CN115726408A - 建筑设备 - Google Patents

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CN115726408A
CN115726408A CN202211023608.7A CN202211023608A CN115726408A CN 115726408 A CN115726408 A CN 115726408A CN 202211023608 A CN202211023608 A CN 202211023608A CN 115726408 A CN115726408 A CN 115726408A
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bucket
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posture
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辛興周
金美玉
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Volvo Construction Equipment AB
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Abstract

本发明涉及一种建筑设备，包括：下部行驶体；上部回转体；作业装置，其包括动臂、斗杆、铲斗以及倾斜旋转器，该倾斜旋转器由将铲斗以能够倾斜的方式支撑于斗杆的倾斜致动器和将铲斗以能够旋转的方式支撑于斗杆的旋转致动器构成；操作杆，其输出与驾驶员的操作量对应的操作信号；位置信息提供部，其提供作业装置的位置信息以及姿势信息；作业设定部，其能够设定作业装置的作业区域，并提供作业区域的平面信息；以及电子控制部，其根据从操作杆、作业设定部以及位置信息提供部中的一个以上输入的信号来控制作业装置，电子控制部控制铲斗的姿势，使得铲斗的齿尖与作业区域接触。

Description

建筑设备
技术领域
本发明涉及一种建筑设备，更详细地，本发明涉及一种包括用于铲斗的倾斜动作的倾斜致动器和用于铲斗的旋转动作的旋转致动器的建筑设备。
背景技术
挖掘机是一种在建筑工地等执行各种作业的建筑设备，包括进行挖土的挖掘作业、搬运沙土的装载作业、制造基础的挖地基作业、拆除建筑物的破碎作业、整理地面的平地作业、使地面平整的平整作业等。
参照图1，诸如挖掘机这样的建筑设备1具有：下部行驶体2；上部回转体3，以能够回转的方式设置在下部行驶体2上；以及作业装置4，以能够沿上下方向进行工作的方式设置在上部回转体3上。
另外，作业装置4具有：动臂4a，该动臂4a形成为多关节，并且后端部以能够转动的方式支撑于上部回转体3；斗杆4b，该斗杆4b的后端部以能够转动的方式支撑于动臂4a的前端；以及铲斗4c，该铲斗4c以能够转动的方式设置于斗杆4b的前端侧。并且，根据使用者的杆操作而供给工作油，动臂缸5(作业用致动器)、斗杆缸6(作业用致动器)和铲斗缸7(作业用致动器)分别使动臂4a、斗杆4b及铲斗4c工作。
但是，如上所述的现有的建筑设备1存在如下问题：由于通过所述动臂缸5、斗杆缸6及铲斗缸7仅沿上下方向进行转动工作来进行挖掘作业，因此在难以进行建筑设备1的行驶动作或回转动作的空间，即在狭窄的空间内进行作业时，只能进行对单一方向的挖掘作业，而无法变更挖掘方向。
为了解决这种不便，提出了如图3所示的倾斜旋转器70。
具体地，倾斜旋转器70包括用于铲斗33的旋转动作的旋转致动器74、和用于铲斗33的倾斜动作的作为倾斜致动器的第一倾斜缸73a和第二倾斜缸73b，构造成通过所述旋转致动器74和所述倾斜致动器能够进行铲斗33的倾斜动作和旋转动作，从而能够在不受作业空间的影响的情况下快速且容易地实施挖掘作业。
另一方面，在利用铲斗33挖掘倾斜面的情况下，使铲斗33的刃边，即齿尖以始终与倾斜面接触的状态移动时作业效率较好。
但是，在挖掘时，若使上部框架3回转的同时使铲斗33沿着倾斜面移动，则由于铲斗33相对于倾斜面的角度持续变化，因此需要驾驶员依赖感觉来任意地调节铲斗33的倾斜或旋转，但这种作业需要高度的熟练技术，在初学者进行作业时，存在倾斜面不平坦而频繁发生误差的问题。
现有技术文献
专利文献
韩国专利授权公报第10-1582957号(2015年12月30日公告)
发明内容
要解决的技术问题
本发明用于解决如上所述的现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种建筑设备，该建筑设备通过自动控制铲斗的倾斜或旋转，更加稳定地进行对于倾斜面的挖掘作业，从而能够提供优异的平坦度。
解决问题的手段
根据本发明的一方面，提供一种建筑设备，该建筑设备包括：下部行驶体；上部回转体，以能够转动的方式支撑在所述下部行驶体上；作业装置，包含相对于所述上部回转体能够转动的动臂、相对于所述动臂能够转动的斗杆、相对于所述斗杆能够转动的铲斗、以及由将所述铲斗以能够倾斜的方式支撑于所述斗杆的倾斜致动器以及将所述铲斗以能够旋转的方式支撑于所述斗杆的旋转致动器构成的倾斜旋转器；操作杆，输出与驾驶员的操作量对应的操作信号；位置信息提供部，提供所述作业装置的位置信息以及姿势信息；作业设定部，能够设定所述作业装置的作业区域，并且提供所述作业区域的平面信息；以及电子控制部，根据从所述操作杆、所述作业设定部以及所述位置信息提供部中的一个以上输入的信号来控制所述作业装置，所述电子控制部控制所述铲斗的姿势使得所述铲斗的齿尖与作业区域接触。
在一实施例中，所述电子控制部可以考虑所述作业区域的平面信息来计算作业区域的法向量。
在一实施例中，所述电子控制部可以基于所述法向量以及铲斗的齿尖的正投影，指定所述铲斗的齿尖与作业区域接触时的铲斗的目标姿势。
在一实施例中，所述电子控制部可以将铲斗的当前姿势与铲斗的目标姿势进行比较，计算铲斗的倾斜角度、旋转角度以及转动角度中的一个以上的角度偏差。
在一实施例中，所述电子控制部可以生成与所述角度偏差对应的液压，并且供应给倾斜致动器、旋转致动器以及铲斗缸中的一个以上。
在一实施例中，所述电子控制部可以在所述操作杆的操作信号被输入时，运算所述斗杆的前端部与所述作业区域之间的位移，当所述位移小于预先设定的基准值时，控制所述铲斗的姿势。
在一实施例中，所述电子控制部可以进行控制使得所述斗杆的前端部越接近作业区域，所述角度偏差越减小。
在一实施例中，所述电子控制部可以考虑从所述位置信息提供部提供的所述作业装置的位置信息以及姿势信息来计算所述铲斗的移动方向向量。
在一实施例中，可以构造成所述铲斗的移动方向向量以所述斗杆的前端部为基准进行计算。
在一实施例中，所述电子控制部可以通过对所述铲斗的移动方向向量和作业区域的法向量计算向量积来计算铲斗齿尖的宽度方向向量。
在一实施例中，所述铲斗的移动方向向量、所述作业区域的法向量和所述铲斗齿尖的宽度方向向量可以彼此垂直。
在一实施例中，所述位置信息提供部可以包括测定建筑设备的位置信息的位置测定部、测定建筑设备的姿势信息和各个作业装置的姿势信息的姿势测定部、以及基于由所述位置测定部和所述姿势测定部测定的位置信息和姿势信息来计算坐标的坐标计算部中的至少一个。
在一实施例中，所述操作杆可以作为电动式操纵杆，与驾驶员的操作量成比例地产生电信号并且提供给电子控制部。
在一实施例中，可以是，当所述铲斗的旋转操作信号持续长于预先设定的基准值时，所述电子控制部将所述铲斗的旋转轴对准使得垂直于作业区域，当所述铲斗的旋转操作信号持续短于预先设定的基准值时，所述电子控制部以对应于所述操作信号的方式控制旋转致动器并使铲斗旋转，并且控制倾斜致动器以及铲斗缸以避免所述铲斗的齿尖侵犯作业区域。
发明效果
根据本发明的一方面，即使驾驶员不任意地调节铲斗的倾斜或旋转，也可以在铲斗的齿尖与倾斜面接触的状态下移动从而形成倾斜面的挖掘作业时，能够显著缩短作业时间，并能够提供均匀的倾斜面。
另外，即使驾驶员不沿着铲斗的移动方向任意地调节铲斗的旋转角度，铲斗齿尖的宽度方向也被控制成垂直于铲斗的移动方向，从而使作业面积最大化，因此能够有效率地进行作业。
本发明的效果不限于所述效果，应理解为包括能够从本发明的详细说明或权利要求书中记载的发明的构成推断的所有效果。
附图说明
图1是示出现有技术的建筑设备的基本结构的立体图。
图2是示出根据本发明的一实施例的建筑设备的基本结构的立体图。
图3是示出根据本发明的一实施例的倾斜旋转器的基本结构的立体图。
图4是示出根据本发明的一实施例的建筑设备的功能结构的框图。
图5是示出根据本发明的一实施例的铲斗相对于作业区域的对准的示意图。
图6和图7是示出根据本发明的一实施例的铲斗的姿势控制的示意图。
图8是示出根据本发明的一实施例的在建筑设备回转时控制铲斗的姿势的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明。然而，本发明能够以多种不同的形态实施，因此不应限定于在此说明的实施例。并且，在附图中，为了清楚地说明本发明而省略了与说明无关的部分，在整个说明书中，对于类似的部分赋予了类似的附图标记。
在整个说明书中，当表示某一部分与另一部分“连接”时，该情况不仅包括“直接连接”的情况，而且还包括在其中间设置其他部件而“间接连接”的情况。另外，当表示某一部分“包括”某构成要素时，这意味着在没有特别相反的记载的情况下并非排除其他构成要素，而是还可以包括其他构成要素。
在本说明书中使用的包括诸如“第一”或“第二”的序数的术语可以用于说明各种构成要素或步骤，但是对应的构成要素或步骤不应限定于序数。包括序数的术语应当被解释为仅用于将一个构成要素或步骤与其他构成要素或步骤区分开。
以下，参照附图，详细说明本发明的实施例。
参照图2至图4，根据本发明的一实施例的建筑设备100具有：下部行驶体10；上部回转体20，以能够转动的方式支撑于所述下部行驶体10上；以及作业装置30，由所述上部回转体20支撑。作业装置30包括通过各个液压缸工作的动臂31、斗杆32及铲斗33。
另外，建筑设备100包括倾斜旋转器70，该倾斜旋转器70具有用于所述铲斗33的倾斜的倾斜致动器和用于所述铲斗33的旋转动作的旋转致动器74。
具体地，倾斜致动器具有：倾斜销71，以能够倾斜的方式支撑铲斗33；夹持器72，用于在斗杆32与铲斗33之间结合附件；第一倾斜缸73a和第二倾斜缸73b，用于使铲斗33倾斜。通过驱动第一倾斜缸73a和第二倾斜缸73b，能够使铲斗33以倾斜销71为中心倾斜。
另外，旋转致动器74设置在铲斗33的上部，并且包括蜗轮、与蜗轮啮合的蜗杆、以及用于驱动蜗杆的液压马达而构成。当蜗杆随着液压马达的驱动而转动时，与蜗杆啮合的蜗轮也转动，从而与旋转致动器74接合的铲斗33执行旋转动作。
由于倾斜旋转器70和铲斗33以彼此平行的状态接合，因此倾斜旋转器70的旋转轴与铲斗33的旋转轴相同。
在此，第一倾斜缸73a和第二倾斜缸73b可以通过液压缸进行工作，旋转致动器74可以通过驱动蜗杆和蜗轮的液压马达进行工作，但并不限于此，当然也可以采用利用一个液压马达来驱动倾斜动作和旋转动作的方式等多种驱动方式。
根据本发明的一实施例的建筑设备100包括：控制阀200，控制液压缸以及液压马达；电子比例减压阀300，控制所述控制阀200的阀芯；操作杆400，输出与驾驶员的操作量对应的操作信号；位置信息提供部500，收集和/或计算所述作业装置30的位置信息、姿势信息；作业设定部600，设定和/或选择所述作业装置30的作业区域W(Work Area)，并提供作业区域W的平面信息；以及电子控制部700，根据从所述操作杆400、所述作业设定部600及所述位置信息提供部500中的至少一个输入的信号，输出对于所述电子比例减压阀300的控制信号。
控制阀200是通过接受压力并沿轴线移动的阀芯对流路进行开闭的部件。即，控制阀200起到将由液压源即液压泵供给的工作油的供给方向转换到液压缸及液压马达侧的作用。控制阀200通过液压配管与液压泵连接，引导从液压泵向液压缸及液压马达的工作油的供给。
电子比例减压阀300(Proportional Pressure Reducing Valve)作为电子操作型阀，可以由产生电磁力的螺线管部和用作流体流路的阀部构成。
电子比例减压阀300对应于由电子控制部700施加的电信号来生成液压，所生成的液压从电子比例减压阀300向控制阀200传递。来自电子比例减压阀300的液压使控制阀200内的阀芯进行轴线移动。
具体地，当由电子控制部700判断为铲斗33是左侧倾斜控制区间时，电子比例减压阀300根据来自所述电子控制部700的电信号输入，可变地调节向控制阀200的阀芯供给的左侧倾斜信号压力。在这种情况下，设定流体的移动方向使得能够将流体供应给使铲斗33向左侧倾斜的第一倾斜缸73a，在流体投入的同时倾斜旋转器70向左侧倾斜预定角度，从而使与所述倾斜旋转器70结合的铲斗33也以相同角度倾斜。
另外，当由电子控制部700判断为铲斗33是右侧倾斜控制区间时，电子比例减压阀300根据来自所述电子控制部700的电信号输入，可变地调节向控制阀200的阀芯供给的右侧倾斜信号压力。在这种情况下，设定流体的移动方向使得能够将流体供应给使铲斗33向右侧倾斜的第二倾斜缸73b，在流体投入的同时倾斜旋转器70向右侧倾斜预定角度，从而使通过倾斜旋转器70和夹持器72结合的铲斗33也以相同角度倾斜。
操作杆400可以是液压式操纵杆或电动式操纵杆(Electric Joystick)，优选地，可以是与驾驶员的操作量成比例地产生电信号并提供给电子控制部700的电动式操纵杆。
位置信息提供部500可以包括：位置测定部510，接收由GPS(Global PositioningSystem)卫星发送的信号来测定建筑设备100的位置信息；姿势测定部520，测定建筑设备100的姿势信息和动臂31、斗杆32以及铲斗33的姿势信息；以及坐标计算部530，基于由所述位置测定部510和所述姿势测定部520测定的位置信息和姿势信息以及建筑设备100的尺寸信息，算出建筑设备100的各部位的坐标。
位置测定部510可以具有能够接收从GPS卫星发送的信号的接收器，从接收到的信号测定建筑设备100的位置信息。
姿势测定部520利用多个惯性测定装置(Inertial Measurement Unit，IMU)、角度传感器(Angle Senor)等，测定动臂31、斗杆32及铲斗33的位置和/或姿势、以及建筑设备100的主体的倾斜度等。例如，可以在上部回转体20、动臂31、斗杆32、铲斗33和倾斜回转器70分别配置惯性测定装置，由此可以测量前后方向、左右方向及上下方向上的上部回转体20、动臂31、斗杆32、铲斗33和倾斜回转器70的加速度以及前后方向、左右方向及上下方向周围的上部回转体20、动臂31、斗杆32、铲斗33和倾斜回转器70的角速度等姿势信息。另外，姿势测定部520还可以测量铲斗33与作业区域W接触时的姿势信息。
坐标计算部530根据从所述位置测定部510和所述姿势测定部520测定的位置信息和姿势信息以及预先输入的建筑设备100的尺寸信息，算出上部回转体20、动臂31、斗杆32、铲斗33及倾斜旋转器70中的至少一个的坐标(x、y、z)。
另外，位置信息提供部500还可以具有映射部，该映射部将作业位置周围的地形信息及关于作业位置的施工信息映射到算出的坐标上。所述映射部根据由所述坐标计算部530算出的各轴，调节由姿势测定部520测定的各作业装置30的位置和/或姿势、以及建筑设备100的主体的倾斜度等来进行映射。
作业设定部600可以设定和/或选择作业装置30的作业区域W，并提供所设定和/或选择的作业区域的平面信息。另外，还可以具有铲斗姿势控制(Bucket Posture Control)模式、作业区域限制(Work Area Limit)模式、摆动位置控制(Swing Position Control)模式等能够根据驾驶员的需要而进行各种设置和/或选择的作业模式功能。
作业设定部600根据所述作业区域W和/或所述作业模式的设定和/或选择，将从位置信息提供部500提供的地形信息、位置信息、建筑设备100的姿势信息以及在作业设定部600设定的作业区域W的平面信息中的至少一个显示于显示器610的画面中。
即，驾驶员可以在显示器610的画面上设定和/或选择作业区域W和/或作业模式，由此能够利用显示的信息来容易地进行作业。此时，所述作业区域W是指驾驶员作为作业目标的设计面(Design Surface)。例如，驾驶员通过提供触摸屏功能的显示器610，输入倾斜值来生成作业区域W。
电子控制部700基于操作杆400的操作信号、从位置信息提供部500提供的地形信息、作业装置30的位置信息以及姿势信息和通过作业设定部600输入的作业区域W的平面信息，指定铲斗33的姿势，由此控制铲斗33的姿势。
具体地，电子控制部700包括向量计算部710、目标姿势指定部720、角度偏差计算部730和铲斗控制部740。
向量计算部710利用由所述位置测定部510和所述姿势测定部520测定的位置信息，来算出铲斗33的移动方向向量
Figure BDA0003815000690000101
具体地，向量计算部710从上部回转体20、动臂31、斗杆32、铲斗33和倾斜旋转器70的加速度和角速度等信息，算出铲斗33的实际移动方向向量
Figure BDA0003815000690000111
然而，若以铲斗33的齿尖为基准算出铲斗33的移动方向向量
Figure BDA0003815000690000112
则向量
Figure BDA0003815000690000113
的方向可能由于铲斗33的摇晃而变得不稳定。因此，优选地，以摇晃相对较小的斗杆32的前端部为基准算出铲斗33的移动方向向量
Figure BDA0003815000690000114
另外，当驾驶员在作业设定部600上设定作为目标的作业区域W时，向量计算部710考虑从作业设定部600提供的作业区域W的角度等这样的平面信息，算出作业区域W的法向量
Figure BDA0003815000690000115
另外，向量计算部710可以从所述算出的铲斗33的移动方向向量
Figure BDA0003815000690000116
和作业区域W的法向量
Figure BDA0003815000690000117
来算出铲斗33的齿尖的宽度方向向量
Figure BDA0003815000690000118
目标姿势指定部720基于从向量计算部710提供的作业区域W的法向量
Figure BDA0003815000690000119
和铲斗33的齿尖的正投影，指定在铲斗33的齿尖与作业区域W接触时的铲斗33的目标姿势。其中，铲斗33的齿尖与作业区域W接触的意思是不仅包括铲斗33的齿尖与作业区域W简单接触的情况，而且还包括铲斗33的旋转轴与作业区域W的法向量
Figure BDA00038150006900001110
对准的情况。
角度偏差计算部730将从目标姿势指定部720提供的铲斗33的目标姿势与铲斗33的当前的姿势进行比较，算出铲斗33的倾斜角度、旋转角度和转动角度的偏差。
铲斗控制部740基于从角度偏差计算部730提供的信息来控制铲斗33的姿势。
参照图5以及图6，根据本发明的一实施例的建筑设备100的铲斗33的控制方式如下。
首先，驾驶员在作业设定部600的显示器610的画面上选择铲斗33的姿势控制模式的开启。然而，本发明不限于此，也可以在操作杆400上配置用于输入铲斗33的姿势控制模式的开启、关闭的开关。
然后，设定作为目标的作业区域W。例如，驾驶员可以通过显示器610形成倾斜角度为30度的倾斜面作为作业区域W。
位置信息提供部500的作业装置30的位置信息、作业装置30的姿势信息以及在作业设定部600设定的作业区域W的平面信息被提供给电子控制部700。
向量计算部710利用所接收的作业区域W的平面信息，形成相对于作业区域W的法向量
Figure BDA0003815000690000121
例如，若向向量计算部710传递关于倾斜角度为30度的倾斜面的信息，则向量计算部710形成相对于所述倾斜面的法向量
Figure BDA0003815000690000122
并提供给目标姿势指定部720。
目标姿势指定部720根据从向量计算部710提供的作业区域W的法向量
Figure BDA0003815000690000123
指定当铲斗33的齿尖与作业区域W接触时的铲斗33的目标姿势。例如，当铲斗33的齿尖与倾斜角度为30度的倾斜面接触时，目标姿势指定部720指定铲斗33的倾斜、旋转和转动角度。
具体地，角度偏差计算部730基于铲斗33的齿尖相对于作业区域W的正投影，算出铲斗33的目标姿势与铲斗33的当前姿势之间的角度偏差。然而，本发明不限于此，角度偏差计算部730还可以基于铲斗33的齿尖对于与重力垂直的平面的正投影来算出角度偏差。
具体地，角度偏差计算部730基于位置信息提供部500的各种位置信息和姿势信息以及由目标姿势指定部720提供的铲斗33的目标姿势，算出铲斗33的目标姿势的倾斜角度与铲斗33的当前姿势的倾斜角度之间的角度偏差，并提供给铲斗控制部740。
另外，角度偏差计算部730基于位置信息提供部500的各种位置信息和姿势信息以及从目标姿势指定部720提供的铲斗33的目标姿势，算出铲斗33的目标姿势的旋转角度与铲斗33的当前姿势的旋转角度之间的角度偏差，并提供给铲斗控制部740。
另外，角度偏差计算部730基于位置信息提供部500的各种位置信息和姿势信息以及从目标姿势指定部720提供的铲斗33的目标姿势，算出铲斗33的目标姿势的转动角度θ2与铲斗33的当前姿势的转动角度θ1之间的角度偏差θ，并提供给铲斗控制部740。
例如，参照图6，铲斗33的转动角度可以是由斗杆32的关节、铲斗33的关节以及铲斗33的齿尖形成的角度。此时，角度偏差计算部730算出铲斗33的当前姿势的转动角度θ1与铲斗33的目标姿势的转动角度θ2之间的差(θ1-θ2)，并将其提供给铲斗控制部740。
当驾驶员为了对所述作业区域W进行挖掘作业而操作动臂31和斗杆32并且操作杆400的操作信号被输入到电子控制部700时，电子控制部700判断铲斗33是否接近所设定的作业区域W。具体地，电子控制部700运算铲斗33与设定的作业区域W之间的距离。接着，将运算出的距离与预设值进行比较，当运算出的距离小于预设值时，开始铲斗33的姿势控制。
另一方面，当运算铲斗33与所设定的作业区域W之间的距离时，在测定当前的铲斗33的齿尖与作业区域W之间的距离的情况下，测定到的距离可能由于铲斗33的齿尖的摇晃而不稳定。因此，优选地，将摇晃相对较小的斗杆32的前端部或与斗杆32的前端部结合的铲斗33的关节作为基准来判断铲斗33的姿势控制的开始。
具体地，参照图6及图7，可以基于斗杆32的前端部与作业区域W之间的位移来判断铲斗33的姿势控制的开始。若铲斗控制部740判断为斗杆32的前端部与作业区域W之间的位移大于预设值da，则不进行铲斗33的姿势控制。由此，铲斗33保持作为初始转动角度的θ1，并接近作业区域W。
然后，当铲斗控制部740判断为斗杆32的前端部与作业区域W之间的位移小于预设值da时，将由角度偏差计算部730算出的角度偏差(θ1-θ2)转换为电信号并发送给电子比例减压阀300。
铲斗控制部740将在角度偏差计算部730算出的关于倾斜角度偏差的信息转换为电信号并发送给电子比例减压阀300，电子比例减压阀300生成与倾斜角度偏差对应的液压，并向倾斜致动器供给流体，以减小所述倾斜角度偏差。
另外，铲斗控制部740将在角度偏差计算部730算出的关于旋转角度偏差的信息转换为电信号并发送给电子比例减压阀300，电子比例减压阀300生成与旋转角度偏差对应的液压，并向旋转致动器74供给流体，以减小所述旋转角度偏差。
另外，铲斗控制部740将在角度偏差计算部730算出的关于转动角度偏差的信息转换为电信号并发送给电子比例减压阀300，电子比例减压阀300生成与转动角度偏差对应的液压，并向铲斗缸60供给流体，以减小所述转动角度偏差。
优选地，铲斗控制部740进行控制使得斗杆32的前端部越接近作业区域W则斗杆32和铲斗33形成的转动角度θ越达到铲斗33的目标姿势的转动角度θ2。
具体地，如图7所示，斗杆32与铲斗33形成的转动角度θ可以由当前姿势的转动角度θ1和目标姿势的转动角度θ2的线性关系式θ＝a·θ1+(1-a)·θ2形成。此时，当斗杆32的前端部与作业区域W之间的位移为预设值da时，设定为a＝1，当铲斗33的齿尖与作业区域接触时，即当斗杆32的前端部与作业区域W之间的位移为df时，设定为a＝0。
在这种情况下，若斗杆32的前端部与作业区域W之间的位移小于预定值da，则斗杆32与铲斗33形成的转动角度θ1逐渐减小，当铲斗33的齿尖与作业区域W接触时，斗杆32与铲斗33的角度达到转动角度θ2。
但是，如图7所示，a可以根据斗杆32的前端部与作业区域W之间的位移而线性设定，但并不限于此。
参照图5，如图5(a)所示，当铲斗33接近作业区域W时，执行对铲斗33的倾斜角度、旋转角度及转动角度进行调节的铲斗33的姿势控制，使得如图5(b)所示，成为铲斗33的齿尖接触作业区域W的位置。
优选地，即使当铲斗33的姿势控制功能被开启并且铲斗33的姿势相对于作业区域W自动对准时，若由驾驶员对铲斗33的转动角度、倾斜角度、旋转角度等沿不同方向进行操作，则铲斗33的齿尖可以沿被操作的方向对准。然后，当驾驶员在显示器610的画面上选择铲斗33的姿势控制的开启或者按下配置在操作杆400上的倾斜自动控制的开启开关时，可以控制铲斗33的姿势使得铲斗33的齿尖再次接触作业区域W。
优选地，当在铲斗33的姿势相对于作业区域W自动对准的状态下，输入的铲斗33的旋转操作信号持续超过预定时间时，电子控制部700可以使铲斗33的旋转轴对准法向量
Figure BDA0003815000690000151
另外，当输入的铲斗33的旋转操作信号持续短于预定时间时，电子控制部700判断为简单地转换铲斗33的齿尖的方向的意图，以与所述操作信号对应的方式控制旋转致动器74使铲斗33旋转，并控制倾斜致动器和铲斗缸60以控制成避免所述铲斗33的齿尖侵犯作业区域W。
另一方面，如上所述，在以铲斗33的齿尖与作业区域W接触的方式对准之后，若驾驶员为了挖掘作业区域W，使上部框架回转或者操作斗杆32，则铲斗33相对于倾斜面的角度改变。因此，驾驶员需要确认所形成的作业区域W的倾斜度之后依赖感觉来调节铲斗33的角度，因此作业时间必然延长，并且作业区域W必然形成为不均匀的倾斜面。
因此，在根据本发明的一实施例的电子控制部700中，控制铲斗33的姿势使得铲斗33的移动方向向量
Figure BDA0003815000690000161
与作业区域W的法向量
Figure BDA0003815000690000162
相切。
为此，电子控制部700控制铲斗33的移动方向使得铲斗33的移动方向向量
Figure BDA0003815000690000163
相对于作业区域W的法向量
Figure BDA0003815000690000164
的内积值成为0。
在这种情况下，当驾驶员为了挖掘倾斜面而使上部框架20回转或操作斗杆32时，即使不任意地调节铲斗33的倾斜或旋转，铲斗33的齿尖也会与作业区域W接触，从而在形成倾斜面的挖掘作业时能够显著缩短作业时间，并且能够提供均匀的倾斜面。
此时，若以铲斗33的齿尖为基准来算出铲斗33的移动方向向量
Figure BDA0003815000690000165
则可能由于铲斗33的摇晃而产生误差。因此，优选地，以摇晃相对较小的斗杆32的前端部为基准来算出铲斗33的移动方向向量
Figure BDA0003815000690000166
另一方面，若铲斗33的齿尖的宽度方向定位成垂直于铲斗33的移动方向，则作业面积变宽，能够有效率地进行作业。然而，驾驶员为了挖掘倾斜面而使铲斗33沿着倾斜面移动的同时调节铲斗33的齿尖的宽度使其垂直于铲斗33的移动方向的作业需要高度熟练的技术。
因此，在初学者进行作业的情况下，有可能铲斗33的齿尖的宽度定位成相对于铲斗33的移动方向倾斜而使作业面积缩小。
因此，如图8所示，在根据本发明的一实施例的建筑设备100中，控制铲斗33的旋转角度使得铲斗33的齿尖的宽度方向向量
Figure BDA0003815000690000171
垂直于铲斗33的移动方向向量
Figure BDA0003815000690000172
为此，电子控制部700基于铲斗33的移动方向向量
Figure BDA0003815000690000173
和所设定的作业区域W的法向量
Figure BDA0003815000690000174
控制铲斗33的旋转角度使得铲斗33的移动方向向量
Figure BDA0003815000690000175
相对于作业区域W的法向量
Figure BDA0003815000690000176
的向量积方向成为铲斗33的齿尖的宽度方向。
即，铲斗33的移动方向向量
Figure BDA0003815000690000177
和作业区域W的法向量
Figure BDA0003815000690000178
以及铲斗33的齿尖的宽度方向向量
Figure BDA0003815000690000179
被控制成彼此垂直。
如上所述，在根据本发明的一实施例的建筑设备100中，即使驾驶员不沿着铲斗33的移动方向任意地调节铲斗33的旋转角度，铲斗33的齿尖的宽度方向也会被定位成垂直于铲斗33的移动方向，从而使作业面积最大化，因此能够有效率地进行作业。
所述的本发明的说明是为了例示，本发明所属技术领域的普通技术人员应当理解，在不变更本发明的技术思想或必要特征的情况下能够容易地变形为其他具体的形态。因此，应理解为所述实施例在所有方面都是例示性的，而不是限制性的。例如，被描述为单一结构的各构成要素可以分散地实施，同样被描述为分散的构成要素也可以以结合的形态实施。
本发明的范围由后述的权利要求书表示，从权利要求书的意义及范围以及其均等概念导出的所有变更或变形的形态应解释为包含于本发明的范围。
附图标记说明
100：建筑设备
200：控制阀
300：电子比例减压阀
400：操作杆
500：位置信息提供部
600：作业设定部
700：电子控制部

Claims (14)

1.一种建筑设备，包括：
下部行驶体；
上部回转体，所述上部回转体以能够转动的方式支撑在所述下部行驶体上；
作业装置，所述作业装置包含相对于所述上部回转体能够转动的动臂、相对于所述动臂能够转动的斗杆、相对于所述斗杆能够转动的铲斗、以及倾斜旋转器，所述倾斜旋转器由将所述铲斗以能够倾斜的方式支撑于所述斗杆的倾斜致动器和将所述铲斗以能够旋转的方式支撑于所述斗杆的旋转致动器构成；
操作杆，所述操作杆输出与驾驶员的操作量对应的操作信号；
位置信息提供部，所述位置信息提供部提供所述作业装置的位置信息以及姿势信息；
作业设定部，所述作业设定部能够设定所述作业装置的作业区域，并且提供所述作业区域的平面信息；以及
电子控制部，所述电子控制部根据从所述操作杆、所述作业设定部以及所述位置信息提供部中的一个以上输入的信号来控制所述作业装置，
所述电子控制部控制所述铲斗的姿势，使得所述铲斗的齿尖与作业区域接触。
2.根据权利要求1所述的建筑设备，其中，所述电子控制部考虑所述作业区域的平面信息来计算作业区域的法向量。
3.根据权利要求2所述的建筑设备，其中，所述电子控制部基于所述法向量和所述铲斗的齿尖的正投影，指定所述铲斗的齿尖与所述作业区域接触时的所述铲斗的目标姿势。
4.根据权利要求3所述的建筑设备，其中，所述电子控制部将所述铲斗的当前姿势与所述铲斗的目标姿势进行比较，并且计算所述铲斗的倾斜角度、旋转角度以及转动角度中的一个以上的角度偏差。
5.根据权利要求4所述的建筑设备，其中，所述电子控制部生成与所述角度偏差对应的液压，并且供应给所述倾斜致动器、旋转致动器以及铲斗缸中的一个以上。
6.根据权利要求4所述的建筑设备，其中，所述电子控制部在所述操作杆的操作信号被输入时，运算所述斗杆的前端部与所述作业区域之间的位移，当所述位移小于预先设定的基准值时，控制所述铲斗的姿势。
7.根据权利要求6所述的建筑设备，其中，所述电子控制部进行控制，使得所述斗杆的前端部越接近作业区域，所述角度偏差越减小。
8.根据权利要求2所述的建筑设备，其中，所述电子控制部考虑所述作业装置的位置信息以及姿势信息来计算所述铲斗的移动方向向量。
9.根据权利要求8所述的建筑设备，其中，构造成以所述斗杆的前端部为基准计算所述铲斗的移动方向向量。
10.根据权利要求8所述的建筑设备，其中，所述电子控制部通过对所述铲斗的移动方向向量和作业区域的法向量计算向量积来计算铲斗齿尖的宽度方向向量。
11.根据权利要求10所述的建筑设备，其中，所述铲斗的移动方向向量、所述作业区域的法向量和所述铲斗齿尖的宽度方向向量彼此垂直。
12.根据权利要求1所述的建筑设备，其中，所述位置信息提供部包括测定建筑设备的位置信息的位置测定部、测定建筑设备的姿势信息和各个作业装置的姿势信息的姿势测定部、以及基于由所述位置测定部和所述姿势测定部测定的位置信息和姿势信息来计算坐标的坐标计算部中的至少一个。
13.根据权利要求1所述的建筑设备，其中，所述操作杆作为电动式操纵杆，与驾驶员的操作量成比例地产生电信号并且提供给电子控制部。
14.根据权利要求2所述的建筑设备，其中，
当所述铲斗的旋转操作信号持续长于预先设定的基准值时，所述电子控制部将所述铲斗的旋转轴对准使得垂直于作业区域，
当所述铲斗的旋转操作信号持续短于预先设定的基准值时，所述电子控制部以对应于所述操作信号的方式控制旋转致动器并使铲斗旋转，并且控制倾斜致动器以及铲斗缸以避免所述铲斗的齿尖侵犯作业区域。
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