[发明专利]工程机械的区域限制挖掘控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及在挖掘作业中对工程机械的作业装置能够移动的区 域进行限制的控制装置。

背景技术

工程机械的代表性例子有液压挖掘机。液压挖掘机包括：作业装 置(前作业装置)，其是将分别能够以大致水平的旋转轴为中心旋转 的动臂、斗杆及铲斗(多个被驱动部件)连结而构成的；旋转体，该 作业装置的动臂后端安装于该旋转体；和行驶体，设于该旋转体的下 方。在液压挖掘机中，动臂等被驱动部件通过控制各自的驱动方向、 驱动速度的操作杆(操作装置)而被操作，当操作该操作杆时，被驱 动部件就以旋转轴为中心进行旋转运动。由此，例如通过该操作杆操 作1个被驱动部件时，铲斗前端的轨迹基本上是画圆弧，因此，例如 要水平拖曳铲斗等而通过液压挖掘机形成平面的挖掘面时，操作杆的 操作十分复杂，需要相当的熟练度。

因此，在日本专利第3056254号中公开了用于使这种作业变得容 易的装置(区域限制挖掘控制装置)。在该文献中公开了如下内容： 在液压挖掘机的区域限制挖掘控制装置中，预先设定前作业装置能够 移动的区域，并通过控制单元基于来自角度检测器的信号运算前作业 装置的位置与姿势，基于来自操作装置的信号运算作业装置的目标速 度矢量，在前作业装置在设定区域内没有位于其边界附近的时候，维 持目标速度矢量，在前作业装置在设定区域内位于其边界附近时，修 正目标速度矢量以使得接近设定区域边界的方向上的矢量成分减小， 在前作业装置超出了设定区域的边界而位于外边的时候，修正目标速 度矢量以使得前作业装置返回到设定区域。由此，能够高效顺畅地进 行限制了区域的挖掘。由此，由于预先设定的区域为铲斗的基本可动 范围，所以能够不依赖于操作者的技术水平地容易地进行沿着该区域 的边界的挖掘。

现有技术文献

专利文献1：日本专利第3056254号公报

但是，上述文献利用于铲斗前端的位置、前作业装置的姿势的运 算中的检测器为：埋置于动臂等被驱动部件的旋转轴(销轴)中以检 测该被驱动部件围绕该旋转轴的旋转角度(相对角度)的角度检测器 (即旋转电位器)、对驱动该被驱动部件的液压缸的行程(位移)进 行检测的位移检测器(即线性电位器)。

的确，这些电位器的响应性卓越，因此是非常适合用于前作业装 置迅速动作情况下的位置及姿势的运算、以及前作业装置的动作速度 的运算的传感器。但是，电位器输出的是动臂、斗杆以及铲斗这些各 构成要素的相对角度，所以，若基于该输出来计算铲斗前端位置、前 作业装置的姿势，则容易蓄积误差等，作为电位器长处的高响应性难 以成为优势，在细微操作时等情况下，难以称为最适于位置、姿势计 算的检测器。也就是说，在上述文献的技术中，还有在电位器的响应 性的重要度相对低的情况下改善挖掘精度的余地。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工程机械的区域限制挖掘控制装置， 其能够在被驱动部件的动作速度相对慢的情况下提高挖掘精度。

为了实现上述目的，本发明提供一种工程机械的区域限制挖掘控 制装置，包括：多关节型的作业装置，是将分别能够以设于关节的旋 转轴为中心旋转的多个被驱动部件连结而构成的；多个液压执行机 构，分别驱动上述多个被驱动部件使其以上述旋转轴为中心旋转；多 个操作装置，用于根据操作量分别指示该多个液压执行机构的动作； 多个流量控制阀，响应于根据上述多个操作装置的操作量所输出的操 作信号而被驱动，并对向上述多个液压执行机构供给的液压的流量及 方向进行控制；和控制装置，其执行区域限制控制，该区域限制控制 为：基于上述多个操作装置各自的操作量及上述多个被驱动部件各自 的姿势、位置，对上述多个液压执行机构中至少一个的驱动方向及驱 动速度中的至少一个进行控制，以使得从上述作业装置的前端部能够 移动的设定区域的边界到该前端部的距离越是接近于零、上述前端部 的速度矢量中的相对于该边界的铅垂成分就越接近于零，其特征在 于，上述工程机械的区域限制挖掘控制装置还包括：第一检测器组， 其检测上述多个被驱动部件相对于旋转轴的各自的旋转角；和第二检 测器组，其检测上述多个被驱动部件相对于基准面的各自的倾斜角， 在上述区域限制控制中，上述控制装置根据上述多个被驱动部件中的 至少一个被驱动部件的速度的大小，从上述第一检测器组和上述第二 检测器组中选择用于上述多个被驱动部件各自的姿势、位置的运算的 检测器。

发明效果