專利名稱：建筑機(jī)械、建筑機(jī)械的控制方法以及使計算機(jī)執(zhí)行該方法的程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑機(jī)械、建筑機(jī)械的控制方法以及使計算機(jī)執(zhí)行該方法的程序。
背景技術(shù)：
在液壓挖土機(jī)等建筑機(jī)械中，使由動臂(boom)和頭桿(arm)構(gòu)成的作業(yè)機(jī)動作而進(jìn)行各種作業(yè)。于是，在這樣的建筑機(jī)械中，存在使作業(yè)機(jī)急起動或者急停止時，由于作業(yè)機(jī)的慣性大，所以由于作業(yè)機(jī)的動作的反沖，在作業(yè)機(jī)或者建筑機(jī)械中產(chǎn)生振動的問題。因此，以往提出了具有以下功能(以下記載為振動抑制功能)的技術(shù)，即，在使作業(yè)機(jī)急起動或者急停止時，對與操縱桿(lever)的操作相應(yīng)的作業(yè)機(jī)的速度目標(biāo)指令值進(jìn)行校正，通過使作業(yè)機(jī)緩慢地動作，從而抑制作業(yè)機(jī)或者建筑機(jī)械的振動(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。例如，在專利文獻(xiàn)1中，通過事先設(shè)置能夠通過振動模式預(yù)測對應(yīng)于操縱桿的操作產(chǎn)生的作業(yè)機(jī)的動作而在作業(yè)機(jī)或建筑機(jī)械中要產(chǎn)生的振動的狀態(tài)，并且進(jìn)行消除被預(yù)測的振動那樣的反特性運(yùn)算，從而校正與操縱桿的操作對應(yīng)的作業(yè)機(jī)的速度目標(biāo)指令值?，F(xiàn)有技術(shù)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2005-256595號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題但是，在專利文獻(xiàn)1的技術(shù)中，具備了振動抑制功能的結(jié)果，在使作業(yè)機(jī)急起動或者急停止時，不管操縱桿的操作是否停止，作業(yè)機(jī)的動作都不停止，動作繼續(xù)規(guī)定期間，產(chǎn)生所謂的停止中止(unintended motion)。于是，存在例如在微動(inching)操作中產(chǎn)生前述的停止中止時，難以進(jìn)行作業(yè)機(jī)的精確對準(zhǔn)，操作性降低的問題。本發(fā)明的目的是提供可以抑制作業(yè)機(jī)的振動，并且提高作業(yè)機(jī)的操作性的建筑機(jī)械、建筑機(jī)械的控制方法、以及使計算機(jī)執(zhí)行該方法的程序。用于解決課題的手段第1發(fā)明的建筑機(jī)械具有作業(yè)機(jī)、操作所述作業(yè)機(jī)的操作單元、以及根據(jù)從所述操作單元輸入的操作信號控制所述作業(yè)機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置包括目標(biāo)指令值運(yùn)算單元，根據(jù)所述操作信號，生成所述作業(yè)機(jī)的通常動作用的速度目標(biāo)指令值；目標(biāo)指令值校正單元，校正所述通常動作用的速度目標(biāo)指令值；以及指令信號輸出單元，根據(jù)校正后的速度目標(biāo)指令值，對于使所述作業(yè)機(jī)動作的驅(qū)動裝置輸出指令信號，所述目標(biāo)指令值校正單元包括振動抑制單元，根據(jù)所述通常動作用的速度目標(biāo)指令值，生成用于抑制所述作業(yè)機(jī)發(fā)生振動的振動抑制用的速度目標(biāo)指令值；峰值識別單元，根據(jù)由所述目標(biāo)指令值運(yùn)算單元依次生成的所述通常動作用的速度目標(biāo)指令值，識別所述通常動作用的速度目標(biāo)指令值的峰值；以及目標(biāo)指令值合成單元，根據(jù)所述峰值，合成所述通常動作用的速度目標(biāo)指令值以及所述振動抑制用的速度目標(biāo)指令值，從而校正所述通常動作用的速度目標(biāo)指令值。這里，前述的目標(biāo)指令值運(yùn)算單元不是必須通過放大、調(diào)制等方法變換操作信號， 而是也包含基本上不變換而將操作信號直接作為通常動作用的速度目標(biāo)指令值的實際上不起作用的單元的概念。第2發(fā)明是將第1發(fā)明作為方法的發(fā)明展開的發(fā)明，具體來說是一種建筑機(jī)械的控制方法，該建筑機(jī)械具有作業(yè)機(jī)、操作所述作業(yè)機(jī)的操作單元、以及根據(jù)從所述操作單元輸入的操作信號控制所述作業(yè)機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置執(zhí)行以下步驟根據(jù)從操作所述作業(yè)機(jī)的操作單元輸入的操作信號，生成所述作業(yè)機(jī)的通常動作用的速度目標(biāo)指令值的第1目標(biāo)指令值生成步驟；根據(jù)所述通常動作用的速度目標(biāo)指令值，生成用于抑制所述作業(yè)機(jī)發(fā)生振動的振動抑制用的速度目標(biāo)指令值第2目標(biāo)指令值生成步驟；根據(jù)由所述第1目標(biāo)指令值生成步驟依次生成的所述通常動作用的速度目標(biāo)指令值，識別所述通常動作用的速度目標(biāo)指令值的峰值的峰值識別步驟；以及根據(jù)所述峰值，合成所述通常動作用的速度目標(biāo)指令值以及所述振動抑制用的速度目標(biāo)指令值，從而校正所述通常動作用的速度目標(biāo)指令值的目標(biāo)指令值合成步驟。第3發(fā)明是關(guān)于使建筑機(jī)械的所述控制裝置執(zhí)行前述第2發(fā)明為特征的計算機(jī)可執(zhí)行的程序的發(fā)明。在第1發(fā)明中，根據(jù)操作信號，依次生成通常動作用的速度目標(biāo)指令值以及振動抑制用的速度目標(biāo)指令值，并且根據(jù)通常動作用的速度目標(biāo)指令值識別通常動作用的速度目標(biāo)指令值轉(zhuǎn)換至減速時的峰值。然后，根據(jù)峰值，設(shè)定通常動作用的速度目標(biāo)指令值以及振動抑制用的速度目標(biāo)指令值的合成比例，根據(jù)各個合成比例合成通常動作用的速度目標(biāo)指令值以及振動抑制用的速度目標(biāo)指令值。例如，峰值越小，即通常動作用的速度目標(biāo)指令值轉(zhuǎn)換至減速時的操縱桿的傾角越接近0(中立位置)，將通常動作用的速度目標(biāo)指令值的合成比例設(shè)定得越高，并將振動抑制用的速度目標(biāo)指令值的合成比例設(shè)定得越低。而且，峰值越大，即通常動作用的速度目標(biāo)指令值轉(zhuǎn)換至減速時的操縱桿的傾角越接近可機(jī)械地傾斜的最大傾角，則與前述的設(shè)定相反，將通常動作用的速度目標(biāo)指令值的合成比例設(shè)定得越低，并將振動抑制用的速度目標(biāo)指令值的合成比例設(shè)定得越高。這樣，通過根據(jù)峰值設(shè)定各個合成比例，可以如下所示那樣使作業(yè)機(jī)動作。在微動操作等情況下，由于通常動作用的速度目標(biāo)指令值轉(zhuǎn)換至減速時的操縱桿的傾角接近0 (中立位置)，所以峰值成為較小的值。因此，在通常動作用的速度目標(biāo)指令值的合成比例高，振動抑制用的速度目標(biāo)指令值的合成比例低的狀態(tài)下，合成各個速度目標(biāo)指令值(通常動作用的速度目標(biāo)指令值被校正)。因此，通過根據(jù)校正后的通常動作用的速度目標(biāo)指令值使作業(yè)機(jī)動作，由于振動抑制功能是弱作用的狀態(tài)(振動抑制用的速度目標(biāo)指令值的合成比例低的狀態(tài))，所以可以使作業(yè)機(jī)靈敏地動作，并且抑制作業(yè)機(jī)的停止中止。即，在實施微動操作的情況下，由于可以抑制作業(yè)機(jī)的停止中止，所以可以容易地實施作業(yè)機(jī)的精確對準(zhǔn)。另一方面，在其它的操縱桿操作的情況下，由于通常動作用的速度目標(biāo)指令值轉(zhuǎn)換至減速時的操縱桿的傾角接近最大傾角，所以峰值成為較大的值。因此，在通常動作用的速度目標(biāo)指令值的合成比例低，振動抑制用的速度目標(biāo)指令值的合成比例高的狀態(tài)下，合成各個速度目標(biāo)指令值。因此，通過根據(jù)校正后的通常動作用的速度目標(biāo)指令值使作業(yè)機(jī)動作，由于振動抑制功能是強(qiáng)作用的狀態(tài)(振動抑制用的速度目標(biāo)指令值的合成比例高的狀態(tài))，所以可以使作業(yè)機(jī)靈敏地動作，所以即使使作業(yè)機(jī)急起動或者急停止的情況下，也可以充分抑制作業(yè)機(jī)或者建筑機(jī)械的振動。如上所述，通過根據(jù)操縱桿的操作的狀態(tài)(峰值的大小)附加振動抑制功能的強(qiáng)弱，可以抑制作業(yè)機(jī)的振動，并且提高作業(yè)機(jī)的操作性。通過第2發(fā)明，可以享受與前述的第1發(fā)明相同的作用和效果。按照第3發(fā)明，僅通過將程序裝入具有控制裝置的通用的建筑機(jī)械的控制裝置中，就可以執(zhí)行第2發(fā)明的方法，所以可以大幅度地普及本發(fā)明。


圖1是表示本發(fā)明的作業(yè)機(jī)以及安裝了其控制裝置的建筑機(jī)械的示意圖。圖2是表示控制裝置的方框圖。圖3A是用于說明通常動作用的速度目標(biāo)指令值的圖。圖加是用于說明振動抑制用的圖。圖4是用于說明通常動作用的速度目標(biāo)指令值的峰值的圖。圖5是用于說明作業(yè)機(jī)的控制方法的流程圖。圖6是用于說明目標(biāo)指令值合成處理的流程圖。圖7是用于說明實施方式的效果的圖。圖8是用于說明實施方式的效果的圖。標(biāo)號說明1液壓挖掘機(jī)(建筑機(jī)械)2作業(yè)機(jī)操縱桿(操作単元)10作業(yè)機(jī)19驅(qū)動裝置20a閥控制器(控制裝置)22目標(biāo)指令值校正単元23指令信號輸出單元211速度目標(biāo)指令值運(yùn)算単元223振動抑制單元
224峰值識別單元225目標(biāo)指令值合成單元Fa操作信號G指令信號Vl通常動作用的速度目標(biāo)指令值Vl'振動抑制用的速度目標(biāo)指令值V2被校正后的速度目標(biāo)指令值
具體實施例方式以下，根據(jù)

本發(fā)明的一個實施方式。(1)整體結(jié)構(gòu)圖1是表示本發(fā)明的實施方式的作業(yè)機(jī)以及安裝了其控制裝置的液壓挖土機(jī)(建筑機(jī)械)1的示意圖。圖2是表示控制裝置的方框圖。在圖1中，液壓挖土機(jī)具有有作業(yè)機(jī)操縱桿(操作單元)2操作的動臂11、以及由作業(yè)機(jī)操縱桿(操作單元)2’操作的頭桿12，在頭桿12的前端安裝有鏟斗13。動臂11通過液壓缸14以支承點Dl為中心轉(zhuǎn)動。頭桿12通過動臂11上的液壓缸以支承點D2為中心轉(zhuǎn)動。而且，鏟斗13通過將作業(yè)機(jī)操縱桿2向其它方向操作，通過頭桿12上的液壓缸轉(zhuǎn)動。于是，通過這些動臂11、頭桿12、和鏟斗13構(gòu)成本發(fā)明的作業(yè)機(jī)10。而且，在本實施方式中，為了以動臂11為代表說明本發(fā)明的細(xì)節(jié)，省略頭桿12和鏟斗13用的各個液壓缸。而且，除了鏟斗13，也可以使用抓斗、針錘(hand)等任意的配件。這些動臂11的支承點Dl和頭桿12的支承點D2上分別設(shè)置旋轉(zhuǎn)式編碼器或電位計(potentiometer)等的角度檢測器15、16，在角度檢測器15中，檢測動臂11相對于未圖示的車輛本體的鉸接角度θ 1，在角度檢測器16中，檢測頭桿12相對于動臂11的鉸接角度 θ 2，這些角度Θ1、θ 2作為角度信號輸出到閥控制器(控制裝置)20a。液壓缸14是通過從主閥17提供的液壓油而液壓驅(qū)動的閥，主閥17的滑閥 (spool) 17A通過一對比例電磁閥即EPC閥18、18移動，調(diào)整對液壓缸14的液壓油的供給流量。于是，通過這些液壓缸14、主閥17和EPC閥18構(gòu)成本發(fā)明的驅(qū)動裝置19。而且，在主閥17上設(shè)置用于檢測滑閥17A的位置E的位置檢測器17B，從這里將滑閥的位置作為位置信號E輸出到閥控制器20a。這里，作業(yè)機(jī)操縱桿2例如具有電位計或PPC壓力傳感器、利用靜電容量或激光的轉(zhuǎn)矩傳感器等的傾角傳感器，從該傾角傳感器對閥控制器20a輸出與作業(yè)機(jī)操縱桿2的傾角具有一對一相關(guān)關(guān)系的桿操作信號i^a。作業(yè)機(jī)操縱桿2處于中立位置時，輸出的操縱桿操作信號1 為‘0 (零)’，動臂11 的速度為‘0’。若向前方傾斜，則動臂11以與傾角對應(yīng)的速度下降，此外，通過向后方傾斜， 動臂11以與傾角對應(yīng)的速度上升。這樣的控制由以下的閥控制器20a進(jìn)行。閥控制器20a承擔(dān)基于來自作業(yè)機(jī)操縱桿2的操縱桿操作信號1 而使動臂11動作，并且抑制動臂11的起動時和停止時的晃動的功能。這樣的閥控制器20a由微計算機(jī)等構(gòu)成，通常在作為用于液壓挖掘機(jī)1的引擎控制及用于液壓泵控制而搭載了的調(diào)速器和泵控制器的一部分而被裝入，但在本實施方式中，為了便于說明，以單獨方式圖示。此外，被輸入操作信號冊的用于鏟斗13的閥控制器20b、以及被輸入操作信號Fc 的用于頭桿12的閥控制器20c具有大致同樣的功能及結(jié)構(gòu)，但這里以用于動臂11的閥控制器20a作為代表進(jìn)行說明，所以省略各個閥控制器20b、20c的詳細(xì)的說明。(2)閥控制器20a的結(jié)構(gòu) 圖2是表示閥控制器20a的方框圖。具體地說，如圖2所示，閥控制器20a包括操縱桿操作信號輸入單元21，被輸入來自作業(yè)機(jī)操縱桿2的操縱桿操作信號1 ；目標(biāo)值校正單元22，被輸入來自該操縱桿操作信號輸入單元21的通常動作用的速度目標(biāo)指令值Vl ；指令信號輸出單元23，被輸入來自該目標(biāo)值校正單元22的校正過的速度目標(biāo)指令值V2 ；以及由RAM、R0M等構(gòu)成的存儲單元M。(2-1)操縱桿操作信號輸入單元21的結(jié)構(gòu)操縱桿操作信號輸入單元21包括分別由計算機(jī)程序(軟件)構(gòu)成的速度目標(biāo)指令值運(yùn)算單元211及作業(yè)內(nèi)容判定單元212而構(gòu)成。圖3A是用于說明通常動作用的速度目標(biāo)指令值Vl的圖。圖:3B是用于說明振動抑制用的速度目標(biāo)指令值VI’的圖。速度目標(biāo)指令值運(yùn)算單元211根據(jù)來自作業(yè)機(jī)操縱桿2的操縱桿操作信號Fa，運(yùn)算并求動臂11的通常動作用的速度目標(biāo)指令值Vl。該通常動作用的速度目標(biāo)指令值Vl例如在使作業(yè)機(jī)操縱桿2向前方傾斜之后，維持規(guī)定時間的傾斜狀態(tài)，并且之后返回中立狀態(tài)時，如圖3所示，按照與時間的關(guān)系形成梯形的信號波形。S卩，在圖3A中，在處于時刻Tl時，作業(yè)機(jī)操縱桿2為中立位置，動臂11停止，若從此時開始使作業(yè)機(jī)操縱桿2向前方傾斜，在到達(dá)T2之前，動臂11從高位置一邊加速一邊下降，通過使作業(yè)機(jī)操縱桿2原樣維持，在從T2至T3之間動臂11以固定速度下降，通過從此時開始使作業(yè)機(jī)操縱桿2返回中立位置，從T3至T4之間，動臂11 一邊減速一邊下降、停止。作業(yè)內(nèi)容判定單元212具有以下功能，即在使用了動臂11的作業(yè)中，特別判定恒速作業(yè)和碾壓作業(yè)，在進(jìn)行這樣的作業(yè)時，不進(jìn)行目標(biāo)指令值校正單元22的處理，而是根據(jù)通常動作用的速度目標(biāo)指令值Vl使動臂11動作。(2-2)目標(biāo)指令值校正單元22的結(jié)構(gòu)目標(biāo)指令值校正單元22是本實施方式中最具特征的結(jié)構(gòu)，仍然包括由計算機(jī)程序(軟件)構(gòu)成的振動特性決定單元221、緊急操作限制單元222、振動抑制單元223、峰值識別單元224、以及目標(biāo)指令值合成單元225而構(gòu)成。振動特性決定單元221具有通過輸入鉸接角度θ 1、θ 2，決定與動臂11及頭桿12 的姿態(tài)對應(yīng)的振動數(shù)ω和衰減率ζ的功能。這里，鉸接角度θ 1、θ 2與動臂11及頭桿12 的姿態(tài)變化連動并在規(guī)定的范圍內(nèi)變化，但與鉸接角度θ 1、θ 2對應(yīng)的振動數(shù)ω和衰減率 ζ通過以實際的車輛為對象的測量和計算而預(yù)先求得，存儲在存儲單元M中。因此，通過輸入各個鉸接角度Θ1、θ 2，從存儲單元M立即調(diào)用與它們對應(yīng)的振動數(shù)ω和衰減率ζ，由振動抑制單元223使用。緊急操作限制單元222具有進(jìn)行通過作業(yè)機(jī)操縱桿2的操作，使動臂11緊急起動或者緊急停止的情況下的處理的功能。振動抑制單元223具有將從操縱桿操作信號1 求得的通常動作用的速度目標(biāo)指令值Vl校正為其結(jié)果是動臂11不振動的振動抑制用的速度目標(biāo)值VI’的功能。如用圖 3A、圖;3B說明該情況，則為將圖3A所示的通常動作用的速度目標(biāo)指令值Vl校正為圖所示的振動抑制用的速度目標(biāo)指令值VI’。通過以下的邏輯進(jìn)行具體的振動特性的決定和速度目標(biāo)值VI’的校正運(yùn)算。(a)速度目標(biāo)值VI，的運(yùn)算的原理從EPC閥18至作業(yè)機(jī)10的動作為止的特性由于作業(yè)機(jī)10的姿態(tài)和作業(yè)機(jī)10的負(fù)荷(有效負(fù)載)而復(fù)雜地變化，并且是與其前級進(jìn)行的閥控制器20a的運(yùn)算無關(guān)地決定的特性。因此，在本實施方式中，為了通過簡單的運(yùn)算去除作業(yè)機(jī)10的振動的主要分量， 用式(1)所示的二次延遲特性來近似從EPC閥18至作業(yè)機(jī)10的動作為止的特性。而且， 在以下的說明中，求包含動臂11的作業(yè)機(jī)10的振動特性，但是不限于此，也可以近似未圖示的車輛本體的振動特性。其中，VI，是輸入到EPC閥18的速度目標(biāo)指令值，Y是作業(yè)機(jī)10的輸出，S是拉普拉斯運(yùn)算符，ω和ζ是隨著姿態(tài)和有效負(fù)載而變化的參數(shù)。公式1
權(quán)利要求
1.一種建筑機(jī)械，具有作業(yè)機(jī)、操作所述作業(yè)機(jī)的操作單元、以及根據(jù)從所述操作單元輸入的操作信號控制所述作業(yè)機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置包括目標(biāo)指令值運(yùn)算單元，根據(jù)所述操作信號，生成所述作業(yè)機(jī)的通常動作用的速度目標(biāo)指令值；目標(biāo)指令值校正單元，校正所述通常動作用的速度目標(biāo)指令值；以及指令信號輸出單元，根據(jù)校正后的速度目標(biāo)指令值，對于使所述作業(yè)機(jī)動作的驅(qū)動裝置輸出指令信號，所述目標(biāo)指令值校正單元包括抑制振動單元，根據(jù)所述通常動作用的速度目標(biāo)指令值，生成用于抑制所述作業(yè)機(jī)發(fā)生振動的抑制振動用的速度目標(biāo)指令值；峰值識別單元，根據(jù)由所述目標(biāo)指令值運(yùn)算單元依次生成的所述通常動作用的速度目標(biāo)指令值，識別所述通常動作用的速度目標(biāo)指令值的峰值；以及目標(biāo)指令值合成單元，根據(jù)所述峰值，合成所述通常動作用的速度目標(biāo)指令值以及所述抑制振動用的速度目標(biāo)指令值，從而校正所述通常動作用的速度目標(biāo)指令值。
2.一種建筑機(jī)械的控制方法，該建筑機(jī)械具有作業(yè)機(jī)、操作所述作業(yè)機(jī)的操作單元、 以及根據(jù)從所述操作單元輸入的操作信號控制所述作業(yè)機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置執(zhí)行以下步驟根據(jù)從操作所述作業(yè)機(jī)的操作單元輸入的操作信號，生成所述作業(yè)機(jī)的通常動作用的速度目標(biāo)指令值的第1目標(biāo)指令值生成步驟；根據(jù)所述通常動作用的速度目標(biāo)指令值，生成用于抑制所述作業(yè)機(jī)發(fā)生振動的抑制振動用的速度目標(biāo)指令值第2目標(biāo)指令值生成步驟；根據(jù)由所述第1目標(biāo)指令值生成步驟依次生成的所述通常動作用的速度目標(biāo)指令值， 識別所述通常動作用的速度目標(biāo)指令值的峰值的峰值識別步驟；以及根據(jù)所述峰值，合成所述通常動作用的速度目標(biāo)指令值以及所述抑制振動用的速度目標(biāo)指令值，從而校正所述通常動作用的速度目標(biāo)指令值的目標(biāo)指令值合成步驟。
3.一種計算機(jī)可執(zhí)行的程序，使具有作業(yè)機(jī)、操作所述作業(yè)機(jī)的操作單元、以及根據(jù)從所述操作單元輸入的操作信號控制所述作業(yè)機(jī)的控制裝置的建筑機(jī)械的所述控制裝置，執(zhí)行權(quán)利要求2中記載的建筑機(jī)械的控制方法。
全文摘要
構(gòu)成建筑機(jī)械的控制裝置(20a)包括目標(biāo)指令值運(yùn)算單元(211)，根據(jù)操作信號(Fa)，生成作業(yè)機(jī)的通常動作用的速度目標(biāo)指令值(V1)；目標(biāo)指令值校正單元(22)，校正速度目標(biāo)指令值(V1)；以及指令信號輸出單元(23)，根據(jù)校正后的速度目標(biāo)指令值(V2)，對驅(qū)動裝置(19)輸出指令信號(G)。目標(biāo)指令值校正單元(22)包括振動抑制單元(223)，根據(jù)速度目標(biāo)指令值(V1)，生成用于抑制發(fā)生作業(yè)機(jī)振動的振動抑制用的速度目標(biāo)指令值(V1’)；峰值識別單元(224)，根據(jù)由目標(biāo)指令值運(yùn)算單元(211)依次生成的速度目標(biāo)指令值(V1)，識別速度目標(biāo)指令值(V1)的峰值；以及目標(biāo)指令值合成單元(225)，根據(jù)峰值，合成各個速度目標(biāo)指令值(V1，V1’)，從而校正速度目標(biāo)指令值(V1)。
文檔編號E02F9/22GK102341548SQ201080010570
公開日2012年2月1日 申請日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者岡村健治, 市原將志 申請人:株式會社小松制作所