CN1198791A - 三关节型挖掘机的操作控制装置 - Google Patents

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Abstract

第一摇臂3的速度指令值X1由c、d的操作量决定,使第一摇臂上升的d侧为正,下降的c侧为负,与第一摇臂的额定速度对应的满程杆操作时的速度指令值假定为1,那么－1< X1< 1。第三摇臂5的速度指令值X3由e、f的操作量决定,使第三摇臂向倾卸的f侧为正,向挖装的e侧为负,与第三摇臂的额定速度对应的满程杆操作时的速度指令值假定为1,那么－1< X3< 1。其时与第二摇臂对应的速度指令值为X2,假定第二摇臂的上升侧为正,那么X2可给出为X2=K1×X1+K3×X3。依靠这个关系,三关节型挖掘机的操作控制装置便能在三关节型挖掘机所具有的宽广的作业区域内,使具有通常技能的操作者都能以与二关节型挖掘机同等的操作感觉连续地进行操作。

Description

三关节型挖掘机的操作控制装置
本发明涉及三关节型的，即除了挖掘用的铲斗以外具有三个关节和臂的挖掘机的操作控制装置，特别是涉及可实用与现有的二关节型挖掘机同样的操作装置而又能利用三关节型的优点的操作控制装置。
现有的一般挖掘机的构造如图14所示。作业前部100由悬臂101和摇臂102两者构成，进行挖掘作业的铲斗103被设置在其前端。由于是由悬臂101和摇臂102这两个能转动的构造元件来确定作为作业主体的铲斗的位置，所以被称为二关节型的挖掘机。
与此相对，近年来使用了被称为两段悬臂型的挖掘机如图15所示。两段悬臂型的挖掘机与图14所示的一般挖掘机对比，作业前部100A的悬臂101被分割成为第一悬臂104和第二悬臂105，根据参与确定铲斗103的位置的关节的数量，因此被称为三关节型的挖掘机。
三关节型挖掘机具有能够进行二关节型挖掘机难以办到的挖掘机的脚跟旁作业的优点。二关节型挖掘机虽然通过采用如图14所示那样姿态，能将铲斗103放到脚跟旁，但臂102这样地处在水平状态下，是不能进行挖掘作业的。此此相对，如图15所示，三关节型的挖掘机中，臂102在大致处在垂直状态下，能将铲斗103操作到足跟旁，因此能进行足跟旁的作业。另外，即使对于远离足跟旁的位置的作业，通过使第一悬臂104和第二悬臂105两者接近直线地伸展，能进行比二关节型挖掘机更远的作业。
作为三关节型挖掘机的优点，它还能使其回转半径减少。为了将挖掘的砂土堆放到自卸车等内，转动上部回转体106使作业前部100A的朝向改变，但是，其时，二关节型挖掘机的悬臂101的全长成为关键，难以减小回转所必要的半径。而在三关节型挖掘机的情况下，通过将第一悬臂104近乎垂直地竖起，使第二悬臂105近乎水平地躺着，能使回转必要的半径减小，这对在狭窄工地现场上的作业有利。
下面，对现有的操作方式进行叙述，在图16表示一般的二关节型挖掘机用的操作杆107、108的例子。在通常的挖掘作业中，悬臂、摇臂、铲斗、回转的四种动作是频繁、而且复合地被操作。这四种动作由两根操作杆107、108各分担二个动作，操作者通过用左、右手操作各自的杆来进行挖掘作业。作为其他的操作杆(未图示)，还有行走用的操作杆(通常还附加踏片)。行走用的操作杆多与另外两个操作杆107、108独立地使用，因而在这里没有考虑。
图17为三关节型挖掘机的操作杆的例子。如前所述，三关节型的挖掘机虽然能进行从远处到脚跟旁的大范围的作业，但是为了实现这一点，除了相当于二关节型挖掘机的悬臂101的第一悬臂104以外，还必须操作第二悬臂105。因为两个操作杆107、108都已分担了上述四种的动作，所以通过新设跷跷板型的脚蹬109来进行第二悬臂105的操作。例如可参阅日本专利公报昭字62-33937号的第4图。
另外，作为三关节型挖掘机的控制装置，在日本专利公报平字7-180173号中曾提有方案。在该方案中，将两个操作杆作为分别指示出铲斗前端在X方向和Y方向上的移动速度，根据合成于这两移动速度的速度的向量信号来进行规定的运算处理，在进行水平牵引作业之时，能在宽广的范围内对铲斗前端的移动进行连续的控制，并且能够精度良好地使铲斗沿着所希望的轨迹移动。
在如上所述构成的三关节型挖掘机的操作系统中，由于三关节化虽然能得到宽广的作业区域，但存有难以在该区域内进行连续的操作的不理想的问题。由于第二悬臂105的操作是用脚踩踏片进行的，难以进行像用手操作操作杆那样微小的调整，不能进行使其他的第一悬臂104和摇臂102、铲斗103的操作协调地动作。因此在大部分场合，当进行远处的作业时，常使第二悬臂105固定为伸出状态，而当进行近处的作业时使第二悬臂105固定为收缩状态进行作业。
另外，在日本专利公报平字7-180173号的控制装置中，虽然能用两根操作杆来操作三关节型挖掘机的第一悬臂、第二悬臂、摇臂、和铲斗，但由于操作杆为分别指示铲斗前端在X方向和Y方向上的移动速度特殊的构件，与通常的操作杆的操作性有很大的差异。为此，习惯于原来方式的操作者难以操作。
本发明的目的是要提供一种三关节型挖掘机的操作控制装置，它能在三关节型挖掘机具有的宽广的作业区域内，在操作者通常具有的技能范围内，使操作者能用与现有的二关节型挖掘机同等的操作感觉来连续地进行操作。
(1)为了达到上述目的，本发明的操作操作控制装设在具有挖掘机本体；能转动地安装在挖掘机本体上的第一摇臂；能转动地安装在第一摇臂上的第二摇臂；能转动地安装在第二摇臂上的第三摇臂；能转动地安装在第三摇臂上的挖掘用的铲斗；具有驱动第一摇臂的第一摇臂油缸、驱动第二摇臂的第二摇臂油缸、驱动第三摇臂的第三摇臂油缸。和驱动挖掘用铲斗用的铲斗油缸的油压驱动回路的三关节型挖掘机上，该操作控制装置配备着：设有第一操作杆、能指令与其操作对应的第一摇臂的第一摇臂的速度的第一摇臂操作装置；设有第二操作杆、能指令与其操作对应的第三摇臂的速度的第三摇臂操作装置；在根据分别来自上述第一摇臂操作装置和第三摇臂操作装置的操作信号，驱动上述油压驱动回路的第一摇臂油缸和第二摇臂油缸的三关节型挖掘机的操作控制装置中，还备有第二摇臂指令装置和输出装置，上述第二摇臂指令装置将来自上述第一摇臂操作装置的操作信号所示的速度指令值乘上第一摇臂辅助增益得出的第一值与来自上述第三摇臂操作装置的操作信号所示的速度指令值乘上第三摇臂辅助增益得出的第二值的运算值作为第二摇臂的速度指令值，上述输出装置将该第二摇臂的速度指令值变换成信号，根据来自该输出装置的信号驱动上述油压驱动回路中的第二摇臂油缸。
虽然、首先以悬臂二分割的两段悬臂型挖掘机为例对现有技术进行了叙述，但在二分割摇臂的情况下的三关节型挖掘机的功能也是相同的。因此在使说明一般化的意义上，将在本申请说明书中以三个关节分别转动的部件称为第一摇臂、第二摇臂和第三摇臂。
如上所述，本发明提出了在操作者普通的技能范围内能够连续操作三关节型挖掘机所具有的宽广的作业区域的三关节型挖掘机的操作控制装置的技术方案。为了能够做到这些，在本发明中，只用与二关节型挖掘机同样的两个操作杆就能操作三个关节。
即，在三关节型挖掘机中，相对于使第一摇臂上升的动作、使第二摇臂上升的动作对于铲斗的移动方向具有几乎同样的效果，另外，相对于使第一摇臂下降的动作使第二摇臂下降的动作对于铲斗的移动方向具有几乎同样的效果。同样，相对于使第三摇臂翻卸的动作(推出动作)使第二摇臂上升的动作对于铲斗的移动方向具有几乎同样的效果，另外，相对于使第三摇臂挖装的动作(拉入动作)使第二摇臂下降的动作对于铲斗的移动方向具有几乎同样的效果。
本发明是着眼于该点而做成的，因此能与现有的二关节型挖掘机相同地只具有第一摇臂和第三摇臂用的操作杆(第一和第二操作杆)，第二摇臂若以辅助第一摇臂和第三摇臂的方式动作进行定位，则将第一摇臂和第三摇臂的操作量乘以各自表示辅助强度的增益而得出运算值，例如用这些运算值之和作为第二摇臂的操作量。
通过这样的构成，只进行与二关节型挖掘机同样的操作，铲斗便进行与二关节型挖掘机几乎同样的动作，而且第二摇臂也在按操作者的意志的方向上为使铲斗接近远离而进行伸缩，因此能在三关节型挖掘机作为特征的宽广的范围内，以与现有的二关节型挖掘机同等的操作感觉连续地进行操作。
(2)在上述(1)中，最好上述第二摇臂的指令装置具有能求出上述第一值与第二值之和的加法装置，将上述第一值和第二值的和作为成为第二摇臂的速度指令值的运算值。
(3)另外，在上述(1)中，上述第二摇臂的指令装置还可以具有能从第一值与第二值的绝对值中求出最大值的选择装置，将上述第一值与第二值的绝对值中的最大值作为成为第二摇臂的速度指令值的运算值。
(4)在上述(1)中，最好还具有检测相对于设置挖掘机本体的面的第一摇臂的转动角度的检测装置，上述第二摇臂的指令装置输入来自上述检测装置的信号，当第一摇臂相对于设置挖掘机本体的面接近于垂直时，使第三摇臂辅助增益减小。
在第一摇臂接近于垂直的场合下，第二摇臂使铲斗上下地动作，操作者在操作第三摇臂时不成为企图着的前后的动作。因此本发明在第一摇臂接近于垂直时通过降下第三摇臂辅助增益，即使操作第三摇臂、第二摇臂也难以运动，由此，不会给操作者带来不谐调的感觉。
(5)另外，在上述(1)中，最好还具有设置检测相对于设置挖掘机本体的面的第一摇臂的转动角度的检测装置，上述第二摇臂的指令装置输入来自上述检测装置的信号，当第一摇臂相对于设置挖掘机本体的面接近于水平，使第一摇臂的辅助增益变小。
在第一摇臂近乎水平的场合下，第二摇臂使铲斗前后动作，操作者在操作第一摇臂时不成为企图着的上下动作。因此本发明在第一摇臂近乎水平时，通过使第一摇臂的辅助增益下降，即使操作第一摇臂，第二摇臂也难以运动。由于这些，不会给操作者带来不谐调的感觉。
(6)而且，在上述(1)中，最好还具有检测相对于设置挖掘机本体的面的第二摇臂的转动角度的检测装置，上述第二摇臂的指令装置输入上述检测装置发出的信号，当第二摇臂相对于设置挖掘机本体的面接近水平时，使第三摇臂辅助增益变小。
在第二摇臂近乎水平的场合下，第二摇臂使铲斗上下动作，操作者在操作第三摇臂时不成为意图着的前后动作。因此本发明在第二摇臂近乎水平时，通过使第三摇臂的辅助增益下降，即使操作第三摇臂，第二摇臂也不运动。由于这些，所以不会给操作者带来不谐调的感觉。
(7)另外，在上述(1)中，最好还具有检出第一摇臂油缸的行程的装置，上述第二摇臂的指令装置输入上述检测装置发出的信号，在第一摇臂油缸到达其行程终端或接近其行程终端时，使第一摇臂辅助增益变大。
这样构成的本发明，在第一摇臂油缸到达其行程终端或接近其行程终端时，第二摇臂快速动作，因此可防止在第一摇臂油缸的行程终端铲斗的急剧减速，所以不会给操作者带来不谐调的感觉。
(8)而且，在上述(1)中，最好还具有检测第三摇臂油缸的行程的检测装置，上述第二摇臂的指令装置输入上述检测装置发出的信号，在第三摇臂油缸到达其行程终端或接近其行程终端时，使第三摇臂辅助增益变大。
这样构成的本发明，在第三摇臂油缸到达其行程终端或接近其行程终端时，第二摇臂快速动作，因此可防止在第三摇臂油缸的行程终端铲斗的急剧减速，所以不会给操作者带来不谐调的感觉。
(9)另外，在上述(1)中，前述油压驱动回路具有分别控制供给上述第一摇臂油缸、第二摇臂油缸、第三摇臂油缸的压力油的油量的第一流量控制阀、第二流量控制阀、第三流量控制控制阀的场合，最好上述第一、第二、第三流量控制阀分别还备有导引操作用的先导压力的先导回路，在该先导回路中具有分别配置着一对将操作先导压力导给到上述第二流量控制阀的先导管路和根据上述输出装置发出的输出信号进行动作的设置在上述先导管路的一对比例减压阀，通过这样在先导管路上设置比例减压阀并使该比例减压阀动作，能够根据输出装置发出的信号容易地驱动第二摇臂油缸。
(10)而且，在上述(1)中，在上述第一摇臂操作装置和第三摇臂操作装置是作为上述操作信号输出电信号的电操作杆方式的场合，最好在上述第二摇臂指令装置输入上述第一摇臂操作装置和第三摇臂操作装置的电信号，并从这些电信号求得上述速度指令值。
(11)另外，在上述(1)中，上述第一摇臂操作装置和第三摇臂操作装置为作为上述操作信号输出先导压力油压先导方式的场合，最好还备有检测上述第一摇臂操作装置和第三摇臂操作装置的各自的先导压的检测装置，上述第二摇臂的指令装置输入来自上述检测装置的信号，从这些信号求得上述速度指令值。
图1为本发明的适用对象即三关节型挖掘机的构造的说明图，
图2为与油压回路一起表示本发明的一个实施例的三关节型挖掘机的操作控制装置的系统构成的图，
图3为说明本发明的一实施例的三关节型挖掘机的操作控制装置的操作杆装置的操作方法的图，
图4表示本发明的一实施例的三关节型挖掘机的操作控制装置的控制器的功能的方块图，
图5为使辅助增益可变的本发明的另一实施例的与图4同样的方块图，
图6为使辅助增益可变的本发明的又一实施例的与图4同样的方块图，
图7为使辅助增益可变的本发明的又一实施例的与图4同样的方块图。
图8为使辅助增益可变的本发明的又一实施例的与图4同样的方块图，
图9为使用最大值选择器作为加法器的代用品的本发明的另一实施例的与图4同样的方块图，
图10为详细表示图9所示最大值选择器的方块图，
图11为表示将本发明应用于具有油压先导方式的操作杆装置的挖掘机的实施例的与图2同样的图，
图12为表示图11所示控制器的功能的与图4同样的方块图，
图13为用差压计代替压力计使用的实施例的方块图，
图14为现有的二关节型挖掘机的构造的说明图，
图15为作为现有的三关节型挖掘机的一例的两段悬臂型挖掘机构造的说明图，
图16为现有的二关节型挖掘机的操作系统的说明图，
图17为现有的两段悬臂径挖掘机的操作杆装置的操作方法的说明图。
实施本发明的最佳形态
下面用图说明本发明的实施例。
首先根据图1到图4来说明本发明的第一实施例。
在图1中，挖掘机1具有的作业前部2是由被安装着的分别能在上下方向转动的第一摇臂3、第二摇臂4、第三摇臂5的三关节型，其基端被挖掘机本体13(上部回转体)支承着，其前端上安装着能在上下方向转动的挖掘用的铲斗6。第一摇臂3由第一摇臂油缸7、第二摇臂4由第二摇臂油缸8、第三摇臂5由第三摇臂油缸9分别驱动，而铲斗6则由铲斗油缸10驱动。
图2表示油压回路的一例。图中，60为含有第一摇臂油缸7、第二摇臂油缸8、第三摇臂油缸9、铲斗油缸10的油压驱动回路，从油压泵20喷出的工作油通过流量控制阀21、22、23、24供给第一摇臂油缸7、第二摇臂油缸8、第三摇臂油缸9、铲斗油缸10。另外还有图中未示出的回转用油压马达走行用油压马达，这些也同样地被连接着。在本文中虽然只说明第一摇臂油缸7的动作，但其他油缸也同样地进行动作。
另外，61为将操作用的先导压力导入到流量控制阀21、22、23、24内的先导回路，由先导油压源62；设置在流量控制阀21上的一对先导管路63a、63b和设置在流量控制阀22、23、24上的同样的先导管路64a、64b，65a、65b，66a、66b(只图示一部分)；配置在先导管路63a、63b上的比例减压阀29、30和设在先导管路64a、64b，65a、65b，66a、66b上的同样的比例减压阀(未图示)构成。
流量控制阀21在不动作时由弹簧27、28支承在中立位置，其时由于各出入口被堵塞，第一摇臂油缸7不能动作。由比例减压阀29、30调整的先导压力被导引到流量控制阀21的先导压力室25、26内，先导压力作用于任何一个时，阀体就变位到该压力所产生的力与弹簧27、28平衡的位置上，与该变位量对应的流量被送到第一摇臂油缸7内，第一摇臂油缸7进行伸缩。流量控制阀22、23、24也是同样情况。
比例减压阀29、30以及图中没有示出的其他比例减压阀根据来自控制器31的信号被调整，而操作杆装置11、12发出的操作信号则输入到控制器31内。操作杆装置11、12是输出作为操作信号的电信号的电操作杆方式，操作操作杆装置11、12的操作杆11a、12a时，可以对应于其操作量以任意的速度驱动第一摇臂油缸7、第二摇臂油缸8、第三摇臂油缸9、铲斗油缸10。
在图3表示操作杆装置11、12的操作方法的细节。
在图3中，与铲斗及回转有关的操作与现有的挖掘机完全相同。将配置在右侧的操作杆装置11的操作杆11a向右(a)方向操作时，铲斗6以与操作量对应的速度向倾卸侧(打开侧)动作。同样，当将操作杆11a向左(b)方向操作时，铲斗6以与操作量对应的速度向挖装侧(抓入侧)动作。对构成本体13的上部回转体的回转动作，通过前(g)或向后(h)方向地配置在左侧的操作杆装置12的操作杆12a，上部回转体以与操作量对应的速度向右回转或向左回转。
现有技术的，只使第一摇臂3动作的操作杆装置11的操作杆11a在前后方向(c、d方向)，在本发明中不仅使第一摇臂3以与该操作量对应的速度上下动作，而且还使第二摇臂4以与该操作量乘上第一摇臂辅助增益K1所得的值对应的速度动作。
另外，现有技术中的只使第三摇臂5动作的操作杆装置12的操作杆12a在左右方向(f、e方向)，在本发明中，不仅使第三摇臂5以与该操作量对应的速度倾倒或挖装，而且还使第二摇臂4以与该操作量乘上第三摇臂辅助增益K3所得的值对应的速度动作。
总之，对于第一摇臂3的速度指令值X1由操作杆11a在c、d方向上的操作量决定，将第一摇臂的上升侧(d侧)作为正，将下降侧(c侧)作为负，假设将与第一摇臂的额定速度对应的满程杆操作时的速度指令值为1，那么X1为：-1＜X1＜1。
另外，对于第三摇臂5的速度指令值X3由操作杆12a在e、f方向上的操作量决定，将第三摇臂的倾卸侧(f侧)作为正，将挖装侧(e侧)作为负，假设与第三摇臂的额定速度对应的满程杆操作时的速度指令值为1，那么X3为：-1＜X3＜1。
其时，如果对于第二摇臂4的速度指令值为X2，若将第二摇臂的上升侧作为正，那么
           X2＝K1×X1+K3×X3。
上述动作用表现控制器31功能的方块图图4示出。在图4中，操作杆装置11给予第一摇臂3的操作信号和操作杆装置12给第三摇臂5的操作信号分别被引入到被控制器31内设定的速度指令值函数32、33内，并且变换为第一摇臂和第三摇臂的速度指令值X1、X3。速度指令函数32、33主要是为了在中立部分附近给予不敏感带，并在操作杆11a、11b的操作量与执行元件的速度指令值之间赋予非直线的关系，根据情况能省略。
在求第二摇臂的速度指令值X2时，可将第一摇臂和第三摇臂的速度指令值X1、X3分别乘上在控制器31内预先存储(记忆)的方块50、51内示出的第一摇臂辅助增益K1及第三摇臂辅助收益K3，然后利用乘法器40、41和加法器42，根据下式求得
         X2＝K1×X1+K3×X3。
34到39为饱和函数。就第一摇臂3的动作来说明饱和函数34、35的作用。
第一摇臂的速度指令值X1，在控制器31的内部是用将上升侧作为正、将下降侧作为负的一个值来表示的。对此，在实际的油压回路中在第一摇臂上升时对比例减压阀30励磁，而在下降时则对比例减压阀29励磁。为了进行这个变换而使用饱和函数。即当第一摇臂速度指令值X1为正的场合，饱和函数34将其指令值按原样送到比例减压阀30，但饱和函数35没有给比例减压阀29发出信号(发出0)。
另外，当第一摇臂速度指令值为负时，饱和函数35虽然使其指令值的正负反转，但大小照原料送给比例减压阀29。其时饱和函数34没有信号(零信号)送到比例减压阀30。
饱和函数36、37；38、39也是同样的，它们分别对应于第二摇臂速度指令值X2、第三摇臂速度指令值X3的正负，把信号送给比例减压阀67或68；69或70。比例减压阀67或68；69或70被配置在图2所示的先导管路64a、64b；65a、65b上，是图2中没有图示出的比例减压阀。
下面说明如上构成的本实施例的动作，在以下的动作中是考虑设定K1＝K2＝0.5的情况。
当可使第一摇臂3上升而使操作杆11a在d方向满程操作时，X1＝1，第一摇臂3在上升方向以额定速度动作，同时第二摇臂4也在上升方向以额定速度一半的速度动作。当要使第一摇臂3下降而使操作杆11a在c方向满程操作了时，由于X1＝-1，X2＝-0.5，因此，为了辅助第一摇臂以额定速度下降，第二摇臂4也以额定速度一半的速度向下动作。
其次，当要使第三摇臂5进行倾卸而使操作杆12a在f方向满程操作时，X3＝1，第三摇臂5在倾卸方向以额定速度运动，同时由于第二摇臂4的指令值X2＝0.5，为了辅助第3摇臂5以额定速度沿倾卸方向的动作，第二摇臂也在上升方向以额定速度一半的速度运动。当要使第三摇臂5挖装而使操作杆12a在e方向满程操作时，X3＝-1，由于X2＝-0.5，为了辅助第三摇臂5在以额定速度挖装，第二摇臂5也在下降方向以额定速度一半的速度运动。
而且，当同时进行使第一摇臂3上升及使第三摇臂5倾卸的操作杆11a在d方向的满程操作及操作杆12a在f方向满程操作时，由于X1＝1，X3＝1，从而X2＝1，全部的臂在打开关节的方向以额定速度运动。
另外，当同时进行使第一摇臂3上升及使第三摇臂5进行挖装的操作杆11a在d方向的满程操作及操作杆12a在e方向的满程操作时，由于X1＝1，X3＝-1，从而X2＝0，此时第二摇臂4并不运动。这是因为第一摇臂3的关节被指示向打开方向动作，第三摇臂5的关节被指示向关拢方向动作，将要辅助双方的第二摇臂4的动作就互相抵消。
这样，按照本实施例，对于三关节型的挖掘机便可用与现有的二关节型挖掘机同样的2根操作杆11a、12a不给予操作者不协调感地使含有第二摇臂4的三关节进行动作，能够在作为三关节型挖掘机特征的宽广作业范围内以与现有的二关节型挖掘机同等的操作感觉连续地进行操作。
虽然以上就辅助增益K1、K3为0.5的场合进行了说明，但该值可根据作业的状况和操作者的喜好选用任意值。例如辅助增益大时能在宽广的作业区域内机敏地动作，反之辅助增益小时能进行接近于现有的挖掘机那样操作感觉的操作。
另外，上述例子就第一摇臂辅助增益K1与第三摇臂辅助增益K3相等的场合进行了说明，但由于挖掘机的使用方与操作者的喜好采用不同的值也是可以的。例如，若希望第三摇臂进行与原来的运动相近的动作，就将第三摇臂的辅助增益K3设定得小，反过来也是可能的。
而且，就第一摇臂辅助增益K1和第三摇臂辅助增益的设定方法而言，如下所述也能使之成为变化的值。
过去，在一般使用的如图14所示的二关节型挖掘机中，由于其构造，在想使铲斗103的位置上下移动时多使用悬臂101。另外，101。另外，在想使铲斗103的位置前后(跟前/远离)移动时，多使用摇臂102。作为进一步减少这样的使用方法的不谐调感的方法，对应于作业前部的姿势使辅助增益K1、K3改变也是有效的。
图5表示使辅助增益K3可变的实施例。在第一摇臂3和本体13之间的转动支点上设有由电位差计构成的第一摇臂角度检测传感器43(参照图1)，该信号被导至控制器31A(参照图2)，由函数44，将例如通常被设定为0.5的第三摇臂辅助增益K3随着相对于挖掘机本体13的设置面的第一摇臂3的角度接近于90度逐渐变小，将此作为方块51A的值。
在这样构成的实施例中，当第一摇臂3接近垂直时，即使操作第三摇臂5，第二摇臂4也难以运动。这是为了使第三摇臂5与操作了二关节型挖掘机的臂102的操作杆时进行同样地动作，即，使进行反映操作者的意志的使铲斗位置前后地动作的动作。就是说，在第一摇臂3近乎垂直的场合，第二摇臂4使铲斗6上下动作，由于操作者在操作第三摇臂5时没有成为企图着的前后运动，所以，通过降低增益K3，抑制其动作，从而不会给操作者不谐调的感觉。
虽然第一摇臂角度检测传感器43为设在第一摇臂3与本体13之间的转动支点上的电位差计，用来检测第一摇臂的角度，但也可通过设置检测第一摇臂油缸7的行程的位置检测装置，从几何学的关系运算出所要的角度。
图6示出使辅助增益K1可变的实施例。与图5的实施形式同样设有第一摇臂角度检测传感器43，将该信号传递给控制器31B(参照图2)。由函数45，将例如通常被设定在0.5的第一摇臂辅助增益K1随着相对于挖掘机本体13的设置面的第一摇臂3的角度的接近于零而逐渐变小，将此作为方块50A的值。
在这样构成的实施形式中，当第一摇臂3接近水平时，即使操作第一摇臂3第二摇臂4也难以运动。这是为了使第一摇臂3进行与二关节型挖掘机的悬臂101的操作杆被操作时的同样的动作。结果可使之进行反映操作者的意志的铲斗位置上下地动作的动作。即，在第一摇臂3接近水平的场合，第二摇臂4使铲斗6前后动作，由于操作者在操作第一摇臂3时不能成为企图着的上下的动作，通过降低增益K1，抑制其动作，从而不会给操作者不谐调的感觉。
图7表示使辅助增益K3可变的另一实施例。与图5的实施形式同样，设有第一摇臂角度检测传感器43，同时在第一摇臂3和第二摇臂4之间的转动支点上设有用来检测第二摇臂4相对于第一摇臂3的相对角度的由电位差计构成的角度检测传感器46(参照图1)，将这些信号传递给控制器31C(参照图2)，由第二摇臂绝对角度演算部47演算出第二摇臂4相对于挖掘机本体13的绝对角度。该第二摇臂的绝对角度被传递给函数45。用函数45将例如通常被设定在0.5的第三摇臂辅助增益K3随着相对于挖掘机本体13的设置面的第二摇臂4的角度(第二摇臂的绝对角度)接近于零逐渐变小，将此作为方块51A的值。
在这样构成的实施例中，当第二摇臂接近水平时，即使操作第三摇臂5，第二摇臂4也难以运动。这是为了以使第三摇臂5进行与二关节型挖掘机的臂102的操作杆被操作时的同样的动作，即，是为了使之进行反映操作者的意志的使铲斗前后动作的动作。就是说，在第二摇臂4接近水平的场合，第二摇臂4使铲斗6上下动作，由于操作者在操作第三摇臂5时可能成为企图着的前后的动作，通过降低增益K3，抑制其动作，从而不会给予操作者不谐调的感觉。
第二摇臂的绝对角度表示通过检测的第一摇臂3与本体13之间的相对角度和第二摇臂与第一摇臂的相对角度从几何学的关系用运算装置求解的方式得出的，但也可在第二摇臂4上设置倾斜传感器，直接检测对地角度。
图8表示使辅助增益可变的又一个实施例，设有用来检出第一摇臂油缸7的行程的传感器48(参照图1)，将该信号传递至控制器31(参照图2)，由函数49，将例如通常被设定为0.5的第一摇臂辅助增益K1在第一摇臂油缸7接近于最长或最短的行程终端时急剧变大，将此作为方块50A的值。
在这样构成的实施形式中，当第一摇臂油缸7接近于行程终端时，第二摇臂4急剧快速地动作。于是，随着操作杆11a的被操作，第一摇臂3以指令值X1的速度动作，并且第三摇臂4以指令值X1乘上第一摇臂辅助增益K1所得的速度动作时，在第一摇臂油缸7到达行程终端而急剧停止的情况下，铲斗6的动作急剧减速是为了使这样的操作者没有意图的动作缓和，就是说，在第一摇臂油缸7在行程终端停止了的情况下，通过使增益K1增大，使第二摇臂4加速，从而不会给操作者不谐调的感觉。
用来检出第一摇臂油缸7的行程的传感器48是用设置检测油缸长度的传感器进行说明的，但也可如图1所示地用设在第一摇臂3与本体13之间的转动支点上的电位差计43检测角度，然后从几何学的关系运算出其时的行程。
另外，可设置只检测第一摇臂油缸7的行程终端的限位开关，当限位开关切换时第一辅助增益K1可增大。
而且，在图8的实施例中，对第一摇臂油缸7在接近或到达行程终端时增益使K1增大，从而对第二摇臂4加速的情况进行了说明，但通过设置检测第二摇臂油缸8的行程的同样的传感器49(参照图1)，在第三摇臂油缸9接近或到达行程终端时，使增益K3变大，使第二摇臂加速，可防止铲斗6的急剧减速。
图9和图10表示从指令值X1乘上辅助增益K1得出的值与指令值X3乘上辅助增益K3得出的值算出第二摇臂指令值X2而不使用加法器42的实施例。
乘法器40、41的输出被给予最大值选择器42A，最大值选择器42A如图10所示，由开关切换部75，开关76、77和加法器78构成。开关切换部75由绝对值运算器75a、75b，减法器75c，切换信号运算器75d、75e构成。由乘法器40、41算出的值K1X1、K3X3分别由运算器75a、75b取|K1X1|和|K3X3|，用减法器75c计算ΔKX＝|K1X1|-|K3X3|，ΔKX为0或正时由运算器75d将ON信号发给开关76；ΔKX为负时由演算器75e将ON信号发给开关77，这样，当|K1X1≥|K3X3|时从开关76、加法器78得到第二摇臂的速度指令值X2＝K1X1，当|K1X1|＜|K3X3|时由开关77、加法器78得出第二摇臂4的速度指令值X2＝K3X3。
这样作为第二摇臂的速度指令值即使借助求|K1X1|和|K3X3|的最大值也可获得与运算K1X1及K3X3之和的方式几乎同样的运动，并得到与第一实施例同样的效果。
图11和图12表示将本发明适用在具有油压先导方式的操作杆装置的挖掘机上的实施例。图中，与图2到图4所示构件或功能相等的零件用同一符号标出。
在图11中，11A、12A为作为对流量控制阀21、23的操作信号输出先导压Pc、Pd；Pf、Pe的油压先导方式的操作杆装置，由操作杆装置11A、12A输出的先导压Pc、Pd；Pf、Pe通过先导管路63a或63b、65a或65b传导到流量控制阀21、23的先导压力室25、26，流量控制阀21、23被切换操作。流量控制阀24的先导管路66a、66b上也同样地设有油压先导方式的操作杆装置(图中未示出)。另外，先导管路63a、63b；65a、65b上未设象第一实施例那样的比例减压阀，只是在第二摇臂4用的先导管路64a、64b上设有比例减压阀67、68。
操作杆装置11A、12A的操作方法与图3所示的第一实施例的相同。操作杆11a的c方向为使第一摇臂下降和第二摇臂下降，d方向为使第一摇臂上升和第二摇臂上升，操作杆12a的f方向为使第三摇臂倾卸和第二摇臂上升，e方向为使第三摇臂挖装和第二摇臂下降。
先导管路63a、63b；65a、65b上接有压力传感器80、81、82、83，来自这些压力传感器的检测信号被输入到控制器31E内。
控制器31E的处理功能如图12所示，从压力传感器80、81和82、83来的检测信号分别通过减法器84、85被引导到乘法器40、41。减法器84、85是为了分别从压力传感器80、81和82、83的检测信号得到与第一实施例的第一摇臂速度指令值X1和第三摇臂的速度指令值等价的指令值，即压力传感器80检测的第一摇臂下降侧(c侧)的先导压Pc由减法器84作为负值取入，由压力传感器81检测的第一摇臂上升侧(d)的先导压Pd由减法器84作为正值取入，这样便可得到将第一摇臂上升方向作为正、下降方向作为负的速度指令值X1。另外，由压力传感器82检测出的第三摇臂的倾卸侧(f侧)的先导压Pf由减法器85作为正值取入，由压力传感器83检测出的第三摇臂的挖装侧(e侧)的先导压Pe由减法器85作为负值取入，这样便可得到将第三摇臂的倾卸方向作为正、挖装方向作为负的速度指令值X3。
另外，取代压力传感器80、81和82、83也可用图13所示的差压传感器86、87，在该场合，能够将差压传感器86、87的检测信号直接作为第一摇臂速度指令值X1和第三摇臂速度指令值X3。
乘法器40、41以后的处理与图4所示的第一实施例相同，即，第二摇臂的速度指令值X2是将第一摇臂和第三摇臂的速度指令值X1、X3和在控制器31E内预先记忆的方块图50、51所示的第一摇臂辅助增益K1和第三摇臂辅助增益K3，由乘法器40、41和加法器42，以X2＝K1×X1+K3×X3求得的。
在第二摇臂速度指令值X2为正的场合，饱和函数36将其指令值按原样发送给比例减压阀67，饱和函数37不向比例减压阀68发送信号(发送零信号)。在第二摇臂速度指令值X2为负的场合，饱和函数37将其指令值的正负反转、大小照原样地送往比例减压阀68。其时饱和函数36，不向比例减压阀67发送信号(发送零信号)。
如上构成的本实施例的动作，除了第一摇臂3用的流量控制阀21、第三摇臂5用的流量控制阀是被由油压先导方式的操作杆装置11A、12A所输出的先导压直接驱动这一点之外，其他都与第一实施例相同。因此，采用本实施例，对于三关节型挖掘机来说，可用与现有的二关节型挖掘机同样的两个操作杆11a、12a不给予操作者不谐调感地操作含有第二摇臂4的三关节，能在作为三关节型挖掘机特征的宽广的作业范围内，以与现有的二关节型的挖掘机同等的操作感觉连续地进行操作。
产业上利用的可能性
根据本发明的三关节型挖掘机可以用与现有的二关节型的挖掘机相同的2根操作杆并且不给予操作者不谐调感地使包含有第二摇臂的三关节动作。而且可在作为三关节型挖掘机特征的宽广作业范围中以与现有的二关节型的挖掘机同等的操作感觉连续地进行工作。

Claims (11)

1.三关节型挖掘机的操作控制装置，它设在三关节型挖掘机上，该三关节挖掘机包括有：挖掘机本体(13)；可转动地安装在挖掘机本体上的第一摇臂(3)；可转动地安装在第一摇臂上的第二摇臂(4)；可转动地安装在第二摇臂上的第三摇臂(5)；可转动地安装在第三摇臂上的挖掘用铲斗(6)；包括有驱动第一摇臂的第一摇臂油缸(7)、驱动第二摇臂的第二摇臂油缸(8)、驱动第三摇臂的第三摇臂油缸(9)，驱动挖掘用铲斗的铲斗油缸(10)的油压驱动回路(60)；该三关节型挖掘机的操作装置备有：
设有第一操作杆(11a)、指令对应于该第一操作杆操作的第一摇臂(3)的速度的第一摇臂操作装置(11)；设有第二操作杆(12a)，并指令对应于该第二操作杆操作的第三摇臂(5)的速度的第三摇臂操作装置(12)；而且该三关节型挖掘机的操作装置根据分别来自上述第一摇臂操作装置(11)和第三摇臂操作装置(12)的信号，驱动上述油压驱动回路(60)的第一摇臂油缸(7)和第三摇臂油缸(9)，其特征为，它还备有第二摇臂指令装置(32、33、40、41、42、50、51)和输出装置(36、37)，上述第二指令装置(32、33、40、41、42、50、51)将来自上述第一摇臂操作装置(11)的操作信号所示的速度指令值(X1)乘上第一摇臂辅助增益(K1)得出的第一值与来自上述第三摇臂操作装置(12)的操作信号所示的速度指令值(X3)乘上第三摇臂辅助增益得出的第二值的运算值作为第二摇臂(4)的速度指令值(X2)，上述输出装置(36、37)将该第二摇臂(4)的速度指令值(X2)变换成信号，它根据来自该输出装置的信号，驱动上述油压驱动回路(60)中的第二摇臂油缸(8)。
2.如权利要求1所述的三关节型挖掘机的操作控制装置，其特征为，上述第二摇臂指令装置(32、33、40、41、42、50、51)具有求取作为成为上述第二摇臂(4)的速度指令值(X2)的运算值的上述第一值与第二值之和的加法装置(42)。
3.如权利要求1所述的三关节型挖掘机的操作控制装置，其特征为，上述第二摇臂指令装置(32、33、40、41、42A、50、51)具有求取作为成为上述第二摇臂(4)的速度指令值的运算值的上述第一值与第二值的绝对值中最大值的选择装置(42A)。
4.如权利要求1所述的三关节型挖掘机的操作控制装置，其特征为，还具有检测相对于设置挖掘机本体(13)的面的第一摇臂(3)的转动角度的检测装置(43)，上述第二摇臂指令装置(32、33、40、41、42、44、50、51A)输入来自上述检测装置(43)的信号，当第一摇臂(3)在相对于设置挖掘机本体(13)的面接近于垂直时，使第三摇臂的辅助增益(K3)变小。
5.如权利要求1所述的三关节型挖掘机的操作控制装置，其特征为，还具有检测相对于设置在挖掘机本体(13)的面的第一摇臂(3)的转动角度的检测装置(43)，上述第二摇臂指令装置(32、33、40、41、42、45、50A、51)输入来自上述检测装置(43)的信号，当第一摇臂(3)相对于设置挖掘机本体(13)的面接近于水平时，使第一摇臂的辅助增益(K1)变小。
6.如权利要求1所述的三关节型挖掘机的操作控制装置，其特征为，还具有检测相对于设置挖掘机本体(13)的面的第二摇臂(4)的转动角度的检测装置(43、46、47)，上述第二摇臂指令装置(32、33、40、41、42、45、50、51A)输入上述检测装置(43、46、47)发出的信号，当第二摇臂(4)相对于设置挖掘机本体(13)的面接近于水平时，使第三摇臂的辅助增益(K3)变小。
7.如权利要求1所述的三关节型挖掘机的操作控制装置，其特征为，还具有检测上述第一摇臂油缸(7)的行程的检测装置(48)，上述第二摇臂指令装置(32、33、40、41、42、49、50A、51)输入来自上述检测装置(48)的信号，当第一摇臂油缸(7)到达或接近行程终端时，使第一摇臂的辅助增益(K1)变大。
8.如权利要求1所述的三关节型挖掘机的操作控制装置，其特征为，还具有检测上述第三摇臂油缸(9)的行程的检测装置(49)。上述第二摇臂指令装置(32、33、40、41、42、50、51)输入来自上述检测装置(49)的信号，当第三摇臂油缸(9)到达或接近行程终端时，使第三摇臂的辅助增益变大。
9.如权利要求1所述的上述油压驱动回路具有分别控制供给第一摇臂油缸(7)、第二摇臂油缸(8)、第三摇臂油缸(9)的压力油的流量的第一流量控制阀(21)、第二流量控制阀(22)、第三流量控制阀(23)的三关节型挖掘机(1)的操作控制装置，其特征为，
还备有先导回路(61)，该先导回路(61)分别将操作用的先导压导入上述第一、第二、第三流量控制阀(21、22、23)，在该先导回路中，分别配置着一对将操作先导压导入到上述第二流量控制阀(22)的先导管路(64a、64b)和根据来自上述输出装置(36、37)的信号动作的一对比例减压阀(67、68)。
10.如权利要求1所述的上述第一摇臂操作装置(11)和第三摇臂操作装置(12)是输出作为前述操作信号的电信号的电操作杆的方式的三关节型挖掘机的操作控制装置，其特征为，
上述第二摇臂指令装置(32、33、40、41、42、50、51)输入上述第一摇臂操作装置(11)和第三摇臂操作装置(12)的电信号，并从这些电信号求出上述速度指令值(X1、X3)。
11.如权利要求1所述的上述第一摇臂操作装置(11)和第三摇臂操作装置(12)是输出作为前述操作信号的先导压的油压先导方式的三关节型挖掘机(1)的操作控制装置，其特征为，
还备有检测上述第一摇臂操作装置(11A)和第三摇臂操作装置(12)的各自的先导压的检测装置(80、81、82、83；86，87)，
上述第二摇臂指令装置(40、41、42、50、51、84、85)输入来自上述检出装置(80、81、82、83；86、87)的信号，并从这些信号求出上述速度指令值(X1、X3)。
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