專利名稱：用于施工機(jī)械的控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種施工機(jī)械，如用來挖土的液壓挖掘機(jī)，更具體地說，涉及一種用于所述類型施工機(jī)械的控制設(shè)備。
象液壓挖掘機(jī)之類的施工機(jī)械具有一種結(jié)構(gòu)，其中，例如如

圖12示意表示的，它包括一個(gè)上部回轉(zhuǎn)單元100，帶有一個(gè)司機(jī)室(駕駛室)600并提供在帶有履帶件500A的一個(gè)下部行走機(jī)體500上；以及，一個(gè)鉸接型臂機(jī)構(gòu)提供在上部回轉(zhuǎn)單元100上，包括一個(gè)轉(zhuǎn)臂200、一個(gè)桿300和一個(gè)挖斗400。
并且，根據(jù)例如通過行程傳感器210、220和230得到的轉(zhuǎn)臂200、桿300和挖斗400的伸/縮位移信息，由液壓缸120、121和122能適當(dāng)?shù)胤謩e驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臂200、桿300和挖斗400，以在保持挖斗的前進(jìn)方向或挖斗400的姿勢(shì)固定的同時(shí)進(jìn)行挖掘操作，從而能準(zhǔn)確和穩(wěn)定地進(jìn)行挖斗400之類的工作件的位置和姿勢(shì)控制。
然而，這樣一種上述的常規(guī)液壓挖掘機(jī)具有一個(gè)問題，在于它整體上需要較高成本，因?yàn)橛脕頇z測(cè)轉(zhuǎn)臂200、桿300和挖斗400的伸/縮位移的行程傳感器210、220和230比較昂貴。
鑒于上述的這樣一種問題已經(jīng)形成了本發(fā)明，并且本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種用于施工機(jī)械的控制設(shè)備，通過該控制設(shè)備在降低成本的同時(shí)，能準(zhǔn)確和穩(wěn)定地控制工作件的位置和姿勢(shì)。
為此目的，本發(fā)明的一種用于施工機(jī)械的控制設(shè)備的特征在于，它包括一個(gè)施工機(jī)械機(jī)體；一個(gè)鉸接型臂機(jī)構(gòu)，其一個(gè)端部安裝在施工機(jī)械機(jī)體上以便作樞軸運(yùn)動(dòng)，而在其另一端側(cè)帶有一個(gè)工作件，該鉸接型臂機(jī)構(gòu)包括至少一對(duì)彼此以置于其間的一個(gè)鉸接部分連接的臂件；一個(gè)缸型執(zhí)行器機(jī)構(gòu)，帶有多個(gè)用來進(jìn)行伸/縮操作的缸型執(zhí)行器以驅(qū)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)；角度檢測(cè)裝置，用來以角度信息檢測(cè)臂機(jī)構(gòu)的姿勢(shì)；轉(zhuǎn)換裝置，用來把由角度檢測(cè)裝置得到的角度信息轉(zhuǎn)換成缸型執(zhí)行器的相應(yīng)伸/縮位移信息；及控制裝置，用來根據(jù)通過轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換得到的缸型執(zhí)行器的伸/縮信息，控制缸型執(zhí)行器，從而缸型執(zhí)行器可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的伸/縮位移。
該鉸接型臂機(jī)構(gòu)可以包括一個(gè)轉(zhuǎn)臂，在其一端連接到施工機(jī)械機(jī)體上以便作樞軸運(yùn)動(dòng)；及一個(gè)桿，在其一端以置于其間的鉸接部分連接到轉(zhuǎn)臂上；并且工作件可以形成為一個(gè)挖斗，該挖斗在其一端以一個(gè)置于其間的鉸接部分連接到桿上以便作樞軸運(yùn)動(dòng)，并且在其末端能挖土而在其中能裝土和沙。
缸型執(zhí)行器機(jī)構(gòu)可以包括一個(gè)轉(zhuǎn)臂液壓缸，置于施工機(jī)械機(jī)體與轉(zhuǎn)臂之間，以便通過伸縮其端部之間的距離相對(duì)于施工機(jī)械機(jī)體旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臂；一個(gè)桿液壓缸，置于轉(zhuǎn)臂與桿之間，以便通過伸縮其端部之間的距離相對(duì)于轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)桿；及一個(gè)挖斗液壓缸，插入在桿與挖斗之間，以便通過伸縮其端部之間的距離相對(duì)于桿旋轉(zhuǎn)挖斗。
而且，角度檢測(cè)裝置可以包括一個(gè)第一角度傳感器，用來檢測(cè)轉(zhuǎn)臂的姿勢(shì)；一個(gè)第二角度傳感器，用來檢測(cè)桿的姿勢(shì)；及一個(gè)第三角度傳感器，用來檢測(cè)挖斗的姿勢(shì)。
同時(shí)，轉(zhuǎn)換裝置可以包括運(yùn)算裝置，用來根據(jù)由角度檢測(cè)裝置得到的角度信息，通過計(jì)算確定缸型執(zhí)行器對(duì)應(yīng)于角度信息的伸/縮位移信息；或者可以包括存儲(chǔ)裝置，用來存儲(chǔ)缸型執(zhí)行器對(duì)應(yīng)于由角度檢測(cè)裝置得到的角度信息的伸/縮位移信息。
而且，可以建造轉(zhuǎn)換裝置，以便把由第一角度傳感器得到的角度信息轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)臂液壓缸的伸/縮位移信息，把由第二角度傳感器得到的角度信息轉(zhuǎn)換成桿液壓缸的伸/縮位移信息，及把由第三角度傳感器得到的角度信息轉(zhuǎn)換成挖斗液壓缸的伸/縮位移信息。
在本發(fā)明的用于施工機(jī)械的、具有上述這樣一種結(jié)構(gòu)的控制設(shè)備中，由上述角度檢測(cè)裝置檢測(cè)的角度信息由轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的缸型執(zhí)行器的伸/縮位移信息，并輸入到控制裝置，即使不用先有技術(shù)中用來檢測(cè)每個(gè)執(zhí)行器的伸/縮位移的昂貴行程傳感器，也能執(zhí)行采用常規(guī)控制系統(tǒng)中所用執(zhí)行器的伸/縮位移的控制。因而，在降低成本的同時(shí)，能提供一種可以準(zhǔn)確和穩(wěn)定控制工作件位置和姿勢(shì)的系統(tǒng)。
圖1是其上安裝有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種控制設(shè)備的液壓挖掘機(jī)的示意圖2示意地表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制設(shè)備的一般構(gòu)造(電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng))；圖3示意地表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制設(shè)備的控制系統(tǒng)構(gòu)造；圖4是框圖，用來解釋根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制設(shè)備的功能構(gòu)造；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制設(shè)備的基本部分的控制框圖；圖6是側(cè)視圖，示意地表示根據(jù)本實(shí)施例的液壓挖掘機(jī)的的操作部分(鉸接型臂機(jī)構(gòu)和挖斗)；圖7是側(cè)視圖，示意地表示液壓挖掘機(jī)，以便解釋根據(jù)本實(shí)施例的液壓挖掘機(jī)的操作；圖8是側(cè)視圖，示意地表示液壓挖掘機(jī)，以便解釋根據(jù)本實(shí)施例的液壓挖掘機(jī)的操作；圖9是側(cè)視圖，示意地表示液壓挖掘機(jī)，以便解釋根據(jù)本實(shí)施例的液壓挖掘機(jī)的操作；圖10是側(cè)視圖，示意地表示液壓挖掘機(jī)，以便解釋根據(jù)本實(shí)施例的液壓挖掘機(jī)的操作；圖11是側(cè)視圖，示意地表示液壓挖掘機(jī)，以便解釋根據(jù)本實(shí)施例的液壓挖掘機(jī)的操作；圖12是側(cè)視圖，示意地表示一種常規(guī)液壓挖掘機(jī)的一般構(gòu)造。
如下，參照附圖描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
根據(jù)實(shí)本施例作為施工機(jī)械的一種液壓挖掘機(jī)包括，例如如圖1中示意地所示，一個(gè)上部回轉(zhuǎn)單元(施工機(jī)械機(jī)體)100，上部回轉(zhuǎn)單元100帶有一個(gè)司機(jī)室600并在一個(gè)下部行走單元500上的水平面中回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，下部行走單元500帶有在其左和右的履帶件500A。
一個(gè)其一端連接以便擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)臂(臂件)200提供在上部回轉(zhuǎn)單元100上，并且一個(gè)其一端通過鉸接部分連接以便擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的桿(臂件)300提供在轉(zhuǎn)臂200上。
一個(gè)挖斗(工作件)400提供在桿300上，挖斗400其一端通過鉸接部分連接以便擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，并且能用其末端挖土且在其中裝土和沙。
以這種方式，一個(gè)鉸接型臂機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)臂200、桿300和挖斗400，該鉸接型臂機(jī)構(gòu)其一個(gè)端部安裝在上部回轉(zhuǎn)單元100上以便旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并在其另一端側(cè)帶有一個(gè)挖斗400，且還至少帶有作為一對(duì)由鉸接部分彼此連接的臂件的轉(zhuǎn)臂200和桿300。
而且，提供作為缸型執(zhí)行器的一個(gè)轉(zhuǎn)臂液壓缸120、一個(gè)桿液壓缸121和一個(gè)挖斗液壓缸122(在如下描述中，轉(zhuǎn)臂液壓缸120可以稱為轉(zhuǎn)臂缸120或僅稱為缸120，桿液壓缸121可以稱為桿缸121或僅稱為缸121，及挖斗液壓缸122可以稱為挖斗缸122或僅稱為缸122)。
這里，轉(zhuǎn)臂液壓缸120在其一端連接到上部回轉(zhuǎn)單元100上以便擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，而其另一端連接到轉(zhuǎn)臂200上以便擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，或者換句話說，轉(zhuǎn)臂液壓缸120置于上部回轉(zhuǎn)單元100與轉(zhuǎn)臂200之間，從而當(dāng)相對(duì)端部之間的距離伸或縮時(shí)，轉(zhuǎn)臂200能相對(duì)于上部回轉(zhuǎn)單元100擺動(dòng)。
桿液壓缸121其一端連接到轉(zhuǎn)臂200上以便擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，而其另一端連接到桿300上以便擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，或者換句話說，桿液壓缸121置于轉(zhuǎn)臂200與桿300之間，從而當(dāng)相對(duì)端部之間的距離伸或縮時(shí)，桿300能相對(duì)于轉(zhuǎn)臂200擺動(dòng)。
挖斗液壓缸122其一端連接到桿300上以便擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，而其另一端連接到挖斗400上以便擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，或者換句話說，挖斗液壓缸122置于桿300與挖斗400之間，從而當(dāng)其相對(duì)端部之間的距離伸或縮時(shí)，挖斗400能相對(duì)于桿300擺動(dòng)。注意，一個(gè)連桿130提供在挖斗液壓缸122的一個(gè)自由端部。
以這種方式，一種帶有多個(gè)通過進(jìn)行伸縮操作來驅(qū)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的缸型執(zhí)行器的缸型執(zhí)行器機(jī)構(gòu)由上述的缸120至122組成。
注意，盡管在圖中沒有表示，但還提供了用來驅(qū)動(dòng)左和右履帶件500A的液壓馬達(dá)和一個(gè)用來驅(qū)動(dòng)上部回轉(zhuǎn)單元100回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)馬達(dá)。
另外，如圖2中所示，上述液壓挖掘機(jī)包括一個(gè)用于上述缸120至122、液壓馬達(dá)和回轉(zhuǎn)馬達(dá)的液壓回路，并且除由如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)之類的發(fā)動(dòng)機(jī)E驅(qū)動(dòng)的變排量型泵51和52外，在該液壓回路中還布置有一個(gè)轉(zhuǎn)臂主控閥(控制閥)13、一個(gè)桿主控閥(控制閥)14、一個(gè)挖斗主控閥(控制閥)15等等。
注意變排量型泵51和52每個(gè)都如此建造，以致于其傾角由一個(gè)將在下文描述的發(fā)動(dòng)機(jī)泵控制器27控制，從而能改變工作油到液壓回路的排量。而且，在圖2中互連兩個(gè)元件的每條線是實(shí)線的地方，就表示該線是電氣系統(tǒng)，但在互連兩個(gè)元件的每條線是虛線的地方，就表示該線是液壓系統(tǒng)。
而且，為了控制主控閥13、14和15，提供了一個(gè)先導(dǎo)液壓回路，并且由發(fā)動(dòng)機(jī)E驅(qū)動(dòng)的一個(gè)先導(dǎo)泵50、電磁比例閥3A、3B和3C、電磁方向控制閥4A、4B和4C、選擇器閥18A、18B和18C等等布置在該先導(dǎo)液壓回路中。
在本發(fā)明的液壓挖掘機(jī)中，提供了一個(gè)控制器(控制裝置)1，用來經(jīng)電磁比例閥3A、3B和3C控制主控閥13、14和15，以根據(jù)一種其中轉(zhuǎn)臂200、桿300和挖斗400應(yīng)該如此受控從而它們具有所希望的伸/縮位移的模式，控制轉(zhuǎn)臂200、桿300和挖斗400。注意控制器1包括一個(gè)微處理器、ROM和RAM之類的存儲(chǔ)器、適當(dāng)?shù)妮斎?輸出接口等等。
來自各個(gè)傳感器的信號(hào)(包括設(shè)置信號(hào))輸入到控制器1，并且控制器1根據(jù)來自傳感器的檢測(cè)信號(hào)執(zhí)行上述控制。注意利用控制器1的這種控制稱作半自動(dòng)控制，并且即使在半自動(dòng)控制下的挖掘(半自動(dòng)挖掘模式)期間，也能夠手動(dòng)實(shí)現(xiàn)挖斗角度和目標(biāo)斜面高度的微調(diào)。
作為一種上述的那種半自動(dòng)控制模式(半自動(dòng)挖掘模式)，一種挖斗角度控制模式(參照?qǐng)D7)、一種斜面挖掘模式(挖斗末端直線挖掘模式或耙動(dòng)模式)(參照?qǐng)D8)、作為斜面挖掘模式和挖斗角度控制模式組合的平整模式(參照?qǐng)D9)、一種挖斗角度自動(dòng)返回模式(自動(dòng)返回模式)(參照?qǐng)D10)等等是可用的。
這里，挖斗角度控制模式是這樣一種模式，其中即使桿300和轉(zhuǎn)臂200運(yùn)動(dòng)，挖斗400相對(duì)于水平方向(豎直方向)的角度(挖斗角度)也總是保持恒定，如圖7中所示，并且如果下述一塊操縱板10上的一個(gè)挖斗角度控制開關(guān)接通時(shí)，執(zhí)行這種模式。注意當(dāng)手動(dòng)運(yùn)動(dòng)挖斗400時(shí)，取消這種模式，并且把停止挖斗400時(shí)的時(shí)刻的挖斗角度存儲(chǔ)為新的挖斗保持角度。
斜面挖掘模式是這樣一種模式，其中挖斗400的末端112(有時(shí)可以稱作挖斗末端112)直線運(yùn)動(dòng)，如圖8中所示。然而，挖斗缸122不運(yùn)動(dòng)。而且，挖斗角度φ隨挖斗400運(yùn)動(dòng)而改變。
斜面挖掘模式+挖斗角度控制模式是這樣一種模式，其中挖斗400的末端112直線運(yùn)動(dòng)，并且在挖掘期間挖斗角度φ還保持恒定，如圖9中所示。
挖斗自動(dòng)返回模式是這樣一種模式，其中挖斗角度自動(dòng)返回預(yù)先設(shè)置的角度，如圖10中所示，并且返回挖斗角度由操縱板10設(shè)置。當(dāng)接通轉(zhuǎn)臂/挖斗操縱桿6上的一個(gè)挖斗自動(dòng)返回啟動(dòng)開關(guān)7時(shí)，啟動(dòng)這種模式。當(dāng)挖斗400返回預(yù)先設(shè)置的角度時(shí)的時(shí)刻取消這種模式。
這里，當(dāng)接通操縱板10上的一個(gè)半自動(dòng)控制開關(guān)，并接通桿操縱桿8上的一個(gè)斜面挖掘開關(guān)9，及另外使桿操縱桿8和轉(zhuǎn)臂/挖斗操縱桿6兩者或任一個(gè)運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)入上述的斜面挖掘模式和平整模式。注意目標(biāo)斜面角度通過操縱板10上的開關(guān)操作設(shè)置。
而且，在斜面挖掘模式和平整模式中，桿操縱桿8的操作量提供了目標(biāo)斜面角度平行方向上的挖斗末端運(yùn)動(dòng)速度，而轉(zhuǎn)臂/挖斗操縱桿6的操作量提供了垂直方向的挖斗末端運(yùn)動(dòng)速度。因而，如果運(yùn)動(dòng)桿操縱桿8，那么挖斗400的末端112開始其沿目標(biāo)斜面角度的直線運(yùn)動(dòng)，并且在挖掘期間通過運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)臂/挖斗操縱桿6能進(jìn)行通過手動(dòng)操作的目標(biāo)斜面高度的微調(diào)。
另外，在斜面挖掘模式和平整模式中，通過操作轉(zhuǎn)臂/挖斗操縱桿6，不僅能微調(diào)挖掘期間的挖斗角度，而且能改變目標(biāo)斜面高度。
注意在本系統(tǒng)中，手動(dòng)模式也是可能的，并且在這種手動(dòng)模式中，不僅等效于常規(guī)液壓挖掘機(jī)的操作是可能的，而且挖斗400的末端112的坐標(biāo)指示也是可能的。
還準(zhǔn)備了一種用來進(jìn)行整個(gè)半自動(dòng)系統(tǒng)的維修保養(yǎng)的維修模式，并且這種維修模式通過把一個(gè)外部終端2連接到控制器1上來實(shí)現(xiàn)。并且，通過這種維修模式，進(jìn)行控制增益的調(diào)節(jié)、各種傳感器的初始化等等。
另外，作為連接到控制器1上的各種傳感器，如圖2所示，提供了壓力開關(guān)16、壓力傳感器19、28A和28B、分相器(角度傳感器)20至22、一個(gè)車輛傾斜角度傳感器24等等。而且，連接到控制器1上的有發(fā)動(dòng)機(jī)泵控制器27、一個(gè)通-斷開關(guān)(上述的挖斗自動(dòng)返回啟動(dòng)開關(guān))7、另一個(gè)通-斷開關(guān)(上述的斜面挖掘開關(guān))9、帶有一個(gè)目標(biāo)斜面角度設(shè)置單元的操縱板(顯示開關(guān)板)10。注意在控制增益調(diào)節(jié)、傳感器初始化等等時(shí)，把外部終端2連接到控制器1上。
發(fā)動(dòng)機(jī)泵控制器27從一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度傳感器23接收發(fā)動(dòng)機(jī)速度信息，并且控制上述發(fā)動(dòng)機(jī)E和變排量型泵51和52的傾斜角度。發(fā)動(dòng)機(jī)泵控制器27能與控制器1通信坐標(biāo)信息。
壓力傳感器19安裝到從用于桿300伸/縮和用于轉(zhuǎn)臂200上/下運(yùn)動(dòng)的操縱桿6和8連接到主控閥13、14和15的先導(dǎo)管路上，并且檢測(cè)先導(dǎo)管路中的先導(dǎo)液壓壓力。由于在這些先導(dǎo)管路中的先導(dǎo)液壓壓力通過操縱桿6和8的操作量來改變，所以通過測(cè)量液壓壓力能估計(jì)操縱桿6和8的操作量。
壓力傳感器28A和28B檢測(cè)轉(zhuǎn)臂缸120和桿缸121的伸/縮狀態(tài)。
注意，在上述的半自動(dòng)控制時(shí)，桿操縱桿8用來確定在相對(duì)于一個(gè)設(shè)定挖掘斜面的平行方向上的挖斗末端運(yùn)動(dòng)速度，而轉(zhuǎn)臂/挖斗操縱桿6用來確定在相對(duì)于該設(shè)定斜面的垂直方向上的挖斗末端運(yùn)動(dòng)速度。因而，當(dāng)同時(shí)操作桿操縱桿8和轉(zhuǎn)臂/挖斗操縱桿6時(shí)，通過在相對(duì)于設(shè)置斜面的平行和垂直方向的一個(gè)合成向量，確定挖斗400的末端112的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度。
壓力開關(guān)16安裝到用于轉(zhuǎn)臂200、桿300和挖斗400的操縱桿6和8的先導(dǎo)管路上，選擇器17或類似元件布置在其之間，并且壓力開關(guān)16用來檢測(cè)操縱桿6和8是否處于中間狀態(tài)。具體地說，當(dāng)操縱桿6或8處于中間狀態(tài)時(shí)，壓力開關(guān)16的輸出為斷，而當(dāng)使用操縱桿6或8時(shí)，壓力開關(guān)16的輸出為通。注意用于檢測(cè)中間狀態(tài)的壓力開關(guān)16還用來檢測(cè)壓力傳感器19的異常狀態(tài)和用來在手動(dòng)/半自動(dòng)模式之間切換。
分相器20提供在施工機(jī)械機(jī)體100上的轉(zhuǎn)臂200的旋轉(zhuǎn)安裝部分(鉸接部分)處，在此處能監(jiān)視轉(zhuǎn)臂200的姿勢(shì)，并且分相器20起用來檢測(cè)轉(zhuǎn)臂200的姿勢(shì)的一個(gè)第一角度傳感器的作用。分相器21提供在轉(zhuǎn)臂200上桿300的旋轉(zhuǎn)安裝部分(鉸接部分)處，在此處能監(jiān)視桿300的姿勢(shì)，并且分相器21起用來檢測(cè)桿300的姿勢(shì)的一個(gè)第二角度傳感器的作用。而且，分相器22提供在一個(gè)連桿旋轉(zhuǎn)安裝部分處，在此處能監(jiān)視挖斗400的姿勢(shì)，并且分相器22起用來檢測(cè)挖斗400的姿勢(shì)的一個(gè)第三角度傳感器的作用。通過這些分相器20至22，組成用來以角度信息檢測(cè)臂機(jī)構(gòu)的姿勢(shì)的角度檢測(cè)裝置。
一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器(轉(zhuǎn)換裝置)26把由分相器20得到的角度信息轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)臂缸120的伸/縮位移信息，把由分相器21得到的角度信息轉(zhuǎn)換成桿缸121的伸/縮位移信息，及把由分相器22得到的角度信息轉(zhuǎn)換成挖斗缸122的伸/縮位移信息，即把由分相器20至22得到的角度信息轉(zhuǎn)換成缸120至122的相應(yīng)伸/縮位移信息。
為此，信號(hào)轉(zhuǎn)換器26包括一個(gè)輸入接口26A，用來從分相器20至22接收信號(hào)；一個(gè)存儲(chǔ)器(存儲(chǔ)裝置)26B，其中保持一個(gè)用來存儲(chǔ)缸120至122對(duì)應(yīng)于由分相器20至22得到的角度信息的伸/縮位移信息的查找表26B-1；一個(gè)主運(yùn)算單元(CPU)26C，能計(jì)算缸120至122對(duì)應(yīng)于由分相器20至22得到的角度信息的伸/縮位移信息，并與控制器1通信缸伸/縮位移信息；及一個(gè)輸出接口26D，用來送出來自主運(yùn)算單元(CPU)26C的缸伸/縮位移信息。
另外，利用余弦定理按照如下表達(dá)式(1)至(3)能計(jì)算缸120至122對(duì)應(yīng)于由分相器20至22得到的角度信息θbm、θst和θbk的伸/縮位移信息λbm、λst和λbk:
λbm=(L101/1022+L101/1112-2L101/102·L101/111cos(θbm+Axbm))1/2…(1)λst=(L103/1042+L104/1052-2L103/104·L104/105cosθst)1/2…(2)λbk=(L106/1072+L107/1092-2L106/107·L107/109cosθst)1/2…(2)這里，在以上表達(dá)式(1)至(3)中，Li/j代表固定長(zhǎng)度，Axbm代表固定角度，及L的下標(biāo)具有節(jié)點(diǎn)i與j之間的信息。例如，L101/102代表節(jié)點(diǎn)101與節(jié)點(diǎn)102之間的距離。注意把節(jié)點(diǎn)101確定為xy坐標(biāo)系的原點(diǎn)(參照?qǐng)D6)。
自然，每當(dāng)通過分相器20至22得到角度信息θbm、θst和θbk時(shí)，就可以通過運(yùn)算裝置(例如，CPU 26C)計(jì)算以上表達(dá)式。在該實(shí)例中，CPU26C形成運(yùn)算裝置，該運(yùn)算裝置根據(jù)由分相器20至22得到角度信息，計(jì)算缸120至122對(duì)應(yīng)于角度信息的伸/縮位移信息。
注意通過由信號(hào)轉(zhuǎn)換器26的轉(zhuǎn)換得到的信號(hào)不僅用于在半自動(dòng)控制時(shí)的反饋控制，而且用來測(cè)量用于挖斗末端112的位置的測(cè)量/指示的坐標(biāo)。
把液壓挖掘機(jī)上部回轉(zhuǎn)單元100的某一點(diǎn)用作原點(diǎn)，計(jì)算半自動(dòng)系統(tǒng)中挖斗末端112的位置(該位置下文可以稱作挖斗末端位置112)。然而，當(dāng)上部回轉(zhuǎn)單元100向前連桿方向傾斜時(shí)，必須轉(zhuǎn)動(dòng)用于控制計(jì)算的坐標(biāo)系統(tǒng)一個(gè)車輛傾斜的角度。車輛傾斜角度傳感器24用來對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)作坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)量的校正。
盡管電磁比例閥3A至3C響應(yīng)來自控制器1的電信號(hào)，控制從先導(dǎo)泵50供給的液壓壓力，并且受控的液壓壓力通過控制閥4A至4C或選擇器閥18A至18C，以便作用在主控閥13、14和15上，以控制主控閥13、14和15的閥芯位置，從而可以得到目標(biāo)缸速度，如果把控制閥4A至4C設(shè)置到手動(dòng)模式側(cè)，那么能手動(dòng)控制缸120至122。
注意一個(gè)桿集流控制比例閥11調(diào)節(jié)兩個(gè)泵51和52的集流比率，以便得到對(duì)應(yīng)于目標(biāo)缸速度的油量。
而且，上述的通-斷開關(guān)(斜面挖掘開關(guān))9安裝在桿操縱桿8上，并且當(dāng)操作者操作開關(guān)9時(shí)，選擇或不選擇半自動(dòng)模式。然后，如果選擇了半自動(dòng)模式，那么能直線地運(yùn)動(dòng)挖斗400的末端112。
此外，上述的通-斷開關(guān)(挖斗自動(dòng)返回啟動(dòng)開關(guān))7安裝在轉(zhuǎn)臂/挖斗操縱桿6上，并且當(dāng)操作者接通開關(guān)7時(shí)，挖斗400能自動(dòng)返回預(yù)先設(shè)置的角度。
提供安全閥5以切換供給到電磁比例閥3A至3C的先導(dǎo)壓力，并且僅當(dāng)安全閥5處于通狀態(tài)時(shí)，先導(dǎo)壓力才供給到電磁比例閥3A至3C。因而，當(dāng)在半自動(dòng)控制中發(fā)生某種故障或在類似情況下時(shí)，通過把安全閥5切換到斷狀態(tài)，能迅速停止連桿的自動(dòng)控制。
發(fā)動(dòng)機(jī)E的旋轉(zhuǎn)速度依據(jù)由操作者設(shè)置的發(fā)動(dòng)機(jī)油門的位置[通過操作油門刻度盤(未表示)設(shè)置該位置]而不同，而且，即使發(fā)動(dòng)機(jī)油門固定，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度也隨負(fù)載而變。由于泵50、51和52直接聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)E上，所以如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度改變，那么泵排出量也改變，因此，即使固定主控閥13、14和15的閥芯位置，缸速度也隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變化而變化。為了糾正這一問題，安裝了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度傳感器23，并且當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度低時(shí)，把挖斗末端112的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度設(shè)置得較低。
帶有一個(gè)目標(biāo)斜面角度設(shè)置單元的操縱板10(有時(shí)可以簡(jiǎn)單地稱作“操縱板10”)不僅用作一個(gè)用于目標(biāo)斜面角度α(參照?qǐng)D6和11)和挖斗返回角度的設(shè)置單元，而且用作用于挖斗末端112的坐標(biāo)、測(cè)到的斜面角度或被測(cè)兩點(diǎn)坐標(biāo)之間的距離的指示器。注意操縱板10以及操縱桿6和8一起提供在司機(jī)室600中。
具體地說，在根據(jù)本實(shí)施例的系統(tǒng)中，壓力傳感器19和壓力開關(guān)16包括在常規(guī)的先導(dǎo)液壓管路中，以檢測(cè)操縱桿6和8的操作量，并且利用分相器20、21和22實(shí)現(xiàn)反饋控制，同時(shí)對(duì)于缸120、121和122的每一個(gè)能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)多自由度反饋控制。因此，消除了添加壓力補(bǔ)償閥之類的油單元的要求。而且，利用車輛傾斜角度傳感器24校正上部回轉(zhuǎn)單元100的傾斜影響，并且為了用來自控制器1的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)缸120、121和122使用電磁比例閥3A至3C。注意操作者能人為地利用手動(dòng)/半自動(dòng)模式變換開關(guān)9選擇一種模式，并且除此之外能設(shè)置一個(gè)目標(biāo)斜面角度。
如下，描述由控制器1進(jìn)行的半自動(dòng)系統(tǒng)的控制運(yùn)算。由控制器1實(shí)現(xiàn)的半自動(dòng)模式(除挖斗自動(dòng)返回模式之外)的控制運(yùn)算基本上如圖4中所示。
具體地說，由目標(biāo)斜面設(shè)置角度、用來控制桿缸121和轉(zhuǎn)臂缸120的先導(dǎo)液壓壓力、車輛傾斜角度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的信息，首先計(jì)算挖斗末端122的運(yùn)動(dòng)速度和方向。然后，根據(jù)計(jì)算信息(挖斗末端112的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向)計(jì)算液壓缸120、121和122的目標(biāo)速度。在這個(gè)實(shí)例中，需要發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的信息以確定缸速度的上限。
而且，控制器1包括，如圖3和4所示，為缸120、121和122彼此獨(dú)立提供的控制部分1A、1B和1C，并且把控制部分建造為獨(dú)立的控制反饋環(huán)路，如圖4所示，從而他們不會(huì)彼此干擾。
這里，描述本實(shí)施例的控制設(shè)備的基本部分。在圖4所示閉環(huán)控制中的補(bǔ)償構(gòu)造在控制部分1A、1B和1C的每一個(gè)中，具有一種包括關(guān)于圖5所示位移和速度的一個(gè)反饋環(huán)路和一個(gè)前饋環(huán)路的多自由度構(gòu)造，并且包括帶有一個(gè)可變控制增益(控制參數(shù))的反饋環(huán)路型補(bǔ)償裝置72、和帶有一個(gè)可變控制增益(控制參數(shù))的前饋環(huán)路型補(bǔ)償裝置73。
具體地說，如果給出一個(gè)目標(biāo)速度，那么由反饋環(huán)路型補(bǔ)償裝置72進(jìn)行根據(jù)如下路徑的過程一個(gè)路徑，其中目標(biāo)速度與速度反饋信息之間的偏差乘以一個(gè)預(yù)定增益Kvp(參照標(biāo)號(hào)62)；另一個(gè)路徑，其中目標(biāo)速度被積分一次(參照?qǐng)D5的積分環(huán)節(jié)61)，并且目標(biāo)速度積分信息與位移反饋信息之間的偏差乘以一個(gè)預(yù)定增益Kpp(參照標(biāo)號(hào)63)；及又一個(gè)路徑，其中目標(biāo)速度積分信息與位移反饋信息之間的偏差乘以一個(gè)預(yù)定增益Kpi(參照標(biāo)號(hào)64)，并且被進(jìn)一步積分(參照標(biāo)號(hào)66)；而由前饋環(huán)路型補(bǔ)償裝置73進(jìn)行一個(gè)通過一個(gè)路徑的過程，在該路徑中目標(biāo)速度乘以一個(gè)預(yù)定增益Kf(參照標(biāo)號(hào)65)。
在上述的過程中，更詳細(xì)地描述反饋環(huán)路過程。本設(shè)備包括，如圖5所示，用來檢測(cè)缸120至122的操作信息的操作信息檢測(cè)裝置91，并且控制器1從操作信息檢測(cè)裝置91接收檢測(cè)信息和由目標(biāo)值設(shè)置裝置80設(shè)置為輸入信息的目標(biāo)操作信息(例如，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度)，并設(shè)置和輸出控制信號(hào)，從而轉(zhuǎn)臂200和挖斗(工作件)400之類的臂件可以呈現(xiàn)目標(biāo)操作狀態(tài)。而且，操作信息檢測(cè)裝置91具體地是能檢測(cè)缸120至122的位置的缸位置檢測(cè)裝置83，并且在本實(shí)施例中，缸位置檢測(cè)裝置83由分相器20至22和上述的信號(hào)轉(zhuǎn)換器26組成。
注意增益Kvp、Kpp、Kpi和Kf的值能由一個(gè)增益程序器70改變。
而且，提供了一個(gè)非線性去除表71以去除電磁比例閥3A至3C、主控閥13、14和15等等的非線性性質(zhì)，由使用一種表查找技術(shù)的計(jì)算機(jī)以高速進(jìn)行其中使用非線性去除表71的過程。
當(dāng)用具有上述構(gòu)造的液壓挖掘機(jī)半自動(dòng)地進(jìn)行圖11所示目標(biāo)斜面角度α的這樣一種斜面挖掘操作時(shí)，在本實(shí)施例的系統(tǒng)中，與手動(dòng)控制的常規(guī)系統(tǒng)不同，通過根據(jù)挖掘速度自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臂200和桿300的合成運(yùn)動(dòng)量的一個(gè)電子液壓系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)上述的那些半自動(dòng)控制功能。
具體地說，檢測(cè)信號(hào)(包括一個(gè)目標(biāo)斜面角度的設(shè)置信息)從各傳感器輸入到安裝在液壓挖掘機(jī)上的控制器1，并且控制器1根據(jù)來自傳感器的檢測(cè)信號(hào)(包括經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換器26接收的分相器20至22的檢測(cè)信號(hào))，通過電磁比例閥3A、3B和3C控制主控閥13、14和15，以實(shí)現(xiàn)這樣的控制，從而使轉(zhuǎn)臂200、桿300和挖斗400能呈現(xiàn)出希望的伸/縮位移，以實(shí)現(xiàn)上述的這種半自動(dòng)控制。
然后，在半自動(dòng)控制時(shí)，由目標(biāo)斜面設(shè)置角度、控制桿缸121和轉(zhuǎn)臂缸120的先導(dǎo)液壓壓力、車輛傾斜角度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的信息，計(jì)算挖斗末端112的運(yùn)動(dòng)速度和方向，并且根據(jù)該信息計(jì)算缸120、121和122的目標(biāo)速度。在這個(gè)實(shí)例中，當(dāng)確定缸速度的上限時(shí)，需要發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的信息。而且，作為用于缸120、121和122的彼此獨(dú)立反饋環(huán)路進(jìn)行諸控制，并且諸控制不相互干擾。
注意，通過一種基于利用操縱板10上的開關(guān)的數(shù)值輸入的方法、一種兩點(diǎn)坐標(biāo)輸入方法、或一種利用挖斗角度的輸入方法，能進(jìn)行半自動(dòng)系統(tǒng)中的目標(biāo)斜面角度的設(shè)置，并且類似地，通過基于利用操縱板10上的開關(guān)的數(shù)值輸入的方法、或一種基于挖斗運(yùn)動(dòng)的方法，進(jìn)行半自動(dòng)系統(tǒng)中的挖斗返回角度的設(shè)置。對(duì)于所有這些，使用已知技術(shù)。
而且，以如下方式，根據(jù)通過由信號(hào)轉(zhuǎn)換器26轉(zhuǎn)換由分相器20至22檢測(cè)的角度信息而得到的缸伸/縮位移信息，實(shí)現(xiàn)上述的半自動(dòng)控制模式和控制方法。
首先，在挖斗角度控制模式中，控制挖斗缸122的長(zhǎng)度，從而使定義在挖斗400與x軸之間的角度(挖斗角度)φ可以固定在每個(gè)任意位置處。在這個(gè)實(shí)例中，如果確定轉(zhuǎn)臂缸長(zhǎng)度λbm、桿缸長(zhǎng)度λst和上述角度φ，則確定挖斗缸長(zhǎng)度λbk。
在平整模式中，由于挖斗角度φ保持固定，所以挖斗末端位置112和節(jié)點(diǎn)108平行運(yùn)動(dòng)。首先，考慮其中節(jié)點(diǎn)108平行于x軸運(yùn)動(dòng)的情形(水平挖掘)。
具體地說，在這個(gè)實(shí)例中，當(dāng)開始挖掘時(shí)在連桿姿勢(shì)中的節(jié)點(diǎn)108的坐標(biāo)用(x108,y108)表示，并且計(jì)算在這個(gè)實(shí)例中在連桿姿勢(shì)中的轉(zhuǎn)臂缸120和桿缸121的缸長(zhǎng)度，及計(jì)算轉(zhuǎn)臂200和桿300的速度，從而x108可以水平運(yùn)動(dòng)。注意節(jié)點(diǎn)108的運(yùn)動(dòng)速度取決于桿操縱桿8的操作量。
在另一方面，在考慮節(jié)點(diǎn)108的平行運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合，在非常短的時(shí)間Δt之后節(jié)點(diǎn)108的坐標(biāo)用(x108+Δx,y108)表示，Δx是一個(gè)非常小的取決于運(yùn)動(dòng)速度的位移。因而，通過把Δx考慮到x108中，能計(jì)算Δt之后轉(zhuǎn)臂和桿缸的目標(biāo)長(zhǎng)度。
在斜面挖掘模式中，可以進(jìn)行類似于平整模式中的控制。然而，運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)從節(jié)點(diǎn)108變到挖斗末端位置112，而且，控制考慮到挖斗缸長(zhǎng)度固定。
而且，在通過車輛傾斜角度傳感器24校正最終傾斜角度時(shí)，在其原點(diǎn)是圖6的節(jié)點(diǎn)101的xy坐標(biāo)系上進(jìn)行前連桿位置的計(jì)算。因而，如果車體相對(duì)于xy平面傾斜，那么轉(zhuǎn)動(dòng)xy坐標(biāo)，并且改變相對(duì)于地面的目標(biāo)傾斜角度。為了糾正這一問題，車輛傾斜角度傳感器24安裝在車輛上，并且當(dāng)由車輛傾斜角度傳感器24檢測(cè)到車體相對(duì)于xy平面轉(zhuǎn)動(dòng)β時(shí)，目標(biāo)頌斜角度應(yīng)該用把β加到其上得到的值來代替它而校正。
通過發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度傳感器23對(duì)控制精度變壞的防止如下。具體地說，就目標(biāo)挖斗末端速度的校正而論，目標(biāo)挖斗末端速度取決于桿操縱桿8和轉(zhuǎn)臂/挖斗操縱桿6的位置和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度。同時(shí)，由于液壓泵51和52直接聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)E上，所以當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度較低時(shí)，泵排出量較小且缸速度也較低。因此，檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，并且計(jì)算目標(biāo)挖斗末端速度，以便與泵排出量的變化一致。
同時(shí)，就目標(biāo)缸速度的最大值的校正而論，考慮到目標(biāo)缸速度由連桿的姿勢(shì)和目標(biāo)斜面傾斜角度改變，及考慮到當(dāng)泵排出量隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度減小而減小時(shí)，也必須減小最大缸速度，來進(jìn)行校正。注意，如果目標(biāo)缸速度超過其最大缸速度，那么就減小目標(biāo)挖斗末端速度，從而使目標(biāo)缸速度不會(huì)超過最大缸速度。
雖然以上描述了各種控制模式和控制方法，但它們都采用一種基于缸伸/縮位移信息來實(shí)現(xiàn)它們的技術(shù)，并且根據(jù)這種技術(shù)的控制內(nèi)容是眾所周知的。具體地說，在根據(jù)本實(shí)施例的系統(tǒng)中，由于由分相器20至22檢測(cè)角度信息，并且然后由信號(hào)轉(zhuǎn)換器26把角度信息轉(zhuǎn)換成缸伸/縮位移信息，所以對(duì)于以后的處理能使用已知的技術(shù)。
雖然在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，由控制器1進(jìn)行各種控制，但由于由分相器20至22檢測(cè)的角度信息信號(hào)由信號(hào)轉(zhuǎn)換器26轉(zhuǎn)換成缸位移信息，并且然后輸入到控制器1，所以即使不使用先有技術(shù)中用來檢測(cè)轉(zhuǎn)臂200、桿300和挖斗400的每個(gè)缸的伸/縮位移的昂貴行程傳感器，也能執(zhí)行其中使用常規(guī)控制系統(tǒng)中所用的缸伸/縮位移的控制。因此，盡管降低了成本，但也能提供能準(zhǔn)確和穩(wěn)定地控制挖斗缸400的位置和姿勢(shì)的一個(gè)系統(tǒng)。
而且，由于反饋控制環(huán)路對(duì)于缸120、121和122是彼此獨(dú)立的，并且控制算法是位移、速度和前饋的多自由度控制，所以能簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)。而且，由于通過一種表查找技術(shù)能以高速把液壓設(shè)備的非線性轉(zhuǎn)換成線性，所以本系統(tǒng)還有助于控制精度的提高。
此外，由于通過由車輛傾斜角度傳感器24校正車輛傾斜的影響或讀入發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，來校正由發(fā)動(dòng)機(jī)油門位置和負(fù)載變化造成的控制精度下降，所以本系統(tǒng)有助于更精確控制的實(shí)現(xiàn)。
而且，還由于利用外部終端2能進(jìn)行增益調(diào)節(jié)之類的保養(yǎng)，所以還能得到調(diào)節(jié)等較容易的優(yōu)點(diǎn)。此外，由于利用壓力傳感器19等等根據(jù)先導(dǎo)壓力的變化確定操縱桿7和8的操作量，并且除此之外按原樣使用常規(guī)的開中位閥液壓系統(tǒng)，所以有不需要添加壓力補(bǔ)償閥等的優(yōu)點(diǎn)，并且還能夠在帶有一個(gè)目標(biāo)斜面角度設(shè)置單元的操縱板10上實(shí)時(shí)地顯示挖斗末端坐標(biāo)。而且，由于采用安全閥5的構(gòu)造，還能防止系統(tǒng)異常時(shí)的異常系統(tǒng)操作。
注意，盡管在上述實(shí)施例中描述了把本發(fā)明用于液壓挖掘機(jī)，但本發(fā)明不限于此。本發(fā)明能類似地用于拖拉機(jī)、裝載機(jī)或推土機(jī)之類的施工機(jī)械，只要施工機(jī)械具有由缸型執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)的鉸接型臂機(jī)構(gòu)即可，并且在任何施工機(jī)械中，能得到上述的類似效果。
而且，本發(fā)明不限于上述的實(shí)施例，并且能以各種改進(jìn)形式實(shí)現(xiàn)，而不脫離本發(fā)明的精神。
如上所述，根據(jù)用于本發(fā)明施工機(jī)械的一種控制設(shè)備，由于通過執(zhí)行采用由上述常規(guī)控制系統(tǒng)所用的執(zhí)行器的伸/縮位移信息的控制，在降低成本的同時(shí)，能精確和穩(wěn)定地控制施工機(jī)械的臂機(jī)構(gòu)的位置和姿勢(shì)，所以用于施工機(jī)械的該控制設(shè)備非常有助于降低設(shè)備投資費(fèi)用的成本，縮短在施工工地之類的期望的工作場(chǎng)所中的工作周期等等，并且認(rèn)為用于施工機(jī)械的該控制設(shè)備的實(shí)用性非常高。
權(quán)利要求
1．一種用于施工機(jī)械的控制設(shè)備，其特征在于它包括一個(gè)施工機(jī)械機(jī)體(100)；一個(gè)鉸接型臂機(jī)構(gòu)，其一個(gè)端部安裝在所述施工機(jī)械機(jī)體(100)上以便作樞軸運(yùn)動(dòng)，而在其另一端側(cè)帶有一個(gè)工作件，所述鉸接型臂機(jī)構(gòu)包括至少一對(duì)彼此以置于其間的一個(gè)鉸接部分連接的臂件(200、300)；一個(gè)缸型執(zhí)行器機(jī)構(gòu)，帶有多個(gè)用來進(jìn)行伸/縮操作的缸型執(zhí)行器(120至122)以驅(qū)動(dòng)所述臂機(jī)構(gòu)；角度檢測(cè)裝置(20至22)，用來以角度信息檢測(cè)所述臂機(jī)構(gòu)的姿勢(shì)；轉(zhuǎn)換裝置(26)，用來把由所述角度檢測(cè)裝置(20至22)得到的角度信息轉(zhuǎn)換成所述缸型執(zhí)行器的相應(yīng)伸/縮位移信息；及控制裝置(1)，用來根據(jù)通過由所述轉(zhuǎn)換裝置(26)的轉(zhuǎn)換得到的所述缸型執(zhí)行器(120至122)的伸/縮信息，控制所述缸型執(zhí)行器(120至122)，從而所述缸型執(zhí)行器(120至122)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的伸/縮位移。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于施工機(jī)械的控制設(shè)備，其特征在于所述鉸接型臂機(jī)構(gòu)可以包括一個(gè)轉(zhuǎn)臂(200)，在其一端連接到所述施工機(jī)械機(jī)體(100)上以便作樞軸運(yùn)動(dòng)；及一個(gè)桿(300)，在其一端以置于其間的所述鉸接部分連接到所述轉(zhuǎn)臂(200)上；并且其特征還在于所述工作件(400)可以形成為一個(gè)挖斗(400)，挖斗(400)在其一端以置于其間的一個(gè)鉸接部分連接到所述桿(300)上以便作樞軸運(yùn)動(dòng)，并且在其末端能挖土而在其中能裝土和沙。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于施工機(jī)械的控制設(shè)備，其特征在于所述缸型執(zhí)行器機(jī)構(gòu)包括一個(gè)轉(zhuǎn)臂液壓缸(120)，置于所述施工機(jī)械機(jī)體(100)與所述轉(zhuǎn)臂(200)之間，以便通過伸縮其端部之間的距離相對(duì)于所述施工機(jī)械機(jī)體旋轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)臂；一個(gè)桿液壓缸(121)，置于所述轉(zhuǎn)臂(200)與所述桿(300)之間，以便通過伸縮其端部之間的距離相對(duì)于所述轉(zhuǎn)臂(200)旋轉(zhuǎn)所述桿(300)；及一個(gè)挖斗液壓缸(122)，置于所述桿(300)與所述挖斗(400)之間，以便通過伸縮其端部之間的距離相對(duì)于所述桿旋轉(zhuǎn)所述挖斗(400)。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于施工機(jī)械的控制設(shè)備，其特征在于所述角度檢測(cè)裝置可以包括一個(gè)第一角度傳感器(20)，用來檢測(cè)所述轉(zhuǎn)臂(200)的姿勢(shì)；一個(gè)第二角度傳感器(21)，用來檢測(cè)所述桿(300)的姿勢(shì)；及一個(gè)第三角度傳感器(22)，用來檢測(cè)所述挖斗(400)的姿勢(shì)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于施工機(jī)械的控制設(shè)備，其特征在于所述轉(zhuǎn)換裝置(26)包括運(yùn)算裝置(26C)，用來根據(jù)由所述角度檢測(cè)裝置(20至22)得到的角度信息，通過計(jì)算確定所述缸型執(zhí)行器(120至122)對(duì)應(yīng)于角度信息的伸/縮位移信息。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于施工機(jī)械的控制設(shè)備，其特征在于所述轉(zhuǎn)換裝置(26)包括存儲(chǔ)裝置(26B)，用來存儲(chǔ)所述缸型執(zhí)行器(120至122)對(duì)應(yīng)于由所述角度檢測(cè)裝置(20至22)得到的角度信息的伸/縮位移信息。
7．根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于施工機(jī)械的控制設(shè)備，其特征在于建造所述轉(zhuǎn)換裝置(26)以便把由所述第一角度傳感器(20)得到的角度信息轉(zhuǎn)換成所述轉(zhuǎn)臂液壓缸(120)的伸/縮位移信息，把由所述第二角度傳感器(21)得到的角度信息轉(zhuǎn)換成所述桿液壓缸(121)的伸/縮位移信息，及把由所述第三角度傳感器(22)得到的角度信息轉(zhuǎn)換成所述挖斗液壓缸(122)的伸/縮位移信息。
全文摘要
一種施工機(jī)械,如用來挖土的液壓挖土機(jī)的控制器具有:一種角度檢測(cè)裝置(20至22),用來以角度信息檢測(cè)一個(gè)鉸接臂機(jī)構(gòu)的姿勢(shì);一個(gè)轉(zhuǎn)換裝置(26),把檢測(cè)的角度信息轉(zhuǎn)換成一個(gè)相應(yīng)缸型執(zhí)行器(120至122)的伸/縮位移信息;及一個(gè)控制裝置(1),根據(jù)得到的伸/縮信息控制執(zhí)行器(120至122)以具有要求的伸/縮位移。因而在保持低成本的同時(shí),能準(zhǔn)確和穩(wěn)定地控制一個(gè)工作件(400)的位置和姿勢(shì)。
文檔編號(hào)E02F9/26GK1210570SQ97191997
公開日1999年3月10日 申請(qǐng)日期1997年11月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月3日
發(fā)明者戶澤祥二, 小野智昭 申請(qǐng)人:新卡特彼勒三菱株式會(huì)社