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液壓挖掘機(jī)及液壓挖掘機(jī)的液壓缸的行程計(jì)測方法
【專利摘要】液壓挖掘機(jī)(1)具備基體部、可動部、液壓缸、位置傳感器(10)、回轉(zhuǎn)式編碼器(20)和控制部(30)。回轉(zhuǎn)式編碼器(20)具有發(fā)光部(26)、受光部(27)、配置有多個透過部(25a)且與可動部相對于基體部的轉(zhuǎn)動同步地轉(zhuǎn)動的圓盤部(25)。受光部(27)基于透過了多個透過部(25a)的發(fā)光而輸出與圓盤部(25)的轉(zhuǎn)動角度相應(yīng)地產(chǎn)生、且將圓盤部(25)的轉(zhuǎn)動角度與可動部的轉(zhuǎn)動角度相關(guān)聯(lián)的脈沖信號?？刂撇?30)基于從回轉(zhuǎn)式編碼器(20)輸出的脈沖信號，來修正由位置傳感器(10)測定出的行程長度的偏差，從而計(jì)測液壓缸的行程長度。由此，能得到能夠準(zhǔn)確地計(jì)測對作業(yè)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動的液壓缸的行程長度的液壓挖掘機(jī)及液壓挖掘機(jī)的液壓缸的行程計(jì)測方法。
【專利說明】液壓挖掘機(jī)及液壓挖掘機(jī)的液壓缸的行程計(jì)測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液壓挖掘機(jī)及液壓挖掘機(jī)的液壓缸的行程計(jì)測方法。

【背景技術(shù)】
[0002]作為作業(yè)機(jī)械的一種的液壓挖掘機(jī)具有行駛體、在該行駛體上能夠回旋的上部回旋體、該上部回旋體上的作業(yè)機(jī)。作業(yè)機(jī)具備:一端軸支承在基體部上的斗桿；一端由該斗桿的另一端軸支承的動臂；由該動臂的另一端軸支承的附件。斗桿、動臂、附件由液壓缸驅(qū)動。為了檢測該作業(yè)機(jī)的位置、姿勢，而計(jì)測液壓缸的行程。
[0003]例如，在日本特開2006-258730號公報(bào)(專利文獻(xiàn)I)中，公開有一種具備位置傳感器的液壓挖掘機(jī)，該位置傳感器通過活塞桿上的旋轉(zhuǎn)輥的旋轉(zhuǎn)來檢測對作業(yè)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動的液壓缸的活塞行程位置。由于在該旋轉(zhuǎn)輥與活塞桿之間產(chǎn)生微小的滑動，因此在根據(jù)位置傳感器的檢測結(jié)果得到的行程位置與實(shí)際的行程位置之間會產(chǎn)生誤差。因此，為了在基準(zhǔn)位置對根據(jù)位置傳感器的檢測結(jié)果得到的行程位置進(jìn)行矯正，而在液壓缸的缸筒外表面的基準(zhǔn)位置設(shè)有作為復(fù)位傳感器的磁力傳感器。在作業(yè)時，每次活塞通過基準(zhǔn)位置，由位置傳感器檢測的行程位置都被矯正，從而能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的位置計(jì)測。
[0004]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-258730號公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的課題
[0008]上述公報(bào)記載的磁力傳感器通過由設(shè)于與活塞桿連接的活塞上的磁鐵生成的磁力線透過該磁力傳感器來檢測磁力(磁通密度)，并輸出與磁力(磁通密度)相應(yīng)的電信號(電壓)。然而，在該磁力傳感器中，利用上述電壓的峰值來檢測行程位置，但是當(dāng)活塞桿的移動速度較大時，存在無法準(zhǔn)確地檢測上述電壓的峰值位置的情況。這種情況下，無法在基準(zhǔn)位置準(zhǔn)確地矯正根據(jù)位置傳感器的檢測結(jié)果得到的行程位置，因此存在無法準(zhǔn)確地修正行程長度的偏差這樣的問題。
[0009]另外，在驅(qū)動作業(yè)機(jī)的液壓缸中進(jìn)行動作的工作油在作業(yè)時油溫常常達(dá)到100°C附近。復(fù)位傳感器雖然安裝于缸筒，但是由于缸筒的伴隨著該油溫的膨脹，傳感器安裝位置自身發(fā)生變動而成為計(jì)測誤差的原因。從避免膨脹的影響的觀點(diǎn)出發(fā)，復(fù)位傳感器優(yōu)選安裝在活塞的收縮側(cè)行程末端或其附近。
[0010]然而，在液壓挖掘機(jī)中，其作業(yè)機(jī)的可動范圍非常大，因此在現(xiàn)實(shí)的作業(yè)時，使活塞移動至行程末端的情況極少，若是安裝于行程末端的復(fù)位傳感器的話，作業(yè)時的矯正的頻度很少，無法進(jìn)行有效的矯正。為了提高矯正的頻度，需要在活塞行程區(qū)域的中部安裝復(fù)位傳感器。然而，在該區(qū)域中，復(fù)位傳感器安裝位置的熱膨脹引起的偏差造成的計(jì)測誤差也較大，而且還是活塞最高速地進(jìn)行動作的區(qū)域，因此上述的活塞桿移動速度引起的計(jì)測誤差較大。
[0011]本發(fā)明是鑒于上述課題而做成的，其目的在于提供一種能夠準(zhǔn)確地計(jì)測對作業(yè)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動的液壓缸的行程長度的液壓挖掘機(jī)及液壓挖掘機(jī)的液壓缸的行程計(jì)測方法。
[0012]用于解決課題的手段
[0013]本發(fā)明的液壓挖掘機(jī)具備基體部、可動部、液壓缸、位置傳感器、回轉(zhuǎn)式編碼器和控制部?；w部由車輛主體及斗桿中的任一個構(gòu)成。可動部被支承為相對于基體部能夠轉(zhuǎn)動。液壓缸將可動部支承為相對于基體部能夠轉(zhuǎn)動。位置傳感器安裝于液壓缸而用于檢測液壓缸的行程長度。回轉(zhuǎn)式編碼器安裝在基體部和可動部，具有發(fā)光部、能夠接受來自發(fā)光部的發(fā)光的受光部、配置有使來自發(fā)光部的發(fā)光向受光部透過的多個透過部且與可動部相對于基體部的轉(zhuǎn)動同步地轉(zhuǎn)動的圓盤部。受光部基于透過了多個透過部的發(fā)光而輸出與圓盤部的轉(zhuǎn)動角度相應(yīng)地產(chǎn)生、且將圓盤部的轉(zhuǎn)動角度與可動部的轉(zhuǎn)動角度相關(guān)聯(lián)的脈沖信號?？刂撇炕趶幕剞D(zhuǎn)式編碼器輸出的脈沖信號，來修正由位置傳感器測定出的行程長度的偏差，從而計(jì)測液壓缸的行程長度。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的液壓挖掘機(jī)，控制部基于從回轉(zhuǎn)式編碼器輸出的脈沖信號來修正由位置傳感器測定出的行程長度的偏差。由于能夠準(zhǔn)確地檢測該脈沖信號，因此，通過基于由回轉(zhuǎn)式編碼器輸出的脈沖信號來修正由位置傳感器測定出的行程長度的偏差，能夠準(zhǔn)確地修正行程長度的偏差而計(jì)測液壓缸的行程長度。
[0015]在上述的液壓挖掘機(jī)中，回轉(zhuǎn)式編碼器輸出作為脈沖信號的A相脈沖信號、相位與A相脈沖信號相差90°的B相脈沖信號和在液壓缸的行程末端以外的基準(zhǔn)位置輸出的Z相脈沖信號。在作業(yè)中，液壓缸到達(dá)液壓缸的行程末端的情況較少，因此，通過將液壓缸的行程末端以外的位置設(shè)為基準(zhǔn)位置，在作業(yè)中能夠準(zhǔn)確地計(jì)測行程長度。
[0016]在上述的液壓挖掘機(jī)中，液壓缸包括缸筒和在缸筒內(nèi)相對于缸筒能夠相對移動的活塞桿。回轉(zhuǎn)式編碼器在位于下述范圍內(nèi)的基準(zhǔn)位置輸出Z相脈沖信號，上述范圍是比活塞桿的伸長側(cè)的行程末端位置靠活塞桿的缸筒外的一方端側(cè)、且比活塞桿的收縮側(cè)的行程末端位置靠活塞桿的缸筒內(nèi)的另一方端側(cè)的范圍。通過在該范圍內(nèi)設(shè)定基準(zhǔn)位置，在作業(yè)中能夠使行程位置在基準(zhǔn)位置復(fù)位。由此，在作業(yè)中能夠準(zhǔn)確地修正行程長度的偏差。
[0017]在上述的液壓挖掘機(jī)中，控制部對與輸出了 Z相脈沖信號之后的整數(shù)次的A相脈沖信號對應(yīng)的基準(zhǔn)行程長度進(jìn)行存儲?？刂撇扛鶕?jù)基準(zhǔn)行程長度來修正與整數(shù)次的A相脈沖信號相對應(yīng)地由位置傳感器測定出的行程長度的偏差。由此，將與相同整數(shù)次的A相脈沖信號對應(yīng)的基準(zhǔn)行程長度和由位置傳感器測定出的行程長度進(jìn)行比較，能夠修正行程長度的偏差。而且，由于使用整數(shù)次的A相脈沖信號，因此能夠抑制每一次的A相脈沖信號的基準(zhǔn)行程長度及計(jì)測出的行程長度的誤差的影響。
[0018]在上述的液壓挖掘機(jī)中，基準(zhǔn)行程長度及行程長度的測定中的圓盤部的轉(zhuǎn)動方向相同。由此，能夠排除因圓盤部的轉(zhuǎn)動方向不同而產(chǎn)生的誤差，因此能夠進(jìn)行更高精度的修正。
[0019]上述的液壓挖掘機(jī)還具備:與安裝于基體部的回轉(zhuǎn)式編碼器連接的第一桿；與可動部連接的第二桿；將第一桿和第二桿連接成轉(zhuǎn)動自如的球關(guān)節(jié)。由此，能夠減輕從可動部向安裝于基體部的回轉(zhuǎn)式編碼器的負(fù)載及振動的傳播。
[0020]本發(fā)明的液壓挖掘機(jī)的液壓缸的行程計(jì)測方法具備以下的工序。測定液壓缸的行程長度，該液壓缸將可動部支承為相對于由車輛主體及斗桿中的任一個構(gòu)成的基體部能夠轉(zhuǎn)動。輸出與可動部相對于基體部的轉(zhuǎn)動角度相關(guān)聯(lián)的信號?；谛盘杹硇拚郎y定出的行程長度的偏差，從而計(jì)測液壓缸的行程長度。由此，能夠基于與可動部相對于基體部的轉(zhuǎn)動角度相關(guān)聯(lián)的信號來修正測定出的行程長度的偏差，從而計(jì)測液壓缸的行程長度。
[0021]在上述的液壓挖掘機(jī)的液壓缸的行程計(jì)測方法中包括以下的工序。在測定液壓缸的行程長度的工序中，利用旋轉(zhuǎn)傳感器測定液壓缸的行程長度作為旋轉(zhuǎn)量。在輸出信號的工序中，受光部基于透過了多個透過部的發(fā)光而形成脈沖信號并通過回轉(zhuǎn)式編碼器輸出脈沖信號，該脈沖信號與圓盤部的轉(zhuǎn)動角度相應(yīng)地產(chǎn)生、且轉(zhuǎn)動角度與液壓缸的行程長度相關(guān)聯(lián)，該圓盤部配置有使來自發(fā)光部的發(fā)光向受光部透過的多個透過部且與可動部相對于基體部的轉(zhuǎn)動同步地轉(zhuǎn)動。在計(jì)測液壓缸的行程長度的工序中，利用控制部，基于從回轉(zhuǎn)式編碼器輸出的脈沖信號來修正由旋轉(zhuǎn)傳感器測定出的行程長度的偏差。由于能夠準(zhǔn)確地檢測該脈沖信號，因此，通過基于從回轉(zhuǎn)式編碼器輸出的脈沖信號來修正由位置傳感器測定出的行程長度的偏差，能夠準(zhǔn)確地修正行程長度的偏差而計(jì)測液壓缸的行程長度。
[0022]本發(fā)明的液壓挖掘機(jī)的液壓缸的行程計(jì)測方法包括以下的工序。在利用控制部進(jìn)行修正的工序中，在液壓缸停止時，基于從回轉(zhuǎn)式編碼器輸出的脈沖信號，來修正由位置傳感器測定出的行程長度的偏差。通過在液壓缸停止時修正行程長度的偏差，能夠準(zhǔn)確地測定行程長度，因此能夠高精度地修正行程長度。
[0023]本發(fā)明的液壓挖掘機(jī)的液壓缸的行程計(jì)測方法包括以下的工序。在利用控制部進(jìn)行修正的工序中，根據(jù)與從基準(zhǔn)位置起的整數(shù)個脈沖信號對應(yīng)的基準(zhǔn)行程長度來修正與整數(shù)個脈沖信號相對應(yīng)地由位置傳感器測定出的行程長度的偏差。因此，能夠始終在相同行程位置處進(jìn)行矯正。其結(jié)果是，矯正的精度即計(jì)測的精度提高。
[0024]本發(fā)明的液壓挖掘機(jī)的液壓缸的行程計(jì)測方法包括以下的工序?；鶞?zhǔn)行程長度及行程長度的測定中的液壓缸的活塞桿的相對于缸筒的移動方向相同。因此，使活塞桿相對于缸筒向同一移動方向移動來修正行程長度的偏差，因此能夠排除在活塞桿相對于缸筒移動的方向不同時產(chǎn)生的位置傳感器的滑動引起的行程長度的偏差。
[0025]【發(fā)明效果】
[0026]如以上說明那樣，根據(jù)本發(fā)明，能夠準(zhǔn)確地修正行程長度的偏差，因此能夠精確地計(jì)測液壓挖掘機(jī)作業(yè)機(jī)的液壓缸的行程長度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是簡要表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0028]圖2是簡要表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)的液壓回路的圖。
[0029]圖3是簡要表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)的液壓缸、位置傳感器、回轉(zhuǎn)式編碼器、計(jì)測用控制器的關(guān)系的圖。
[0030]圖4是簡要表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)的液壓缸與位置傳感器的關(guān)系的圖。
[0031]圖5是簡要表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)的位置傳感器的圖。
[0032]圖6是簡要表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)式編碼器的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0033]圖7是簡要表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)式編碼器的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0034]圖8是簡要表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn)式編碼器的發(fā)光部、受光部、圓盤部的關(guān)系的立體圖。
[0035]圖9是簡要表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)的斗桿升降的情況的側(cè)視圖。
[0036]圖10是簡要表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)的對液壓缸的行程長度的偏差進(jìn)行修正的處理的圖。
[0037]圖11是簡要表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)的矯正模式下的動作的側(cè)視圖。
[0038]圖12是簡要表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)的液壓缸的行程修正方法的矯正模式的流程圖。
[0039]圖13是簡要表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)的液壓缸的行程修正方法的通常模式的流程圖。
[0040]圖14是圖6的沿XIV-XIV線的簡要剖視圖。
[0041]圖15是簡要表不本發(fā)明的一實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)的安裝于纟產(chǎn)斗缸的磁力傳感器的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0042]以下，基于附圖，說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0043]首先，說明本發(fā)明的一實(shí)施方式的作業(yè)機(jī)械的結(jié)構(gòu)。以下，說明作為能夠應(yīng)用本發(fā)明的思想的作業(yè)機(jī)械的一例的液壓挖掘機(jī)。
[0044]參照圖1，液壓挖掘機(jī)I主要具有下部行駛體2、上部回旋體3和作業(yè)機(jī)4。下部行駛體2通過左右一對的履帶2a的轉(zhuǎn)動而能夠自行移動。上部回旋體3回旋自如地設(shè)于下部行駛體2。作業(yè)機(jī)4起伏自如地軸支承于上部回旋體3的前方側(cè)。該作業(yè)機(jī)4具有斗桿4a、動臂4b、作為附件的一例的鏟斗4c、液壓缸(鏟斗缸4d、動臂缸4e、斗桿缸4f)等。
[0045]作業(yè)車輛主體主要由上述的下部行駛體2和上部回旋體3構(gòu)成。上部回旋體3在前方左側(cè)(車輛前側(cè))具有駕駛室5，在后方側(cè)(車輛后側(cè))具有收納發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)室6、平衡重7。在駕駛室5內(nèi)配置有用于供操作員落座的駕駛席8。而且，在上部回旋體3的上表面設(shè)有天線9。需要說明的是，在本實(shí)施方式中，車輛的前后、左右以落座于配置在駕駛室5內(nèi)的駕駛席8上的操作員為基準(zhǔn)。
[0046]另外，在斗桿4a上安裝有回轉(zhuǎn)式編碼器20。回轉(zhuǎn)式編碼器20如后述那樣也安裝于車輛主體。動臂4b相對于斗桿4a的轉(zhuǎn)動經(jīng)由軸支承于動臂4b的桿而向安裝于斗桿4a的回轉(zhuǎn)式編碼器20傳遞，回轉(zhuǎn)式編碼器20輸出與其轉(zhuǎn)動角度對應(yīng)的脈沖信號。斗桿4a相對于車輛主體Ia的轉(zhuǎn)動經(jīng)由軸支承于斗桿4a的桿而向安裝于車輛主體Ia的回轉(zhuǎn)式編碼器20傳遞，回轉(zhuǎn)式編碼器20輸出與其轉(zhuǎn)動角度對應(yīng)的脈沖信號。
[0047]參照圖1及圖2，對液壓挖掘機(jī)的液壓回路進(jìn)行說明。
[0048]圖2表示從電氣式的操作桿裝置101向控制用控制器30a輸入電信號，并從控制用控制器30a向液壓缸(斗桿缸)4f用的控制閥102供給控制電信號，由此驅(qū)動斗桿缸4f的結(jié)構(gòu)。
[0049]在作業(yè)機(jī)4上設(shè)有斗桿4a、動臂4b、鏟斗4c，通過驅(qū)動與它們對應(yīng)的斗桿缸4f、動臂缸4e、鏟斗缸4d，從而斗桿4a、動臂4b、鏟斗4c分別進(jìn)行動作。需要說明的是，在實(shí)際的液壓挖掘機(jī)I中，針對各斗桿4a、動臂4b、鏟斗4c來設(shè)置液壓缸，但是在圖2中為了便于說明，圖示了斗桿缸4f而未圖示其他缸。
[0050]斗桿缸4f以例如可變?nèi)萘啃偷囊簤罕?03為驅(qū)動源而被驅(qū)動。液壓泵103由發(fā)動機(jī)3a驅(qū)動。液壓泵103的斜板103a由伺服機(jī)構(gòu)104驅(qū)動。伺服機(jī)構(gòu)104與從控制用控制器30a輸出的控制信號(電信號)相應(yīng)地進(jìn)行工作，使液壓泵103的斜板103a變化至與控制信號對應(yīng)的位置。而且，發(fā)動機(jī)3a的發(fā)動機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)105與從控制用控制器30a輸出的控制信號(電信號)相應(yīng)地進(jìn)行工作，使發(fā)動機(jī)3a以與控制信號對應(yīng)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0051]液壓泵103的噴出口經(jīng)由噴出油路106而與控制閥102連通?？刂崎y102經(jīng)由油路107、108而與斗桿缸4f的油室40B、40H連通。從液壓泵103噴出的工作油經(jīng)由噴出油路106向控制閥102供給，通過了控制閥102的工作油經(jīng)由油路107或108而向斗桿缸4f的油室40B或油室40H供給。
[0052]在斗桿缸4f上安裝有位置傳感器10。位置傳感器10是對活塞的行程進(jìn)行計(jì)測的行程傳感器。在車輛主體Ia的軸支承斗桿4a的一端的部位安裝有回轉(zhuǎn)式編碼器20?；剞D(zhuǎn)式編碼器20檢測斗桿4a的轉(zhuǎn)動角，并與該轉(zhuǎn)動角相應(yīng)地輸出脈沖信號。位置傳感器10及回轉(zhuǎn)式編碼器20分別與計(jì)測用控制器30連接。
[0053]蓄電池109是使計(jì)測用控制器30、控制用控制器30a起動的電源。計(jì)測用控制器30與蓄電池109電連接?？刂朴每刂破?0a經(jīng)由發(fā)動機(jī)點(diǎn)火開關(guān)110而與蓄電池109電連接。
[0054]當(dāng)對發(fā)動機(jī)點(diǎn)火開關(guān)110進(jìn)行接通操作時，蓄電池109與發(fā)動機(jī)3a的起動用馬達(dá)(未圖示)電連接而使發(fā)動機(jī)3a起動，并且蓄電池109與控制用控制器30a電連接而使控制用控制器30a起動。當(dāng)對發(fā)動機(jī)點(diǎn)火開關(guān)110進(jìn)行斷開操作時，控制用控制器30a與蓄電池109的電連接被隔斷，發(fā)動機(jī)3a停止，并且控制用控制器30a停止起動。
[0055]在計(jì)測用控制器30輸入有表示發(fā)動機(jī)點(diǎn)火開關(guān)110的開關(guān)狀態(tài)(接通、斷開)的開關(guān)狀態(tài)信號。當(dāng)向計(jì)測用控制器30輸入的開關(guān)狀態(tài)信號為接通時，計(jì)測用控制器30成為起動狀態(tài)，當(dāng)向計(jì)測用控制器30輸入的開關(guān)狀態(tài)信號為斷開時，計(jì)測用控制器30成為起動停止?fàn)顟B(tài)。
[0056]操作桿裝置101具有例如設(shè)于駕駛室5內(nèi)的操作桿1la和對表示操作桿1la的操作方向及操作量的操作信號進(jìn)行檢測的檢測部101b。由檢測部1lb檢測出的操作信號向控制用控制器30a輸入?？刂崎y102經(jīng)由電信號線而與控制用控制器30a連接。
[0057]當(dāng)對操作桿1la進(jìn)行操作時，操作桿1la的操作信號向控制用控制器30a輸入，在控制用控制器30a生成用于使控制閥102動作的控制信號?？刂菩盘枏目刂朴每刂破?0a經(jīng)由電信號線向控制閥102供給，使控制閥102的閥位置變化。
[0058]接下來，參照圖3，對液壓缸(鏟斗缸4d、動臂缸4e、斗桿缸4f)、計(jì)測用控制器30和控制用控制器30a進(jìn)行說明。
[0059]在動臂缸4e及斗桿缸4f分別安裝有檢測液壓缸的行程量作為旋轉(zhuǎn)量的位置傳感器10。在鏟斗缸4d安裝有位置傳感器10和磁力傳感器20a。
[0060]在斗桿4a及車輛主體Ia的支承動臂4b及斗桿4a的轉(zhuǎn)動軸的部位分別安裝有與動臂4b及斗桿4a的轉(zhuǎn)動量(角度)相應(yīng)地輸出脈沖信號的回轉(zhuǎn)式編碼器20。脈沖信號為矩形波。
[0061]位置傳感器10、回轉(zhuǎn)式編碼器20及磁力傳感器20a與計(jì)測用控制器30電連接。在計(jì)測用控制器30中，基于位置傳感器10、回轉(zhuǎn)式編碼器20及磁力傳感器20a的檢測信號，來計(jì)測鏟斗缸4d、動臂缸4e、斗桿缸4f的行程長度。而且，在計(jì)測用控制器30中，基于計(jì)測出的各缸的行程，來運(yùn)算鏟斗4c的位置、姿勢。
[0062]參照圖4及圖5，對位置傳感器10進(jìn)行說明。為了便于說明，對安裝于斗桿缸4f的位置傳感器10進(jìn)行說明，但是在動臂缸4e上也安裝有同樣的位置傳感器10。
[0063]斗桿缸4f具有缸筒4X和在缸筒4X內(nèi)能夠相對于缸筒4X相對移動的活塞桿4Y。在缸筒4X內(nèi)滑動自如地設(shè)有活塞4V。在活塞4V上安裝有活塞桿4Y。活塞桿4Y滑動自如地設(shè)于缸蓋4W。由缸蓋4W、活塞4V、缸內(nèi)壁劃分成的室構(gòu)成缸蓋側(cè)油室40H。隔著活塞4V而與缸蓋側(cè)油室40H相反側(cè)的油室構(gòu)成缸底部側(cè)油室40B。需要說明的是，在缸蓋4W設(shè)有密封構(gòu)件，該密封構(gòu)件將缸蓋4W與活塞桿4Y的間隙密封，以免塵埃等進(jìn)入缸蓋側(cè)油室40H。
[0064]向缸蓋側(cè)油室40H供給工作油，并從缸底部側(cè)油室40B將工作油排出，由此活塞桿4Y回縮。而且，從缸蓋側(cè)油室40H將工作油排出，并向缸底部側(cè)油室40B供給工作油，由此活塞桿4Y伸長。S卩，活塞桿4Y沿圖中左右方向進(jìn)行直線運(yùn)動。
[0065]在缸蓋側(cè)油室40H的外部，在與缸蓋4W密接的部位設(shè)有覆蓋位置傳感器10并將位置傳感器10收容在內(nèi)部的殼體14。殼體14通過螺栓等連結(jié)于缸蓋4W，從而固定于缸蓋4ff0
[0066]位置傳感器10具有旋轉(zhuǎn)輥11、旋轉(zhuǎn)中心軸12和旋轉(zhuǎn)傳感器部13。旋轉(zhuǎn)輥11設(shè)為其表面與活塞桿4Y的表面接觸，且與活塞桿4Y的直線運(yùn)動相應(yīng)地自由旋轉(zhuǎn)。即，通過旋轉(zhuǎn)輥11，將活塞桿4Y的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。旋轉(zhuǎn)中心軸12以與活塞桿4Y的直線運(yùn)動方向正交的方式配置。
[0067]旋轉(zhuǎn)傳感器部13構(gòu)成為能夠檢測旋轉(zhuǎn)棍11的旋轉(zhuǎn)量(旋轉(zhuǎn)角度)。表示由旋轉(zhuǎn)傳感器部13檢測出的旋轉(zhuǎn)輥11的旋轉(zhuǎn)量(旋轉(zhuǎn)角度)的信號經(jīng)由電信號線向計(jì)測用控制器30發(fā)送，并由該計(jì)測用控制器30轉(zhuǎn)換成斗桿缸4f的活塞桿4Y的位置(行程位置)。
[0068]旋轉(zhuǎn)傳感器部13具有磁鐵13a和霍爾IC13b。作為檢測介質(zhì)的磁鐵13a以與旋轉(zhuǎn)輥11 一體地旋轉(zhuǎn)的方式安裝于旋轉(zhuǎn)輥11。磁鐵13a與旋轉(zhuǎn)輥11的繞旋轉(zhuǎn)中心軸12的旋轉(zhuǎn)相應(yīng)地旋轉(zhuǎn)。磁鐵13a構(gòu)成為與旋轉(zhuǎn)輥11的旋轉(zhuǎn)角度相應(yīng)地交替地替換N極、S極。磁鐵13a構(gòu)成為使由霍爾IC13b檢測的磁力(磁通密度)以旋轉(zhuǎn)輥11的旋轉(zhuǎn)一圈為一周期而周期性地變動。
[0069]霍爾IC13b是檢測由磁鐵13a生成的磁力(磁通密度)作為電信號的磁力傳感器?；魻朓C13b沿著旋轉(zhuǎn)中心軸12的軸向設(shè)于與磁鐵13a分開規(guī)定距離的位置。
[0070]由霍爾IC13b檢測出的電信號向計(jì)測用控制器30發(fā)送，在該計(jì)測用控制器30中，霍爾IC13b的電信號被轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)輥11的旋轉(zhuǎn)量、即斗桿缸4f的活塞桿4Y的位移量(行程長度)。具體而言，使用旋轉(zhuǎn)輥11的旋轉(zhuǎn)半徑d，旋轉(zhuǎn)輥11旋轉(zhuǎn)一圈時的活塞桿4Y的直線運(yùn)動的位移量計(jì)算為2 Jid。
[0071]主要參照圖5，說明旋轉(zhuǎn)輥11的旋轉(zhuǎn)角度與由霍爾IC13b檢測的電信號(電壓)的關(guān)系。當(dāng)旋轉(zhuǎn)輥11旋轉(zhuǎn)而磁鐵13a與其相應(yīng)地旋轉(zhuǎn)時，與旋轉(zhuǎn)角度相應(yīng)地，透過霍爾IC13b的磁力(磁通密度)周期性地變化，作為傳感器輸出的電信號(電壓)周期性地變化。根據(jù)從該霍爾IC13b輸出的電壓的大小，能夠計(jì)測旋轉(zhuǎn)輥11的旋轉(zhuǎn)角度。
[0072]另外，對從霍爾IC13b輸出的電信號(電壓)的一周期反復(fù)的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，由此能夠計(jì)測旋轉(zhuǎn)輥11的轉(zhuǎn)速。并且，基于旋轉(zhuǎn)輥11的旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)輥11的轉(zhuǎn)速，能計(jì)測斗桿缸4f的活塞桿4Y的位移量(行程長度)。
[0073]接下來，參照圖6?圖8，對回轉(zhuǎn)式編碼器20進(jìn)行說明。為了便于說明，說明與作為基體部的車輛主體Ia和作為可動部的斗桿4a連接的回轉(zhuǎn)式編碼器20，但是如圖1所示，在作為基體部的斗桿4a和作為可動部的動臂4b上也安裝有回轉(zhuǎn)式編碼器20?？蓜硬肯鄬τ诨w部能夠轉(zhuǎn)動地被支承。而且，液壓缸將可動部支承為相對于基體部能夠轉(zhuǎn)動。
[0074]回轉(zhuǎn)式編碼器20安裝在作為基體部的車輛主體Ia上?；剞D(zhuǎn)式編碼器20經(jīng)由第一桿51、第一及第二球關(guān)節(jié)52a、52b、第二桿53而與作為可動部的斗桿4a連接?；剞D(zhuǎn)式編碼器20由于未與斗桿缸4f連接，因此不易受到工作油的作業(yè)時油溫上升的影響。需要說明的是，關(guān)于第一桿51、第一及第二球關(guān)節(jié)52a、52b、第二桿53,在后面敘述。
[0075]主要參照圖7及圖8，回轉(zhuǎn)式編碼器20具有框體21、旋轉(zhuǎn)軸22、軸承23、24、圓盤部25、發(fā)光部26和受光部27。在框體I內(nèi)收容有將旋轉(zhuǎn)軸22支承為旋轉(zhuǎn)自如的軸承23、24、圓盤部25、發(fā)光部26和受光部27。旋轉(zhuǎn)軸22的一方端部支承于軸承23、24，另一方端部與桿51連接。在框體21內(nèi)，在旋轉(zhuǎn)軸22上以與旋轉(zhuǎn)軸22 —體地旋轉(zhuǎn)的方式連接有圓盤部25，并以夾著圓盤部25的方式配置發(fā)光部26和受光部27。
[0076]發(fā)光部26具有對受光部27發(fā)光的發(fā)光元件。受光部27具有能夠接受來自發(fā)光部26的發(fā)光的四個受光元件27a。四個受光元件27a分別具有相同的寬度W，串聯(lián)連接而呈弧狀排列。受光元件27a將接受到的光量轉(zhuǎn)換成電信號。在圓盤部25上配置有使來自發(fā)光部26的發(fā)光向受光部27透過的多個第一透過部25a。第一透過部25a是圓周方向的寬度為2W的沿徑向延伸的大致矩形的狹縫，在圓盤部25的外周附近呈與該外周平行的環(huán)狀以2W的間隔配置。在由第一透過部25a形成的環(huán)的內(nèi)周配置一個透過部25b。透過部25b是沿徑向延伸的大致矩形的狹縫。
[0077]圓盤部25借助第一及第二桿51、53與斗桿4a相對于車輛主體Ia的轉(zhuǎn)動同步地轉(zhuǎn)動。四個受光元件27a分別與由于圓盤部25的旋轉(zhuǎn)而透過第一、第二透過部25a、25b的光的光量相應(yīng)地輸出電信號。受光部27將來自串聯(lián)相連的受光兀件27a中的、隔開的第一個與第三個受光元件27a及第二個與第四個受光元件27a的電信號分別轉(zhuǎn)換成與光透過了的第一透過部25a的數(shù)量對應(yīng)的脈沖信號，并輸出至計(jì)測用控制器30。在一個脈沖信號生成中利用來自兩個受光元件27a的電信號是為了提高傳感器相對于外光等的魯棒性(Robustness)。
[0078]另外，當(dāng)受光元件27a輸出由透過了透過部25b的光產(chǎn)生的電信號時，受光部27輸出對應(yīng)的脈沖信號。即，受光部27輸出與圓盤部25的轉(zhuǎn)動角度相應(yīng)地產(chǎn)生的三個脈沖信號。由于圓盤部25的轉(zhuǎn)動角度與斗桿4a的轉(zhuǎn)動角度相同，因此脈沖信號與斗桿缸4f的轉(zhuǎn)動角度相應(yīng)地輸出。
[0079]具體而言，回轉(zhuǎn)式編碼器20是增量型，能夠輸出A相脈沖信號、相位與A相相差90°的B相脈沖信號、在圓盤部25的旋轉(zhuǎn)一圈中產(chǎn)生一次的Z相脈沖信號(基準(zhǔn)脈沖信號)。計(jì)測用控制器30對A相脈沖信號的脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)值與斗桿缸4f的轉(zhuǎn)動量成比例。計(jì)測用控制器30根據(jù)A相與B相的相位的差異來判定斗桿4a的旋轉(zhuǎn)方向。而且，通過Z相脈沖信號來計(jì)測斗桿4a旋轉(zhuǎn)的基準(zhǔn)位置。將斗桿4a的可轉(zhuǎn)動角度范圍的大致中央設(shè)定為基準(zhǔn)位置。設(shè)定基準(zhǔn)位置存儲在計(jì)測用控制器30中。Z相脈沖信號在透過了與Z相對應(yīng)的透過部25a的發(fā)光由圓盤部25隔斷時被輸出。即，Z相脈沖信號在脈沖信號下降時被檢測出。
[0080]回轉(zhuǎn)式編碼器20在斗桿4a轉(zhuǎn)動區(qū)域的大致中央的角度輸出Z相脈沖信號。SP，回轉(zhuǎn)式編碼器20在斗桿缸4f的行程區(qū)域的大致中央輸出Z相脈沖信號。在本實(shí)施方式中，編碼器20的設(shè)定基準(zhǔn)位置如上述那樣，但也可以將液壓缸的行程末端以外的任意的位置設(shè)為基準(zhǔn)位置。更具體而言，回轉(zhuǎn)式編碼器20可以將與比活塞桿4Y的伸長側(cè)的行程末端位置靠活塞桿4Y的缸筒4X外的一方端側(cè)、且比活塞桿4Y的收縮側(cè)的行程末端位置靠活塞桿4Y的缸筒4X內(nèi)的另一方端側(cè)的范圍內(nèi)對應(yīng)的斗桿4a的轉(zhuǎn)動角度作為基準(zhǔn)位置來輸出Z相脈沖信號。
[0081]接下來，說明利用計(jì)測用控制器進(jìn)行的處理。
[0082]參照圖9及圖10，以斗桿4a升降的情況為例進(jìn)行說明。伴隨著斗桿缸4f的伸縮，斗桿4a進(jìn)行升降。斗桿缸4f在斗桿4a上升最高時到達(dá)伸長側(cè)的行程末端，在斗桿4a下降最低時到達(dá)收縮側(cè)的行程末端。此時的斗桿缸4f的行程長度在位置傳感器10中被測定為旋轉(zhuǎn)棍11的旋轉(zhuǎn)量。
[0083]在位置傳感器10的旋轉(zhuǎn)輥11 (參照圖4)與活塞桿4Y之間，無法避免產(chǎn)生微小的滑動(滑移)，由于該滑動而在根據(jù)位置傳感器10的檢測結(jié)果得到的活塞桿4Y的計(jì)測位置與活塞桿4Y的實(shí)際的位置之間會產(chǎn)生誤差(由滑動引起的累積誤差)。因此，為了對根據(jù)該位置傳感器10的檢測結(jié)果得到的行程計(jì)測值進(jìn)行矯正，而設(shè)有作為復(fù)位傳感器的回轉(zhuǎn)式編碼器20。旋轉(zhuǎn)輥11和回轉(zhuǎn)式編碼器20與計(jì)測用控制器30連接，計(jì)測用控制器30基于從回轉(zhuǎn)式編碼器20輸出的脈沖信號，對由位置傳感器10測定出的行程長度進(jìn)行矯正。
[0084]主要參照圖10，說明包含該行程長度的矯正在內(nèi)的計(jì)測。
[0085]當(dāng)斗桿缸4f伸長時，斗桿4a上升。此時的斗桿缸4f的行程長度由位置傳感器10測定出。另一方面，在回轉(zhuǎn)式編碼器20中，與斗桿4a的上升相應(yīng)地斗桿4a相對于車輛主體la轉(zhuǎn)動，從而圓盤部25旋轉(zhuǎn)。此時，透過了圓盤部25的透過部25a、25b的來自發(fā)光部26的發(fā)光由受光部27接收，由此從受光部27輸出與圓盤部25的旋轉(zhuǎn)角度相應(yīng)的脈沖信號。從受光部27分別輸出A相、B相、Z相的脈沖信號。Z相脈沖信號與斗桿4a的規(guī)定的轉(zhuǎn)動角即基準(zhǔn)角度相關(guān)聯(lián)，在斗桿4a來到該基準(zhǔn)角度的位置時被輸出。
[0086]在計(jì)測用控制器30中，存儲有回轉(zhuǎn)式編碼器20輸出Z相脈沖信號時的、斗桿4a的姿勢下的斗桿缸4f的行程長度作為存儲基準(zhǔn)位置P。存儲基準(zhǔn)位置P在后述的初期矯正時被矯正，而存儲為矯正基準(zhǔn)位置P’。
[0087]在斗桿缸4f的動作過程中，在檢測Z相脈沖信號后，檢測與規(guī)定的整數(shù)次的A相脈沖信號對應(yīng)的斗桿缸4f的行程長度L1的收縮。長度L1是由位置傳感器10檢測出的長度。
[0088]在計(jì)測用控制器30中，存儲有通過后述的初期矯正而運(yùn)算存儲的與規(guī)定的整數(shù)次脈沖的A相脈沖信號相對的基準(zhǔn)行程長度L2。計(jì)測用控制器30運(yùn)算計(jì)測行程長度L1與基準(zhǔn)行程長度L2的差量L3。
[0089]計(jì)測用控制器30檢測Z相脈沖信號而在斗桿缸4f動作之后停止時，通過上述差量L3對位置傳感器10的計(jì)測值進(jìn)行矯正。
[0090]換言之，在檢測到作業(yè)機(jī)的斗桿4a到達(dá)基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)動角的情況之后，檢測從該轉(zhuǎn)動角再轉(zhuǎn)動規(guī)定角度的轉(zhuǎn)動，并計(jì)測此期間的斗桿缸4f的行程長度。將該行程長度與在后述的初期矯正中通過預(yù)先存儲的相同步驟測定的基準(zhǔn)的行程長度進(jìn)行比較來運(yùn)算偏差。并且，在斗桿4a停止時，將該偏差算入計(jì)測值。
[0091]接下來，說明液壓挖掘機(jī)的液壓缸的行程計(jì)測所用的初期矯正。在初期矯正中，獲取行程計(jì)測的矯正所用的基準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。初期矯正在進(jìn)行基于液壓挖掘機(jī)1的作業(yè)之前實(shí)施。
[0092]首先，參照圖11及圖12，說明基準(zhǔn)位置(原點(diǎn)位置)的矯正。如上述那樣，預(yù)先存儲有與輸出z相脈沖信號時的斗桿4a的姿勢對應(yīng)的斗桿缸4f的行程的基準(zhǔn)位置P。為了使該存儲的基準(zhǔn)位置更準(zhǔn)確地與Z相脈沖信號輸出對應(yīng)，而在作業(yè)前進(jìn)行矯正。
[0093]參照圖11(a)，在液壓挖掘機(jī)1的動臂4b伸長且斗桿4a上升最高的姿勢(作業(yè)機(jī)初期姿勢)下，矯正模式被開啟(S10)。在該姿勢下，斗桿缸4f的活塞桿4Y位于伸長側(cè)的行程末端。動臂缸4e的活塞桿位于收縮側(cè)的行程末端。
[0094]接下來,參照圖11 (b),作業(yè)機(jī)動作(S11),動臂4b彎曲。此時，圖3所示的動臂缸4e以比通常作業(yè)時慢的速度且恒定的速度彎曲。在該動臂4b彎曲的過程(即，動臂缸4e伸長的過程)中，在動臂4b的可動旋轉(zhuǎn)區(qū)域的大致中間的轉(zhuǎn)動角度下輸出Z相脈沖信號。計(jì)測用控制器30通過回轉(zhuǎn)式編碼器20的輸出來運(yùn)算從伸長側(cè)行程末端到Z相脈沖信號輸出的、動臂缸4e的行程，并將對應(yīng)的距離收縮側(cè)行程末端的行程存儲為矯正基準(zhǔn)位置P’，即，行程的矯正基準(zhǔn)位置P’通過與動臂4b的轉(zhuǎn)動角對應(yīng)的脈沖信號的脈沖數(shù)來設(shè)定(S12)。
[0095]接下來，說明基準(zhǔn)行程長度L2的獲取。在輸出Z相脈沖信號后，動臂缸4e繼續(xù)向進(jìn)一步伸長的方向動作。每計(jì)數(shù)10次A相脈沖信號向計(jì)測用控制器30存儲位置傳感器10的電信號，同樣地進(jìn)行總計(jì)15次存儲。基于15次的電信號分別算出行程長度，并算出它們的平均值。這樣，檢測出矯正模式下的動臂缸4e的行程長度的平均值(S13)。如以上那樣，計(jì)測用控制器30通過位置傳感器10來計(jì)測與次數(shù)10次的A相脈沖信號對應(yīng)的行程長度，并存儲為基準(zhǔn)行程長度L2。
[0096]進(jìn)而，參照圖11(c)，作業(yè)機(jī)動作(S11)，斗桿4a下降。此時，圖10所示的斗桿缸4f以比通常作業(yè)時慢的速度且恒定的速度縮短。在該斗桿4a下降的過程(即，斗桿缸4f收縮的過程)中，在斗桿4a的可動旋轉(zhuǎn)區(qū)域的大致中間的轉(zhuǎn)動角度下輸出Z相脈沖信號。計(jì)測用控制器30通過位置傳感器10來計(jì)測從收縮側(cè)行程末端到Z相脈沖信號輸出的、斗桿缸4f的行程，并將該行程存儲為矯正基準(zhǔn)位置L2。這樣獲取作為矯正所用的初期值的矯正基準(zhǔn)位置(S12)。然后，在輸出Z相脈沖信號后，每計(jì)數(shù)10次A相脈沖信號向計(jì)測用控制器30存儲位置傳感器10的電信號，同樣地進(jìn)行總計(jì)15次存儲?；?5次的電信號分別算出行程長度，并算出它們的平均值。這樣，檢測出矯正模式下的斗桿缸4f的行程長度的平均值(S13)。計(jì)測用控制器30通過位置傳感器10來計(jì)測與來自回轉(zhuǎn)式編碼器20的10次的A相脈沖信號對應(yīng)的行程長度，并存儲為基準(zhǔn)行程長度L2。然后，將矯正模式關(guān)閉(S14)。
[0097]在缸的縮短方向上進(jìn)行斗桿缸4f的行程計(jì)測的基準(zhǔn)位置矯正是因?yàn)?，由于作業(yè)機(jī)位于比地面水平靠下方的位置，因此通常無法利用斗桿缸4f的收縮側(cè)行程末端。
[0098]接下來，參照圖13，詳細(xì)說明通常作業(yè)時的行程的計(jì)測、尤其是矯正。首先，將通常模式開啟(S20)。然后，作業(yè)機(jī)動作(S21)。在動作中，當(dāng)動臂缸4e的轉(zhuǎn)動角度成為基準(zhǔn)角度時，通過回轉(zhuǎn)式編碼器20輸出Z相脈沖信號(S22)。當(dāng)動臂4b通過基準(zhǔn)角度而進(jìn)一步轉(zhuǎn)動時(動臂缸4e進(jìn)一步伸長時)，在回轉(zhuǎn)式編碼器20中輸出Z相脈沖信號后，每計(jì)數(shù)10次A相脈沖信號向計(jì)測用控制器30存儲位置傳感器10的電信號，同樣地進(jìn)行總計(jì)15次存儲。基于15次的電信號分別算出行程長度，并算出它們的平均值。這樣，檢測出動臂缸4e的每10次的脈沖信號的行程長度的平均值(S23)。
[0099]進(jìn)而，作業(yè)機(jī)動作(S11)，斗桿4a下降。此時，圖10所示的斗桿4a以比通常作業(yè)時快的速度縮短。當(dāng)斗桿4a的轉(zhuǎn)動角成為基準(zhǔn)角度時，通過回轉(zhuǎn)式編碼器20輸出Z相脈沖信號(S22)。利用位置傳感器10測定通過基準(zhǔn)角度后的行程長度。并且，在回轉(zhuǎn)式編碼器20中輸出Z相脈沖信號后，每計(jì)數(shù)10次A相脈沖信號向計(jì)測用控制器30存儲位置傳感器10的電信號，同樣地進(jìn)行總計(jì)15次存儲?；?5次的電信號分別算出行程長度，并算出它們的平均值。這樣，檢測出通常模式下的斗桿缸4f的每10次的脈沖信號的行程長度的平均值(S23)。
[0100]將矯正模式下的動臂缸4e的行程長度的平均值(基準(zhǔn)行程長度L2)與通常模式下的動臂缸4e的行程長度的平均值進(jìn)行比較(S24)。并且，基于矯正模式下的動臂缸4e的行程長度的平均值，對通常模式下的動臂缸4e的行程長度的平均值進(jìn)行修正，由此來修正通常模式的行程長度的偏差(S25)。該行程長度的偏差的修正在液壓缸(動臂缸4e、斗桿缸4f)停止的狀態(tài)下進(jìn)行。該液壓缸停止的狀態(tài)是指作業(yè)機(jī)的移動停止的狀態(tài)。
[0101 ] 需要說明的是，在上述實(shí)施方式中，使活塞桿4Y相對于缸筒4X朝向與初期值的設(shè)定時使活塞桿4Y相對于缸筒4X移動的方向相同的方向移動來修正行程長度的偏差。SP,矯正模式下的動臂缸4e、斗桿缸4f的移動方向與通常模式下的動臂缸4e、斗桿缸4f的移動方向設(shè)定為相同方向，來修正行程長度的偏差。
[0102]接下來，參照圖6及圖14，說明第一桿51、第一及第二球關(guān)節(jié)52a、52b、第二桿53。第一桿51用于將斗桿4a的轉(zhuǎn)動向回轉(zhuǎn)式編碼器20傳遞。第一桿51沿著與旋轉(zhuǎn)軸22 (參照圖7)正交的方向延伸。第一桿51的一端與安裝在車輛主體la上的回轉(zhuǎn)式編碼器20的旋轉(zhuǎn)軸22連接。第一桿51的另一端經(jīng)由第一球關(guān)節(jié)52a而轉(zhuǎn)動自如地與第二桿53的一端連接。第一球關(guān)節(jié)52a利用螺栓54固定于第一桿51。
[0103]第二桿53的一端經(jīng)由第一球關(guān)節(jié)52a而與第一桿51連接，第二桿53的另一端經(jīng)由第二球關(guān)節(jié)52b而與斗桿4a連接。第二桿53沿著斗桿4a延伸。第二球關(guān)節(jié)52b轉(zhuǎn)動自如地安裝于第二桿53,且安裝于斗桿4a。第二球關(guān)節(jié)52b利用螺栓55固定于斗桿4a。
[0104]利用上述結(jié)構(gòu)，回轉(zhuǎn)式編碼器20的旋轉(zhuǎn)軸22進(jìn)行與斗桿4a相對于車輛主體la的轉(zhuǎn)動量相同的旋轉(zhuǎn)。而且，回轉(zhuǎn)式編碼器20與斗桿4a不是由一根桿連接，而是如上述那樣由通過一個球關(guān)節(jié)連結(jié)的兩根桿連接，由此能夠減輕來自斗桿4a的負(fù)載、振動向編碼器20的傳播。減輕負(fù)載、振動的結(jié)果是能夠防止回轉(zhuǎn)式編碼器20的破損，從而提高計(jì)測的精度。
[0105]接下來，參照圖3及圖15，說明設(shè)于鏟斗缸4d的磁力傳感器20a。
[0106]如上所述，在位置傳感器10的旋轉(zhuǎn)輥11與活塞桿4Y之間，無法避免產(chǎn)生微小的滑動(滑移)，因該滑動而在根據(jù)位置傳感器10的檢測結(jié)果得到的活塞桿4Y的計(jì)測位置與活塞桿4Y的實(shí)際的位置之間會產(chǎn)生誤差(由滑動引起的累積誤差)。與斗桿缸4f及動臂缸4e相比，鏟斗缸4d不要求行程長度的檢測精度。因此，在鏟斗缸4d上安裝有作為復(fù)位傳感器的磁力傳感器20a，該磁力傳感器20a用于使根據(jù)位置傳感器10的檢測結(jié)果得到的行程位置復(fù)位成基準(zhǔn)位置(原點(diǎn)位置)。
[0107]磁力傳感器20a安裝在缸筒4X的外部。磁力傳感器20a具有沿著活塞4V的直線運(yùn)動方向分開規(guī)定距離而配置的兩個磁力傳感器61、62。磁力傳感器61、62設(shè)置在已知的基準(zhǔn)位置(原點(diǎn)位置)。在活塞4V設(shè)有生成磁力線的磁鐵63。磁力傳感器61、62使由磁鐵63生成的磁力線透過來檢測磁力(磁通密度)，并輸出與磁力(磁通密度)相應(yīng)的電信號(電壓)。由磁力傳感器61、62檢測出的信號向計(jì)測用控制器30發(fā)送，在該計(jì)測用控制器30中，基于磁力傳感器61、62的檢測結(jié)果，執(zhí)行使根據(jù)位置傳感器10的檢測結(jié)果得到的行程位置向基準(zhǔn)位置(原點(diǎn)位置)復(fù)位的處理。
[0108]控制用控制器30a經(jīng)由通信終端41及天線9而能夠與通信衛(wèi)星43發(fā)送接收信息。與基于從通信衛(wèi)星43通過通信終端41及天線9接收到的信息而檢測出的作業(yè)機(jī)4的刃尖的水平及垂直位置相關(guān)的位置信息向控制用控制器30a及計(jì)測用控制器30發(fā)送，由此能夠基于該位置信息自動控制作業(yè)機(jī)4的刃尖。
[0109]接下來，說明本實(shí)施方式的作用效果。
[0110]根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)1，計(jì)測用控制器30基于從回轉(zhuǎn)式編碼器20輸出的脈沖信號，來修正由位置傳感器10測定出的行程長度的偏差。由于能夠準(zhǔn)確地檢測該脈沖信號，因此，通過基于由回轉(zhuǎn)式編碼器20輸出的脈沖信號來修正由位置傳感器10測定出的行程長度的偏差，能夠準(zhǔn)確地計(jì)測行程長度。
[0111]在上述的液壓挖掘機(jī)1中，回轉(zhuǎn)式編碼器20設(shè)置在不受工作油的溫度的影響的車輛主體la等上。由于以該回轉(zhuǎn)式編碼器20輸出的與作業(yè)機(jī)的轉(zhuǎn)動量對應(yīng)的脈沖信號為基準(zhǔn)來矯正位置傳感器10的計(jì)測值，因此，在作業(yè)中能準(zhǔn)確地修正行程長度的偏差，從而進(jìn)行精確的行程長度的計(jì)測。
[0112]在上述的液壓挖掘機(jī)1中，回轉(zhuǎn)式編碼器20在液壓缸的行程末端以外的基準(zhǔn)位置輸出基準(zhǔn)脈沖信號。在液壓挖掘機(jī)中，在作業(yè)中液壓缸到達(dá)液壓缸的行程末端的情況較少，因此通過將液壓缸的行程末端以外的位置設(shè)為基準(zhǔn)位置，在作業(yè)中能夠準(zhǔn)確地計(jì)測行程長度。
[0113]在上述的液壓挖掘機(jī)1中，回轉(zhuǎn)式編碼器20在位于下述范圍內(nèi)的基準(zhǔn)位置輸出Z相脈沖信號，上述范圍是比活塞桿4Y的伸長側(cè)的行程末端位置靠活塞桿4Y的缸筒4X外的一方端側(cè)、且比活塞桿4Y的收縮側(cè)的行程末端位置靠活塞桿4Y的缸筒4X內(nèi)的另一方端側(cè)的范圍。通過將該范圍內(nèi)的位置設(shè)為基準(zhǔn)位置，在作業(yè)中能夠準(zhǔn)確地計(jì)測行程長度。
[0114]在上述的液壓挖掘機(jī)1中，將與相同整數(shù)次的A相脈沖信號對應(yīng)的基準(zhǔn)行程長度和由位置傳感器10測定出的行程長度進(jìn)行比較，能夠修正行程長度的偏差。而且，由于使用整數(shù)次的A相脈沖信號，因此能夠抑制每一次的A相脈沖信號的基準(zhǔn)行程長度及計(jì)測出的行程長度的誤差的影響。
[0115]在上述的液壓挖掘機(jī)1中，基準(zhǔn)行程長度及行程長度的測定中的圓盤部25的轉(zhuǎn)動方向相同，因此能夠排除因圓盤部25的轉(zhuǎn)動方向不同而產(chǎn)生的誤差，因此能夠進(jìn)行更高精度的修正。
[0116]上述的液壓挖掘機(jī)1經(jīng)由將第一球關(guān)節(jié)52a夾設(shè)于之間而連接的第一桿51和第二桿53，使作業(yè)機(jī)4的轉(zhuǎn)動向回轉(zhuǎn)式編碼器20傳播，通過回轉(zhuǎn)式編碼器20來計(jì)測其轉(zhuǎn)動量。由此，來自作業(yè)機(jī)4的負(fù)載、振動未直接向回轉(zhuǎn)式編碼器20傳播，因此轉(zhuǎn)動量計(jì)測的精度高，而且，回轉(zhuǎn)式編碼器20的壽命變長。
[0117]本發(fā)明的一實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)的液壓缸的行程計(jì)測方法具備以下的工序。利用位置傳感器10來測定液壓缸的行程長度作為旋轉(zhuǎn)量，該液壓缸將由斗桿4a及動臂4b中的任一個構(gòu)成的可動部支承為相對于由車輛主體la及斗桿4a中的任一個構(gòu)成的基體部能夠轉(zhuǎn)動。利用受光部基于透過了多個透過部25a的發(fā)光形成脈沖信號，并通過回轉(zhuǎn)式編碼器20輸出該脈沖信號，該脈沖信號與圓盤部25的轉(zhuǎn)動角度相應(yīng)地產(chǎn)生、且與作業(yè)機(jī)4的轉(zhuǎn)動角度相關(guān)聯(lián)，該圓盤部25配置有使來自發(fā)光部26的發(fā)光向受光部27透過的多個透過部25a且與可動部相對于基體部的轉(zhuǎn)動同步地轉(zhuǎn)動?；趶幕剞D(zhuǎn)式編碼器20輸出的脈沖信號，利用控制部30來修正由位置傳感器10測定出的行程長度的偏差。由于能夠準(zhǔn)確地檢測該脈沖信號，因此，通過基于從回轉(zhuǎn)式編碼器20輸出的脈沖信號來修正由位置傳感器10測定出的行程長度的偏差，能夠準(zhǔn)確地修正行程長度的偏差而計(jì)測液壓缸的行程長度。
[0118]在上述的一實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)的液壓缸的行程計(jì)測方法中，在液壓缸停止時，修正行程長度的偏差。通過在液壓缸停止時修正行程長度的偏差，能夠準(zhǔn)確地計(jì)測行程長度。
[0119]在上述的一實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)的液壓缸的行程計(jì)測方法中，根據(jù)由基準(zhǔn)位置得出的與整數(shù)個脈沖信號對應(yīng)的基準(zhǔn)行程長度來修正與整數(shù)個脈沖信號相對應(yīng)地由位置傳感器10測定的行程長度的偏差。因此，能夠始終在相同的行程位置處進(jìn)行矯正。其結(jié)果是，矯正的精度、即計(jì)測的精度提高。
[0120]在上述的一實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)的液壓缸的行程計(jì)測方法中，使活塞桿4Y相對于缸筒4X向同一方向移動來修正行程長度的偏差，因此能夠排除在活塞桿4Y相對于缸筒4X移動的方向不同時產(chǎn)生的位置傳感器10的滑動引起的行程長度的偏差。
[0121]應(yīng)認(rèn)為本次公開的實(shí)施方式全部的點(diǎn)為例示而不是限制性的內(nèi)容。本發(fā)明的范圍不是由上述的說明而是由權(quán)利要求書表示，包括與權(quán)利要求書等同意義及范圍內(nèi)的全部變更。
[0122]【符號說明】
[0123]1液壓挖掘機(jī)，la車輛主體，2下部行駛體，2a履帶，3上部回旋體，3a發(fā)動機(jī)，3b回旋馬達(dá)，4作業(yè)機(jī)，4a斗桿，4b動臂，4c鏟斗，4d鏟斗缸，4e動臂缸，4f斗桿缸，4V活塞，4W缸蓋，4X缸筒，4Y活塞桿，5駕駛室，6發(fā)動機(jī)室，7平衡重，8駕駛席，9天線，10位置傳感器，11旋轉(zhuǎn)輥，12旋轉(zhuǎn)中心軸，13旋轉(zhuǎn)傳感器部，13a、63磁鐵，14殼體，20回轉(zhuǎn)式編碼器，20a、61磁力傳感器，21框體，22旋轉(zhuǎn)軸，23軸承，25圓盤部，25a透過部，26發(fā)光部，27受光部，30計(jì)測用控制器(控制部)，30a控制用控制器，40B缸底部側(cè)油室，40H缸蓋側(cè)油室，51第一桿，52a第一球關(guān)節(jié)，52b第二球關(guān)節(jié)，53第二桿，101操作桿裝置，101a操作桿，101b檢測部，102控制閥，103液壓泵，103a斜板，104伺服機(jī)構(gòu)，105發(fā)動機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，106噴出油路，107、108油路，109蓄電池，110發(fā)動機(jī)點(diǎn)火開關(guān)。
【權(quán)利要求】
1.一種液壓挖掘機(jī)，其具備: 基體部，其由車輛主體及斗桿中的任一個構(gòu)成； 可動部，其被支承為相對于所述基體部能夠轉(zhuǎn)動； 液壓缸,其將所述可動部支承為相對于所述基體部能夠轉(zhuǎn)動； 位置傳感器，其安裝于所述液壓缸，用于檢測所述液壓缸的行程長度； 回轉(zhuǎn)式編碼器，其安裝于所述基體部和所述可動部，具有發(fā)光部、能夠接受來自所述發(fā)光部的發(fā)光的受光部、配置有使來自所述發(fā)光部的發(fā)光向所述受光部透過的多個透過部且與所述可動部相對于所述基體部的轉(zhuǎn)動同步地轉(zhuǎn)動的圓盤部，所述受光部基于透過了所述多個透過部的發(fā)光輸出與所述圓盤部的轉(zhuǎn)動角度相應(yīng)地產(chǎn)生、且將所述圓盤部的轉(zhuǎn)動角度與所述可動部的轉(zhuǎn)動角度相關(guān)聯(lián)的脈沖信號； 控制部，其基于從所述回轉(zhuǎn)式編碼器輸出的所述脈沖信號，來修正由所述位置傳感器測定出的行程長度的偏差，從而計(jì)測所述液壓缸的行程長度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓挖掘機(jī)，其中， 所述回轉(zhuǎn)式編碼器輸出作為所述脈沖信號的A相脈沖信號、相位與所述A相脈沖信號相差90°的B相脈沖信號和在所述液壓缸的行程末端以外的基準(zhǔn)位置輸出的Z相脈沖信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓挖掘機(jī)，其中， 所述液壓缸包括缸筒和在所述缸筒內(nèi)相對于所述缸筒能夠相對移動的活塞桿， 所述回轉(zhuǎn)式編碼器在位于下述范圍內(nèi)的所述基準(zhǔn)位置輸出所述Z相脈沖信號，上述范圍是比所述活塞桿的伸長側(cè)的行程末端位置靠所述活塞桿的所述缸筒外的一方端側(cè)、且比所述活塞桿的收縮側(cè)的行程末端位置靠所述活塞桿的所述缸筒內(nèi)的另一方端側(cè)的范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的液壓挖掘機(jī)，其中， 所述控制部對與輸出了所述Z相脈沖信號之后的整數(shù)次的所述A相脈沖信號對應(yīng)的基準(zhǔn)行程長度進(jìn)行存儲， 所述控制部根據(jù)所述基準(zhǔn)行程長度來修正與所述整數(shù)次的所述A相脈沖信號對應(yīng)地由所述位置傳感器測定出的行程長度的偏差。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液壓挖掘機(jī)，其中， 所述基準(zhǔn)行程長度及所述行程長度的測定中的所述圓盤部的轉(zhuǎn)動方向相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的液壓挖掘機(jī)，其中， 該液壓挖掘機(jī)還具備: 與安裝在所述基體部上的所述回轉(zhuǎn)式編碼器連接的第一桿； 與所述可動部連接的第二桿； 將所述第一桿和所述第二桿連接成轉(zhuǎn)動自如的球關(guān)節(jié)。
7.一種液壓挖掘機(jī)的液壓缸的行程計(jì)測方法，其具備: 測定液壓缸的行程長度的工序，該液壓缸將可動部支承為相對于由車輛主體及斗桿中的任一個構(gòu)成的基體部能夠轉(zhuǎn)動； 輸出與所述可動部相對于所述基體部的轉(zhuǎn)動角度相關(guān)聯(lián)的信號的工序； 基于所述信號來修正測定出的行程長度的偏差從而計(jì)測所述液壓缸的行程長度的工序。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液壓挖掘機(jī)的液壓缸的行程計(jì)測方法，其中， 測定所述液壓缸的行程長度的工序包括利用旋轉(zhuǎn)傳感器測定所述液壓缸的行程長度作為旋轉(zhuǎn)量的工序， 輸出所述信號的工序包括受光部基于透過了多個透過部的發(fā)光而形成脈沖信號并通過回轉(zhuǎn)式編碼器輸出該脈沖信號的工序，該脈沖信號與圓盤部的轉(zhuǎn)動角度相應(yīng)地產(chǎn)生、且將所述轉(zhuǎn)動角度與所述液壓缸的行程長度相關(guān)聯(lián)，該圓盤部配置有使來自發(fā)光部的發(fā)光向所述受光部透過的所述多個透過部且與所述可動部相對于所述基體部的轉(zhuǎn)動同步地轉(zhuǎn)動，計(jì)測所述液壓缸的行程長度的工序包括利用控制部基于從所述回轉(zhuǎn)式編碼器輸出的所述脈沖信號，來修正由所述旋轉(zhuǎn)傳感器測定出的行程長度的偏差的工序。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液壓挖掘機(jī)的液壓缸的行程計(jì)測方法，其中， 利用所述控制部進(jìn)行修正的工序包括在所述液壓缸停止時，基于從所述回轉(zhuǎn)式編碼器輸出的所述脈沖信號，來修正由所述旋轉(zhuǎn)傳感器測定出的行程長度的偏差的工序。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的液壓挖掘機(jī)的液壓缸的行程計(jì)測方法，其中， 利用所述控制部進(jìn)行修正的工序包括根據(jù)與從基準(zhǔn)位置起的整數(shù)個所述脈沖信號對應(yīng)的基準(zhǔn)行程長度，來修正與上述整數(shù)個脈沖信號相對應(yīng)地由所述位置傳感器測定出的行程長度的偏差的工序。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液壓挖掘機(jī)的液壓缸的行程計(jì)測方法，其中， 所述基準(zhǔn)行程長度及所述行程長度的測定中的所述液壓缸的活塞桿的相對于缸筒的移動方向相同。
【文檔編號】G01D5/244GK104254754SQ201380003219
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月18日
【發(fā)明者】作田征博, 新谷了, 影山雅人 申請人:株式會社小松制作所