货斗7的空载状态的判定。
图1中,在将从连结销8的位置到货斗7的重心位置为止的水平距离设为d1、将从连结销8的位置到举升缸9的连接位置为止的水平距离设为d2的情况下,若载货L的重量与货斗7的自重的合计重量为W,则当货斗7为水平状态时,作用于举升缸9的力为W×d1/d2。
为了开始卸载,使操作杆21向抬升位置PU倾转。由此,举升缸9伸长且货斗7的抬升动作开始。这时,向举升缸9作用前述的W×d1/d2的力。通过货斗7的抬升动作,货斗7内的砂土向后方移动并从后端部排出。为此,作用于举升缸9的力如图5所示那样变化。
首先,在卸载开始前的状态下,货斗7处于大致水平状态的就位位置。若以该状态使举升缸9伸长,则在图5所示的举升缸9的伸长开始时间点(a),作用于举升缸9的载荷是最大的。然后,若举升缸9继续伸长、且货斗7的倾斜角度变大,则货斗7内的砂土会朝向后方滑下并从后端部排出,从而载货L的重量减少。而且,由于货斗7向后方倾斜,所以从连结销8的位置到货斗7的重心位置为止的水平距离d1变短(d1的值变小)。其结果是,作用于举升缸9的力(W×d1/d2)会连续降低。
在此,为了防止达到行程末端时的冲击而对举升缸9的伸长行程进行了限制,并以货斗7不会转动到某个倾斜角度以上的方式确定了抬升动作的极限位置(最大倾斜角度)。为了能够识别货斗7的倾斜角度而设有角度传感器40(角度检测装置)(参照图3的(a))。因此,操作员能够通过该角度传感器40来识别货斗7的倾斜状态。此外,角度传感器40设置在连结销8的附近。
操作员通常并不会使货斗7倾斜至最大倾斜角度,而是以在其近前位置停止货斗7的抬升动作、并将操作杆21切换到保持位置HL的方式进行操作。这样,即使为保持位置HL,只要货斗7保持倾斜状态,货斗7内的砂土的排出就会继续,因此作用于举升缸9整体的力减少的趋势也会继续。
如图2所示,在倾斜的货斗7内,砂土从货斗7的前方部位移动、集聚,从而成为在货斗7的后端附近置有砂土堆Ws的状态。在此,由于前方侧距连结销8的位置比后方侧长,货斗7从抬升动作开始直到中途前方侧的重量更大。但是,当砂土的排出继续进行且砂土堆Ws移动到图2的状态时,即到达图5的重量平衡转移时(b),货斗7的前后重量差消失,进而后方侧的重量增加。当成为该状态时,作用于举升缸9的力的方向从压缩侧向拉伸侧变换。
而且,当到达从货斗7的后端部完成砂土堆Ws的排出的时间点(c),作用于举升缸9的力仅为货斗7的重量。在卸载完成后的时间点(d),变成向举升缸9作用压缩侧的力的状态,之后不再从该状态发生变化。
在此,作用于举升缸9的力能够基于该举升缸9的缸头侧的油室A及活塞杆侧的油室B的压力来检测。为此,在图3、4中,利用压力传感器39A(第一压力传感器)测定举升缸9的油室A侧的压力,还利用压力传感器39B(第二压力传感器)测定油室B内的压力,并将这些压力传感器39A、39B的检测压力输入到控制器23。
控制器23内的差压运算部23a运算两个压力传感器39A、39B的差压。空载判定部23b基于由差压运算部23a得到的运算结果来进行在举升缸9的伸缩方向上施加的力的方向(是压缩侧的力在作用,还是拉伸侧的力在作用)的判定。
即,在将举升缸9的活塞上的缸头侧的油室A的受压面积设为SA、将活塞杆侧的油室B的受压面积设为SB、将缸头侧的压力设为PA、将活塞杆侧的压力设为PB时,差压运算部23a运算(SA×PA-SB×PB),若其值为“+”则判定为压缩侧的力在作用,若为“-”则判定为拉伸侧的力在作用。
在此,通过本实施方式中的压力传感器39A、39B及差压运算部23a构成了本发明的“载荷检测装置”。
此外,通常在大型的自卸卡车中相对于货斗7具备左右一对的举升缸9,但由于两个举升缸9的油室A、B各自通过共通的液压配管与另一方的相同油室连接,所以压力传感器39A及39B各自具备一个即可。
而且,控制器23的空载判定部23b基于操作杆21成为保持位置HL、且举升缸9的差压从“-”变为“+”这一情况而判定已从货斗7完成卸载。然后,为了将该判定报知给操作员,控制器23例如使灯41亮起(参照图3的(b))、或从未图示的扬声器发出声音即可。此外,灯41和扬声器例如能够设置在驾驶室6内。作为报知装置,除了灯41、扬声器以外还能使用驾驶室6内的显示监控器。
像这样,根据本实施方式,操作员在驾驶室6内无需目视货斗7,就能通过灯41等直接确认卸载已完成且货斗7内无残留物。即,在本实施方式中,通过从举升缸9的差压来判定作用于举升缸9的力的方向(压缩或拉伸),在从货斗7进行卸载作业时,能够迅速且可靠地检测卸载已完成。
以上是操作员对操作杆21进行操作来给与使货斗7倾转的操作指令的情况,但也可以从控制器23以自动进行货斗7的卸载作业的方式进行控制,其步骤如图6所示。
首先,控制器23开始货斗7的卸载作业的自动控制处理(步骤1)。例如,控制器23基于来自外部的作业开始指令的输入、来自驾驶室6内的操作员的自动模式切换信号的输入等各种开始指令,开始货斗7的卸载作业的自动化。
接着,控制器23进行针对电磁比例阀单元35(电磁比例阀35PD、35FL、35PU)的操作指令是否为浮置位置FL的判定(步骤2)。在操作指令不为浮置位置FL的情况下(步骤2/否),不执行卸载指令。在操作指令为浮置位置FL的情况下(步骤2/是),控制器23将针对电磁比例阀单元35的操作指令切换到抬升位置PU(抬升动作)(步骤3)。这样的话,电磁比例阀单元35动作,货斗7自动进行抬升动作。
在此,如前所述,期望货斗7的抬升动作被限制在最大倾斜角度以下的规定的倾斜角度。于是,控制器23基于来自角度传感器40的信号进行货斗7是否成为规定的倾斜角度的判定(步骤4)。当检测到货斗7成为规定的倾斜角度时,控制器23为了保持货斗7的倾斜角度,将针对电磁比例阀单元35的操作指令切换到保持位置HL(步骤5)。
在步骤3中货斗7成为抬升动作,接着在步骤5中成为货斗保持动作,在此期间,举升缸9的差压(SA×PA-SB×PB)从“+”的状态变为“-”的状态。而且,当卸载完成时,该差压再次向“+”的状态变化(参照图5)。于是,在步骤6中,控制器23(空载判定部23b)检测差压(SA×PA-SB×PB)是否从“-”的状态变为“+”,当发生了该变化时,判定已从货斗7完成卸载。即,控制器23内的空载判定部23b在作用于举升缸9的力从图5中的(c)变为(d)时,判定已从货斗7完成卸载。
其结果是,控制器23将针对电磁比例阀单元35的操作指令切换到浮置位置FL,从而使货斗7成为浮置状态(步骤7),使货斗7以因自重而下降的方式动作。然后,通过设置在车身架2上的就位传感器13检测货斗7的就位,由此,控制器23结束一系列的处理(步骤8)。由此,通过使从货斗7进行的卸载作业自动化,还能实现卸载作业的无人化,安全性上也很优异。另外,即使使货斗7的卸载作业自动化,由于空载判定部23b准确判断了货斗7的空载状态,所以作业效率也不会下降。
在此,在上述实施方式中,从油室的压力(差压)判定了作用于举升缸9的力是压缩还是拉伸,但也可以通过应力检测装置直接计测举升缸9的伸缩方向上的力来进行判定。例如,也可以如图7所示在活塞杆9d或外筒部9a上安装应变仪(应变传感器)42以能够检测伸缩方向上的力,另外,还可以相对于用于将举升缸9能够转动地与车身架2或货斗7连接的连结销,使用专利文献3所示的销型测力传感器。在任意情况下,都能够从作用于举升缸9的力准确掌握货斗7的卸载作业的完成,并报知给操作员。
此外,本发明并不限定于上述实施方式,还包括各种各样的变形例。例如,上述实施方式为了使本发明易于理解而进行了具体说明,但并不一定限定于具备所说明的所有结构。
附图标记说明
1 自卸卡车
2 车身架
7 货斗
9 举升缸
23 控制器
23a 差压运算部
23b 空载判定部
30 液压泵
33、34 控制阀
35 电磁比例阀单元
35PD、35PU、35FL 电磁比例阀
39A 压力传感器(第一压力传感器)
39B 压力传感器(第二压力传感器)
40 角度传感器(角度检测装置)
41 灯(报知装置)
42 应变仪(应变传感器)
A 油室(缸头侧的油室)
B 油室(活塞杆侧的油室)

Claims (3)

1.一种运输用车辆,具备:车身架、能够倾转地安装在所述车身架上的货斗、和设于所述车身架与所述货斗之间且使所述货斗倾转的举升缸,所述运输用车辆的特征在于,还具备:
载荷检测装置,其检测在所述举升缸的伸缩方向上施加的力;
角度检测装置,其检测所述货斗的倾斜角度;
控制器,其对控制向所述举升缸供给的工作油的流量的电磁比例阀输出操作指令;和
空载判定部,其基于来自所述载荷检测装置的检测信号来判定卸载作业是否已完成,
所述载荷检测装置包括:检测所述举升缸的缸头侧的油室的压力的第一压力传感器;检测所述举升缸的活塞杆侧的油室的压力的第二压力传感器;和从所述第一压力传感器与所述第二压力传感器运算差压的差压运算部,
所述控制器根据开始指令的输入,控制所述电磁比例阀并以进行所述货斗的抬升动作的方式使所述举升缸动作,之后,在基于来自所述角度检测装置的检测信息判断出所述货斗已达到规定的倾斜角度的情况下,以所述货斗保持所述规定的倾斜角度的姿势的方式保持所述举升缸的动作,
在将所述货斗保持为所述规定的倾斜角度的状态下,所述空载判定部根据来自所述差压运算部的运算结果来反复判定在所述举升缸的伸缩方向上施加的力的方向,并基于该力的方向从拉伸经时变化为压缩这一情况而掌握卸载作业已完成。
2.根据权利要求1所述的运输用车辆,其特征在于,
还具备报知装置,其报知所述空载判定部的判定结果。
3.根据权利要求1所述的运输用车辆,其特征在于,
在通过所述空载判定部掌握了卸载作业完成的情况下,所述控制器控制所述电磁比例阀并以进行所述货斗的下降动作的方式使所述举升缸动作。
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