JP3145032B2 - 作業機械における油圧シリンダの制振装置 - Google Patents
作業機械における油圧シリンダの制振装置Info
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- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
- E02F9/2203—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function
- E02F9/2207—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function for reducing or compensating oscillations
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- E02F9/2217—Hydraulic or pneumatic drives with energy recovery arrangements, e.g. using accumulators, flywheels
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- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種建設作業や土
木作業を行う油圧ショベル、ホイールローダー等の作業
機械における油圧シリンダの技術分野に属するものであ
る。
木作業を行う油圧ショベル、ホイールローダー等の作業
機械における油圧シリンダの技術分野に属するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、この種作業機械に設けられる油
圧シリンダの一つとして、例えば油圧ショベルのフロン
トアタッチメントを構成するブームを上下揺動させるた
めのブームシリンダがあるが、該ブームシリンダは、フ
ロントアタッチメントの質量相当分の負荷を分担してい
る。このため、ブームシリンダの伸縮作動を開始したり
停止させたりしたとき、フロントアタッチメントの慣性
モーメントと油圧シリンダ内の圧油の圧縮性に基づく油
柱バネとによって固有の振動が励起され、これによって
フロントアタッチメントのみならず機体全体が振動する
ことになって、オペレータの乗心地を損なうばかりか、
作業性も低下する。
圧シリンダの一つとして、例えば油圧ショベルのフロン
トアタッチメントを構成するブームを上下揺動させるた
めのブームシリンダがあるが、該ブームシリンダは、フ
ロントアタッチメントの質量相当分の負荷を分担してい
る。このため、ブームシリンダの伸縮作動を開始したり
停止させたりしたとき、フロントアタッチメントの慣性
モーメントと油圧シリンダ内の圧油の圧縮性に基づく油
柱バネとによって固有の振動が励起され、これによって
フロントアタッチメントのみならず機体全体が振動する
ことになって、オペレータの乗心地を損なうばかりか、
作業性も低下する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、前記振動を抑
制するため、油圧シリンダへの圧油供給切換えを行うコ
ントロールバルブと油圧シリンダとのあいだの油路に、
オリフィス等の制振機器を設けることが提唱される。し
かるにこの様にすると、油圧シリンダへの円滑な圧油供
給が妨げられて油圧シリンダの動作速度の低下を招くこ
となって好ましくなく、ここに本発明が解決しようとす
る問題があった。
制するため、油圧シリンダへの圧油供給切換えを行うコ
ントロールバルブと油圧シリンダとのあいだの油路に、
オリフィス等の制振機器を設けることが提唱される。し
かるにこの様にすると、油圧シリンダへの円滑な圧油供
給が妨げられて油圧シリンダの動作速度の低下を招くこ
となって好ましくなく、ここに本発明が解決しようとす
る問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創
作されたものであって、メイン油圧ポンプからの圧油供
給に基づき伸縮作動する油圧シリンダを備えてなる作業
機械において、該油圧シリンダの圧力を検知する圧力検
知手段と、前記メイン油圧ポンプとは別経路で油圧シリ
ンダに圧油を供給するサブ油圧ポンプと、該サブ油圧ポ
ンプから油圧シリンダへの圧油供給制御を行うサーボ弁
と、油圧シリンダの変位量または油圧シリンダにより動
作する動作体の変位量を検知する変位検知手段と、油圧
シリンダの伸縮作動を行うべく操作される操作具の操作
状態を検知する操作状態検知手段と、前記サーボ弁に制
御指令を出力する制御部とを設けるにあたり、該制御部
に、圧力検知手段からの入力信号に基づいて油圧シリン
ダに生じる両油室管の動差圧を導出し、該導出された動
差圧を低減するための圧油供給制御を行うようサーボ弁
に対して制御指令を出力する動差圧制御手段と、操作状
態検知手段から油圧シリンダを停止させるべく操作され
たことの検知信号が入力された場合、現在の油圧シリン
ダまたは動作体の変位量が、前記停止操作検知があった
時点の変位検知手段の検知値となるよう前記サーボ弁に
対して制御指令を出力する変位制御手段とを設けると共
に、前記圧力検知手段は、油圧シリンダの伸長側、縮小
側の各油室の圧力を検知する圧力検知センサを用いて構
成され、動差圧制御手段は、前記圧力検知センサからの
検知値に基づいて両油室の差圧を演算する演算部と、該
演算された差圧のうち振動性の動差圧成分を通過させる
バンドパスフィルタとを用いて構成され、変位検知手段
は、操作状態検知手段から停止操作検知があった時点の
油圧シリンダまたは動作体の変位を記憶する記憶部と、
該記憶された変位と現在の油圧シリンダまたは動作体の
変位との変位差を演算する演算部と、該演算された変位
差のうち静成分を通過させる位相遅れ補償フィルタとを
用いて構成されている作業機械における油圧シリンダの
制振装置である。そしてこの様にすることにより、油圧
シリンダに動差圧が発生した場合、該動差圧を低減させ
るための圧油がサブ油圧ポンプからブームシリンダに供
給されることになって、動差圧が急速に減衰し、油圧シ
リンダのみならず機械全体の振動が抑制されることにな
って、操作性、作業性の向上に貢献できる。このものに
おいて、両油室の差圧ＰＬを演算するにあたり、伸長側
油室の圧力をＰ１、受圧面積をＡ１、また縮小側油室の
圧力をＰ２、受圧面積をＡ２とすると、前記差圧ＰＬ
は、式 ＰＬ＝Ｐ１−（Ａ２／Ａ１）・Ｐ２ で演算される 作業機械における油圧シリンダの制振装置
とすることができる。さらにこれらにおいて、サブ油圧
ポンプから油圧シリンダに至る油路には、該油路の圧力
を保持するためのアキュムレータが設けられている作業
機械における油圧シリンダの制振装置とすることができ
る。
情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創
作されたものであって、メイン油圧ポンプからの圧油供
給に基づき伸縮作動する油圧シリンダを備えてなる作業
機械において、該油圧シリンダの圧力を検知する圧力検
知手段と、前記メイン油圧ポンプとは別経路で油圧シリ
ンダに圧油を供給するサブ油圧ポンプと、該サブ油圧ポ
ンプから油圧シリンダへの圧油供給制御を行うサーボ弁
と、油圧シリンダの変位量または油圧シリンダにより動
作する動作体の変位量を検知する変位検知手段と、油圧
シリンダの伸縮作動を行うべく操作される操作具の操作
状態を検知する操作状態検知手段と、前記サーボ弁に制
御指令を出力する制御部とを設けるにあたり、該制御部
に、圧力検知手段からの入力信号に基づいて油圧シリン
ダに生じる両油室管の動差圧を導出し、該導出された動
差圧を低減するための圧油供給制御を行うようサーボ弁
に対して制御指令を出力する動差圧制御手段と、操作状
態検知手段から油圧シリンダを停止させるべく操作され
たことの検知信号が入力された場合、現在の油圧シリン
ダまたは動作体の変位量が、前記停止操作検知があった
時点の変位検知手段の検知値となるよう前記サーボ弁に
対して制御指令を出力する変位制御手段とを設けると共
に、前記圧力検知手段は、油圧シリンダの伸長側、縮小
側の各油室の圧力を検知する圧力検知センサを用いて構
成され、動差圧制御手段は、前記圧力検知センサからの
検知値に基づいて両油室の差圧を演算する演算部と、該
演算された差圧のうち振動性の動差圧成分を通過させる
バンドパスフィルタとを用いて構成され、変位検知手段
は、操作状態検知手段から停止操作検知があった時点の
油圧シリンダまたは動作体の変位を記憶する記憶部と、
該記憶された変位と現在の油圧シリンダまたは動作体の
変位との変位差を演算する演算部と、該演算された変位
差のうち静成分を通過させる位相遅れ補償フィルタとを
用いて構成されている作業機械における油圧シリンダの
制振装置である。そしてこの様にすることにより、油圧
シリンダに動差圧が発生した場合、該動差圧を低減させ
るための圧油がサブ油圧ポンプからブームシリンダに供
給されることになって、動差圧が急速に減衰し、油圧シ
リンダのみならず機械全体の振動が抑制されることにな
って、操作性、作業性の向上に貢献できる。このものに
おいて、両油室の差圧ＰＬを演算するにあたり、伸長側
油室の圧力をＰ１、受圧面積をＡ１、また縮小側油室の
圧力をＰ２、受圧面積をＡ２とすると、前記差圧ＰＬ
は、式 ＰＬ＝Ｐ１−（Ａ２／Ａ１）・Ｐ２ で演算される 作業機械における油圧シリンダの制振装置
とすることができる。さらにこれらにおいて、サブ油圧
ポンプから油圧シリンダに至る油路には、該油路の圧力
を保持するためのアキュムレータが設けられている作業
機械における油圧シリンダの制振装置とすることができ
る。
【０００５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図面において、１は油圧ショベル
であって、該油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行
体２、下部走行体２の上部に旋回自在に支持される上部
旋回体３、上部旋回体３の前部に取り付けられるフロン
トアタッチメント４等の各部から構成されており、さら
にフロントアタッチメント４は、基端部が上部旋回体３
に上下揺動自在に支持されるブーム５、該ブーム５の先
端部に前後揺動自在に支持されるアーム６、該アーム６
の先端部に揺動自在に支持されるバケット７、およびこ
れらの揺動を行うべくそれぞれ伸縮作動するブームシリ
ンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０等の
各部材から構成されていること等は従来通りである。
に基づいて説明する。図面において、１は油圧ショベル
であって、該油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行
体２、下部走行体２の上部に旋回自在に支持される上部
旋回体３、上部旋回体３の前部に取り付けられるフロン
トアタッチメント４等の各部から構成されており、さら
にフロントアタッチメント４は、基端部が上部旋回体３
に上下揺動自在に支持されるブーム５、該ブーム５の先
端部に前後揺動自在に支持されるアーム６、該アーム６
の先端部に揺動自在に支持されるバケット７、およびこ
れらの揺動を行うべくそれぞれ伸縮作動するブームシリ
ンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０等の
各部材から構成されていること等は従来通りである。
【０００６】前記ブームシリンダ８は、シリンダ筒８ａ
の基端部が上部旋回体３に、またピストンロッド８ｂの
先端部がブーム５にそれぞれ支持されており、そしてエ
ンジン（図示せず）の動力で駆動するメイン油圧ポンプ
１２からの圧油が伸長側油室８ｃおよび縮小側油室８ｄ
に供給されることで伸縮する構成となっているが、該メ
イン油圧ポンプ１２からブームシリンダ８に至るメイン
油路Ａ中には、ブームシリンダ８への圧油供給切換えを
行うためのコントロールバルブ１３が設けられている。
の基端部が上部旋回体３に、またピストンロッド８ｂの
先端部がブーム５にそれぞれ支持されており、そしてエ
ンジン（図示せず）の動力で駆動するメイン油圧ポンプ
１２からの圧油が伸長側油室８ｃおよび縮小側油室８ｄ
に供給されることで伸縮する構成となっているが、該メ
イン油圧ポンプ１２からブームシリンダ８に至るメイン
油路Ａ中には、ブームシリンダ８への圧油供給切換えを
行うためのコントロールバルブ１３が設けられている。
【０００７】また、１４はブームシリンダ８の伸縮作動
を行うための操作レバーであって、該操作レバー１４を
伸長側または縮小側に操作することに伴って、前記コン
トロールバルブ１３に設けられる伸長側パイロットポー
ト１３ａまたは縮小側パイロットポート１３ｂにパイロ
ット圧油が供給されるようになっている。
を行うための操作レバーであって、該操作レバー１４を
伸長側または縮小側に操作することに伴って、前記コン
トロールバルブ１３に設けられる伸長側パイロットポー
ト１３ａまたは縮小側パイロットポート１３ｂにパイロ
ット圧油が供給されるようになっている。
【０００８】そして、前記コントロールバルブ１３は、
伸長側、縮小側パイロットポート１３ａ、１３ｂの何れ
にもパイロット圧油が供給されていない状態では、ブー
ムシリンダ８に圧油を供給しない中立位置に位置してい
るが、伸長側パイロットポート１３ａまたは縮小側パイ
ロットポート１３ｂにパイロット圧油が供給されること
に伴い、メイン油圧ポンプ１２からの圧油をブームシリ
ンダ８の伸長側油室８ｃまたは縮小側油室８ｄに供給す
る圧油供給位置に切換わるように設定されている。
伸長側、縮小側パイロットポート１３ａ、１３ｂの何れ
にもパイロット圧油が供給されていない状態では、ブー
ムシリンダ８に圧油を供給しない中立位置に位置してい
るが、伸長側パイロットポート１３ａまたは縮小側パイ
ロットポート１３ｂにパイロット圧油が供給されること
に伴い、メイン油圧ポンプ１２からの圧油をブームシリ
ンダ８の伸長側油室８ｃまたは縮小側油室８ｄに供給す
る圧油供給位置に切換わるように設定されている。
【０００９】一方、１５はサブ油圧ポンプであって、該
サブ油圧ポンプ１５からの圧油は、前記メイン油路Ａに
対して並列状に設けられるサブ油路Ｂを経由してブーム
シリンダ８の各油室８ｃ、８ｄに供給される構成となっ
ているが、該サブ油路Ｂには後述する制御部１６からの
制御指令に基づいて開閉制御されるサーボ弁１７が設け
られている。
サブ油圧ポンプ１５からの圧油は、前記メイン油路Ａに
対して並列状に設けられるサブ油路Ｂを経由してブーム
シリンダ８の各油室８ｃ、８ｄに供給される構成となっ
ているが、該サブ油路Ｂには後述する制御部１６からの
制御指令に基づいて開閉制御されるサーボ弁１７が設け
られている。
【００１０】また、Ｃは前記サブ油圧ポンプ１５からサ
ーボ弁１７に至るサブ油路Ｂから分岐して油タンク１９
に至るサブリリーフ油路であって、該サブリリーフ油路
Ｃには、前記サブ油路Ｂの圧力が所定圧以上となったと
きに該サブ油路Ｂの圧油を油タンク１９に逃がすリリー
フ弁２０が設けられているが、さらに該リリーフ弁２０
の上流側には、圧力を蓄積するアキュムレータ１１が設
けられている。そして、後述するように制御部１６から
の制御指令に基づき前記サーボ弁１７が開いてサブ油路
Ｂの圧油がブームシリンダ８に流れたとき、アキュムレ
ータ１１に蓄積された圧油が放出されることによりサブ
油路Ｂの圧力低下を防ぐように構成されている。
ーボ弁１７に至るサブ油路Ｂから分岐して油タンク１９
に至るサブリリーフ油路であって、該サブリリーフ油路
Ｃには、前記サブ油路Ｂの圧力が所定圧以上となったと
きに該サブ油路Ｂの圧油を油タンク１９に逃がすリリー
フ弁２０が設けられているが、さらに該リリーフ弁２０
の上流側には、圧力を蓄積するアキュムレータ１１が設
けられている。そして、後述するように制御部１６から
の制御指令に基づき前記サーボ弁１７が開いてサブ油路
Ｂの圧油がブームシリンダ８に流れたとき、アキュムレ
ータ１１に蓄積された圧油が放出されることによりサブ
油路Ｂの圧力低下を防ぐように構成されている。
【００１１】さらに、２１、２２は前記ブームシリンダ
８の各油室８ｃ、８ｄの圧力をそれぞれ検知するシリン
ダ圧力検知センサ、２３はブーム５の上部旋回体３に対
する揺動角度を検知するブーム角度検知センサ、２４、
２５は前記操作レバー１４の操作に基づいてコントロー
ルバルブ１３のパイロットポート１３ａ、１３ｂに供給
されるパイロット圧油の圧力を検知するパイロット圧力
検知センサであって、これら各検知センサ２１〜２５の
検知信号は、前記制御部１６に入力されるように構成さ
れている。
８の各油室８ｃ、８ｄの圧力をそれぞれ検知するシリン
ダ圧力検知センサ、２３はブーム５の上部旋回体３に対
する揺動角度を検知するブーム角度検知センサ、２４、
２５は前記操作レバー１４の操作に基づいてコントロー
ルバルブ１３のパイロットポート１３ａ、１３ｂに供給
されるパイロット圧油の圧力を検知するパイロット圧力
検知センサであって、これら各検知センサ２１〜２５の
検知信号は、前記制御部１６に入力されるように構成さ
れている。
【００１２】前記制御部１６は、マイクロコンピュータ
等を用いて構成されるものであるが、このものは、前記
各検知センサ２１〜２５からの入力信号に基づいて、前
記サーボ弁１７に対して制御指令を出力する構成となっ
ている。ここで、制御部１６における制御手順につい
て、図２に基づいて説明すると、２６は差圧演算器であ
って、該差圧演算器２６は、前記シリンダ圧力検知セン
サ２１、２２からの入力信号に基づいて、ブームシリン
ダ８の両油室８ｃ、８ｄ間の差圧ＰＬを演算する。この
とき、各油室８ｃ、８ｄの受圧面積は一般に等しくない
ため、受圧面積補正器２７により補正された値を用いて
演算する。つまり、伸長側油室８ｃの圧力をＰ１、受圧
面積をＡ１、また縮小側油室８ｄの圧力をＰ２、受圧面
積をＡ２とすると、前記差圧ＰＬは、式 ＰＬ＝Ｐ１−（Ａ２／Ａ１）・Ｐ２ で表わされる。
等を用いて構成されるものであるが、このものは、前記
各検知センサ２１〜２５からの入力信号に基づいて、前
記サーボ弁１７に対して制御指令を出力する構成となっ
ている。ここで、制御部１６における制御手順につい
て、図２に基づいて説明すると、２６は差圧演算器であ
って、該差圧演算器２６は、前記シリンダ圧力検知セン
サ２１、２２からの入力信号に基づいて、ブームシリン
ダ８の両油室８ｃ、８ｄ間の差圧ＰＬを演算する。この
とき、各油室８ｃ、８ｄの受圧面積は一般に等しくない
ため、受圧面積補正器２７により補正された値を用いて
演算する。つまり、伸長側油室８ｃの圧力をＰ１、受圧
面積をＡ１、また縮小側油室８ｄの圧力をＰ２、受圧面
積をＡ２とすると、前記差圧ＰＬは、式 ＰＬ＝Ｐ１−（Ａ２／Ａ１）・Ｐ２ で表わされる。
【００１３】次に、２８は差圧偏差演算器であって、該
差圧偏差演算器２８は、前記差圧演算器２６により演算
された差圧ＰＬの目標値（本実施の形態においては
「０」）からの偏差を演算して第一フィルタ２９に送
る。
差圧偏差演算器２８は、前記差圧演算器２６により演算
された差圧ＰＬの目標値（本実施の形態においては
「０」）からの偏差を演算して第一フィルタ２９に送
る。
【００１４】前記第一フィルタ２９は、バンドパス形の
フィルタであって、このものは、前記差圧偏差演算器２
８から送られてきた信号のうち、ブームシリンダ８の油
柱による固有振動数近傍の周波数帯域（例えば、１〜６
Ｈｚ）のもの、つまり振動性の動差圧成分だけを通過さ
せ、その他の静圧あるいはブームシリンダ８の伸縮作動
に伴う圧力変動のような非常にゆっくりとした成分や高
周波の雑音成分を除外する。そしてこの第一フィルタ２
９の伝達関数Ｇｐ1（ｓ）は、式 Ｇｐ1（ｓ）＝Ｔｐ2ｓ／（Ｔｐ1・Ｔｐ2・ｓ2＋Ｔｐ2ｓ
＋１） で表される。ここで、Ｔｐ1、Ｔｐ2は時定数であるが、
１〜６Ｈｚを第一フィルタ２９の通過帯域とするために
は、 Ｔｐ1＝２．７×１０-2（ｓｅｃ）、Ｔｐ2＝１．６×１
０-1（ｓｅｃ） とする必要がある。この場合の第一フィルタ２９の周波
数特性を図３に示す。そして、この第一フィルタ２９を
通過するものをここでは動差圧と見做し、これに通常ゲ
インＫｐ1を乗じたもの（Ｋｐ1・Ｇｐ1）を動差圧制御
信号としてサーボ弁信号演算器３０に出力する。
フィルタであって、このものは、前記差圧偏差演算器２
８から送られてきた信号のうち、ブームシリンダ８の油
柱による固有振動数近傍の周波数帯域（例えば、１〜６
Ｈｚ）のもの、つまり振動性の動差圧成分だけを通過さ
せ、その他の静圧あるいはブームシリンダ８の伸縮作動
に伴う圧力変動のような非常にゆっくりとした成分や高
周波の雑音成分を除外する。そしてこの第一フィルタ２
９の伝達関数Ｇｐ1（ｓ）は、式 Ｇｐ1（ｓ）＝Ｔｐ2ｓ／（Ｔｐ1・Ｔｐ2・ｓ2＋Ｔｐ2ｓ
＋１） で表される。ここで、Ｔｐ1、Ｔｐ2は時定数であるが、
１〜６Ｈｚを第一フィルタ２９の通過帯域とするために
は、 Ｔｐ1＝２．７×１０-2（ｓｅｃ）、Ｔｐ2＝１．６×１
０-1（ｓｅｃ） とする必要がある。この場合の第一フィルタ２９の周波
数特性を図３に示す。そして、この第一フィルタ２９を
通過するものをここでは動差圧と見做し、これに通常ゲ
インＫｐ1を乗じたもの（Ｋｐ1・Ｇｐ1）を動差圧制御
信号としてサーボ弁信号演算器３０に出力する。
【００１５】さらに、サーボ弁信号演算器３０は、前記
送られてきた動差圧制御信号をサーボ弁１７の駆動信号
に演算し、これをサーボアンプ３１に出力する。そし
て、該サーボアンプ３１によって増幅された駆動信号が
サーボ弁１７に出力され、これによりサーボ弁１７は、
前記動差圧を急速に低減させるための圧油をブームシリ
ンダ８に供給するよう開度量制御されるようになってい
る。
送られてきた動差圧制御信号をサーボ弁１７の駆動信号
に演算し、これをサーボアンプ３１に出力する。そし
て、該サーボアンプ３１によって増幅された駆動信号が
サーボ弁１７に出力され、これによりサーボ弁１７は、
前記動差圧を急速に低減させるための圧油をブームシリ
ンダ８に供給するよう開度量制御されるようになってい
る。
【００１６】一方、３２はパイロット信号演算器、３３
は絶対値演算器であって、これら演算器３２、３３は、
前記パイロット圧力検知センサ２４、２５の検知信号に
基づいて動作指令値Ｘを演算し、該動作指令値Ｘを判定
切替器３４の判定部３４ａに出力する。判定部３４ａで
は、送られてきた動作指令値Ｘが予め設定される判定値
Ｙよりも大きいか否かの判定を行う。ここで、動作指令
値Ｘが判定値Ｙよりも大きいか等しい（Ｘ≧Ｙ）と判定
された場合、操作レバー１４がブーム５の揺動を行うべ
く操作されているとして、切替部３４ｂにＯＮの指令を
出力する。これに対し、動作指令値Ｘが判定値Ｙよりも
小さい（Ｘ＜Ｙ）と判定された場合、操作レバー１４が
ブーム５を停止させるべく中立位置に操作されていると
して、切替部３４ｂにＯＦＦの指令を出力する。
は絶対値演算器であって、これら演算器３２、３３は、
前記パイロット圧力検知センサ２４、２５の検知信号に
基づいて動作指令値Ｘを演算し、該動作指令値Ｘを判定
切替器３４の判定部３４ａに出力する。判定部３４ａで
は、送られてきた動作指令値Ｘが予め設定される判定値
Ｙよりも大きいか否かの判定を行う。ここで、動作指令
値Ｘが判定値Ｙよりも大きいか等しい（Ｘ≧Ｙ）と判定
された場合、操作レバー１４がブーム５の揺動を行うべ
く操作されているとして、切替部３４ｂにＯＮの指令を
出力する。これに対し、動作指令値Ｘが判定値Ｙよりも
小さい（Ｘ＜Ｙ）と判定された場合、操作レバー１４が
ブーム５を停止させるべく中立位置に操作されていると
して、切替部３４ｂにＯＦＦの指令を出力する。
【００１７】さらに、切替部３４ｂには、前記ブーム角
度検知センサ２３からの検知信号が入力されるようにな
っており、そして切替部３４ｂは、前述した判定部３４
ａからの指令がＯＮの場合には、ブーム角度検知センサ
２３の検知信号を記憶器３５に出力し、判定部３４ａか
らの指令がＯＦＦである場合には検知信号を出力しない
ように設定されている。これにより記憶器３５には、操
作レバー１４がブーム５の揺動を行うべく操作されてい
る場合には、現在のブーム揺動角度Ｒが入力されてこれ
が記憶データとなり、また操作レバー１４がブーム５の
停止を行うべく操作されている場合には、現在のブーム
揺動角度Ｒは入力されないこととなって、停止操作され
る直前（これを近似的に停止操作したとき、とする。）
のブーム揺動角度Ｒｄが記憶データとなるが、この記憶
器３５に記憶されているブーム揺動角度ＲまたはＲｄの
データが目標値として設定される。
度検知センサ２３からの検知信号が入力されるようにな
っており、そして切替部３４ｂは、前述した判定部３４
ａからの指令がＯＮの場合には、ブーム角度検知センサ
２３の検知信号を記憶器３５に出力し、判定部３４ａか
らの指令がＯＦＦである場合には検知信号を出力しない
ように設定されている。これにより記憶器３５には、操
作レバー１４がブーム５の揺動を行うべく操作されてい
る場合には、現在のブーム揺動角度Ｒが入力されてこれ
が記憶データとなり、また操作レバー１４がブーム５の
停止を行うべく操作されている場合には、現在のブーム
揺動角度Ｒは入力されないこととなって、停止操作され
る直前（これを近似的に停止操作したとき、とする。）
のブーム揺動角度Ｒｄが記憶データとなるが、この記憶
器３５に記憶されているブーム揺動角度ＲまたはＲｄの
データが目標値として設定される。
【００１８】また、３６は変位偏差演算器であって、こ
のものは、ブーム角度検知センサ２３から入力される検
知信号と、前記記憶器３５に記憶されている目標値Ｒま
たはＲｄとの偏差を演算して、第二フィルタ３７に出力
する。ここで、前述したように操作レバー１４がブーム
５の揺動を行うべく操作されている場合には、目標値は
現在のブーム揺動角度Ｒであるため偏差は「０」にな
る。これに対し、ブーム５の停止を行うべく操作されて
いる場合には、目標値は該停止操作されたときのブーム
揺動角度Ｒｄであるため、これと現在のブーム揺動角度
Ｒとの偏差が演算される。
のものは、ブーム角度検知センサ２３から入力される検
知信号と、前記記憶器３５に記憶されている目標値Ｒま
たはＲｄとの偏差を演算して、第二フィルタ３７に出力
する。ここで、前述したように操作レバー１４がブーム
５の揺動を行うべく操作されている場合には、目標値は
現在のブーム揺動角度Ｒであるため偏差は「０」にな
る。これに対し、ブーム５の停止を行うべく操作されて
いる場合には、目標値は該停止操作されたときのブーム
揺動角度Ｒｄであるため、これと現在のブーム揺動角度
Ｒとの偏差が演算される。
【００１９】前記第二フィルタ３７は、位相遅れ補償フ
ィルタであって、このものは、前記変位偏差演算器３６
から送られてきた信号のうち、非常に周波数の低い成分
のみを通過させ、前述した動差圧制御に影響を与えない
ように設定されている。この第二フィルタ３７の伝達関
数Ｇｄ（ｓ）は、式 Ｇｄ（ｓ）＝（ｋｄ・Ｔｄｓ＋１）／（Ｔｄｓ＋１） で表される。ここで、ｋｄは定数、Ｔｄは時定数である
が、例えば、 ｋｄ＝０．１、Ｔｄ＝１０（ｓｅｃ） のように設定した場合には、図３に示すように折点周波
数１．５９×１０-1（Ｈｚ）を越えた制振周波数域にお
いて約−２０ｄＢとなる良好なフィルタが得られる。こ
の第二フィルタ３７を通過するものは、ブーム揺動角度
変位の静成分のみであり、これに通常ゲインＫｄを乗じ
たもの（Ｋｄ・Ｇｄ）を変位制御信号として前記サーボ
弁信号演算器３０に出力する。
ィルタであって、このものは、前記変位偏差演算器３６
から送られてきた信号のうち、非常に周波数の低い成分
のみを通過させ、前述した動差圧制御に影響を与えない
ように設定されている。この第二フィルタ３７の伝達関
数Ｇｄ（ｓ）は、式 Ｇｄ（ｓ）＝（ｋｄ・Ｔｄｓ＋１）／（Ｔｄｓ＋１） で表される。ここで、ｋｄは定数、Ｔｄは時定数である
が、例えば、 ｋｄ＝０．１、Ｔｄ＝１０（ｓｅｃ） のように設定した場合には、図３に示すように折点周波
数１．５９×１０-1（Ｈｚ）を越えた制振周波数域にお
いて約−２０ｄＢとなる良好なフィルタが得られる。こ
の第二フィルタ３７を通過するものは、ブーム揺動角度
変位の静成分のみであり、これに通常ゲインＫｄを乗じ
たもの（Ｋｄ・Ｇｄ）を変位制御信号として前記サーボ
弁信号演算器３０に出力する。
【００２０】さらに、サーボ弁信号演算器３０は、前述
した動差圧制御の場合と同様に、送られてきた変位制御
信号をサーボ弁１７の駆動信号に演算し、これをサーボ
アンプ３１に出力する。そして、該サーボアンプ３１に
よって増幅された駆動信号がサーボ弁１７に出力され、
これによりサーボ弁１７は、現在のブーム揺動角度Ｒを
目標値、つまり操作レバー１４が停止操作されたときの
ブーム揺動角度Ｒｄとするための圧油をブームシリンダ
８に供給するよう開度量制御されるようになっている。
ここで、操作レバー１４が停止操作されていない場合に
は、前述したように、現在のブーム揺動角度Ｒが目標値
Ｒとなって偏差「０」と演算されるため、変位制御はな
されない。
した動差圧制御の場合と同様に、送られてきた変位制御
信号をサーボ弁１７の駆動信号に演算し、これをサーボ
アンプ３１に出力する。そして、該サーボアンプ３１に
よって増幅された駆動信号がサーボ弁１７に出力され、
これによりサーボ弁１７は、現在のブーム揺動角度Ｒを
目標値、つまり操作レバー１４が停止操作されたときの
ブーム揺動角度Ｒｄとするための圧油をブームシリンダ
８に供給するよう開度量制御されるようになっている。
ここで、操作レバー１４が停止操作されていない場合に
は、前述したように、現在のブーム揺動角度Ｒが目標値
Ｒとなって偏差「０」と演算されるため、変位制御はな
されない。
【００２１】ところで、前記動差圧制御あるいは変位制
御がなされると、サーボ弁１７が開いてサブ油路Ｂの圧
油がブームシリンダ８に流れるが、このとき、アキュム
レータ１１に蓄積された圧油が放出されることによりサ
ブ油路Ｂの圧力低下を防ぐように構成されていることは
既に述べたが、さらにこのアキュムレータ１１の作用に
ついて、図４に示す例に基づいて具体的に説明する。
御がなされると、サーボ弁１７が開いてサブ油路Ｂの圧
油がブームシリンダ８に流れるが、このとき、アキュム
レータ１１に蓄積された圧油が放出されることによりサ
ブ油路Ｂの圧力低下を防ぐように構成されていることは
既に述べたが、さらにこのアキュムレータ１１の作用に
ついて、図４に示す例に基づいて具体的に説明する。
【００２２】つまり、図４には、サブ油圧ポンプ１５の
吐出流量が一定の条件でブームシリンダ８を最大速度で
伸縮させた場合のブームシリンダ８の変位、ブームシリ
ンダ８への流入油量、ブームシリンダ８の伸縮側油室８
ｃ、８ｄ間の差圧、サーボ弁１７の供給圧力および機体
加速度について、アキュムレータ１１が設けられている
もの（実線）と設けられていないもの（点線）とを示し
てあるが、これから、アキュムレータ１１が設けられて
いないものは供給圧力の低下が大きく制振性能が落ちる
が、アキュムレータ１１が設けられているものは、圧力
低下が押さえられて短時間（約１秒）で定格圧力（リリ
ーフ弁２０の設定圧力）に復帰し、良好な制振性能を有
することが判明する。
吐出流量が一定の条件でブームシリンダ８を最大速度で
伸縮させた場合のブームシリンダ８の変位、ブームシリ
ンダ８への流入油量、ブームシリンダ８の伸縮側油室８
ｃ、８ｄ間の差圧、サーボ弁１７の供給圧力および機体
加速度について、アキュムレータ１１が設けられている
もの（実線）と設けられていないもの（点線）とを示し
てあるが、これから、アキュムレータ１１が設けられて
いないものは供給圧力の低下が大きく制振性能が落ちる
が、アキュムレータ１１が設けられているものは、圧力
低下が押さえられて短時間（約１秒）で定格圧力（リリ
ーフ弁２０の設定圧力）に復帰し、良好な制振性能を有
することが判明する。
【００２３】叙述の如く構成されたものにおいて、本発
明が実施されたブームシリンダ８は、メイン油圧ポンプ
１２からの圧油供給に基づいて伸縮作動を行うが、さら
に、該伸縮作動時にブームシリンダ８が受けるフロント
アタッチメント４の慣性モーメントおよびブームシリン
ダ８内の圧油の圧縮等により振動が発生した場合、制御
部１６は、ブームシリンダ８の伸長側、伸縮側の両油室
８ｃ、８ｄ間に発生した動差圧を導出し、該動差圧を低
減させるための圧油供給制御を行うようサーボ弁１７に
対して動差圧制御指令を出力することになる。この結
果、ブームシリンダ８に振動が発生した場合、制御部１
６からの制御指令に基づいてサーボ弁１７が開き、これ
によりサブ油圧ポンプ１５からブームシリンダ８に動差
圧低減用の圧油が供給されることになって、動差圧が急
速に減衰し、フロントアタッチメント４のみならず機体
全体の振動が抑制されて、機体振動に伴うオペレータの
疲労を軽減できると共に、操作性、作業性の向上に貢献
できる。
明が実施されたブームシリンダ８は、メイン油圧ポンプ
１２からの圧油供給に基づいて伸縮作動を行うが、さら
に、該伸縮作動時にブームシリンダ８が受けるフロント
アタッチメント４の慣性モーメントおよびブームシリン
ダ８内の圧油の圧縮等により振動が発生した場合、制御
部１６は、ブームシリンダ８の伸長側、伸縮側の両油室
８ｃ、８ｄ間に発生した動差圧を導出し、該動差圧を低
減させるための圧油供給制御を行うようサーボ弁１７に
対して動差圧制御指令を出力することになる。この結
果、ブームシリンダ８に振動が発生した場合、制御部１
６からの制御指令に基づいてサーボ弁１７が開き、これ
によりサブ油圧ポンプ１５からブームシリンダ８に動差
圧低減用の圧油が供給されることになって、動差圧が急
速に減衰し、フロントアタッチメント４のみならず機体
全体の振動が抑制されて、機体振動に伴うオペレータの
疲労を軽減できると共に、操作性、作業性の向上に貢献
できる。
【００２４】さらに、このものにおいて、ブームシリン
ダ８の伸縮作動を停止させるべく操作した場合、制御部
１６は、該停止操作がなされた時点のブーム揺動角度Ｒ
ｄを目標値として記憶し、そして現在のブーム揺動角度
Ｒを上記目標値Ｒｄとするための圧油供給制御を行うよ
うサーボ弁１７に対して変位制御指令を出力することに
なる。この結果、ブームシリンダ８には、現在のブーム
揺動角度Ｒを停止操作した時点の揺動角度Ｒｄにするた
めの圧油供給がサブ油圧ポンプ１５からなされることに
なって、操作レバー１４が停止操作されている状態にお
いて、前記サーボ弁１７がフロントアタッチメント４の
重力を受けてリークしてブーム５が自然降下してしまう
ような不具合を回避することができる。しかもこの場
合、ブームシリンダ８が伸縮作動中であるか否かをパイ
ロット圧力検知センサ２４、２５により検知し、そして
伸縮作動中である場合には前記変位制御は行われない設
定になっているから、ブームシリンダ８の伸縮作動中に
変位制御用の圧油がブームシリンダ８に供給されてしま
うような不具合が発生する惧れはない。
ダ８の伸縮作動を停止させるべく操作した場合、制御部
１６は、該停止操作がなされた時点のブーム揺動角度Ｒ
ｄを目標値として記憶し、そして現在のブーム揺動角度
Ｒを上記目標値Ｒｄとするための圧油供給制御を行うよ
うサーボ弁１７に対して変位制御指令を出力することに
なる。この結果、ブームシリンダ８には、現在のブーム
揺動角度Ｒを停止操作した時点の揺動角度Ｒｄにするた
めの圧油供給がサブ油圧ポンプ１５からなされることに
なって、操作レバー１４が停止操作されている状態にお
いて、前記サーボ弁１７がフロントアタッチメント４の
重力を受けてリークしてブーム５が自然降下してしまう
ような不具合を回避することができる。しかもこの場
合、ブームシリンダ８が伸縮作動中であるか否かをパイ
ロット圧力検知センサ２４、２５により検知し、そして
伸縮作動中である場合には前記変位制御は行われない設
定になっているから、ブームシリンダ８の伸縮作動中に
変位制御用の圧油がブームシリンダ８に供給されてしま
うような不具合が発生する惧れはない。
【００２５】さらに、前述の動差圧制御においては、動
差圧成分だけを通過させる第一フィルタ（バンドパスフ
ィルタ）２９を用い、また変位制御においては、静成分
だけを通過させる第二フィルタ（位相遅れ補償フィル
タ）１０を用いているため、両制御は互いに干渉するこ
となく行うことができる。
差圧成分だけを通過させる第一フィルタ（バンドパスフ
ィルタ）２９を用い、また変位制御においては、静成分
だけを通過させる第二フィルタ（位相遅れ補償フィル
タ）１０を用いているため、両制御は互いに干渉するこ
となく行うことができる。
【００２６】また、前記動差圧制御用および変位制御用
の圧油は、ブームシリンダ８の伸縮作動を行うメイン油
路Ａに対して並列状に設けられたサブ油路Ｂから供給さ
れる構成となっているため、従来の油圧回路を大幅に変
更することなく本発明を実施できるという利点がある。
さらに、前記サブ油路Ｂにはアキュムレータ１１が設け
られていて、ブームシリンダ８への圧油供給時には該ア
キュムレータ１１から圧油が放出されることでサブ油路
Ｂの圧力低下を防ぐことができ、良好な制振性能を確保
できる。しかも、全作業時間に対して制振用の圧油供給
がなされる時間は短く、そして不必要時にアキュムレー
タ１１に蓄えておいた圧油を制振制御時に利用するもの
であるから、サブ油圧ポンプ１５はメイン油圧ポンプ１
２に比して小型、低馬力のもので良く、省エネルギーの
観点からも好ましい。
の圧油は、ブームシリンダ８の伸縮作動を行うメイン油
路Ａに対して並列状に設けられたサブ油路Ｂから供給さ
れる構成となっているため、従来の油圧回路を大幅に変
更することなく本発明を実施できるという利点がある。
さらに、前記サブ油路Ｂにはアキュムレータ１１が設け
られていて、ブームシリンダ８への圧油供給時には該ア
キュムレータ１１から圧油が放出されることでサブ油路
Ｂの圧力低下を防ぐことができ、良好な制振性能を確保
できる。しかも、全作業時間に対して制振用の圧油供給
がなされる時間は短く、そして不必要時にアキュムレー
タ１１に蓄えておいた圧油を制振制御時に利用するもの
であるから、サブ油圧ポンプ１５はメイン油圧ポンプ１
２に比して小型、低馬力のもので良く、省エネルギーの
観点からも好ましい。
【図１】油圧ショベルの概略側面図である。
【図２】ブームシリンダの圧油供給回路および制御部の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図３】第一、第二フィルタの周波数特性を示す図であ
る。
る。
【図４】アキュムレータの作用説明図である。
５ ブーム ８ ブームシリンダ １１ アキュムレータ １２ メイン油圧ポンプ １４ 操作レバー １５ サブ油圧ポンプ １６ 制御部 １７ サーボ弁 ２１ 伸長側シリンダ圧力検知センサ ２２ 縮小側シリンダ圧力検知センサ ２３ ブーム角度検知センサ ２４ 伸長側パイロット圧力検知センサ ２５ 縮小側パイロット圧力検知センサ ２６ 差圧演算器 ２７ 差圧偏差演算器 ２９ 第一フィルタ ３５ 記憶器 ３６ 変位偏差演算器 ３７ 第二フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−13546（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E02F 9/22 F15B 11/024 F15B 11/028 G05D 19/02
Claims (3)
- 【請求項１】 メイン油圧ポンプからの圧油供給に基づ
き伸縮作動する油圧シリンダを備えてなる作業機械にお
いて、該油圧シリンダの圧力を検知する圧力検知手段
と、前記メイン油圧ポンプとは別経路で油圧シリンダに
圧油を供給するサブ油圧ポンプと、該サブ油圧ポンプか
ら油圧シリンダへの圧油供給制御を行うサーボ弁と、油
圧シリンダの変位量または油圧シリンダにより動作する
動作体の変位量を検知する変位検知手段と、油圧シリン
ダの伸縮作動を行うべく操作される操作具の操作状態を
検知する操作状態検知手段と、前記サーボ弁に制御指令
を出力する制御部とを設けるにあたり、該制御部に、圧
力検知手段からの入力信号に基づいて油圧シリンダに生
じる両油室管の動差圧を導出し、該導出された動差圧を
低減するための圧油供給制御を行うようサーボ弁に対し
て制御指令を出力する動差圧制御手段と、操作状態検知
手段から油圧シリンダを停止させるべく操作されたこと
の検知信号が入力された場合、現在の油圧シリンダまた
は動作体の変位量が、前記停止操作検知があった時点の
変位検知手段の検知値となるよう前記サーボ弁に対して
制御指令を出力する変位制御手段とを設けると共に、前
記圧力検知手段は、油圧シリンダの伸長側、縮小側の各
油室の圧力を検知する圧力検知センサを用いて構成さ
れ、動差圧制御手段は、前記圧力検知センサからの検知
値に基づいて両油室の差圧を演算する演算部と、該演算
された差圧のうち振動性の動差圧成分を通過させるバン
ドパスフィルタとを用いて構成され、変位検知手段は、
操作状態検知手段から停止操作検知があった時点の油圧
シリンダまたは動作体の変位を記憶する記憶部と、該記
憶された変位と現在の油圧シリンダまたは動作体の変位
との変位差を演算する演算部と、該演算された変位差の
うち静成分を通過させる位相遅れ補償フィルタとを用い
て構成されている作業機械における油圧シリンダの制振
装置。 - 【請求項２】 請求項１において、両油室の差圧ＰＬを
演算するにあたり、伸長側油室の圧力をＰ１、受圧面積
をＡ１、また縮小側油室の圧力をＰ２、受圧面積をＡ２
とすると、前記差圧ＰＬは、式 ＰＬ＝Ｐ１−（Ａ２／Ａ１）・Ｐ２ で演算される 作業機械における油圧シリンダの制振装
置。 - 【請求項３】 請求項１または２において、サブ油圧ポ
ンプから油圧シリンダに至る油路には、該油路の圧力を
保持するためのアキュムレータが設けられている作業機
械における油圧シリンダの制振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14990896A JP3145032B2 (ja) | 1996-05-21 | 1996-05-21 | 作業機械における油圧シリンダの制振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14990896A JP3145032B2 (ja) | 1996-05-21 | 1996-05-21 | 作業機械における油圧シリンダの制振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09310379A JPH09310379A (ja) | 1997-12-02 |
| JP3145032B2 true JP3145032B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=15485228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14990896A Expired - Fee Related JP3145032B2 (ja) | 1996-05-21 | 1996-05-21 | 作業機械における油圧シリンダの制振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3145032B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2756995C1 (ru) * | 2020-12-29 | 2021-10-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Псковский государственный университет" | Каналокопатель |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7059126B2 (en) | 2003-10-16 | 2006-06-13 | Caterpillar Inc. | System for preventing swing wag for a work machine with a boom assembly |
| DE102004032868A1 (de) * | 2004-07-07 | 2006-02-09 | Liebherr-Hydraulikbagger Gmbh | Bagger und Maschine zum Materialumschlag |
| KR100929420B1 (ko) * | 2006-12-28 | 2009-12-03 | 볼보 컨스트럭션 이키프먼트 홀딩 스웨덴 에이비 | 굴삭기의 붐 충격 완화장치 및 그 제어방법 |
| JP5298069B2 (ja) * | 2010-05-20 | 2013-09-25 | 株式会社小松製作所 | 電動アクチュエータの制御装置 |
| JP7474021B2 (ja) * | 2017-06-21 | 2024-04-24 | 住友重機械工業株式会社 | ショベル |
| JP7318041B2 (ja) * | 2017-06-21 | 2023-07-31 | 住友重機械工業株式会社 | ショベル |
-
1996
- 1996-05-21 JP JP14990896A patent/JP3145032B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2756995C1 (ru) * | 2020-12-29 | 2021-10-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Псковский государственный университет" | Каналокопатель |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09310379A (ja) | 1997-12-02 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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