CN118265829A - 作业机的液压***、以及作业机的液压***的控制方法 - Google Patents
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Abstract
作业机(1)的液压***(S)具有:作业装置(20),具有可动部件(21)和液压缸(22);电磁比例阀(70);和控制装置(80),控制装置(80)具有:第一运算部(86),运算使可动部件(21)的角速度(ω)减速的第一电流值(I1);第二运算部(87),运算使工作油向液压缸(22)的供给流量减少的第二电流值(I2);以及电流限制部(88),在从液压缸的当前的动作位置到行程末端(E)的动作长度(L)即判定距离(H)比第一阈值(T1)长且为第二阈值(T2)以下的情况下,用第二电流值校正向电磁比例阀供给的电流,在判定距离(H)为第一阈值(T1)以下的情况下,选择第一电流值和第二电流值中的任一个校正向电磁比例阀供给的电流。
Description
技术领域
本发明涉及作业机的液压***以及作业机的液压***的控制方法。
背景技术
以往,已知有专利文献1中公开的液压缸的电子缓冲控制装置。
专利文献1的液压缸的电子缓冲控制装置具有:液压缸,具有气缸主体和在该气缸主体内滑动的活塞,用于驱动建筑机械的作业附件;给排量调整单元,用于使工作油向该液压缸的给排量变化;以及控制器,对该给排量调整单元的动作进行电控制。通过上述控制器使上述给排量调整单元动作,从而调整工作油对上述液压缸的给排量,进行使接近上述气缸主体的行程末端的上述活塞减速的缓冲控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本公开专利公报“特开2010-261521号公报”。
发明内容
发明所要解决的问题
在专利文献1的液压缸的电子缓冲控制装置中,控制器(控制单元)内的行程末端检测部基于动臂的转动角度,检测出接近行程末端,控制单元内的动作控制部在输入来自行程末端检测部的检测信息时,使电磁比例阀动作,使活塞杆减速,使其缓慢停止。
然而,如专利文献1所公开的发明那样,在使活塞杆从行程末端的附近减速的情况下,有时活塞杆的减速不充分、或者通过使液压缸大幅减速,动作速度产生阶梯差。
本发明是鉴于上述问题点而完成的,目的在于提供一种能够使可动部件的摆动顺畅地减速的作业机的液压***以及作业机的液压***的控制方法。
用于解决问题的技术手段
本发明的一个方式的作业机的液压***,具有:作业装置,具有可动部件和使所述可动部件摆动的液压缸;电磁比例阀,能够变更向所述液压缸供给的工作油的流量;以及控制装置,控制向所述电磁比例阀供给的电流,将向所述液压缸供给的工作油的流量控制在规定流量以下,所述控制装置具有:第一运算部,运算第一电流值,该第一电流值是为了控制所述电磁比例阀使得随着所述液压缸的动作长度接近该液压缸的行程末端而使所述可动部件的角速度减速,而向所述电磁比例阀供给的电流的电流值;第二运算部,运算第二电流值,该第二电流值是为了控制所述电磁比例阀使得随着所述液压缸的动作长度接近该液压缸的行程末端而使工作油向所述液压缸的供给流量减少,而向所述电磁比例阀供给的电流的电流值;以及电流限制部,在从所述液压缸的当前的动作位置到行程末端的动作长度即判定距离比第一阈值长且为被设定得比该第一阈值长的第二阈值以下的情况下,用所述第二电流值校正向所述电磁比例阀供给的电流,在所述判定距离为所述第一阈值以下的情况下,选择所述第一电流值和所述第二电流值中的任一个来校正向所述电磁比例阀供给的电流。
也可以构成为所述第一运算部在所述判定距离比所述第一阈值长的情况下,不运算所述第一电流值,所述第二运算部在所述判定距离比所述第二阈值长的情况下,不运算所述第二电流值。
所述判定距离为所述第一阈值时的所述第一电流值,也可以是对应于向所述液压缸供给的工作油的流量为所述规定流量的情况下所述角速度的最低值即基准角速度的电流值,所述判定距离为零时的所述第一电流值也可以是对应于比所述基准角速度小的规定的终端角速度的电流值。
所述判定距离为所述第二阈值时的所述第二电流值,也可以是向所述液压缸供给与所述规定流量大致相等的流量的工作油的电流值。
在所述判定距离为所述第一阈值以下的情况下,所述电流限制部也可以选择所述第一电流值和所述第二电流值中的向所述液压缸供给的工作油的流量较少的一方的电流值。
在所述判定距离为所述第一阈值以下的情况下,所述电流限制部也可以用所述第一电流值校正向所述电磁比例阀供给的电流。
所述作业机的液压***具有第一操作装置,所述第一操作装置向所述控制装置输出操作信号,所述控制装置具有定义部,所述定义部基于所述操作信号,将向所述电磁比例阀供给的电流定义在该电磁比例阀的开度为最大且向所述液压缸供给的工作油的流量为所述规定流量的基准电流值以下的范围内,所述电流限制部也可以利用所述第一电流值或所述第二电流值来校正由所述定义部定义的电流值。
所述作业机的液压***具有:能够操作的第二操作装置;操作阀,根据所述第二操作装置的操作,来控制喷出的先导油的流量;方向切换阀,利用从所述操作阀供给的先导油变更切换位置,变更向所述液压缸供给的工作油的流量,控制该液压缸;以及连接油路,连接所述方向切换阀和所述液压缸,所述电磁比例阀设置于所述连接油路,也可以根据从所述控制装置供给的电流来变更开度,将从所述方向切换阀向所述液压缸供给的工作油的流量变更为所述规定流量以下。
本发明的一个方式的作业机的液压***的控制方法,作业机的液压***具有:作业装置,具有可动部件和使所述可动部件摆动的液压缸;和电磁比例阀,能够变更向所述液压缸供给的工作油的流量,所述作业机的液压***的控制方法在所述作业机的液压***中,控制向所述电磁比例阀供给的电流,将向所述液压缸供给的工作油的流量控制在规定流量以下,所述作业机的液压***的控制方法包括:第一步骤,运算第一电流值,所述第一电流值是为了控制所述电磁比例阀使得随着所述液压缸的动作长度接近该液压缸的行程末端而使所述可动部件的角速度减速,而向所述电磁比例阀供给的电流的电流值;第二步骤,运算第二电流值,所述即第二电流值是为了控制所述电磁比例阀使得随着所述液压缸的动作长度接近该液压缸的行程末端而使工作油向所述液压缸的供给流量减少,而向所述电磁比例阀供给的电流的电流值;以及第三步骤,在从所述液压缸的当前的动作位置到行程末端的动作长度即判定距离比第一阈值长且为被设定得比该所述第一阈值长的第二阈值以下的情况下,用所述第二电流值来校正向所述电磁比例阀供给的电流,在所述判定距离为所述第一阈值以下的情况下,用所述第一电流值和所述第二电流值中的向所述液压缸供给的工作油的流量较少的一方的电流值来校正向所述电磁比例阀供给的电流。
发明效果
根据本发明的作业机的液压***以及作业机的液压***控制方法,使可动部件的摆动顺畅地减速。
附图说明
图1是第一实施方式中的作业机的概略侧视图。
图2是表示第一实施方式中的作业机的液压***的图。
图3是表示第一实施方式中的第一操作装置的操作量与供给电流关系的图。
图4是说明第一实施方式中的液压缸的动作长度的图。
图5是表示第一实施方式中的液压缸的动作长度与可动部件的角度关系的一例的图。
图6是表示在第一实施方式中向电磁比例阀供给基准电流值的情况下的可动部件的角度与角速度之间的关系的图。
图7是表示第一实施方式中的可动部件的角度与限制角速度之间的关系的一例的图。
图8是表示第一实施方式中的可动部件的角度与第一电流值之间的关系的一例的图。
图9是表示第一实施方式中的可动部件的角度与第二电流值之间的关系的一例的图。
图10是表示第一实施方式中的第一电流值与第二电流值的对比的图。
图11是说明第一实施方式中的缓冲控制的一系列的流程的流程图。
图12是表示第二实施方式中的作业机的液压***的图。
图13是表示第二实施方式的变形例中的第一电流值与第二电流值的对比的图。
图14是说明第二实施方式中的缓冲控制的一系列的流程的流程图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[第一实施方式]
图1是第一实施方式中的作业机1的概略侧视图。在本实施方式中,作为作业机1,示例了作为回转作业机的挖掘机。
如图1所示,作业机1具有行驶体1A和装备于行驶体1A的作业装置20。行驶体1A具有行驶装置3和搭载于行驶装置3的机体(回转台)2。在机体2上搭载有驾驶员落座的驾驶席6。
以下,将落座在作业机1的驾驶席6的驾驶员面向的方向(图1的箭头A1方向)称为前方,将其相反方向(图1的箭头A2方向)称为后方。另外,将驾驶员的左侧(图1的近前侧)称为左方,将驾驶员的右侧(图1的进深侧)称为右方。此外,有时将与机体2的前后方向K1正交的方向称为机体宽度方向(宽度方向)。
如图1所示,行驶装置3是可行驶地支承机体2的装置。行驶装置3被由液压马达(液压致动器)或者电动马达等构成的行驶马达11驱动。此外,在本实施方式中,使用履带式的行驶装置3,但不限于此,也可以使用轮式等行驶装置3。
机体2经由回转轴承8绕回转轴心X1可回转地支承于行驶装置3上。回转轴心X1是在通过回转轴承8的中心的沿上下方向延伸的轴心。
在机体2上搭载有原动机5。原动机5是柴油发动机。此外,原动机5可以是汽油发动机或电动马达,也可以是具有发动机和电动马达的混动型。
机体2在前部具有支承后述的动臂装置30的支承托架15和摆动托架16。支承托架15从机体2向前方呈凸出状地设置。摆动托架16经由摆动轴绕纵轴(沿上下方向延伸的轴心)可摆动地安装于支承托架15的前部(从机体2凸出的部分)。因此,摆动托架16能够在机体宽度方向上(以摆动轴为中心在水平方向上)转动。
作业装置20具有可动部件21和使可动部件21摆动的液压缸22。液压缸22利用供给的工作油,进行伸长或收缩的直线驱动,使可动部件21绕旋转轴摆动。液压缸22具有筒状的气缸部22A和一端侧可滑动地***到气缸部22A的活塞杆22B。
如图1所示,在本实施方式中,作业装置20包括:动臂装置30、斗杆装置40、作业工具装置50、和推土机装置60。
动臂装置30具有作为可动部件21的动臂31和作为液压缸22的动臂气缸32。动臂31具有:基部31A,以沿机体宽度方向延伸的横轴(旋转轴)35为中心可摆动(转动自如)地支承于摆动托架16的第一枢轴支承部17上;顶端部31B,摆动自如地支承斗杆41;以及中间部31C,设置于基部31A与顶端部31B之间。中间部31C沿着长度方向呈长条状,且在中途部向下方弯曲。在中间部31C中的弯曲部的一方(下部)设置有下部托架33,在中间部31C中的弯曲部的另一方(上部)设置有上部托架34。
动臂气缸32通过伸长或收缩能够使动臂31摆动。动臂气缸32具有筒状的气缸部32A和一端侧可滑动地***到气缸部32A的活塞杆32B。气缸部32A的基端部以横轴36为中心摆动自如地支承于摆动托架16的第二枢轴支承部18上。活塞杆32B的顶端部以横轴37为中心摆动自如地支承于下部托架33。
动臂气缸32配置在动臂31中的、斗杆41向斗杆收回方向D3摆动时与斗杆41相向的一侧。即,动臂气缸32设置在动臂31的前面侧的下部。
因此,动臂气缸32(液压缸22)能够使动臂31(可动部件21)绕横轴(旋转轴)35摆动。即,如图1所示,动臂31能够在向上方摆动的动臂上升方向D1和向下方摆动的动臂下降方向D2摆动。
此外,在本实施方式中,动臂气缸32通过伸长动作,能够使动臂31向动臂上升方向D1摆动。另外,动臂气缸32通过收缩动作,能够使动臂31向动臂下降方向D2摆动。
斗杆装置40具有作为可动部件21的斗杆41和作为液压缸22的斗杆气缸42。斗杆41沿长度方向为长条状。斗杆41的基端部以横轴(旋转轴)43为中心摆动自如地支承于动臂31的顶端部31B。另外,在斗杆41的基端部的上面侧设置有上部托架44。
斗杆气缸42通过伸长或收缩能够使斗杆41摆动。斗杆气缸42具有筒状的气缸部42A和一端侧可滑动地***到气缸部42A的活塞杆42B。气缸部42A的基端部以横轴38为中心摆动自如地支承于动臂31的上部托架34。活塞杆42B的顶端部以横轴46为中心摆动自如地支承于上部托架44。
因此,斗杆气缸42(液压缸22)能够使斗杆41(可动部件21)绕横轴(旋转轴)43摆动。因此,斗杆装置40(斗杆41)在上或下方向(前方或后方)摆动自如。即,如图1所示,斗杆41能够向接近动臂31的斗杆收回方向D3和远离动臂31的斗杆倾卸方向D4摆动。
此外,在本实施方式中,斗杆气缸42通过伸长动作,能够使斗杆41向斗杆收回方向D3摆动。另外,斗杆气缸42通过收缩动作,能够使斗杆41向斗杆倾卸方向D4摆动。
作业工具装置50具有作为可动部件21的作业工具51和作为液压缸22的作业工具气缸52。在本实施方式中,作业工具51是铲斗,作业工具气缸52是铲斗气缸。铲斗51以枢轴(旋转轴)57为中心摆动自如地支承于斗杆41的顶端部。在铲斗51与斗杆41的顶端部之间设置有连杆机构53。铲斗51具有作为挖取土沙等部分的铲斗主体51a和作为安装于斗杆41和连杆机构53上的部分的安装托架51b。
铲斗气缸52通过伸长或收缩能够使铲斗51摆动。铲斗气缸52具有筒状的气缸部52A和一端侧可滑动地***到气缸部52A的活塞杆52B。气缸部52A的基端部以横轴48为中心摆动自如地支承于斗杆41的上部托架44。活塞杆52B的顶端部以横轴56为中心摆动自如地支承于连杆机构53。
因此,铲斗气缸52(液压缸22)能够使铲斗51(可动部件21)绕枢轴(旋转轴)57摆动。因此,铲斗51能够在斗杆41的顶端侧进行收回动作(抓取动作)以及倾卸动作。即,如图1所示,铲斗51能够使铲斗51的顶端部向接近动臂31(斗杆41)的方向即铲斗收回方向(作业工具收回方向)D5和使铲斗51的顶端部向远离动臂31(斗杆41)的方向即铲斗倾卸方向(作业工具倾卸方向)D6摆动。收回动作(抓取动作)是指,例如挖取土沙等时的动作。另外,倾卸动作是指,例如使挖取的土沙等落下(排出)时的动作。
此外,在本实施方式中,作业工具51是铲斗,但作业机1除了铲斗或加上铲斗之外,还能够安装由液压致动器能够驱动的其他作业工具(液压附件)。作为其他作业工具,可示例液压破碎锤、液压破碎机、角扫把、地螺旋、货盘叉、清扫机、割草机、除雪机等。
推土机装置60具有作为可动部件21的推土机61和作为液压缸22的推土机气缸62。推土机61的基端部以摆动轴(旋转轴)63为中心可上下摆动地枢轴支承于行驶装置3的框架(履带框架)。
推土机气缸62通过伸长或收缩能够使推土机61摆动。推土机气缸62具有筒状的气缸部62A和一端侧可滑动地***到气缸部62A的活塞杆62B。气缸部62A的基端部摆动自如地支承于行驶装置3的履带框架中的推土机61的上方的位置。活塞杆62B的顶端部摆动自如地支承于推土机61的中途部。
因此,推土机气缸62(液压缸22)能够使推土机61绕摆动轴63摆动。因此,推土机装置60(推土机61)在上或下方向上摆动自如。即,如图1所示,推土机61能够在向上方摆动的推土机上升方向D7和向下方摆动的推土机下降方向D8摆动。
此外,在本实施方式中,推土机气缸62通过收缩动作,能够使推土机61向推土机上升方向D7摆动。另外,推土机气缸62通过伸长动作,能够使推土机61向推土机下降方向D8摆动。
另外,在本实施方式中,以作业装置20包括动臂装置30、斗杆装置40、作业工具装置50、以及推土机装置60的情况为例进行了说明,但作业装置20也可以具有可动部件21以及液压缸22,但不限定于动臂装置30、斗杆装置40、作业工具装置50、以及推土机装置60。例如,作业装置20也可以包括具有摆动托架16的摆动装置。在该情况下,摆动装置由作为可动部件21的摆动托架16和作为液压缸22的摆动气缸(省略图示)构成。摆动气缸设置在机体2内,通过伸缩能够使摆动托架16沿机体宽度方向摆动。
图2是表示第一实施方式中的作业机1的液压***S的图。如图2所示,作业机1的液压***S具有电磁比例阀70、控制装置80、以及第一操作装置90。
电磁比例阀70是能够变更向液压缸22供给的工作油的流量的切换阀。详细而言,电磁比例阀70根据从控制装置80供给的电流来变更切换位置,变更向液压缸22供给的工作油的流动方向(供给方向)及流量。在本实施方式中,电磁比例阀70是利用螺线管70a、70b移动直动滑阀(以下,简称为滑阀)来控制工作油的流动的直动式电磁阀。滑阀能够在作为切换位置的第一位置70A、第二位置70B以及第三位置(中立位置)70C之间切换。
螺线管70a、70b根据被供给的电流的大小(电流值I),能够进行励磁以及消磁的切换。在螺线管70a、70b中,第一螺线管70a设置在滑阀的一端部侧,第二螺线管70b设置在滑阀的另一端部,根据被供给的电流值I来变更励磁的强度,在第一位置70A、第二位置70B、以及第三位置70C之间连续地变更滑阀的位置。由此,电磁比例阀70能够连续地变更从液压泵P向液压缸22供给的工作油的流量(输出),并且切换工作油的供给方向。
此外,在以下的说明中,以如下情况为例进行说明:在向第一螺线管70a供给电流而不向第二螺线管70b根据电流的情况下,将滑阀的切换位置切换到第一位置70A,液压缸22收缩;在不向第一螺线管70a供给电流,而向第二螺线管70b供给电流的情况下,将滑阀的切换位置切换到第二位置70B,液压缸22伸长。
另外,螺线管70a、70b根据被供给的电流的电流值I,在第一位置70A、第二位置70B、以及第三位置70C之间阶段性地变更滑阀的位置,在该情况下,电磁比例阀70能够阶段性地变更从液压泵P向液压缸22供给的工作油的流量(输出),并且切换工作油的供给方向。
另外,电磁比例阀70不限于上述的结构,例如,也可以是组装有电磁阀并且通过从与液压泵P不同的泵(省略图示)供给的工作油(先导油)而切换滑阀的位置的电磁式的三位切换阀。另外,电磁比例阀70不限定于组装有电磁阀的结构,也可以是直动式的滑阀(方向切换阀)和电磁阀分体的结构。另外,电磁比例阀70也可以是三位切换阀以外的二位切换阀、四位切换阀等,没有限定。
如图2所示,在本实施方式中,作为电磁比例阀70,具有动臂控制阀71、斗杆控制阀72、铲斗控制阀73、以及推土机控制阀74。动臂控制阀71、斗杆控制阀72、铲斗控制阀73、以及推土机控制阀74分别经由油路与动臂气缸32、斗杆气缸42、铲斗气缸52、以及推土机气缸62连接。另外,在动臂控制阀71、斗杆控制阀72、铲斗控制阀73、以及推土机控制阀74分别经由油路连接有喷出工作油的液压泵P。
向电磁比例阀70(动臂控制阀71、斗杆控制阀72、铲斗控制阀73、以及推土机控制阀74)的螺线管70a、70b供给的电流由控制装置80控制。
控制装置80是由存储在电气/电子电路、CPU、MPU等中的程序等构成的装置。控制装置80控制作业机1所具有的各种设备。控制装置80能够基于第一操作装置90的操作来控制作业装置20。具体而言,控制装置80基于第一操作装置90的操作,来控制向动臂控制阀71、斗杆控制阀72、铲斗控制阀73、以及推土机控制阀74的螺线管70a、70b供给的电流的大小(电流值I),从而控制这些各个控制阀的切换动作。由此,控制装置80能够控制动臂31、斗杆4、铲斗51、以及推土机装置60的动作。另外,如图2所示,控制装置80具有存储部81。存储部81是非易失性的存储器等,存储有与控制装置80的控制相关的各种信息等。
第一操作装置90是操作作业装置20的操作工具。第一操作装置90由操作时驾驶员把持的杆等构成,分别设置在驾驶席6的附近。第一操作装置90与控制装置80连接,向控制装置80输出表示操作方向及操作量的操作信号。
如图2所示,第一操作装置90包括操纵装置91L、91R和推土机操作装置91D。操纵装置91L、91R分别具有操作杆92a和位置传感器92b。操作杆92a从中立位置向前、后、右、左摆动自如,位置传感器92b检测操作杆92a的前、后、右、左的自中立位置的摆动方向及摆动量(操作量)。操作杆92a将表示位置传感器92b检测到的摆动方向及摆动量的电信号(操作信号)向控制装置80输出。
推土机操作装置91D具有操作杆93a和位置传感器93b。操作杆93a从中立位置向前、后摆动自如,位置传感器93b检测操作杆93a的前、后的自中立位置的摆动方向及摆动量(操作量)。操作杆93a将表示位置传感器93b检测到的摆动方向及摆动量的电信号(操作信号)向控制装置80输出。
以下,对由控制装置80基于第一操作装置90的操作对作业装置20的控制进行说明。控制装置80控制向电磁比例阀70供给的电流,将向液压缸22供给的工作油的流量控制在规定流量以下。具体而言,控制装置80将向电磁比例阀70供给的电流(供给电流)控制在规定的基准电流值IB以下的范围内。
如图2所示,控制装置80具有基于从第一操作装置90输出的操作信号来定义供给电流的定义部82。定义部82基于操作信号和预先存储于存储部81中的控制映射或规定的运算式,将向与该操作信号所示的操作对象对应的电磁比例阀70供给的电流的大小(电流值I)定义为基准电流值IB以下的范围内(I≤IB)。在本实施方式中,定义部82在最小电流值IA以上且基准电流值IB以下的范围内进行定义(IA≤I≤IB)。最小电流值IA是能够调整电磁比例阀70的开度的值最小的电流值I。基准电流值IB是使电磁比例阀70的开度最大情况的电流的大小(最大电流值),被供给基准电流值IB的电流的电磁比例阀70向液压缸22供给最大流量(规定流量)的工作油。
图3示出了第一实施方式中的第一操作装置90的操作量与供给电流之间的关系的一例。在第一操作装置90处于中立位置周边的情况下,即操作量小于第一操作量G1的情况下,定义部82将供给电流定义为零。
另外,在第一操作装置90的操作量为第一操作量G1以上且第二操作量G2以下的情况下,定义部82以与第一操作装置90的操作量成比例或接近成比例关系的对应关系(相关关系)来变更供给电流。
详细而言,如图2所示,定义部82包括动臂控制部82a、斗杆控制部82b、铲斗控制部82c、以及推土机控制部82d。动臂控制部82a基于从操纵装置91R的位置传感器92b输出的操作信号,来定义向动臂控制阀71供给的电流(供给电流)。由此,控制装置80通过向动臂控制阀71的第一螺线管70a和第二螺线管70b供给该定义的供给电流,从而进行动臂控制阀71的切换。
斗杆控制部82b基于从操纵装置91L的位置传感器92b输出的操作信号,来定义向斗杆控制阀72供给的电流(供给电流)。由此,控制装置80通过向斗杆控制阀72的第一螺线管70a以及第二螺线管70b供给该定义的供给电流,从而进行斗杆控制阀72的切换。
铲斗控制部82c基于从操纵装置91R的操作杆92a输出的操作信号,来定义向铲斗控制阀73供给的电流(供给电流)。由此,控制装置80通过向铲斗控制阀73的第一螺线管70a及第二螺线管70b供给该定义的供给电流,从而进行铲斗控制阀73的切换。
推土机控制部82d基于从推土机操纵装置91D的操作杆93a输出的操作信号,来定义向推土机控制阀74供给的电流(供给电流)。由此,控制装置80通过向推土机控制阀74的第一螺线管70a及第二螺线管70b供给该定义的供给电流,从而进行推土机控制阀74的切换。
当液压缸22接近行程末端(终端)E时,控制装置80能够进行使活塞杆22B减速的缓冲控制。在液压缸22接近行程末端E的情况下,控制装置80通过限制向电磁比例阀70供给的电流的大小(电流值I),从而减少向液压缸22供给的工作油而进行缓冲控制。具体而言,控制装置80在缓冲控制中,基于从液压缸22的当前的动作位置到行程末端E的动作长度L即判定距离H,通过限制向电磁比例阀70供给的电流,从而减少向液压缸22供给的工作油。
图4是说明第一实施方式中的液压缸22的动作长度L的图。液压缸22收缩至第一行程末端E1,伸长至第二行程末端E2。即,在图4所示的例子中,液压缸22的动作长度L从该液压缸22最收缩的情况(第一行程末端E1)的最小动作长度L1伸长至该液压缸22最伸长的情况(第二行程末端E2)的最大动作长度L2。此外,在以下的说明中,将液压缸22处于第一行程末端E1与第二行程末端E2的中央的情况(中立位置N)的动作长度L称为中央动作长度L3。最小动作长度L1、最大动作长度L2、以及中央动作长度L3根据每个液压缸22的形状以及构造等而不同。
在本实施方式中,控制装置80通过将动作长度L转换为可动部件21的摆动角度(角度)θ,进行基于判定距离H的缓冲控制。此外,控制装置80只要能够基于判定距离H进行缓冲控制即可,也可以是不转换为摆动角度θ,而根据各种传感器运算液压缸22的动作长度L来进行缓冲控制的结构,或者是将判定距离H变更为液压缸22的动作位置来进行基于动作位置的缓冲控制的结构。
控制装置80由作业机1所具备的作业装置20中的、至少一个以上的作业装置20进行缓冲控制。在本实施方式中,以控制装置80对动臂装置30、斗杆装置40、作业工具装置50、以及推土机装置60进行缓冲控制的情况为例进行说明。
如图2所示,作业机1的液压***S具有检测可动部件21的摆动角度θ的角度检测装置95。角度检测装置95检测可动部件21的以旋转轴为中心的摆动角度θ,将表示检测到的摆动角度θ的电信号(检测信号)向控制装置80输出。角度检测装置95例如由电位计构成。此外,角度检测装置95只要能够检测可动部件21的摆动角度θ即可,也可以使用惯性测量单元(IMU:Inertial Measurement Unit)等其他角度传感器。另外,也可以是使用检测液压缸22的动作长度L的气缸行程传感器来检测摆动角度θ的结构。
在本实施方式中,作为角度检测装置95,具有检测动臂31的摆动角度θa(摆动位置)的动臂角度传感器95a、检测斗杆41的摆动角度θb(摆动位置)的斗杆角度传感器95b、检测铲斗51相对于斗杆41的顶端部而绕枢轴57的摆动角度θc(摆动位置)的作业工具角度传感器(铲斗角度传感器)95c、以及检测推土机61的摆动角度θd(摆动位置)的推土机角度传感器95d。
以下,对控制装置80的缓冲控制进行详细地说明。如图2所示,控制装置80具有角度运算部85、第一运算部86、第二运算部87、以及电流限制部88。
角度运算部85获取角度检测装置95检测到的检测信号,运算可动部件21的摆动角度θ。角度运算部85基于预先存储于存储部81中的映射或运算式,来运算摆动角度θ。
图5是表示第一实施方式中的液压缸22的动作长度L与可动部件21的摆动角度θ的关系的一例的图。如图5所示,液压缸22的动作长度L以与可动部件21的摆动角度θ大致成比例地增加。如图5所示,与最小动作长度L1对应的可动部件21的摆动角度θ是最小角度θ1,与中央动作长度L3对应的可动部件21的摆动角度θ是中央角度θ3,与最大动作长度L2对应的可动部件21的摆动角度θ是最大角度θ2。
因此,控制装置80能够基于角度运算部85运算出的可动部件21的实际的摆动角度θ与最小角度θ1之差的变化,来判断液压缸22接近第一行程末端E1。另外,控制装置80能够基于角度运算部85运算出的可动部件21的实际的摆动角度θ与最大角度θ2之差的变化,来判断液压缸22接近第二行程末端E2。
此外,图5所示的液压缸22的动作长度L与可动部件21的摆动角度θ的关系只是一例,根据包括可动部件21及液压缸22在内的作业装置20的构造,分别由不同的运算式定义。
另外,角度运算部85基于运算出的可动部件21的摆动角度θ,来运算每个规定时间的可动部件21的实际的角速度ω(实际角速度ωr)。
接下来,对向电磁比例阀70供给基准电流值IB的情况下的可动部件21的摆动角度θ与角速度ω的关系进行说明。图6示出了在第一实施方式中,向电磁比例阀70供给基准电流值IB的情况下的可动部件21的摆动角度θ与角速度ω的关系。在图6的曲线图中,横轴示出了可动部件21的摆动角度θ,纵轴示出了可动部件21的角速度ω。此外,如上所述,由于基准电流值IB是使电磁比例阀70的开口最大的电流值I,因此,图6所示的角速度ω是与各个摆动角度θ对应的可动部件21的摆动位置处的最大的角速度(最大角速度)ωmax。此外,在图6的例子中,最小角度θ1中的最大角速度ωmax和最大角度θ2中的最大角速度ωmax相等,但也有二者不同的情况。
如上所述,液压缸22利用被供给的工作油进行伸长或收缩的直线驱动,从而使可动部件21绕旋转轴27摆动,因此,如图6所示,各个摆动角度θ中的最大角速度ωmax相对于摆动角度θ呈现向下凸的曲线变化。具体而言,随着液压缸22的摆动角度θ从中央角度θ3向最小角度θ1减少,最大角速度ωmax先逐渐增加后急剧增加地变化。另外,随着液压缸22的摆动角度θ从中央角度θ3向最大角度θ2增加,最大角速度ωmax先逐渐增加后急剧增加地变化。
在以下的说明中,向液压缸22供给的工作油的流量为规定流量且恒定的情况下,将摆动角度θ1~θ2的范围内的角速度ω的最低值称为“基准角速度ωB”。在图6所示的例子中,基准角速度ωB是可动部件21的摆动角度θ为中央角度θ3的情况下的角速度。此外,角速度ω成为最低值的摆动位置未必限定于与中央角度θ3对应的位置。
第一运算部86运算第一电流值I1,该第一电流值I1是为了控制电磁比例阀70使得随着液压缸22的动作长度L接近该液压缸22的行程末端E时使可动部件21的角速度ω减速,而向电磁比例阀70供给的电流的电流值I。第一运算部86在判定距离H为第一阈值T1以下的情况下,运算第一电流值I1,在判定距离H比第一阈值T1长的情况下,不运算第一电流值I1。
具体而言,第一运算部86在到液压缸22的行程末端E的长度即判定距离H为第一阈值T1以下的情况下运算限制角速度ωL,该限制角速度ωL随着判定距离H接近零而减少并用于限制可动部件21的角速度ω。第一阈值T1是基于在向电磁比例阀70供给基准电流值IB的情况下在行程末端E附近为了使液压缸22适当减速所需的距离而设定的任意的值。第一阈值T1优选在能够得到适当的缓冲性能的范围内设定为尽可能小(短)的值,以不损害作业装置20的操作性。
限制角速度ωL是进行缓冲控制时的目标角速度ω,在判定距离H为第一阈值T1以下的情况下,随着液压缸22接近行程末端E而减少,在该液压缸22到达行程末端E时,被定义为该液压缸22的直线驱动能够充分减速的角速度ω。
图7是表示第一实施方式中的可动部件21的摆动角度θ与限制角速度ωL的关系的一例的图。如图7所示,限制角速度ωL在从基准角速度ωB到终端角速度ωE的范围内被定义。限制角速度ωL随着可动部件21的摆动角度θ从后述的第一判定角度θ11减少到最小角度θ1而大致成比例地减少,并随着从后述的第二判定角度θ21增加到最大角度θ2而大致成比例地减少。
此外,图7所示的可动部件21的摆动角度θ与限制角速度ωL的关系不过是示例。例如,限制角速度ωL也可以随着可动部件21的摆动角度θ从第一判定角度θ11减少到最小角度θ1,呈曲线减少。另外,限制角速度ωL也可以随着可动部件21的摆动角度θ从第二判定角度θ21增加到最大角度θ2,呈曲线减少。另外,可动部件21的摆动角度θ与限制角速度ωL的关系也可以根据控制装置80的缓冲控制的控制对象(作业装置20)而不同地定义。另外,在本实施方式中,在最小角度θ1侧的行程末端E和最大角度θ2侧的行程末端E,将第一阈值T1的值设定为相同的值,但不限于此,也可以设定为不同的值。
如图5所示,判定距离H为第一阈值T1时的动作长度L,是第一行程末端E1侧的第一判定长度L11和第二行程末端E2侧的第二判定长度L21。如图5所示,与第一判定长度L11对应的可动部件21的摆动角度θ是第一判定角度θ11,与第二判定长度L21对应的可动部件21的摆动角度θ是第二判定角度θ21。在可动部件21的摆动角度θ是第一判定角度θ11时以及在可动部件21的摆动角度θ是第二判定角度θ21时的限制角速度ωL为基准角速度ωB。
另外,终端角速度ωE是液压缸22到达行程末端E时的角速度ω,是液压缸22的直线驱动能够充分减速的角速度ω。即,终端角速度ωE是可动部件21的摆动角度θ为最小角度θ1或最大角度θ2时的限制角速度ωL。终端角速度ωE是比基准角速度ωB小的规定角速度ω。在本实施方式中,终端角速度ωE被定义为零。此外,终端角速度ωE是液压缸22的直线驱动能够充分减速的角速度ω,只要是能够减少液压缸22到达行程末端E时的冲击的角速度ω即可,不限定为零。
因此,随着可动部件21的摆动角度θ从第一判定角度θ11减少至最小角度θ1,基准角速度ωB从基准角速度ωB减少至终端角速度ωE。另外,随着可动部件21的摆动角度θ从第二判定角度θ21增加到最大角度θ2,基准角速度ωB从基准角速度ωB减少至终端角速度ωE。
另外,第一运算部86基于角度运算部85运算出的实际角速度ωr和控制装置80向电磁比例阀70供给的电流(电流值I),运算与限制角速度ωL对应的第一电流值I1。例如,第一运算部86利用反馈控制(PID控制)、前馈控制等,来运算与限制角速度ωL对应的第一电流值I1。此外,第一运算部86只要能够运算第一电流值I1即可,也可以构成为基于存储于存储部81中的运算式或运算映射,运算与限制角速度ωL对应的第一电流值I1。
在本实施方式中,当供给电流变大时,从电磁比例阀70向液压缸22供给的工作油的流量增加,角速度ω变大。另外,当供给电流变小时,从电磁比例阀70向液压缸22供给的工作油的流量减少,角速度ω变小。
图8是表示第一实施方式中的可动部件21的摆动角度θ与第一电流值I1的关系的一例的图。在判定距离H为第一阈值T1的情况下,即可动部件21的摆动角度θ为第一判定角度θ11或第二判定角度θ21时的第一电流值I1,对应于基准角速度ωB。如上所述,在向电磁比例阀70供给基准电流值IB的电流的情况下,可动部件21的摆动角度θ是中央角度θ3的最大角速度ωmax(基准角速度ωB)为最低值,因此,可动部件21的摆动角度θ为第一判定角度θ11或第二判定角度θ21时的第一电流值I1(始端电流值Is)小于基准电流值IB(Is<IB)。
如图8所示,随着判定距离H从第一阈值T1减少至零,第一电流值I1减少至与终端角速度ωE对应的大小(第一终端电流值Ie)。即,在判定距离H为零时的第一电流值I1是与小于基准角速度ωB的规定的终端角速度ωE对应的电流值,第一电流值I1被定义为第一终端电流值Ie以上且始端电流值Is以下的范围内(Ie≤I1≤Is)。详细而言,如图8所示,当可动部件21的摆动角度θ从第一判定角度θ11减少时,第一电流值I1随着可动部件21的摆动角度θ减少,先逐渐减少后急剧减少,并呈曲线状减少,当摆动角度θ达到最小角度θ1时,达到第一终端电流值Ie。在本实施方式中,在向第一螺线管70a供给电流而不向第二螺线管70b供给电流的情况下,滑阀的切换位置切换到第一位置70A,液压缸22收缩,因此在可动部件21的摆动角度θ为第一判定角度θ11以下的情况下,第一电流值I1是向第一螺线管70a供给的电流值I。
另外,如图8所示,当可动部件21的摆动角度θ从第二判定角度θ21增加时,第一电流值I1随着可动部件21的摆动角度θ增加,先逐渐减少后急剧减少,并呈曲线状减少,当摆动角度θ达到最大角度θ2时,达到第一终端电流值Ie。在本实施方式中,在未向第一螺线管70a供给电流而向第二螺线管70b供给电流的情况下,滑阀的切换位置切换到第二位置70B,液压缸22伸长,因此在可动部件21的摆动角度θ为第二判定角度θ21以上的情况下,第一电流值I1是向第二螺线管70b供给的电流值I。
此外,第一阈值T1和终端角速度ωE是预先存储于存储部81中的值,也可以通过操作作业机1所具备的操作部(未图示)或者与控制装置80可通信地连接的终端(显示装置、PC、以及智能手机等)进行变更。
第二运算部87运算第二电流值I2,该第二电流值I2是为了控制电磁比例阀70使得随着液压缸22的动作长度L接近该液压缸22的行程末端E时使工作油向液压缸22的供给流量减少,而向电磁比例阀70供给的电流的电流值I。第二电流值I2是随着判定距离H接近零,使向液压缸22供给的工作油的流量从规定流量减少而限制液压缸22的动作速度的电流值。
具体而言,第二运算部87在判定距离H为第二阈值T2以下时,运算第二电流值I2,在判定距离H长于第二阈值T2时,不运算第二电流值I2。第二阈值T2被定义为比第一阈值T1长的值。
如图5所示,判定距离H为第二阈值T2时的动作长度L是第一行程末端E1侧的第三判定长度L12和第二行程末端E2侧的第四判定长度L22。
如图5所示,与第三判定长度L12对应的可动部件21的摆动角度θ是第三判定角度θ12,与第四判定长度L22对应的可动部件21的摆动角度θ是第四判定角度θ22。即,第二运算部87在可动部件21的摆动角度θ为第三判定角度θ12以下时以及为第四判定角度θ22以上时,运算第二电流值I2。
第二电流值I2为基准电流值IB以下,随着判定距离H接近零而减少。第二运算部87基于存储于存储部81中的运算式或运算映射,运算与可动部件21的摆动角度θ对应的第二电流值I2。图9是表示第一实施方式中的可动部件21的摆动角度θ与第二电流值I2的关系的一例的图。如图9所示,第二电流值I2被定于在第二终端电流值IE以上且基准电流值IB以下的范围内(IE≤I2≤IB)。
此外,图9所示的可动部件21的摆动角度θ与第二电流值I2的关系不过是示例,第二电流值I2只要随着可动部件21的摆动角度θ从第三判定角度θ12减少至最小角度θ1而减少,随着可动部件21的摆动角度θ从第四判定角度θ22增加至最大角度θ2而减少即可,其关系不限于图9的例子。例如,第二电流值I2也可以根据可动部件21的摆动角度θ的增减而呈曲线状地增减。另外,可动部件21的摆动角度θ与第二电流值I2的关系也可以根据控制装置80的缓冲控制的控制对象(作业装置20)而不同地定义。
在判定距离H为第二阈值T2时即可动部件21的摆动角度θ为第三判定角度θ12或第四判定角度θ22时的第二电流值I2,与基准电流值IB为同值。另外,在判定距离H为零时的第二电流值I2是第二终端电流值IE。此外,判定距离H为第二阈值T2时的第二电流值I2,只要是向液压缸22供给与规定流量大致相等的流量的工作油的电流值I即可,也可不必与基准电流值IB一致。即,为了可靠地向液压缸22供给规定流量的工作油,判定距离H为第二阈值T2时的第二电流值I2也可以由比基准电流值IB高的电流值I定义。
如图9所示,随着判定距离H从第二阈值T2减少至零,第二电流值I2从基准电流值IB到第二终端电流值IE大致成比例地减少。第二终端电流值IE被定义为大于第一终端电流值Ie的电流值I(Ie<IE)。此外,判定距离H为零时的第二电流值I2只要为基准电流值IB以下即可,其大小没有特别限定。
在本实施方式中,在向第一螺线管70a供给电流而不向第二螺线管70b供给电流的情况下,滑阀的切换位置切换到第一位置70A,液压缸22收缩,因此在可动部件21的摆动角度θ为第三判定角度θ12以下的情况下,第二电流值I2是向第一螺线管70a供给的电流值I。
另外,在本实施方式中,在不向第一螺线管70a供给电流而向第二螺线管70b供给电流的情况下,滑阀的切换位置切换到第二位置70B,液压缸22伸长,因此在可动部件21的摆动角度θ为第四判定角度θ22以上的情况下,第二电流值I2是向第二螺线管70b供给的电流值I。
此外,第二阈值T2是预先存储在存储部81中的值,能够通过操作作业机1所具备的操作工具或者与控制装置80可通信地连接的终端(显示装置、PC、以及智能手机等)进行变更。
图10是表示第一实施方式中的第一电流值I1与第二电流值I2的对比的图。在图10中,用单点划线标示第一电流值I1,用双点划线标示第二电流值I2。另外,用实线标示供给电流的电流值I,并且为了方便显示,与第一电流值I1以及第二电流值I2错开标示。
在判定距离H比第一阈值T1长且为第二阈值T2以下的情况下,电流限制部88用第二电流值I2校正向电磁比例阀70供给的电流,在判定距离H为第一阈值T1以下的情况下,选择第一电流值I1和第二电流值I2中的任一个来校正向电磁比例阀70供给的电流。在本实施方式中,电流限制部88通过用第一电流值I1或第二电流值I2校正由定义部82定义的供给电流,从而限制供给电流。在本实施方式中,为了对动臂装置30、斗杆装置40、作业工具装置50、以及推土机装置60进行缓冲控制,电流限制部88对动臂控制部82a、斗杆控制部82b、铲斗控制部82c、以及推土机控制部82d定义的供给电流进行校正。
如图10所示,在判定距离H比第一阈值T1长且为第二阈值T2以下的情况下,即在可动部件21的摆动角度θ为第三判定角度θ12以下且超过第一判定角度θ11的情况以及为第四判定角度θ22以上且小于第二判定角度θ21的情况,电流限制部88选择第二电流值I2。另外,在由定义部82定义的供给电流超过选择出的第二电流值I2(选择电流值Ic)的情况下,电流限制部88用第二电流值I2校正供给电流。
另一方面,如图10所示,在判定距离H为第一阈值T1以下的情况下,即,在可动部件21的摆动角度θ为第一判定角度θ11以下的情况以及为第二判定角度θ21以上的情况下,电流限制部88选择第一运算部86运算出的第一电流值I1和第二运算部87运算出的第二电流值I2中的、向液压缸22供给的工作油的流量较少的一方的电流值I。另外,在由定义部82定义的供给电流超过选择出的电流值I(选择电流值Ic)的情况下,电流限制部88用选择电流值Ic校正供给电流。
因此,例如,在操作第一操作装置90,且定义部82将基准电流值IB定义为供给电流的状态下,当液压缸22接近行程末端E,判定距离H达到第二阈值T2时,首先,供给电流被第二电流值I2校正,从基准电流值IB逐渐减少。另外,液压缸22进一步接近行程末端E,当判定距离H达到第一阈值T1时,供给电流被第一电流值I1和第二电流值I2中的小的一方的选择电流值Ic校正。
由此,在仅用第一电流值I1进行校正的情况下,有时会从基准电流值IB到始端电流值Is产生电流值的急剧变动,但通过预先用第二电流值I2校正,能够抑制电流值的急剧的变动并减少电流值I。由此,在液压缸22接近行程末端E时,能够顺畅地使可动部件21的摆动速度减速。
此外,在本实施方式中,电流限制部88在判定距离H从第二阈值T2减少至零的区间中,选择第一电流值I1和第二电流值I2中的任一方的电流值I,但选择方法不限于上述方法。例如,在判定距离H比第一阈值T1长且为第二阈值T2以下的情况下,选择第二电流值I2,在判定距离H为第一阈值T1以下的情况下,选择第一电流值I1。
以下,使用图11,对缓冲控制中的供给电流的限制进行说明。图11是说明第一实施方式中的缓冲控制的一系列的流程的流程图。首先,定义部82从第一操作装置90获取表示摆动方向及摆动量的电信号(操作信号)(S1),基于获取到的操作信号来定义操作对象的供给电流(S2)。
接着,角度运算部85运算可动部件21的摆动角度θ和实际角速度ωr(S3)。
接着,电流限制部88判断判定距离H是否为第二阈值T2以下(S4)。
在电流限制部88判断为判定距离H为第二阈值T2以下的情况下(S4:是),第二运算部87运算第二电流值I2(S5:第二步骤)。
接着,电流限制部88判断判定距离H是否超过第一阈值T1(S6)。
在电流限制部88判断为判定距离H超过第一阈值T1的情况下(S6:是),电流限制部88选择第二运算部87运算出的第二电流值I2作为选择电流值Ic(S7)。
当电流限制部88判断为判定距离H未超过第一阈值T1的情况下(S6:否),第一运算部86运算限制角速度ωL,运算与该限制角速度ωL对应的第一电流值I1(S8:第一步骤)。
接着,电流限制部88选择第一运算部86运算出的第一电流值I1和第二运算部87运算出的第二电流值I2中的、向液压缸22供给的工作油的流量较少的一方的电流值I作为选择电流值Ic(S9)。在本实施方式中,电流限制部88选择第一电流值I1和第二电流值I2中的较小的一方的电流值I作为选择电流值Ic。
当电流限制部88选择选择电流值Ic时(S7或S9),判断由定义部82定义的供给电流是否超过选择电流值Ic(S10)。
在电流限制部88判断为供给电流的电流值I超过选择电流值Ic的情况下(S10:是),用选择电流值Ic校正供给电流的电流值I(S11)。接着,控制装置80将该校正后的供给电流向电磁比例阀70供给(S12)。需要说明的是,将S7、S9~S12称为第三步骤。
另一方面,在电流限制部88判断为判定距离H不是第二阈值T2以下的情况下(S4:否)以及判断为供给电流的电流值I不超过选择电流值Ic的情况下(S10:否),控制装置80将不对由定义部82定义的供给电流进行使用选择电流值Ic的校正,直接供给电磁比例阀70(S13)。
上述作业机1的液压***S具有:作业装置20,具有可动部件21和使可动部件21摆动的液压缸22;电磁比例阀70,能够变更向液压缸22供给的工作油的流量;以及控制装置80,控制向电磁比例阀70供给的电流,将向液压缸22供给的工作油的流量控制在规定流量以下。控制装置80具有:第一运算部86,运算第一电流值I1,该第一电流值I1是为了控制电磁比例阀70使得随着液压缸22的动作长度L接近该液压缸22的行程末端E而使可动部件21的角速度ω减速,而向电磁比例阀70供给的电流的电流值I;第二运算部87,运算第二电流值I2,该第二电流值I2是为了控制电磁比例阀70使得随着液压缸22的动作长度L接近该液压缸22的行程末端E而使工作油向液压缸22的供给流量减少,而向电磁比例阀70供给的电流的电流值I;以及电流限制部88,在从液压缸22的当前的动作位置到行程末端E的动作长度L即判定距离H比第一阈值T1长且为被设定得比该第一阈值T1长的第二阈值T2以下的情况下,用第二电流值I2校正向电磁比例阀70供给的电流,在判定距离H为第一阈值T1以下的情况下,选择第一电流值I1和第二电流值I2中的任一个来校正向电磁比例阀70供给的电流。
根据上述结构,当液压缸22接近行程末端E,能够逐渐减少向液压缸22供给的工作油的流量,能够顺畅地使可动部件21的摆动减速。
另外,在判定距离H比第一阈值T1长的情况下,第一运算部86不运算第一电流值I1,在判定距离H比第二阈值T2长的情况下,第二运算部87不运算第二电流值I2。
根据上述结构,随着液压缸22接近行程末端E,电流限制部88从第二电流值I2依次限制电流,能够使向液压缸22供给的工作油的流量从规定流量逐渐减少,能够使可动部件21的摆动更顺畅地减速。
另外,判定距离H为第一阈值T1时的第一电流值I1,是对应于向液压缸22供给的工作油的流量为规定流量的情况下的角速度ω的最低值即基准角速度ωB的电流值I,判定距离H为零时的第一电流值I1是对应于比基准角速度ωB小的规定的终端角速度ωE的电流值I。
根据上述结构,能够在判定距离H成为第一阈值T1时,即从液压缸22接近行程末端E的最初起进行减速。由此,通过限制电流控制部向电磁比例阀70供给的电流,从而能够更可靠地使液压缸22减速。
另外,判定距离H为第二阈值T2时的第二电流值I2,是向液压缸22供给与规定流量大致相等的流量的工作油的电流值I。
根据上述结构,在液压缸22接近行程末端E,判定距离H成为第二阈值T2时,能够使向液压缸22供给的工作油的流量从规定流量逐渐减少,能够使可动部件21的摆动更顺畅地减速。
另外,在判定距离H为第一阈值T1以下的情况下,电流限制部88选择第一电流值I1和第二电流值I2中的、向液压缸22供给的工作油的流量较少的一方的电流值I。
根据上述结构,当液压缸22接近行程末端E时,能够可靠地减少向液压缸22供给的工作油的流量,能够使可动部件21的摆动更顺畅地减速。
另外,在判定距离H为第一阈值T1以下的情况下,电流限制部88用第一电流值I1校正向电磁比例阀70供给的电流。
根据上述结构,通过随着液压缸22接近行程末端E,从第二电流值I2切换为第一电流值I1进行校正,在行程末端E的附近,能够实现根据角速度ω的可动部件21的顺畅的减速。
另外,作业机1的液压***S具备将操作信号向控制装置80输出的第一操作装置90,控制装置80具有定义部82,该定义部82基于操作信号,将向电磁比例阀70供给的电流定义在该电磁比例阀70的开度为最大且向液压缸22供给工作油的流量为规定流量的基准电流值IB以下的范围,电流限制部88利用第一电流值I1或第二电流值I2来校正由定义部82定义的电流值I。
根据上述结构,在通过操作信号控制液压缸22的情况下,当液压缸22接近行程末端E时,通过将第一电流值I1或第二电流值I2向电磁比例阀70供给,能够使向液压缸22供给的工作油的流量逐渐减少。由此,能够使可动部件21的摆动顺畅地减速。
另外,一种作业机1的液压***S的控制方法,该作业机1的液压***S具有包括可动部件21和使可动部件21摆动的液压缸22的作业装置20,以及能够变更向液压缸22供给的工作油的流量的电磁比例阀70,作业机1的液压***S的控制方法在作业机1的液压***S中,控制向电磁比例阀70供给的电流,将向液压缸22供给的工作油的流量控制在规定流量以下。其中,作业机1的液压***S的控制方法包括:第一步骤,运算第一电流值I1,该第一电流值I1是为了控制电磁比例阀70使得随着液压缸22的动作长度L接近该液压缸22的行程末端E而使可动部件21的角速度ω减速,而向电磁比例阀70供给的电流的电流值I;第二步骤,运算第二电流值I2,该第二电流值I2是为了控制电磁比例阀70使得随着液压缸22的动作长度L接近该液压缸22的行程末端E而使工作油向液压缸22的供给流量减少,而向电磁比例阀70供给的电流的电流值I;以及第三步骤,在从液压缸22的当前的动作位置到行程末端E的动作长度L即判定距离H比第一阈值T1长且为被设定得比该第一阈值T1长的第二阈值T2以下的情况下,用第二电流值I2来校正向电磁比例阀70供给的电流,在判定距离为第一阈值T1以下的情况下,用第一电流值I1和第二电流值I2中的向液压缸22供给的工作油的流量较少的一方的电流值I来校正向电磁比例阀供给的电流。
根据上述结构,当液压缸22接近行程末端E时,能够使向液压缸22供给的工作油的流量逐渐减少,能够使可动部件21的摆动顺畅地减速。
[第二实施方式]
图12表示作业机1的液压***S的另一个实施方式(第二实施方式)。以下,关于第二实施方式的作业机1的液压***S,以与上述实施方式(第一实施方式)不同的结构为中心进行说明,对与第一实施方式共通的结构赋予相同的附图标记并省略详细的说明。在第一实施方式中,在电磁比例阀70包括动臂控制阀71、斗杆控制阀72、铲斗控制阀73、以及推土机控制阀74的情况下,换言之,以动臂控制阀71、斗杆控制阀72、铲斗控制阀73、以及推土机控制阀74是电磁比例阀70的情况为例进行了说明,但在第二实施方式中,动臂控制阀171、斗杆控制阀172、铲斗控制阀173、以及推土机控制阀174是变更切换位置并变更向液压缸22供给的工作油的流量、从而控制该液压缸22的方向切换阀170,电磁比例阀160与方向切换阀170是分体的。
如图12所示,作业机1的液压***S具有第二操作装置190、先导阀191、方向切换阀170、以及连接油路175。第二操作装置190是可操作的操作工具。第二操作装置190例如由配置在驾驶席6的周围的操作杆、踏板等构成。
先导阀191根据第二操作装置190的操作,来控制喷出的先导油的流量。先导阀191是能够根据第二操作装置190的操作方向及操作量变更输出的先导油的压力(先导压)的阀,将该先导压输出到方向切换阀170。
方向切换阀170是直动滑阀形切换阀,能够利用从先导阀191供给的工作油来变更切换位置。方向切换阀170与从先导阀191供给的工作油的流量成比例地使滑阀移动,将与该滑阀的移动量成比例的量的工作油向操作对象的液压缸22供给。滑阀能够切换作为切换位置的第一位置170A、第二位置170B、以及第三位置(中立位置)170C。此外,方向切换阀170也可以是三位切换阀以外的二位切换阀、四位切换阀等,没有限定。另外,对于方向切换阀170(动臂控制阀171、斗杆控制阀172、铲斗控制阀173、以及推土机控制阀174)的切换位置的作业装置20的动作,与第一实施方式中的动臂控制阀71、斗杆控制阀72、铲斗控制阀73、以及推土机控制阀74是电磁比例阀160的情况相同,因此省略详细的说明。
连接油路175是连接方向切换阀170和液压缸22的油路。连接油路175的一端与方向切换阀170的给排端口170a、170b连接,连接油路175的另一端部与液压缸22连接。详细而言,连接油路175包括:连接方向切换阀170的第一给排端口170a和液压缸22的第一端口(活塞杆22B侧の端口)22b的第一连接油路175a和连接方向切换阀170的第二给排端口170b和液压缸22的第二端口(气缸部22A侧的端口)22a的第二连接油路175b。
即,通过使方向切换阀170动作,能够使工作油从该方向切换阀170朝向第一连接油路175a流动、或者使工作油从方向切换阀170朝向第二连接油路175b流动。详细而言,变更方向切换阀170的切换位置,当增加流过第一连接油路175a的工作油的流量时,液压缸22收缩。另外,变更方向切换阀170的切换位置,当增加流过第二连接油路175b的工作油的流量时,液压缸22伸长。
如图12所示,在第二实施方式中,电磁比例阀160设置在连接油路175。在本实施方式中,为了控制装置80在第一行程末端E1和第二行程末端E2双方进行缓冲控制,电磁比例阀160设置在第一连接油路175a和第二连接油路175b双方。此外,在第一行程末端E1和第二行程末端E2中任意一方进行缓冲控制的情况下,电磁比例阀160可以设置在第一连接油路175a及第二连接油路175b中的任意一方。
电磁比例阀160是能够变更向液压缸22供给的工作油的流量的切换阀。详细而言,电磁比例阀160是在中途变更从方向切换阀170到液压缸22的工作油的供给量的开度调整阀。
如图12所示,电磁比例阀160被弹簧向切换到抑制位置的方向施力,通过螺线管160a被消磁而切换到抑制位置,从控制装置80供给供给电流,通过螺线管160a被励磁而切换到供给位置。即,当供给电流变大时,存在从方向切换阀170向液压缸22供给的工作油的流量增加,角速度ω变大的关系。
控制装置80向电磁比例阀160供给的供给电流被预先定义为基准电流值IB。在本实施方式中,基准电流值IB是使电磁比例阀160的开度最大的电流值I。
在第二实施方式中,也与第一实施方式同样,当判定距离H接近零时,电流限制部88选择第一电流值I1和第二电流值I2中的任一方的电流值I,通过用所选择的电流值I校正预先定义的供给电流的电流值I(基准电流值IB),以使向液压缸22供给的工作油的流量从规定流量减少的方式限制向电磁比例阀160供给的电流。
此外,在上述实施方式中,例如,也可以设置检测第二操作装置190的操作量的检测传感器,仅在操作量为规定以上的情况下进行缓冲控制。另外,也可以在连接先导阀191和方向切换阀170的油路或连接油路175上设置检测工作油的压力的压力传感器,仅在工作油(先导油)的压力为规定以上的情况下进行缓冲控制。
另外,在上述实施方式中,以电磁比例阀160通过螺线管160a被消磁而切换到抑制位置,从控制装置80供给供给电流,通过螺线管160a被励磁而切换到供给位置的结构为例进行了说明,与此相反,作为变形例,也可以是电磁比例阀160通过螺线管160a被消磁而切换到供给位置,从控制装置80供给供给电流,通过螺线管160a被励磁而切换到抑制位置的结构。
在该变形例的情况下,当供给电流变大时,从方向切换阀170向液压缸22供给的工作油的流量减少,角速度ω变小。
因此,在本变形例中,可动部件21的摆动角度θ、第一运算部86运算的第一电流值I1、以及第二运算部87运算的第二电流值I2成为图13所示的关系。在图13中,用单点划线标示第一电流值I1,用双点划线标示第二电流值I2。另外,用实线标示供给电流的电流值I,并且为了方便显示,与第一电流值I1和第二电流值I2错开标示。
如图13所示,随着判定距离H从第一阈值T1减少至零,第一电流值I1增加到与终端角速度ωE对应的大小(第一终端电流值Ie)。即,在可动部件21的摆动角度θ为第一判定角度θ11以下的情况下,第一电流值I1随着可动部件21的摆动角度θ减少而增加,当可动部件21的摆动角度θ达到最小角度θ1时,成为第一终端电流值Ie。在可动部件21的摆动角度θ为第二判定角度θ21以上的情况下,第一电流值I1随着可动部件21的摆动角度θ增加而增加,当可动部件21的摆动角度θ达到最大角度θ2时,成为第一终端电流值Ie。
另外,如图13所示,随着判定距离H从第二阈值T2减少到零,第二电流值I2从基准电流值IB到第二终端电流值IE大致成比例地增加。即,在可动部件21的摆动角度θ为第三判定角度θ12以下的情况下,第二电流值I2随着可动部件21的摆动角度θ减少而增加,当可动部件21的角度θ到达最小角度θ1时,成为第二终端电流值IE。在可动部件21的角度θ为第四判定角度θ22以上的情况下,第二电流值I2随着可动部件21的摆动角度θ增加而增加,当可动部件21的摆动角度θ到达最大角度θ2时,成为第二终端电流值IE。
以下,使用图14,对缓冲控制中的供给电流的限制进行说明。图14是说明第二实施方式中的缓冲控制的一系列的流程的流程图。首先,角度运算部85基于角度检测装置95检测出的检测信号,运算可动部件21的摆动角度θ和实际角速度ωr(S21)。
接着,电流限制部88判断判定距离H是否为第二阈值T2以下(S22)。
在电流限制部88判断为判定距离H为第二阈值T2以下的情况下(S22:是),第二运算部87运算第二电流值I2(S23:第二步骤)。
接着,电流限制部88判断判定距离H是否超过第一阈值T1(S24)。
在电流限制部88判断为判定距离H超过第一阈值T1的情况下(S24:是),电流限制部88选择第二运算部87运算出的第二电流值I2作为选择电流值Ic(S25)。
在电流限制部88判断为判定距离H未超过第一阈值T1的情况下(S24:否),第一运算部86运算限制角速度ωL、以及与该限制角速度ωL对应的第一电流值I1(S26:第一步骤)。
接着,电流限制部88选择第一运算部86运算出的第一电流值I1和第二运算部87运算出的第二电流值I2中的、向液压缸22供给的工作油的流量较少的一方的电流值I作为选择电流值Ic(S27)。在第二实施方式中,电流限制部88选择第一运算部86运算出的第一电流值I1和第二运算部87运算出的第二电流值I2中的较小的电流值I。此外,在图13那样的变形例的情况下,电流限制部88选择第一运算部86运算出的第一电流值I1和第二运算部87运算出的第二电流值I2中的较大的电流值I。
电流限制部88当选择选择电流值Ic时(S25或S27),用选择电流值Ic校正供给电流的电流值I(S28),控制装置80将该校正后的供给电流向电磁比例阀160供给(S29)。
另一方面,在电流限制部88判断为判定距离H不为第二阈值T2以下的情况下(S22:否),控制装置80将不对基准电流值IB的电流进行使用选择电流值Ic的校正,直接供给电磁比例阀70(S30)。此外,将S25、S27~S29称为第三步骤。
另外,作业机1的液压***S具有:能够操作的第二操作装置190;先导阀191,根据第二操作装置190的操作,来控制喷出的先导油的流量;方向切换阀170,利用从先导阀191供给的先导油变更切换位置,变更向液压缸22供给的工作油的流量,控制该液压缸22;以及连接油路175,连接方向切换阀170和液压缸22。电磁比例阀160设置于连接油路175,根据从控制装置80供给的电流来变更开度,将从方向切换阀170向液压缸22供给的工作油的流量变更为规定流量以下。
根据上述结构,在利用先导油控制液压缸22的情况下,当液压缸22接近行程末端E时,通过减少流过连接油路175的工作油的流量,能够使可动部件21的摆动顺畅地减速。
以上,对本发明的一个实施方式进行了说明,但是应该理解为本次公开的实施方式在所有方面只是示例,而不是限定。本发明的范围由权利要求书而不是由说明书示出,旨在包括和权利要求书等同意思和范围内的所有变更。
附图标记说明
1作业机
20作业装置
21可动部件
22液压缸
70电磁比例阀
80控制装置
82定义部
86第一运算部
87第二运算部
88电流限制部
90第一操作装置
160电磁比例阀
170方向切换阀
175连接油路
190第二操作装置
191先导阀
E行程末端
H判定距离
I电流值
I1第一电流值
I2第二电流值
IB基准电流值(最大电流值)
S液压***
T1第一阈值
T2第二阈值
ω角速度
ωr实际角速度
ωB基准角速度
ωE终端角速度
ωL限制角速度
Claims (9)
1.一种作业机的液压***,其中,
具有:
作业装置,具有可动部件和使所述可动部件摆动的液压缸;
电磁比例阀,能够变更向所述液压缸供给的工作油的流量;以及
控制装置,控制向所述电磁比例阀供给的电流,将向所述液压缸供给的工作油的流量控制在规定流量以下,
所述控制装置具有:
第一运算部,运算第一电流值,该第一电流值是为了控制所述电磁比例阀使得随着所述液压缸的动作长度接近该液压缸的行程末端而使所述可动部件的角速度减速,而向所述电磁比例阀供给的电流的电流值;
第二运算部,运算第二电流值,该第二电流值是为了控制所述电磁比例阀使得随着所述液压缸的动作长度接近该液压缸的行程末端而使工作油向所述液压缸的供给流量减少,而向所述电磁比例阀供给的电流的电流值;以及
电流限制部,在从所述液压缸的当前的动作位置到行程末端的动作长度即判定距离比第一阈值长且为被设定得比该第一阈值长的第二阈值以下的情况下,用所述第二电流值校正向所述电磁比例阀供给的电流,在所述判定距离为所述第一阈值以下的情况下,选择所述第一电流值和所述第二电流值中的任一个来校正向所述电磁比例阀供给的电流。
2.根据权利要求1所述的作业机的液压***,其中,
所述第一运算部在所述判定距离比所述第一阈值长的情况下,不运算所述第一电流值,
所述第二运算部在所述判定距离比所述第二阈值长的情况下,不运算所述第二电流值。
3.根据权利要求1或2所述的作业机的液压***,其中,
所述判定距离为所述第一阈值时的所述第一电流值,是对应于向所述液压缸供给的工作油的流量为所述规定流量的情况下的所述角速度的最低值即基准角速度的电流值,
所述判定距离为零时的所述第一电流值是对应于比所述基准角速度小的规定的终端角速度的电流值。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的作业机的液压***,其中,
所述判定距离为所述第二阈值时的所述第二电流值,是向所述液压缸供给与所述规定流量大致相等的流量的工作油的电流值。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的作业机的液压***,其中,
在所述判定距离为所述第一阈值以下的情况下,所述电流限制部选择所述第一电流值和所述第二电流值中的向所述液压缸供给的工作油的流量较少的一方的电流值。
6.根据权利要求1~4中任一项所述的作业机的液压***,其中,
在所述判定距离为所述第一阈值以下的情况下,所述电流限制部用所述第一电流值校正向所述电磁比例阀供给的电流。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的作业机的液压***,其中,
具有第一操作装置,所述第一操作装置向所述控制装置输出操作信号,
所述控制装置具有定义部,所述定义部基于所述操作信号,将向所述电磁比例阀供给的电流定义在该电磁比例阀的开度为最大且向所述液压缸供给的工作油的流量为所述规定流量的基准电流值以下的范围内,
所述电流限制部利用所述第一电流值或所述第二电流值来校正由所述定义部定义的电流值。
8.根据权利要求1~6中任一项所述的作业机的液压***,其中,
具有:
能够操作的第二操作装置;
操作阀,根据所述第二操作装置的操作,来控制喷出的先导油的流量;
方向切换阀,利用从所述操作阀供给的先导油变更切换位置,变更向所述液压缸供给的工作油的流量,控制该液压缸;以及
连接油路,连接所述方向切换阀和所述液压缸,
所述电磁比例阀设置于所述连接油路,根据从所述控制装置供给的电流来变更开度,将从所述方向切换阀向所述液压缸供给的工作油的流量变更为所述规定流量以下。
9.一种作业机的液压***的控制方法,所述作业机的液压***具有:作业装置,具有可动部件和使所述可动部件摆动的液压缸;和电磁比例阀,能够变更向所述液压缸供给的工作油的流量,
所述作业机的液压***的控制方法控制向所述电磁比例阀供给的电流,将向所述液压缸供给的工作油的流量控制在规定流量以下,
其中,
所述作业机的液压***的控制方法包括:
第一步骤,运算第一电流值,所述第一电流值是为了控制所述电磁比例阀使得随着所述液压缸的动作长度接近该液压缸的行程末端而使所述可动部件的角速度减速,而向所述电磁比例阀供给的电流的电流值;
第二步骤,运算第二电流值,该第二电流值是为了控制所述电磁比例阀使得随着所述液压缸的动作长度接近该液压缸的行程末端而使工作油向所述液压缸的供给流量减少,而向所述电磁比例阀供给的电流的电流值;以及
第三步骤,在从所述液压缸的当前的动作位置到行程末端的动作长度即判定距离比第一阈值长且为被设定得比该所述第一阈值长的第二阈值以下的情况下,用所述第二电流值来校正向所述电磁比例阀供给的电流,在所述判定距离为所述第一阈值以下的情况下,用所述第一电流值和所述第二电流值中的向所述液压缸供给的工作油的流量较少的一方的电流值来校正向所述电磁比例阀供给的电流。
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