CN102985622B - 施工机械的回转控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及施工机械的回转控制装置和方法，回转控制装置包括起始位置估计单元、停止目标位置计算单元以及回转马达位置控制单元。施工机械(例如挖掘机)的上回转结构可在预定范围内停止，即使驾驶者释放控制杆或在彼此不同的时间点给定停止指令也是如此。因此，它可防止因停止位置根据停止指令开始的时间点而变化而使驾驶者执行附加驱动操作。

Description

施工机械的回转控制装置和方法

技术领域

本发明涉及用于施工机械的回转控制装置和回转控制方法。更特别地，本发明涉及用于施工机械的回转控制装置和回转控制方法，其即使在操作者释放控制杆或在不同时间点给定停止指令也能在根据预定等式确定的范围内停止施工机械(例如，挖掘机)的上回转结构，因此可解决由于停止位置根据停止指令开始的时间点不同而需要的附加回转操作所引起的不便。

背景技术

一般而言，施工机械(特别是挖掘机)沿左右方向在预定范围内执行挖掘和倾倒作业。在这种情况下，如果意图停止上回转结构，则上回转结构在执行在从相应停止起始时间点转过预定角度的回转操作之后的特定点处停止(参见图2)。

进一步地，即使在根据现有技术的回转控制的回转停止操作中，如图3和4所示，上回转结构在操作者释放控制杆或给定停止指令的时间点处开始减速，并在它回转了预定角度之后停止在某个时间点处。因此，上回转结构的停止位置根据停止指令开始的时间点而不同，且因此上回转结构需要附加的驱动操作以到达期望的停止位置。

发明内容

技术问题

因此，本发明致力于解决现有技术中存在的上述问题，本发明待解决的主题是提供用于施工机械(特别是挖掘机)的回转控制装置和回转控制方法，其即使在操作者释放控制杆或在不同时间点给定停止指令也能在预定范围内停止施工机械(例如，挖掘机)的上回转结构。

技术方案

根据本发明一个方面，提供一种用于施工机械的回转控制装置，其包括：起始位置估计单元，所述起始位置估计单元利用使用者设定的停止位置(或设定的停止角度)，计算或估计用于将上回转结构停止在所述的使用者设定的停止位置(或停止角度处)的最佳停止起始位置；停止目标位置计算单元，所述停止目标位置计算单元利用所述上回转结构的当前位置和当输入使用者的停止指令时计算或估计得到的最佳停止起始位置，来计算停止目标位置；以及回转马达位置控制单元，所述回转马达位置控制单元控制回转马达的位置，使得所述上回转结构停止在计算得到的停止目标位置。

优选地，所述起始位置估计单元可以是用于基于所述施工机械的上回转结构的质量惯性矩和最大扭矩计算所述最佳停止起始位置的装置、与利用限定所述的使用者设定的停止位置和所述停止起始位置之间映射关系的查询表进行内插来计算所述最佳停止起始位置的装置之一。

进一步地，所述停止目标位置计算单元可以是用于计算如下确定的所述停止目标位置的装置：

1)在当前位置位于A1和A2之间的情况下，停止目标位置＝(当前位置-A1)/(A2-A1)*(E2-E1)+E1，其中，A2表示所述最佳停止起始位置，A1表示使用者基于A2或考虑到预设停止指令范围而设定的最小值，E2表示使用者设定的停止位置(或角度)，以及E1表示使用者基于E2或考虑到预设停止位置范围而设定的最小位置；以及

2)在当前位置位于A2和A3之间的情况下，停止目标位置＝(当前位置-A2)/(A3-A2)*(E3-E2)+E2，其中，A3表示使用者基于A2或考虑到预设停止指令范围而设定的最大值，E3表示使用者基于E2或考虑到预设停止位置范围而设定的最大位置，以及A2表示所述最佳停止起始位置，以及E2表示使用者设定的停止位置(或角度)。

根据本发明另一方面，提供一种用于施工机械的回转控制方法，其包括：利用使用者设定的停止位置(或设定的停止角度)计算或估计用于将上回转结构停止在所述的使用者设定的停止位置(或停止角度)的最佳停止起始位置；利用所述上回转结构的当前位置和当输入使用者的停止指令时计算或估计得到的最佳停止起始位置，来计算停止目标位置；以及控制回转马达的位置，使得所述上回转结构停止在计算得到的停止目标位置。

优选地，计算或估计停止起始位置的步骤可基于所述施工机械的上回转结构的质量惯性矩和最大扭矩计算所述最佳停止起始位置、或者通过借助于限定所述的使用者设定的停止位置和所述停止起始位置之间映射关系的查询表进行内插来计算所述最佳停止起始位置。

进一步地，计算停止目标位置的步骤计算如下确定的所述停止目标位置：

1)在所述当前位置位于A1和A2之间的情况下，停止目标位置＝(当前位置-A1)/(A2-A1)*(E2-E1)+E1，其中，A2表示所述最佳停止起始位置，A1表示使用者基于A2或考虑到预设停止指令范围而设定的最小值，E2表示使用者设定的停止位置(或角度)，以及E1表示使用者基于E2或考虑到预设停止位置范围而设定的最小位置；以及

2)在所述当前位置位于A2和A3之间的情况下，停止目标位置＝(当前位置-A2)/(A3-A2)*(E3-E2)+E2，其中，A3表示使用者基于A2或考虑到预设停止指令范围而设定的最大值，E3表示使用者基于E2或考虑到预设停止位置范围而设定的最大位置，以及A2表示所述最佳停止起始位置，以及E2表示使用者设定的停止位置(或角度)。

技术效果

根据本发明的用于施工机械的回转控制装置和回转控制方法，利用使用者设定的停止位置(或设定的停止角度)，计算或估计用于将上回转结构停止在使用者所设定的停止位置(或停止角度处)处的最佳停止起始位置，并且利用上回转结构的当前位置和当输入使用者的停止指令时计算或估计得到的最佳停止起始位置，来计算停止目标位置，以及控制回转马达的位置，使得上回转结构停止在计算得到的停止目标位置。因此，施工机械的上回转结构可在根据预定等式确定的范围内停止，即使操作者释放控制杆或在不同时间点给定停止指令，也是如此，因此，可解决由于停止位置根据停止指令开始的时间点不同而需要的附加回转操作所引起的不便。

附图说明

通过参照附图描述本发明的优选实施方式将更清楚本发明的上述目的、其它特征以及优点，其中：

图1和2是图示一般挖掘作业的示例图；

图3和4是示意性地图示现有技术中的回转控制操作的曲线图；

图5是图示根据本发明一实施方式的用于施工机械的回转控制装置的构造的框图；

图6是示意性地图示根据本发明一实施方式计算停止起始位置和停止目标位置的一方面的曲线图；

图7是图示根据本发明一实施方式的用于施工机械的回转控制方法的流程图；以及

图8是示意性地图示根据本发明一实施方式的回转控制操作的曲线图。

附图元件列表

301：起始位置估计单元

302：停止目标位置计算单元

303：回转马达位置控制单元

304：回转马达

具体实施方式

图5是图示根据本发明一实施方式的用于施工机械的回转控制装置的构造的框图。

如图5所示，用于施工机械的回转控制装置包括：起始位置估计单元301，其利用使用者设定的停止位置(或设定的停止角度)，计算或估计用于将上回转结构停止在使用者设定的停止位置(或停止角度处)的最佳停止起始位置；停止目标位置计算单元302，其利用上回转结构的当前位置和当输入使用者的停止指令时计算或估计得到的最佳停止起始位置，来计算停止目标位置；以及回转马达位置控制单元303，其控制回转马达的位置，使得上回转结构停止在计算得到的停止目标位置。

在此，在使用者设定上回转结构的停止位置(或角度)的情况下，起始位置估计单元301计算或估计用于将上回转结构停止在使用者所设定的停止位置(或角度)处的最佳停止起始位置。

详细的计算或估计方法如下。

(1)示例1，其中使用者利用使用者设定的停止位置E2计算或估计最佳停止起始位置A2

–在使用者用手指任选地输入E2(例如90度)的情况下，典型地，基于通常挖掘机的上回转结构的质量惯性矩和最大扭矩、或者通过制作根据实验的查询表和利用查询表内插，计算最佳停止起始位置。

例如，如果制作诸如表1的查询表，且E2设定为100度，则A2成为(100-90)/(135-90)*(80-45)+45＝52.8度。

【表1】

E2	45	90	135	180
					A2	25	45	80	135

(2)示例2，其中使用者利用使用者设定的停止位置E2计算或估计最佳停止起始位置A2

–如图6所示，如果使用者通过直接操作挖掘机进行测试驱动而设定E2，则实际输入停止指令的点可存储起来，并用作A2。

如果根据使用者键盘操作来输入用于上回转结构的停止指令，则停止目标位置计算单元302利用上回转结构的当前位置和计算或估计得到的最佳停止起始位置，来计算停止目标位置(参见图6)。

例如，停止目标位置可如下计算。

(1)如图6所示，如果当前位置位于A1和A2之间，则通过如下的线性内插法计算停止目标位置。

停止目标位置＝(当前位置-A1)/(A2-A1)*(E2-E1)+E1

在此，A2表示最佳停止起始位置，A1表示使用者基于A2或考虑到预设停止指令范围而设定的最小值，E2表示使用者设定的停止位置(或角度)，以及E1表示使用者基于E2或考虑到预设停止位置范围而设定的最小位置。

(2)下一步，如图6所示，如果当前位置位于A2和A3之间，则通过如下的线性内插法计算停止目标位置。

停止目标位置＝(当前位置-A2)/(A3-A2)*(E3-E2)+E2

在此，A3表示使用者基于A2或考虑到预设停止指令范围而设定的最大值，E3表示使用者基于E2或考虑到预设停止位置范围而设定的最大位置，以及A2和E2的表示含义与上述相同。

如果在当前位置对应40度且设定为A3＝45度、A2＝35度、E3＝90度、以及E2＝88度的状态下输入停止指令，则停止目标位置成为(40-35)/(45-35)*(90-88)+88＝89度。上回转结构被控制停止在89度的回转点处。

回转马达位置控制单元303安装在停止目标位置计算单元302和回转马达之间，如果如上所述获得停止目标位置，则回转马达位置控制单元303控制回转马达的位置，使得上回转结构停止在所获得的停止目标位置。详细的位置控制方法已知，将略去其详细解释。

下文，将参照图7描述图5的根据本发明实施方式的用于施工机械的回转控制装置的操作。

图7是图示根据本发明一实施方式的用于施工机械(特别是挖掘机)的回转控制装置的操作的流程图。

如图7所示，根据使用者键盘操作设定上回转结构的停止位置(或角度)(S501)。

然后，通过起始位置估计单元计算或估计用于将上回转结构停止在使用者所设定的停止位置(角度)处的最佳停止起始位置(S502)。

例如，可如下计算最佳停止起始位置。

–在使用者用手指任选地输入停止位置(E2)的情况下，典型地，基于通常挖掘机的上回转结构的质量惯性矩和最大扭矩、或者通过制作根据试验的查询表和利用查询表内插，计算最佳停止起始位置。

例如，如果制作诸如表2的查询表，且E2设定为100度，则最佳停止起始位置(A2)成为(100-90)/(135-80)*(80-45)+45＝52.8度。

【表2】

E2	45	90	135	180
					A2	25	45	80	135

下一步，如果计算或估计最佳停止起始位置，则等待上回转结构的停止指令。

然后，如果根据使用者的键盘操作输入用于上回转结构的停止指令(S503)，则利用上回转结构的当前位置和通过停止目标位置计算单元计算或估计得到的最佳停止起始位置，计算停止目标位置(S504和S505)。

例如，如图6所示，如果当前位置位于A1和A2之间，则通过如下所述的线性内插法计算出停止目标位置。

停止目标位置＝(当前位置-A1)/(A2-A1)*(E2-E1)+E1

在此，A2表示最佳停止起始位置，A1表示使用者基于A2或考虑到预设停止指令范围而设定的最小值，E2表示使用者设定的停止位置(或角度)，以及E1表示使用者基于E2或考虑到预设停止位置范围而设定的最小位置。

然后，如图6所示，如果当前位置位于A2和A3之间，则通过下述的线性内插法计算停止目标位置。

停止目标位置＝(当前位置-A2)/(A3-A2)*(E3-E2)+E2

在此，A3表示使用者基于A2或考虑到预设停止指令范围而设定的最大值，E3表示使用者基于E2或考虑到预设停止位置范围而设定的最大位置，以及A1和E2的表示含义与上述相同。

最后，如果获得停止目标位置，则通过回转马达位置控制单元控制回转马达的位置，使得上回转结构停止在所获得的停止目标位置(S506)。

如上所述，根据本发明，利用使用者设定的停止位置(或设定的停止角度)，计算或估计用于将上回转结构停止在使用者所设定的停止位置(或所设定的停止角度)的最佳停止起始位置，并且利用上回转结构的当前位置和当输入使用者的停止指令时计算或估计得到的最佳停止起始位置，来计算停止目标位置，以及控制回转马达的位置，使得上回转结构停止在计算得到的停止目标位置。因此，上回转结构可停止在根据预定等式所确定的范围内，即使操作者释放控制杆或在不同时间点给定停止指令也是如此。

也即，如图8所示，上回转结构可在预定变窄的范围内停止，即使操作者释放控制杆或在不同时间点(在附图中，A1、A2、A3)处给定停止指令也是如此，因此可解决因停止位置根据停止指令开始的时间点而不同导致需要附加驱动操作所引起的不便。

有益效果

本发明可用在用于施工机械特别是挖掘机的回转控制装置中。利用使用者设定的停止位置(或设定的停止角度)，计算或估计用于将上回转结构停止在使用者所设定的停止位置(或停止角度处)处的最佳停止起始位置，并且利用上回转结构的当前位置和当输入使用者的停止指令时计算或估计得到的最佳停止起始位置，来计算停止目标位置，以及控制回转马达的位置，使得上回转结构停止在计算得到的停止目标位置。因此，本发明可用在用于挖掘机的回转控制装置中，其可使上回转结构在预定范围内停止，即使操作者释放控制杆或在不同时间点给定停止指令，也是如此。

Claims (2)

1.一种用于施工机械的回转控制装置，包括：

起始位置估计单元，所述起始位置估计单元利用使用者设定的停止位置，计算或估计用于将上回转结构停止在所述的使用者设定的停止位置的最佳停止起始位置；

停止目标位置计算单元，所述停止目标位置计算单元利用所述上回转结构的当前位置和当输入使用者的停止指令时计算或估计得到的最佳停止起始位置，来计算停止目标位置；以及

回转马达位置控制单元，所述回转马达位置控制单元控制回转马达的位置，使得所述上回转结构停止在计算得到的停止目标位置；

其中，所述起始位置估计单元是用于基于所述施工机械的上回转结构的质量惯性矩和最大扭矩计算所述最佳停止起始位置的装置、与利用限定所述的使用者设定的停止位置和所述停止起始位置之间映射关系的查询表进行内插来计算所述最佳停止起始位置的装置之一；以及

其中，所述停止目标位置计算单元是用于计算如下确定的所述停止目标位置的装置：

1)在当前位置位于A1和A2之间的情况下，

停止目标位置＝(当前位置-A1)/(A2-A1)*(E2-E1)+E1

其中，A2表示所述最佳停止起始位置，A1表示使用者基于A2或考虑到预设停止指令范围而设定的最小值，E2表示使用者设定的停止位置，以及E1表示使用者基于E2或考虑到预设停止位置范围而设定的最小位置；以及

2)在当前位置位于A2和A3之间的情况下，

停止目标位置＝(当前位置-A2)/(A3-A2)*(E3-E2)+E2

其中，A3表示使用者基于A2或考虑到预设停止指令范围而设定的最大值，E3表示使用者基于E2或考虑到预设停止位置范围而设定的最大位置，以及A2表示所述最佳停止起始位置，以及E2表示使用者设定的停止位置。

2.一种用于施工机械的回转控制方法，包括：

利用使用者设定的停止位置计算或估计用于将上回转结构停止在所述的使用者设定的停止位置的最佳停止起始位置；

利用所述上回转结构的当前位置和当输入使用者的停止指令时计算或估计得到的最佳停止起始位置，来计算停止目标位置；以及

控制回转马达的位置，使得所述上回转结构停止在计算得到的停止目标位置；

其中，计算或估计停止起始位置的步骤基于所述施工机械的上回转结构的质量惯性矩和最大扭矩计算所述最佳停止起始位置、或者通过借助于限定所述的使用者设定的停止位置和所述停止起始位置之间映射关系的查询表进行内插来计算所述最佳停止起始位置；以及

其中，计算停止目标位置的步骤计算如下确定的所述停止目标位置：

1)在所述当前位置位于A1和A2之间的情况下，

停止目标位置＝(当前位置-A1)/(A2-A1)*(E2-E1)+E1

其中，A2表示所述最佳停止起始位置，A1表示使用者基于A2或考虑到预设停止指令范围而设定的最小值，E2表示使用者设定的停止位置，以及E1表示使用者基于E2或考虑到预设停止位置范围而设定的最小位置；以及

2)在所述当前位置位于A2和A3之间的情况下，

停止目标位置＝(当前位置-A2)/(A3-A2)*(E3-E2)+E2

其中，A3表示使用者基于A2或考虑到预设停止指令范围而设定的最大值，E3表示使用者基于E2或考虑到预设停止位置范围而设定的最大位置，以及A2表示所述最佳停止起始位置，以及E2表示使用者设定的停止位置。