工程機械的作業機位置控制裝置及作業機位置控制方法

2023-05-01 23:23:26 3

專利名稱：工程機械的作業機位置控制裝置及作業機位置控制方法
技術領域：
本發明涉及如輪式裝載機的工程機械，尤其涉及用於控制如動臂或鏟鬥那樣的作業機的位置的工程機械的作業機位置控制裝置及作業機位置控制方法。
背景技術：
如輪式裝載機那樣的工程機械多用於搬運砂土或裝車的作業。更具體地講，輪式 裝載機在靠近如卡車那樣的搬運工具的位置使動臂上升並使裝有砂土鏟鬥傾卸(dump)而將砂土裝載到搬運工具上。此後，在使鏟鬥收回(crowd)到水平位置之後使動臂下降而進行在鏟鬥裝填砂土的作業。直至砂土裝滿搬運工具為止多次反覆進行這種作業。因此，輪式裝載機駕駛員需要反覆進行使鏟鬥在搬運工具上升和下降的操作。最近為了能夠更容易地進行這種反覆作業而利用位置控制系統，該位置控制系統若操作鏟鬥控制杆和動臂控制杆則由電磁鐵而保持鏟鬥控制杆和動臂控制杆所被操作的狀態，若鏟鬥和動臂到達一定的位置則使上述鏟鬥控制杆和動臂控制杆返回到原位置而使上述鏟鬥和動臂自動移動到特定位置。但如前面所述的位置控制系統需要首先操作鏟鬥控制杆而使鏟鬥到達特定位置之後操作上述動臂控制杆而使動臂移動到特定位置。即、上述位置控制系統由於需要個別地操作鏟鬥控制杆和動臂控制杆，因而操作性下降，並且，在使鏟鬥移動到特定位置之後才使動臂移動到特定位置，因而存在作業的迅速性降低的問題。另外，為了將鏟鬥控制杆和動臂控制杆保持在被操作的狀態，需要利用電磁鐵系統，因而存在工程機械的製造成本上升的問題。

發明內容
技術課題本發明是鑑於如前面所述的問題而研究出的，其目的在於提供一種不僅能夠減少製造成本井能夠提高操作性還能提高作業速度的工程機械的作業機位置控制裝置及作業機位置控制方法。課題解決手段根據g在實現如前面所述的目的的本發明的工程機械的作業機位置控制裝置，包括用於驅動動臂20的動臂驅動單元21 ;用於驅動鏟鬥30的鏟鬥驅動單元31 ;產生用於驅動上述動臂驅動單元21和上述鏟鬥驅動單元31的操作信號的作業機操作部40 ;產生用於降低檔位的換低檔信號的換低檔開關50 ；以及控制部80，該控制部80若從上述換低檔開關50產生換低檔信號且從上述作業機操作部40產生操作信號，則向上述動臂驅動單元21和上述鏟鬥驅動單元31輸出控制信號以使上述動臂20和上述鏟鬥30移動到既已設定的位置。根據本發明的ー實施例，用於使上述動臂20和鏟鬥30移動到上述既已設定的位置的上述作業機操作部40的操作信號是動臂下降信號。
另外，若從上述換低檔開關50產生換低檔信號且從上述作業機操作部40不產生動臂下降信號，則上述控制部80將上述換低檔信號輸出到變速箱控制單元51而降低檔位。另ー方面，上述作業機位置控制裝置進ー步包括用於檢測上述動臂20的姿勢的動臂姿勢檢測傳感器60 ;以及用於檢測上述鏟鬥30的姿勢的鏟鬥姿勢檢測傳感器70，上述控制部80若輸入到上述換低檔信號和上述動臂下降信號，則驅動上述動臂驅動單元21和上述鏟鬥驅動單元31直至分別從上述動臂姿勢檢測傳感器60和上述鏟鬥姿勢檢測傳感器70輸出的信號與針對與上述既已設定的位置對應的 上述動臂20和上述鏟鬥30的姿勢的信號相同為止。另外，上述作業機操作部40包括產生用於驅動上述動臂20的操作信號的動臂操作部41 ;以及產生用於驅動上述鏟鬥30的操作信號的鏟鬥操作部42，上述換低檔開關50安裝於上述動臂操作部41，上述既已設定的位置是上述鏟鬥30的底面平行於地面的上述鏟鬥30的位置和上述鏟鬥30的底面鄰近於地面的上述動臂20的位置。另ー方面，如前面所述的目的是用於控制動臂20和鏟鬥30的位置的工程機械的作業機位置控制方法，該方法包括a)若輸入了換低檔信號，則判斷是否輸入了動臂下降信號的步驟；b)上述a)步驟的判斷結果，若未輸入上述動臂下降信號，則向變速箱控制單元輸出上述換低檔信號的步驟；以及c)上述a)步驟的判斷結果，若輸入了上述動臂下降信號，則不是向變速箱控制單元輸出上述換低檔信號而是使上述動臂20和上述鏟鬥30移動到既已設定的位置的步驟。發明效果根據如前面所述的課題解決手段，由於通過換低檔開關和作業機操作部的操作信號可使動臂和鏟鬥自動移動到既已設定的位置，因而不僅能夠省略現有的利用了電磁鐵的系統還可不必具備另設的開關，從而能夠使工程機械的製造成本最小化。尤其，由於能夠使動臂和鏟鬥同時移動，因而能夠減少用於向既已設定的位置移動動臂和鏟鬥的時間，由此能夠提高工程機械的作業速度。另外，與換低檔信號一起將動臂下降信號作為向既已設定的位置自動移動作業機的信號使用，從而作業人員能夠容易識別並使用自動移動信號，由此能夠提高工程機械的操作性。另外，將換低檔開關安裝於動臂操作部，從而用一隻手即可操作換低檔開關和動臂操作部，由此能夠進ー步提高工程機械的操作性。


圖I是概略地表示了適用有本發明的一實施例的工程機械的側視圖。圖2是概略地表示了根據本發明的一實施例的工程機械的作業機位置控制裝置的液壓迴路圖。圖3是圖2中所圖示的作業機位置控制裝置的控制框圖。圖4是概略地表示了圖2中所圖示的作業機位置控制裝置的換低檔開關和動臂操作部的圖。圖5是用於說明根據本發明的一實施例的工程機械的作業機位置控制方法的流程圖。
具體實施例方式下面詳細說明根據本發明的一實施例的工程機械的作業機位置控制裝置及作業機位置控制方法。參照圖I的話，作業機位置控制裝置用於控制上述作業機20、30的位置，作業機20,30包括動臂20和鏟鬥30。上述動臂20沿上下方向可轉動地設於本體，鏟鬥30沿上下方向可轉動地設於動臂20。這種工程機械以如圖I的A那樣的動臂20和鏟鬥30的姿勢向靠近搬運工具的位置移動。此後，使鏟鬥30經B狀態而傾卸成C狀態而將裝填在鏟鬥30中的砂土裝載到搬運工具。若鏟鬥30的砂土裝載到搬運工具使得鏟鬥30處於騰空狀態，則使動臂20和鏟鬥30向如D那樣的既已設定的位置移動。如D那樣的狀態是鏟鬥30的底面平行於地面的狀態且是鏟鬥30的底面非常接近地面的狀態。若鏟鬥30和動臂20移動到如D那樣的狀態，則使工程機械向前方行駛而能夠在鏟鬥30重新裝填砂土。本實施例涉及從如C那樣鏟鬥30傾卸且動臂20上升的狀態能夠迅速而容易地自 動移動到如D那樣鏟鬥30水平且動臂20下降的狀態(既已設定的位置)的作業機位置控制裝置及作業機位置控制方法。參照圖I至圖3，根據本發明的一實施例的工程機械的作業機位置控制裝置包括用於驅動動臂20的動臂驅動單元21 ;用於驅動鏟鬥30的鏟鬥驅動單元31 ;產生用於驅動上述動臂驅動單元21和上述鏟鬥驅動單元31的操作信號的作業機操作部40 ;換低檔開關50 ;控制部80 ;動臂姿勢檢測傳感器60 ;以及鏟鬥姿勢檢測傳感器70。上述動臂驅動單元21用於驅動上述動臂20，包括用於控制從泵10排出的工作油的流動方向的動臂控制閥22 ;以及供給到流動方向由上述動臂控制閥22所控制的工作油而驅動的動臂液壓缸23。上述動臂控制閥22按照從控制部80傳遞到兩側的信號施加部的電信號而轉換從而使上述動臂液壓缸23伸縮或停止。雖然在本實施例中示出了上述動臂驅動単元21由動臂控制閥22和動臂液壓缸23構成的例子，但只要由控制部80的控制信號而能夠驅動動臂20則上述動臂驅動單元21能夠利用電動馬達等多種驅動機構。上述鏟鬥驅動單元31用於驅動上述鏟鬥30，包括用於控制從泵10排出的工作油的流動方向的鏟鬥控制閥32 ;以及供給到流動方向由上述鏟鬥控制閥32所控制的工作油而驅動的鏟鬥液壓缸33。上述鏟鬥控制閥32按照從控制部80傳遞到兩側的信號施加部的電信號而轉換從而使上述鏟鬥液壓缸33伸縮或停止。雖然在本實施例中示出了上述鏟鬥驅動單元31由鏟鬥控制閥32和鏟鬥液壓缸33構成的例子，但只要由控制部80的控制信號而能夠驅動鏟鬥30則上述鏟鬥驅動單元31能夠利用電動馬達等多種驅動機構。上述作業機操作部40包括產生用於驅動上述動臂20的操作信號的動臂操作部
41;以及產生用於驅動上述鏟鬥30的操作信號的鏟鬥操作部42。從上述動臂操作部41和上述鏟鬥操作部42產生的操作信號輸出到上述控制部80。這樣ー來，上述控制部80根據上述操作信號而向上述鏟鬥控制閥32和動臂控制閥22施加電信號。上述換低檔開關50用於與從上述作業機操作部40產生的信號一起產生作業機20,30的自動返回信號。這種換低檔開關50通常是在為了在圖I的D姿勢對鏟鬥30裝填砂土而使工程機械前進時使用。在工程機械為了對鏟鬥30裝填砂土而前進的情況下，因鏟鬥30而產生行駛阻力，使得工程機械的行駛速度或動カ只能低於駕駛員的要求，但操作了換低檔開關50則變速箱被調整從而確保行駛動力。若從上述換低檔開關50產生接通(ON)信號且從上述動臂操作部41產生動臂下降信號，則上述控制部80使上述動臂20和鏟鬥30移動到圖I的D狀態。對此的詳細的控制過程將在後面敘述。如在圖4中所圖示，上述換低檔開關50安裝於動臂操作部41。這樣，將換低檔開關50和動臂操作部41的動臂下降信號作為作業機20、30的自動返回信號來利用，從而無需附加另設的開關，並且能夠省略現有的利用了電磁鐵的系統。由此能夠使零部件數最小化從而能夠節減工程機械的製造成本。上述換低檔開關50用於降低檔位而増加發動機的旋轉速度從而增加上述泵10的流量。因此，過去從上述換低檔開關50傳遞的信號直接輸入到變速箱控制單元(Transmission Control Unit) 51,而在本實施例中，上述換低檔開關50的換低檔信號傳遞到上述控制部80。這樣ー來，上述控制部80判斷輸入到的換低檔信號是自動返回到信號還是用於降低檔位的信號，若判斷為是用於降低檔位的信號則向上述變速箱控制單元51傳輸上述換低檔信號。 上述控制部80用於根據從上述作業機操作部40和換低檔開關50和鏟鬥姿勢檢測傳感器70以及動臂姿勢檢測傳感器60輸入的信號而控制上述動臂控制閥22和鏟鬥控制閥32和變速箱控制單元51。對於這種控制部80的控制進行過程將在後面敘述的『作業機位置控制方法』說明欄中詳細說明。上述動臂姿勢檢測傳感器60用於檢測上述動臂20的姿勢，可利用用於測定上述動臂20對本體的旋轉角度的角度傳感器或檢測動臂液壓缸23的位移的位移檢測傳感器或陀螺儀傳感器等。從上述動臂姿勢檢測傳感器60檢測出的關於上述動臂20的位置或姿勢的信息輸出到上述控制部80。上述鏟鬥姿勢檢測傳感器70用於檢測上述鏟鬥30的姿勢，可利用用於測定上述鏟鬥30對動臂20的旋轉角度的角度傳感器或檢測鏟鬥液壓缸33的位移的位移檢測傳感器或陀螺儀傳感器等。從上述鏟鬥姿勢檢測傳感器70檢測出的關於上述鏟鬥30的位置或姿勢的信息輸出到上述控制部80。下面詳細說明具有如前面所述的構成的工程機械的位置控制方法。參照圖1，首先作業人員使鏟鬥30傾卸成C狀態而成為砂土全部移動到搬運工具中的狀態。為了在這種狀態重新在鏟鬥30裝填砂土，需要使動臂20和鏟鬥30移動到如D那樣的狀態。這種移動通過如下過程而實現。首先，作業人員按下換低檔開關50，則換低檔信號輸入到控制部80 (S100)。這樣一來，控制部80判斷是否已輸入動臂下降信號(S110)。若只是作業人員按下了換低檔開關50而未產生動臂下降信號，則控制部80向變速箱控制單元51輸出所輸入的換低檔信號(S120)。這樣ー來，變速箱控制單元51向變速箱(未圖示)傳輸降低檔位的指令從而降低檔位。由此發動機的旋轉速度上升使得泵10的排出流量増加。與此相反，若作業人員在按下換低檔開關50的同時操作動臂操作部41而產生動臂下降信號，則控制部80判斷為是向既已設定位置(D位置)移動的自動返回信號，並向上述鏟鬥控制閥32和動臂控制閥22輸出控制信號(S130)以使鏟鬥30和動臂20移動到既已設定的位置。這樣ー來，上述鏟鬥控制閥32轉換到一側從而通過了上述鏟鬥控制閥32的工作油使上述鏟鬥液壓缸33收縮，由此上述鏟鬥30收回。另外，上述動臂控制閥22也轉換到一側從而通過了上述動臂控制閥22的工作油使上述動臂液壓缸23收縮，使得上述動臂20下降。另ー方面，若上述鏟鬥30和動臂20被驅動，則由上述鏟鬥姿勢檢測傳感器70而檢測出的關於上述鏟鬥30的位置或姿勢的信號和由上述動臂姿勢檢測傳感器60而檢測出的關於上述動臂20的位置或姿勢的信號輸入到控制部80。這樣ー來，上述控制部80根據從上述鏟鬥姿勢檢測傳感器70和上述動臂姿勢檢測傳感器60輸入的信號而判斷上述鏟鬥30和上述動臂20的位置是否與既已設定的位置相同，判斷結果，若相同則向上述鏟鬥控制閥32和上述動臂控制閥22輸出控制信號而使上述鏟鬥控制閥32和上述動臂控制閥22轉換到中立狀態。由此上述鏟鬥30和上述動臂20的驅動停止在圖I的D狀態。 在該情況下，最好鏟鬥以其底面配置成平行於地面的姿勢停止，以能夠立即進行旨在將砂土裝填到鏟鬥30中的工程設備的前迸。這樣，利用現有的換低檔開關和動臂操作部的操作信號使作業機自動移動到既已設定的位置，從而無需附加另設的開關，井能夠省略現有的利用了電磁鐵的系統，從而能夠前所未有地降低製造成本。另外，過去由於需要依次分別操作鏟鬥操作部和動臂操作部，因而在鏟鬥的移動結束之後動臂移動而使作業機移動到既已設定的位置需要較多的時間，但在本實施例中若操作換低檔開關和動臂操作部則以鏟鬥和動臂同時移動到既已設定的位置的方式驅動，從而使作業機能夠迅速移動，由此能夠提高作業速度。以上說明了利用換低檔開關50和動臂操作部41而自動驅動動臂20和鏟鬥30到剛好挖掘之前的姿勢的例子。但本發明未必限定於此，可在駕駛室內安裝另設的操作裝置(未圖示)而替代上述的的換低檔開關50的操作，或者替代換低檔開關50和動臂操作部41的操作。在該操作裝置替代換低檔開關50的情況下，換低檔開關50僅用於變速箱的調整，在一起使用該操作裝置與動臂操作部41的情況下，將以前面所說明的姿勢驅動動臂和鏟鬥。並且，僅以該操作裝置的操作也能使動臂和鏟鬥驅動，即便在這種情況下也屬於本發明的權利範圍。但在將另設的操作裝置另行設置在駕駛室內部的其它位置或在動臂控制杆上部與換低檔開關另行地設置的情況下，有可能存在妨礙駕駛員的操作的連續性的問題。因此，在使用安裝於動臂操作部上表面的換低檔開關時能夠用ー只手操作換低檔開關和動臂操作部，從而能夠提高工程機械的操作性。產業上利用可能性本發明不僅能夠適用於如挖掘機或輪式裝載機等那樣的工程機械還能適用於具備了動臂或鏟鬥等的多種工程機械。
權利要求
1.ー種工程機械的作業機位置控制裝置，其特徵在於，包括 用於驅動動臂(20)的動臂驅動單元(21)； 用於驅動鏟鬥(30)的鏟鬥驅動單元(31)； 產生用於驅動上述動臂驅動單元(21)和上述鏟鬥驅動單元(31)的操作信號的作業機操作部(40)； 產生用於降低檔位的換低檔信號的換低檔開關(50);以及 控制部(80)，若從上述換低檔開關(50)產生換低檔信號且從上述作業機操作部(40)產生操作信號，則向上述動臂驅動單元(21)和上述鏟鬥驅動單元(31)輸出控制信號以使上述動臂(20)和上述鏟鬥(30)移動到既已設定的位置。
2.根據權利要求I所述的工程機械的作業機位置控制裝置，其特徵在幹， 用於使上述動臂(20)和鏟鬥(30)移動到上述既已設定的位置的上述作業機操作部(40)的操作信號是動臂下降信號。
3.根據權利要求2所述的工程機械的作業機位置控制裝置，其特徵在幹， 若從上述換低檔開關(50)產生換低檔信號且從上述作業機操作部(40)不產生動臂下降信號，則上述控制部(80)將上述換低檔信號輸出到變速箱控制單元(51)而降低檔位。
4.根據權利要求2所述的工程機械的作業機位置控制裝置，其特徵在幹， 包括用於檢測上述動臂(20)的姿勢的動臂姿勢檢測傳感器(60);以及 用於檢測上述鏟鬥(30)的姿勢的鏟鬥姿勢檢測傳感器(70 )， 若輸入到上述換低檔信號和上述動臂下降信號，則上述控制部(80)驅動上述動臂驅動単元(21)和上述鏟鬥驅動單元(31)直至分別從上述動臂姿勢檢測傳感器(60)和上述鏟鬥姿勢檢測傳感器(70)輸出的信號與針對與上述既已設定的位置對應的上述動臂(20)和上述鏟鬥(30)的姿勢的信號相同為止。
5.根據權利要求2所述的工程機械的作業機位置控制裝置，其特徵在幹， 上述作業機操作部(40)包括 產生用於驅動上述動臂(20)的操作信號的動臂操作部(41);以及 產生用於驅動上述鏟鬥(30)的操作信號的鏟鬥操作部(42)， 上述換低檔開關(50)安裝於上述動臂操作部(41 )， 上述既已設定的位置是上述鏟鬥(30)的底面平行於地面的上述鏟鬥(30)的位置和上述鏟鬥(30)的底面鄰近於地面的上述動臂(20)的位置。
6.ー種工程機械的作業機位置控制裝置，其特徵在於，包括 用於驅動動臂(20)的動臂驅動單元(21)； 用於驅動鏟鬥(30)的鏟鬥驅動單元(31)； 產生用於驅動上述動臂驅動單元(21)和上述鏟鬥驅動單元(31)的操作信號的作業機操作部(40)； 用於將上述動臂(20)和鏟鬥(30)變更到既已設定的姿勢的操作裝置；以及控制部(80)，若輸入了上述操作裝置的操作信號，則向上述動臂驅動單元(21)和上述鏟鬥驅動單元(31)輸出控制信號以使上述動臂(20)下降並且變更上述鏟鬥(30)的姿勢，從而使上述鏟鬥(30)最終以平行於地面的狀態自動向靠近上述地面的位置移動。
7.根據權利要求6所述的工程機械的作業機位置控制裝置，其特徵在幹，上述作業機操作部(40)包括產生用於驅動上述動臂(20)的操作信號的動臂操作部(41)， 在輸入了上述操作裝置的操作信號且從上述動臂操作部(41)輸入到動臂下降信號的情況下，上述控制部自動驅動上述動臂(20)和鏟鬥(30)。
8.根據權利要求7所述的工程機械的作業機位置控制裝置，其特徵在幹， 上述操作裝置是在未輸入上述動臂下降信號的狀態下被操作的情況下使上述控制部向變速箱控制單元(51)輸出變速箱調整信號的換低檔開關，其設置位置設於上述動臂操作部(41)的上表面從而能夠與上述動臂操作部(41)同時操作。
9.ー種工程機械的作業機位置控制方法，該方法用於控制動臂(20)和鏟鬥(30)的位置，其特徵在於，包括 a)若輸入了換低檔信號，則判斷是否輸入了動臂下降信號的步驟； b)上述a)步驟的判斷結果，若未輸入了上述動臂下降信號，則向變速箱控制單元輸出上述換低檔信號的步驟；以及 c)上述a)步驟的判斷結果，若輸入了上述動臂下降信號，則不是向變速箱控制單元輸出上述換低檔信號而是使上述動臂(20)和上述鏟鬥(30)移動到既已設定的位置的步驟。
全文摘要
根據本發明的工程機械的作業機位置包括用於驅動動臂(20)的動臂驅動單元(21)；用於驅動鏟鬥(30)的鏟鬥驅動單元(31)；產生用於驅動上述動臂驅動單元(21)和上述鏟鬥驅動單元(31)的操作信號的作業機操作部(40)；產生用於降低檔位的換低檔信號的換低檔開關(50)；以及控制部(80)，該控制部(80)若從上述換低檔開關(50)產生換低檔信號且從上述作業機操作部(40)產生操作信號，則向上述動臂驅動單元(21)和上述鏟鬥驅動單元(31)輸出控制信號以使上述動臂(20)和上述鏟鬥(30)移動到既已設定的位置。
文檔編號E02F9/14GK102656323SQ201080057036
公開日2012年9月5日 申請日期2010年11月5日 優先權日2009年12月18日
發明者樸光錫 申請人:鬥山英維高株式會社