CN110214213B - 挖土机 - Google Patents
挖土机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110214213B CN110214213B CN201880007898.1A CN201880007898A CN110214213B CN 110214213 B CN110214213 B CN 110214213B CN 201880007898 A CN201880007898 A CN 201880007898A CN 110214213 B CN110214213 B CN 110214213B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cylinder
- shovel
- attachment
- state
- controller
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
- E02F9/2217—Hydraulic or pneumatic drives with energy recovery arrangements, e.g. using accumulators, flywheels
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/26—Indicating devices
- E02F9/264—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool
- E02F9/265—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool with follow-up actions (e.g. control signals sent to actuate the work tool)
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/24—Safety devices, e.g. for preventing overload
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
- E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
- E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
- E02F3/36—Component parts
- E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
- E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
- E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
- E02F9/2203—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function
- E02F9/2207—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function for reducing or compensating oscillations
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
- E02F9/2264—Arrangements or adaptations of elements for hydraulic drives
- E02F9/2267—Valves or distributors
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
- E02F9/2264—Arrangements or adaptations of elements for hydraulic drives
- E02F9/2271—Actuators and supports therefor and protection therefor
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
- E02F9/2278—Hydraulic circuits
- E02F9/2285—Pilot-operated systems
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
- E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
- E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
- E02F3/30—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom
- E02F3/32—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a dipper-arm pivoted on a cantilever beam, i.e. boom working downwardly and towards the machine, e.g. with backhoes
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
- E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
- E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
- E02F3/36—Component parts
- E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
- E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
- E02F3/431—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Operation Control Of Excavators (AREA)
- Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
Abstract
本发明提供一种挖土机,其判定是否是空中动作(S100)。在判定为空中动作时(S100的是),监视附属装置的状态(S102),并确定控制对象缸体的推力的上限值(限制推力)(S104)。而且,将缸体的推力控制成不超过上限值。
Description
技术领域
本发明涉及一种挖土机。
背景技术
挖土机主要具备行走体(还称为履带、下部行走体)、上部回转体、附属装置。上部回转体转动自如地安装于行走体并通过回转马达来控制位置。附属装置安装于上部回转体,并在进行作业时使用。
操作者根据作业内容,控制附属装置的动臂、斗杆、铲斗,此时,车身(即行走体、上部回转体)经由附属装置从铲斗所接触的地面或结构物受到反作用力。根据反作用力施加的朝向、车身的姿势、地面状况,有时会导致挖土机的主体浮起。专利文献1中揭示有一种技术,其通过抑制动臂缸的收缩侧(杆侧)的压力来防止车身的浮起。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-122510号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
本发明根据所述情况而完成,其一种实施方式的示例性目的之一是提供一种抑制车身的振动和/或能够抑制倾翻的挖土机。
用于解决技术课题的手段
本发明的一种实施方式涉及一种挖土机。挖土机具备:行走体;上部回转体,转动自如地设置于行走体;附属装置,具有动臂、斗杆、铲斗,并安装于上部回转体;及振动抑制部,校正附属装置的动作,以便抑制因附属装置的空中动作而产生的行走体的振动。
根据该方式,利用附属装置的至少一轴,吸收因附属装置的空中动作而产生的力,即倾翻力矩,从而能够防止使车身沿俯仰方向振动的力从附属装置传递到行走体,进而能够防止振动。
振动抑制部可以校正附属装置的动臂缸的动作。由此,不仅是因动臂缸的动作而产生的振动,因比其前端侧的斗杆及铲斗这两者的动作而产生的振动也能够得到抑制。
振动抑制部可以以控制对象缸体的推力不超过与附属装置的状态相对应的上限值的方式工作。
振动抑制部可以通过将附属装置的状态设为输入的运算获取控制对象缸体的推力的上限值。
振动抑制部还可以具备输入附属装置的状态,并输出控制对象缸体的推力的上限值的数据表,并通过参考数据表来设定控制对象缸体的推力的上限值。
振动抑制部可以将缸体的底侧的压力控制在缸推力的上限值及根据缸体的杆侧压力算出的阈值以下。
挖土机还可以具备设置于控制对象缸体的底侧的电磁端口减压阀,并且振动抑制部控制电磁端口减压阀。
挖土机还可以具备设置于控制对象缸体的底部室与杆室之间的外部再生阀,并且振动抑制部控制外部再生阀。
挖土机还可以具备设置于从控制对象缸体的底部室至油箱室的油路的电磁控制阀,并且振动抑制部控制电磁控制阀。
本发明的另一实施方式也是挖土机。该挖土机具备:行走体;上部回转体,转动自如地设置于行走体;附属装置,具有动臂、斗杆、铲斗,并安装于上部回转体;电磁端口减压阀,设置于动臂及斗杆的缸体中的至少一个的底侧。在附属装置的空中动作中,控制电磁端口减压阀的设定压力。
本发明的又一实施方式也涉及一种挖土机。挖土机具备:行走体;上部回转体,转动自如地设置于行走体;附属装置,安装于上部回转体;液压缸,使附属装置动作;及安全阀,使液压缸体内的油释放。若在附属装置的空中动作中进行规定动作,则液压缸内的油被释放。规定动作例如为排土(排出动作),包括以装有沙土的状态降下动臂的动作,尤其是停止时等。规定动作只要是改变附属装置的惯性力矩的动作即可。
本发明的又一实施方式也涉及一种挖土机。挖土机具备:行走体;上部回转体,转动自如地设置于行走体;附属装置,安装于上部回转体;液压缸,使附属装置动作;及安全阀,使液压缸体内的油释放。挖土机具有利用附属装置排土时或使附属装置在空中从动作状态过渡到停止状态时产生的振动减少的第1状态及解除了第1状态的第2状态,在第2状态中利用附属装置排土时或使附属装置在空中从动作状态过渡到停止状态时产生的振动比在第1状态中产生的振动大。
挖土机例如可以具备切换第1状态和第2状态的按钮或界面。
本发明的又一实施方式也涉及一种挖土机。挖土机具备:行走体;上部回转体,转动自如地设置于行走体;附属装置,具有动臂、斗杆、铲斗,并安装于上部回转体;及控制器,控制附属装置中的至少1轴的缸体,以便抑制由附属装置的空中动作引起的行走体或上部回转体的振动。
控制器可以在某一轴被操作时,控制未被操作的轴的缸体。
控制器可以将控制对象缸体的油室与该缸体的液压回路之间改变成使油更容易流通的状态。
控制器可以以控制对象缸体的推力或压力不超过与附属装置的状态相对应的上限值的方式工作。
可以是挖土机还具备设置于控制对象缸体的底侧或杆侧的电磁端口减压阀,并且控制器控制电磁端口减压阀。
振动控制部可以控制控制对象缸体和控制阀所具备的阀。
可以是挖土机还具备设置于控制对象缸体的底部室与杆室之间的外部再生阀,并且控制器控制外部再生阀。
挖土机还可以具备设置于从控制对象缸体的底部室至油箱室的油路的电磁控制阀。控制器可以控制电磁控制阀。
挖土机在非行走状态或非回转状态下,基于控制器的控制成为有效。尤其,若在容易操作附属装置的情况下自动变得有效,则能够在作业方面减轻操作者的繁琐作业。
可以在铲斗的位置包含在规定区域时,基于控制器的控制成为有效。铲斗的位置离车身越远,或处于越高的位置,则车身越容易因外力振动/浮起,因此对此类情况有用。
控制器运算车身的稳定度,并且可以在稳定度低的状态下使控制有效。在稳定度低的状态下,车身处于容易振动或容易浮起的状态,因此尤其在这样的状态下,可获得附属装置的振动/力矩变化不易传递至车身的效果。
也可以由操作面板或显示装置所附带的操作机构提供用于开启/关闭与基于控制器的控制相关的功能的输入部。对于挖土机的熟练操作者来说,反而有可能造成繁琐的情况,因此能够由操作者自己决定是否使其发挥功能。
控制器可以进行如控制对象缸体变得动作自由的控制。缸体内的可动部根据附属装置的力矩的变化而移动,并能够吸收该变化。
本发明的又一实施方式也涉及一种挖土机。挖土机具备:行走体;上部回转体,转动自如地设置于行走体;附属装置,具有动臂、斗杆、铲斗,并安装于上部回转体;及阀,设置于动臂及斗杆的缸体中的至少一个的底侧或杆侧,能够使所述缸的油排出。在附属装置的空中动作中,阀被控制而使油从缸体流出。
本发明的又一实施方式也涉及一种挖土机。挖土机具备:行走体;上部回转体,转动自如地设置于行走体;附属装置,安装于上部回转体;液压缸,使附属装置动作;及安全阀,使液压缸体内的油释放。若在附属装置的空中动作中进行规定动作,则液压缸内的油被释放至液压罐或位于通向液压罐的路径的液压回路。
另外,在方法、装置、系统等之间互相替换以上的构成要件的任意组合或本发明的构成要件或表现的方式,也作为本发明的有效方式。
发明效果
根据本发明,能够抑制挖土机的振动。
附图说明
图1是表示施工机械的一例的挖土机的外观的立体图。
图2(a)、图2(b)是说明在挖土机的空中动作时产生的振动的一例的图。
图3是表示进行排出动作时测定的挖土机的、俯仰轴方向的角度及角速度的时间波形的图。
图4(a)、图4(b)是说明基于缸体的振动抑制的图。
图5是挖土机的电气系统或液压系统等的框图。
图6(a)~图6(c)是由某一操作者利用实际的挖土机反复进行空中动作时的动作波形图。
图7是一实施例所涉及的与挖土机的振动抑制相关的框图。
图8是一实施例所涉及的限制推力获取部的框图。
图9是一实施例所涉及的挖土机的振动抑制的流程图。
图10是一实施例所涉及的与挖土机的振动抑制相关的框图。
图11是一实施例所涉及的与挖土机的振动抑制相关的框图。
图12(a)~图12(c)是变形例所涉及的挖土机的振动抑制的流程图。
图13(a)、图13(b)是说明车身的稳定度的图。
具体实施方式
以下,根据优选实施方式,参考附图对本发明进行说明。对各附图所示的相同或者同等的构成要件、部件、处理附加相同符号,适当省略重复的说明。并且,实施方式并非限定发明,而只是例示,实施方式中叙述的所有特征或其组合未必限定为本发明的本质。
图1是表示施工机械的一例的挖土机500的外观的立体图。挖土机500主要具备下部行走体(履带)502及经由回转机构503而转动自如地搭载于下部行走体502的上部的上部回转体504。
在回转体504上安装有附属装置510。附属装置510具备动臂512、连杆连接于动臂512的前端的斗杆514、及连杆连接于斗杆514的前端的铲斗516。动臂512、斗杆514及铲斗516分别通过动臂缸520、斗杆缸522及铲斗缸524来液压驱动。并且,在回转体504中设置有用于容纳操作者的驾驶室508或被称为用于产生液压的发动机506的动力源。
在挖土机的附属装置510或车身设置有传感器720、722、724、726。这些传感器可以是包括3轴加速度传感器、3轴陀螺仪传感器的惯性测量装置(IMU:Inertial MeasurementUnit)。能够根据这些传感器的输出,检测铲斗516的位置、附属装置510的姿势等。
接着,对因挖土机500的空中动作而产生的振动进行详细说明。
本发明人对图1所示的挖土机进行研究的结果,发现了如下问题。有时在铲斗不接触地面的动作(以下,称为空中动作)中,附属装置的惯性力矩会诱发挖土机的行走体(车身)的振动。例如从铲斗排出沙土时,惯性力矩会发生变化。此时的附属装置会使挖土机的车身向前方向倾斜,并诱发车身的振动。根据情况,有时车身的一部分会浮起。另外,不能将该问题或现象理解为本领域技术人员的普遍认识。
图2(a)、图2(b)是说明在挖土机的空中动作时产生的振动的一例的图。在此,作为空中动作的一例说明排出动作。在图2(a)中,铲斗516及斗杆514被关闭,动臂512处于上升的状态,铲斗516中容纳有沙土等装载物2。如图2(b)所示,在排出动作中,大幅度开启铲斗516及斗杆514,并排出装载物2。此时,附属装置510的惯性力矩的变化产生如下作用:使挖土机500的车身朝向图中箭头A所示的俯仰方向振动。
图3是表示在进行排出动作时测定的挖土机500的、俯仰轴方向的角度(俯仰角度)及角速度(俯仰角速度)的时间波形的图。从图3可知,因空中动作而产生使挖土机倾翻的倾翻力矩,并产生绕俯仰轴的振动。以下,对抑制因空中动作产生的振动的方法及能够抑制所述振动的挖土机进行说明。
首先,对振动抑制的原理进行说明。在本实施方式中,通过将附属装置本身所具备的缸体用作缓冲器来吸收因附属装置的动作产生的力。
图4(a)、图4(b)是说明基于缸体的振动抑制的图。图4(a)表示未发挥缓冲功能的状态。通常,无操作时,在与某一操作轴(例如动臂)对应的缸体700中,杆室702、底部室704实质上均与液压回路710切断。因此,缸体700中的活塞处于不移动的状态,而附属装置的振动712会直接传递到车身侧。
图4(b)表示发挥了缓冲功能的状态。若沿使动臂的缸体700伸缩的方向产生振动712,则即使在无操作状态下,也会控制液压系统以减少底部室704及杆室702中的至少一个的压力,或使油流出。由此,缸体700发挥作为缓冲器的功能,从而吸收惯性力或振动,抑制向车身侧的传递。该振动或惯性力因在缸体内,与其连接的油路的摩擦等而消耗能量。另外,若只考虑惯性力,则仅仅使其从底部室704流出就已足够,但通常会产生缸体内的压力变化的反作用,因此可以使其从杆室704也流出。
图5是挖土机500的电气系统或液压系统等的框图。另外,图5中,用双重线表示机械传递动力的系统,用粗实线表示液压系统,用虚线表示操纵系统,用细实线表示电力系统。
发动机506的旋转经由减速机532被传递至主泵534。可以代替发动机506及减速机532而使用电气动力源(电动机),也可以使用发动机和电动机的混合型。在减速机532的输出轴上连接有主泵534及先导泵536,在主泵534上经由高压液压管路542而连接有控制阀546。控制阀546是进行挖土机500中的液压系统的控制的装置。控制阀546上除了连接有用于驱动图1所示的下部行走体502的液压马达550A及550B以外,经由高压液压管路连接有动臂缸520、斗杆缸522及铲斗缸524,控制阀546根据驾驶员的操作输入控制供应至这些缸体的液压。
并且,在先导泵536经由先导管路552连接有操作机构554。操作机构554是用于回转用电动机560、下部行走体502、动臂512、斗杆514及铲斗516的操纵杆或踏板,并由操作者进行操作。具体而言,附属装置510的各轴(动臂512、斗杆514、铲斗516)分别与设置在驾驶座的操作机构554的操作联动地动作。具体而言,若操作杆,则根据操作,动臂缸520、斗杆缸522、铲斗缸524进行伸缩动作,并且与其对应地动臂512、斗杆514、铲斗516动作。
在操作机构554上经由液压管路556连接有控制阀546。操作机构554将通过先导管路552供应的液压(初级侧的液压)转换成与操作者的操作量对应的液压(次级侧的液压)而输出。从操作机构554输出的次级侧的液压通过液压管路556而供应至控制阀546。
传感器730测定缸体520、522、524的底侧、杆侧的压力。传感器732监视对各轴的操作输入,并获取操作信息。例如传感器732可以根据先导压而获取操作信息,并且可以将来自电动操纵杆的信息转换为电信息。压力传感器734测定高压液压管路542的压力。这些传感器730、732、734的输出被提供到控制器740。
接着,对振动抑制的概要进行说明。该挖土机500若成为附属装置510的空中动作中可能产生振动的状态或惯性力矩发生可能变化的状态,则控制器740(后述振动抑制部580)会自动执行校正。通过校正在附属装置510中吸收振动,减少向车身传递的振动。在校正中,过渡到如下状态:如油从缸体520、522、524中的至少一个,例如动臂缸520的内部的油室流出的状态(将缸体的油室与油路设为连通状态)。因力矩的变化而产生的附属装置510的振动、或力矩的变化其本身被传递到动臂缸520,其结果,动臂缸520内的油被排出,从而减弱振动。
另外,由于校正在空中动作中进行,因此由控制器740判断是否在空中动作中,并自动过渡到在附属装置的空中动作中产生的振动不易被传递到车身侧的控制状态。另外,若长期处于该状态,则可能会对其他作业产生影响,因此可以在规定条件下过渡至该控制状态。
以下,对振动抑制进行具体说明。振动抑制部580校正附属装置510的动作,以使以空中动作而产生的行走体的振动得到抑制。更具体而言,振动抑制部580将动臂缸520、斗杆缸522、铲斗缸524中的至少一个作为控制对象,并作用于控制对象缸体,从而校正附属装置510的动作。
更详细而言,振动抑制部580以控制对象缸体的推力不超过与附属装置510的状态对应的上限值(限制推力)方式进行控制。该上限值可以适当根据基于附属装置510的状态算出或推断的欲使挖土机倾倒的力(称为倾翻力矩)设定。例如,理论上倾翻力矩能够根据斗杆的角度、动臂的角度、铲斗中的重量、铲斗的角度、倾斜角度信息、下部行走体与回转体的相对角度、各缸的压力信息等而算出。振动抑制部580能够获取来自各种传感器582的信息。传感器582接收表示附属装置510的状态(斗杆角度、动臂角度、铲斗角度、俯仰角、铲斗的装载重量等)的各种检测信号的输入。传感器582的个数可以权衡成本和倾翻力矩的运算精度来确定即可。而且,附属装置510的状态能够包括附属装置的朝向,即回转体与行走体的相对角。可以根据车身(行走体、回转体)的位置、速度、加速度信息等直接获取涉及车身的振动或浮起的信息。
在图5中,描绘了从振动抑制部580朝向控制阀546的控制线,但这并不用于限定振动抑制部580仅将控制阀546作为控制对象。以下对振动抑制部580的控制对象进行说明。
根据该挖土机500,利用附属装置510中的至少一轴,吸收因附属装置510的空中动作而产生的倾翻力矩或振动、或力矩的变化,从而能够防止使车身沿俯仰方向振动的力从附属装置510传递到行走体502,进而能够抑制振动。
接着,说明对振动抑制有效的具体控制及构成。
图6(a)~图6(c)是由某一操作者利用实际的挖土机反复进行空中动作时的动作波形图。图6(a)~图6(c)表示不同的试验,从上依次表示俯仰角速度(即车身的振动)、动臂角加速度、斗杆角加速度、动臂角度、斗杆角度。图中,X标记表示与俯仰角速度的负峰所对应的点。
从图6(a)~图6(c)可知,在动臂角的变化停止时,诱发振动。换言之,可以说动臂角加速度对产生振动带来的影响最大,反而言之,可以说动臂角速度对振动的抑制最有效。这也可以从以下情况中直观地理解到:与铲斗角有关的惯性力矩(惯性)仅受到铲斗的质量的影响,而与斗杆角有关的惯性力矩受到铲斗和斗杆质量的影响,相对于此,与动臂角有关的惯性力矩不仅是动臂,还受到斗杆、铲斗的总质量的影响。
因此,优选振动抑制部580将附属装置510的动臂缸520作为控制对象而校正其动作。即可以以动臂缸520的推力不超过基于附属装置510的状态的上限值(限制推力)的方式使振动抑制部580动作。
图7是一实施例所涉及的与挖土机500A的振动抑制相关的框图。挖土机500A还具备设置于控制对象动臂缸520的底侧的电磁端口减压阀584。振动抑制部580通过控制电磁端口减压阀584而限制动臂缸520的推力。
振动抑制部580包括限制推力获取部586及电流指示生成部588。限制推力获取部586根据来自传感器582的检测信号S1来获取限制推力FMAX。在一实施例中,限制推力获取部586根据将附属装置510的状态(即来自传感器582的检测信号)设为输入的运算来获取限制推力FMAX。
在将杆侧的受压面积设为AR,将杆侧的压力设为PR,将底侧的受压面积设为AB,将底侧的压力设为PB时,可以以下式表示动臂缸520的推力F。
F=AB·PB-AR·PR
由于在将限制推力设为FMAX时,只要成立
FMAX>AB·PB-AR·PR
即可,因此获得
PB<(FMAX+AR·PR)/AB
即,(FMAX+AR·PR)/AB成为底部压力的上限值PMAX。
杆压传感器590检测动臂缸520的杆室侧的压力PR。振动抑制部580将底侧的压力PB控制在根据限制推力FMAX及杆压PR算出的阈值PMAX以下。具体而言,电流指示生成部588根据限制推力FMAX及杆压PR算出底部压力PB的上限值PMAX,并将与上限值PMAX对应的电流指示S2提供给电磁端口减压阀584。
根据该构成,若发生产生振动的附属装置510的空中动作,则开启电磁端口减压阀584,限制动臂缸520的推力,从而抑制振动。
另外,若将限制推力FMAX设置过小,则动臂512会下降。因此,限制推力获取部586获取能够保持动臂512的姿势的推力(获取保持推力FMIN),并在比保持推力FMIN高的范围内设定限制推力FMAX即可。
图8是一实施例所涉及的限制推力获取部586B的框图。限制推力获取部586B根据所参考的数据表来设定限制推力FMAX。限制推力获取部586B包括第1查找表600、第2查找表602、表格选择器604、选择器606。
第1查找表600输入动臂角θ1,并输出限制推力FMAX。第1查找表600可以包括与挖土机的不同的多个状态对应设置的多个数据表。表格选择器604将铲斗角θ3、车身的俯仰角θP、摆动角θS中的至少一个作为参数来选择最佳数据表。
第2查找表602输入动臂角θ1及斗杆角θ2,并输出保持推力FMIN。第2查找表602同样也可以包括与挖土机的不同的多个状态对应设置的多个数据表。表格选择器604将铲斗角θ3、车身的俯仰角θP、摆动角θS中的至少一个作为参数来选择最佳数据表。选择器606输出限制推力FMAX及保持推力FMIN中大的一个。根据限制推力获取部586B,能够防止动臂的下降,并且能够抑制振动。根据该实施方式,能够在挖土机的各种姿势中实现最佳控制。
限制推力FMAX可以代替参考数据表而通过运算处理来获取。并且,保持推力FMIN可以代替参考数据表而通过运算处理来获取。另一方面,即使不严格控制推力,也能够通过从缸体流出规定时间或规定的流量而将不基于操作的动臂的下降限制在最低限度的位置或速度,且还能够抑制振动。
图9是一实施例所涉及的挖土机500的振动抑制的流程图。首先,进行负荷判定(作业判定),并判定是否在空中作业中(S100)。可以在负荷判定中,进行是否在空中作业中或在挖掘作业中的判定。该判定可以根据附属装置的前端的位置进行,例如在一实施例中,可以在铲斗的位置比以履带(或地面)为基准规定的某一高度低时判定为挖掘作业,比规定的某一高度高时判定为空中动作。或者,可以在液压泵的压力或各缸体的压力比规定的阈值高时判定为挖掘作业,也可以根据对操作杆的输入,例如在铲斗牵引操作、斗杆牵引操作的执行中判定为挖掘作业。
不在空中作业中时(S100的否),返回处理S100,或转至与挖掘作业对应的处理序列。若在挖掘作业中,可以执行挖掘作业中的其他稳定化控制,也可以作为正常状态而执行稳定化控制。或者由于在挖掘作业中铲斗与沙土等接触,因此附属装置的突发动作的发生频度会比空中作业中低,因此也能够设为不执行稳定化控制。反而,若设为油易于从缸体排出,则在利用铲斗铲起沙土时缸体的支撑力降低,因此从作业性的观点考虑,也可以说更优选不执行。
若判定为空中作业中(S100的是),则监视附属装置510的状态(例如动臂角θ1、斗杆角θ2、铲斗角θ3)(S102)。而且,根据附属装置510的状态确定限制推力FMAX及保持推力FMIN(S104、S106)。而且,根据限制推力FMAX及保持推力FMIN,确定控制对象缸体的底部压力的上限PMAX(S108)。
图10是一实施例所涉及的与挖土机500C的振动抑制相关的框图。挖土机500C具备设置于控制对象缸体(动臂缸520)的底部室与杆室之间的外部再生阀592。振动抑制部580通过控制外部再生阀592而将动臂缸520的推力控制为不超过限制推力FMAX。根据该构成,也能够抑制振动。
图11是一实施例所涉及的与挖土机500D的振动抑制相关的框图。控制阀546包括动臂用的换向阀594和电磁比例阀596。电磁比例阀596设置于从动臂缸520的底部室至油箱室548的油路549。
振动抑制部580通过控制电磁比例阀596而将动臂缸520的推力控制为不超过限制推力FMAX。根据该构成,也能够抑制振动。
以上,根据实施例对本发明进行了说明。本领域技术人员可以理解,本发明不限定于上述实施方式,可以进行各种设计变更,可以实现各种变形例,并且这些变形例也属于本发明的范围。以下,对这样的变形例进行说明。
在实施方式中,通过控制动臂缸520的压力而抑制了振动,但并不限于此,还可以除此以外或代替此,通过控制斗杆缸522或铲斗缸524的压力而抑制振动。
并且在实施方式中,对控制压力、推力的例子进行了说明,但并不限于此,通过吸收因附属装置的空中动作而产生的力、即倾翻力矩而防止、减少使车身沿俯仰方向振动的力从附属装置传递到行走体即可,简要而言,只要过渡到油易于从缸体流出的状态即可。
可以设为挖土机500能够在第1状态和第2状态之间切换。第1状态是上述振动抑制动作有效的状态,第2状态是振动抑制无效的状态。例如可以在挖土机500的驾驶室设置用于切换第1状态和第2状态的界面(按钮或开关、触控面板等)。例如在默认状态下成为第2状态,而在操作者需要时,可以切换到第1状态而将振动抑制设为有效。或者第1状态和第2状态也可以根据挖土机500的使用情况(路面的滑动容易度、倾斜的程度等),由挖土机500自动切换。
用于抑制上述振动的校正不限于空中作业中,可以在不行走时(非行走状态)执行,也可以在不回转时(非回转状态)执行。非行走状态或非回转状态可根据操作杆的位置判定,在某一操作杆处于中立位置时,或者操作轴实质上处于中立时,能够将其判定为非操作轴。例如包括从挂满挡(Full lever)过渡到中立的情况、或在实质上中立的范围移动的情况。
图12(a)~图(c)是变形例所涉及的挖土机的振动抑制的流程图。
在图12(a)中,控制器根据所获取的信息,以规定的控制周期判定是否稳定(S200)。在不稳定的情况下,执行振动抑制或倾翻防止的校正(S202)。之后,反复判定直至变稳定(S204),在变稳定时解除。由于将恢复稳定度作为条件,因此能够可靠地使防止振动或防止倾翻发挥功能。
在图12(b)中,控制器根据所获取的信息,以规定的控制周期判定是否稳定(S300)。在不稳定的情况下,执行振动抑制或倾翻防止的校正(S302)。之后,以执行了校正的轴被操作为条件进行解除。由于操作者大多在感到稳定时进行操作,因此优先操作者的直觉,能够实现稳定性和操作性的协调。
在图12(c)中,控制器根据所获取的信息,以规定的控制周期判定是否稳定(S402)。在不稳定的情况下,执行振动抑制或倾翻防止的校正(S404)。之后,判定经过了规定时间(S404)并进行解除(S408)。能够使解除条件最为简单,并减少运算处理。
图13(a)、图13(b)是说明车身的稳定度的图。挖土机的稳定性根据附属装置的姿势发生变化。图13(a)表示回转角为0的状态,图13(b)表示回转90°的状态。
可以根据铲斗的位置信息(相对于回转体的高度或距离等)或下部行走体与回转体之间的相对角度而改变校正的条件或校正量。并且,在存在铲斗的位置时,可以预先设定不稳定的区域和稳定区域而用作校正发挥功能的条件。例如,可以在图13(a)的区域(i)中进行排土时,由于相对稳定,因此使校正不起效,而在图13(a)的(ii)(iii)及图13(b)的所有区域中,使校正起效。
在实施方式中,对挖土机进行了说明,但本发明的适用并不限于此,也能够用于起重机等具备了利用液压缸驱动附属装置的液压作业要件的施工机械。并且,不仅运算稳定度,根据有无稳定度下降的动作(进行排土、动臂下降、斗杆开启动作而到达斗杆最大开启位置时等)、降低稳定度的操作(从挂满挡状态突然转为操纵杆中立的动作、操纵杆输入速度在规定速度以上)的动作来控制附属装置的缸体也能够获得效果。并且,可以利用设置于附属装置和/或回转体的传感器检测加速度或振动,若车身在振动,则判定为振动,并执行校正。总之,将缸体控制为减弱从附属装置传递的外力,从而能够抑制车身的振动或倾翻。可以根据直接从传感器获取的车身的俯仰信息或加速度信息控制缸体,即使不直接算出稳定度,也可以根据铲斗位置或附属装置的位置信息或行走体与回转体之间的相对角度等控制缸体。
根据实施方式,利用具体的语句对本发明进行了说明,但实施方式仅示出本发明的原理、应用,可以在不脱离权利要求书所规定的本发明的思想的范围内,对实施方式施以多种变形例或配置的变更。
符号说明
2-装载物,500-挖土机,502-下部行走体,503-回转机构,504-回转体,506-发动机,508-驾驶室,510-附属装置,512-动臂,514-斗杆,516-铲斗,520-动臂缸,522-斗杆缸,524-铲斗缸,532-减速机,534-主泵,536-先导泵,542-高压液压管路,546-控制阀,550A、550B-液压马达,552-先导管路,554-操作机构,556-液压管路,580-振动抑制部,582-传感器,584-电磁端口减压阀,586-限制推力获取部,588-电流指示生成部,590-杆压传感器,592-外部再生阀,596-电磁比例阀,600-第1查找表,602-第2查找表,604-表格选择器,606-选择器。
产业上的可利用性
本发明能够利用于施工机械。
Claims (12)
1.一种挖土机,其特征在于,具备:
行走体;
上部回转体,转动自如地设置于所述行走体;
附属装置,具有动臂、斗杆、铲斗,并安装于所述上部回转体;及
控制器,控制所述附属装置中的至少1轴的缸体,以便吸收因所述附属装置的空中动作而产生的从所述附属装置作用于所述上部回转体的倾翻力矩,
所述控制器将控制对象的缸体的油室与该缸体的液压回路之间改变成使油更容易流通的状态。
2.根据权利要求1所述的挖土机,其特征在于,
所述控制器在某一轴被操作时,控制未被操作的轴的缸体。
3.根据权利要求1或2所述的挖土机,其特征在于,
所述控制器以控制对象缸体的推力或压力不超过与所述附属装置的状态相对应的上限值的方式动作。
4.根据权利要求1或2所述的挖土机,其特征在于,
还具备设置于控制对象缸体的底侧或杆侧的电磁端口减压阀,所述控制器控制所述电磁端口减压阀。
5.根据权利要求1或2所述的挖土机,其特征在于,
振动控制部对控制对象缸体及控制阀所具备的阀进行控制。
6.根据权利要求1或2所述的挖土机,其特征在于,
还具备设置于控制对象缸体的底部室与杆室之间的外部再生阀,所述控制器控制所述外部再生阀。
7.根据权利要求1或2所述的挖土机,其特征在于,
还具备设置于从控制对象缸体的底部室至油箱室的油路的电磁控制阀,所述控制器控制所述电磁控制阀。
8.根据权利要求1或2所述的挖土机,其特征在于,
在非行走状态或非回转状态下,基于所述控制器的控制成为有效。
9.根据权利要求1或2所述的挖土机,其特征在于,
当铲斗的位置包含在规定区域时,基于所述控制器的控制成为有效。
10.根据权利要求1或2所述的挖土机,其特征在于,
所述控制器运算车身的稳定度,并在稳定度低的状态下将所述控制设为有效。
11.根据权利要求1或2所述的挖土机,其特征在于,
操作面板或显示装置所附带的操作机构提供用于开启/关闭与基于所述控制器的所述控制相关的功能的输入部。
12.根据权利要求1或2所述的挖土机,其特征在于,
所述控制器进行如控制对象缸体变得动作自由的控制。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017-072627 | 2017-03-31 | ||
JP2017072627 | 2017-03-31 | ||
PCT/JP2018/010285 WO2018180555A1 (ja) | 2017-03-31 | 2018-03-15 | ショベル |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110214213A CN110214213A (zh) | 2019-09-06 |
CN110214213B true CN110214213B (zh) | 2022-06-07 |
Family
ID=63675754
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201880007898.1A Active CN110214213B (zh) | 2017-03-31 | 2018-03-15 | 挖土机 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11692334B2 (zh) |
EP (1) | EP3604692B1 (zh) |
JP (1) | JP7023931B2 (zh) |
KR (1) | KR102466641B1 (zh) |
CN (1) | CN110214213B (zh) |
WO (1) | WO2018180555A1 (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210122246A (ko) | 2019-02-04 | 2021-10-08 | 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 | 쇼벨 |
CN114080479B (zh) * | 2019-08-05 | 2024-01-16 | 住友重机械工业株式会社 | 挖土机 |
WO2021064777A1 (ja) * | 2019-09-30 | 2021-04-08 | 日立建機株式会社 | 動作識別装置 |
EP4253668A4 (en) * | 2020-11-30 | 2024-05-01 | Sumitomo Heavy Industries, LTD. | CONSTRUCTION MACHINE |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0714204U (ja) * | 1993-08-13 | 1995-03-10 | 株式会社小松製作所 | 作業機の振動抑制装置 |
JPH0813546A (ja) * | 1994-06-30 | 1996-01-16 | Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd | 建設機械におけるシリンダ制振装置 |
JPH0941428A (ja) * | 1995-07-31 | 1997-02-10 | Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd | 油圧作業機の制振装置 |
JP2003184133A (ja) * | 2001-12-20 | 2003-07-03 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 油圧作業機の振動抑制装置 |
JP2006219975A (ja) * | 2005-02-11 | 2006-08-24 | Deere & Co | 移動機械のための半能動走行制御 |
JP2012172382A (ja) * | 2011-02-21 | 2012-09-10 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 掘削機 |
CN104870721A (zh) * | 2012-12-21 | 2015-08-26 | 住友建机株式会社 | 挖掘机以及挖掘机的控制方法 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0672438B2 (ja) * | 1987-12-17 | 1994-09-14 | 株式会社神戸製鋼所 | 油圧ショベルにおけるブームの振動抑制装置 |
DE69014312T2 (de) * | 1989-01-13 | 1995-04-06 | Hitachi Construction Machinery | Hydraulisches System für den Auslegerzylinder einer Konstruktionsmaschine. |
JP3172881B2 (ja) * | 1991-11-12 | 2001-06-04 | カヤバ工業株式会社 | アクティブサスペンション装置 |
JP2599035Y2 (ja) * | 1993-07-16 | 1999-08-30 | 株式会社小松製作所 | 建設機械の作業機油圧回路 |
JPH11173308A (ja) * | 1997-12-11 | 1999-06-29 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | クッション装置付き油圧シリンダ |
JPH11343095A (ja) * | 1998-06-04 | 1999-12-14 | Kobe Steel Ltd | ブーム式作業機械 |
US7278262B2 (en) * | 2005-06-03 | 2007-10-09 | Board Of Control Of Michigan Technological University | Control system for suppression of boom or arm oscillation |
US7269947B2 (en) * | 2005-12-09 | 2007-09-18 | Caterpillar Inc. | Vibration control method and vibration control system for fluid pressure control circuit |
KR100929420B1 (ko) * | 2006-12-28 | 2009-12-03 | 볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비 | 굴삭기의 붐 충격 완화장치 및 그 제어방법 |
JP2009180065A (ja) * | 2008-02-01 | 2009-08-13 | Caterpillar Japan Ltd | 作業機械制御装置 |
WO2011108550A1 (ja) * | 2010-03-05 | 2011-09-09 | 株式会社小松製作所 | 作業用車両のダンパ作動制御装置およびダンパ作動制御方法 |
CN103403271B (zh) * | 2011-03-08 | 2015-11-25 | 住友建机株式会社 | 挖土机及挖土机的控制方法 |
US20140150416A1 (en) * | 2011-07-12 | 2014-06-05 | Volvo Construction Equipment Ab | Hydraulic actuator damping control system for construction machinery |
WO2013056517A1 (zh) * | 2011-10-20 | 2013-04-25 | 中联重科股份有限公司 | 泵车及其臂架的振动抑制方法、控制器和装置 |
JP5969379B2 (ja) | 2012-12-21 | 2016-08-17 | 住友建機株式会社 | ショベル及びショベル制御方法 |
WO2016002850A1 (ja) * | 2014-07-03 | 2016-01-07 | 住友重機械工業株式会社 | ショベル及びショベルの制御方法 |
US10344784B2 (en) | 2015-05-11 | 2019-07-09 | Caterpillar Inc. | Hydraulic system having regeneration and hybrid start |
-
2018
- 2018-03-15 JP JP2019509256A patent/JP7023931B2/ja active Active
- 2018-03-15 CN CN201880007898.1A patent/CN110214213B/zh active Active
- 2018-03-15 WO PCT/JP2018/010285 patent/WO2018180555A1/ja active Application Filing
- 2018-03-15 EP EP18776098.8A patent/EP3604692B1/en active Active
- 2018-03-15 KR KR1020197020204A patent/KR102466641B1/ko active IP Right Grant
-
2019
- 2019-09-26 US US16/584,923 patent/US11692334B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0714204U (ja) * | 1993-08-13 | 1995-03-10 | 株式会社小松製作所 | 作業機の振動抑制装置 |
JPH0813546A (ja) * | 1994-06-30 | 1996-01-16 | Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd | 建設機械におけるシリンダ制振装置 |
JPH0941428A (ja) * | 1995-07-31 | 1997-02-10 | Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd | 油圧作業機の制振装置 |
JP2003184133A (ja) * | 2001-12-20 | 2003-07-03 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 油圧作業機の振動抑制装置 |
JP2006219975A (ja) * | 2005-02-11 | 2006-08-24 | Deere & Co | 移動機械のための半能動走行制御 |
JP2012172382A (ja) * | 2011-02-21 | 2012-09-10 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 掘削機 |
CN104870721A (zh) * | 2012-12-21 | 2015-08-26 | 住友建机株式会社 | 挖掘机以及挖掘机的控制方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2018180555A1 (ja) | 2020-02-06 |
CN110214213A (zh) | 2019-09-06 |
US11692334B2 (en) | 2023-07-04 |
KR20190131015A (ko) | 2019-11-25 |
WO2018180555A1 (ja) | 2018-10-04 |
EP3604692A4 (en) | 2021-05-26 |
EP3604692A1 (en) | 2020-02-05 |
EP3604692B1 (en) | 2023-10-18 |
US20200024831A1 (en) | 2020-01-23 |
JP7023931B2 (ja) | 2022-02-22 |
JP2022051893A (ja) | 2022-04-01 |
KR102466641B1 (ko) | 2022-11-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110214213B (zh) | 挖土机 | |
KR102353868B1 (ko) | 쇼벨 | |
JP7216074B2 (ja) | ショベル | |
CN111201351B (zh) | 挖土机 | |
JP5053457B2 (ja) | 建設機械、建設機械の制御方法、及びこの方法をコンピュータに実行させるプログラム | |
KR102537157B1 (ko) | 쇼벨 | |
EP1961869A1 (en) | Rotation control device and working machine therewith | |
KR102564414B1 (ko) | 건설기계의 주행 제어 시스템 및 건설기계의 주행 제어 방법 | |
JP2008075753A (ja) | 油圧式作業機械の制御装置 | |
JP6941108B2 (ja) | ショベル | |
CN114080479B (zh) | 挖土机 | |
JP7135676B2 (ja) | 操作レバー制御装置 | |
WO2018062210A1 (ja) | ショベル | |
JP7557488B2 (ja) | ショベル | |
KR102506386B1 (ko) | 건설기계의 제어 방법 | |
EP3842594B1 (en) | Construction machine | |
JPH11269937A (ja) | 作業機械の振動抑制装置 | |
JP2019167731A (ja) | ショベル | |
JP6964054B2 (ja) | 建設機械 | |
JP2024043388A (ja) | ショベル | |
KR20230061909A (ko) | 건설기계 | |
CN118265829A (zh) | 作业机的液压系统、以及作业机的液压系统的控制方法 | |
JPH0530252U (ja) | 油圧シヨベルのフロント制振システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |