CN108699801A - 作业机械 - Google Patents

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Abstract

提供一种作业机械，其在机器控制的执行过程中抑制液压执行机构伴随液压油再生的速度变化，由此能够在确保机器控制的控制精度的同时提高作业效率。控制装置(100)包括：区域限制控制部(110)，其对先导管路(41～43)的各先导压进行修正；再生控制部(120)，其将从斗杆液压缸(12)的油箱侧油路(28a)合流到泵侧流路(28b)的液压油的流量调节在零到规定的上限值之间；以及再生控制切换部(130)，其在所述区域限制控制部的功能无效的情况下，向再生控制部(120)指示将所述规定的上限值设为第1设定值(F1)，在所述区域限制控制部的功能有效的情况下，向再生控制部(120)指示将所述规定的上限值设为比所述第1设定值小的第2设定值(F2)。

Description

作业机械
技术领域
本发明涉及具有自动或半自动地对液压执行机构的驱动进行控制的功能的作业机械。
背景技术
在液压挖掘机中，构成前部作业装置的动臂、斗杆及铲斗分别以能够转动的方式被支承，在使动臂、斗杆或铲斗单独活动时，铲斗顶端描画出圆弧上的轨迹。因此，例如在通过牵拉斗杆的动作而由铲斗顶端形成直线状的完成面的情况下，操作者需要对动臂、斗杆及铲斗进行复合操作，要求操作者具有熟练的技术。
因此，存在将利用计算机(控制器)自动或半自动地控制液压执行机构的驱动的功能(机器控制)应用于挖掘作业，在挖掘动作时(斗杆或铲斗动作时)使铲斗顶端沿着设计面(目标挖掘面)移动的技术(专利文献1)。
另一方，在以往的液压挖掘机中存在设有液压再生装置的构造，该液压再生装置通过使液压执行机构的油箱侧流路的液压油合流到泵侧流路(液压油再生)，能够使该液压执行机构的动作速度增大(专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3056254号
专利文献2：日本专利第3594680号
发明内容
在将机器控制应用于具有能够使斗杆液压缸的伸缩速度增加的液压再生装置的液压挖掘机的情况下，在通过机器控制使铲斗顶端沿着目标挖掘面移动的过程中，在斗杆液压缸处进行液压油再生而使斗杆的动作速度变化，从而可能致使铲斗顶端与目标挖掘面相比更深地挖入地下。
本发明是鉴于上述课题而提出的，其目的在于提供一种作业机械，其在机器控制的执行过程中抑制液压执行机构伴随液压油的速度变化，由此能够确保机器控制的控制精度并提高作业效率。
为了解决上述课题，本发明的作业机械包括：车身；前部作业装置，其设置于所述车身；多个液压执行机构，其驱动所述前部作业装置；液压泵；多个流量控制阀，其控制从所述液压泵向所述多个液压执行机构供给的液压油的流动；多个操作装置，其指示所述多个液压执行机构的动作；多个先导管路，其连接所述多个操作装置和所述多个流量控制阀的先导部；电磁比例阀，其设置在所述多个先导管路中的至少一个的规定的先导管路上；以及控制装置，其通过控制所述电磁比例阀并对所述规定的先导管路的先导压进行修正，对所述前部作业装置的驱动进行控制，所述作业机械的特征在于，还具有再生回路，该再生回路使所述多个液压执行机构中的规定的液压执行机构的油箱侧流路中的液压油合流到泵侧流路，所述控制装置包括：区域限制控制部，其以使所述前部作业装置不侵入目标挖掘面的下方的方式对所述电磁比例阀进行控制；再生控制部，其将经由所述再生回路合流到所述泵侧流路的液压油的流量调节在零到规定的上限值之间；以及再生控制切换部，其在所述区域限制控制部的功能无效的情况下，向所述再生控制部指示将所述规定的上限值设为第1设定值，在所述区域限制控制部的功能有效的情况下，向所述再生控制部指示将所述规定的上限值设为比所述第1设定值小的第2设定值。
发明效果
根据本发明，在机器控制的执行过程中抑制液压执行机构伴随液压油再生的速度变化，由此能够确保机器控制的控制精度并提高作业效率。
附图说明
图1是作为本发明第1实施例的作业机械的一例的液压挖掘机的外观图。
图2是将图1所示的液压挖掘机具有的液压驱动装置与控制装置一起示出的图。
图3是图2所示的控制装置的功能框图。
图4是表示图1所示的液压挖掘机的水平挖掘动作的图。
图5是表示图1所示的液压挖掘机的基准坐标的图。
图6是表示图2所示的再生回路的详细的图。
图7是表示液压泵的喷出压与电磁比例阀的驱动电流间的关系的图。
图8A是表示电磁比例阀的驱动电流与可变节流部的节流量的关系的图。
图8B是表示电磁比例阀的驱动电流与从油箱侧流路合流到泵侧流路的液压油的流量(再生流量)的关系的图。
图9是表示图4所示的再生控制切换部的处理的流程图。
图10是本发明第2实施例的液压挖掘机具有的控制装置的功能框图。
图11是表示图10所示的再生控制切换部的处理的流程图。
图12是本发明第3实施例的液压挖掘机具有的控制装置的功能框图。
图13是表示图12所示的再生控制切换部的处理的流程图。
图14是本发明第4实施例的液压挖掘机具有的控制装置的功能框图。
图15是表示图14所示的再生控制切换部的处理的流程图。
图16是本发明第5实施例的液压挖掘机具有的控制装置的功能框图。
图17是表示图16所示的再生控制切换部的处理的流程图。
具体实施方式
以下使用附图对本发明的实施例进行说明。并且，在各图中，对相同的部分标注同一附图标记，适当省略重复的说明。另外，以下例示了作为前部作业装置的顶端的配件设有铲斗的液压挖掘机，但也可以将本发明应用于具有铲斗以外的配件的液压挖掘机。另外，在以下的说明中，在存在多个同类的构成要素的情况下，存在在附图标记(数字)的尾部标注字母的情况，但也存在省略该字母而将该多个构成要素合并标注的情况。例如，在存在四个操作杆23a、23b、23c、23d时，将其合并标注为操作杆23。
图1是作为本发明第1实施例的作业机械的一例的液压挖掘机的外观图，图2是将图1所示的液压挖掘机具有的液压驱动装置与控制装置一起示出的图。
在图1中，液压挖掘机1由前部作业装置1A和车身1B构成。车身1B由下部行驶体5、和以能够旋转的方式设置在下部行驶体5之上的上部旋转体6构成。前部作业装置1A沿垂直方向将各自转动的多个被驱动部件(动臂2、斗杆3及铲斗4)连结而构成，前部作业装置1A的动臂2的基端支承在上部旋转体6的前部。
动臂2、斗杆3、铲斗4、上部旋转体6及下部行驶体5构成分别由动臂液压缸11、斗杆液压缸12、铲斗液压缸13、旋转液压马达8及左右行驶液压马达7a、7b驱动的被驱动部件。针对上述被驱动部件2～6的动作指示，根据操作者对搭载于上部旋转体6上的驾驶室内的左行驶杆23c、右行驶杆23d、左操作杆23a及右操作杆23b(有时将这些杆部件统称为操作杆23)的操作而被输出。
在驾驶室内设置有：具有左行驶杆23c的操作装置33a(如图2所示)；具有右行驶杆23d的操作装置33b(如图2所示)；共有左操作杆23a的操作装置31a、32a；以及共有右操作杆23b的操作装置31b、32b。操作装置31～33为液压先导式，将与由操作者操作的各个操作杆23的操作量(例如杆行程)和操作方向对应的先导压(有时称为操作压)作为控制信号，经由先导管路41～46(如图2所示)供给至对应的流量控制阀51～56(如图2所示)的先导部51a、51b、…56a、56b，对上述流量控制阀51～56进行驱动。
从液压泵21喷出的液压油经由控制阀单元22内的流量控制阀51～56(如图2所示)供给至左行驶液压马达7a、右行驶液压马达7b、旋转液压马达8、动臂液压缸11、斗杆液压缸12及铲斗液压缸13。通过利用供给的液压油使动臂液压缸11、斗杆液压缸12及铲斗液压缸13伸缩，能够使动臂2、斗杆3及铲斗4各自转动，使铲斗4的位置及姿态变化。另外，通过利用供给的液压油使旋转液压马达8旋转，上部旋转体6相对于下部行驶体5旋转。进而，通过利用供给的液压油使左右行驶液压马达7a、7b旋转，下部行驶体5行驶。
在动臂2的动臂销、斗杆3的斗杆销及铲斗连杆14上以能够测量动臂2、斗杆3及铲斗4的转动角度α、β、γ(如图5所示)的方式，分别安装有动臂角度传感器61、斗杆角度传感器62及铲斗角度传感器63，在上部旋转体6上安装有用于检测上部旋转体6(车身1B)相对于基准面(例如水平面)在前后方向上的倾斜角θ(如图5所示)的车身倾斜角传感器64。
图1的液压挖掘机1如图2所示，包括：液压泵21；动臂液压缸11，其由来自该液压泵21的液压油驱动；多个液压执行机构，其包括斗杆液压缸12、铲斗液压缸13、旋转液压马达8及左右行驶液压马达7a、7b；分别与上述液压执行机构7、8、11～13对应设置的左行驶杆23c、右行驶杆23d、左操作杆23a、右操作杆23b；多个流量控制阀51～56，其连接在液压泵21与多个液压执行机构7、8、11～13之间，通过根据操作杆23的操作量及操作方向而从操作装置31～33输出的控制信号来控制，对向液压执行机构7、8、11～13供给的液压油的流量及方向进行控制；溢流阀25，其在液压泵21与流量控制阀51～56间的压力达到设定值以上的情况下开阀，使液压油退避到油箱27；以及再生回路90，其使斗杆液压缸12的油箱侧流路28a的液压油合流到泵侧流路28b。以上部件构成对液压挖掘机1的被驱动部件2～6进行驱动的液压驱动装置。
本实施例的液压挖掘机1具有辅助操作者的挖掘操作的控制系统(以下称为“挖掘控制系统”)。挖掘控制系统例如在水平挖掘动作中进行以使铲斗顶端(铲斗4的爪尖)不会与目标挖掘面200(如图4所示)相比更深地挖入地下的方式强制地使动臂2上升等的控制(以下称为“区域限制控制”)。
本实施例的挖掘控制系统包括：区域限制开关34，其设置在驾驶室内的操作面板的上方等不会遮挡操作者视界的位置，切换区域限制控制的有效/无效；压力传感器71a、71b，其设置在动臂2用的操作装置31a的先导管路41a、41b上，作为操作杆23a的动臂上升方向或动臂下降方向的操作量检测先导压(控制信号)；压力传感器72a、72b，其设置在斗杆3用的操作装置31b的先导管路42a、42b上，作为操作杆23b的斗杆牵拉方向或斗杆推压方向的操作量检测先导压(控制信号)；压力传感器73a、73b，其设置在铲斗4用的操作装置32a的先导管路43a、43b上，作为操作杆23a的铲斗装载方向或铲斗卸载方向的操作量检测先导压(控制信号)；电磁比例阀81a，其将一级端口侧与先导泵24连接，对来自先导泵24的先导压减压并输出；梭阀26，其与动臂2用的操作装置31a的先导管路41a和电磁比例阀81a的二级端口侧连接，选择先导管路41a内的先导压与从电磁比例阀81a输出的控制压的高压侧，向流量控制阀51的先导部51a引导；电磁比例阀81b，其设置在动臂2用的操作装置31a的先导管路41b上，根据电信号将先导管路41b内的先导压减压输出；电磁比例阀82a、82b，其设置在斗杆3用的操作装置31b的先导管路42a、42b上，根据电信号将先导管路42a、42b内的先导压减压输出；电磁比例阀83a、83b，其设置在铲斗4用的操作装置32b的先导管路43a、43b上，根据电信号将先导管路43a、43b内的先导压减压输出；以及控制装置100，其由能够执行各种运算的计算机等构成。
控制装置100基于来自区域限制开关34的切换信号、利用后述的目标挖掘面设定装置35设定的目标挖掘面200的形状信息及位置信息、来自角度传感器61～63及倾斜角传感器64的检测信号和来自压力传感器71～73的检测信号，进行各种运算，将用于对先导管路41～43的各先导压进行修正的工作信号输出至电磁比例阀81～83。
图3是控制装置100的功能框图。控制装置100包括区域限制控制部110、再生控制部120和再生控制切换部130。控制装置100上分别连接作业机姿态检测装置60、目标挖掘面设定装置35、操作者操作检测装置70及电磁比例阀81～83。
作业机姿态检测装置60由动臂角度传感器61、斗杆角度传感器62、铲斗角度传感器63及车身倾斜角传感器64构成。
目标挖掘面设定装置35是能够输入与目标挖掘面200相关的信息(也包含目标挖掘面的位置信息)的接口。向目标挖掘面设定装置35的输入，可以由操作者手动进行，也可以经由网络等从外部获取。另外，也可以在目标挖掘面设定装置35上连接卫星通信天线，运算挖掘机的全局坐标。
操作者操作检测装置70由压力传感器71～73构成，该压力传感器71～73获取通过操作者对操作杆23的操作而产生的操作压。
区域限制控制部110包括作业机姿态运算部111、目标挖掘面运算部112、目标动作运算部113和电磁比例阀控制部114。
作业机姿态运算部111基于来自作业机姿态检测装置60的信息，运算前部作业装置1A的姿态。前部作业装置1A的姿态能够基于图5的挖掘机基准坐标来定义。图5的挖掘机基准坐标是设定在上部旋转体6上的坐标，将以能够转动的方式支承在上部旋转体6上的动臂2的基底部设定为原点，将Z轴设定为上部旋转体6上的铅直方向，将X轴设定为水平方向。将动臂2相对于X轴的倾斜角设为动臂角α，将斗杆3相对于动臂2的倾斜角设为斗杆角β，将铲斗4相对于斗杆3的倾斜角设为铲斗角γ。将车身1B(上部旋转体6)相对于水平面(基准面)的倾斜角设为倾斜角θ。动臂角α利用动臂角度传感器61检测，斗杆角β利用斗杆角度传感器62来检测，铲斗角γ利用铲斗角度传感器63来检测，倾斜角θ利用车身倾斜角传感器64来检测。动臂角α在使动臂2上升最高时(动臂液压缸11在上升方向的行程终点时，即动臂液压缸长度为最长时)为最大，在使动臂2下降最低时(动臂液压缸11在下降方向的行程终点时，即动臂液压缸长度最短时)为最小。斗杆角β在斗杆液压缸长度最短时为最小，在斗杆液压缸长度最长时为最大。铲斗角γ在铲斗液压缸长度最短(图5中所示的状态)时为最小，在铲斗液压缸长度最长时为最大。
回到图3，目标挖掘面运算部112基于来自目标挖掘面设定装置35的信息，运算目标挖掘面200。目标动作运算部113基于来自作业机姿态运算部111、目标挖掘面运算部112及操作者操作检测装置70的信息，以使铲斗4在目标挖掘面200上及其上方的区域内移动的方式，运算前部作业装置1A的目标动作。电磁比例阀控制部114基于来自目标动作运算部113的指令，运算针对电磁比例阀81～83的指令。电磁比例阀81～83基于来自电磁比例阀控制部114的指令被控制。
在图4中示出基于区域限制控制的水平挖掘动作例。在操作者对操作杆23进行操作，通过斗杆3朝向箭头A方向的牵拉动作而进行水平挖掘的情况下，以使得铲斗4的爪尖不进入目标挖掘面200的下方的方式控制电磁比例阀81a，自动进行动臂上升操作。另外，通过以达到操作者要求的挖掘速度或挖掘精度的方式对电磁比例阀82a、82b、83a、83b进行控制，从而可以使斗杆3或铲斗4的动作速度减速。由此，将通过自动或半自动地修正基于操作者的操作杆23的操作量来使被驱动部件实现希望的动作的控制统称为机器控制。本实施例中的区域限制控制为机器控制的一种。
接下来对图2的再生回路90进行说明。图6是表示再生回路90的详细的图。
在图6中，再生回路90包括：液压操作式的可变节流部91，其配置在连接斗杆液压缸12与油箱27的油箱侧流路28a上，对向油箱27导入的液压油的流量进行控制；连接流路92，其连接泵侧流路28b与油箱侧流路28a；止回阀93，其设置在该连接流路92上，在油箱侧流路28a内的压力比泵侧流路28b内的压力高时，容许液压油从油箱侧流路28a向泵侧流路28b的流动，阻止液压油从泵侧流路28b向油箱侧流路28a的流动；压力传感器94，其检测液压泵21的喷出压Pd；以及电磁比例阀95，其将先导压Pi输出至可变节流部91的先导部。
再生回路90由控制装置100的再生控制部120(如图3所示)控制，通过使斗杆液压缸12的油箱侧流路28a的返回油合流到泵侧流路28b，能够使斗杆液压缸12的伸缩速度增加。
在图3中，再生控制部120包括：存储部121，其存储泵喷出压Pd与用于驱动电磁比例阀95的驱动电流i的关系函数121a(如图7所示)；驱动电流运算部122，其基于从压力传感器94输出的泵喷出压Pd与关系函数121a，求出用于驱动电磁比例阀95的驱动电流i；以及电磁比例阀控制部123，其将与由该驱动电流运算部122求出的驱动电流i相当的工作信号is输出至电磁比例阀95。
图7中示出液压泵21的喷出压Pd与电磁比例阀95的驱动电流i间的关系。如图7所示，在关系函数121a中，最大驱动电流i1与低于第1设定压力Pd1的泵喷出压Pd建立对应关系，与泵喷出压Pd成正比例地减小的驱动电流i(i0＜i＜i1)与第1设定压力Pd1以上且低于第2设定压力Pd2的泵喷出压Pd建立对应关系，最小驱动电流i0与第2设定压力Pd2以上的泵喷出压Pd建立对应关系。
图8A中示出电磁比例阀95的驱动电流i与可变节流部91的节流量间的关系，图8B中示出电磁比例阀95的驱动电流i与从油箱侧流路28a合流到泵侧流路28b的液压油的流量(再生流量)间的关系。如图8A所示，可变节流部91的节流量与驱动电流i成正比例地增加。另外，如图8B所示，再生流量与驱动电流i成正比例地增加。
下面对再生回路90的动作进行说明。
在图6中，若将右操作杆23b朝向例如斗杆牵拉方向操作，则产生先导压Pa，该先导压Pa施加于流量控制阀52的位于图示左侧的先导部52a，将流量控制阀52从中立位置52N切换至左侧切换位置52L。由此，从液压泵21喷出的液压油经由泵侧流路28b及流量控制阀52的左侧切换位置52L被供给至斗杆液压缸12的底部侧室12a，来自杆侧室12b的返回油经由流量控制阀52的左侧切换位置52L、油箱侧流路28a及可变节流部91返回至油箱27。
此时，在利用压力传感器94检测出的泵喷出压Pd低于在控制装置100的存储部121(如图3所示)中存储的关系函数121a(如图7所示)的第1设定压力Pd1的期间，利用驱动电流运算部122求出较高的恒定的驱动电流(i＝i1)，与该驱动电流(i＝i1)相当的工作信号(is＝i1)被从再生控制部120的电磁比例阀控制部123输出至电磁比例阀95的先导部。由此，从电磁比例阀95输出的先导压Pi最小，可变节流部91在弹簧施力的作用下，被保持在节流量最大的节流位置91b，在油箱侧流路28a产生与可变节流部91的节流量对应的压力。并且，若该油箱侧流路28a内的压力超过泵侧流路28b的压力，则斗杆液压缸12的从杆侧室12b返回的返回油的一部分，经由连接流路92及止回阀93流入至泵侧流路28b，该返回油与从液压泵21喷出的液压油合流，被供给至斗杆液压缸12的底部侧室12a。此时，流入至斗杆液压缸12的底部侧室12a的流量仅增加从连接流路92流入的图8B示出的最大再生流量，与之对应地斗杆液压缸12的牵拉速度增加。
若从如上所述再生流量为最大的状态，由于碰到铲斗顶端的砂土等的电阻而使斗杆液压缸12承受的负载增大，则液压泵21的喷出压Pd变大。在该泵喷出压Pd的值位于图3的关系函数121a的第1设定压力Pd1与第2设定压力Pd2之间时，由再生控制部120的驱动电流运算部122求出的驱动电流i取i0＜i＜i1的值，从再生控制部120的电磁比例阀控制部123输出的工作信号is也为i0＜is＝i＜i1的值，由此，从电磁比例阀95输出的先导压Pi的值增加，可变节流部91以如图8A所示节流量减小(开度变大)的方式被驱动，返回至油箱27的油量增加，再生流量如图8B所示减少。此时，虽然斗杆液压缸12的伸缩速度减小，但由于油箱侧流路28a的压力降低、斗杆液压缸12的杆侧室12b的压力降低，因此能够获得较大的推力。
若铲斗4的爪尖挖入砂土中等，泵喷出压Pd的值为关系函数121a(如图7所示)的第2设定压力Pd2以上，则由再生控制部120的驱动电流运算部122求出的驱动电流i为i＝i0，从电磁比例阀控制部123输出的工作信号is也为is＝i＝i0。由此，从电磁比例阀95输出的先导压Pi的值为最大，可变节流部91被切换至节流量为零(全开)的连通位置91a。由此，成为再生流量为零、油箱侧流路28a的全部流量返回至油箱27的再生解除状态。通过按照这种方式对应于泵喷出压Pd的增加而调节可变节流部91的节流量，能够不停止斗杆3的动作继续作业。
此外，在本实施例中构成为，如图6所示，设置用于检测液压泵21的喷出压Pd的压力传感器94，并基于从该压力传感器94输出的泵喷出压Pd进行再生操作及再生解除操作，但本发明不限于此，例如也可以构成为，在位于流量控制阀52与斗杆液压缸12之间的主管路上设置用于检测负载压的压力传感器，基于从该压力传感器输出的压力信号，进行再生操作及再生解除操作。另外，在本实施例中，说明了在斗杆装载侧(斗杆液压缸12伸长侧)进行液压油再生的例子，对于斗杆卸载侧(斗杆液压缸12的收缩侧)也能够同样地说明。另外，在本实施例中，如图2及图6所示，示出了将再生回路90应用于斗杆液压缸12的例子，但本发明不限于此，也能够应用于其他的液压执行机构(动臂液压缸11或铲斗液压缸13)。
在按照上述方式构成的液压挖掘机1中，例如在区域限制控制下进行水平挖掘动作时，在斗杆液压缸12中进行了液压油再生的情况下，由于斗杆3的动作速度变化，铲斗4的爪尖可能会与目标挖掘面200相比更深地挖入地下。因此，本实施例中的控制装置100具有再生控制切换部130，该再生控制切换部130在区域限制控制的执行中抑制伴随液压油再生的斗杆液压缸12的速度变化，因此限制斗杆液压缸12中的再生流量。
在图3中，再生控制切换部130基于来自区域限制开关34的切换信号，向再生控制部120指示变更再生流量的上限值。
图9是表示再生控制切换部130的处理的流程图。以下按照顺序说明各步骤。
再生控制切换部130首先判定区域限制开关34是否位于打开位置(步骤S10)。
在步骤S10中，在判定区域限制开关34位于打开位置(是)的情况下，指示再生控制部120将再生流量的上限值设为比第1设定值F1小的第2设定值F2(如图8B所示)(步骤S20)。然后，再生控制部120如图7所示，根据泵喷出压Pd而在i0到i2之间调节驱动电流，在零到第2上限值F2之间调节再生流量。并且，第2设定值F2设定为零以上的值。由此，在区域限制控制的执行中限制斗杆液压缸12中的再生流量。在这里，在将第2设定值F2设为零的情况下，无论泵喷出压Pd是多大，斗杆液压缸12中的再生流量始终为零，无法进行液压油再生。
另一方面，在步骤S10中，在判定为区域限制开关34不在打开位置(否)的情况下，指示再生控制部120将再生流量的上限值设为第1设定值F1(步骤S30)。由此，在未执行区域限制控制时，不限制斗杆液压缸12中的再生流量。
此外，在本实施例中，将区域限制开关34位于关闭位置的情况(即未执行区域限制控制时)定义为“区域限制控制部110的功能无效的情况”，将区域限制开关34位于打开位置的情况(即正在执行区域限制控制时)定义为“区域限制控制部110的功能有效的情况”。
根据本实施的液压挖掘机1，在区域限制控制部110的功能有效的情况(即区域限制控制的执行过程中)下，通过限制斗杆液压缸12中的再生流量，抑制斗杆液压缸12的速度变化，因此能够确保区域限制控制的控制精度。另一方面，在区域限制控制部110的功能无效的情况(即未执行区域限制控制时)下，再生流量不被限制而使斗杆液压缸12的伸缩速度增加，因此能够提高不伴随区域限制控制的作业中的作业效率。
【实施例2】
使用图10及图11对本发明第2实施例的液压挖掘机1进行说明。图10是表示本实施的液压挖掘机1具有的控制装置100的功能框图，图11是表示图10所示的再生控制切换部130A的处理的流程图。
在第1实施的液压挖掘机1中，在区域限制开关34位于打开位置的情况(即执行区域限制控制中)下，限制斗杆液压缸12中的再生流量。但是，即使在区域限制控制的执行过程中铲斗4也会距离目标挖掘面200较远，在这种情况下，即使斗杆3的动作速度伴随斗杆液压缸12中的液压油再生而发生变化，铲斗4的爪尖也不会与目标挖掘面200相比更深地挖入地下。
本实施的液压挖掘机1在区域限制控制的执行过程中且从铲斗4的爪尖位置到目标挖掘面200为止的距离为规定距离以上(铲斗4的爪尖位于例如完成挖掘区域外的情况)下，通过不限制再生流量而使斗杆液压缸12的伸缩速度增加，能够在确保区域限制控制的控制精度的同时实现伴随区域限制控制的作业中的作业效率提高。
在图10中，与第1实施例(如图3所示)的区别点在于，再生控制切换部13基于来自区域限制开关34的切换信号、从作业机姿态运算部111输入的作业机姿态信息、和从目标挖掘面运算部112输入的目标挖掘面信息，指示再生控制部120变更再生流量的上限值。
在图11中，与第1实施例(如图9所示)的区别点在于，在步骤S10中判定为区域限制开关34位于打开位置(是)的情况下，判定从铲斗4的爪尖位置到目标挖掘面200的距离是否小于规定的距离D0(步骤S11)，在判定为比规定的距离D0小(是)的情况下，指示再生控制部120将再生流量的上限值设为第2设定值F2(步骤S20)，在判定为不比规定的距离D0小(否)的情况下，指示再生控制部120将再生流量的上限值设为第1设定值F1(步骤S30)。
此外，在本实施例中，将区域限制开关34位于关闭位置的情况、或区域限制开关34位于打开位置且从铲斗4的爪尖位置到目标挖掘面200的距离不小于规定的距离D0的情况(即区域限制控制效果不显著的情况)定义为“区域限制控制部110的功能无效的情况”，将区域限制开关34位于打开位置且从铲斗4的爪尖位置到目标挖掘面200的距离比规定的距离D0小的情况(即区域限制控制效果显著的情况)定义为“区域限制控制部110的功能有效的情况”。
在本实施的液压挖掘机1中，也能够获得与第1实施例相同的效果。
此外，在本实施的液压挖掘机1中，在区域限制控制部110的功能有效的情况(即，在区域限制控制的执行过程中且从铲斗4的爪尖位置到目标挖掘面200为止的距离为规定距离D0以上的情况(铲斗4的爪尖位于例如完成挖掘区域外的情况))下，不限制再生流量而使斗杆液压缸12的伸长速度增加。由此，能够在确保区域限制控制的控制精度的同时提高伴随区域限制控制的作业中的作业效率。
【实施例3】
使用图12及图13对本发明第3实施例的液压挖掘机1进行说明。图12是本实施的液压挖掘机1具有的控制装置100的功能框图，图13是表示图12所示的再生控制切换部130B的处理的流程图。
在第1实施的液压挖掘机1中，在区域限制开关34位于打开位置的情况(即区域限制控制的执行中)下，限制斗杆液压缸12中的再生流量。在这里，在区域限制控制的执行中，在从铲斗4的爪尖位置到目标挖掘面200的距离较小的情况下，为了确保控制精度，使先导管路42a、42b的操作压(斗杆操作压)以小于规定的操作压的方式借助电磁比例阀82a、82b来减压(修正)，限制斗杆3的动作速度。即，利用电磁比例阀82a、82b修正了的斗杆操作压(以下记为“修正后斗杆操作压”)为规定的操作压以上，限于铲斗4自目标挖掘面200离开较远的情况。因此，在区域限制控制的执行中且修正后的斗杆操作压为规定的操作压以上的情况下，即使伴随斗杆液压缸12中的液压油再生而使斗杆3的动作速度变化，也不会使铲斗4的爪尖与目标挖掘面200相比更深地挖入地下。
本实施的液压挖掘机1在区域限制控制的执行中且修正后斗杆操作压为规定的操作压以上的情况下，不限制再生流量地使斗杆液压缸12的伸缩速度增加，从而在确保基于区域限制控制的控制精度的同时实现伴随区域限制控制的作业中的作业效率的提高。
在图12中，与第1实施例(如图3所示)的区别点在于，再生控制切换部130B基于来自区域限制开关34的切换信号和来自目标动作运算部113的修正后斗杆操作压，指示再生控制部120变更再生流量的上限值。
在图13中，与第1实施例(如图9所示)的区别点在于，在步骤S10中判定为区域限制开关34位于打开位置(是)的情况下，判定修正后斗杆操作压是否比规定的操作压PA0小(步骤S12)，在判定为比规定的操作压PA0小(是)的情况下，指示再生控制部120将再生流量的上限值设为第2设定值F2(步骤S20)，在判定为不小于规定的操作压PA0(否)的情况下，指示再生控制部120将再生流量的上限值设为第1设定值F1(步骤S30)。
此外，在本实施例中，将区域限制开关34位于关闭位置的情况、或区域限制开关34位于打开位置且修正后斗杆操作压不小于规定的操作压PA0的情况(即区域限制控制效果不显著的情况)定义为“区域限制控制部110的功能无效的情况”，将区域限制开关34位于打开位置且修正后斗杆操作压小于规定的操作压PA0的情况(即区域限制控制效果显著的情况)定义为“区域限制控制部110的功能有效的情况”。
在本实施的液压挖掘机1中，也能够获得与第1实施例相同的效果。
此外，在本实施的液压挖掘机1中，在区域限制控制部110的功能有效的情况(即，在区域限制控制的执行中且修正后的斗杆操作压为规定的操作压PA0以上(认为铲斗4距离目标挖掘面200较远)的情况)下，不限制再生流量而使斗杆液压缸12的伸长速度增加。由此，能够在确保区域限制控制的控制精度的同时提高伴随区域限制控制的作业中的作业效率。
此外，在本实施例中，构成为从目标动作运算部113获取修正后的斗杆操作压，但也可以构成为，分别在先导管路42a的电磁比例阀82a与先导部52a之间及先导管路42b的电磁比例阀82b与先导部52b之间设置压力传感器，利用这些传感器检测修正后的斗杆操作压。
【实施例4】
使用图14及图15对本发明第4实施例的液压挖掘机1进行说明。图14是本实施的液压挖掘机1具有的控制装置100的功能框图，图15是表示图14所示的再生控制切换部130C的处理的流程图。
在第1实施的液压挖掘机1中，在区域限制开关34位于打开位置的情况(即区域限制控制的执行过程中)下，限制斗杆液压缸12中的再生流量。在这里，在区域限制控制的执行过程中且从铲斗4的爪尖位置到目标挖掘面200的距离较小的情况下，使利用电磁比例阀81a生成的修正后的动臂上升操作压、和利用电磁比例阀81b生成的修正后的动臂下降操作压均为规定的操作压以下。因此，在区域限制控制执行中且修正后的动臂上升操作压或修正后的动臂下降操作压(以下统称为“修正后的动臂操作压”)为规定的操作压以上的情况下，即使斗杆3的动作速度伴随斗杆液压缸12中的液压油再生而发生变化，铲斗4的爪尖也不会与目标挖掘面200相比更深地挖入地下。
本实施的液压挖掘机1在区域限制控制执行中且修正后的动臂操作压为规定的操作压以上的情况下，通过不限制再生流量而使斗杆液压缸12的伸缩速度增加，从而在确保区域限制控制的控制精度的同时实现伴随区域限制控制的作业中的作业效率提高。
在图14中，与第1实施例(如图3所示)的区别点在于，再生控制切换部130C基于来自区域限制开关34的切换信号、和来自目标动作运算部113的修正后的动臂操作压，指示再生控制部120变更再生流量的上限值。
在图15中，与第1实施例(如图9所示)的区别点在于，在步骤S10中判定为区域限制开关34位于打开位置(是)的情况下，判定修正后的动臂操作压是否小于规定的操作压PB0(步骤S13)，在判定为小于规定的操作压PB0(是)的情况下，指示再生控制部120将再生流量的上限值设为第2设定值F2(步骤S20)，在判定为不小于规定的操作压PB0(否)的情况下，指示再生控制部120将再生流量的上限值设为第1设定值F1(步骤S30)。
此外，在本实施例中，将区域限制开关34位于关闭位置的情况、或区域限制开关34位于打开位置且修正后后动臂操作压不小于规定的操作压PB0的情况(即区域限制控制效果不显著的情况)定义为“区域限制控制部110的功能无效的情况”，将区域限制开关34位于打开位置且修正后的动臂操作压比规定的操作压PB0小的情况(即区域限制控制效果显著的情况)定义为“区域限制控制部110的功能有效的情况”。
在本实施的液压挖掘机1中，也能够获得与第1实施例相同的效果。
此外，在本实施的液压挖掘机1中，在区域限制控制部110的功能有效的情况(即，在区域限制控制的执行中且修正后的动臂操作压为规定的操作压PB0以上(认为铲斗4距离目标挖掘面200较远)的情况)下，不限制再生流量而使斗杆液压缸12的伸长速度增加。由此，能够在确保区域限制控制的控制精度的同时提高伴随区域限制控制的作业中的作业效率。
此外，在本实施例中，采用从目标动作运算部113获取修正后的动臂操作压的构造，但也可以构成为，在先导管路41a的梭阀26与先导部51a之间及先导管路41b的电磁比例阀81b与先导部51b之间分别设置压力传感器，利用这些传感器检测修正后的动臂操作压。
【实施例5】
使用图16及图17对本发明第5实施例的液压挖掘机1进行说明。图16是本实施的液压挖掘机1具有的控制装置100的功能框图，图17是表示图16所示的再生控制切换部130D的处理的流程图。
本实施例的区域限制控制部110能够在使前部作业装置1A的控制精度优先的通常的控制模式(以下记为“精度优先模式”。)、与使前部作业装置1A的动作速度优先的控制模式(以下记为“速度优先模式”。)之间切换。另外，本实施的液压挖掘机1作为指示区域限制控制部110从精度优先模式向速度优先模式切换的模式切换单元，还具有设置在驾驶室内的操作面板的上方等不遮挡操作者视界的位置的粗挖掘开关36(如图16所示)。
操作者在判断为在区域限制控制的执行过程中挖掘面201(如图4所示)距离目标挖掘面200较远的情况下，将粗挖掘开关操作至打开位置，从精度优先模式切换为速度优先模式。由此，能够使前部作业装置1A的动作速度较大，提高粗挖掘时的作业效率。并且，模式切换单元不限于粗挖掘开关36，例如也可以采用对应于与目标挖掘面的距离或液压缸负载压力进行切换的构造。
在本实施的液压挖掘机1中，操作者在判断为从挖掘面201到目标挖掘面200的距离较小的情况下，将粗挖掘开关36操作至关闭位置，从速度优先模式切换为精度优先模式。即，粗挖掘开关36位于打开位置被限定为挖掘面201离开目标挖掘面200较远的情况。因此，在区域限制控制的执行过程中且粗挖掘开关36位于打开位置的情况下，即使斗杆3的动作速度伴随斗杆液压缸12中的液压油再生而发生变化，铲斗4的爪尖也不会与目标挖掘面200相比更深地挖入地下。
本实施的液压挖掘机1在区域限制控制的执行过程中且粗挖掘开关36位于打开位置的情况下，通过不限制再生流量而使斗杆液压缸12的伸缩速度增加，从而在确保区域限制控制的控制精度的同时实现伴随区域限制控制的作业中的作业效率的提高。
在图16中，与第1实施例(如图3所示)的区别点在于，再生控制切换部130D基于来自区域限制开关34的切换信号、和来自粗挖掘开关36的切换信号，指示再生控制部120变更再生流量的上限值。
在图17中，与第1实施例(如图9所示)的区别点在于，在步骤S10中判定为区域限制开关34位于打开位置(是)的情况下，判定粗挖掘开关36是否位于关闭位置(步骤S14)，在判定为位于关闭位置(是)的情况下，指示再生控制部120将再生流量的上限值设为第2设定值F2(步骤S20)，在判定为不在关闭位置(否)的情况下，指示再生控制部120将再生流量的上限值设为第1设定值F1(步骤S30)。
并且，在本实施例中，将区域限制开关34位于关闭位置的情况、或区域限制开关34位于打开位置且粗挖掘开关36位于打开位置的情况(即，区域限制控制效果不显著的情况)定义为“区域限制控制部110的功能无效的情况”，将区域限制开关34位于打开位置且粗挖掘开关36位于关闭位置的情况(即，区域限制控制效果显著的情况)定义为“区域限制控制部110的功能有效的情况”。
在本实施的液压挖掘机1中也能够获得与第1实施例相同的效果。
此外，在本实施的液压挖掘机1中，在区域限制控制部110的功能有效的情况(即，在区域限制控制执行中且粗挖掘开关36位于打开位置(认为挖掘面201离开目标挖掘面200较远的)的情况)下，不限制再生流量而使斗杆液压缸12的伸长速度增加。由此，能够在确保区域限制控制的控制精度的同时提高伴有区域限制控制的作业中的作业效率。
以上对本发明的实施例进行详细说明，但本发明不限定于上述实施例，包含多种变形例。例如，上述实施例为了以使本发明容易理解的方式进行说明而进行了详细说明，但并不限定于具有所说明的全部构造。另外，可以在某个实施例的构造中添加其他实施例的构造的一部分，也可以去掉某个实施例的构造的一部分，或者与其他实施例的一部分置换。
附图标记说明
1…液压挖掘机(作业机械)、1A…前部作业装置、1B…车身、2…动臂、3…斗杆、4…铲斗、5…下部行驶体、6…上部旋转体、7a…左行驶液压马达、7b…右行驶液压马达、8…旋转液压马达、11…动臂液压缸、12…斗杆液压缸、12a…底部侧室、12b…杆侧室、13…铲斗液压缸、14…铲斗连杆、21…液压泵、22…控制阀单元、23a…左操作杆、23b…右操作杆、23c…左行驶杆、23d…右行驶杆、24…先导泵、25…溢流阀、26…梭阀、27…油箱、28a…油箱侧流路、28b…泵侧流路、29…止回阀、31a…操作装置(动臂)、31b…操作装置(斗杆)、32a…操作装置(铲斗)、32b…操作装置(旋转)、33a…操作装置(左行驶)、33b…操作装置(右行驶)、34…区域限制开关、35…目标挖掘面设定装置、36…粗挖掘开关、41a、41b、42a、42b、43a、43b、44a、44b、45a、45b、46a、46b…先导管路、51～56…流量控制阀、51a、51b、52a、52b、53a、53b、54a、54b、55a、55b、56a、56b…先导部、52L…左侧切换位置、52N…中立位置、52R…右侧切换位置、60…作业机姿态检测装置、61…动臂角度传感器、62…斗杆角度传感器、63…铲斗角度传感器、64…车身倾斜角传感器、70…操作者操作检测装置、71a、71b、72a、72b、73a、73b…压力传感器、81a、81b、82a、82b、83a、83b…电磁比例阀、90…再生回路、91…可变节流部、91a…连通位置、91b…节流位置、92…连接流路、93…止回阀、94…压力传感器、95…电磁比例阀、100…控制装置、110…区域限制控制部、111…作业机姿态运算部、112…目标挖掘面运算部、113…目标动作运算部、114…电磁比例阀控制部、120…再生控制部、121…存储部、121a…关系函数、122…驱动电流运算部、123…电磁比例阀控制部、130、130A、130B、130C、130D…再生控制切换部、200…目标挖掘面、201…挖掘面。

Claims (6)

1.一种作业机械，其包括：
车身；
前部作业装置，其设置于所述车身；
多个液压执行机构，其驱动所述前部作业装置；
液压泵，其向所述多个液压执行机构供给液压油；
多个流量控制阀，其控制从所述液压泵向所述多个液压执行机构供给的液压油的流动；
多个操作装置，其指示所述多个液压执行机构的动作；
多个先导管路，其连接所述多个操作装置和所述多个流量控制阀的先导部；
电磁比例阀，其设置在所述多个先导管路中的至少一个的规定的先导管路上；以及
控制装置，其通过控制所述电磁比例阀并对所述规定的先导管路的先导压进行修正，对所述前部作业装置的驱动进行控制，
所述作业机械的特征在于，
还具有再生回路，该再生回路使所述多个液压执行机构中的规定的液压执行机构的油箱侧流路中的液压油合流到泵侧流路，
所述控制装置包括：
区域限制控制部，其以使所述前部作业装置不侵入目标挖掘面的下方的方式对所述电磁比例阀进行控制；
再生控制部，其将经由所述再生回路合流到所述泵侧流路的液压油的流量调节在零到规定的上限值之间；以及
再生控制切换部，其在所述区域限制控制部的功能无效的情况下，向所述再生控制部指示将所述规定的上限值设为第1设定值，在所述区域限制控制部的功能有效的情况下，向所述再生控制部指示将所述规定的上限值设为比所述第1设定值小的第2设定值。
2.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，
还具有用于使所述区域限制控制部发挥功能的区域限制开关，
所述再生控制切换部在所述区域限制开关位于关闭位置的情况下，向所述再生控制部指示将所述规定的上限值设为所述第1设定值；在所述区域限制开关位于打开位置的情况下，向所述再生控制部指示将所述规定的上限值设为所述第2设定值。
3.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，
还具有用于使所述区域限制控制部发挥功能的区域限制开关，
所述再生控制切换部在所述区域限制开关位于关闭位置的情况下，向所述再生控制部指示将所述规定的上限值设为所述第1设定值；在所述区域限制开关位于打开位置且从所述前部作业装置的规定位置到目标挖掘面为止的距离小于规定的距离的情况下，向所述再生控制部指示将所述规定的上限值设为所述第2设定值；在所述区域限制开关位于打开位置且从所述前部作业装置的规定位置到所述目标挖掘面为止的距离不小于规定的距离的情况下，向所述再生控制部指示将所述规定的上限值设为所述第1设定值。
4.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，
还具有用于使所述区域限制控制部发挥功能的区域限制开关，
所述前部作业装置具有斗杆，
所述电磁比例阀设置在驱动所述斗杆的斗杆液压缸的先导管路上，
所述再生控制切换部在所述区域限制开关位于关闭位置的情况下，向所述再生控制部指示将所述规定的上限值设为所述第1设定值；在所述区域限制开关位于打开位置且基于所述区域限制控制部的修正后的斗杆操作压小于规定的操作压的情况下，向所述再生控制部指示将所述规定的上限值设为所述第2设定值；在所述区域限制开关位于打开位置且基于所述区域限制控制部的修正后的斗杆操作压不小于规定的操作压的情况下，向所述再生控制部指示将所述规定的上限值设为所述第1设定值。
5.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，
还具有用于使所述区域限制控制部发挥功能的区域限制开关，
所述前部作业装置具有动臂，
所述电磁比例阀设置在驱动所述动臂的动臂液压缸的先导管路上，
所述再生控制切换部在所述区域限制开关位于关闭位置的情况下，向所述再生控制部指示将所述规定的上限值设为所述第1设定值；在所述区域限制开关位于打开位置且基于所述区域限制控制部的修正后的动臂操作压小于规定的操作压的情况下，向所述再生控制部指示将所述规定的上限值设为所述第2设定值；在所述区域限制开关位于打开位置且基于所述区域限制控制部的修正后的动臂操作压不小于规定的操作压的情况下，向所述再生控制部指示将所述规定的上限值设为所述第1设定值。
6.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，
还具有用于使所述区域限制控制部发挥功能的区域限制开关，
所述区域限制控制部能够在精度优先模式与速度优先模式之间进行切换，
所述作业机械还具有向所述区域限制控制部指示从所述精度优先模式向所述速度优先模式切换的模式切换单元，
所述再生控制切换部在所述区域限制开关位于关闭位置的情况下，向所述再生控制部指示将所述规定的上限值设为所述第1设定值；在所述区域限制开关位于打开位置且由所述模式切换单元指示了向所述精度优先模式切换的情况下，向所述再生控制部指示将所述规定的上限值设为所述第2设定值；在所述区域限制开关位于打开位置且由所述模式切换单元指示了向所述速度优先模式切换的情况下，向所述再生控制部指示将所述规定的上限值设为所述第1设定值。
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